RU2133772C1 - Modified phosphoenolpyruvate carboxylase, dna fragment, strain escherichia coli, recombinant dna, method of preparing amino acid (variants), method of escherichia coli cells selection, method of preparing modified phosphoenolpyruvate carboxylase, method of preparing dna fragment and method of microorganism preparing - Google Patents
Modified phosphoenolpyruvate carboxylase, dna fragment, strain escherichia coli, recombinant dna, method of preparing amino acid (variants), method of escherichia coli cells selection, method of preparing modified phosphoenolpyruvate carboxylase, method of preparing dna fragment and method of microorganism preparing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133772C1 RU2133772C1 RU96107112A RU96107112A RU2133772C1 RU 2133772 C1 RU2133772 C1 RU 2133772C1 RU 96107112 A RU96107112 A RU 96107112A RU 96107112 A RU96107112 A RU 96107112A RU 2133772 C1 RU2133772 C1 RU 2133772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphoenolpyruvate carboxylase
- residue
- lysine
- escherichia coli
- ferm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение касается мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы, кодирующего ее гена и способа получения аминокислоты, и, в частности, касается гена, имеющего мутацию, вызывающую десенсибилизацию (снижение чувствительности) к ингибированию аспарагиновой кислотой по типу обратной связи, и его применение. This invention relates to a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, a gene encoding it and a method for producing an amino acid, and in particular, to a gene having a mutation causing desensitization (decrease in sensitivity) to feedback inhibition by aspartic acid, and its use.
Предпосылки изобретения
Фосфоенолпируваткарбоксилаза является ферментом, который обнаружен почти во всех бактериях и во всех растениях. Этот фермент играет роль в биосинтезе аспарагиновой кислоты и глутаминовой кислоты и подаче C4-дикарбоновой кислоты в цикл лимонной кислоты для поддержания его оборота. Однако, в области ферментативного получения аминокислот при помощи микроорганизмов было несколько сообщений о действии этого фермента, которые не прояснили его роли (Atsushi Yokota and Isamu Shiio, Agric. Biol. Chem., 52, 455-463 (1988), Josef Cremer et al., Appl. Environ. Microbiol., 57, 1746-1752 (1991), Petra, G. Peters-Weintisch, FEMS Microbiol. Letters, 112, 269-274 (1993)).BACKGROUND OF THE INVENTION
Phosphoenolpyruvate carboxylase is an enzyme that is found in almost all bacteria and in all plants. This enzyme plays a role in the biosynthesis of aspartic acid and glutamic acid and the supply of C4-dicarboxylic acid to the citric acid cycle to maintain its turnover. However, in the field of enzymatic production of amino acids by microorganisms, there have been several reports of the action of this enzyme that have not clarified its role (Atsushi Yokota and Isamu Shiio, Agric. Biol. Chem., 52, 455-463 (1988), Josef Cremer et al ., Appl. Environ. Microbiol., 57, 1746-1752 (1991), Petra, G. Peters-Weintisch, FEMS Microbiol. Letters, 112, 269-274 (1993)).
Между прочим, аминокислота является соединением, которое повсеместно существует в клетках в виде компонентов белков, однако, в целях экономичного метаболизма энергии и метаболизма веществ ее образование строго контролируется. Этот контроль представляет собой в принципе контроль по типу обратной связи, в котором конечный продукт метаболического пути ингибирует активность фермента, катализирующего более раннюю стадию этого пути. Фосфоенолпируваткарбоксилаза также подвергается различным типа регуляции в проявлении ее активности. Incidentally, an amino acid is a compound that exists everywhere in the cells in the form of protein components, however, in order to economically metabolize energy and metabolize substances, its formation is strictly controlled. This control is in principle a feedback control in which the end product of the metabolic pathway inhibits the activity of the enzyme catalyzing an earlier stage of this pathway. Phosphoenolpyruvate carboxylase also undergoes various types of regulation in the manifestation of its activity.
Например, в случае фосфоенолпируваткарбоксилазы микроорганизмов, принадлежащих к роду Corynebacterium или к роду Escherichia, активность фермента ингибируется аспарагиновой кислотой. Таким образом, вышеупомянутый биосинтез аминокислоты, в котором участвует фосфоенолпируваткарбоксилаза, также ингибируется аспарагиновой кислотой. For example, in the case of phosphoenolpyruvate carboxylase of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or to the genus Escherichia, the activity of the enzyme is inhibited by aspartic acid. Thus, the aforementioned amino acid biosynthesis, in which phosphoenolpyruvate carboxylase is involved, is also inhibited by aspartic acid.
В предшествующих исследованиях были разработаны различные способы эффективного получения аминокислот при помощи ферментации и ферментативным путем получали лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин и т.п. с применением мутантных штаммов, которые были сделаны нечувствительными к контролю по типу обратной связи. Однако, не было известно ни о мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазе, превращенной в фермент, нечувствительный к ингибированию аспарагиновой кислотой, ни о попытках использовать этот фермент для ферментативного получения аминокислот из семейства аспарагиновой кислоты и семейства глутаминовой кислоты. In previous studies, various methods were developed for the efficient production of amino acids by fermentation, and leucine, isoleucine, tryptophan, phenylalanine, and the like were obtained enzymatically. using mutant strains that were made insensitive to control by type of feedback. However, neither the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase converted into an enzyme insensitive to inhibition of aspartic acid was known, nor the attempts to use this enzyme to enzymatically produce amino acids from the aspartic acid family and glutamic acid family.
С другой стороны, уже был клонирован ppc ген, который является геном, кодирующим фосфоенолпируваткарбоксилазу Escherichia coli, и была также определена его нуклеотидная последовательность (Fujita, N., Miwa, T., Ishijima, S. , Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 95, 909-916 (1984). Однако нет сообщений о мутанте, в котором снижена чувствительность к ингибированию аспарагиновой кислотой. On the other hand, the ppc gene has already been cloned, which is the gene encoding Escherichia coli phosphoenolpyruvate carboxylase, and its nucleotide sequence has also been determined (Fujita, N., Miwa, T., Ishijima, S., Izui, K. and Katsuki, H ., J. Biochem., 95, 909-916 (1984). However, there is no reported mutant in which sensitivity to inhibition of aspartic acid is reduced.
Данное изобретение осуществлено на основании указанной точки зрения и целью данного изобретения является создание мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы с существенно сниженной чувствительностью к ингибированию аспарагиновой кислотой по типу обратной связи, обеспечению гена, кодирующего фермент, и способа его применения. This invention is carried out on the basis of this point of view and the purpose of this invention is the creation of mutant phosphoenolpyruvate carboxylase with a significantly reduced sensitivity to inhibition of aspartic acid by the type of feedback, providing a gene encoding the enzyme, and method of its use.
Описание изобретения
В результате усердного исследования для достижения указанной выше цели авторы данного изобретения обнаружили, что ингибирование аспарагиновой кислоты существенно десенсибилизируется посредством замены аминокислоты в специфическом сайте фосфоенолпируваткарбоксилазы Escherichia coli другой аминокислотой, что привело к получению гена, кодирующего мутантный фермент, что и явилось завершением данного изобретения.Description of the invention
As a result of a diligent study to achieve the above goal, the authors of the present invention found that the inhibition of aspartic acid is significantly desensitized by replacing the amino acid in the specific site of the phosphoenolpyruvate carboxylase of Escherichia coli with another amino acid, which led to the generation of a gene encoding a mutant enzyme, which was the completion of this invention.
Конкретно, данное изобретение заключается в получении мутантного фосфоенолпируваткарбоксилазы, происходящей из микроорганизма рода Escherichia и имеющей мутацию для снижения чувствительности (десенсибилизации) к ингибированию аспарагиновой кислотой по типу обратной связи, и последовательности ДНК, кодирующей мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу. Specifically, the present invention provides a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase derived from a microorganism of the genus Escherichia and having a mutation to reduce feedback feedback sensitivity and desensitization of aspartic acid, and a DNA sequence encoding a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
Далее данное изобретение обеспечивает микроорганизмы, принадлежащие к роду Escherichia или к коринеформным бактериям, несущие в себе этот фрагмент ДНК, и способ получения аминокислоты, предусматривающий культивирование любого из этих микроорганизмов в предпочтительной среде и выделение аминокислот, выбранных из L-лизина, L-треонина, L-метионина, L-изолейцина, L-глутаминовой кислоты, L-аргинина и L-пролина, из этой среды. Further, this invention provides microorganisms belonging to the genus Escherichia or coryneform bacteria carrying this DNA fragment, and a method for producing an amino acid comprising culturing any of these microorganisms in a preferred medium and isolating amino acids selected from L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-glutamic acid, L-arginine and L-proline, from this medium.
В применении к этому описанию ДНК последовательность, кодирующую мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу, или последовательность ДНК, содержащую, кроме того, промотор, иногда называют просто "последовательность ДНК данного изобретения", "мутантным геном" или "геном фосфоенолпируваткарбоксилазы". As applied to this description of DNA, a sequence encoding a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, or a DNA sequence containing, in addition, a promoter, is sometimes referred to simply as the "DNA sequence of the present invention", "mutant gene" or "phosphoenolpyruvate carboxylase gene".
Далее данное изобретение будет объяснено подробно. The invention will now be explained in detail.
<1> Мутантная фосфоенолпируваткарбоксилаза. <1> Mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
Мутантная фосфоенолпируваткарбоксилаза данного изобретения (далее называемая "мутантным ферментом") основана на фосфоенолпируваткарбоксилазе микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia, имеющему мутацию, вызывающую десенсибилизацию (снижение чувствительности) к ингибированию по типу обратной связи аспарагиновой кислоты. The mutant phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention (hereinafter referred to as the "mutant enzyme") is based on the phosphoenolpyruvate carboxylase of a microorganism belonging to the genus Escherichia having a mutation that causes desensitization (decrease in sensitivity) to feedback inhibition of aspartic acid.
Такая мутация может быть любой мутацией при условии, что чувствительность к ингибированию по типу обратной связи существенно снижается без потери ферментативной активности фосфоенолпируваткарбоксилазы. В качестве примера можно привести мутацию, которая в случае существования мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы с такой мутацией в клетках микроорганизма Escherichia придает этим клеткам устойчивость к соединению, имеющему следующие свойства:
соединение проявляет ингибирующее рост действие против микроорганизма рода Escherichia, продуцирующего немутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу (дикого типа);
указанное ингибирующее рост действие снимается присутствием L-глутаминовой кислоты или L-аспарагиновой кислоты; и
соединение ингибирует фосфоенолпируваткарбоксилазную активность дикого типа.Such a mutation can be any mutation, provided that the feedback inhibition sensitivity is significantly reduced without loss of the enzymatic activity of phosphoenolpyruvate carboxylase. An example is the mutation, which in the case of the existence of a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase with such a mutation in the cells of the Escherichia microorganism gives these cells resistance to a compound having the following properties:
the compound exhibits a growth inhibitory effect against a microorganism of the genus Escherichia producing non-mutant phosphoenolpyruvate carboxylase (wild type);
said growth inhibitory effect is removed by the presence of L-glutamic acid or L-aspartic acid; and
the compound inhibits the wild-type phosphoenolpyruvate carboxylase activity.
Более конкретно, в качестве примеров таких мутацией могут быть приведены следующие мутации (нумерация от N-конца фосфоенолпируваткарбоксилазы):
(1) мутация для замены глутаминовой кислоты 625 лизином;
(2) мутация для замены 222 гистидином и глутаминовой кислоты 223 лизином, соответственно;
(3) мутация для замены серина 288 фенилаланином, глутаминовой кислоты 289 лизином, метионина 551 изолейцином и глутаминовой кислоты 804 лизином соответственно;
(4) мутация для замены аланина 867 треонином;
(5) мутация для замены аргинина 438 цистеином; и
(6) мутация для замены лизина 620 серином.More specifically, as examples of such a mutation, the following mutations may be given (numbering from the N-terminus of the phosphoenolpyruvate carboxylase):
(1) a mutation to replace
(2) a mutation to replace 222 with histidine and
(3) a mutation to replace
(4) a mutation to replace
(5) a mutation to replace arginine 438 with cysteine; and
(6) mutation to replace
Для фосфоенолпируваткарбоксилазы микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia, аминокислотная последовательность, выведенная из гена фосфоенолпируваткарбоксилазы Escherichia coli (Fujita, N., Miwa, T., Ishijima, S., Izui, K. и Katsuki, H., J. Biochem., 95, 909-916 (1984)), показана в SEQ ID N 2 в Списке последовательностей. Кроме того, полная нуклеотидная последовательностью плазмиды pT2, содержащей ген фосфоенолпируваткарбоксилазы Escherichia coli, показана в SEQ ID N 1 вместе с аминокислотной последовательностью (см. в конце описания). For a phosphoenolpyruvate carboxylase of a microorganism belonging to the genus Escherichia, the amino acid sequence deduced from the phosphoenolpyruvate carboxylase gene of Escherichia coli (Fujita, N., Miwa, T., Ishijima, S., Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 95 , 909-916 (1984)), shown in
Указанные выше мутантные ферменты кодируются последовательностями ДНК данного изобретения, описанными ниже, которые образуются путем экспрессии этих последовательностей ДНК в Escherichia coli и т.п. The above mutant enzymes are encoded by the DNA sequences of the invention described below, which are formed by expression of these DNA sequences in Escherichia coli and the like.
<2> Последовательность ДНК данного изобретения и содержащие ее микроорганизмы. <2> The DNA sequence of the present invention and the microorganisms containing it.
Последовательность ДНК данного изобретения включает последовательности ДНК, кодирующие вышеупомянутые мутантные ферменты, и имеет мутацию, вызывающую десенсибилизацию к ингибированию по типу обратной связи фосфоенолпируваткарбоксилазы аспарагиновой кислотой, в кодирующих районах во фрагментах ДНК, кодирующих фосфоенолпируваткарбоксилазу микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia. The DNA sequence of the present invention includes DNA sequences encoding the aforementioned mutant enzymes and has a mutation causing desensitization to feedback inhibition of phosphoenolpyruvate carboxylase by aspartic acid in the coding regions in DNA fragments encoding the phosphoenolpyruvate carboxylase of a microorganism belonging to the genus Escherichia.
