JP2007117077A - L-amino acid-producing bacteria and method for producing the l-amino acid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微生物を用いたL−アミノ酸の製造法、特にL−リジン、L-スレオニン、L-グルタミン酸等のL-アミノ酸の製造法に関する。L−リジン、L−スレオニンは、動物飼料用の添加物、健康食品の成分、アミノ酸輸液等として、L−グルタミン酸は調味料として、産業上有用なL−アミノ酸である。 The present invention relates to a method for producing an L-amino acid using a microorganism, and particularly to a method for producing an L-amino acid such as L-lysine, L-threonine, L-glutamic acid. L-lysine and L-threonine are industrially useful L-amino acids as additives for animal feeds, health food ingredients, amino acid infusions, etc., and L-glutamic acid as a seasoning.
L−アミノ酸は、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、エシェリヒア属等に属する微生物を用いた発酵法により工業生産されている。例えば、L−リジンの製造法としては、例えば、特許文献1〜4に記載された方法を挙げることができる。一方、L−アルギニンの製造法としては、例えば、特許文献5、6または14に記載された方法を挙げることができる。これらの製造法においては、自然界から分離された菌株または該菌株の人工変異株、さらには、組換えDNA技術により塩基性L−アミノ酸生合成酵素の活性が増強するように改変された微生物などが用いられている。 L-amino acids are industrially produced by fermentation using microorganisms belonging to the genera Brevibacterium, Corynebacterium, Escherichia and the like. For example, as a manufacturing method of L-lysine, the method described in patent documents 1-4 can be mentioned, for example. On the other hand, examples of the method for producing L-arginine include the method described in Patent Document 5, 6 or 14. In these production methods, a strain isolated from the natural world or an artificial mutant of the strain, and a microorganism modified so that the activity of a basic L-amino acid biosynthetic enzyme is enhanced by recombinant DNA technology, etc. It is used.
L−アミノ酸の生産能を向上させる方法として、L−アミノ酸の取り込み系、又は排出系を改変する方法が知られている。例えば取り込み系に関しては、L−アミノ酸の細胞内への取り込み系を欠失又は低下させることにより、L−アミノ酸生産能を高める方法がある。例えば、gluABCDオペロン又はその一部を欠失させ、L-グルタミン酸の取り込みを欠失又は低下させる方法(例えば、特許文献7参照)等が知られている。 As a method for improving the L-amino acid production ability, a method for modifying an L-amino acid uptake system or excretion system is known. For example, with respect to the uptake system, there is a method of enhancing L-amino acid-producing ability by deleting or reducing the uptake system of L-amino acids into cells. For example, a method of deleting the gluABCD operon or a part thereof and deleting or reducing the uptake of L-glutamic acid (for example, see Patent Document 7) is known.
また、排出系を改変する方法としては、L−アミノ酸生合成系の中間体又は基質の排出系を欠損または弱化させる方法、及びL−アミノ酸の排出系を強化する方法が知られている。前者の方法として、目的アミノ酸がL−グルタミン酸の場合に、α−ケトグルタレートパーミアーゼ遺伝子を変異又は破壊することにより、目的物質の中間体であるα-ケトグルタル酸の排出を弱化する方法(例えば、特許文献8参照)が知られている。 Further, as a method for modifying the excretion system, a method of deleting or weakening an excretion system of an intermediate or substrate of an L-amino acid biosynthesis system, and a method of strengthening an excretion system of L-amino acid are known. As the former method, when the target amino acid is L-glutamic acid, the α-ketoglutarate permease gene is mutated or destroyed to attenuate the discharge of α-ketoglutarate, which is an intermediate of the target substance (for example, Patent Document 8) is known.
後者のL−アミノ酸の排出系を強化する方法としては、例えばL-リジン、L−アルギニン排出遺伝子(LysE)(例えば、非特許文献1参照)の発現を強化したコリネバクテリウム属微生物の菌株を用いたL−リジンの製造法(例えば、特許文献9参照)又はL−アルギニンの製造法(例えば、特許文献10参照)が知られている。また、L−アミノ酸の排出に関与することが示唆されている遺伝子である、rhtA,B,C遺伝子(例えば、特許文献11参照)又はyfiK、yahN遺伝子等(例えば、特許文献12参照)の発現を強化したエシェリヒア属細菌を用いたL−アミノ酸の製造法も報告されている。 As a method for strengthening the latter L-amino acid excretion system, for example, a strain of Corynebacterium microorganism having enhanced expression of L-lysine and L-arginine excretion gene (LysE) (for example, see Non-patent Document 1) is used. A method for producing L-lysine used (for example, see Patent Document 9) or a method for producing L-arginine (for example, see Patent Document 10) is known. Moreover, the expression of rhtA, B, C gene (for example, refer to Patent Document 11) or yfiK, yahN gene and the like (for example, refer to Patent Document 12), which are genes suggested to be involved in L-amino acid excretion. A method for producing an L-amino acid using Escherichia bacterium with enhanced N is also reported.
上記に示したL−アミノ酸生合成経路の改変、及びL−アミノ酸の取込み、排出系の改変以外に、L−アミノ酸の生産能を向上させる方法の一つとして、原料である糖の取込み能力を改変することが挙げられる。糖を取り込む輸送体として、例えば、ホスホエノールピルビン酸:糖リン酸転移系(以下PTS:フォスフォトランスフェラーゼともいう。)が広く知られており、さらに、PTSは基質に依存しない共通系EI(ptsIによってコードされる)、HPr(ptsHによってコードされる)と基質特異的な構成成分EIIに分類される。グルコース特異的なEIIはptsG、crrによってコードされ、さらにcrr遺伝子はptsH、ptsIとオペロン構造を取ることが知られている。既に、ptsG遺伝子を強化したエシェリヒア属細菌を用いたアミノ酸製造法(特許文献13)やptsH、ptsI、crr遺伝子を強化したエシェリヒア属細菌を用いたアミノ酸製造法(特許文献14)が知られている。 In addition to the modification of the L-amino acid biosynthetic pathway and the incorporation of the L-amino acid and the modification of the excretion system shown above, as one of the methods for improving the L-amino acid production ability, It may be modified. For example, a phosphoenolpyruvate: sugar phosphate transfer system (hereinafter also referred to as PTS: phosphotransferase) is widely known as a transporter that takes in sugar, and PTS is a common system EI (ptsI) that does not depend on a substrate. ), HPr (encoded by ptsH) and substrate-specific component EII. It is known that glucose-specific EII is encoded by ptsG and crr, and that the crr gene has an operon structure with ptsH and ptsI. An amino acid production method using an Escherichia bacterium with enhanced ptsG gene (Patent Document 13) and an amino acid production method using an Escherichia bacterium with enhanced ptsH, ptsI, and crr genes are already known (Patent Document 14). .
上記で示したグルコースPTS以外にも、マンノースに特異的なフォスフォトランスフェラーゼ(PTS)をコードする遺伝子としてmanXYZが知られているが(非特許文献2)、現在までに、マンノースPTSをコードする遺伝子を増強し、アミノ酸の生産に利用している報告はない。
本発明は、L−アミノ酸を効率よく生産することのできる菌株を提供すること、及び該菌株を用いてL−アミノ酸を効率よく生産する方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a strain capable of efficiently producing an L-amino acid and to provide a method for efficiently producing an L-amino acid using the strain.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、マンノースPTS活性を増強するように改変した腸内細菌科に属する微生物を用いることにより、L−アミノ酸を効率よく製造できることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors can efficiently produce L-amino acids by using a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae modified so as to enhance mannose PTS activity. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1) L−アミノ酸生産能を有し、かつ、マンノースPTS活性が増強するように改変された腸内細菌科に属する微生物を培地で培養して、L−アミノ酸を該培地中又は菌体内に生成蓄積させ、該培地又は菌体よりL−アミノ酸を採取する、L−アミノ酸の製造法。
(2) 前記マンノースPTSをコードする遺伝子のコピー数を高めること、又は該遺伝子の発現調節配列を改変することによりマンノースPTSをコードする遺伝子の発現が増強された、腸内細菌科に属する微生物を用いた(1)に記載の製造法。
(3)上記マンノースPTSが、下記(A)又は(B)に記載のタンパク質である請求項または2に記載の製造法。
(A)配列番号2、3、4に示すアミノ酸配列を有するタンパク質からなる群より選ばれる一種又は二種以上のタンパク質、又は
(B)配列番号2、3、4に示すアミノ酸配列において1〜30個のアミノ酸が置換、欠失、挿入または付加されたアミノ酸配列を有し、かつマンノースPTS活性を有するタンパク質からなる群から選ばれる一種又は二種以上のタンパク質
(4) 前記マンノースPTSをコードする遺伝子が、下記(a)又は(b)に記載のDNAである、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造法:
(a)配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列を含むDNA、
(b)配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列、又は同塩基配列から調製され得るプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、マンノースPTS活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(5)記微生物がエシェリヒア属細菌、パントエア属細菌である(1)〜(4)のいずれかに記載の製造法。
(6) 前記L−アミノ酸がL−リジン、L-スレオニン、L-グルタミン酸からなる群より選択される1種又は2種以上のアミノ酸である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae having L-amino acid-producing ability and modified so as to enhance mannose PTS activity is cultured in a medium, and the L-amino acid is contained in the medium or in the microbial cells. A method for producing an L-amino acid, which is produced and accumulated, and L-amino acid is collected from the medium or cells.
(2) A microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, wherein the expression of the gene encoding mannose PTS is enhanced by increasing the copy number of the gene encoding mannose PTS or by modifying the expression regulatory sequence of the gene. The manufacturing method as described in (1) used.
(3) The production method according to claim 2 or 2, wherein the mannose PTS is a protein according to the following (A) or (B).
(A) One or two or more proteins selected from the group consisting of proteins having the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 3, 4 or (B) 1-30 in the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 3, 4 One or two or more proteins selected from the group consisting of proteins having an amino acid sequence in which one amino acid is substituted, deleted, inserted or added, and having mannose PTS activity (4) A gene encoding the mannose PTS Is the DNA according to (a) or (b) below, the production method according to any one of (1) to (3):
(A) DNA comprising the nucleotide sequence of nucleotide numbers 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1,
(B) a DNA that hybridizes under stringent conditions with a nucleotide sequence of nucleotide numbers 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1 or a probe that can be prepared from the nucleotide sequence and encodes a protein having mannose PTS activity;
(5) The production method according to any one of (1) to (4), wherein the microorganism is an Escherichia bacterium or a Pantoea bacterium.
(6) The L-amino acid according to any one of claims 1 to 5, wherein the L-amino acid is one or more amino acids selected from the group consisting of L-lysine, L-threonine, and L-glutamic acid. Manufacturing method.
本発明の微生物を用いることにより、効率よく、L-アミノ酸、特にL-リジン、L-スレオニン、L-グルタミン酸を発酵生産することが出来る。 By using the microorganism of the present invention, L-amino acids, particularly L-lysine, L-threonine and L-glutamic acid can be efficiently produced by fermentation.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<1>本発明の微生物
本発明の微生物は、L−アミノ酸生産能を有し、かつ、マンノースPTS活性が増強するように改変された腸内細菌科に属する微生物を培地で培養して、L−アミノ酸を該培地中又は菌体内に生成蓄積させ、該培地又は菌体よりL−アミノ酸を採取する、L−アミノ酸の製造法である。ここで、L−アミノ酸生産能とは、本発明の微生物を培地中で培養したときに、培地中または菌体内にL−アミノ酸を生成し、蓄積する能力をいう。なお、本発明の微生物は複数のL−アミノ酸の生産能を有するものであってもよい。L−アミノ酸の生産能を有する微生物としては、本来的にL−アミノ酸の生産能を有するものであってもよいが、下記のような微生物を、変異法や組換えDNA技術を利用して、L−アミノ酸の生産能を有するように改変したものであってもよい。
<1> Microorganism of the Present Invention The microorganism of the present invention is obtained by culturing a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae having L-amino acid-producing ability and modified so as to enhance mannose PTS activity in a medium. -A method for producing an L-amino acid, in which an amino acid is produced and accumulated in the medium or in the fungus body, and the L-amino acid is collected from the medium or the fungus body. Here, the L-amino acid-producing ability refers to the ability to produce and accumulate L-amino acids in the medium or in the cells when the microorganism of the present invention is cultured in the medium. The microorganism of the present invention may be capable of producing a plurality of L-amino acids. The microorganism having L-amino acid-producing ability may be inherently L-amino acid-producing ability, but the following microorganisms can be obtained by using a mutation method or recombinant DNA technology, It may be modified so as to have L-amino acid production ability.
L-アミノ酸の種類は特に制限されないが、L-リジン、L-オルニチン、L-アルギニン、L-ヒスチジン、L−シトルリンの塩基性アミノ酸、L-イソロイシン、L-アラニン、L-バリン、L-ロイシン、L-グリシンの脂肪族アミノ酸、L-スレオニン、L-セリンのヒドロキシモノアミノカルボン酸であるアミノ酸、L-プロリンの環式アミノ酸、L-フェニルアラニン、L-チロシン、L-トリプトファンの芳香族アミノ酸、L-システイン、L-シスチン、L-メチオニンの含硫アミノ酸、L-グルタミン酸、L-アスパラギン酸、L-グルタミン、L-アスパラギン等の酸性アミノ酸が挙げられる。本発明の微生物は2種類以上のアミノ酸の生産能を有するものであってもよい。 The type of L-amino acid is not particularly limited, but L-lysine, L-ornithine, L-arginine, L-histidine, L-citrulline basic amino acid, L-isoleucine, L-alanine, L-valine, L-leucine L-glycine aliphatic amino acid, L-threonine, L-serine hydroxymonoaminocarboxylic acid amino acid, L-proline cyclic amino acid, L-phenylalanine, L-tyrosine, L-tryptophan aromatic amino acid, Examples thereof include sulfur-containing amino acids such as L-cysteine, L-cystine, and L-methionine, and acidic amino acids such as L-glutamic acid, L-aspartic acid, L-glutamine, and L-asparagine. The microorganism of the present invention may be capable of producing two or more amino acids.
<1−1>L−アミノ酸生産能の付与
以下に、L−アミノ酸生産能を付与する方法及び本発明で使用することのできるL−アミノ酸生産能が付与された微生物を例示する。ただし、L−アミノ酸生産能を有する限り、これらに制限されない。
<1-1> Grant of L-amino acid-producing ability Examples of methods for imparting L-amino acid-producing ability and microorganisms imparted with L-amino acid-producing ability that can be used in the present invention are given below. However, as long as it has L-amino acid producing ability, it is not limited thereto.
本発明に用いる微生物としては、エシェリヒア属、エンテロバクター属、パントエア属、クレブシエラ属、セラチア属、エルビニア属、サルモネラ属、モルガネラ属など、腸内細菌科に属する微生物であって、L−アミノ酸を生産する能力を有するものであれば、特に限定されない。具体的にはNCBI(National Center for Biotechnology Information)データベースに記載されている分類により腸内細菌科に属するものが利用できる。(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/htbin-post/Taxonomy/wgetorg?mode=Tree&id=1236&lvl=3&keep=1&srchmode=1&unlock)。改変に用いる腸内細菌科の親株としては、中でもエシェリヒア属細菌、エンテロバクター属細菌、パントエア属細菌を用いることが望ましい。 The microorganism used in the present invention is a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, such as Escherichia, Enterobacter, Pantoea, Klebsiella, Serratia, Erbinia, Salmonella, Morganella, etc., and produces L-amino acids If it has the capability to do, it will not specifically limit. Specifically, those belonging to the family Enterobacteriaceae according to the classification described in the NCBI (National Center for Biotechnology Information) database can be used. (Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/htbin-post/Taxonomy/wgetorg?mode=Tree&id=1236&lvl=3&keep=1&srchmode=1&unlock). As parent strains of the family Enterobacteriaceae used for modification, it is desirable to use Escherichia bacteria, Enterobacter bacteria, Pantoea bacteria, among others.
本発明のエシェリヒア属細菌を得るために用いるエシェリヒア属細菌の親株としては、特に限定されないが、具体的にはナイトハルトらの著書(Neidhardt, F.C.et al.,Escherichia coli and Salmonella Typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C., 1029 table 1) に挙げられるものが利用できる。その中では、例えばエシェリヒア・コリが挙げられる。エシェリヒア・コリとしては具体的には、プロトタイプの野生株K12株由来のエシェリヒア・コリ W311(ATCC27325)、エシェリヒア・コリ MG1655 (ATCC 47076)等が挙げられる。 The parent strain of the genus Escherichia used for obtaining the genus Escherichia of the present invention is not particularly limited, but specifically, it is a book by Neidhardt et al. (Neidhardt, FC et al., Escherichia coli and Salmonella Typhimurium, American Society for Microbiology , Washington DC, 1029 table 1) can be used. Among them, for example, Escherichia coli is mentioned. Specific examples of Escherichia coli include Escherichia coli W311 (ATCC27325) and Escherichia coli MG1655 (ATCC 47076) derived from the prototype wild type K12 strain.
これらを入手するには、例えばアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(住所 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, United States of America)より分譲を受けることが出来る。すなわち各菌株に対応する登録番号が付与されており、この登録番号を利用して分譲を受けることが出来る(http://www.atcc.org/参照)。各菌株に対応する登録番号は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている。 These can be obtained, for example, from the American Type Culture Collection (address 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, United States of America). That is, a registration number corresponding to each strain is given, and it is possible to receive a sale using this registration number (see http://www.atcc.org/). The registration number corresponding to each strain is described in the catalog of American Type Culture Collection.
エンテロバクター属細菌としては、エンテロバクター・アグロメランス(Enterobacter agglomerans)、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)等、パントエア属細菌としてはパントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)が挙げられる。尚、近年、エンテロバクター・アグロメランスは、16SrRNAの塩基配列解析などにより、パントエア・アグロメランス(Pantoea agglomerans)又はパントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)、パントエア・スチューアルティ(Pantoea stewartii)に再分類されているものがある。本発明においては、腸内細菌科に分類されるものであれば、エンテロバクター属又はパントエア属のいずれに属するものであってもよい。パントエア・アナナティスを遺伝子工学的手法を用いて育種する場合には、パントエア・アナナティスAJ13355株(FERM BP−6614)、AJ13356株(FERM BP−6615)、AJ13601株(FERM BP−7207)及びそれらの誘導体を用いることができる。これらの株は、分離された当時はエンテロバクター・アグロメランスと同定され、エンテロバクター・アグロメランスとして寄託されたが、上記のとおり、16S rRNAの塩基配列解析などにより、パントエア・アナナティスに再分類されている。 Examples of Enterobacter bacteria include Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes, and the like, and Pantoea ananatis is an example of the Pantoea bacterium. In recent years, Enterobacter agglomerans has been reclassified as Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, or Pantoea stewartii by 16S rRNA nucleotide sequence analysis. is there. In the present invention, any substance belonging to the genus Enterobacter or Pantoea may be used as long as it is classified into the family Enterobacteriaceae. When breeding Pantoea ananatis using genetic engineering techniques, Pantoea ananatis AJ13355 strain (FERM BP-6614), AJ13356 strain (FERM BP-6615), AJ13601 strain (FERM BP-7207) and derivatives thereof Can be used. These strains were identified as Enterobacter agglomerans when they were isolated, and deposited as Enterobacter agglomerans, but as described above, they have been reclassified as Pantoea Ananatis by 16S rRNA sequence analysis, etc. .
以下、腸内細菌科に属する微生物にL−アミノ酸生産能を付与する方法について述べる。 Hereinafter, a method for imparting L-amino acid-producing ability to microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae will be described.
L−アミノ酸生産能を付与するには、栄養要求性変異株、アナログ耐性株又は代謝制御変異株の取得や、L−アミノ酸の生合成系酵素の発現が増強された組換え株の創製等、従来、コリネ型細菌又はエシェリヒア属細菌等の育種に採用されてきた方法を適用することができる(アミノ酸発酵、(株)学会出版センター、1986年5月30日初版発行、第77〜100頁参照)。ここで、L−アミノ酸生産菌の育種において、付与される栄養要求性、アナログ耐性、代謝制御変異等の性質は、単独でもよく、2種又は3種以上であってもよい。また、発現が増強されるL−アミノ酸生合成系酵素も、単独であっても、2種又は3種以上であってもよい。さらに、栄養要求性、アナログ耐性、代謝制御変異等の性質の付与と、生合成系酵素の増強が組み合わされてもよい。 In order to confer L-amino acid-producing ability, acquisition of an auxotrophic mutant, analog resistant strain or metabolically controlled mutant, creation of a recombinant strain with enhanced expression of L-amino acid biosynthetic enzyme, etc. Conventionally, methods that have been adopted for breeding coryneform bacteria or bacteria belonging to the genus Escherichia can be applied (see Amino Acid Fermentation, Japan Society Publishing Center, May 30, 1986, first edition, pages 77 to 100). ). Here, in the breeding of L-amino acid-producing bacteria, properties such as auxotrophy, analog resistance, and metabolic control mutation may be used singly or in combination of two or more. In addition, L-amino acid biosynthesis enzymes whose expression is enhanced may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, imparting properties such as auxotrophy, analog resistance, and metabolic regulation mutation may be combined with enhancement of biosynthetic enzymes.