Конкретно можно провести в качестве примера последовательность ДНК, кодирующую фосфоенолпируваткарбоксилазу, имеющую любую из указанных выше мутаций (1) - (6). В отношении нуклеотидной последовательности SEQ ID N 1 можно привести в качестве примера последовательность ДНК, имеющую любую из следующих мутаций:
i) мутацию для превращения GAA с номерами оснований 2109-2111 в AAA или AAG;
ii) мутацию для превращения CGC с номерами оснований 900-902 в CAT или CAC и GAA 903-905 в AAA или AAG соответственно;
iii) мутацию для превращения TCT с номерами оснований 1098-1100 в TTT или TTC, GAA 1101-1103 в AAA или AAC, ATG 1887-1889 в ATT, ATC или ATA и GAA 2646-2648 в AAA или AAG соответственно:
iv) мутацию для превращения GCG 2835-2837 в любой из кодонов ACT, ACC, ACA и ACG; и
v) мутацию для превращения CGT 1548-1550 в TGT или TGC; и
vi) мутацию для превращения AAA 2094-2096 в TCT, TCC, TCA или TCG.Specifically, an DNA sequence encoding a phosphoenolpyruvate carboxylase having any of the above mutations (1) to (6) can be carried out as an example. With respect to the nucleotide sequence of
i) a mutation for the conversion of GAA with base numbers 2109-2111 in AAA or AAG;
ii) a mutation to convert CGC with base numbers 900-902 to CAT or CAC and GAA 903-905 to AAA or AAG, respectively;
iii) a mutation to convert TCT with base numbers 1098-1100 to TTT or TTC, GAA 1101-1103 to AAA or AAC, ATG 1887-1889 to ATT, ATC or ATA and GAA 2646-2648 to AAA or AAG, respectively:
iv) a mutation to convert GCG 2835-2837 into any of the ACT, ACC, ACA, and ACG codons; and
v) a mutation to convert CGT 1548-1550 to TGT or TGC; and
vi) a mutation to convert AAA 2094-2096 to TCT, TCC, TCA or TCG.
Такой мутантный ген получают таким образом, что рекомбинантную ДНК, полученную лигированием гена фосфоенолпируваткарбоксилазы в виде немутантного гена фермента или имеющего другую мутацию гена, с вектором ДНК, адаптированным к хозяину, подвергают мутирующей обработке для проведения скрининга трансформантов при помощи рекомбинантной ДНК. Альтернативно приемлемо также подвергнуть микроорганизм, продуцирующий немутантный фермент, мутирующей обработке, в результате которой получают мутантный штамм, продуцирующий мутантный фермент, а затем мутантный ген скринируют из мутантного штамма. Для получения мутации рекомбинантной ДНК применяют гидроксиламин и т.п. Далее при обработке самого микроорганизма условиями мутагенеза можно применять лекарственное средство или способ, обычно применяемые для искусственного мутагенеза. Such a mutant gene is prepared in such a way that a recombinant DNA obtained by ligating a phosphoenolpyruvate carboxylase gene as a non-mutant enzyme gene or having a different gene mutation, with a host adapted DNA vector, is subjected to a mutation treatment to screen for transformants using recombinant DNA. Alternatively, it is also acceptable to subject the non-mutant enzyme producing microorganism to a mutation treatment, which results in a mutant strain producing the mutant enzyme, and then the mutant gene is screened from the mutant strain. To obtain a mutation of recombinant DNA, hydroxylamine and the like are used. Further, when treating the microorganism itself with the conditions of mutagenesis, a drug or method commonly used for artificial mutagenesis can be used.
Далее в соответствии с такими способами, как способ перекрывающегося удлинения (Ho, S.N., Hunt, H.D., Horton, R.M., Publen, J.K. and Pease, L.R., Gene, 77, 51-59 (1989)), способ сайт-специфического мутагенеза (Kramer, W. and Frits, H. J., Meth. in Enzymol., 154, 350 (1987); Kunkel, T.A. et al., Meth. in Enzymol., 154, 367 (1987)) и др., указанный мутантный ген может быть также получен путем введения мутации, такой как замена аминокислоты, инсерция, делеция и т.п., в ген фосфоенолпируваткарбоксилазы в виде немутантного гена фермента или в виде гена, имеющего другую мутацию. Эти способы основаны на принципе, что немутированный ген ДНК применяют в качестве матрицы, а синтетическую ДНК, содержащую ошибочное спаривание оснований в точке мутации, применяют в качестве одного из праймеров для синтеза комплементарных цепей указанного гена ДНК, вследствие чего происходит введение мутации. С применением этих способов можно получить предполагаемую мутацию в целевом сайте. Further, in accordance with methods such as a method of overlapping elongation (Ho, SN, Hunt, HD, Horton, RM, Publen, JK and Pease, LR, Gene, 77, 51-59 (1989)), a method for site-specific mutagenesis ( Kramer, W. and Frits, HJ, Meth. In Enzymol., 154, 350 (1987); Kunkel, TA et al., Meth. In Enzymol., 154, 367 (1987)) and others, the indicated mutant gene may can also be obtained by introducing a mutation, such as an amino acid substitution, insertion, deletion and the like, into the phosphoenolpyruvate carboxylase gene as a non-mutant enzyme gene or as a gene having a different mutation. These methods are based on the principle that a non-mutated DNA gene is used as a template, and synthetic DNA containing erroneous base pairing at the mutation point is used as one of the primers for the synthesis of complementary chains of the indicated DNA gene, as a result of which the mutation is introduced. Using these methods, the putative mutation can be obtained at the target site.
Альтернативно синтезируют последовательность, которая имеет сайты расщепления рестриктазами на обоих концах и включает обе стороны точки мутации, и заменяют ею соответствующую часть немутированного гена, в результате чего может быть введена мутация (кассетный способ мутирования). Alternatively, a sequence is synthesized that has restriction enzyme cleavage sites at both ends and includes both sides of the mutation point, and replaces the corresponding portion of the non-mutated gene with it, whereby a mutation can be introduced (cassette mutation method).
Ген фосфоенолпируваткарбоксилазы, представляющий немутантный ген фермента или имеющий другую мутацию, используемый для введения мутации, может быть любым геном этого фермента при условии, что он является геном, кодирующим фосфоенолпируваткарбоксилазу микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia, который предпочтительно имеет определенную последовательность оснований (т. е. секвенирован) и клонирован. Если он не был клонирован, можно амплифицировать и выделить фрагмент ДНК, содержащий этот ген, при помощи PCR-метода и т.п. с последующим применением подходящего вектора для достижения клонирования. A phosphoenolpyruvate carboxylase gene, representing a non-mutant gene of an enzyme or having a different mutation used to introduce a mutation, can be any gene of this enzyme provided that it is a gene encoding a phosphoenolpyruvate carboxylase of a microorganism belonging to the genus Escherichia, which preferably has a specific base sequence (i.e. sequenced) and cloned. If it has not been cloned, a DNA fragment containing this gene can be amplified and isolated using the PCR method, etc. followed by the use of a suitable vector to achieve cloning.
В качестве примера гена, описанного выше, можно привести ген Escherichia coli, который был клонирован и секвенирован (Fujita, N., Miwa, T., Ishijima, S. , Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 95, 909-916 (1984)). Последовательность в кодирующем районе этого гена показана в SEQ ID N 1 (основания N 237-2888). An example of the gene described above is the Escherichia coli gene, which has been cloned and sequenced (Fujita, N., Miwa, T., Ishijima, S., Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 95, 909-916 (1984)). The sequence in the coding region of this gene is shown in SEQ ID N 1 (base N 237-2888).
Скрининг хозяина, несущего этот мутантный ген, может быть выполнен с применением соединения-аналога аспарагиновой кислоты. Соединение-аналог имеет предпочтительно следующие свойства. Оно проявляет ингибирующее рост действие против микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia, продуцирующего немутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу, это ингибирующее действие снимается присутствием L-глутаминовой кислоты или L-аспарагиновой кислоты, и аналог ингибирует фосфоенолпируваткарбоксилазу дикого типа. Screening of a host carrying this mutant gene can be performed using an aspartic acid analog compound. The analog compound preferably has the following properties. It exhibits a growth inhibitory effect against a microorganism belonging to the genus Escherichia producing non-mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, this inhibitory effect is removed by the presence of L-glutamic acid or L-aspartic acid, and the analogue inhibits wild-type phosphoenolpyruvate carboxylase.
Если из микроорганизмов рода Esсherichia выбран мутантный штамм, устойчивый к соединению-аналогу, указанному выше, например, Escherichia coli HB101, продуцирующий фосфоенолпируваткарбоксилазу дикого типа, с применением ингибирования роста этого микроорганизма в качестве критерия, то существует большая вероятность получения микроорганизма-хозяина, который продуцирует фосфоенолпируваткарбоксилазу с пониженной чувствительностью к ингибированию по типу обратной связи аспарагиновой кислотой. If a mutant strain is selected from microorganisms of the genus Esherichia that is resistant to the analogue compound mentioned above, for example, Escherichia coli HB101 producing wild-type phosphoenolpyruvate carboxylase using growth inhibition of this microorganism as a criterion, there is a high probability of obtaining a host microorganism that produces phosphoenolpyruvate carboxylase with reduced sensitivity to feedback inhibition by aspartic acid.
В качестве общей структуры ингибитора фосфоенолпируваткарбоксилазы предлагается в основном структура C4-карбоновых кислот. С этой точки зрения, авторы данного изобретения подвергали скринингу различные соединения. Escherichia coli HB101 культивировали в LB среде и переносили на M9 среды (содержащие 20 мкг/мл тиамина и 3 мкг/мл каждого из Leu и Pro), содержащие также одно из следующих соединений: DL-2-амино-4-фосфономасляную кислоту, бромянтарную кислоту, мезо-2,3-дибромянтарную кислоту, 2,2-дифторянтарную кислоту, 2-бромпировиноградную кислоту, α-кетомасляную кислоту, α-кетоадипиновую кислоту, DL-трео-β-гидроксиаспарагиновую кислоту, β-метиловый эфир L-аспарагиновой кислоты, α-метил-DL-аспарагиновую кислоту, 2,3-диаминоянтарную кислоту или β-гидразид аспарагиновой кислоты, и поглощение этой среды измеряли при 660 нм по мере увеличения времени, наблюдая за ростом. As a general structure of the phosphoenolpyruvate carboxylase inhibitor, the structure of C4 carboxylic acids is mainly proposed. From this point of view, the authors of the present invention screened various compounds. Escherichia coli HB101 was cultured in LB medium and transferred to M9 medium (containing 20 μg / ml thiamine and 3 μg / ml each of Leu and Pro), also containing one of the following compounds: DL-2-amino-4-phosphonobutyric acid, bromosuccinic acid, meso-2,3-dibromosuccinic acid, 2,2-difluorosuccinic acid, 2-bromopyruvic acid, α-ketobutyric acid, α-ketoadipic acid, DL-threo-β-hydroxyaspartic acid, L-aspartic acid β-methyl ester , α-methyl-DL-aspartic acid, 2,3-diamino-succinic acid or aspartic acid β-hydrazide, and The absorption of this medium was measured at 660 nm with increasing time, observing the growth.
Далее, когда эти соединения присутствовали при концентрациях, ингибирующих рост, исследовали, снималось ли это ингибирование добавлением нуклеиновых кислот (уридином, аденозином, каждый в концентрации 10 мг/дл), глутаминовой кислоты или аминокислотами семейства аспарагиновой кислоты (Asp: 0,025%, каждый из Met, Thr, Lys: 0,1%). Further, when these compounds were present at growth inhibitory concentrations, it was investigated whether this inhibition was removed by the addition of nucleic acids (uridine, adenosine, each at a concentration of 10 mg / dl), glutamic acid or amino acids of the aspartic acid family (Asp: 0.025%, each of Met, Thr, Lys: 0.1%).
В результате были выбраны три соединения: 3-бромпируват (3BP) (1), аспартат-β-гидразид (AHУ) (2) и DL-трет-β-гидроксиаспартат (βHA) (3). As a result, three compounds were selected: 3-bromopyruvate (3BP) (1), aspartate-β-hydrazide (AHY) (2) and DL-tert-β-hydroxyaspartate (βHA) (3).
Ингибирование роста Escherichia coli этими соединениями-аналогами показано на фиг. 1-3. Далее восстановление роста Escherichia coli в случае добавления снимающих ингибирование веществ, отдельно или в виде смеси 2 или 3 типов веществ, показано на фиг. 4-6. Кроме того, в качестве контроля рост в случае добавления снимающих ингибирование веществ в отсутствие ингибирующего вещества показан на фиг. 7. На фиг. 4-7 добавки 1, 2 и 3 обозначают нуклеиновые кислоты, глутаминовую кислоту или аминокислоты семейства аспарагиновой кислоты соответственно.
Inhibition of Escherichia coli growth by these analog compounds is shown in FIG. 1-3. Further, the growth recovery of Escherichia coli in the case of adding inhibition-removing substances, separately or as a mixture of 2 or 3 types of substances, is shown in FIG. 4-6. In addition, as a control, growth in the case of adding inhibition-removing substances in the absence of an inhibitory substance is shown in FIG. 7. In FIG. 4-7,
Далее ингибирование активности соединением-аналогом фосфоенолпируваткарбоксилазы также исследовали. Неочищенный фермент получали из штамма Escherichia coli HB101 согласно способу, описанному в Journal of Biochemistry, vol. 67, N 4 (1970) и активность фермента измеряли согласно методу, описанному в Eur. J. Biochem., 202, 797-803 (1991). Further, the inhibition of activity by an analog compound of phosphoenolpyruvate carboxylase was also investigated. The crude enzyme was obtained from Escherichia coli strain HB101 according to the method described in Journal of Biochemistry, vol. 67, No. 4 (1970) and enzyme activity was measured according to the method described in Eur. J. Biochem., 202, 797-803 (1991).