L−アミノ酸生産能を有する栄養要求性変異株、L−アミノ酸のアナログ耐性株、又は代謝制御変異株を取得するには、親株又は野生株を通常の変異処理、すなわちX線や紫外線の照射、またはN−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン等の変異剤処理などによって処理し、得られた変異株の中から、栄養要求性、アナログ耐性、又は代謝制御変異を示し、かつL−アミノ酸生産能を有するものを選択することによって得ることができる。またL−アミノ酸生産菌は、遺伝子組換えによって、L−アミノ酸生合成系酵素の酵素活性を増強することによっても行うことが出来る。 In order to obtain an auxotrophic mutant having L-amino acid-producing ability, an analog-resistant strain of L-amino acid, or a metabolically controlled mutant, the parent strain or the wild strain is subjected to normal mutation treatment, that is, irradiation with X-rays or ultraviolet rays, In addition, among the mutants obtained by treatment with a mutagen such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine, the mutant exhibits auxotrophy, analog resistance, or metabolic control mutation, and L- It can be obtained by selecting one having amino acid-producing ability. An L-amino acid-producing bacterium can also be obtained by enhancing the enzyme activity of an L-amino acid biosynthetic enzyme by gene recombination.
L−リジン生産能を有するL−リジンアナログ耐性株又は代謝制御変異株として具体的には、エシェリヒア・コリAJ11442株(FERM BP-1543、NRRL B-12185;特開昭56-18596号公報及び米国特許第4346170号明細書参照)、エシェリヒア・コリ VL611株(特開2000−189180号公報)等が挙げられる。また、エシェリヒア・コリのL−リジン生産菌として、WC196株(国際公開第96/17930号パンフレット参照)を用いることも出来る。WC196株は、エシェリヒア・コリK-12由来のW3110株にAEC(S−(2−アミノエチル)−システイン)耐性を付与することによって育種されたものである。同株は、エシェリヒア・コリAJ13069株と命名され、平成6年12月6日付で工業技術院生命工学工業技術研究所(現 独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター、〒305-8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P-14690として寄託され、平成7年9月29日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号FERM BP-5252が付与されている。 Specific examples of L-lysine analog-resistant strains or metabolic control mutants having L-lysine-producing ability include Escherichia coli AJ11442 strain (FERM BP-1543, NRRL B-12185; JP 56-18596 A and US Patent No. 4346170), Escherichia coli VL611 strain (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-189180), and the like. In addition, WC196 strain (see International Publication No. 96/17930 pamphlet) can also be used as an L-lysine producing bacterium of Escherichia coli. The WC196 strain was bred by imparting AEC (S- (2-aminoethyl) -cysteine) resistance to the W3110 strain derived from Escherichia coli K-12. This strain was named Escherichia coli AJ13069, and on December 6, 1994, the National Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (now the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center, 305-8566 Japan) No. 1 in Higashi 1-chome, 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, Japan, as deposit number FERM P-14690, transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on September 29, 1995, with deposit number FERM BP-5252 Has been granted.
また、L−リジン生合成系の酵素活性を上昇することによっても、L−リジン生産菌を構築することが出来る。L−リジン生合成系酵素をコードする遺伝子としては、ジヒドロジピコリン酸合成酵素遺伝子(dapA)、アスパルトキナーゼ遺伝子(lysC)、ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ遺伝子(dapB)、ジアミノピメリン酸脱炭酸酵素遺伝子(lysA)、ジアミノピメリン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(ddh)(以上、国際公開第96/40934号パンフレット)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子(ppc) (特開昭60-87788号公報)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ遺伝子(aspC)(特公平6-102028号公報)、ジアミノピメリン酸エピメラーゼ遺伝子(dapF)(特開2003-135066号公報)、アスパラギン酸セミアルデヒド脱水素酵素遺伝子(asd)(国際公開第00/61723号パンフレット)等のジアミノピメリン酸経路の酵素の遺伝子、あるいはホモアコニット酸ヒドラターゼ遺伝子(特開2000-157276号公報)等のアミノアジピン酸経路の酵素等の遺伝子が挙げられる。 Moreover, L-lysine producing bacteria can also be constructed by increasing the enzyme activity of the L-lysine biosynthesis system. Examples of genes encoding L-lysine biosynthesis enzymes include dihydrodipicolinate synthase gene (dapA), aspartokinase gene (lysC), dihydrodipicolinate reductase gene (dapB), and diaminopimelate decarboxylase gene (lysA). , Diaminopimelate dehydrogenase gene (ddh) (international publication No. 96/40934 pamphlet), phosphoenolpyruvate carboxylase gene (ppc) (Japanese Patent Laid-Open No. 60-87788), aspartate aminotransferase gene (aspC) ( Japanese Patent Publication No.6-102028), diaminopimelate epimerase gene (dapF) (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-135066), aspartate semialdehyde dehydrogenase gene (asd) (WO 00/61723 pamphlet), etc. Gene of enzyme of acid pathway or homoaconite hydratase gene ( It includes genes such as enzymes of aminoadipic acid pathway Open Patent Laid-open No. 2000-157276) and the like.
例えば、以下のようにして、L−リジン生合成系の酵素をコードする遺伝子を宿主に導入することによって、L−リジン生産能を付与することができる。すなわち、L−リジン生合成系遺伝子をコードする遺伝子断片を、L−リジンの製造に用いる宿主微生物で機能するベクター、好ましくはマルチコピー型ベクターと連結して組み換えDNAを作製し、これで宿主を形質転換する。形質転換により宿主細胞内のL−リジン生合成系酵素コードする遺伝子のコピー数が上昇し発現量が増強する結果、これらの酵素の活性が増強される。 For example, L-lysine-producing ability can be imparted by introducing a gene encoding an L-lysine biosynthetic enzyme into a host as follows. That is, a gene fragment encoding an L-lysine biosynthetic gene is ligated with a vector that functions in a host microorganism used for the production of L-lysine, preferably a multi-copy vector, to produce a recombinant DNA. Transform. Transformation increases the copy number of the gene encoding the L-lysine biosynthetic enzyme in the host cell and enhances the expression level. As a result, the activities of these enzymes are enhanced.
L−リジン生合成系酵素をコードする遺伝子としては、宿主微生物中で発現することができる遺伝子であれば、特に限定されないが、例えば、エシェリヒア・コリ由来の遺伝子、コリネ型細菌由来の遺伝子が挙げられる。エシェリヒア・コリ、コリネバクテリウム・グルタミカムのいずれも全ゲノム配列が明らかにされているので、これらの遺伝子の塩基配列に基づいてプライマーを合成し、エシェリヒア・コリ K-12等の微生物の染色体DNAを鋳型とするPCR法により、これらの遺伝子を取得することが可能である。 The gene encoding the L-lysine biosynthetic enzyme is not particularly limited as long as it is a gene that can be expressed in the host microorganism, and examples thereof include genes derived from Escherichia coli and genes derived from coryneform bacteria. It is done. Since the entire genome sequences of both Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum have been clarified, primers are synthesized based on the base sequences of these genes, and chromosomal DNA of microorganisms such as Escherichia coli K-12 is synthesized. These genes can be obtained by PCR using a template.
遺伝子のクローニングに使用されるプラスミドとしては、腸内細菌科において自律複製可能なものであればよく、具体的には、pBR322、pTWV228(宝バイオ社)、pMW119(ニッポンジーン社)、pUC19、pSTV29(宝バイオ社製),RSF1010 (Gene vol.75 (2), p271-288, 1989),等が挙げられる。他にもファージDNAのベクターも利用できる。 The plasmid used for gene cloning may be any plasmid that can autonomously replicate in the family Enterobacteriaceae. Specifically, pBR322, pTWV228 (Takara Bio), pMW119 (Nippon Gene), pUC19, pSTV29 ( Takara Bio Inc.), RSF1010 (Gene vol.75 (2), p271-288, 1989). In addition, phage DNA vectors can also be used.
目的遺伝子を上記ベクターに連結して組み換えDNAを調製するには、目的遺伝子を含むDNA断片の末端に合うような制限酵素でベクターを切断する。連結は、T4 DNAリガーゼ等のリガーゼを用いて行うのが普通である。目的遺伝子は、それぞれ別個のベクターに搭載してもよく、同一のベクターに搭載してもよい。DNAの切断、連結、その他、染色体DNAの調製、PCR、プラスミドDNAの調製、形質転換、プライマーとして用いるオリゴヌクレオチドの設定等の方法は、当業者によく知られている通常の方法を採用することができる。これらの方法は、Sambrook, J., Fritsch, E. F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989)等に記載されている。上記のようにして調製した組換えDNAを微生物に導入するには、十分な形質転換効率が得られる方法ならば、いかなる方法を用いてもよいが、例えば、エレクトロポレーション法(Canadian Journal of Microbiology, 43. 197(1997))が挙げられる。このような方法により作成されたプラスミドとして、dapA、dapB及びLysC遺伝子を搭載したLys生産用プラスミドpCABD2(国際公開第WO01/53459号パンフレット)が挙げられる。 In order to prepare a recombinant DNA by ligating the target gene to the above vector, the vector is cleaved with a restriction enzyme that matches the end of the DNA fragment containing the target gene. Ligation is usually performed using a ligase such as T4 DNA ligase. The target genes may be loaded on separate vectors or on the same vector. For methods such as DNA cleavage, ligation, chromosomal DNA preparation, PCR, plasmid DNA preparation, transformation, setting of oligonucleotides used as primers, etc., ordinary methods well known to those skilled in the art should be adopted. Can do. These methods are described in Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T., “Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition”, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), etc. Any method can be used for introducing the recombinant DNA prepared as described above into a microorganism as long as sufficient transformation efficiency can be obtained. For example, electroporation (Canadian Journal of Microbiology) , 43. 197 (1997)). As a plasmid prepared by such a method, a Lys production plasmid pCABD2 (International Publication No. WO01 / 53459 pamphlet) carrying dapA, dapB and LysC genes can be mentioned.
また、L−リジン生合成系酵素をコードする遺伝子の発現増強は、目的遺伝子を微生物の染色体DNA上に多コピー導入することによっても達成できる。微生物の染色体DNA上に目的遺伝子を多コピーで導入するには、染色体DNA上に多コピー存在する配列を標的に利用して相同組換えにより行う。このような相同組換えを利用した遺伝子置換による部位特異的変異導入は既に確立しており、直鎖上DNAを用いる方法や温度感受性複製起点を含むプラスミドを用いる方法などがある(米国特許第6303383号、又は特開平05-007491号公報)。染色体DNA上に多コピー存在する配列としては、レペティティブDNA、転移因子の端部に存在するインバーティッド・リピートが利用できる。またL−リジン生合成系遺伝子は、元々染色体上に存在する遺伝子の横にタンデムに連結させてもよいし、染色体上の不要な領域あるいは欠損することによって、L-リジン収率が向上する遺伝子領域に導入してもよい。あるいは、特開平2-109985号公報に開示されているように、目的遺伝子をトランスポゾンに搭載してこれを転移させて染色体DNA上に多コピー導入することも可能である。いずれの方法によっても形質転換株内の目的遺伝子のコピー数が上昇する結果、L−リジン生合成系の酵素活性が増強される。 In addition, enhancement of expression of a gene encoding an L-lysine biosynthetic enzyme can also be achieved by introducing multiple copies of the target gene onto the chromosomal DNA of the microorganism. In order to introduce the gene of interest in multiple copies on the chromosomal DNA of a microorganism, homologous recombination is performed using a sequence present in multiple copies on the chromosomal DNA as a target. Such site-directed mutagenesis by gene replacement using homologous recombination has already been established, and includes a method using linear DNA and a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin (US Pat. No. 6,303,383). Or Japanese Patent Laid-Open No. 05-007491). As a sequence present in multiple copies on chromosomal DNA, repetitive DNA and inverted repeats present at the end of a transposable element can be used. The L-lysine biosynthetic gene may be linked in tandem next to the gene originally present on the chromosome, or an unnecessary region or deletion on the chromosome may improve the L-lysine yield. It may be introduced into the area. Alternatively, as disclosed in JP-A-2-109985, a target gene can be mounted on a transposon, transferred, and introduced in multiple copies on chromosomal DNA. In any method, as a result of the increase in the copy number of the target gene in the transformed strain, the enzyme activity of the L-lysine biosynthesis system is enhanced.
L−リジン生合成系酵素の活性増強は、上記の遺伝子増幅による以外に、目的遺伝子のプロモーター等の発現調節配列を強力なものに置換することによっても達成される(特開平1-215280号公報参照)。たとえば、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター、ラムダファージのPRプロモーター、PLプロモーター、tetプロモーターが強力なプロモーターとして知られている。これらのプロモーターへの置換により、目的遺伝子の発現が強化されることによって酵素活性が増幅される。プロモーターの強度の評価法および強力なプロモーターの例は、Goldsteinらの論文(Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1, 105-128)等に記載されている。 The activity enhancement of L-lysine biosynthetic enzymes can be achieved not only by the above gene amplification but also by replacing expression control sequences such as a promoter of the target gene with a strong one (Japanese Patent Laid-Open No. 1-215280). reference). For example, lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, lambda phage PR promoter, PL promoter, tet promoter are known as strong promoters. By substituting these promoters, the enzyme activity is amplified by enhancing expression of the target gene. Methods for evaluating promoter strength and examples of strong promoters are described in Goldstein et al. (Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1, 105-128).
また、目的遺伝子の発現調節に関与する因子、例えばオペレーターやリプレッサーを改変することによっても達成される(Hamilton et al,; J Bacteriol. 1989 Sep;171(9):4617-22.)。 国際公開WO00/18935に開示されているように、目的遺伝子のプロモーター領域に数塩基の塩基置換を導入し、より強力なものに改変することも可能である。さらに、リボソーム結合部位(RBS)と開始コドンとの間のスペーサ、特に開始コドンのすぐ上流の配列における数個のヌクレオチドの置換がmRNAの翻訳効率に非常に影響を及ぼすことが知られており、これらを改変することも可能である。目的遺伝子のプロモーター等の発現調節領域は、プロモーター検索ベクターやGENETYX等の遺伝子解析ソフトを用いて決定することが出来る。発現調節配列の置換は、例えば、上述の温度感受性プラスミドを用いた遺伝子置換と同様にして行うことができる。 It can also be achieved by modifying factors involved in regulating the expression of the target gene, such as operators and repressors (Hamilton et al ,; J Bacteriol. 1989 Sep; 171 (9): 4617-22.). As disclosed in International Publication No. WO00 / 18935, it is possible to introduce a base substitution of several bases into the promoter region of the target gene and modify it to be more powerful. Furthermore, it is known that substitution of several nucleotides in the spacer between the ribosome binding site (RBS) and the start codon, especially in the sequence immediately upstream of the start codon, has a great influence on the translation efficiency of mRNA, These can be modified. The expression regulatory region such as the promoter of the target gene can be determined using a promoter search vector or gene analysis software such as GENETYX. The replacement of the expression regulatory sequence can be performed, for example, in the same manner as the gene replacement using the above-described temperature sensitive plasmid.
さらに、本発明のL−リジン生産菌は、L−リジンの生合成経路から分岐してL−リジン以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素の活性や、L-リジン生成に負に機能する酵素活性が低下または欠損していてもよい。このような酵素としては、ホモセリンデヒドロゲナーゼ、リジンデカルボキシラーゼ(cadA, ldcC)、マリックエンザイムがあり、該酵素の活性が低下または欠損した株は国際公開第WO 95/23864号、第WO96/17930号パンフレット、第WO2005/010175号パンフレットなどに記載されている。 Furthermore, the L-lysine-producing bacterium of the present invention functions negatively for the activity of an enzyme that catalyzes a reaction that produces a compound other than L-lysine by branching from the biosynthetic pathway of L-lysine, and L-lysine production. The enzyme activity may be reduced or deficient. Examples of such enzymes include homoserine dehydrogenase, lysine decarboxylase (cadA, ldcC), and malic enzyme, and strains in which the activity of the enzyme is reduced or deleted are disclosed in WO 95/23864 and WO96 / 17930. , WO 2005/010175 pamphlet and the like.
これらの酵素活性を低下あるいは欠損させる方法としては、通常の変異処理法によって、染色体上の上記酵素の遺伝子に、細胞中の当該酵素の活性が低下または欠損するような変異を導入すればよい。例えば、遺伝子組換えによって、染色体上の酵素をコードする遺伝子を欠損させたり、プロモーターやシャインダルガルノ(SD)配列等の発現調節配列を改変したりすることなどによって達成される。また、染色体上の酵素をコードする領域にアミノ酸置換(ミスセンス変異)を導入すること、また終始コドンを導入すること(ナンセンス変異)、一〜二塩基付加・欠失するフレームシフト変異を導入すること、遺伝子の一部分、あるいは全領域を欠失させることによっても達成出来る(Journal of biological Chemistry272:8611-8617(1997)。また、コード領域が欠失したような変異酵素をコードする遺伝子を構築し、相同組換えなどによって、該遺伝子で染色体上の正常遺伝子を置換すること、トランスポゾン、IS因子を該遺伝子に導入することによっても酵素活性を低下または欠損させることができる。 As a method for reducing or eliminating these enzyme activities, a mutation that reduces or eliminates the activity of the enzyme in the cell may be introduced into the gene of the enzyme on the chromosome by a usual mutation treatment method. For example, it can be achieved by deleting a gene encoding an enzyme on a chromosome by genetic recombination or by modifying an expression regulatory sequence such as a promoter or Shine-Dalgarno (SD) sequence. Introducing amino acid substitutions (missense mutations) into the chromosomal enzyme-encoding region, introducing stop codons (nonsense mutations), and introducing frameshift mutations that add or delete one or two bases This can also be achieved by deleting a part or the entire region of the gene (Journal of biological Chemistry 272: 8611-8617 (1997). In addition, a gene encoding a mutant enzyme in which the coding region is deleted is constructed, The enzyme activity can also be reduced or eliminated by replacing a normal gene on the chromosome with the gene by homologous recombination or the like, or introducing a transposon or IS factor into the gene.
例えば、上記の酵素の活性を低下または欠損させるような変異を遺伝子組換えにより導入する為には、以下のような方法が用いられる。目的遺伝子の部分配列を改変し、正常に機能する酵素を産生しないようにした変異型遺伝子を作製し、該遺伝子を含むDNAで腸内細菌科に属する微生物に形質転換し、変異型遺伝子と染色体上の遺伝子で組換えを起こさせることにより、染色体上の目的遺伝子を変異型に置換することが出来る。このような相同組換えを利用した遺伝子置換は、「Redドリブンインテグレーション(Red-driven integration)」と呼ばれる方法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640-6645)Redドリブンインテグレーション法とλファージ由来の切り出しシステム(J. Bacteriol. 2002 Sep; 184(18): 5200-3. Interactions between integrase and excisionase in the phage lambda excisive nucleoprotein complex. Cho EH, Gumport RI, Gardner JF.)と組合わせた方法(WO2005/010175号参照)等の直鎖上DNAを用いる方法や温度感受性複製起点を含むプラスミドを用いる方法などがある(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640-6645、米国特許第6303383号、又は特開平05-007491号公報)。また、上述のような相同組換えを利用した遺伝子置換により部位特異的変異導入は、宿主上で複製能力を持たないプラスミドを用いても行うことが出来る。 For example, in order to introduce a mutation that reduces or eliminates the activity of the above enzyme by genetic recombination, the following method is used. A partial gene of the target gene is modified to produce a mutant gene that does not produce a normally functioning enzyme, transformed into a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae with the DNA containing the gene, and the mutant gene and chromosome By causing recombination with the above gene, the target gene on the chromosome can be replaced with a mutant form. Such gene replacement using homologous recombination is a method called “Red-driven integration” (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640- 6645) Red driven integration method and excision system derived from λ phage (J. Bacteriol. 2002 Sep; 184 (18): 5200-3. Interactions between integral and excisionase in the phage lambda excisive nucleoprotein complex. Cho EH, Gumport RI, Gardner JF.) (See WO2005 / 010175) and other methods using linear DNA and methods using temperature-sensitive replication origin plasmids (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000) , vol. 97, No. 12, p6640-6645, US Pat. No. 6,303,383, or JP-A-05-007491). In addition, site-directed mutagenesis by gene replacement using homologous recombination as described above can also be performed using a plasmid that does not have replication ability on the host.
上記のようなL−リジン生合成に関与する酵素活性を増強する方法、酵素活性を低下させる方法は、他のL−アミノ酸生産菌の育種にも同様に適用することができる。以下、他のL−アミノ酸生産菌の育種方法について述べる。 The above-described method for enhancing the enzyme activity involved in L-lysine biosynthesis and the method for reducing the enzyme activity can be similarly applied to breeding other L-amino acid-producing bacteria. Hereinafter, methods for breeding other L-amino acid-producing bacteria will be described.
本発明に用いられるL−グルタミン酸生産菌は、例えば、L−グルタミン酸生合成に関与する酵素をコードする遺伝子の発現が増強するように改変された腸内細菌科に属する微生物を挙げることが出来る。L−グルタミン酸生合成に関与する酵素としては、例えば、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(以下、「GDH」ともいう)、グルタミンシンテターゼ、グルタミン酸シンターゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、クエン酸シンターゼ(以下、「CS」ともいう)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(以下、「PEPC」ともいう)、ピルビン酸カルボキシラーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ、ピルビン酸キナーゼ、ホスホエノールピルビン酸シンターゼ、エノラーゼ、ホスホグリセルムターゼ、ホスホグリセリン酸キナーゼ、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、フルトースビスリン酸アルドラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコースリン酸イソメラーゼなどをが挙げられる。これらの酵素の中では、CS、PEPCおよびGDHのいずれか1種以上が好ましく、3種全てがより好ましい。 Examples of the L-glutamic acid-producing bacterium used in the present invention include microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae modified so that expression of a gene encoding an enzyme involved in L-glutamic acid biosynthesis is enhanced. Examples of enzymes involved in L-glutamate biosynthesis include glutamate dehydrogenase (hereinafter also referred to as “GDH”), glutamine synthetase, glutamate synthase, isocitrate dehydrogenase, aconite hydratase, and citrate synthase (hereinafter referred to as “CS”). ), Phosphoenolpyruvate carboxylase (hereinafter also referred to as “PEPC”), pyruvate carboxylase, pyruvate dehydrogenase, pyruvate kinase, phosphoenolpyruvate synthase, enolase, phosphoglycerate mutase, phosphoglycerate kinase, glycerin Aldehyde-3-phosphate dehydrogenase, triose phosphate isomerase, furtose bisphosphate aldolase, phosphofructokinase, glucose phosphate iso Hydrolase, etc., and the like. Among these enzymes, one or more of CS, PEPC and GDH are preferable, and all three are more preferable.
以上のような方法によりクエン酸シンターゼ遺伝子、フォスフォエノールピルベートカルボキシラーゼ遺伝子、及び/又はグルタミン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子の発現が増強するように改変された腸内細菌科に属する微生物としては、米国特許6,197,559号、6,331,419号明細書、欧州特許0999282号明細書に記載された微生物が例示できる。 As a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae modified so that expression of citrate synthase gene, phosphoenolpyruvate carboxylase gene, and / or glutamate dehydrogenase gene is enhanced by the method as described above, U.S. Patent No. 6,197,559, Examples thereof include microorganisms described in 6,331,419 specification and European Patent 0999282 specification.
また、さらに6−ホスホグルコン酸デヒドラターゼ活性もしくは2−ケト−3−デオキシ−6−ホスホグルコン酸アルドラーゼ活性、又はこれらの両方の活性が増強するように改変された腸内細菌科に属する微生物を用いてもよい。(欧州特許出願公開1352966号明細書) In addition, a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, which has been modified so that the 6-phosphogluconate dehydratase activity, the 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase activity, or both of these activities are enhanced, is used. May be. (European Patent Application Publication No. 1352966)
また、L−グルタミン酸生産能を有する腸内細菌科に属する微生物としては、L−グルタミン酸の生合成経路から分岐して他の化合物を生成する反応を触媒する酵素の活性を低下または欠損させた微生物を用いてもよい。L−グルタミン酸の生合成経路から分岐してL−グルタミン酸以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素としては、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ、イソクエン酸リアーゼ、リン酸アセチルトランスフェラーゼ、酢酸キナーゼ、アセトヒドロキシ酸シンターゼ、アセト乳酸シンターゼ、ギ酸アセチルトランスフェラーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デカルボキシラーゼ、1−ピロリンデヒドロゲナーゼなどが挙げられる。この中では特に、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を低下又は欠損させることが好ましい。 In addition, microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae having L-glutamic acid-producing ability include microorganisms having a reduced or deficient activity of an enzyme that catalyzes a reaction that branches from the biosynthetic pathway of L-glutamic acid to produce other compounds. May be used. Examples of the enzyme that catalyzes a reaction that branches from the biosynthetic pathway of L-glutamic acid to produce a compound other than L-glutamic acid include 2-oxoglutarate dehydrogenase, isocitrate lyase, phosphate acetyltransferase, acetate kinase, acetohydroxyacid synthase Acetolactate synthase, formate acetyltransferase, lactate dehydrogenase, glutamate decarboxylase, 1-pyrroline dehydrogenase and the like. Among these, it is particularly preferable to reduce or eliminate 2-oxoglutarate dehydrogenase activity.
腸内細菌科に属する微生物の2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を欠損もしくは低下させる方法は、米国特許5,573,945米国特許6,197,559号明細書、米国特許6,331,419号明細書に記載されている。2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性が欠損もしくは低下した腸内細菌科に属する微生物としては、具体的には、
パントエア・アナナティス AJ13601 (FERM BP-7207)
クレブシエラ・プランティコーラ AJ13410株(FERM BP-6617)
パントエア・アナナティス AJ13355 (FERM BP-6614)
エシェリヒア・コリ AJ12949 (FERM BP-4881)
等が挙げられる。
Methods for deleting or reducing 2-oxoglutarate dehydrogenase activity of microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae are described in US Pat. No. 5,573,945, US Pat. No. 6,197,559, and US Pat. No. 6,331,419. Specific examples of microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae in which 2-oxoglutarate dehydrogenase activity is deficient or reduced include:
Pantoea Ananatis AJ13601 (FERM BP-7207)
Klebsiella Planticola AJ13410 (FERM BP-6617)
Pantoea Ananatis AJ13355 (FERM BP-6614)
Escherichia coli AJ12949 (FERM BP-4881)
Etc.
本発明に用いられるL−トリプトファン生産菌として好ましいものは、アントラニル酸合成酵素活性、ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ活性もしくはトリプトファンシンターゼ活性のうち、1又は2以上の活性が増強された細菌である。アントラニル酸合成酵素及びホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼは、それぞれL−トリプトファン及びL−セリンによるフィードバック阻害を受けるため、脱感作型の変異酵素を保持させることにより、酵素活性を強化することができる。具体的には、例えば、アントラニル酸合成酵素遺伝子(trpE)、及び/又はホスホグリセレートデヒドロゲナーゼ遺伝子(serA)を、フィードバック阻害を受けないように変異させ、得られた変異型遺伝子を腸内細菌科に属する微生物に導入することによって、脱感作型酵素を保持する細菌を取得することができる。このような細菌としてより具体的には、脱感作型アントラニル酸合成酵素を保持するエシェリヒア・コリSV164に、脱感作型ホスホグリセレートデヒドロゲナーゼをコードする変異型serAを持つプラスミドpGH5(国際公開第94/08031号パンフレット参照)を導入することによって得られる形質転換株が挙げられる。 A preferable L-tryptophan-producing bacterium used in the present invention is a bacterium in which one or more of anthranilate synthase activity, phosphoglycerate dehydrogenase activity or tryptophan synthase activity are enhanced. Since anthranilate synthase and phosphoglycerate dehydrogenase are subjected to feedback inhibition by L-tryptophan and L-serine, respectively, the enzyme activity can be enhanced by retaining a desensitized mutant enzyme. Specifically, for example, the anthranilate synthase gene (trpE) and / or the phosphoglycerate dehydrogenase gene (serA) is mutated so as not to be subjected to feedback inhibition, and the obtained mutant gene is converted to the Enterobacteriaceae family. Bacteria that retain the desensitizing enzyme can be obtained by introducing them into microorganisms belonging to. More specifically, such a bacterium is a plasmid pGH5 having a mutant serA encoding a desensitized phosphoglycerate dehydrogenase in Escherichia coli SV164 holding a desensitized anthranilate synthase (International Publication No. No. 94/08031 pamphlet) can be mentioned.
また、トリプトファンオペロンを含む組換えDNAが導入された細菌も、好適なL−トリプトファン生産菌である。具体的には、脱感作型アントラニル酸合成酵素をコードする遺伝子を含むトリプトファンオペロンが導入されたエシェリヒア・コリが挙げられる(特開昭57-71397号公報、特開昭62-244382号公報、米国特許第4,371,614明細書)。また、トリプトファンオペロンのうち、トリプトファンシンターゼをコードする遺伝子(trpBA)の発現を強化することによっても、L−トリプトファン生産能を向上又は付与することができる。トリプトファンシンターゼは、α及びβサブユニットからなり、それぞれtrpA、trpBによってコードされている。 A bacterium into which a recombinant DNA containing a tryptophan operon has been introduced is also a suitable L-tryptophan-producing bacterium. Specific examples include Escherichia coli into which a tryptophan operon containing a gene encoding a desensitized anthranilate synthase has been introduced (JP 57-71397, JP 62-244382, U.S. Pat. No. 4,371,614). Moreover, L-tryptophan production ability can also be improved or imparted by enhancing expression of a gene (trpBA) encoding tryptophan synthase among tryptophan operons. Tryptophan synthase consists of α and β subunits and is encoded by trpA and trpB, respectively.
さらに、L−トリプトファン生産菌として、L−フェニルアラニン及びL−チロシン要求性の形質を有する菌株エシェリヒア・コリAGX17(pGX44)〔NRRL B-12263〕株、及びトリプトファンオペロンを含むプラスミドpGX50を保持するAGX6(pGX50)aroP〔NRRL B-12264〕株(いずれも米国特許第 4,371,614号明細書参照)が挙げられる。 Furthermore, as an L-tryptophan-producing bacterium, a strain Escherichia coli AGX17 (pGX44) [NRRL B-12263] strain having an L-phenylalanine and L-tyrosine auxotrophic trait, and an AGX6 (carrying a plasmid pGX50 containing a tryptophan operon) pGX50) aroP [NRRL B-12264] strain (see U.S. Pat. No. 4,371,614).
また、トリプトファンオペロンのリプレッサーであるtrpRを欠損した株、trpRに変異が導入された株も好適なL−トリプトファン生産菌である。(米国特許第4,371,614号公報、国際公開第WO2005/056776号パンフレット) A strain lacking trpR, which is a repressor of the tryptophan operon, and a strain introduced with a mutation in trpR are also suitable L-tryptophan-producing bacteria. (US Pat. No. 4,371,614, International Publication No. WO2005 / 056776 pamphlet)
L−トリプトファン、L−フェニルアラニン、L−チロシンは共に芳香族アミノ酸で生合成系が共通しており、芳香族アミノ酸の生合成系酵素をコードする遺伝子としては、デオキシアラビノ−ヘプツロン酸リン酸シンターゼ(aroG)、3−デヒドロキネートシンターゼ(aroB)、シキミ酸デヒドラターゼ、シキミ酸キナーゼ(aroL)、5−エノール酸ピルビンシキミ酸3−リン酸シンターゼ(aroA)、コリスミ酸シンターゼ(aroC)が挙げられる。(欧州出願公開763127号明細書)従って、これらの酵素をコードする遺伝子をプラスミド、あるいはゲノム上で多コピー化することにより、芳香族アミノ酸の生産能を向上させることができる。また、これらの遺伝子はチロシンリプレッサーによって制御されることが知られており(tyrR)、tyrR遺伝子を欠損させることによって、芳香族アミノ酸の生合成系酵素活性を上昇してもよい。(欧州特許763127号明細書参照) L-tryptophan, L-phenylalanine, and L-tyrosine are all aromatic amino acids and have a common biosynthetic system. The gene encoding the aromatic amino acid biosynthetic enzyme is deoxyarabino-heptulonic acid phosphate synthase. (aroG), 3-dehydroquinate synthase (aroB), shikimate dehydratase, shikimate kinase (aroL), 5-enolic acid pyruvine shikimate 3-phosphate synthase (aroA), chorismate synthase (aroC) . Therefore, the ability to produce aromatic amino acids can be improved by making multiple copies of genes encoding these enzymes on a plasmid or genome. In addition, these genes are known to be controlled by tyrosine repressors (tyrR), and the biosynthetic enzyme activity of aromatic amino acids may be increased by deleting the tyrR gene. (See European Patent No. 763127)
本発明に用いられるL−スレオニン生産菌として好ましいものは、L-スレオニン生合成系酵素を強化した腸内細菌科に属する微生物が挙げられる。L−スレオニン生合成系酵素をコ−ドする遺伝子としては、アスパルトキナ−ゼIII遺伝子(lysC)、アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナ−ゼ遺伝子(asd)、thrオペロンにコ−ドされるアスパルトキナ−ゼI遺伝子(thrA)、ホモセリンキナ−ゼ遺伝子(thrB)、スレオニンシンタ−ゼ遺伝子(thrC)が挙げられる。カッコ内は、その遺伝子の略記号である。これらの遺伝子は2種類以上導入してもよい。L−スレオニン生合成系遺伝子は、スレオニン分解が抑制されたエシェリヒア属細菌に導入してもよい。スレオニン分解が抑制されたエシェリヒア属細菌としては、例えば、スレオニンデヒドロゲナ−ゼ活性が欠損したTDH6株(特開2001−346578号)等が挙げられる。 Preferred examples of the L-threonine-producing bacterium used in the present invention include microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae with enhanced L-threonine biosynthetic enzymes. The genes encoding L-threonine biosynthetic enzymes include aspartokinase III gene (lysC), aspartate semialdehyde dehydrogenase gene (asd), and aspartokinase encoded by the thr operon. Examples thereof include a ze I gene (thrA), a homoserine kinase gene (thrB), and a threonine synthase gene (thrC). In parentheses are abbreviations for the genes. Two or more of these genes may be introduced. The L-threonine biosynthesis gene may be introduced into a bacterium belonging to the genus Escherichia in which threonine degradation is suppressed. Examples of bacteria belonging to the genus Escherichia in which threonine degradation is suppressed include, for example, the TDH6 strain lacking threonine dehydrogenase activity (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-346578).
L−スレオニン生合成系酵素は、最終産物のL−スレオニンによって酵素活性が抑制される。従って、L−スレオニン生産菌を構築するためには、L−スレオニンによるフィードバック阻害を受けないようにL−スレオニン生合成系遺伝子を改変することが望ましい。また、上記thrA,thrB,thrC遺伝子は、スレオニンオペロンを構成しているが、スレオニンオペロンは、アテニュエ−タ−構造を形成しており、スレオニンオペロンの発現は、培養液中のイソロイシン、スレオニンに阻害を受け、アテニュエーションにより発現が抑制される。この改変は、アテニュエ−ション領域のリ−ダ−配列あるいは、アテニュエ−タ−を除去することにより達成出来る。(国際公開第02/26993号パンフレット、Biotechnology Letters vol24,No.21,November 2002、国際公開第2005/049808号パンフレット参照) The enzyme activity of L-threonine biosynthetic enzymes is suppressed by the final product, L-threonine. Therefore, in order to construct an L-threonine-producing bacterium, it is desirable to modify the L-threonine biosynthetic gene so as not to be subjected to feedback inhibition by L-threonine. The thrA, thrB, and thrC genes constitute the threonine operon, but the threonine operon forms an attenuator structure, and the expression of the threonine operon is inhibited by isoleucine and threonine in the culture medium. The expression is suppressed by attenuation. This modification can be achieved by removing the leader sequence of the attenuation region or the attenuator. (See WO02 / 26993 pamphlet, Biotechnology Letters vol24, No.21, November 2002, WO2005 / 049808 pamphlet)
スレオニンオペロンの上流には、固有のプロモ−タ−が存在するが、non−nativeのプロモ−タ−に置換してもよいし(WO 98/04715号パンフレット参照)、スレオニン生合成関与遺伝子の発現がラムダファ−ジのリプレッサ−およびプロモ−タ−により支配されるようなスレオニンオペロンを構築してもよい。(欧州特許第0593792号明細書参照)また、L−スレオニンによるフィ−ドバック阻害を受けないようにエシェリヒア属細菌を改変するために、α−amino−β−hydroxyvaleric acid (AHV)に耐性な菌株を選抜することによっても得られる。 A unique promoter exists upstream of the threonine operon, but it may be replaced with a non-native promoter (see pamphlet of WO 98/04715) or expression of a gene involved in threonine biosynthesis A threonine operon may be constructed such that is governed by a lambda phage repressor and promoter. (Refer to European Patent No. 0593792) In order to modify Escherichia bacteria so as not to receive feedback inhibition by L-threonine, a strain resistant to α-amino-β-hydroxyvaleric acid (AHV) is used. It can also be obtained by selecting.
このようにL−スレオニンによるフィ−ドバック阻害を受けないように改変されたスレオニンオペロンは、宿主内でコピ−数が上昇しているか、あるいは強力なプロモ−タ−に連結し、発現量が向上していることが好ましい。コピ−数の上昇は、プラスミドによる増幅の他、トランスポゾン、Mu−ファ−ジ等で染色体上にスレオニンオペロンを転移させることによっても達成出来る。 The threonine operon modified so as not to receive feedback inhibition by L-threonine is increased in the number of copies in the host or linked to a strong promoter to improve the expression level. It is preferable. The increase in the number of copies can be achieved not only by plasmid amplification but also by transferring the threonine operon onto the chromosome by transposon, Mu-fuzzy, etc.
また、アスパルトキナ−ゼIII遺伝子(lysC)は、L−リジンによるフィ−ドバック阻害を受けないように改変した遺伝子を用いることが望ましい。このようなフィ−ドバック阻害を受けないように改変したlysC遺伝子は、米国特許5,932,453号明細書に記載の方法により取得できる。 Further, aspartokinase III gene (lysC) is desirably a gene modified so as not to be subjected to feedback inhibition by L-lysine. The lysC gene modified so as not to receive such feedback inhibition can be obtained by the method described in US Pat. No. 5,932,453.
L−スレオニン生合成系酵素以外にも、解糖系、TCA回路、呼吸鎖に関する遺伝子や遺伝子の発現を制御する遺伝子、糖の取り込み遺伝子を強化することも好適である。これらのL−スレオニン生産に効果がある遺伝子としては、トランスヒドロナ−ゼ(pntAB)遺伝子(欧州特許733712号明細書)、ホスホエノ−ルピルビン酸カルボキシラ−ゼ遺伝子(pepC)(国際公開95/06114号パンフレット)、ホスホエノ−ルピルビン酸シンタ−ゼ遺伝子(pps)(欧州特許877090号明細書)、コリネ型細菌あるいはバチルス属細菌のピルビン酸カルボキシラ−ゼ遺伝子(国際公開99/18228号パンフレット、欧州出願公開1092776号明細書)が挙げられる。 In addition to the L-threonine biosynthetic enzyme, it is also preferable to enhance the glycolytic system, TCA cycle, genes related to the respiratory chain, genes that control gene expression, and sugar uptake genes. Examples of these genes effective for L-threonine production include transhydronase (pntAB) gene (European Patent 733712), phosphoenolpyruvate carboxylase gene (pepC) (International Publication 95/06114). No. pamphlet), phosphoenolpyruvate synthase gene (pps) (European Patent No. 877090), pyruvate carboxylase gene of Coryneform bacteria or Bacillus genus bacteria (International Publication No. 99/18228 pamphlet, European application) Publication No. 1092776).
また、L−スレオニンに耐性を付与する遺伝子、L−ホモセリンに耐性を付与する遺伝子の発現を強化することや、宿主にL−スレオニン耐性、L−ホモセリン耐性を付与することも好適である。耐性を付与する遺伝子としては、rhtA遺伝子(Res Microbiol. 2003 Mar;154(2):123−35.)、rhtB遺伝子(欧州特許出願公開第0994190号明細書)、rhtC遺伝子(欧州特許出願公開第1013765号明細書)yfiK,yeaS遺伝子(欧州特許出願公開第1016710号明細書)が挙げられる。また宿主にL−スレオニン耐性を付与する方法は、欧州特許出願公開第0994190号明細書や、国際公開第90/04636号パンフレット記載の方法を参照出来る。 It is also preferable to enhance the expression of a gene imparting resistance to L-threonine and a gene conferring resistance to L-homoserine, or imparting L-threonine resistance and L-homoserine resistance to the host. Examples of genes that confer resistance include rhtA gene (Res Microbiol. 2003 Mar; 154 (2): 123-35.), RhtB gene (European Patent Application Publication No. 0994190), rhtC gene (European Patent Application Publication No. No. 1013765) yfiK, yeaS gene (European Patent Application Publication No. 1016710). For methods for imparting L-threonine resistance to a host, methods described in European Patent Application Publication No. 0994190 and International Publication No. 90/04636 can be referred to.
L-スレオニン生産菌として、エシェリヒア・コリVKPM B-3996株(米国特許第5,175,107号明細書参照)を例示することも出来る。このVKPM B-3996株は、1987年11月19日にロシアン・ナショナル・コレクション・オブ・インダストリアル・マイクロオーガニズム(Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika )に登録番号VKPM B-3996 のもとに寄託されている。また、このVKPM B-3996株は、ストレプトマイシン耐性マーカーを有する広域ベクタープラスミドpAYC32(Chistorerdov, A.Y., Tsygankov, Y.D.Plasmid, 1986, 16, 161-167を参照のこと)にスレオニン生合成系遺伝子(スレオニンオペロン:thrABC)を挿入して得られたプラスミドpVIC40(国際公開第90/04636号パンフレット)を保持している。このpVIC40においては、スレオニンオペロン中のthrAがコードするアスパルトキナーゼI−ホモセリンデヒドロゲナーゼIの、L−スレオニンによるフィードバック阻害が解除されている。 Examples of L-threonine producing bacteria include Escherichia coli VKPM B-3996 (see US Pat. No. 5,175,107). This VKPM B-3996 stock was registered with the Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika on November 19, 1987. And have been deposited. In addition, the VKPM B-3996 strain is a threonine biosynthetic gene (threonine operon) in a broad vector plasmid pAYC32 having a streptomycin resistance marker (see Chistorerdov, AY, Tsygankov, YDPlasmid, 1986, 16, 161-167). : ThrABC) plasmid pVIC40 (WO90 / 04636 pamphlet) is obtained. In this pVIC40, feedback inhibition of aspartokinase I-homoserine dehydrogenase I encoded by thrA in the threonine operon by L-threonine is released.