Клетки Escherichia coli HB101, культивируемые в LB среде, разрушали, и суспензию центрифугировали для получения супернатанта, который применяли в качестве раствора неочищенного фермента. Измеряли активность фермента измерением уменьшения в поглощении при 340 нм, добавляя ацетил-кофермент A, который, как известно, влияет на активность фермента, в концентрации 0,1 мМ в систему для измерения, содержащую 2 мМ фосфоенолпируват калия, 0,1 мМ НАДН, 0,1 М трис-ацетат (pH 8,5), 1,5 E малатдегидрогеназы и неочищенный фермент. Результаты представлены на фиг. 8. Escherichia coli HB101 cells cultured in LB medium were disrupted, and the suspension was centrifuged to obtain a supernatant, which was used as a crude enzyme solution. The enzyme activity was measured by measuring the decrease in absorbance at 340 nm, adding acetyl coenzyme A, which is known to affect the enzyme activity, at a concentration of 0.1 mM in a measurement system containing 2 mM potassium phosphoenolpyruvate, 0.1 mM NADH, 0.1 M Tris Acetate (pH 8.5), 1.5 E malate dehydrogenase and crude enzyme. The results are shown in FIG. eight.
В соответствии с представленными выше результатами очевидно, что указанные три соединения ингибируют рост Escherichia coli, это ингибирование не может быть снято добавлением только нуклеиновых кислот, но оно может быть снято добавлением глутаминовой кислоты или аминокислот семейства аспарагиновой кислоты. Таким образом, эти соединения-аналоги являются избирательными ингибиторами фосфоенолпируваткарбоксилазы. Как показано в описанных ниже примерах, с применением этих соединений в данном изобретении удалось выбрать Escherichia coli, которая продуцирует мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу. In accordance with the above results, it is obvious that these three compounds inhibit the growth of Escherichia coli, this inhibition cannot be removed by the addition of nucleic acids only, but it can be removed by the addition of glutamic acid or amino acids of the aspartic acid family. Thus, these analog compounds are selective inhibitors of phosphoenolpyruvate carboxylase. As shown in the examples described below, using these compounds in the present invention, it was possible to select Escherichia coli, which produces mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
При скрининге трансформанта, имеющего целевой ген мутантного фермента, при помощи указанных соединений и выделении рекомбинантной ДНК получают мутантный ген фермента. Альтернативно в случае мутирующей обработки самого микроорганизма, когда мутантный штамм, имеющий целевой ген мутантного фермента, скринируют при помощи указанных соединений, из штамма выделяют фрагмент ДНК, содержащий целевой ген мутантного фермента, и его лигируют с подходящим вектором и затем получают ген мутантного фермента. When screening for a transformant having a target gene of a mutant enzyme using these compounds and isolating recombinant DNA, a mutant gene of the enzyme is obtained. Alternatively, in the case of a mutating treatment of the microorganism itself, when a mutant strain having the target mutant enzyme gene is screened using these compounds, a DNA fragment containing the target mutant enzyme gene is isolated from the strain, and it is ligated with a suitable vector and then the mutant enzyme gene is obtained.
С другой стороны, в результате обстоятельного исследования авторов данного изобретения, обращающих внимание на важность остатка аргинина в аспартатсвязующем белке Esсherichia coli (Krikos, A., Mouth, N., Boyd, A. and Simon, M. I. Cell, 33, 615-622 (1983), Mowbray, S.L. and Koshland, D.E. J. Biol. Chem., 264, 15638-15643 (1990), Milburn, M.V., Prive. G.G., Milligan, D.L., Scott, W.G., Yeh, J., Jancarik, J., Koshland, D.E. and Kim, S.H., Science, 254, 1342-1347 (1991)), было обнаружено, что ингибирование аспарагиновой кислотой существенно десенсибилизируется превращением аргинина 438 фосфоенолпируваткарбоксилазы в цистеин. Для превращения аргинина 438 в цистеин кодон аргинина 438 гена, кодирующего фосфоенолпируваткарбоксилазу, может быть превращен в кодон цистеина. Например, в SEQ ID N 1 CGT нуклеотиды 1548-1550 могут быть превращены в TGT или TGC. On the other hand, as a result of a thorough study of the authors of this invention, paying attention to the importance of the arginine residue in the aspartate binding protein Esherichia coli (Krikos, A., Mouth, N., Boyd, A. and Simon, MI Cell, 33, 615-622 ( 1983), Mowbray, SL and Koshland, DEJ Biol. Chem., 264, 15638-15643 (1990), Milburn, MV, Prive. GG, Milligan, DL, Scott, WG, Yeh, J., Jancarik, J., Koshland, DE and Kim, SH, Science, 254, 1342-1347 (1991)), it was found that inhibition of aspartic acid is substantially desensitized by the conversion of arginine 438 phosphoenolpyruvate carboxylase to cysteine. To convert arginine 438 to cysteine, the arginine codon 438 of the gene encoding phosphoenolpyruvate carboxylase can be converted to a cysteine codon. For example, in
Далее авторы данного изобретения осуществили химическую модификацию остатков лизина фосфоенолпируваткарбоксилазы при помощи 2,4,6-тринитробензолсульфоновой кислоты (TNBS), которая является соединением, химически модифицирующим остатки лизина в белке. Во время реакции модификации присутствовала также яблочная кислота, способная действовать как ингибитор фосфоенолпируваткарбоксилазы. Предполагалось, что остаток лизина вблизи связывающего положения фосфоенолпируваткарбоксилазы мог бы быть защищенным путем связывания яблочной кислоты и не подвергаться химической модификации. В результате было сделано предположение, что остаток лизина 620 был важен для связывания яблочной кислоты с фосфоенолпируваткарбоксилазой, и было обнаружено, что ингибирование по типу обратной связи аспарагиновой кислотой было десенсибилизировано при сохранении ферментативной активности фосфоенолпируваткарбоксилазы посредством превращения остатка лизина 620 в остаток серина. Для превращения остатка лизина в остаток серина кодон лизина 620 гена, кодирующего фосфоенолпируваткарбоксилазу, может быть превращен в кодон серина. Например, в SEQ ID N 1 AAA с номерами нуклеотидов 2094-2096 может быть заменен TCT, TCC, TCA, TCG, AGT или AGC. Further, the authors of the present invention carried out chemical modification of lysine residues of phosphoenolpyruvate carboxylase with 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS), which is a compound that chemically modifies lysine residues in a protein. During the modification reaction, malic acid was also present, capable of acting as an inhibitor of phosphoenolpyruvate carboxylase. It was assumed that the lysine residue near the binding position of phosphoenolpyruvate carboxylase could be protected by binding of malic acid and not be chemically modified. As a result, it was suggested that the
В соответствии с такими способами, как способ перекрывающегося удлинения (Ho, S. N. , Hunt, H.D., Horton, R.M., Pullen, J.K., and Pease, L.R., Gene, 77, 51-59 (1989)), способ сайт-специфической мутации (Kramer, W. and Frits, H. J. , Meth. in Enzymol., 154, 350 (1987); Kunkel, T.A. et al., Meth. in Enzymol., 154, 367 (1987)) и т.п., превращение этого кодона может быть достигнуто введением такой мутации, как замена аминокислоты, инсерция, делеция и т. п. , в ген фосфоенолпируваткарбоксилазы в виде гена фермента дикого типа или в виде гена, имеющего другую мутацию. Эти способы основаны на принципе, что немутированный ген ДНК используют в качестве матрицы, а синтетическую ДНК, содержащую ошибочное спаривание при точке мутации, используют в качестве одного из праймеров для синтеза комплементарных цепей вышеупомянутого гена ДНК, тем самым вводя мутацию. При помощи этих способов можно получить желаемую мутацию в целевом сайте. In accordance with methods such as the overlapping extension method (Ho, SN, Hunt, HD, Horton, RM, Pullen, JK, and Pease, LR, Gene, 77, 51-59 (1989)), the site-specific mutation method ( Kramer, W. and Frits, HJ, Meth. In Enzymol., 154, 350 (1987); Kunkel, TA et al., Meth. In Enzymol., 154, 367 (1987)) and the like, converting this the codon can be achieved by introducing a mutation such as amino acid substitution, insertion, deletion, etc., into the phosphoenolpyruvate carboxylase gene as a wild-type enzyme gene or as a gene having a different mutation. These methods are based on the principle that a non-mutated DNA gene is used as a template, and synthetic DNA containing mismatching at a mutation point is used as one of the primers for the synthesis of complementary chains of the aforementioned DNA gene, thereby introducing a mutation. Using these methods, the desired mutation can be obtained at the target site.
Альтернативно синтезируют последовательность, имеющую сайты расщепления рестриктазами на обоих концах и содержащую обе стороны точки мутации, и заменяют ею соответствующую часть немутированного гена, посредством чего может быть введена мутация (кассетный способ мутирования). Alternatively, a sequence is synthesized having restriction enzyme cleavage sites at both ends and containing both sides of the mutation point, and replaces with it the corresponding portion of the non-mutated gene, whereby a mutation can be introduced (cassette mutation method).
Фрагмент ДНК, кодирующий фосфоенолпируваткарбоксилазу с введенной, как описано выше, мутацией экспрессируют с применением подходящей системы хозяин-вектор, при помощи которой можно получить мутантный фермент. Альтернативно даже выполнением трансформации посредством встраивания фрагмента ДНК данного изобретения в хромосомную ДНК хозяина можно получить целевой мутантный фермент. A DNA fragment encoding a phosphoenolpyruvate carboxylase with the mutation introduced as described above is expressed using a suitable host-vector system by which a mutant enzyme can be obtained. Alternatively, even by performing a transformation by inserting a DNA fragment of the invention into the chromosomal DNA of the host, the desired mutant enzyme can be obtained.
В качестве хозяина могут применяться микроорганизмы, принадлежащие к роду Escherichia, например Escherichia coli, коринеформные бактерии и т.п. Коринеформные бактерии включают в себя бактерии, принадлежащие к роду Corynebacterium, бактерии, принадлежащие к роду Brevibacterium, классифицированные до настоящего времени как принадлежащие к роду Brevibacterium, но в настоящее время объединенные как бактерии, принадлежащие к роду Corynebacterium, и бактерии, действительно принадлежащие к роду Brevibacterium, близко родственные бактериям, принадлежащим к роду Corynebacterium. Хозяева, предпочтительные для получения аминокислоты, будут описаны ниже. Microorganisms belonging to the genus Escherichia, for example Escherichia coli, coryneform bacteria, and the like, can be used as a host. Coryneform bacteria include bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Brevibacterium, classified so far as belonging to the genus Brevibacterium, but currently combined as bacteria belonging to the genus Corynebacterium, and bacteria actually belonging to the genus Breviberium closely related to bacteria belonging to the genus Corynebacterium. Hosts preferred for the production of amino acids will be described below.
С другой стороны, в качестве вектора ДНК предпочтителен плазмидный вектор и предпочтительны плазмидные векторы, способные самореплицироваться в клетке-хозяине. В случае хозяина Escherichia coli, например, применимы pUC19, pUC18, pBR322, pHSG299, pHSG399, RSF1010 и т.п. Альтернативно можно также использовать в качестве вектора ДНК фага. On the other hand, a plasmid vector is preferred as a DNA vector, and plasmid vectors capable of self-replicating in a host cell are preferred. In the case of the Escherichia coli host, for example, pUC19, pUC18, pBR322, pHSG299, pHSG399, RSF1010 and the like are applicable. Alternatively, phage DNA can also be used as a vector.
Далее в случае, если хозяином является коринеформная бактерия, могут использоваться векторы и несущие их хозяева, указанные ниже. В этих примерах номера депозитов в международных хранилищах (депозитариях) показаны в скобках. Further, in the case where the host is a coryneform bacterium, the vectors and host carriers thereof indicated below can be used. In these examples, deposit numbers in international repositories (depositories) are shown in parentheses.
pAj655 Escherichia coli Aj11882 (FERM BP-136) Corynebacterium glutamicum SR8201 (ATCC 39135)
pAj1844 Escherichia coli Aj11883 (FERM BP-137) Corynebacterium glutamicum 8202 (ATCC 39136)
pAj611 Escherichia coli Aj11884 (FERM BP-138)
pAj3148 Corynebacterium glutamicum 8203 (ATCC 39137)
pAj440 Bacillus subtilis Aj11901 (FERM BP-140)
Эти векторы могут быть получены из депонированных микроорганизмов следующим образом. Клетки, собранные в логарифмической фазе роста, подвергают бактериолизу с применением лизозима и додецилсульфата натрия (SDS) и центрифугируют при 30000g для получения раствора супернатанта из лизата, к которому добавляют полиэтиленгликоль для выполнения отделения и очистки векторов при помощи равновесного центрифугирования в градиенте плотности хлорид цезия-бромида этидия.pAj655 Escherichia coli Aj11882 (FERM BP-136) Corynebacterium glutamicum SR8201 (ATCC 39135)
pAj1844 Escherichia coli Aj11883 (FERM BP-137) Corynebacterium glutamicum 8202 (ATCC 39136)
pAj611 Escherichia coli Aj11884 (FERM BP-138)
pAj3148 Corynebacterium glutamicum 8203 (ATCC 39137)
pAj440 Bacillus subtilis Aj11901 (FERM BP-140)
These vectors can be obtained from deposited microorganisms as follows. Cells collected in the logarithmic growth phase are subjected to bacteriolysis using lysozyme and sodium dodecyl sulfate (SDS) and centrifuged at 30000g to obtain a supernatant solution from the lysate, to which polyethylene glycol is added to separate and purify the vectors by equilibrium centrifugation in a density gradient of cesium chloride- ethidium bromide.