また、エシェリヒア・コリB-5318株(欧州特許第0593792号明細書参照)も例示することができる。B-5318株は、1987年11月19日にロシアン・ナショナル・コレクション・オブ・インダストリアル・マイクロオーガニズム(Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika )に登録番号VKPM B-5318のもとに寄託されている。またこのVKPM B-5318株は、イソロイシン非要求性菌株であり、ラムダファージの温度感受性C1リプレッサー、PRプロモーターおよびCroタンパク質のN末端部分の下流に、本来持つ転写調節領域であるアテニュエーター領域を欠失したスレオニンオペロンすなわちスレオニン生合成関与遺伝子が位置し、スレオニン生合成関与遺伝子の発現がラムダファージのリプレッサーおよびプロモーターにより支配されるように構築された組換えプラスミドDNAを保持している。 Further, Escherichia coli B-5318 strain (see European Patent No. 0593792) can also be exemplified. B-5318 shares were registered with the Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika on November 19, 1987 under the registration number VKPM B-5318. It has been deposited. This VKPM B-5318 strain is an isoleucine non-requiring strain, and is an attenuator region which is an inherent transcriptional regulatory region downstream of the N-terminal part of the temperature-sensitive C1 repressor, PR promoter and Cro protein of lambda phage. A threonine operon lacking the threonine, that is, a gene involved in threonine biosynthesis, is located, and a recombinant plasmid DNA constructed so that expression of the gene involved in threonine biosynthesis is controlled by a lambda phage repressor and promoter is retained.
本発明に用いるL−ヒスチジン生産菌として好ましいものは、L−ヒスチジン生合成に関与する遺伝情報を担うDNAを組み込んだベクターを導入したエシェリヒア・コリFERM-P5038,5048株 (特開昭56-005099)や、アミノ酸排出遺伝子Rhtを導入した菌株(欧州特許公開公報1016710)、スルファグアニジン、D,L-1,2,4-triazole-3-alanine、ストレプトマイシン耐性が付与されたエシェリヒア・コリ80株(VKPM B-7270 ロシア特許公報2119536号)等が挙げられる。 A preferred L-histidine-producing bacterium used in the present invention is Escherichia coli FERM-P5038,5048 strain into which a vector incorporating a DNA carrying genetic information involved in L-histidine biosynthesis is introduced (Japanese Patent Laid-Open No. 56-005099). ), A strain introduced with the amino acid excretion gene Rht (European Patent Publication No. 1016710), sulfaguanidine, D, L-1,2,4-triazole-3-alanine, 80 strains of Escherichia coli imparted with streptomycin resistance (VKPM B-7270 Russian Patent Publication No. 2119536).
L−ヒスチジン生産能を有する微生物としては、L−ヒスチジン生合成経路の酵素をコードする遺伝子の発現量を増強した微生物を用いてもよい。L−ヒスチジン生合成系酵素としては、ATP フォスフォリボシルトランスフェラーゼ(hisG)、フォスフォリボシルAMP サイクロヒドロラーゼ(hisI)、フォスフォリボシル-ATP ピロフォスフォヒドラーゼphosphoribosyL−ATP pyrophosphohydrolase(hisIE)、フォスフォリボシルフォルミミノー5−アミノイニダゾールカルボキシアミドリボタイドイソメラーゼphosphoribosylformimino-5-aminoimidazole carboxamide ribotide Isomerase(hisA)、アミドトランスフェラーゼamidotransferase (hisH)、ヒスチヂノールフォスフェートアミノトランスフェラーゼ(hisC)、ヒスチヂノールフォスファターゼ(hisB)、ヒスチヂノールデヒドロゲナーゼ(hisD)等が挙げられる。 As the microorganism having the ability to produce L-histidine, a microorganism in which the expression level of a gene encoding an enzyme of the L-histidine biosynthesis pathway is enhanced may be used. L-histidine biosynthesis enzymes include ATP phosphoribosyltransferase (hisG), phosphoribosyl AMP cyclohydrolase (hisI), phosphoribosyl-ATP pyrophosphohydrase phosphoribosyl L-ATP pyrophosphohydrolase (hisIE), phosphoribosyl Formimino 5-aminoinidazole carboxyamide ribotide isomerase phosphoribosylformimino-5-aminoimidazole carboxamide ribotide Isomerase (hisA), amide transferase amidotransferase (hisH), histidinol phosphate aminotransferase (hisC), histidinol phosphatase (hisB) And histidinol dehydrogenase (hisD).
本発明のL−システイン生産菌として好ましいものは、シスタチオニン−β−リアーゼ活性が低下した細菌(特開2003-169668号公報)や、L−システインによるフィードバック阻害が低減されたセリンアセチルトランスフェラーゼを保持するエシェリヒア属細菌(特開平11-155571号公報)が挙げられる。 Preferred L-cysteine-producing bacteria of the present invention retain bacteria with reduced cystathionine-β-lyase activity (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-169668) and serine acetyltransferase with reduced feedback inhibition by L-cysteine. Examples include bacteria belonging to the genus Escherichia (Japanese Patent Laid-Open No. 11-155571).
本発明のL−プロリン生産菌として好ましいものは、3,4-デヒドロキシプロリン、アザチジン−2−カルボキシレート耐性株であるエシェリヒア・コリ702株(VKPMB-8011)や、702のilvA欠損株である702ilvA株(VKPMB-8012株)が挙げられる(特開2002−300874号公報)。 Preferred L-proline-producing bacteria of the present invention are 3,4-dehydroxyproline and azatidine-2-carboxylate resistant strains such as Escherichia coli 702 (VKPMB-8011) and 702 ilvA-deficient strains. 702ilvA strain (VKPMB-8012 strain) is mentioned (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-300874).
L−フェニルアラニン生産菌としては、L−フェニルアラニン生産菌としては、tyrA,tyrRが欠損したAJ12739 (tyrA::Tn10, tyrR) (VKPM B-8197)や、フェニルアラニン排出遺伝子であるyddG、yedA増幅株(国際公開第03/044192号パンフレット)が挙げられる。また、L−トリプトファン、L−フェニルアラニン、L−チロシンは共に芳香族アミノ酸で生合成系が共通しており、芳香族共通の生合成系酵素をコードする遺伝子としては、デオキシアラビノ−ヘプツロン酸リン酸シンターゼ(aroG)、3−デヒドロキネートシンターゼ(aroB)、シキミ酸デヒドラターゼ、シキミ酸キナーゼ(aroL)、5−エノール酸ピルビンシキミ酸3−リン酸シンターゼ(aroA)、コリスミ酸シンターゼ(aroC)が挙げられる。(欧州出願公開763127号明細書) As L-phenylalanine producing bacteria, L-phenylalanine producing bacteria include AJ12739 (tyrA :: Tn10, tyrR) (VKPM B-8197) lacking tyrA and tyrR, and yddG and yedA amplified strains that are phenylalanine excretion genes ( International Publication No. 03/044192 pamphlet). In addition, L-tryptophan, L-phenylalanine, and L-tyrosine are aromatic amino acids and have a common biosynthetic system. As a gene encoding a common biosynthetic enzyme, deoxyarabino-heptulonic acid phosphorus Acid synthase (aroG), 3-dehydroquinate synthase (aroB), shikimate dehydratase, shikimate kinase (aroL), 5-enolic acid pyruvin shikimate 3-phosphate synthase (aroA), chorismate synthase (aroC) Can be mentioned. (European Application Publication No. 763127)
L−アルギニン生産菌としては、α−メチルメチオニン、p−フルオロフェニルアラニン、D−アルギニン、アルギニンヒドロキサム酸、S−(2−アミノエチル)−システイン、α−メチルセリン、β−2−チエニルアラニン、又はスルファグアニジンに耐性を有するエシェリヒア・コリ変異株(特開昭56−106598号公報参照)等が挙げられる。また、L−アルギニンによるフィードバック阻害に耐性な変異を有し、かつ、高い活性を有するN−アセチルグルタミン酸シンターゼ及び同酵素を保持するL−アルギニン生産菌である、エシェリヒア・コリ237株(ロシア特許出願第2000117677号)も、好適なL−アルギニン生産株である。同株は、2000年4月10日にロシアン・ナショナル・コレクション・オブ・インダストリアル・マイクロオーガニズム(Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika ) にVKPM B-7925の番号で寄託され、2001年5月18日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管された。237株の誘導体で、酢酸資化能を向上させたL−アルギニン生産菌である、エシェリヒア・コリ382株(特開2002-017342号公報)を用いることもできる。エシェリヒア・コリ382株は、2000年4月10日にRussian National Collection of Industrial Microorganisms(VKPM)にVKPM B-7926の番号で寄託されている。 Examples of L-arginine-producing bacteria include α-methylmethionine, p-fluorophenylalanine, D-arginine, arginine hydroxamic acid, S- (2-aminoethyl) -cysteine, α-methylserine, β-2-thienylalanine, or sulfur. Examples include Escherichia coli mutants having resistance to faguanidine (see JP-A-56-106598). In addition, Escherichia coli 237 strain (Russian patent application), which is an N-acetylglutamate synthase having a mutation resistant to feedback inhibition by L-arginine and having high activity, and an L-arginine-producing bacterium having the same enzyme 20000176777) is also a suitable L-arginine producing strain. The stock was deposited with the Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika on April 10, 2000 under the number VKPM B-7925. It was transferred to an international deposit on May 18 under the Budapest Treaty. Escherichia coli 382 strain (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-017342), which is an L-arginine-producing bacterium having an improved acetic acid assimilation ability, which is a derivative of 237 strains, can also be used. Escherichia coli 382 was deposited with the Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) on April 10, 2000 under the number VKPM B-7926.
またL−アルギニン生産能を有する微生物として、L−アルギニン生合成に関与する酵素をコードする遺伝子の発現量を向上させた微生物を用いることが出来る。例えば、L−アルギニン生合成系酵素しては、N−アセチルグルタミン酸シンターゼ(argA)、N−アセチルグルタミルリン酸レダクターゼ(argC)、オルニチンアセチルトランスフェラーゼ(argJ)、N-アセチルグルタミン酸キナーゼ(argB)、アセチルオルニチントランスアミナーゼ(argD)、アセチルオルニチンデアセチラーゼ(argE)オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ(argF)、アルギニノコハク酸シンターゼ(argG)、アルギニノコハク酸リアーゼ(argH)カルバモイルリン酸シンターゼ(carAB)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの酵素名の後のカッコ内は、各酵素をコードする遺伝子名である。中でもN-アセチルグルタミン酸シンターゼ(argA)は、野生型の15位〜19位に相当するアミノ酸配列が置換されたL−アルギニンによるフィードバック阻害が解除された変異型の遺伝子を用いるとより好適である。(欧州出願公開1170361号明細書) Moreover, as a microorganism having L-arginine-producing ability, a microorganism having an improved expression level of a gene encoding an enzyme involved in L-arginine biosynthesis can be used. For example, L-arginine biosynthetic enzymes include N-acetylglutamate synthase (argA), N-acetylglutamyl phosphate reductase (argC), ornithine acetyltransferase (argJ), N-acetylglutamate kinase (argB), acetyl One or more selected from ornithine transaminase (argD), acetylornithine deacetylase (argE) ornithine carbamoyltransferase (argF), argininosuccinate synthase (argG), argininosuccinate lyase (argH) carbamoyl phosphate synthase (carAB) Is mentioned. The parentheses after these enzyme names are the names of genes encoding each enzyme. Among them, N-acetylglutamate synthase (argA) is more preferably a mutant gene in which feedback inhibition by L-arginine in which the amino acid sequence corresponding to the 15th to 19th positions of the wild type is substituted is released. (European Application Publication No. 1170361)
L−ロイシン生産菌としては、ilvE遺伝子にコードされる分岐鎖アミノ酸トランスアミナーゼを不活性化させ、tyrB遺伝子にコードされる芳香族アミノ酸トランスアミナーゼの活性を増強させたエシェリヒア属細菌(特開2004-024259)4-アザロイシン又は5,5,5−トリフルオロロイシンに耐性を有する、エシェリヒア・コリH-9068株(ATCC21530)、エシェリヒア・コリH-9070株(FERM BP-4704)、エシェリヒア・コリH-9072株(FERM BP-4706)(米国特許第5,744,331号明細書)、L−ロイシンによるイソプロピルリンゴ酸シンターゼのフィードバック阻害が脱感作されたエシェリヒア・コリ株(欧州特許第1067191号明細書)、β−2チエニルアラニン及びβ−ヒドロキシロイシンに耐性を有するエシェリヒア・コリAJ11478株(米国特許第5,763,231号明細書)などを用いることもできる。 As an L-leucine-producing bacterium, a bacterium belonging to the genus Escherichia in which the branched chain amino acid transaminase encoded by the ilvE gene is inactivated and the activity of the aromatic amino acid transaminase encoded by the tyrB gene is enhanced (JP 2004-024259) Escherichia coli H-9068 (ATCC21530), Escherichia coli H-9070 (FERM BP-4704), Escherichia coli H-9072 resistant to 4-azaleucine or 5,5,5-trifluoroleucine (FERM BP-4706) (US Pat. No. 5,744,331), Escherichia coli strain desensitized for feedback inhibition of isopropylmalate synthase by L-leucine (European Patent No. 1067191), β-2 Using Escherichia coli AJ11478 (US Pat. No. 5,763,231) having resistance to thienylalanine and β-hydroxyleucine Rukoto can also.
L−イソロイシン生産菌としては、L−イソロイシン生産能を有する6−ジメチルアミノプリン耐性のエシェリヒア・コリ変異株(特開平5−304969号公報)、L−イソロイシンハイドロキサメート耐性のエシェリヒア・コリ変異株(特開平5−130882号公報)、チアイソロイシン耐性のエシェリヒア・コリ変異株(特開平5−130882号公報)、DL−エチオニン耐性のエシェリヒア・コリ変異株(特開平5−130882号公報)、アルギニンハイドロキサメートに耐性の変異株(特開平5−130882号公報)があり、組換え体エシェリヒア属細菌としては、L−イソロイシン生合成酵素であるスレオニンデアミナーゼあるいはアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする遺伝子をプラスミドで増強した菌株(特開平2−458号公報、特開平2−42988号公報、特開平8−47397号公報)等が挙げられる。 Examples of L-isoleucine-producing bacteria include 6-dimethylaminopurine resistant Escherichia coli mutant strains (JP-A-5-304969) and L-isoleucine hydroxamate resistant Escherichia coli mutant strains having L-isoleucine-producing ability. (JP-A-5-130882), thioisoleucine-resistant Escherichia coli mutant (JP-A-5-130882), DL-ethionine-resistant Escherichia coli mutant (JP-A-5-130882), arginine There is a mutant strain resistant to hydroxamate (Japanese Patent Laid-Open No. 5-130882). As a recombinant Escherichia bacterium, a gene encoding threonine deaminase or acetohydroxy acid synthase, which is an L-isoleucine biosynthetic enzyme, is used as a plasmid. Strains enhanced with 2-458, JP-A No. 2-42988, JP-A No. 8-47397 JP), and the like.
L−バリン生産菌としては、例えばエシェリヒア・コリVL1970株(米国特許第5,658,766)等が挙げられる。また、WO96/06926に記載されているような、生育のためにリポ酸を要求する変異または/及びH+-ATPaseを欠損する変異を有 するL−バリン生産菌、あるいは、少なくともilvG、ilvM、ilvE及びilvDの各遺伝子を発現し、ilvGMEDAオペロンを含むDNA断片が細胞内に導入されたエシェリヒア属細菌も、本発明の親株として好適に使用することができる。尚、ilvGMEDAオペロンは、L−バリン及び/又はL−イソロイシン及び/又はL−ロイシンによるオペロンの発現調節(アテニュエーション)を受けるので、生成するL−バリンによる発現抑制を解除するために、アテニュエーションに必要な領域が除去又は変異されていることが好ましい(米国特許5,998,178号明細書))。また、オペロンは、スレオニンデアミナーゼ活性を発現しないことが好ましい。上記のような、アテニュエーションが解除されるileS17変異を持つエシェリヒア・コリVL1970は、ルシアン・ナショナル・コレクション・オブ・インダストリアル・マイクロオーガニズムス(VKPM)・デポジタリー GNIIgenetika(RussianNational Collection of Industrial Microorganisms(VKPM)Depositary, GNIIgenetika)(住所:1, Dorozhny Proezd., 1, 113545, Moscow, Russia)に、VKPM B-4411の登録番号で寄託されている。 Examples of L-valine-producing bacteria include Escherichia coli VL1970 strain (US Pat. No. 5,658,766). In addition, as described in WO96 / 06926, L-valine-producing bacteria having a mutation that requires lipoic acid for growth or / and a mutation that lacks H + -ATPase, or at least ilvG, ilvM, Escherichia bacteria that express each gene of ilvE and ilvD and into which a DNA fragment containing the ilvGMEDA operon has been introduced into the cells can also be suitably used as the parent strain of the present invention. In addition, since the ilvGMEDA operon is subjected to expression regulation (attenuation) of the operon by L-valine and / or L-isoleucine and / or L-leucine, in order to release the expression suppression by the produced L-valine, It is preferable that a region necessary for nuation is removed or mutated (US Pat. No. 5,998,178). The operon preferably does not express threonine deaminase activity. Escherichia coli VL1970 with the ileS17 mutation, which is detained as described above, is the Lucian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) Depositary GNIIgenetika (Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) Depositary, GNIIgenetika) (address: 1, Dorozhny Proezd., 1, 113545, Moscow, Russia), with a registration number of VKPM B-4411.
<1−2>マンノースPTSの活性増強
本発明の微生物は、上述したようなL−アミノ酸の生産能を有する腸内細菌科に属する微生物を、マンノースPTSの酵素活性が増強するように改変することによって得ることができる。ただし、先にマンノースPTSの酵素活性が上昇する改変を行った後に、L−アミノ酸の生産能を付与してもよい。本発明におけるマンノースPTSとは、フォスフォエノールピルビン酸(以下PEPと呼ぶ)のリン酸基を糖に転移させ、同時にCytoplasmに取り込む活性を意味する。ここで糖とは、マンノースを意味するが、グルコース、フラクトース、アミノ糖であってもよい。(Molecular Microbiology (1998) 27(2),369-380)
<1-2> Enhancement of mannose PTS activity
The microorganism of the present invention can be obtained by modifying a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae having the ability to produce L-amino acids as described above so that the enzyme activity of mannose PTS is enhanced. However, L-amino acid-producing ability may be imparted after a modification that increases the enzyme activity of mannose PTS first. The mannose PTS in the present invention means an activity of transferring a phosphate group of phosphoenolpyruvate (hereinafter referred to as PEP) to a sugar and simultaneously incorporating it into Cytoplasm. Here, saccharide means mannose, but it may be glucose, fructose, or amino sugar. (Molecular Microbiology (1998) 27 (2), 369-380)
マンノースPTSの酵素活性の増強は、Chenらの方法(Biochemistry 1998 37:8714-8723)により、in vitroでリン酸化活性を測定することにより確認できる。(EC 2.7.1.69 )マンノースPTSをコードする遺伝子の発現が親株、例えば野生株や非改変株と比べて向上していることの確認は、mRNAの量を野生型、あるいは非改変株と比較することによって確認出来る。発現量の確認方法としては、ノーザンハイブリダイゼーション、RT-PCRが挙げられる(Molecular cloning(Cold spring Harbor Laboratory Press,Cold spring Harbor(USA),2001))。酵素活性の上昇については、野生株あるいは非改変株と比較して、上昇していればいずれでもよいが、例えば野生株、非改変株と比べて1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上上昇していることが望ましい。また、酵素活性の増強は、目的とするタンパク質量が非改変株、野生株と比較して上昇していることによって確認することができ、例えば抗体を用いてウェスタンブロットによって検出することが出来る。(Molecular cloning(Cold spring Harbor Laboratory Press,Cold spring Harbor(USA),2001))。 Enhancement of the enzyme activity of mannose PTS can be confirmed by measuring phosphorylation activity in vitro by the method of Chen et al. (Biochemistry 1998 37: 8714-8723). (EC 2.7.1.69) Confirm that the expression of the gene encoding mannose PTS is improved compared to that of the parent strain, for example, a wild strain or an unmodified strain, by comparing the amount of mRNA with that of the wild type or unmodified strain. Can be confirmed. Examples of the method for confirming the expression level include Northern hybridization and RT-PCR (Molecular cloning (Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001)). The enzyme activity may be increased as long as it is higher than that of a wild strain or an unmodified strain, but for example, 1.5 times or more, more preferably 2 times or more compared to a wild strain or an unmodified strain. Further, it is more preferable that it rises 3 times or more. Enhancing enzyme activity can be confirmed by the increase in the amount of the target protein compared to the unmodified strain and the wild strain, and can be detected, for example, by Western blotting using an antibody. (Molecular cloning (Cold spring Harbor Laboratory Press, Cold spring Harbor (USA), 2001)).