Для трансформации Escherichia coli рекомбинантным вектором, полученным встраиванием последовательности ДНК данного изобретения в указанный выше вектор, можно использовать способ, обычно применяемый для трансформации Escherichia coli, например способ, в котором клетки обрабатывают хлоридом кальция для усиления проникаемости ДНК (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1977)) и т.п. To transform Escherichia coli with a recombinant vector obtained by inserting the DNA sequence of the present invention into the above vector, a method commonly used to transform Escherichia coli can be used, for example, a method in which cells are treated with calcium chloride to enhance DNA permeability (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1977)) and the like.
Далее в качестве способа трансформации коринеформных бактерий также применяют указанный выше способ, в котором клетки обрабатывают хлоридом кальция, или способ, в котором включение выполняют при специфическом периоде роста, в котором клетки могут включать в себя ДНК (сообщение в отношении Bacillus subtilis Duncan, C. H. et al.). Далее включение в бактериальные клетки может быть достигнуто путем образования протопластов или сферопластов реципиентов ДНК, которые легко включают плазмидную ДНК. Они известны для Bacillus subtilis, Actinomyces и дрожжей (Chang, S. et al., Molec. Gen. Genet. , 168, 111 (1979), Bibb et al., Nature 274, 398 (1978), Hinnen, A. et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978)). Дополнительно способ трансформации коринеформных бактерий описан в JP Laid-open N 2-207791. Further, as the method for transforming coryneform bacteria, the aforementioned method is also used in which the cells are treated with calcium chloride, or a method in which inclusion is performed during a specific growth period in which the cells may include DNA (message regarding Bacillus subtilis Duncan, CH et al.). Further incorporation into bacterial cells can be achieved by the formation of protoplasts or spheroplasts of DNA recipients that readily include plasmid DNA. They are known for Bacillus subtilis, Actinomyces, and yeast (Chang, S. et al., Molec. Gen. Genet., 168, 111 (1979), Bibb et al., Nature 274, 398 (1978), Hinnen, A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978)). Additionally, a method for transforming coryneform bacteria is described in JP Laid-open N 2-207791.
Для экспрессии последовательности ДНК данного изобретения в указанных выше хозяевах можно использовать такие промоторы, как lac, trp, PL и т.п., которые эффективно работают в микроорганизмах, или когда последовательность данного изобретения содержит промотор гена фосфоенолпируваткарбоксилазы, этот промотор можно использовать как таковой. Альтернативно в случае применения коринеформной бактерии в качестве хозяина можно также использовать известный trp промотор из бактерии, принадлежащей к роду Brevibacterium (JP Laid-open N 62-244382) и др. For expression of the DNA sequence of the present invention in the above hosts, promoters such as lac, trp, PL and the like, which work efficiently in microorganisms, or when the sequence of the present invention contains a promoter of the phosphoenolpyruvate carboxylase gene, this promoter can be used as such. Alternatively, if a coryneform bacterium is used as a host, the known trp promoter from a bacterium belonging to the genus Brevibacterium (JP Laid-open N 62-244382) and others can also be used.
Далее, как описано выше, допустимо, чтобы последовательность ДНК данного изобретения была встроена в вектор ДНК, способный самореплицироваться, и введена в хозяина, чтобы хозяин удерживал ее в виде плазмиды. Также допустимо, чтобы последовательность ДНК данного изобретения была интегрирована в хромосому микроорганизма при помощи способа с применением транспозона (Berg, D. E. and Berg, C.M., Bio/Technol, 1, 417 (1983)) Mu-- фага (Japanese Patent Laid-open N 2-109985) или гомологичной рекомбинации (Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. (1972)). Кроме того, для интеграции ДНК данного изобретения в коринеформные бактерии можно использовать чувствительную к температуре плазмиду, описанную в Japanese Patent Laid-open N 5-7491. Further, as described above, it is permissible that the DNA sequence of the present invention is inserted into a self-replicating DNA vector and introduced into the host so that the host retains it in the form of a plasmid. It is also permissible that the DNA sequence of the present invention be integrated into the chromosome of the microorganism using a transposon method (Berg, DE and Berg, CM, Bio / Technol, 1, 417 (1983)) of the Mu-- phage (Japanese Patent Laid-open N 2-109985) or homologous recombination (Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. (1972)). In addition, the temperature-sensitive plasmid described in Japanese Patent Laid-open N 5-7491 can be used to integrate the DNA of the present invention into coryneform bacteria.
При культивировании микроорганизма, трансформированного последовательностью ДНК данного изобретения, описанной выше, и экспрессии этой последовательности ДНК получают мутантный фермент. В результате измерения активности путем добавления аспарагиновой кислоты к реакционной системе фермента становится ясно, имеет ли полученный таким образом мутантный фермент сниженную чувствительность к ингибированию по типу обратной связи аспарагиновой кислотой. Для измерения активности фермента можно использовать спектрометрический способ (Yoshinage, T. , Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 68, 747-750 (1970)) и т.п. By culturing a microorganism transformed with the DNA sequence of the invention described above and expressing this DNA sequence, a mutant enzyme is obtained. As a result of measuring activity by adding aspartic acid to the enzyme reaction system, it becomes clear whether the mutant enzyme thus obtained has a reduced sensitivity to feedback inhibition by aspartic acid. A spectrometric method (Yoshinage, T., Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 68, 747-750 (1970)) and the like can be used to measure enzyme activity.
Далее последовательность ДНК данного изобретения кодирует мутантный фермент, в котором десенсибилизировано ингибирование по типу обратной связи аспарагиновой кислотой, так что микроорганизм, несущий эту последовательность ДНК, можно использовать для эффективного ферментативного продуцирования аминокислот семейства аспарагиновой кислоты и семейства глутаминовой кислоты, как описано ниже. Further, the DNA sequence of the present invention encodes a mutant enzyme in which feedback inhibition by aspartic acid is desensitized, so that a microorganism carrying this DNA sequence can be used to efficiently enzymatically produce amino acids of the aspartic acid family and the glutamic acid family, as described below.
Escherichia coli AJ12907, AJ12908, AJ12909 и AJ12910, несущие гены мутантного фермента, полученные в примерах, описанных ниже, депонированы в National Institute of Bioscience and Human Technology of Agancy of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, Japan; zip code 305) 3 августа 1993 г. под депозитными номерами FERM P-13774, FERM P-13775, FERM P-13776 и FERM P-13777, перенесены из первоначальных депозитариев в международный депозитарий на основе Budapest Treaty 11 июля 1994 г. и депонированы под депозитными номерами FERM BP-4734, FERM BP-4735, FERM BP-4736, FERM BP-4737 соответственно в этой последовательности. Escherichia coli AJ12907, AJ12908, AJ12909 and AJ12910 carrying the mutant enzyme genes obtained in the examples described below were deposited with the National Institute of Bioscience and Human Technology of Agancy of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-chome, Tsukuba- shi, Ibaraki-ken, Japan; zip code 305) August 3, 1993 under deposit numbers FERM P-13774, FERM P-13775, FERM P-13776 and FERM P-13777, transferred from the original depositories to the international depository based on Budapest Treaty July 11, 1994 and deposited under deposit numbers FERM BP-4734, FERM BP-4735, FERM BP-4736, FERM BP-4737, respectively, in this sequence.
<3> Способ получения аминокислот. <3> A method for producing amino acids.
Аминокислоты могут быть получены культивированием микроорганизма, несущего в себе последовательность ДНК данного изобретения, в предпочтительной среде и выделением образовавшихся аминокислот. Такими аминокислотами могут быть, например, L-лизин, L-треонин, L-метионин, L-изолейцин, L-глутаминовая кислота, L-аргинин и L-пролин. Amino acids can be obtained by culturing a microorganism carrying the DNA sequence of the invention in a preferred medium and isolating the resulting amino acids. Such amino acids may be, for example, L-lysine, L-threonine, L-methionine, L-isoleucine, L-glutamic acid, L-arginine and L-proline.
Примеры предпочтительных хозяев, в которые вводят последовательность ДНК данного изобретения для использования для получения каждой из этих аминокислот, и способа культивирования приводятся ниже. Examples of preferred hosts into which the DNA sequence of this invention is introduced for use in the preparation of each of these amino acids, and the cultivation method are given below.
(1) Хозяева, предпочтительные для получения L-лизина. (1) Hosts preferred for the production of L-lysine.
Примером хозяина, который может быть использован для получения L-лизина согласно данному изобретению, могут быть бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, предпочтительно продуцирующая L-лизин Escherichia coli. Конкретно может быть использован мутантный штамм, устойчивый к аналогу лизина. Такими аналогами лизина являются аналоги, которые ингибируют рост микроорганизмов, принадлежащих к роду Escherichia, однако эта супрессия полностью или частично десенсибилизируется при условии, что L-лизин также присутствует в среде. Например, имеются такие аналоги, как оксализин, лизингидроксамат-S-(2-аминоэтил)-цистеин (далее сокращаемый как "AEC"), γ-метиллизин, α-xлоркапролактам и др. Мутантные штаммы, обладающие устойчивостью к этим аналогам лизина, могут быть получены путем применения обычной искусственной мутационной обработки к микроорганизмам рода Escherichia. Конкретно в качестве бактериального штамма, который можно применять для получения L-лизина, можно привести Escherichia coli AJ11442 (депонированный как FERM P-5084, см. нижний левый столбец на стр. Japanese Patent Laid-open N 56-18596). An example of a host that can be used to produce L-lysine according to this invention can be bacteria belonging to the genus Escherichia, preferably producing L-lysine of Escherichia coli. Specifically, a mutant strain resistant to a lysine analogue can be used. Such lysine analogs are those that inhibit the growth of microorganisms belonging to the genus Escherichia, however, this suppression is fully or partially desensitized, provided that L-lysine is also present in the medium. For example, there are analogues such as oxalysine, lysine hydroxamate-S- (2-aminoethyl) -cysteine (hereinafter abbreviated as "AEC"), γ-methyllysine, α-chlorocaprolactam, etc. Mutant strains that are resistant to these lysine analogues may be obtained by applying conventional artificial mutational processing to microorganisms of the genus Escherichia. Specifically, Escherichia coli AJ11442 (deposited as FERM P-5084, see lower left column on Japanese Patent Laid-open N 56-18596) can be used as a bacterial strain that can be used to produce L-lysine.
С другой стороны, для данного изобретения можно использовать различные искусственные мутантные штаммы коринеформных бактерий в качестве продуцирующих лизин бактерий. Такими искусственными мутантными штаммами являются следующие: AEC-резистентный мутантный штамм; мутантный штамм, требующий для его роста аминокислоты, такой как L-гомосерин (Japanese Patent Publication N 48-28078 и N 56-6499); мутантный штамм, проявляющий резистентность к AEC и требующий аминокислоты, такой как L-лейцин, L-гомосерин, L-пролин, L-серин, L-аргинин, L-аланин, L-валин и т.п. для его роста (US Patent N 3708395 и N 3825472); продуцирующий L-лизин мутантный штамм, проявляющий резистентность к DL α-амино ε-капролактаму, α-амино-лауриллактаму, хиноиду и N-лауроиллейцину; продуцирующий L-лизин мутантный штамм, проявляющий резистентность к ингибитору оксалоацетатдекарбоксилазы или фермента дыхательной системы (Japanese Patent Laid-open N 50-53588, 52-102498, 53-86089, 55-9783, 55-9759, 56-32995, 56-39778 и Japanese Patent Publication N 53-43591 и 53-1833); продуцирующий L-лизин мутантный штамм, требующий инозита или уксусной кислоты (Japanese Patent Laid-open N 55-9784 и 56-8692); продуцирующий L-лизин мутантный штамм, проявляющий чувствительность к фторпирувату или температуре не менее 34oC (Japanese Patent Laid-open N 55-9783 и 53-86090); и мутантный штамм Brevibacterium или Corynebacterium, проявляющий резистентность к этиленгликолю и продуцирующий L-лизин (см. US Patent Application Serial N 333455).On the other hand, various artificial mutant strains of coryneform bacteria can be used for the present invention as lysine producing bacteria. Such artificial mutant strains are the following: AEC-resistant mutant strain; a mutant strain requiring amino acids for its growth, such as L-homoserin (Japanese Patent Publication N 48-28078 and N 56-6499); A mutant strain exhibiting resistance to AEC and requiring amino acids such as L-leucine, L-homoserin, L-proline, L-serine, L-arginine, L-alanine, L-valine, and the like. for its growth (US Patent N 3708395 and N 3825472); a L-lysine-producing mutant strain exhibiting resistance to DL α-amino ε-caprolactam, α-amino-laurillactam, quinoid and N-lauroylleucine; L-lysine-producing mutant strain resistant to an oxaloacetate decarboxylase inhibitor or respiratory system enzyme (Japanese Patent Laid-open N 50-53588, 52-102498, 53-86089, 55-9783, 55-9759, 56-32995, 56-39778 and Japanese Patent Publication N 53-43591 and 53-1833); L-lysine-producing mutant strain requiring inositol or acetic acid (Japanese Patent Laid-open N 55-9784 and 56-8692); mutant strain producing L-lysine, exhibiting sensitivity to fluoropyruvate or a temperature of at least 34 o C (Japanese Patent Laid-open N 55-9783 and 53-86090); and a mutant strain of Brevibacterium or Corynebacterium exhibiting resistance to ethylene glycol and producing L-lysine (see US Patent Application Serial N 333455).
Далее приведены конкретные примеры коринеформных бактерий, применимых для получения лизина:
Brevibacterium lactofermentum AJ12031 (FERM-BP277), см. стр. 525 в Japanese Patent Laid-open N 60-62994;
Brevibacterium lactofermentum ATCC 39134, см. нижнюю правую колонку на стр. 473 в Japanese Patent Laid-open N 60-62994;
Brevibacterium lactofermentum AJ3463 (FERM-P1987), см. Japanese Patent Publication N 51-34477.The following are specific examples of coryneform bacteria useful for producing lysine:
Brevibacterium lactofermentum AJ12031 (FERM-BP277), see
Brevibacterium lactofermentum ATCC 39134, see lower right column on page 473 in Japanese Patent Laid-open N 60-62994;
Brevibacterium lactofermentum AJ3463 (FERM-P1987), see Japanese Patent Publication N 51-34477.
Кроме того, дикие штаммы коринеформных бактерий, описанные ниже, также можно применять таким же образом для данного изобретения. In addition, wild strains of coryneform bacteria described below can also be used in the same manner for the present invention.
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC 13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 15806
Corynebacterium callunae ATCC 14991
Corynebacterium glutamicum ATCC 13032
ATCC 13060
(Brevibacterium divaricatum) ATCC 14020
(Brevibacterium Lactofermentum) ATCC 13869
(Corynebacterium lilium) ATCC 15990
Corynebacterium melassecola ATCC 17965
Brevibacterium saccharolyticum ATCC 14066
Brevibacterium immariophilum ATCC 14068
Brevibacterium roseum ATCC 13825
Brevibacterium flavum ATCC 13826
Brevibacterium thiogenitalis ATCC 19240
Microbacterium ammoniaphilum ATCC 15354
(ii) Хозяева, предпочтительные для получения L-треонина.Corynebacterium acetoacidophilum ATCC 13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 15806
Corynebacterium callunae ATCC 14991
Corynebacterium glutamicum ATCC 13032
ATCC 13060
(Brevibacterium divaricatum) ATCC 14020
(Brevibacterium lactofermentum) ATCC 13869
(Corynebacterium lilium) ATCC 15990
Corynebacterium melassecola ATCC 17965
Brevibacterium saccharolyticum ATCC 14066
Brevibacterium immariophilum ATCC 14068
Brevibacterium roseum ATCC 13825
Brevibacterium flavum ATCC 13826
Brevibacterium thiogenitalis ATCC 19240
Microbacterium ammoniaphilum ATCC 15354
(ii) Hosts preferred for the production of L-threonine.
Escherichia coli B-3996 (RIA 1867), см. Japanese Patent Laid-open N 3-501682 (PCT);
Escherichia coli AJ12349 (FERM-P9574), см. верхнюю левую колонку на стр. 887 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12351 (FERM-P9576), см. нижнюю правую колонку на стр. 887 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12352 (FERM P-9577), см. верхнюю левую колонку на стр. 888 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ11332 (FERM P-4898), см. верхнюю левую колонку на стр. 889 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12350 (FERM P-9575), см. верхнюю левую колонку на стр. 889 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12353 (FERM P-9578), см. верхнюю правую колонку на стр. 889 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12358 (FERM P- 9764), см. верхнюю левую колонку на стр. 890 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12359 (FERM P-9765), см. верхнюю левую колонку на стр. 890 в Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ11334 (FERM P-4900), см. колонку 6 на стр. 201 в Japanese Patent Publication N 1-29559;
Escherichia coli AJ11333 (FERM P-4899), см. колонку 6 на стр. 201 в Japanese Patent Publication N 1-29559;
Escherichia coli AJ11335 (FERM P-4901), см. колонку 7 на стр. 202 в Japanese Patent Publication N 1-29559.Escherichia coli B-3996 (RIA 1867), see Japanese Patent Laid-open N 3-501682 (PCT);
Escherichia coli AJ12349 (FERM-P9574), see upper left column on page 887 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12351 (FERM-P9576), see lower right column on page 887 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12352 (FERM P-9577), see upper left column on page 888 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ11332 (FERM P-4898), see upper left column on page 889 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12350 (FERM P-9575), see upper left column on page 889 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12353 (FERM P-9578), see upper right column on page 889 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12358 (FERM P-9764), see upper left column on page 890 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ12359 (FERM P-9765), see upper left column on page 890 in Japanese Patent Laid-open N 2-458;
Escherichia coli AJ11334 (FERM P-4900), see
Escherichia coli AJ11333 (FERM P-4899), see
Escherichia coli AJ11335 (FERM P-4901), see
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве примеров коринеформных бактерий:
Brevibacterium lactofermentum AJ11188 (FERM P-4190), см. верхнюю правую колонку на стр. 473 в Japanese Patent Laid-open N 60-87788;
Corynebacterium glutamicum AJ11682 (FERM BP418), см. колонку 8 на стр. 230 в Japanese Patent Publication N 2-31956;
Brevibacterium flavum AJ11683 (FERM BP-119), см. колонку 10 на стр. 231 в Japanese Patent Publication N 2-31956.The following bacterial strains are given as examples of coryneform bacteria:
Brevibacterium lactofermentum AJ11188 (FERM P-4190), see upper right column on page 473 in Japanese Patent Laid-open N 60-87788;
Corynebacterium glutamicum AJ11682 (FERM BP418), see
Brevibacterium flavum AJ11683 (FERM BP-119), see
(iii) Хозяева, предпочтительные для получения L-метионина. (iii) Hosts preferred for the production of L-methionine.
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве примеров бактерий для получения L-метионина:
Escherichia coli AJ11457 (FERM P-5175), см. верхнюю правую колонку на стр. 552 в Japanese Patent Laid-open N 56-35992;
Escherichia coli AJ11458 (FERM P-5176), см. верхнюю правую колонку на стр. 552 в Japanese Patent Laid-open N 56-35992;
Escherichia coli AJ11459 (FERM P-5177), см. верхнюю правую колонку на стр. 552 в Japanese Patent Laid-open N 56-35992;
Escherichia coli AJ11539 (FERM P-5479), см. нижнюю левую колонку на стр. 435 в Japanese Patent Laid-open N 56-144092;
Escherichia coli AJ11540 (FERM P-5480), см. нижнюю левую колонку на стр. 435 в Japanese Patent Laid-open N 56-144092;
Escherichia coli AJ11541 (FERM P25481), см. нижнюю левую колонку на стр. 435 в Japanese Patent Laid-open N 56-144092;
Escherichia coli AJ11542 (FERM P-5482), см. нижнюю левую колонку на стр. 435 в Japanese Patent Laid-open N 56-144092.The following bacterial strains are given as examples of bacteria for producing L-methionine:
Escherichia coli AJ11457 (FERM P-5175), see upper right column on page 552 in Japanese Patent Laid-open N 56-35992;
Escherichia coli AJ11458 (FERM P-5176), see upper right column on page 552 in Japanese Patent Laid-open N 56-35992;
Escherichia coli AJ11459 (FERM P-5177), see upper right column on page 552 in Japanese Patent Laid-open N 56-35992;
Escherichia coli AJ11539 (FERM P-5479), see lower left column on
Escherichia coli AJ11540 (FERM P-5480), see lower left column on
Escherichia coli AJ11541 (FERM P25481), see lower left column on
Escherichia coli AJ11542 (FERM P-5482), see lower left column on
(iv) Хозяева, предпочтительные для получения L-аспарагиновой кислоты. (iv) Hosts preferred for the production of L-aspartic acid.
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве примеров бактерий для получения L-аспарагиновой кислоты:
Brevibacterium flavum AJ3859 (FERM P-2799), см. верхнюю левую колонку на стр. 524 Japanese Patent Laid-open N 51-61689;
Brevibacterium lactofermentum AJ3860 (FERM P-2800), см. верхнюю левую колонку на стр. 524 в Japanese Patent Laid-open N 51-61689;
Corynebacterium acetoacidophilum AJ3877 (FERM P-2803), см. верхнюю левую колонку на стр. 524 в Japanese Patent Laid-open N 51-61689;
Corynebacterium glutamicum AJ3876 (FERM P-2802), см. верхнюю левую колонку на стр. 524 в Japanese Patent Laid-open N 51-61689;
(v) Хозяева, предпочтительные для получения L-изолейцина.The following bacterial strains are given as examples of bacteria for obtaining L-aspartic acid:
Brevibacterium flavum AJ3859 (FERM P-2799), see upper left column on
Brevibacterium lactofermentum AJ3860 (FERM P-2800), see upper left column on
Corynebacterium acetoacidophilum AJ3877 (FERM P-2803), see upper left column on
Corynebacterium glutamicum AJ3876 (FERM P-2802), see upper left column on
(v) Hosts preferred for the production of L-isoleucine.
Escherichia coli КХ141 (VKPM-B4781) (см. параграф 45 в Japanese Patent Laid-open N 4-33027) приведена в качестве бактерии, принадлежащей к роду Escherichia, и Brevibacterium lactofermentum AJ12404 (FERM P-10141) (см. нижнюю левую колонку на стр. 603 в Japanese Patent Laid-open N 2-42988) и Brevibacterium flavum AJ12405 (FERM P-10142) (см. нижнюю левую колонку на стр. 524 в Japanese Patent Laid-open N 2-42988) приведены в качестве примеров коринеформных бактерий. Escherichia coli KX141 (VKPM-B4781) (see
(vi) Хозяева, предпочтительные для получения L-глутaминoвoй кислоты. (vi) Hosts preferred for the production of L-glutamic acid.
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве бактерий, принадлежащих к роду Escherichia:
Escherichia coli AJ12628 (FERM P-12389), см. Franch Patent Publication N 2 680 (1993);
Escherichia coli AJ12624 (FERM P-12379), см. French Patent Publication N 2 680 178 (1993).The following bacterial strains are listed as bacteria belonging to the genus Escherichia:
Escherichia coli AJ12628 (FERM P-12389), see Franch Patent Publication No. 2,680 (1993);
Escherichia coli AJ12624 (FERM P-12379), see French Patent Publication No. 2,680,178 (1993).
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве примеров коринеформных бактерий:
Brevibacterium lactofermentum AJ12745 (FERM BP-2922), см. нижнюю правую колонку на стр. 561 в Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium lactofermentum AJ12746 (FERM BP-2923), см. верхнюю левую колонку на стр. 562 в Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium lactofermentum AJ12747 (FERM BP-2924), см. верхнюю левую колонку на стр. 562 в Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium lactofermentum AJ12748 (FERM BP-2925), см. верхнюю левую колонку на стр. 562 в Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium flavum ATCC 14067, см. таблицу 1 на стр. 3 в Japanese Patent Laid-open N 5-3793;
Corynebacterium glutamicum ATCC 21492, см. таблицу 1 на стр. 3 в Japanese Patent Laid-open N 5-3793.The following bacterial strains are given as examples of coryneform bacteria:
Brevibacterium lactofermentum AJ12745 (FERM BP-2922), see lower right column on page 561 in Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium lactofermentum AJ12746 (FERM BP-2923), see upper left column on page 562 in Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium lactofermentum AJ12747 (FERM BP-2924), see upper left column on page 562 in Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium lactofermentum AJ12748 (FERM BP-2925), see upper left column on page 562 in Japanese Patent Laid-open N 3-49690;
Brevibacterium flavum ATCC 14067, see table 1 on
Corynebacterium glutamicum ATCC 21492, see table 1 on
(vii) Хозяева, предпочтительные для получения L-аргинина. (vii) Preferred hosts for the production of L-arginine.
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве бактерий, принадлежащих к роду Escherichia:
Escherichia coli AJ11593 (FERM P-5616), см. верхнюю левую колонку на стр. 468 в Japanese Patent Laid-open N 57-5693;
Escherichia coli AJ11594 (FERM P-5617), см. верхнюю правую колонку на стр. 468 в Japanese Patent Laid-open N 57-5693.The following bacterial strains are listed as bacteria belonging to the genus Escherichia:
Escherichia coli AJ11593 (FERM P-5616), see upper left column on page 468 in Japanese Patent Laid-open N 57-5693;
Escherichia coli AJ11594 (FERM P-5617), see upper right column on page 468 in Japanese Patent Laid-open N 57-5693.
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве примеров коринеформных бактерий:
Brevibacterium flavum AJ12144 (FERM P-7642), см. колонку 4 на стр. 174 в Japanese Patent Publication N 5-27388;
Corynebacterium glutamicum AJ12145 (FERM P-7643), см. колонку 4 на ст. 174 в Japanese Patent Publication N 5-27388;
Brevibacterium flavum ATCC 21493, см. таблицу 1 на стр. 3 в Japanese Patent Laid-open M 5-3793;
Corynebacterium glutamicum ATCC 21659, см. таблицу 1 на стр. 3 в Japanese Patent Laid-open N 5-3793.The following bacterial strains are given as examples of coryneform bacteria:
Brevibacterium flavum AJ12144 (FERM P-7642), see
Corynebacterium glutamicum AJ12145 (FERM P-7643), see
Brevibacterium flavum ATCC 21493, see table 1 on
Corynebacterium glutamicum ATCC 21659, see table 1 on
(viii) Хозяева, предпочтительные для получения L-пролина. (viii) Hosts preferred for the production of L-proline.
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве бактерий, принадлежащих к роду Escherichia:
Escherichia coli AJ11543 (FERM P-5483), см. нижнюю левую колонку на стр. 435 в Japanese Patent Laid-open N 56-144093;
Escherichia coli AJ11544 (FERM P-5484), см. нижнюю левую колонку на стр. 435 в Japanese Patent Laid-open N 56-144093.The following bacterial strains are listed as bacteria belonging to the genus Escherichia:
Escherichia coli AJ11543 (FERM P-5483), see lower left column on
Escherichia coli AJ11544 (FERM P-5484), see lower left column on
Следующие бактериальные штаммы приведены в качестве примеров коринеформных бактерий:
Brevibacterium lactofermentum AJ11225 (FERM P-4370), см. верхнюю левую колонку на стр. 473 в Japanese Patent Laid-open N 60-87788;
Brevibacterium flavum AJ11512 (FERM P-5332), см. колонку 2 на стр. 185 в Japanese Patent Publication N 62-36679;
Brevibacterium flavum AJ11513 (FERM P-5333), см. колонку 2 на стр. 185 в Japanese Patent Publication N 62-36679;
Brevibacterium flavum AJ11514 (FERM P-5334), см. колонку 2 на стр. 185 в Japanese Patent Publication N 62-36679;
Corynebacterium glutamicum AJ11522 (FERM P-5342), см. колонку 2 на стр. 185 в Japanese Patent N 62-36679;
Corynebacterium glutamicum AJ11523 (FERM P-5343), см. колонку 2 на стр. 185 в Japanese Patent Publication N 62-36679.The following bacterial strains are given as examples of coryneform bacteria:
Brevibacterium lactofermentum AJ11225 (FERM P-4370), see upper left column on page 473 in Japanese Patent Laid-open N 60-87788;
Brevibacterium flavum AJ11512 (FERM P-5332), see
Brevibacterium flavum AJ11513 (FERM P-5333), see
Brevibacterium flavum AJ11514 (FERM P-5334), see
Corynebacterium glutamicum AJ11522 (FERM P-5342), see
Corynebacterium glutamicum AJ11523 (FERM P-5343), see
(2) Способ культивирования. (2) The cultivation method.