マンノースPTSの酵素活性は、マンノースPTSをコードする後述するmanX、manY、manZ遺伝子の発現量を上昇するように改変することによって達成でき、プロモーター改変を始めとする発現調節領域改変などによる内因性manX、manY、manZ遺伝子の発現増強であってもよいし、manX、manY、manZ遺伝子を含むプラスミドの導入、染色体上のmanX、manY、manZ遺伝子増幅によるコピー数の上昇などによる外因性manX、manY、manZ遺伝子の発現増強であってもよい。manX、manY、manZ遺伝子はオペロン構造(以下manXYZオペロンと呼ぶ)を形成しており、manXYZオペロンの発現調節領域をより強力なものに改変すること、manXYZオペロンのコピー数を上昇することがより効果的である。 Enzyme activity of mannose PTS can be achieved by modifying so as to increase the expression level of manX, manY, and manZ genes described later encoding mannose PTS. , ManY, manZ gene expression enhancement, exogenous manX, manY, manX, manY, exogenous manX, manY, by introduction of plasmid containing manZ gene, increase in copy number by manX, manY, manZ gene amplification on the chromosome, etc. The expression of manZ gene may be enhanced. The manX, manY, and manZ genes form an operon structure (hereinafter referred to as the manXYZ operon), and it is more effective to change the expression control region of the manXYZ operon to a more powerful one and to increase the copy number of the manXYZ operon Is.
エシェリヒア・コリの全ゲノム配列は既に決定されており、(Science 277:1453-1462(1997))各遺伝子の機能とGenbank登録番号は以下の通りである。 The entire genome sequence of Escherichia coli has already been determined (Science 277: 1453-1462 (1997)). The function of each gene and the Genbank accession number are as follows.
本発明のmanX、manY、manZ遺伝子とは、エシェリヒア属細菌のmanX、manY、manZ遺伝子、及びそのホモログをいう。エシェリヒア・コリのmanX遺伝子としては、配列番号2のアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子、manY遺伝子は配列番号3のアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子、manZ遺伝子は配列番号4のアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子を例示することができる。エシェリヒア・コリMG1655由来のmanX,Y,Z遺伝子のGenebank Accession No.と配列番号1のコード領域を表1に示す。 The manX, manY, and manZ genes of the present invention refer to the manX, manY, and manZ genes of the genus Escherichia and homologs thereof. The manX gene of Escherichia coli is a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, the manY gene is a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, and the manZ gene is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. Examples thereof include genes encoding proteins having the same. Table 1 shows the Genebank Accession No. of the manX, Y, and Z genes derived from Escherichia coli MG1655 and the coding region of SEQ ID NO: 1.
manX、manY、manZ遺伝子ホモログとは、他の微生物由来で、エシェリヒア属細菌のmanX、manY、manZ遺伝子構造が高い類似性を示し、宿主に導入した際にL-アミノ酸の生産能を向上させ、マンノースPTS活性を示す遺伝子をいう。例えばmanX,Y,Zのホモログとしては、サルモネラ属、シゲレラ属、エルシニア等のGenbankに登録されているmanX、manY、manZ遺伝子が挙げられる。 さらに、manX,Y,Z遺伝子は、上記で例示された遺伝子との相同性に基づいて、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム等のコリネ型細菌、シュードモナス・アエルジノーサ等のシュードモナス属細菌、マイコバクテリウム・ツベルクロシス等のマイコバクテリウム属細菌、バチルス属細菌からクローニングされるものであってもよい。また、表1に示すように、エシェリヒア属細菌のmanXYZと相同性が高ければ、異なる遺伝子名が付与されているものでもよい。例えば、マンノースPTSをコードする遺伝子は、配列番号5、配列番号6の合成オリゴヌクレオチドを用いてクローニング出来る。 The manX, manY, and manZ gene homologues are derived from other microorganisms, show high similarity in the structure of the Escherichia bacteria manX, manY, and manZ genes, and improve the ability to produce L-amino acids when introduced into the host. It refers to a gene that exhibits mannose PTS activity. For example, homoX of manX, Y, Z includes manX, manY, manZ genes registered in Genbank such as Salmonella, Shigella, Yersinia and the like. Further, the manX, Y, and Z genes are based on homology with the genes exemplified above, coryneform bacteria such as Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentum, and Pseudomonas species such as Pseudomonas aeruginosa. It may be cloned from bacteria, Mycobacterium bacteria such as Mycobacterium tuberculosis and Bacillus bacteria. Further, as shown in Table 1, different gene names may be given as long as the homology with manXYZ of Escherichia bacteria is high. For example, the gene encoding mannose PTS can be cloned using the synthetic oligonucleotides of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6.
また、本発明に用いるマンノースPTSをコードする遺伝子は、野生型遺伝子には限られず、コードされるマンノースPTSタンパク質の機能、すなわちマンノースPTS活性が損なわれない限り、配列番号2、3、4のアミノ酸配列において、1若しくは複数の位置での1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加等を含む配列を有するタンパク質をコードする、変異体又は人為的な改変体であってもよい。ここで、「数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置や種類によっても異なるが、具体的には2〜20個、好ましくは2〜10個、より好ましくは2〜5個を意味する。上記の1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加は、マンノースPTS活性が維持される保存的変異である。保存的変異とは、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe,Trp,Tyr間で、置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu,Ile,Val間で、極性アミノ酸である場合には、Gln,Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys,Arg,His間で、酸性アミノ酸である場合には、Asp,Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser,Thr間でお互いに置換する変異である。保存的変異の代表的なものは、保存的置換であり、保存的置換とみなされる置換としては、上記置換は保存的置換が好ましく、保存的置換としては、alaからser又はthrへの置換、argからgln、his又はlysへの置換、asnからglu、gln、lys、his又はaspへの置換、aspからasn、glu又はglnへの置換、cysからser又はalaへの置換、glnからasn、glu、lys、his、asp又はargへの置換、gluからgly、asn、gln、lys又はaspへの置換、glyからproへの置換、hisからasn、lys、gln、arg又はtyrへの置換、ileからleu、met、val又はpheへの置換、leuからile、met、val又はpheへの置換、lysからasn、glu、gln、his又はargへの置換、metからile、leu、val又はpheへの置換、pheからtrp、tyr、met、ile又はleuへの置換、serからthr又はalaへの置換、thrからser又はalaへの置換、trpからphe又はtyrへの置換、tyrからhis、phe又はtrpへの置換、及び、valからmet、ile又はleuへの置換が挙げられる。また、上記のようなアミノ酸の置換、欠失、挿入、付加、または逆位等には、マンノースPTSをコードする遺伝子を保持する微生物の個体差、種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutant又はvariant)によって生じるものも含まれる。このような遺伝子は、例えば、部位特異的変異法によって、コードされるタンパク質の特定の部位のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入または付加を含むように配列番号5に示す塩基配列を改変することによって取得することができる。 Further, the gene encoding mannose PTS used in the present invention is not limited to the wild type gene. As long as the function of the encoded mannose PTS protein, that is, the mannose PTS activity is not impaired, the amino acids of SEQ ID NOs: 2, 3, and 4 are used. The sequence may be a variant or artificial modification that encodes a protein having a sequence including substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acids at one or more positions. Here, “several” differs depending on the position and type of the amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein, but specifically 2 to 20, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 5 Means. The substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acids described above is a conservative mutation that maintains mannose PTS activity. A conservative mutation is a polar amino acid between Phe, Trp, and Tyr when the substitution site is an aromatic amino acid, and between Leu, Ile, and Val when the substitution site is a hydrophobic amino acid. In the case of Gln and Asn, when it is a basic amino acid, between Lys, Arg and His, when it is an acidic amino acid, between Asp and Glu, when it is an amino acid having a hydroxyl group Is a mutation that substitutes between Ser and Thr. A typical conservative mutation is a conservative substitution. As a substitution regarded as a conservative substitution, the above substitution is preferably a conservative substitution, and as a conservative substitution, a substitution from ala to ser or thr, arg to gln, his or lys, asn to glu, gln, lys, his or asp, asp to asn, glu or gln, cys to ser or ala, gln to asn, glu, lys, his, asp or arg, glu to gly, asn, gln, lys or asp, gly to pro, his to asn, lys, gln, arg or tyr, ile to leu, met, val or phe, leu to ile, met, val or phe, lys to asn, glu, gln, his or arg, met to ile, leu, val or phe Substitution, phe to trp, tyr, met, ile or leu, ser to thr or ala, thr to ser or ala, trp to phe or tyr, tyr to his, to phe or trp Conversion, and, met from val, and substitution of ile or leu. In addition, the amino acid substitution, deletion, insertion, addition, or inversion as described above may be caused by naturally occurring mutations such as those based on individual differences or species differences of microorganisms that hold the gene encoding mannose PTS. Also included are those produced by (mutant or variant). Such a gene is modified by the site-directed mutagenesis, for example, by modifying the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5 so that the amino acid residue at a specific site of the encoded protein includes substitution, deletion, insertion or addition. Can be obtained by
さらに、マンノースPTSをコードする遺伝子は、配列番号2、3、4のアミノ酸配列全体に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、特に好ましくは97%以上の相同性を有するタンパク質をコードし、かつ、マンノースPTSをコードする配列を用いることが出来る。また、それぞれ導入する宿主により、遺伝子の縮重性が異なるので、それぞれマンノースPTSをコードする遺伝子が導入される宿主で使用しやすいコドンに置換したものでもよい。同様にマンノースPTSをコードする遺伝子は、マンノースPTSの機能を有する限り、N末端側、C末端側が延長したものあるいは削られているものでもよい。例えば延長・削除する長さは、アミノ酸残基で50以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、特に好ましくは5以下である。より具体的には、配列番号6のアミノ酸配列のN末端側50アミノ酸から5アミノ酸、C末端側50アミノ酸から5アミノ酸延長・削除したでもよい。 Furthermore, the gene encoding mannose PTS has a homology of 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 97% or more with respect to the entire amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 3, and 4. It is possible to use a sequence encoding a protein having sex and encoding mannose PTS. Moreover, since the degeneracy of the gene differs depending on the host to be introduced, it may be replaced with a codon that can be easily used in the host into which the gene encoding mannose PTS is introduced. Similarly, the gene encoding mannose PTS may be an extended or deleted N-terminal side or C-terminal side as long as it has the function of mannose PTS. For example, the length to be extended / deleted is 50 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and particularly preferably 5 or less in terms of amino acid residues. More specifically, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 may be extended or deleted by 5 amino acids from the 50 amino acids on the N-terminal side and 5 amino acids from the 50 amino acids on the C-terminal side.
また、以下のような従来知られている変異処理によっても取得され得る。変異処理としては配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列に示す塩基配列を有する遺伝子をヒドロキシルアミン等でインビトロ処理する方法、および該遺伝子を保持する微生物、例えばエシェリヒア属細菌を、紫外線またはN-メチル-N’-ニトロ-N-ニトロソグアニジン(NTG)もしくはエチルメタンスルフォネート(EMS)等の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理する方法が挙げられる。これらの遺伝子がマンノースPTS活性を有するタンパク質をコードしているか否かは、例えば、これらの遺伝子を適当な細胞で発現させ、マンノースの取り込み能が向上しているか、あるいはChenらの方法(Biochemistry 1998 37:8714-8723)により、in vitroでリン酸化活性を調べることにより、確かめることができる。 It can also be obtained by a conventionally known mutation treatment as follows. As the mutation treatment, in vitro treatment of a gene having the nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1 with hydroxylamine or the like, and a microorganism carrying the gene such as Escherichia bacteria, Examples thereof include a method of treating with a mutagen that is usually used for mutagenesis treatment such as -methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) or ethyl methanesulfonate (EMS). Whether or not these genes encode proteins having mannose PTS activity can be determined by, for example, expressing these genes in appropriate cells and improving the mannose uptake ability, or the method of Chen et al. (Biochemistry 1998). 37: 8714-8723), and can be confirmed by examining phosphorylation activity in vitro.
また、マンノースPTSをコードする遺伝子は配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列を含む塩基配列又はこれらの配列から調製され得るプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつマンノースPTS有するタンパク質をコードするDNAが挙げられる。ここで、「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。この条件を明確に数値化することは困難であるが、一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば50%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、あるいは通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC,0.1%SDS、好ましくは、0.1×SSC、0.1%SDSさらに好ましくは、68℃、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度、温度で、1回より好ましくは2〜3回洗浄する条件が挙げられる。 A gene encoding mannose PTS is a protein having a mannose PTS that hybridizes under stringent conditions with a nucleotide sequence comprising nucleotide sequences 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1 or a probe that can be prepared from these sequences. DNA encoding can be mentioned. Here, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Although it is difficult to quantify these conditions clearly, for example, DNAs with high homology, for example, DNAs having 50% or more homology hybridize and DNA with lower homology than that. 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably, conditions that do not hybridize to each other or washing conditions of normal Southern hybridization, The conditions include washing at a salt concentration and temperature corresponding to 68 ° C., 0.1 × SSC, and 0.1% SDS, more preferably 2 to 3 times.
プローブとして、配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列を含むDNA、、または一部の配列を用いることもできる。そのようなプローブは、配列番号1の塩基配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとし、配列番号1の塩基配列を含むDNA断片を鋳型とするPCRによって作製することができる。例えば、プローブとして、300bp程度の長さのDNA断片を用いる場合には、ハイブリダイゼーションの洗いの条件は、50℃、2×SSC、0.1%SDSが挙げられる。 As the probe, DNA containing the nucleotide sequence of nucleotide numbers 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1 or a partial sequence can also be used. Such a probe can be prepared by PCR using an oligonucleotide prepared based on the base sequence of SEQ ID NO: 1 as a primer and a DNA fragment containing the base sequence of SEQ ID NO: 1 as a template. For example, when a DNA fragment having a length of about 300 bp is used as a probe, hybridization washing conditions include 50 ° C., 2 × SSC, and 0.1% SDS.
マンノースPTSをコードする遺伝子の発現を増強するための改変は、例えば、遺伝子組換え技術を利用して、細胞中の上述のようなマンノースPTSをコードする遺伝子のコピー数を高めることによって行うことができる。例えば、マンノースPTSをコードする遺伝子を含むDNA断片を、宿主微生物で機能するベクター、好ましくはマルチコピー型のベクターと連結して組換えDNAを作製し、これを微生物に導入して形質転換すればよい。 The modification for enhancing the expression of the gene encoding mannose PTS can be carried out, for example, by increasing the copy number of the gene encoding mannose PTS as described above in the cell using gene recombination technology. it can. For example, if a DNA fragment containing a gene encoding mannose PTS is ligated with a vector functioning in a host microorganism, preferably a multicopy vector, to produce a recombinant DNA, which is introduced into the microorganism and transformed. Good.
マンノースPTSをコードする遺伝子としてエシェリヒア・コリのmanX,Y,Z遺伝子を用いる場合、配列番号1の塩基配列に基づいて作製したプライマー、例えば、配列番号5及び6に示すプライマーを用いて、エシェリヒア・コリの染色体DNAを鋳型とするPCR法(PCR:polymerase chain reaction; White,T.J. et al., Trends Genet. 5, 185 (1989)参照)によって、manX,Y,Z遺伝子を取得することができる。他の腸内細菌科に属する微生物のマンノースPTSをコードする遺伝子も、その微生物において公知のmanX,Y,Z遺伝子もしくは他種の微生物のmanX,Y,Z遺伝子又は、マンノースPTSタンパク質の配列情報に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとするPCR法、又は、前記配列情報に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプローブとするハイブリダイゼーション法によって、微生物の染色体DNA又は染色体DNAライブラリーから、取得することができる。なお、染色体DNAは、DNA供与体である微生物から、例えば、斎藤、三浦の方法(H. Saito and K.Miura, Biochem.B iophys. Acta, 72, 619 (1963)、生物工学実験書、日本生物工学会編、97〜98頁、培風館、1992年参照)等により調製することができる。 When the Escherichia coli manX, Y, Z gene is used as a gene encoding mannose PTS, a primer prepared based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, such as the primers shown in SEQ ID NOs: 5 and 6, is used. The manX, Y, and Z genes can be obtained by PCR using a chromosomal DNA of E. coli as a template (PCR: polymerase chain reaction; see White, TJ et al., Trends Genet. 5, 185 (1989)). The gene encoding mannose PTS of a microorganism belonging to other Enterobacteriaceae is also included in the sequence information of the manX, Y, Z gene known in the microorganism, the manX, Y, Z gene of other microorganisms, or the mannose PTS protein. It can be obtained from a chromosomal DNA or a chromosomal DNA library by a PCR method using an oligonucleotide prepared based on a primer or a hybridization method using an oligonucleotide prepared based on the sequence information as a probe. . Chromosomal DNA can be obtained from microorganisms that are DNA donors, for example, the method of Saito and Miura (H. Saito and K. Miura, Biochem. Biophys. Acta, 72, 619 (1963), Biotechnology Experiments, Japan. Biomedical Society edition, pages 97-98, Bafukan, 1992).
次に、PCR法により増幅されたマンノースPTSをコードする遺伝子を、宿主微生物の細胞内において機能することのできるベクターDNAに接続して組換えDNAを調製する。宿主微生物の細胞内において機能することのできるベクターとしては、宿主微生物の細胞内において自律複製可能なベクターを挙げることができる。エシェリヒア・コリ細胞内において自律複製可能なベクターとしては、pUC19、pUC18、pHSG299, pHSG399, pHSG398, pACYC184,(pHSG、pACYCは宝バイオ社より入手可), RSF1010, pBR322, pMW219(pMWはニッポンジーン社より入手可)、pSTV29(宝バイオ社より入手可)等が挙げられる。 Next, a recombinant DNA is prepared by connecting a gene encoding mannose PTS amplified by the PCR method to a vector DNA that can function in the cells of the host microorganism. Examples of the vector capable of functioning in the host microorganism cell include a vector capable of autonomous replication in the host microorganism cell. The vectors that can replicate autonomously in Escherichia coli cells include pUC19, pUC18, pHSG299, pHSG399, pHSG398, pACYC184 (pHSG and pACYC are available from Takara Bio Inc.), RSF1010, pBR322, pMW219 (pMW from Nippon Gene) And pSTV29 (available from Takara Bio Inc.).
上記のように調製した組換えDNAを微生物に導入するには、これまでに報告されている形質転換法に従って行えばよい。例えば、エシェリヒア・コリK−12について報告されているような、受容菌細胞を塩化カルシウムで処理してDNAの透過性を増す方法(Mandel,M.and Higa,A.,J. Mol. Biol., 53, 159 (1970))があり、バチルス・ズブチリスについて報告されているような、増殖段階の細胞からコンピテントセルを調製してDNAを導入する方法( Duncan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E., Gene, 1, 153 (1977))がある。あるいは、バチルス・ズブチリス、放線菌類及び酵母について知られているような、DNA受容菌の細胞を、組換えDNAを容易に取り込むプロトプラストまたはスフェロプラストの状態にして組換えDNAをDNA受容菌に導入する方法( Chang,S.and Choen,S.N.,Molec. Gen. Genet., 168, 111 (1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature, 274, 398 (1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978))も応用できる。また、コリネ型細菌の形質転換は、電気パルス法(杉本ら、特開平2-207791号公報)によっても行うことができる。 In order to introduce the recombinant DNA prepared as described above into a microorganism, it may be carried out according to the transformation methods reported so far. For example, a method for increasing DNA permeability by treating recipient cells with calcium chloride as reported for Escherichia coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol. , 53, 159 (1970)), and a method for preparing competent cells from proliferating cells and introducing DNA as reported for Bacillus subtilis (Duncan, CH, Wilson, GA and Young, FE, Gene, 1, 153 (1977)). Alternatively, DNA-receptive cells, such as those known for Bacillus subtilis, actinomycetes, and yeast, are introduced into the DNA-receptor cells in a protoplast or spheroplast state that readily incorporates recombinant DNA. (Chang, S. and Choen, SN, Molec. Gen. Genet., 168, 111 (1979); Bibb, MJ, Ward, JMand Hopwood, OA, Nature, 274, 398 (1978); Hinnen, A Hicks, JBand Fink, GR, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978)). Further, transformation of coryneform bacteria can also be performed by the electric pulse method (Sugimoto et al., Japanese Patent Laid-Open No. 2-207791).
一方、マンノースPTSをコードする遺伝子のコピー数を高めることは、上述のようなマンノースPTSをコードする遺伝子を微生物の染色体DNA上に多コピー存在させることによっても達成できる。微生物の染色体DNA上にマンノースPTSをコードする遺伝子を多コピーで導入するには、染色体DNA上に多コピー存在する配列を標的に利用して相同組換えにより行う。染色体DNA上に多コピー存在する配列としては、レペティティブDNA、転移因子の端部に存在するインバーテッド・リピートが利用できる。また、染色体上に存在するmanXYZオペロンの横にタンデムに連結させてもよいし、染色体上の不要な遺伝子上に重複して組み込んでもよい。これらの遺伝子導入は、温度感受性ベクターを用いて、あるいはintegrationベクターを用いて達成することが出来る。manX、manY、manZ遺伝子はオペロン構造(以下manXYZオペロンと呼ぶ)を形成しており、manXYZオペロンのコピー数を上昇させるとより効果的である。 On the other hand, increasing the copy number of the gene encoding mannose PTS can also be achieved by making multiple copies of the gene encoding mannose PTS as described above on the chromosomal DNA of the microorganism. In order to introduce a gene encoding mannose PTS into a chromosomal DNA of a microorganism in multiple copies, homologous recombination is performed using a sequence present in the chromosomal DNA as a target. As a sequence present in multiple copies on chromosomal DNA, repetitive DNA and inverted repeats present at the end of a transposable element can be used. Further, it may be linked in tandem beside the manXYZ operon present on the chromosome, or may be redundantly integrated on an unnecessary gene on the chromosome. These gene introductions can be achieved using a temperature sensitive vector or using an integration vector. The manX, manY, and manZ genes form an operon structure (hereinafter referred to as the manXYZ operon), and it is more effective to increase the copy number of the manXYZ operon.
あるいは、特開平2-109985号公報に開示されているように、マンノースPTSをコードする遺伝子をトランスポゾンに搭載してこれを転移させて染色体DNA上に多コピー導入することも可能である。染色体上に遺伝子が転移したことの確認は、マンノースPTSをコードする遺伝子の一部をプローブとして、サザンハイブリダイゼーションを行うことによって確認出来る。 Alternatively, as disclosed in JP-A-2-109985, a gene encoding mannose PTS can be mounted on a transposon and transferred to introduce multiple copies onto chromosomal DNA. Confirmation that the gene has been transferred onto the chromosome can be confirmed by Southern hybridization using a part of the gene encoding mannose PTS as a probe.
さらに、マンノースPTSをコードする遺伝子の発現の増強は、上記した遺伝子コピー数の増幅以外に、国際公開00/18935号パンフレットに記載した方法で、染色体DNA上またはプラスミド上のmanXYZオペロンのプロモーター等の発現調節配列を強力なものに置換することや、−35、−10領域をコンセンサス配列に近づけること、manXYZオペロンの発現を上昇させるようなレギュレーターを増幅、manXYZオペロンの発現を低下させるようなレギュレーターを欠失または弱化させることによっても達成される。例えば、、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター、araBAプロモーター、ラムダファージのPRプロモーター、PLプロモーター、tetプロモーター、T7プロモーター、φ10プロモーター等が強力なプロモーターとして知られている。また、manXYZオペロンのプロモーター領域、SD領域に塩基置換等を導入し、より強力なものに改変することも可能である。プロモーターの強度の評価法および強力なプロモーターの例は、Goldsteinらの論文(Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1, 105-128)等に記載されている。さらに、リボソーム結合部位(RBS)と開始コドンとの間のスペーサ、特に開始コドンのすぐ上流の配列における数個のヌクレオチドの置換がmRNAの翻訳効率に非常に影響を及ぼすことが知られており、これらを改変することも可能である。manXYZオペロンのプロモーター等の発現調節領域は、プロモーター検索ベクターやGENETYX等の遺伝子解析ソフトを用いて決定することも出来る。これらのプロモーター置換または改変によりマンノースPTSをコードする遺伝子の発現が強化される。発現調節配列の置換は、例えば温度感受性プラスミドを用いた方法や、Redドリブンインテグレーション法(WO2005/010175)を使用することが出来る。 Furthermore, in addition to amplification of the gene copy number described above, the enhancement of the expression of the gene encoding mannose PTS is carried out by the method described in International Publication No. 00/18935 pamphlet, such as the manXYZ operon promoter on chromosomal DNA or plasmid. Replacing the expression regulatory sequence with a strong one, bringing the -35 and -10 regions closer to the consensus sequence, amplifying a regulator that increases the expression of the manXYZ operon, and a regulator that decreases the expression of the manXYZ operon It can also be achieved by deletion or weakening. For example, lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, araBA promoter, lambda phage PR promoter, PL promoter, tet promoter, T7 promoter, φ10 promoter and the like are known as strong promoters. It is also possible to introduce a base substitution into the promoter region and SD region of the manXYZ operon and modify it to be more powerful. Methods for evaluating promoter strength and examples of strong promoters are described in Goldstein et al. (Prokaryotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1, 105-128). Furthermore, it is known that substitution of several nucleotides in the spacer between the ribosome binding site (RBS) and the start codon, especially in the sequence immediately upstream of the start codon, has a great influence on the translation efficiency of mRNA, These can be modified. Expression control regions such as the manXYZ operon promoter can also be determined using a promoter search vector or gene analysis software such as GENETYX. These promoter substitutions or modifications enhance the expression of the gene encoding mannose PTS. For example, a method using a temperature-sensitive plasmid or a Red driven integration method (WO2005 / 010175) can be used to replace the expression regulatory sequence.
マンノースPTSタンパク質の活性を増強するために、マンノースPTS活性が上昇するような変異をmanX,Y,Z遺伝子に導入してもよい。manX,Y,Z遺伝子によってコードされるタンパク質の活性が上昇するような変異としては、manXYZオペロンの転写量が増大するようなプロモーター配列の変異、及び、マンノースPTSの比活性が高くなるような遺伝子のコード領域内の変異が挙げられる。 In order to enhance the activity of the mannose PTS protein, a mutation that increases the mannose PTS activity may be introduced into the manX, Y, Z gene. Mutations that increase the activity of the protein encoded by the manX, Y, and Z genes include mutations in the promoter sequence that increase the transcription amount of the manXYZ operon and genes that increase the specific activity of mannose PTS Mutations in the coding region.
<2>L−アミノ酸の製造法
本発明のL−アミノ酸の製造法は、本発明の微生物を培地で培養して、L−アミノ酸を該培地中又は菌体内に生成蓄積させ、該培地又は菌体よりL−アミノ酸を回収することを特徴とする製造法である。
<2> Method for Producing L-Amino Acid In the method for producing L-amino acid of the present invention, the microorganism of the present invention is cultured in a medium, and L-amino acid is produced and accumulated in the medium or in the microbial cells. A method for producing L-amino acid from a body.
使用する培地は、微生物を用いたL−アミノ酸の発酵生産において従来より用いられてきた培地を用いることができる。すなわち、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じその他の有機成分を含有する通常の培地を用いることができる。ここで、炭素源としては、グルコース、シュクロース、ラクトース、ガラクトース、フラクトースやでんぷんの加水分解物などの糖類、グリセロールやソルビトールなどのアルコール類、フマール酸、クエン酸、コハク酸等の有機酸類を用いることができる。なかでも、グルコース、フルクトースを炭素源として用いることが好ましい。窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、大豆加水分解物などの有機窒素、アンモニアガス、アンモニア水等を用いることができる。有機微量栄養源としては、ビタミンB1、L−ホモセリンなどの要求物質または酵母エキス等を適量含有させることが望ましい。これらの他に、必要に応じて、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、鉄イオン、マンガンイオン等が少量添加される。なお、本発明で用いる培地は、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じてその他の有機微量成分を含む培地であれば、天然培地、合成培地のいずれでもよい。 As the medium to be used, a medium conventionally used in the fermentation production of L-amino acids using microorganisms can be used. That is, a normal medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and other organic components as required can be used. Here, as the carbon source, saccharides such as glucose, sucrose, lactose, galactose, fructose and starch hydrolysate, alcohols such as glycerol and sorbitol, organic acids such as fumaric acid, citric acid and succinic acid are used. be able to. Of these, glucose and fructose are preferably used as the carbon source. As the nitrogen source, inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate, organic nitrogen such as soybean hydrolysate, ammonia gas, aqueous ammonia and the like can be used. As an organic trace nutrient source, it is desirable to contain an appropriate amount of a required substance such as vitamin B1, L-homoserine or a yeast extract. In addition to these, a small amount of potassium phosphate, magnesium sulfate, iron ion, manganese ion or the like is added as necessary. The medium used in the present invention may be a natural medium or a synthetic medium as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and other organic trace components as required.
培養は好気的条件下で1〜7日間実施するのがよく、培養温度は24℃〜37℃、培養中のpHは5〜9がよい。尚、pH調整には無機あるいは有機の酸性あるいはアルカリ性物質、更にアンモニアガス等を使用することができる。発酵液からのL−アミノ酸の回収は通常イオン交換樹脂法、沈殿法その他の公知の方法を組み合わせることにより実施できる。なお、菌体内にL−アミノ酸が蓄積する場合には、例えば菌体を超音波などにより破砕し、遠心分離によって菌体を除去して得られる上清からイオン交換樹脂法などによって、L−アミノ酸を回収することができる。 The culture is preferably carried out under aerobic conditions for 1 to 7 days, the culture temperature is 24 ° C. to 37 ° C., and the pH during the culture is preferably 5 to 9. In addition, an inorganic or organic acidic or alkaline substance, ammonia gas or the like can be used for pH adjustment. The L-amino acid can be recovered from the fermentation broth by combining an ion exchange resin method, a precipitation method and other known methods. In addition, when L-amino acid accumulates in the microbial cell, for example, the microbial cell is crushed by ultrasonic waves, and the microbial cell is removed by centrifugation. Can be recovered.
また、L−グルタミン酸が析出するような条件に調整された液体培地を用いて、培地中にL−グルタミン酸を析出させながら培養を行うことも出来る。L−グルタミン酸が析出する条件としては、例えば、pH5.0〜4.0、好ましくはpH4.5〜4.0、さらに好ましくはpH4.3〜4.0、特に好ましくはpH4.0を挙げることができる。 Moreover, it can also culture | cultivate, making L-glutamic acid precipitate in a culture medium using the liquid culture medium adjusted to the conditions which L-glutamic acid precipitates. Examples of conditions for precipitation of L-glutamic acid include pH 5.0 to 4.0, preferably pH 4.5 to 4.0, more preferably pH 4.3 to 4.0, and particularly preferably pH 4.0. Can do.
培養終了後の培養液からL−グルタミン酸を採取する方法は、公知の回収方法に従って行えばよい。例えば、培養液から菌体を除去した後に濃縮晶析する方法あるいはイオン交換クロマトグラフィー等によって採取される。L−グルタミン酸が析出するような条件下で培養した場合、培養液中に析出したL−グルタミン酸は、遠心分離又は濾過等により採取することができる。この場合、培地中に溶解しているL−グルタミン酸を晶析した後に、併せて単離してもよい。 The method for collecting L-glutamic acid from the culture solution after completion of the culture may be performed according to a known recovery method. For example, it is collected by removing microbial cells from the culture solution and then concentrating crystallization or ion exchange chromatography. When culturing under conditions where L-glutamic acid is precipitated, L-glutamic acid precipitated in the culture solution can be collected by centrifugation or filtration. In this case, L-glutamic acid dissolved in the medium may be crystallized and then isolated together.
[実施例]
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
[参考例1]リジンデカルボキシラーゼをコードするcadA,ldcC遺伝子破壊株の構築
<1−1>リジンデカルボキシラーゼをコードするcadA,ldcC遺伝子破壊株の構築
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Reference Example 1] Construction of a cadA, ldcC gene disruption strain encoding lysine decarboxylase <1-1> Construction of a cadA, ldcC gene disruption strain encoding lysine decarboxylase
まずリジンデカルボキシラーゼ非産生株の構築を行った。破壊の方法は、WO2005/01075号記載のRedドリブンインテグレーション法とλファージ由来の切り出しシステム(J. Bacteriol. 2002 Sep; 184(18): 5200-3. Interactions between integrase and excisionase in the phage lambda excisive nucleoprotein complex. Cho EH, Gumport RI, Gardner JF.)と組合わせた方法で破壊を行った。リジンデカルボキシラーゼは、cadA遺伝子(Genbank Accession No. NP_418555. 配列番号42)、ldcC遺伝子(Genbank Accession No. NP_414728. 配列番号44)によってコードされている(国際公開WO96/17930号パンフレット参照)。ここで親株は、WC196株を用いた。同株は、エシェリヒア・コリAJ13069株と命名され、平成6年12月6日付で工業技術院生命工学工業技術研究所(現 独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター、〒305-8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P-14690として寄託され、平成7年9月29日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号FERM BP-5252が付与されている。 First, a lysine decarboxylase non-producing strain was constructed. The method of destruction is the Red driven integration method described in WO2005 / 01075 and the excision system derived from lambda phage (J. Bacteriol. 2002 Sep; 184 (18): 5200-3. Interactions between integrase and excisionase in the phage lambda excisive nucleoprotein complex. Cho EH, Gumport RI, Gardner JF.). Lysine decarboxylase is encoded by the cadA gene (Genbank Accession No. NP_418555. SEQ ID NO: 42) and the ldcC gene (Genbank Accession No. NP_414728. SEQ ID NO: 44) (see International Publication WO96 / 17930 pamphlet). Here, WC196 strain was used as the parent strain. This strain was named Escherichia coli AJ13069, and on December 6, 1994, the National Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (now the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Depositary Center, 305-8566 Japan) No. 1 in Higashi 1-chome, 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, Japan, as deposit number FERM P-14690, transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on September 29, 1995, with deposit number FERM BP-5252 Has been granted.
リジンデカルボキシラーゼをコードするcadA、ldcC遺伝子の欠失は、DatsenkoとWannerによって最初に開発された「Red-driven integration」と呼ばれる方法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640-6645)とλファージ由来の切り出しシステム(J. Bacteriol. 2002 Sep; 184(18): 5200-3. Interactions between integrase and excisionase in the phage lambda excisive nucleoprotein complex. Cho EH, Gumport RI, Gardner JF.)によって行った。「Red-driven integration」方法によれば、目的とする遺伝子の一部を合成オリゴヌクレオチドの5’側に、抗生物質耐性遺伝子の一部を3’側にデザインした合成オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて得られたPCR産物を用いて、一段階で遺伝子破壊株を構築することができる。さらにλファージ由来の切り出しシステムを組合わせることにより、遺伝子破壊株に組み込んだ抗生物質耐性遺伝子を除去することが出来る。 Deletion of cadA and ldcC genes encoding lysine decarboxylase was performed by a method called “Red-driven integration” originally developed by Datsenko and Wanner (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640-6645) and λ phage-derived excision system (J. Bacteriol. 2002 Sep; 184 (18): 5200-3. Interactions between integrase and excisionase in the phage lambda excisive nucleoprotein complex. Cho EH, Gumport RI , Gardner JF.). According to the “Red-driven integration” method, a synthetic oligonucleotide designed with a part of the target gene on the 5 ′ side of the synthetic oligonucleotide and a part of the antibiotic resistance gene on the 3 ′ side is used as a primer. Using the obtained PCR product, a gene-disrupted strain can be constructed in one step. Furthermore, by combining the excision system derived from λ phage, the antibiotic resistance gene incorporated into the gene disruption strain can be removed.
(1)cadA遺伝子の破壊 (1) Disruption of cadA gene
PCRの鋳型としてPCRの鋳型として、プラスミドpMW118-attL−Cm-attRを使用した。pMW118-attL−Cm-attRは、pMW118(宝バイオ社製)にλファージのアタッチメントサイトであるattL及びattR遺伝子と抗生物質耐性遺伝子であるcat遺伝子を挿入したプラスミドであり、attL−cat-attRの順で挿入されている。(WO2005/01075号参照)attL配列を配列番号11に、attR配列を配列番号12に示す。 The plasmid pMW118-attL-Cm-attR was used as the PCR template. pMW118-attL-Cm-attR is a plasmid in which attL and attR genes, which are attachment sites of λ phage, and a cat gene, which is an antibiotic resistance gene, are inserted into pMW118 (Takara Bio Inc.). Inserted in order. (See WO2005 / 01075) The attL sequence is shown in SEQ ID NO: 11, and the attR sequence is shown in SEQ ID NO: 12.
このattLとattRの両端に対応する配列をプライマーの3’末端に、目的遺伝子であるcadA遺伝子の一部に対応するプライマーの5’末端に有する配列番号46及び47に示す合成オリゴヌクレオチドをプライマーに用いてPCRを行った。 The synthetic oligonucleotides shown in SEQ ID NOs: 46 and 47 having the sequences corresponding to both ends of attL and attR at the 3 ′ end of the primer and the 5 ′ end of the primer corresponding to a part of the target cadA gene are used as primers. PCR was performed.
増幅したPCR産物をアガロースゲルで精製し、温度感受性の複製能を有するプラスミドpKD46を含むエシェリヒア・コリWC196株にエレクトロポレーションにより導入した。プラスミドpKD46(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640-6645)は、アラビノース誘導性ParaBプロモーターに制御されるλRed相同組換えシステムのRed レコンビナーゼをコードする遺伝子(γ、β、exo遺伝子)を含むλファージの合計2154塩基のDNAフラグメント(GenBank/EMBL アクセッション番号 J02459、 第31088番目〜33241番目)を含む。プラスミドpKD46はPCR産物をWC196株の染色体に組み込むために必要である。 The amplified PCR product was purified on an agarose gel and introduced by electroporation into Escherichia coli WC196 strain containing plasmid pKD46 having a temperature-sensitive replication ability. Plasmid pKD46 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, No. 12, p6640-6645) is a gene encoding the Red recombinase of the λRed homologous recombination system controlled by the arabinose-inducible ParaB promoter. A DNA fragment (GenBank / EMBL Accession No. J02459, 31088th to 33241th) of λ phage including (γ, β, exo genes) in total is included. Plasmid pKD46 is required for integrating the PCR product into the chromosome of WC196 strain.
エレクトロポレーション用のコンピテントセルは次のようにして調製した。すなわち、100mg/Lのアンピシリンを含んだLB培地中で30℃、一晩培養したエシェリヒア・コリWC196株を、アンピシリン(20mg/L)とL−アラビノース(1mM)を含んだ5mLのSOB培地(モレキュラークローニング:実験室マニュアル第2版、Sambrook, J.ら,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989年))で100倍希釈した。得られた希釈物を30℃で通気しながらOD600が約0.6になるまで生育させた後、100倍に濃縮し、10%グリセロールで3回洗浄することによってエレクトロポレーションに使用できるようにした。エレクトロポレーションは70μLのコンピテントセルと約100ngのPCR産物を用いて行った。エレクトロポレーション後のセルは1mLのSOC培地(モレキュラークローニング:実験室マニュアル第2版、Sambrook, J.ら,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989年))を加えて37℃で2.5時間培養した後、37℃でCm(クロラムフェニコール)(25mg/L)を含むL−寒天培地上で平板培養し、Cm耐性組換え体を選択した。次に、pKD46プラスミドを除去するために、Cmを含むL−寒天培地上、42℃で2回継代し、得られたコロニーのアンピシリン耐性を試験し、pKD46が脱落しているアンピシリン感受性株を取得した。 A competent cell for electroporation was prepared as follows. That is, Escherichia coli WC196 strain cultured overnight in LB medium containing 100 mg / L ampicillin at 30 ° C., 5 mL SOB medium (molecular) containing ampicillin (20 mg / L) and L-arabinose (1 mM). Cloning: Dilute 100-fold with Laboratory Manual Second Edition, Sambrook, J. et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)). The resulting dilution was allowed to grow by aeration at 30 ° C. until the OD600 was about 0.6, then concentrated 100 times, and washed three times with 10% glycerol so that it could be used for electroporation. did. Electroporation was performed using 70 μL of competent cells and approximately 100 ng of PCR product. The cell after electroporation was added with 1 mL of SOC medium (Molecular Cloning: Laboratory Manual Second Edition, Sambrook, J. et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) and cultured at 37 ° C. for 2.5 hours. Then, it was plated on an L-agar medium containing Cm (chloramphenicol) (25 mg / L) at 37 ° C., and a Cm resistant recombinant was selected. Next, in order to remove the pKD46 plasmid, it was subcultured twice at 42 ° C. on an L-agar medium containing Cm. The resulting colony was tested for ampicillin resistance, and an ampicillin sensitive strain from which pKD46 had been removed was obtained. I got it.
クロラムフェニコール耐性遺伝子によって識別できた変異体のcadA遺伝子の欠失を、PCRによって確認した。得られたcadA欠損株をWC196ΔcadA::att-cat株と名づけた。 The deletion of the mutant cadA gene that could be identified by the chloramphenicol resistance gene was confirmed by PCR. The obtained cadA-deficient strain was named WC196ΔcadA :: att-cat strain.
次に、cadA遺伝子内に導入されたatt-cat遺伝子を除去するために、ヘルパープラスミド上述のpMW-intxis-tsを使用した。pMW-intxis-tsは、λファージのインテグラーゼ(Int)をコードする遺伝子(配列番号13)、エクシジョナーゼ(Xis)をコードする遺伝子(配列番号15)を搭載し、温度感受性の複製能を有するプラスミドである。pMW-intxis-ts導入により、染色体上のattL(配列番号11)あるいはattR(配列番号12)を認識して組換えを起こしattLとattRの間の遺伝子を切り出し、染色体上にはattLあるいはattR配列のみ残る構造になる。 Next, in order to remove the att-cat gene introduced into the cadA gene, the above-described helper plasmid pMW-intxis-ts was used. pMW-intxis-ts is equipped with a gene encoding lambda phage integrase (Int) (SEQ ID NO: 13) and a gene encoding excisionase (Xis) (SEQ ID NO: 15), and has temperature-sensitive replication ability. It has a plasmid. When pMW-intxis-ts is introduced, attL (SEQ ID NO: 11) or attR (SEQ ID NO: 12) on the chromosome is recognized and recombination occurs, and the gene between attL and attR is excised, and the attL or attR sequence on the chromosome The only remaining structure.