Способ культивирования вышеуказанных хозяев не особенно отличается от способа культивирования продуцирующих аминокислоты микроорганизмов в предшествующих описаниях. Конкретно используют стандартную среду, содержащую источник углерода, источник азота и неорганические ионы и иногда органические питательные элементы в микроколичествах, такие как аминокислоты, витамины и т.п. The method of culturing the above hosts is not particularly different from the method of culturing amino acid-producing microorganisms in the preceding descriptions. Specifically, a standard medium containing a carbon source, a nitrogen source and inorganic ions, and sometimes organic nutrients in trace amounts, such as amino acids, vitamins, and the like, is used.
В качестве источника углерода можно применять глюкозу, сахарозу, лактозу и т. п. , а также гидролизат крахмала, молочную сыворотку, мелассы и другие содержащие эти компоненты продукты. В качестве источника азота можно использовать газообразный аммиак, водный аммоний, соль аммония и т.п. В некоторых случаях при применении в качестве хозяина мутантного штамма, имеющего потребность в аминокислотах или др. веществах, следует добавлять такой питательный элемент, как аминокислоты или другие необходимые вещества, к среде. Пример среды для получения лизина приведен в табл. 1 в качестве среды, которая может применяться для получения аминокислот. В некоторых случаях к другим компонентам добавляют карбонат кальция после отдельной стерилизации. As a carbon source, glucose, sucrose, lactose, etc., as well as starch hydrolyzate, whey, molasses, and other products containing these components can be used. As a nitrogen source, gaseous ammonia, aqueous ammonium, an ammonium salt, and the like can be used. In some cases, when a mutant strain is used as the host that has the need for amino acids or other substances, a nutrient such as amino acids or other necessary substances should be added to the medium. An example of a medium for producing lysine is given in table. 1 as a medium that can be used to produce amino acids. In some cases, calcium carbonate is added to the other components after separate sterilization.
Культивирование проводят до тех пор, пока генерирование и накопление аминокислот по существу не останавливается при контролировании pH и температуры среды при аэробных условиях. Для сбора накопленных таким образом аминокислот в среде можно использовать обычный способ. Cultivation is carried out until the generation and accumulation of amino acids essentially stops when controlling the pH and temperature of the medium under aerobic conditions. In order to collect the amino acids thus accumulated in the medium, the usual method can be used.
Краткое описание чертежей. A brief description of the drawings.
Фиг. 1 показывает ингибирование роста 3-бромпируватом. FIG. 1 shows growth inhibition by 3-bromopyruvate.
Фиг. 2 показывает ингибирование роста аспартат-β-гидразидом. FIG. 2 shows growth inhibition by aspartate-β-hydrazide.
Фиг. 3 показывает ингибирование роста DL-трео-β -гидроксиаспартатом. FIG. 3 shows growth inhibition of DL-threo-β-hydroxyaspartate.
Фиг. 4 показывает действие снимающих ингибирование веществ на 3-бромпируват. FIG. 4 shows the effect of anti-inhibition agents on 3-bromopyruvate.
Фиг. 5 показывает действие снимающих ингибирование веществ на аспартат-β-гидразид. FIG. 5 shows the effect of anti-inhibition agents on aspartate β-hydrazide.
Фиг. 6 показывает действие снимающих ингибирование веществ на DL-трео-β-гидроксиаспартат. FIG. 6 shows the effect of anti-inhibition agents on DL-threo-β-hydroxyaspartate.
Фиг. 7 показывает действие на рост снимающих ингибирование факторов. FIG. 7 shows the growth effect of inhibition-releasing factors.
Фиг. 8 показывает ингибирование фосфоенолпируваткарбоксилазы ингибирующими рост веществами. FIG. 8 shows the inhibition of phosphoenolpyruvate carboxylase by growth inhibitory substances.
Фиг. 9 показывает ингибирование фосфоенолкарбоксилазы данного изобретения аспарaгиновой кислотой. FIG. 9 shows the inhibition of the phosphoenol carboxylase of the present invention with aspartic acid.
Фиг. 10 показывает ингибирование фосфоенолпируваткарбоксилазы данного изобретения аспарагиновой кислотой. FIG. 10 shows the inhibition of the phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention with aspartic acid.
Фиг. 11 показывает способ введения мутации в ген фосфоенолпируваткарбоксилазы. FIG. 11 shows a method for introducing a mutation into a phosphoenolpyruvate carboxylase gene.
Фиг. 12 показывает влияние, оказываемое аспарагиновой кислотой, на активность фосфоенолкарбоксилазы дикого типа и мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы, в которой аргинин 438 заменен цистеином (нумерация от N-конца). FIG. 12 shows the effect exerted by aspartic acid on the activity of wild-type phosphoenol carboxylase and mutant phosphoenol pyruvate carboxylase in which arginine 438 is replaced by cysteine (N-terminal numbering).
Фиг. 13 показывает влияние, оказываемое аспарагиновой кислотой на активности фосфоенолпируваткарбоксилазы дикого типа и мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы, в которой лизин 620 заменен серином (нумерация с N-конца). FIG. 13 shows the effect exerted by aspartic acid on wild-type phosphoenolpyruvate carboxylase and mutant phosphoenolpyruvate carboxylase activity in which lysine 620 is replaced by serine (N-terminus numbering).
Наилучший способ проведения изобретения
Данное изобретение будет объяснено более подробно ниже на примерах.The best way to carry out the invention
The invention will be explained in more detail below by way of examples.
Пример 1: получение мутантного гена фосфоенолпируваткарбоксилазы. Example 1: obtaining a mutant gene of phosphoenolpyruvate carboxylase.
Мутантный ген получали с применением плазмиды pS2, полученной встряхиванием клонированного и секвенированного гена фосфоенолпируваткарбоксилазы в Sall сайт векторной плазмиды pBR322. pS2 имеет ген устойчивости к ампициллину в качестве маркерного гена устойчивости к лекарственному средству (Sabe, H. et al., Gene, 31, 279-283 (1984)). Нуклеотидная последовательность гена фосфоенолпируваткарбоксилазы, содержащаяся в pS2, такая же, которая содержится в упомянутой выше плазмидe pT2. A mutant gene was obtained using the plasmid pS2 obtained by shaking the cloned and sequenced gene of phosphoenolpyruvate carboxylase at the Sall site of the vector plasmid pBR322. pS2 has an ampicillin resistance gene as a marker gene for drug resistance (Sabe, H. et al., Gene, 31, 279-283 (1984)). The nucleotide sequence of the phosphoenolpyruvate carboxylase gene contained in pS2 is the same as that contained in the above plasmid pT2.
pS2 ДНК обрабатывали при 75oC в течение 2 ч раствором гидроксиламина, содержащим 20 мкг/мл pS2 ДНК, 0,05 М фосфат натрия (pH 6,0), 1 мМ ЭДТА, 0,4 М гидроксиламин. Вследствие влияния pH на обработку гидроксиламином смешивали 80 мкл раствора 1М гидроксиламина HCl и 1 мМ ЭДТА, имеющего pH, доведенный до 6,0 гидроксидом натрия, 100 мкл раствора 0,1 М фосфата натрия (pH 6,0) и 1 мМ ЭДТА, и ТЕ-буфер (10 мМ Трис-HCl, 1 мМ ЭДТА), содержащий 2 мкг pS2 ДНК, доводя конечный объем до 200 мкл водой.pS2 DNA was treated at 75 ° C for 2 hours with a hydroxylamine solution containing 20 μg / ml pS2 DNA, 0.05 M sodium phosphate (pH 6.0), 1 mM EDTA, 0.4 M hydroxylamine. Due to the effect of pH on hydroxylamine treatment, 80 μl of a solution of 1M hydroxylamine HCl and 1 mM EDTA having a pH adjusted to 6.0 with sodium hydroxide, 100 μl of a solution of 0.1 M sodium phosphate (pH 6.0) and 1 mM EDTA were mixed, and TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA) containing 2 μg pS2 DNA, bringing the final volume to 200 μl with water.
В указанных условиях трансформанты имеют пропорцию выживших организмов 0,2% в расчете на состояние перед обработкой в содержащей ампициллин среде при трансформации плазмидой pS2 Escherichia coli HB101 после этой обработки. Under these conditions, the transformants have a proportion of surviving organisms of 0.2% based on the state before treatment in the medium containing ampicillin during transformation with plasmid pS2 Escherichia coli HB101 after this treatment.
Клетки Escherichia coli HB101, трансформированные плазмидой pS2, обработанной гидроксиламином, наносили на твердую среду для чашек Петри, получая приблизительно 10000 колоний трансформантов. Их суспендировали в жидкой среде и высеивали на твердую среду для чашек Петри, содержащую один из аналогов аспарагиновой кислоты (3-бромпируват (3BP), аспартат- β-гидроксамат (АНХ), аспартат-β-гидразид (АНУ) и DL-трео-β-гидроксиаспартат (βHA) при концентрации, близкой к минимальной ингибирующей концентрации, получая 103 - 105 клеток на одну чашку со средой, и отбирали растущие колонии.Cells of Escherichia coli HB101 transformed with hydroxylamine-treated plasmid pS2 were applied to solid Petri dish medium to give approximately 10,000 transformant colonies. They were suspended in a liquid medium and plated on solid Petri dish medium containing one of the analogues of aspartic acid (3-bromopyruvate (3BP), aspartate-β-hydroxamate (ANX), aspartate-β-hydrazide (ANU) and DL-threo β-hydroxyaspartate (βHA) at a concentration close to the minimum inhibitory concentration, receiving 10 3 - 10 5 cells per plate with medium, and growing colonies were selected.
Из 100 полученных таким образом устойчивых к соединению-аналогу штаммов продуцируемую каждым из них фосфоенолпируваткарбоксилазу частично очищали в соответствии со способом, описанным в Journal of Biochem., vol. 67, N 4 (1970), и исследовали ингибирование активности фермента соединениями-аналогами. Измерение активности фермента проводили как описано выше. Of the 100 strains thus obtained which are resistant to the analogue compound, the phosphoenolpyruvate carboxylase produced by each of them was partially purified according to the method described in Journal of Biochem., Vol. 67, No. 4 (1970), and inhibition of enzyme activity by analog compounds was investigated. Measurement of enzyme activity was performed as described above.
Далее плазмиды выделяли из бактериальных штаммов, продуцирующих мутантные ферменты с активностями, не ингибируемыми соединениями-аналогами, и эти плазмиды вводили в Escherichia coli PCR1, являющийся дефектным в отношении фосфоенолпируваткарбоксилазы штаммом (Sabe, H. et al., Gene 31, 279 283 (1984)), для подтверждения образования мутантных ферментов. Next, plasmids were isolated from bacterial strains producing mutant enzymes with activities not inhibited by analog compounds, and these plasmids were introduced into Escherichia coli PCR1, which is defective in relation to phosphoenolpyruvate carboxylase strain (Sabe, H. et al., Gene 31, 279 283 (1984 )), to confirm the formation of mutant enzymes.
Таким образом, получили 5 трансформантов, несущих мутантные гены фермента. Определение последовательностей оснований этих генов показало, что 2 штамма имели одну и ту же мутацию, и были получены 4 типа мутантных генов. Трансформанты, несущие эти гены, были названы AJ12907, AJ12908, AJ12909 и AJ12910 и были депонированы в National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, Japan; zip code 305) 3 августа 1993 г. под депозитными номерами FERM P-137, FERM P-13775, FERM P-13776 и FERM P-13777, перенесены из первоначального депозитария в международный депозитарий (хранилище) на основе Budapest Treaty 11 июля 1994 г. и были депонированы в виде депозитных номеров FERM BP-4734, FERM BP-4735, FERM BP-4736 и FERM BP-4737 соответственно в этой последовательности. Далее плазмиды, имеющие эти гены, были обозначены как pBP5, pHA19, pBP122 и pR6 соответственно. Мутации генов фосфоенолпируваткарбоксилазы, содержащиеся в каждой из этих плазмид, показаны в табл. 2. Цифровые величины в таблице указывают номера нуклеотидов или номера аминокислот в SEQ ID N 1. Thus, 5 transformants carrying mutant enzyme genes were obtained. The determination of the base sequences of these genes showed that 2 strains had the same mutation, and 4 types of mutant genes were obtained. Transformants carrying these genes were named AJ12907, AJ12908, AJ12909 and AJ12910 and were deposited with the National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken , Japan; zip code 305) On August 3, 1993 under deposit numbers FERM P-137, FERM P-13775, FERM P-13776 and FERM P-13777, they were transferred from the original depository to the international depository (repository) based on
Обычно отбор для AJ12907 и AJ12909 выполняли в среде, содержащей 500 мкг/мл 3BP, для AJ12908 в среде, содержащей 1000 мкг/мл βHA, и для AJ12910 в среде, содержащей 500 мкг/мл AHУ. Typically, selection for AJ12907 and AJ12909 was performed in a medium containing 500 μg / ml 3BP, for AJ12908 in a medium containing 1000 μg / ml βHA, and for AJ12910 in a medium containing 500 μg / ml AHY.