上記で得られたWC196ΔcadA::att-cat株のコンピテントセルを常法に従って作製し、ヘルパープラスミドpMW-intxis-tsにて形質転換し、30℃で50 mg/Lのアンピシリンを含むL−寒天培地上にて平板培養し、アンピシリン耐性株を選択した。次に、pMW-intxis-tsプラスミドを除去するために、L−寒天培地上、42℃で2回継代し、得られたコロニーのアンピシリン耐性、及びクロラムフェニコール耐性を試験し、att-cat、及びpMW-intxis-tsが脱落しているcadA破壊株であるクロラムフェニコール、アンピシリン感受性株を取得した。この株をWC196ΔcadAと名づけた。 The WC196ΔcadA :: att-cat strain competent cell obtained above was prepared according to a conventional method, transformed with the helper plasmid pMW-intxis-ts, and L-agar containing 50 mg / L ampicillin at 30 ° C. Plated on the medium and ampicillin resistant strains were selected. Next, in order to remove the pMW-intxis-ts plasmid, the cells were passaged twice at 42 ° C. on L-agar medium, and the resulting colonies were tested for ampicillin resistance and chloramphenicol resistance. Chloramphenicol and ampicillin sensitive strains, which are cadA-disrupted strains from which cat and pMW-intxis-ts have been removed, were obtained. This strain was named WC196ΔcadA.
(2)WC196ΔcadA 株のldcC遺伝子の欠失
WC196ΔcadA 株におけるldcC遺伝子の欠失は、上記手法に則って、ldcC破壊用プライマーとして、配列番号48、49のプライマーを使用して行った。これによって、cadA ldcC破壊株であるWC196ΔcadAΔldcCを得た。
(2) Deletion of ldcC gene of WC196ΔcadA strain
Deletion of the ldcC gene in the WC196ΔcadA strain was performed using the primers of SEQ ID NOs: 48 and 49 as ldcC disruption primers in accordance with the above procedure. Thus, WC196ΔcadAΔldcC, which is a cadA ldcC-disrupted strain, was obtained.
(3)PCR鋳型及びヘルパープラスミドの調製
PCRの鋳型pMW118-attL−Cm-attR及びヘルパープラスミドpMW-intxis-tsは以下のように調製した。
(3) Preparation of PCR template and helper plasmid
PCR template pMW118-attL-Cm-attR and helper plasmid pMW-intxis-ts were prepared as follows.
(3−1) pMW118-attL−Cm-attR
pMW118-attL−Cm-attRの構築は、pMW118-attL−Tc-attRを基にした。下記の四つのDNA断片を連結した。
(3-1) pMW118-attL-Cm-attR
The construction of pMW118-attL-Cm-attR was based on pMW118-attL-Tc-attR. The following four DNA fragments were ligated.
1)オリゴヌクレオチドP1及びP2(配列番号17及び18)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはBglII及びEcoRIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、E. coli W3350株(λプロファージを含む)の染色体の相当する配列をPCR増幅することにより得たattLを含むBglII-EcoRI DNA断片(120 bp)(配列番号11)。 1) E. coli strain W3350 (including λ prophage) using oligonucleotides P1 and P2 (SEQ ID NOs: 17 and 18) as primers (these primers additionally contain recognition sites for BglII and EcoRI endonucleases) ) BglII-EcoRI DNA fragment (120 bp) containing attL obtained by PCR amplification of the corresponding sequence of the chromosome (SEQ ID NO: 11).
2)オリゴヌクレオチドP3及びP4(配列番号19及び20)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはPstI及びHindIIIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、E. coli W3350株(λプロファージを含む)の染色体の相当する配列をPCR増幅することにより得たattRを含むPstI-HindIII DNAフラグメント(182 bp)(配列番号12)。 2) E. coli strain W3350 (including λ prophage) using oligonucleotides P3 and P4 (SEQ ID NOs: 19 and 20) as primers (these primers additionally contain recognition sites for PstI and HindIII endonucleases) ) PstI-HindIII DNA fragment (182 bp) containing attR obtained by PCR amplification of the corresponding sequence of the chromosome (SEQ ID NO: 12).
3)pMW118-ter_rrnBのラージBglII-HindIII断片(3916 bp)。pMW118-ter_rrnBは下記の三つの断片を連結することにより得られたものである。
pMW118をEcoRI制限エンドヌクレアーゼで切断し、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理し、次いでAatII制限エンドヌクレアーゼで切断することで得たpMW118のAatII-EcoRIpol断片を含むラージ断片(2359 bp)。
3) Large BglII-HindIII fragment (3916 bp) of pMW118-ter_rrnB. pMW118-ter_rrnB was obtained by linking the following three fragments.
A large fragment (2359 bp) containing the AatII-EcoRIpol fragment of pMW118 obtained by cleaving pMW118 with EcoRI restriction endonuclease, treating with Klenow fragment of DNA polymerase I, and then cleaving with AatII restriction endonuclease.
オリゴヌクレオチドP5及びP6(配列番号21及び22)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはAatII及びBglIIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、pUC19プラスミドの相当する配列をPCR増幅することにより得た、アンピシリン耐性(ApR)のbla遺伝子を含む、pUC19のAatII-BglIIスモール断片(1194bp)。 Obtained by PCR amplification of the corresponding sequence of the pUC19 plasmid using oligonucleotides P5 and P6 (SEQ ID NOs: 21 and 22) as primers (these primers additionally contain recognition sites for AatII and BglII endonucleases). In addition, an AatII-BglII small fragment (1194 bp) of pUC19 containing the bla gene of ampicillin resistance (ApR).
オリゴヌクレオチドP7及びP8(配列番号23及び24)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはBglII及びPstIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、E. coli MG1655株の染色体の相当する領域をPCR増幅することにより得た転写ターミネーターter_rrnBのBglII-PstIpolスモール断片(363 bp)。 Using oligonucleotides P7 and P8 (SEQ ID NOs: 23 and 24) as primers (these primers additionally contain recognition sites for BglII and PstI endonucleases), the corresponding region of the chromosome of E. coli MG1655 strain was PCR BglII-PstIpol small fragment (363 bp) of transcription terminator ter_rrnB obtained by amplification.
4)テトラサイクリン耐性遺伝子及び転写ターミネーターter_thrLをpML−Tc-ter_thrLのスモールEcoRI-PstI断片(1388 bp)(配列番号29)。pML−Tc-ter_thrLは下記のように得られたものである。 4) A small EcoRI-PstI fragment (1388 bp) of pML-Tc-ter_thrL from the tetracycline resistance gene and transcription terminator ter_thrL (SEQ ID NO: 29). pML-Tc-ter_thrL is obtained as follows.
pML−MSC(2001 #5)をXbaI及びBamHI制限エンドヌクレアーゼで切断し、そのラージ断片(3342 bp)を、ターミネーターter_thrLを含むXbaI-BamHI断片(68 bp)と連結した。XbaI-BamHI断片は、オリゴヌクレオチドP9及びP10(配列番号25及び26)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはXbaI及びBamHIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、E. coli MG1655株の染色体の相当する領域をPCR増幅することにより得た。この連結反応の産物をプラスミドpML−ter_thrLとした。 pML-MSC (2001 # 5) was cleaved with XbaI and BamHI restriction endonucleases, and the large fragment (3342 bp) was ligated with the XbaI-BamHI fragment (68 bp) containing the terminator ter_thrL. The XbaI-BamHI fragment uses the oligonucleotides P9 and P10 (SEQ ID NOs: 25 and 26) as primers (these primers additionally contain recognition sites for XbaI and BamHI endonucleases) and the chromosome of E. coli MG1655 strain The corresponding region was obtained by PCR amplification. The product of this ligation reaction was designated as plasmid pML-ter_thrL.
pML−ter_thrLをKpnI及びXbaI制限エンドヌクレアーゼで切断し、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理し、次いで、テトラサイクリン耐性遺伝子を含むpBR322のスモールEcoRI-Van91I断片(1317 bp)(EcoRI及びVan91I制限エンドヌクレアーゼでpBR322を、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理した。)と連結した。この連結反応の産物をプラスミドpML−Tc-ter_thrLとした。 pML-ter_thrL was digested with KpnI and XbaI restriction endonucleases, treated with Klenow fragment of DNA polymerase I, and then a small EcoRI-Van91I fragment (1317 bp) of pBR322 containing the tetracycline resistance gene (with EcoRI and Van91I restriction endonucleases). pBR322 was treated with DNA polymerase I Klenow fragment. The product of this ligation reaction was designated as plasmid pML-Tc-ter_thrL.
以上のようにしてpMW118-attL−Tc-attRを得た。
pMW118-attL−Cm-attRは、pMW118-attL−Tc-attRのラージBamHI-XbaI断片(4413 bp)と、プロモーターPA2(T7ファージの初期プロモーター)、クロラムフェニコール耐性(CmR)のcat遺伝子、転写ターミネーターter_thrL及びattRを含むBglII-XbaI人工DNA断片(1162bp)とを連結して構築した。人工DNA断片(配列番号30)は、下記のようにして得た。
As described above, pMW118-attL-Tc-attR was obtained.
pMW118-attL-Cm-attR is a large BamHI-XbaI fragment (4413 bp) of pMW118-attL-Tc-attR, promoter PA2 (early promoter of T7 phage), chloramphenicol resistance (CmR) cat gene, It was constructed by ligating a BglII-XbaI artificial DNA fragment (1162 bp) containing transcription terminators ter_thrL and attR. An artificial DNA fragment (SEQ ID NO: 30) was obtained as follows.
ML−MSC (2001 #5)をKpnI及びXbaI制限エンドヌクレアーゼで切断し、次いでプロモーターPA2(T7ファージの初期プロモーター)を含むスモールKpnI-XbaI断片(120 bp)と連結した。KpnI-XbaI断片は、オリゴヌクレオチドP11及びP12(配列番号27及び28)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはKpnI及びXbaIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、T7ファージDNAの相当する領域をPCR増幅することにより得た。この連結反応の産物をプラスミドpML−PA2-MCSとした。 ML-MSC (2001 # 5) was cut with KpnI and XbaI restriction endonucleases and then ligated with a small KpnI-XbaI fragment (120 bp) containing the promoter PA2 (early promoter of T7 phage). The KpnI-XbaI fragment uses oligonucleotides P11 and P12 (SEQ ID NOs: 27 and 28) as primers (these primers additionally contain recognition sites for KpnI and XbaI endonucleases) and the corresponding region of T7 phage DNA Was obtained by PCR amplification. The product of this ligation reaction was designated as plasmid pML-PA2-MCS.
pML−PA2-MCSから、XbaI部位を除去した。得られた産物をプラスミドpML−PA2-MCS(XbaI-)とした。 The XbaI site was removed from pML-PA2-MCS. The obtained product was designated as plasmid pML-PA2-MCS (XbaI-).
プロモーターPA2(T7ファージの初期プロモーター)及びクロラムフェニコール耐性(CmR)のcat遺伝子を含む、pML−PA2-MCS(XbaI-)のスモールBglII-HindIII断片(928 bp)を、転写ターミネーターter_thrLおよびattRを含む、pMW118-attL−Tc-attRのスモールHindIII-HindIII断片(234 bp)と連結した。 A small BglII-HindIII fragment (928 bp) of pML-PA2-MCS (XbaI-) containing the promoter PA2 (early promoter of T7 phage) and the chloramphenicol resistant (CmR) cat gene was transcribed with the transcription terminators ter_thrL and attR And a small HindIII-HindIII fragment (234 bp) of pMW118-attL-Tc-attR.
オリゴヌクレオチドP9及びP4(配列番号25及び20)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはHindIII及びXbaIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、連結反応混合物をPCR増幅することにより目的の人工DNA断片(1156 bp)を得た。 Using the oligonucleotides P9 and P4 (SEQ ID NOs: 25 and 20) as primers (these primers additionally contain recognition sites for HindIII and XbaI endonucleases), the target artificial DNA is obtained by PCR amplification of the ligation mixture. A fragment (1156 bp) was obtained.
(3−2) pMW-intxis-ts
最初に、λファージDNA(Fermentas)を鋳型として二つのDNA断片を増幅した。第一の断片は、nt 37168〜38046(配列番号39)の領域からなり、cIレプレッサー、プロモーターPrm及びPr並びにcro遺伝子のリーダー配列を含むものであった。この断片は、オリゴヌクレオチドP1'及びP2'(配列番号31及び32)をプライマーとして用いた増幅により得た。第二の断片は、λファージのxis-int遺伝子を含む、nt 27801〜29100(配列番号40)の領域からなるものであった。この断片は、オリゴヌクレオチドP3'及びP4'(配列番号33及び34)をプライマーとして用いた増幅により得た。全てのプライマーは、適切なエンドヌクレアーゼ認識部位を有していた。
(3-2) pMW-intxis-ts
First, two DNA fragments were amplified using λ phage DNA (Fermentas) as a template. The first fragment was composed of the region of nt 37168-38046 (SEQ ID NO: 39) and contained the cI repressor, promoters Prm and Pr, and the leader sequence of the cro gene. This fragment was obtained by amplification using oligonucleotides P1 ′ and P2 ′ (SEQ ID NOs: 31 and 32) as primers. The second fragment consisted of a region of nt 27801 to 29100 (SEQ ID NO: 40) containing the xis-int gene of λ phage. This fragment was obtained by amplification using oligonucleotides P3 ′ and P4 ′ (SEQ ID NOs: 33 and 34) as primers. All primers had appropriate endonuclease recognition sites.
cIレプレッサーを含む、得られたPCR増幅断片を、ClaI制限エンドヌクレアーゼで切断し、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理し、次いで、EcoRI制限エンドヌクレアーゼで切断した。第二のPCR増幅断片をEcoRI及びPstI制限エンドヌクレアーゼで切断した。一方、プラスミドpMWPlaclacI-tsを、BglIIエンドヌクレアーゼで切断し、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理し、次いでPstI制限エンドヌクレアーゼで切断した。pMWPlaclacI-tsのベクター断片をアガロースゲルから溶出し、切断したPCR増幅断片と連結した。 The resulting PCR amplified fragment containing the cI repressor was cleaved with ClaI restriction endonuclease, treated with Klenow fragment of DNA polymerase I, and then cleaved with EcoRI restriction endonuclease. The second PCR amplified fragment was cut with EcoRI and PstI restriction endonucleases. On the other hand, plasmid pMWPlaclacI-ts was cleaved with BglII endonuclease, treated with Klenow fragment of DNA polymerase I, and then cleaved with PstI restriction endonuclease. The vector fragment of pMWPlaclacI-ts was eluted from the agarose gel and ligated with the cleaved PCR amplified fragment.
プラスミドpMWPlaclacI-tsは、下記の部分からなるpMWPlaclacIの誘導体である。1) PlacUV5プロモーター及びバクテリオファージT7遺伝子10のRBSの制御下のlacI遺伝子を含むBglII-HindIII人工DNA断片、2) オリゴヌクレオチドP5'及びP6'(配列番号35及び36)をプライマーとして用いて(これらのプライマーはAatII及びBglIIエンドヌクレアーゼの認識部位を付加的に含む)、pUC19プラスミドの相当する領域をPCR増幅することにより得た、アンピシリン耐性(ApR)遺伝子を含むAatII-BglII断片、3) 組換えプラスミドpMW118-ter_rrnBのAatII-PvuI断片を含むAatII-HindIII断片。プラスミドpMW118-ter_rrnBは、以下のようにして構築した。適切なエンドヌクレアーゼ認識部位を含むオリゴヌクレオチドP7'及びP8'(配列番号37及び38)をプライマーとして用いて、E. coli MG1655株の染色体の相当する領域をPCR増幅することにより、ターミネーターter_rrnBを含むPstI-HindIII断片を得た。連結の前に、pMW118及びter_rrnB断片(相補鎖、配列番号41)を、PvuIまたはPstIでそれぞれ制限し、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理してブラント端にし、次いで、AatIIまたはHindIIIエンドヌクレアーゼで切断した。pMWPlaclacI-ts変異体の構築には、プラスミドpMWPlaclacIのAatII-EcoRV断片を、pSC101レプリコンのpar、ori及びrepAts遺伝子を含むプラスミドpMAN997のAatII-EcoRV断片で置換した。
[実施例]
The plasmid pMWPlaclacI-ts is a derivative of pMWPlaclacI consisting of the following parts. 1) BglII-HindIII artificial DNA fragment containing the lacI gene under the control of the PlacUV5 promoter and bacteriophage T7 gene 10 RBS, 2) using oligonucleotides P5 ′ and P6 ′ (SEQ ID NOs: 35 and 36) as primers (these The primers contain additional AatII and BglII endonuclease recognition sites), AatII-BglII fragment containing ampicillin resistance (ApR) gene obtained by PCR amplification of the corresponding region of pUC19 plasmid, 3) Recombination AatII-HindIII fragment containing the AatII-PvuI fragment of plasmid pMW118-ter_rrnB. Plasmid pMW118-ter_rrnB was constructed as follows. Include the terminator ter_rrnB by PCR amplification of the corresponding region of the chromosome of E. coli MG1655 strain using primers P7 ′ and P8 ′ (SEQ ID NOs: 37 and 38) containing appropriate endonuclease recognition sites as primers. A PstI-HindIII fragment was obtained. Prior to ligation, pMW118 and ter_rrnB fragments (complementary strand, SEQ ID NO: 41) were restricted with PvuI or PstI, treated with Klenow fragment of DNA polymerase I to blunt ends, then cleaved with AatII or HindIII endonuclease did. For construction of the pMWPlaclacI-ts mutant, the AatII-EcoRV fragment of the plasmid pMWPlaclacI was replaced with the AatII-EcoRV fragment of the plasmid pMAN997 containing the pSC101 replicon par, ori and repAts genes.
[Example]
マンノースPTS活性増強用プラスミドの構築
<1-1> manXYZ増幅用プラスミドの構築
エシェリヒア・コリ(エシェリヒア・コリK-12株)の染色体の全塩基配列は既に明らかにされており(Science, 277, 1453-1474 (1997))、この文献に報告されているmanXYZ遺伝子の塩基配列(Genbank Accession No.NP416331,416332,416333)に基づいて、5’プライマーとしてSse8387Iサイトを有した配列番号5の合成オリゴヌクレオチド、3'側プライマーとしてXbaIサイトを有した配列番号6に記載の合成オリゴヌクレオチドを用いて、エシェリヒア・コリ MG1655株の染色体DNAを鋳型としてPCRを行い、制限酵素Sse8387I及びXbaIにて処理し、manXYZ遺伝子を含む遺伝子断片を得た。
Construction of plasmid for enhancing mannose PTS activity
<1-1> Construction of plasmid for amplifying manXYZ The complete nucleotide sequence of Escherichia coli (Escherichia coli K-12 strain) has already been clarified (Science, 277, 1453-1474 (1997)). Based on the nucleotide sequence of the manXYZ gene reported in the literature (Genbank Accession No. NP416331, 416332, 416333), the synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 5 having the Sse8387I site as the 5 ′ primer, the XbaI site as the 3 ′ primer PCR was carried out using the chromosomal DNA of Escherichia coli MG1655 strain as a template using the synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 6 and a gene fragment containing the manXYZ gene was obtained by treatment with restriction enzymes Sse8387I and XbaI. .
精製したPCR産物を、Sse8387I及びXbaIで消化したベクターpMW219(ニッポンジーン社製)に連結してmanXYZ増幅用プラスミドpM-manXYZを構築した。本プラスミドはmanXYZ遺伝子がlacプロモーターに正方向に連結しており、その制御下にある。また、pM-manXYZをSse8387I及びEcoRIで消化し、manXYZ遺伝子断片を回収、精製し、Sse8387I及びEcoRIで消化したベクターpSTV29(タカラ酒造社製)に連結してプラスミドpS-manXYZを構築した。 The purified PCR product was ligated to a vector pMW219 (manufactured by Nippon Gene) digested with Sse8387I and XbaI to construct a plasmid pM-manXYZ for manXYZ amplification. This plasmid is under the control of the manXYZ gene linked to the lac promoter in the forward direction. Further, pM-manXYZ was digested with Sse8387I and EcoRI, and the manXYZ gene fragment was collected and purified, and ligated with vector pSTV29 (manufactured by Takara Shuzo) digested with Sse8387I and EcoRI to construct plasmid pS-manXYZ.
<1-2>ptsG増幅用プラスミドの構築
上記manXYZ遺伝子と同様に、ptsG遺伝子発現用プラスミドの構築を行った。(配列番号50)5’プライマーとしてHindIIIサイトを有した配列番号7の合成オリゴヌクレオチド、3'側プライマーとしてXbaIサイトを有した配列番号8に記載の合成オリゴヌクレオチドを用いて、エシェリヒア・コリ MG1655株の染色体DNAを鋳型としてPCRを行い、制限酵素HindIII及びXbaIにて処理し、ptsGを含む遺伝子断片を得た。精製したPCR産物を、HindIII及びXbaIで消化したベクターpMW219に連結してptsG増幅用プラスミドpM-ptsGを構築した。本プラスミドはptsG遺伝子がlacプロモーターに正方向に連結しており、その制御下にある。また、manXYZと同様に、pM-ptsGからptsG遺伝子断片を切り出し、ベクターpSTV29に連結してプラスミドpS-ptsGを構築した。
<1-2> Construction of plasmid for ptsG amplification
In the same manner as the manXYZ gene, a ptsG gene expression plasmid was constructed. (SEQ ID NO: 50) Escherichia coli MG1655 strain using the synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 7 having a HindIII site as a 5 ′ primer and the synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 8 having an XbaI site as a 3 ′ primer PCR was performed using the chromosomal DNA as a template and treated with restriction enzymes HindIII and XbaI to obtain a gene fragment containing ptsG. The purified PCR product was ligated to a vector pMW219 digested with HindIII and XbaI to construct a ptsG amplification plasmid pM-ptsG. This plasmid is under the control of the ptsG gene linked to the lac promoter in the forward direction. Further, similarly to manXYZ, a ptsG gene fragment was excised from pM-ptsG and ligated to vector pSTV29 to construct plasmid pS-ptsG.
エシェリヒア属細菌L-リジン生産株でのmanXYZ増幅の効果
エシェリヒア・コリのL−リジン生産株として、実施例1のWC196ΔldcCΔcadA株をdapA、dapB及びlysC遺伝子を搭載したLys生産用プラスミドpCABD2(国際公開第WO01/53459号パンフレット)pCABD2で形質転換したWC196ΔldcCΔcadA(pCABD2)株を用いた。
Effect of manXYZ amplification in Escherichia bacterium L-lysine producing strain As a L-lysine producing strain of Escherichia coli, the WC196ΔldcCΔcadA strain of Example 1 was used as a plasmid for producing Lys pCABD2 carrying the dapA, dapB and lysC genes (International Publication No. 1). WO01 / 53459 pamphlet) The WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2) strain transformed with pCABD2 was used.
WC196ΔldcCΔcadA株を、実施例1で作製したmanXYZ増幅用プラスミドpM-manXYZとptsG増幅用プラスミドpM-ptsG、及び比較対照用プラスミドpMW219で形質転換し、カナマイシン耐性株を得た。所定のプラスミドが導入されていることを確認し、manXYZ増幅用プラスミドpM-manXYZ導入株をWC196ΔldcCΔcadA(pCABD2,pM-manXYZ)株、ptsG増幅用プラスミドpM-ptsG導入株をWC196ΔldcCΔcadA(pCABD2,pM-ptsG)株、及び比較対照用プラスミドpMW219導入株をWC196ΔldcCΔcadA(pCABD2,pMW219)株と名づけた。 The WC196ΔldcCΔcadA strain was transformed with the manXYZ amplification plasmid pM-manXYZ and the ptsG amplification plasmid pM-ptsG and the comparative control plasmid pMW219 prepared in Example 1 to obtain a kanamycin resistant strain. After confirming that the given plasmid has been introduced, the manXYZ amplification plasmid pM-manXYZ introduced strain is WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2, pM-manXYZ) strain, the ptsG amplification plasmid pM-ptsG introduced strain is WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2, pM-ptsG ) Strain and the control plasmid pMW219-introduced strain were named WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2, pMW219) strain.
上記で作製した株を25 mg/Lのカナマイシンを含むL培地にて終OD600≒0.6となるように37℃にて培養した後、培養液と等量の40%グリセロール溶液を加えて攪拌した後、適当量ずつ分注し、-80℃に保存した。これをグリセロールストックと呼ぶ。 After culturing the strain prepared above in L medium containing 25 mg / L kanamycin at 37 ° C. so that the final OD600≈0.6, add the same amount of 40% glycerol solution as the culture solution and stir Appropriate amounts were dispensed and stored at -80 ° C. This is called glycerol stock.
これらの株のグリセロールストックを融解し、各100μLを、25 mg/Lのカナマイシンを含むLプレートに均一に塗布し、37℃にて24時間培養した。得られたプレートのおよそ1/8量の菌体を、500mL坂口フラスコの、25 mg/Lのカナマイシンを含む発酵培地の20 mLに接種し、往復振とう培養装置で37℃において24時間培養した。培養後、培地中に蓄積したL-リジンの量をバイオテックアナライザーAS210(サクラ精機)を用いて測定した。 The glycerol stocks of these strains were thawed, 100 μL of each was uniformly applied to an L plate containing 25 mg / L kanamycin, and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Approximately 1/8 amount of the cells on the obtained plate was inoculated into 20 mL of a fermentation medium containing 25 mg / L kanamycin in a 500 mL Sakaguchi flask, and cultured at 37 ° C. for 24 hours on a reciprocal shake culture apparatus. . After cultivation, the amount of L-lysine accumulated in the medium was measured using Biotech Analyzer AS210 (Sakura Seiki).
24時間目のOD、L−リジン蓄積を表1に示す。表1から分かるように、WC196ΔldcCΔcadA(pCABD2,pM-manXYZ)株は、manXYZ遺伝子を導入しないWC196ΔldcCΔcadA(pCABD2,pMW219)株と比較して多量のL-リジンを蓄積した。また、ptsG遺伝子を導入したWC196ΔldcCΔcadA(pCABD2,pM-ptsG)株と比較してもリジン蓄積量の向上が確認され、L-リジン生産におけるmanXYZ遺伝子の強化はptsG増強より効果があることが示唆された。 Table 1 shows the OD and L-lysine accumulation at 24 hours. As can be seen from Table 1, the WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2, pM-manXYZ) strain accumulated a large amount of L-lysine as compared to the WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2, pMW219) strain into which the manXYZ gene was not introduced. In addition, lysine accumulation was also improved compared to the WC196ΔldcCΔcadA (pCABD2, pM-ptsG) strain into which the ptsG gene was introduced, suggesting that enhancement of the manXYZ gene in L-lysine production is more effective than ptsG enhancement. It was.
[エシェリヒア属細菌 L-リジン生産培地]
グルコース 40g/L
硫酸アンモニウム 24g/L
リン酸2水素カリウム 1.0g/L
硫酸マグネシウム・7水塩 1.0g/L
硫酸鉄4・7水塩 0.01g/L
硫酸マンガン4・7水塩 0.01g/L
酵母エキス 2.0g/L
局方炭酸カルシウム 30g/L
水酸化カリウムでpH7.0に調整し、115℃で10分オートクレーブ
但しグルコース及びMgSO4・7H2Oは別々に殺菌した。
[Escherichia bacterium L-lysine production medium]
Glucose 40g / L
Ammonium sulfate 24g / L
Potassium dihydrogen phosphate 1.0g / L
Magnesium sulfate heptahydrate 1.0g / L
Iron sulfate 4/7 hydrate 0.01g / L
Manganese sulfate 4.7 salt / 0.01g / L
Yeast extract 2.0g / L
Pharmacopeia calcium carbonate 30g / L
Adjust to pH 7.0 with potassium hydroxide and autoclave at 115 ° C for 10 minutes
However, glucose and MgSO 4 · 7H 2 O were sterilized separately.
エシェリヒア属細菌L-グルタミン酸生産株でのmanXYZ増幅の効果
エシェリヒア・コリのL−グルタミン酸生産株として、AJ12949株を用いた。AJ12949株はα―ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性が低下した菌株であり、平成5年12月28日付で工業技術院生命工学工業技術研究所(現 独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター、〒305-8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P-14039として寄託され、平成6年11月11日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号FERM BP-4881が付与されている。
Effect of manXYZ amplification in Escherichia bacterium L-glutamic acid producing strain AJ12949 strain was used as an L-glutamic acid producing strain of Escherichia coli. The AJ12949 strain is a strain with a reduced α-ketoglutarate dehydrogenase activity, and was dated December 28, 1993 at the National Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (currently the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biodeposition Center, 305 -8566 Deposited under the deposit number FERM P-14039 at 1st, 1st East, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, Japan, and transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on November 11, 1994, with the deposit number FERM BP -4881 is granted.
AJ12949株を、実施例1で作成したmanXYZ増幅用プラスミドpS-manXYZと、比較対照用プラスミドpSTV29で形質転換し、クロラムフェニコール耐性株を得た。所定のプラスミドが導入されていることを確認し、manXYZ増幅用プラスミドpS-manXYZ導入株をAJ12949(pS-manXYZ)株、比較対照用プラスミドpSTV29導入株をAJ12949(pSTV29)株と名づけた。 The AJ12949 strain was transformed with the manXYZ amplification plasmid pS-manXYZ prepared in Example 1 and the control plasmid pSTV29 to obtain a chloramphenicol resistant strain. After confirming that a predetermined plasmid had been introduced, the manXYZ amplification plasmid pS-manXYZ-introduced strain was named AJ12949 (pS-manXYZ) strain, and the control plasmid pSTV29-introduced strain was named AJ12949 (pSTV29) strain.
AJ12949(pS-manXYZ)株とAJ12949(pSTV29)株を20 mg/Lのクロラムフェニコールを含むL培地にて終OD600≒0.6となるように37℃にて培養した後、培養液と等量の40%グリセロール溶液を加えて攪拌した後、適当量ずつ分注しグリセロールストックにして、-80℃に保存した。 AJ12949 (pS-manXYZ) and AJ12949 (pSTV29) strains were cultured in L medium containing 20 mg / L chloramphenicol at 37 ° C so that the final OD600 ≒ 0.6, and then the same volume as the culture solution A 40% glycerol solution was added and stirred, and then dispensed in appropriate amounts to obtain a glycerol stock, which was stored at -80 ° C.
これらの株のグリセロールストックを融解し、各100μLを、20 mg/Lのクロラムフェニコールを含むLプレートに均一に塗布し、37℃にて24時間培養した。得られたプレートのおよそ1/8量の菌体を、500mL坂口フラスコの、20 mg/Lのクロラムフェニコールを含む発酵培地の20 mLに接種し、往復振とう培養装置で37℃において40時間培養した。培養後、培地中に蓄積したL-グルタミン酸の量をバイオテックアナライザーAS210(サクラ精機)を用いて測定した。 The glycerol stocks of these strains were thawed, and 100 μL of each was uniformly applied to an L plate containing 20 mg / L chloramphenicol and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Approximately 1/8 amount of the cells on the obtained plate was inoculated into 20 mL of a fermentation medium containing 20 mg / L chloramphenicol in a 500 mL Sakaguchi flask, and was cultured at 37 ° C in a reciprocating shake culture apparatus. Incubate for hours. After the culture, the amount of L-glutamic acid accumulated in the medium was measured using Biotech Analyzer AS210 (Sakura Seiki).
40時間目のOD、L−グルタミン酸蓄積を表2に示す。表2から分かるように、AJ12949(pS-manXYZ)株は、manXYZ遺伝子を導入しないAJ12949(pSTV29)株と比較して多量のグルタミン酸を蓄積した。 Table 2 shows the OD and L-glutamic acid accumulation at 40 hours. As can be seen from Table 2, the AJ12949 (pS-manXYZ) strain accumulated a larger amount of glutamic acid than the AJ12949 (pSTV29) strain into which the manXYZ gene was not introduced.
[エシェリヒア属細菌 L-グルタミン酸生産培地]
グルコース 40g/L
硫酸アンモニウム 20g/L
リン酸2水素カリウム 1.0g/L
硫酸マグネシウム・7水塩 1.0g/L
硫酸鉄4・7水塩 0.01g/L
硫酸マンガン4・7水塩 0.01g/L
酵母エキス 2.0g/L
局方炭酸カルシウム 30g/L
水酸化カリウムでpH7.0に調整し、115℃で10分オートクレーブ
但しグルコース及びMgSO4・7H2Oは別々に殺菌した。また、培地温度が60℃以下となってから、予めフィルターDISMIC-25cs 0.2 mm filter (ADVANTEC)で滅菌したチアミン塩酸塩溶液を終濃度が0.01g/Lとなるように添加した。
[Escherichia bacterium L-glutamic acid production medium]
Glucose 40g / L
Ammonium sulfate 20g / L
Potassium dihydrogen phosphate 1.0g / L
Magnesium sulfate heptahydrate 1.0g / L
Iron sulfate 4/7 hydrate 0.01g / L
Manganese sulfate 4.7 salt / 0.01g / L
Yeast extract 2.0g / L
Pharmacopeia calcium carbonate 30g / L
The pH was adjusted to 7.0 with potassium hydroxide, and autoclaved at 115 ° C. for 10 minutes. However, glucose and MgSO 4 .7H 2 O were sterilized separately. Further, after the medium temperature became 60 ° C. or lower, a thiamine hydrochloride solution sterilized in advance with a filter DISMIC-25cs 0.2 mm filter (ADVANTEC) was added so that the final concentration was 0.01 g / L.
エシェリヒア属細菌L-スレオニン生産株でのマンノースPTS増幅の効果
エシェリヒア属細菌L-スレオニン生産株でのmanXYZ増幅の効果
manXYZ増幅L−スレオニン生産菌の親株として、B-5318株を用いることが出来る。B-5318株は、1987年11月19日にロシアン・ナショナル・コレクション・オブ・インダストリアル・マイクロオーガニズム(Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika )に登録番号VKPM B-5318のもとに寄託されている。L−スレオニン生産菌からのmanXYZ増幅株の構築は、実施例1に記載のプラスミドを用いて行うことが出来る。
Effect of mannose PTS amplification in L-threonine producing strain of Escherichia bacterium Effect of manXYZ amplification in L-threonine producing strain of Escherichia
The B-5318 strain can be used as the parent strain of the manXYZ amplified L-threonine-producing bacterium. B-5318 shares were registered with the Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM), GNII Genetika on November 19, 1987 under the registration number VKPM B-5318. It has been deposited. Construction of a manXYZ amplified strain from an L-threonine-producing bacterium can be performed using the plasmid described in Example 1.
B-5318株を、実施例1で用いたmanXYZ増幅用プラスミドpS-manXYZと、比較対照用プラスミドpSTV29で形質転換し、クロラムフェニコール耐性株を得た。所定のプラスミドが導入されていることを確認し、manXYZ増幅用プラスミドpS-manXYZ導入株をB-5318(pS-manXYZ)株、比較対照用プラスミドpSTV29導入株をB-5318(pSTV29)株と名づけた。 The B-5318 strain was transformed with the manXYZ amplification plasmid pS-manXYZ used in Example 1 and the control plasmid pSTV29 to obtain a chloramphenicol resistant strain. After confirming that the specified plasmid has been introduced, the manxZ amplification plasmid pS-manXYZ-introduced strain is named B-5318 (pS-manXYZ), and the control plasmid pSTV29-introduced strain is named B-5318 (pSTV29). It was.
B-5318(pS-manXYZ)株とB-5318(pSTV29)株を20 mg/Lのクロラムフェニコールを含むL培地にて終OD600≒0.6となるように37℃にて培養した後、培養液と等量の40%グリセロール溶液を加えて攪拌した後、適当量ずつ分注しグリセロールストックにして、-80℃に保存した。 B-5318 (pS-manXYZ) and B-5318 (pSTV29) strains were cultured in L medium containing 20 mg / L chloramphenicol at 37 ° C. so that the final OD600≈0.6, and then cultured. A 40% glycerol solution in an amount equal to the liquid was added and stirred, and then dispensed in appropriate amounts to obtain a glycerol stock, which was stored at -80 ° C.
これらの株のグリセロールストックを融解し、各100μLを、20 mg/Lのクロラムフェニコールを含むLプレートに均一に塗布し、37℃にて24時間培養した。得られたプレートのおよそ1/8量の菌体を、500mL坂口フラスコの、20 mg/Lのクロラムフェニコールを含む発酵培地の20 mLに接種し、往復振とう培養装置で37℃において40時間培養した。培養後、培地中に蓄積したL−スレオニン量を高速液体クロマトグラフィーを用いて測定した。 The glycerol stocks of these strains were thawed, and 100 μL of each was uniformly applied to an L plate containing 20 mg / L chloramphenicol and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Approximately 1/8 amount of the cells on the obtained plate was inoculated into 20 mL of a fermentation medium containing 20 mg / L chloramphenicol in a 500 mL Sakaguchi flask, and was cultured at 37 ° C in a reciprocating shake culture apparatus. Incubate for hours. After culture, the amount of L-threonine accumulated in the medium was measured using high performance liquid chromatography.
40時間目のOD、L−スレオニン蓄積を表に示す。表から分かるように、B-5318(pS-manXYZ)株は、bglF遺伝子を導入しないB-5318(pSTV29)株と比較して多量のL−スレオニンを蓄積した。 The OD and L-threonine accumulation at 40 hours is shown in the table. As can be seen from the table, the B-5318 (pS-manXYZ) strain accumulated a larger amount of L-threonine than the B-5318 (pSTV29) strain without the bglF gene introduced.
[エシェリヒア属細菌 L-スレオニン生産培地]
グルコース 60g/L
硫酸アンモニウム 16g/L
リン酸2水素カリウム 0.7g/L
硫酸マグネシウム・7水塩 .0g/L
硫酸鉄・7水塩 0.01g/L
硫酸マンガン・7水塩 0.01g/L
酵母エキス 0.5g/L
チアミン塩酸塩 0.2mg/L
L-イソロイシン 0.05g/L
局方炭酸カルシウム 30g/L
水酸化カリウムでpH7.0に調整し、115℃で10分オートクレーブ
但しグルコース及びMgSO4・7H2Oは別々に殺菌した。また、炭酸カルシウムは、180℃にて3時間乾熱滅菌した。培地温度が60℃以下となってから、予めフィルターDISMIC-25cs 0.2 mm filter (ADVANTEC)で滅菌したチアミン塩酸塩溶液を終濃度が0.2mg/Lとなるように添加した。
[Escherichia bacterium L-threonine production medium]
Glucose 60g / L
Ammonium sulfate 16g / L
Potassium dihydrogen phosphate 0.7g / L
Magnesium sulfate heptahydrate .0g / L
Iron sulfate heptahydrate 0.01g / L
Manganese sulfate heptahydrate 0.01g / L
Yeast extract 0.5g / L
Thiamine hydrochloride 0.2mg / L
L-isoleucine 0.05g / L
Pharmacopeia calcium carbonate 30g / L
The pH was adjusted to 7.0 with potassium hydroxide and autoclaved at 115 ° C. for 10 minutes. However, glucose and MgSO 4 · 7H 2 O were sterilized separately. The calcium carbonate was sterilized by dry heat at 180 ° C. for 3 hours. After the medium temperature became 60 ° C. or lower, a thiamine hydrochloride solution sterilized in advance with a filter DISMIC-25cs 0.2 mm filter (ADVANTEC) was added to a final concentration of 0.2 mg / L.
パントエア属細菌L-グルタミン酸生産株でのマンノースPTS増幅の効果
マンノースPTS増強L−グルタミン酸生産菌の親株として パントエア・アナナティスAJ13601株を用いることが出来る。なお、パントエア・アナナティスAJ13601株は経済産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(郵便番号305−8566 茨城県つくば市東1丁目1番3号)に受託番号FERM P-17516として1999年8月18日に寄託され、2000年7月6日にブタペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号FERM BP-7207が付与されている。L−グルタミン酸生産菌からのmanX,Y,Z増幅株の構築は、実施例1のプラスミドを用いて行うことが出来る。
Effect of mannose PTS amplification in pantoea bacterium L-glutamic acid producing strain Pantoea ananatis AJ13601 can be used as a parent strain of mannose PTS-enhancing L-glutamic acid producing strain. In addition, Pantoea Ananatis AJ13601 stock was registered as a reference number FERM P-17516 at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of Economy, Trade and Industry (Postal Code: 305-8586, 1-3-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki) on August 18, 1999. The deposit was transferred to the international deposit under the Budapest Treaty on July 6, 2000, and the accession number FERM BP-7207 was assigned. Construction of a manX, Y, Z amplified strain from an L-glutamic acid-producing bacterium can be performed using the plasmid of Example 1.
マンノースPTS増強株は、L−グルタミン酸生産培地で培養し、往復振とう培養装置で培養する。培養後、培地中に蓄積したL−グルタミン酸の量を公知の方法により測定し、L−グルタミン酸の蓄積が向上していることを確認する。このような方法でL−グルタミン酸生産能の向上したマンノースPTS増強株を取得することが出来る。 The mannose PTS-enhanced strain is cultured in an L-glutamic acid production medium and cultured in a reciprocating shake culture apparatus. After culturing, the amount of L-glutamic acid accumulated in the medium is measured by a known method to confirm that the accumulation of L-glutamic acid is improved. By such a method, a mannose PTS-enhanced strain with improved L-glutamic acid-producing ability can be obtained.
Claims (6)
(A)配列番号2、3、4に示すアミノ酸配列を有するタンパク質からなる群より選ばれる一種又は二種以上のタンパク質、又は
(B)配列番号2、3、4に示すアミノ酸配列において1〜30個のアミノ酸が置換、欠失、挿入または付加されたアミノ酸配列を有し、かつマンノースPTS活性を有するタンパク質からなる群から選ばれる一種又は二種以上のタンパク質 3. The production method according to claim 2, wherein the mannose PTS is a protein according to (A) or (B) below.
(A) One or two or more proteins selected from the group consisting of proteins having the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 3, 4 or (B) 1-30 in the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 3, 4 One or more proteins selected from the group consisting of proteins having an amino acid sequence in which one amino acid is substituted, deleted, inserted or added and having mannose PTS activity
(a)配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列を含むDNA、
(b)配列番号1の塩基番号72〜2767の塩基配列、又は同塩基配列から調製され得るプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、マンノースPTS活性を有するタンパク質をコードするDNA。 The manufacturing method as described in any one of Claims 1-3 whose gene which codes the said mannose PTS is DNA as described in the following (a) or (b):
(A) DNA comprising the nucleotide sequence of nucleotide numbers 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1,
(B) a DNA that hybridizes under stringent conditions with a nucleotide sequence of nucleotide numbers 72 to 2767 of SEQ ID NO: 1 or a probe that can be prepared from the nucleotide sequence and encodes a protein having mannose PTS activity;
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