Пример 2: мутантная фосфоенолпируваткарбоксилаза. Example 2: mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
Для фосфоенолпируваткарбоксилаз, продуцируемых вышеупомягутыми 4 трансформантами, исследовали чувствительность к аспарагиновой кислоте. Эти бактериальные штаммы дефектны по гену фосфоенолпируваткарбоксилазы, происходящему из хозяина, так что фосфоенолпируваткиназа этих штаммов является фосфоенолпируваткиназой плазмиды. For phosphoenolpyruvate carboxylases produced by the above 4 transformants, sensitivity to aspartic acid was investigated. These bacterial strains are defective in the phosphoenolpyruvate carboxylase gene originating from the host, so that the phosphoenolpyruvate kinase of these strains is a phosphoenolpyruvate kinase plasmid.
Чувствительность к аспарагиновой кислоте исследовали в соответствии с известным способом (Yoshinaga, T., Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem., 68, 747-750 (1970)), a именно посредством измерения активности фермента, продуцируемого каждым из трансформаторов или Escherichia coli, несущей pS2, в присутствии ацетил-кофермента A, влияющего на активность в системе измерения активности фермента, при концентрации 0.1 или 1 мМ, исследовали чувствительность к аспарагиновой кислоте, и эти данные представлены в фиг. 9 и фиг. 10. Sensitivity to aspartic acid was investigated in accordance with a known method (Yoshinaga, T., Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem. 68, 747-750 (1970)), namely by measuring the activity of the enzyme produced by each from transformers or Escherichia coli carrying pS2 in the presence of acetyl coenzyme A, which affects the activity in the enzyme activity measuring system, at a concentration of 0.1 or 1 mM, sensitivity to aspartic acid was studied, and these data are presented in FIG. 9 and FIG. ten.
Согласно этим данным видно, что фермент дикого типа теряет свою активность в присутствии высокой концентрации аспарагиновой кислоты, тогда как мутантная фосфоенолпируваткарбоксилаза данного изобретения продолжает по существу сохранять свою активность. According to these data, it is seen that the wild-type enzyme loses its activity in the presence of a high concentration of aspartic acid, while the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention continues to essentially remain active.
Пример 3: ферментативное продуцирование L-треонина Escherichia coli с введенной мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазой. Example 3: Enzymatic production of Escherichia coli L-threonine with introduced mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
Как продуцирующий треонин штамм Escherichia coli B-3996 (Japanese Patent Laid-open N 3-501682 (PCT)) имеет наивысшую производительность среди известных в настоящее время продуцирующих треонин бактерий. Таким образом, при оценке мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы B-3996 использовали в качестве хозяина. Этот штамм B-3996 был депонирован в Research Institute for Genetics and Industrial Microorganism Breeding под регистрационным номером R1A 1867. Кроме того, для оценки мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы был выбран плазмидный вектор pBH5, который был подвергнут эксперименту. As a threonine-producing strain of Escherichia coli B-3996 (Japanese Patent Laid-open N 3-501682 (PCT)) has the highest productivity among currently known bacteria producing threonine. Thus, in evaluating the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, B-3996 was used as the host. This strain B-3996 was deposited at the Research Institute for Genetics and Industrial Microorganism Breeding under registration number R1A 1867. In addition, the plasmid vector pBH5, which was experimentally selected, was selected to evaluate the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
Плазмиду pBP5, имеющую мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу (ген), вводили в Escherichia coli B-3996 согласно способу Hanahan (J.Mol. Biol., vol. 106, 577 (1983)) и выделяли трансформант. В качестве контроля Escherichia coli B-3996 трансформировали таким же способом при помощи pS2 в качестве плазмиды, экспрессирующей ген фосфоенолпируваткарбоксилазы дикого типа. Plasmid pBP5 having the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase (gene) was introduced into Escherichia coli B-3996 according to the Hanahan method (J. Mol. Biol., Vol. 106, 577 (1983)) and the transformant was isolated. As a control, Escherichia coli B-3996 was transformed in the same manner using pS2 as a plasmid expressing the wild-type phosphoenolpyruvate carboxylase gene.
При инокулировании Escherichia coli B-3996 и полученных из нее трансформантов соответственно в колбы Sakaguchi на 500 мл, залитые 20 мл среды, имеющей состав, приведенный в табл. 3, и культивировании при 37oC в течение 40 ч для исследования продуцирования L-треонина, были получены результаты, представленные в табл. 4. Обычно вышеупомянутую среду готовили в виде двух частей: сначала глюкозу и MgSO4•7H2O и другие компоненты смешивали и доводили pH до 7,0 при помощи KOH с последующим автоклавированием при 115oC в течение 10 мин, а затем после их смешивания отдельно стерилизовали CaCO3 и добавляли до 30 г/л.When inoculating Escherichia coli B-3996 and the transformants obtained from it, respectively, into 500 ml Sakaguchi flasks, filled with 20 ml of a medium having the composition shown in table. 3, and culturing at 37 o C for 40 h to study the production of L-threonine, the results were obtained, are presented in table. 4. Usually, the aforementioned medium was prepared in two parts: first, glucose and MgSO 4 • 7H 2 O and other components were mixed and adjusted to pH 7.0 with KOH, followed by autoclaving at 115 ° C for 10 minutes, and then after mixing was separately sterilized with CaCO 3 and up to 30 g / L was added.
Как выяснилось из этих данных, Escherichia coli B-3996/pBP5, несущая экспрессирующую мутантный фермент плазмиду, имеющую последовательность ДНК данного изобретения, имела улучшенную способность продуцирования треонина по сравнению с Escherichia coli B-3996/pS2, несущей плазмиду, экспрессирующую фермент дикого типа. As these data showed, Escherichia coli B-3996 / pBP5, carrying the mutant enzyme expressing plasmid having the DNA sequence of the present invention, had an improved threonine producing ability compared to Escherichia coli B-3996 / pS2 carrying the wild-type expressing plasmid.
Пример 4: ферментативное продуцирование L-глутаминовой кислоты Escherichia coli с введенной мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазой
Как продуцирующая глутаминовую кислоту бактерия штамм Escherichia coli AJ-12628, описанный в Japanese Patent Laid-open N 4-11461, имеет наивысшую продукционную способность среди известных в настоящее время бактерий. Поэтому при оценке мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы AJ-12628 использовали в качестве хозяина.Example 4: Enzymatic Production of Escherichia coli L-Glutamic Acid with Mutant Phosphoenolpyruvate Carboxylase Introduced
As a bacterium producing glutamic acid, the strain Escherichia coli AJ-12628 described in Japanese Patent Laid-open N 4-11461 has the highest production capacity among currently known bacteria. Therefore, when evaluating the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, AJ-12628 was used as the host.
Штамм AJ-12628 был депонирован в National Institute of Bioscience and Human Tachnology of Agency of Industrial Science and Technology под регистрационным номером FERM BP-385. Далее была выбрана плазмида pBP5 в качестве оцениваемой мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы, которую подвергали эксперименту. Strain AJ-12628 was deposited with the National Institute of Bioscience and Human Tachnology of Agency of Industrial Science and Technology under registration number FERM BP-385. Next, the plasmid pBP5 was selected as the evaluated mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, which was subjected to experiment.
Плазмиду pВP5, имеющую мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу, вводили в Escherichia coli AJ-12628 согласно способу Hanahan (J. Mol. Biol., vol. 106, 577 (1983)) и выделяли трансформант. Таким же способом был выделен трансформант Escherichia coli AJ-12628 с pS2. Plasmid pBP5 having a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase was introduced into Escherichia coli AJ-12628 according to the Hanahan method (J. Mol. Biol., Vol. 106, 577 (1983)) and the transformant was isolated. The Escherichia coli transformant AJ-12628 with pS2 was isolated in the same way.
При инокулировании Escherichia coli AJ-12628 и полученных из нее трансформантов соответственно в колбы Sakaguchi на 500 мл, залитые 20 мл среды, имеющей состав, приведенный в табл. 5, и культивировании при 37oC в течение 36 ч для исследования продуцирования L-глутаминовой кислоты были получены результаты, представленные в табл. 6. Вышеупомянутую среду готовили в виде двух частей: глюкозу и MgSO4•7H2O и другие компоненты смешивали, доводили pH до 7,0 при помощи KOH с последующим автоклавированием при 115oC в течение 10 мин, а затем после перемешивания добавляли отдельно простерилизованный CaCO3 до 30 г/л.When inoculating Escherichia coli AJ-12628 and the transformants obtained from it, respectively, into 500 ml Sakaguchi flasks, filled with 20 ml of medium having the composition shown in table. 5, and culturing at 37 ° C. for 36 hours to study the production of L-glutamic acid, the results are shown in the table. 6. The above medium was prepared in two parts: glucose and MgSO 4 • 7H 2 O and the other components were mixed, adjusted to pH 7.0 with KOH, followed by autoclaving at 115 ° C for 10 minutes, and then added separately after stirring sterilized CaCO 3 up to 30 g / l.
Как выяснилось из полученных данных, Escherichia coli AJ-126/pBP5, несущая экспрессирующую мутантный фермент плазмиду, имеющую последовательность ДНК данного изобретения, имела улучшенную способность продуцирования глутаминовой кислоты по сравнению с Escherichia coli AJ-12628/pS2, несущей плазмиду, экспрессирующую фермент дикого типа. As it was found from the obtained data, Escherichia coli AJ-126 / pBP5 carrying the mutant enzyme expression plasmid having the DNA sequence of the present invention had an improved ability to produce glutamic acid compared to Escherichia coli AJ-12628 / pS2 carrying the wild-type plasmid expressing enzyme .
Пример 5: продуцирование L-лизина коринеформной бактерией с введенной мутантной. фосфоенолпируваткарбоксилазой
Для введения и экспрессии мутантного гена в коринеформную бактерию получали промотор, происходящий из бактерии, принадлежащей к роду Brevibacterium, и лигировали его с мутантным геном для получения плазмиды экспрессирующего типа. Далее эту конструкцию вводили в бактерию рода Brevibacterium для продуцирования L-лизина.Example 5: production of L-lysine by a coryneform bacterium with introduced mutant. phosphoenolpyruvate carboxylase
To introduce and express the mutant gene into the coryneform bacterium, a promoter derived from a bacterium belonging to the genus Brevibacterium was obtained and ligated to the mutant gene to obtain an expression type plasmid. Further, this construct was introduced into a bacterium of the genus Brevibacterium to produce L-lysine.
<1> Получение гена аспартокиназы (АК), происходящего из бактерии, принадлежащей к роду Brevibacterium. <1> Obtaining the aspartokinase (AK) gene, originating from a bacterium belonging to the genus Brevibacterium.
Хромосомную ДНК получали согласно стандартному способу из Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum) дикого типа (ATCC 13869). АК ген амплифицировали из хромосомной ДНК при помощи PCR (полимеразной цепной реакции: см. White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)). Для ДНК праймеров, применяемых в амплификации, синтезировали 23-членный олигонуклеотид (SEQ ID N 3) и 21-членный олигонуклеотид (SEQ ID N 4) для амплификации района приблизительно из 1643 п.н., кодирующего АК ген, на основе последовательности, известной в Corynebacterium glutamicum (см. Molecular Microbiology (1991) 5 (5), 1197-1204, Mol. Gen. Genet. (1990) 224, 317-324). Chromosomal DNA was prepared according to a standard method from wild-type Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum) (ATCC 13869). The AK gene was amplified from chromosomal DNA using PCR (polymerase chain reaction: see White, T. J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)). For the DNA primers used in the amplification, a 23-membered oligonucleotide (SEQ ID N 3) and a 21-membered oligonucleotide (SEQ ID N 4) were synthesized to amplify a region of approximately 1643 bp encoding the AK gene based on the sequence known in Corynebacterium glutamicum (see Molecular Microbiology (1991) 5 (5), 1197-1204, Mol. Gen. Genet. (1990) 224, 317-324).
Синтез ДНК проводили согласно стандартному фосфоамидитному способу (см. Tetrahedron Letters (1981), 22, 1859) с использованием синтезатора ДНК модели 380B, производимой Applied Biosystems Co. В реакции PCR применяли DNA Thermal Cycler PJ2000, производимый Takara Shuzo Co., Ltd., и амплификацию гена выполняли с применением Taq ДНК-полимеразы согласно инструкции изготовителя. DNA synthesis was carried out according to the standard phosphoamidite method (see Tetrahedron Letters (1981), 22, 1859) using a model 380B DNA synthesizer manufactured by Applied Biosystems Co. DNA Thermal Cycler PJ2000 manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd. was used in the PCR reaction, and gene amplification was performed using Taq DNA polymerase according to the manufacturer's instructions.
Амплифицированный фрагмент гена 1643 т.п.н. подтверждали электрофорезом в агарозном геле и затем этот фрагмент вырезали из геля и очищали стандартным способом, а затем расщепляли рестриктазами Nrul (производимой Takara Shuzo Co., Ltd.), и Eco RI (производимой Takara Shuzo Co., Ltd.). В качестве клонирующего вектора для этого фрагмента гена примеряли pHSG399 (см. Takeshita S. et al.,; Gene (1987), 61, 63-74). pHSG399 расщепляли рестриктазами Smal (производимой Takara Shuzo Co., Ltd.), и EcoR1 и лигировали с амплифицированным фрагментом АК гена. The amplified 1643 kb gene fragment confirmed by agarose gel electrophoresis and then this fragment was excised from the gel and purified in a standard manner, and then digested with restriction enzymes Nrul (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and Eco RI (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.). PHSG399 was used as a cloning vector for this gene fragment (see Takeshita S. et al.,; Gene (1987), 61, 63-74). pHSG399 was digested with Smal restriction enzymes (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and EcoR1 and ligated with an amplified fragment of the AK gene.
Лигирование ДНК проводили известным способом с применением набора для лигирования ДНК (Takara Shuzo Co., Ltd.). Таким образом была изготовлена плазмида, в которой pHSG399 была лигирована с фрагментом АК гена, амплифицированным из хромосомы Bravibacterium. Плазмида, имеющая АК ген, происходящий из ATCC 13869 (штамма дикого типа), была названа p399AKУ. DNA ligation was carried out in a known manner using a DNA ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.). Thus, a plasmid was made in which pHSG399 was ligated with a fragment of the AK gene amplified from the Bravibacterium chromosome. A plasmid having the AK gene derived from ATCC 13869 (wild-type strain) was named p399AKY.
<2> Определение последовательности оснований АК гена Bravibacterium lactofermentum. <2> Determination of the base sequence of the AK gene of Bravibacterium lactofermentum.
После получения АК плазмиды, p399AKУ, определяли последовательность оснований АК гена. Определение последовательности оснований проводили по способу Sanger et al. (F. Sanger et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. US, 74, 5463 (1977) и т.д.). Результаты показаны в SEQ ID N 5 и SEQ ID N 7. Эти фрагменты ДНК имеют две открытые рамки считывания, которые соответствуют α-cубъединице и β-субъединице АК соответственно. В SEQ ID N 5 и SEQ ID N 7 аминокислотные последовательности, соответствующие каждой из открытых рамок считывания, показаны вместе с нуклеотидными последовательностями. Далее только аминокислотные последовательности, соответствующие каждой из открытых рамок считывания, показаны в SEQ ID N 6 и SEQ ID N 8. After receiving the AK plasmid, p399AKY, the base sequence of the AK gene was determined. The determination of the sequence of the bases was carried out according to the method of Sanger et al. (F. Sanger et al .: Proc. Natl. Acad. Sci. US, 74, 5463 (1977), etc.). The results are shown in
<3> Получение экспрессирующей плазмиды фосфоенолпируваткарбоксилазы. <3> Obtaining expressing plasmids phosphoenolpyruvate carboxylase.
Sall фрагменты приблизительно 4,4 т.п.н., содержащие гены фосфоенолпируваткарбоксилазы, экстрагировали из pS2 в качестве плазмиды, имеющей ген фосфоенолпируваткарбоксилазы дикого типа, и из pBP5 в качестве плазмиды, имеющей полученный мутантный ген фосфоенолпируваткарбоксилазы, и эти фрагменты встраивали в Sall сайт плазмидного вектора pHSG399, универсально применяемого для Escherichia coli. Изготовленные плазмиды были названы pHS2 для дикого типа и pHBP5 для мутанта. Sall fragments of approximately 4.4 kb containing phosphoenolpyruvate carboxylase genes were extracted from pS2 as a plasmid having the wild-type phosphoenolpyruvate carboxylase gene and pBP5 as a plasmid having the obtained mutant phosphoenolpyruvate carboxylase gene, and these fragments were inserted into S sites plasmid vector pHSG399, universally used for Escherichia coli. The prepared plasmids were named pHS2 for the wild type and pHBP5 for the mutant.
Для получения pHS2 и pHPB5 в плазмиды, способные экспрессироваться в Brevibacterium, вводили промотор и затравку репликации (начало репликации), функционирующие в Brevibacterium. В качестве промотора из p399AKУ экстрагировали фрагмент гена, содержащий последовательность оснований от 1-го сайта Nru 1 до 297-го сайта ApaL1, которую считают промоторным районом клонированного АК гена, и этот фрагмент встраивали в Ava1 сайт, расположенный приблизительно на 60 п.н. впереди структурных генов pHS2 и pHВP5, чтобы направление транскрипции было правильным. To obtain pHS2 and pHPB5, plasmids capable of being expressed in Brevibacterium were introduced with a promoter and a replication seed (start of replication) functioning in Brevibacterium. As a promoter, a gene fragment containing the base sequence from the 1st site of
Затем в сайт, расположенный на векторе, вводили фрагмент гена, делающий возможной автономную репликацию этой плазмиды в Brevibacterium, а именно начало репликации этой плазмиды. Фрагмент гена, содержащий начало репликации этой плазмиды, экстрагировали из вектора pHC4 для Brevibacterium (см. 10 в Japanese Patent Laid-open N 5-7491; Escherichia coli AJ12039, несущая такую плазмиду, депонирована в National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency Industrial Science and Technology под депозитным номером FERM P12215) и сайты рестриктаз на обоих концах были модифицированы в PSt1 сайты введением линкеров. Then, a gene fragment was introduced into the site located on the vector, making autonomous replication of this plasmid into Brevibacterium possible, namely, the beginning of replication of this plasmid. A gene fragment containing the start of replication of this plasmid was extracted from Brevibacterium pHC4 vector (see 10 in Japanese Patent Laid-open N 5-7491; Escherichia coli AJ12039 carrying such a plasmid was deposited at the National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency Industrial Science and Technology under deposit number FERM P12215) and restriction enzyme sites at both ends were modified at the PSt1 sites by the introduction of linkers.
Этот фрагмент вводили в PSt1 сайт в векторной части плазмиды с добавленным промотором из Brevibacterium. Сконструированные экспрессирующие фосфоенолпируваткарбоксилазу плазмиды были названы pHS2B для происходящей из pS2 плазмиды с геном фоенолпируваткарбоксилазы дикого типа и pHBP5B для происходящей из pBP5 плазмиды с геном мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы соответственно. This fragment was introduced into the PSt1 site in the vector part of the plasmid with the added promoter from Brevibacterium. The constructed plasmid expressing phosphoenolpyruvate carboxylase were named pHS2B for the pS2-derived plasmid with the wild-type phenolpyruvate carboxylase gene and pHBP5B for the pBP5-derived plasmid with the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase gene, respectively.
<4> Получение L-лизина при помощи экспрессирующей фосфоенолпируваткарбоксилазу плазмиды. <4> Obtaining L-lysine using expressing phosphoenolpyruvate carboxylase plasmids.
Полученные плазмиды pHS2B и pHBP5B соответственно вводили в штамм AJ3463, являющийся продуцирующим L-лизин штаммом, Brevibacterium lactofermentum (см. Japanese Patent Publication N 51-24477). Для введения этого гена использовали метод трансформации с применением электрического импульса (см. Japanese Patent Laid-open N 2-207791). Штамм-хозяин и трансформанты культивировали с качанием в течение 72 ч при 31,5oC в среде для продуцирования лизина, имеющей состав, показанный в табл. 7. Вышеупомянутую среду готовили следующим образом: все компоненты, перечисленные в таблице, кроме CaCO3, добавляли в 1 л воды и доводили pH до 8,0 при помощи KOH с последующим автоклавированием при 115oC в течение 15 мин, а затем добавляли CaCO3, подвергнутый стерилизации нагреванием. Накопленные после культивирования количества L-лизина в среде показаны в табл. 8.The resulting plasmids pHS2B and pHBP5B were respectively introduced into strain AJ3463, which is an L-lysine producing strain, Brevibacterium lactofermentum (see Japanese Patent Publication N 51-24477). To introduce this gene, a transformation method using an electric pulse was used (see Japanese Patent Laid-open N 2-207791). The host strain and transformants were cultured with shaking for 72 hours at 31.5 o C in a medium for the production of lysine having the composition shown in table. 7. The above medium was prepared as follows: all of the components listed in the table, except for CaCO 3 , were added to 1 L of water and adjusted to pH 8.0 with KOH, followed by autoclaving at 115 ° C for 15 minutes, and then CaCO was added 3 , subjected to heat sterilization. The amounts of L-lysine accumulated after cultivation in the medium are shown in Table. eight.
Как показали эти данные, Brevibacterium lactofermentum AJ3463, несущий экспрессирующую мутантный фермент плазмиду, имеющую последовательность ДНК данного изобретения, имел улучшенную способность продуцирования лизина по сравнению с Brevibacterium lactofermentum AJ3463/pHS2B, несущим плазмиду для экспрессии фермента дикого типа. As shown by these data, Brevibacterium lactofermentum AJ3463, carrying the mutant enzyme expression plasmid having the DNA sequence of the present invention, had an improved lysine production ability compared to Brevibacterium lactofermentum AJ3463 / pHS2B carrying the wild-type enzyme expression plasmid.
Пример 6: другой пример мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы данного изобретения и ее гена. Example 6: another example of the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention and its gene.
<1> Получение гена мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы. <1> Generation of mutant phosphoenolpyruvate carboxylase gene.
При получении ДНК, кодирующей мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу, в качестве материала использованы ген фосфоенолпируваткарбоксилазы, клонированный в плазмиде pT2. When obtaining DNA encoding a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, the phosphoenolpyruvate carboxylase gene cloned in plasmid pT2 was used as a material.
Хозяин, который должен нести плазмиду pT2, предпочтительно должен быть дефектным по гену фосфоенолпируваткарбоксилазы, чтобы можно было детектировать только активность фосфоенолпируваткарбоксилазы, происходящей из плазмиды. В качестве такого не содержащего ген данного фермента штамма применяли Escherichia coli F15 (Hfr, recAl, met, Δ(ppc-argECBH), Tn10). Escherichia coli AJ-12873, способная удерживать pT2 в F15 штамме, депонирована как FERM P-13752 в National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, Japan; zip code 305) 15 июля 1993, перенесена из первоначального депозитария в международный депозитарий на основе Budapest Treaty 11 июля и депонирована как FERM PB-4732. Кроме того, полная последовательность оснований pT2 показана в SEQ ID N 1. The host that should carry the pT2 plasmid should preferably be defective in the phosphoenolpyruvate carboxylase gene so that only the activity of the phosphoenolpyruvate carboxylase originating from the plasmid can be detected. Escherichia coli F15 (Hfr, recAl, met, Δ (ppc-argECBH), Tn10) was used as such a gene-free strain of this enzyme. Escherichia coli AJ-12873, capable of retaining pT2 in the F15 strain, was deposited as FERM P-13752 at the National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki- ken, Japan; zip code 305) July 15, 1993, transferred from the original depository to the international depository based on the Budapest Treaty on July 11 and deposited as FERM PB-4732. In addition, the complete base sequence of pT2 is shown in
Для замены кодона аргинина 438 фосфоенолпируваткарбоксилазы на кодон цистеина с применением pT2 применяли способ перекрывающего удлинения (Ho, S.N. , Hunt, H. D. , Horton, R.M., Pullen, J.K. и Pease, L.R., Gene, 77, 51-59 (1989)) c применением способа PCR (полимеразной цепной реакции). To replace the codon of arginine 438 phosphoenolpyruvate carboxylase with a cysteine codon using pT2, an overlapping extension method was used (Ho, SN, Hunt, HD, Horton, RM, Pullen, JK and Pease, LR, Gene, 77, 51-59 (1989)) using PCR method (polymerase chain reaction).
PCR способ представляет собой такой способ, в котором повторяется цикл амплификации, включающий в себя термическую денатурацию двухцепочечной ДНК, гибридизацию олигонуклеотидных праймеров, соответствующих последовательностям на обоих концах целевого амплифицируемого сайта и термически денатурированной ДНК, и полимеразную реакцию с использованием этих олигонуклеотидов в качестве праймеров. В результате последовательность ДНК амплифицируется экспоненциально. The PCR method is a method in which the amplification cycle is repeated, including thermal denaturation of double-stranded DNA, hybridization of oligonucleotide primers corresponding to the sequences at both ends of the target amplifiable site and thermally denatured DNA, and a polymerase reaction using these oligonucleotides as primers. As a result, the DNA sequence amplifies exponentially.
Район, подвергнутый сайт-специфической мутации по PCR и способу, показан на фиг. 11. Праймерами, применяемыми в данном изобретении, были 4 вида: праймер с (SEQ ID N 11, соответствующий основаниям 1535-1554 в SEQ ID N 1), имеющий последовательность вблизи кодона аргинина 438, праймер в (SEQ ID N 10), имеющий последовательность, комплементарную праймеру с, праймер а (SEQ ID N 9, соответствующий основаниям 1185-1200 в SEQ ID N 1), имеющий последовательность слева от него, и праймер d (SEQ ID N 12, соответствующий основаниям 2317-2342 в SEQ ID N 1), имеющий последовательность, комплементарную последовательности, расположенной в направлении 5′_→ 3′.
В праймере b и праймере с кодон (CGT) аргинина 438 заменяли кодоном (TGT) цистеина. Такая замена может применять TGC, который является другим кодоном цистеина. Затем С кодона (AAC) аспарагина 435 заменяли Т, и, следовательно, EcoR1 сайт был введен внутрь без замены аминокислоты, так что мутантная плазмида могла бы отбираться с использованием этого сайта в качестве индикатора. Однако эта мутация не является существенной для данного изобретения.The region subjected to the site-specific PCR mutation and method is shown in FIG. 11. The primers used in this invention were 4 types: a primer with (
In primer b and primer c, the codon (CGT) of arginine 438 was replaced by the cysteine codon (TGT). Such a substitution may employ TGC, which is another cysteine codon. Then, the C codon (AAC) of
Путем проведения PCR реакции с применением pT2 ДНК в качестве матрицы и праймера а и праймера b в качестве праймеров был амплифицирован фрагмент от положения слева от сайта мутации до сайта мутации (AB фрагмент на фиг. 11). Затем путем проведения PCR реакции с применением праймера с и праймера d был амплифицирован фрагмент справа от сайта мутации (CD фрагмент на фиг. 11). После повторной гибридизации каждого из амплифицированных продуктов (AB, CD) после термической денатурации для проведения полимеразной реакции их лигировали, получая фрагмент AD (AD в фиг. 11). Обычно PCR реакцию проводили повторением 30 циклов, каждый из которых предусматривал нагревание при 94oC 1 мин с последующей денатурацией (94oC, 1,5 мин), гибридизацией (50oC, 2 мин) и реакцией удлинения полимеразой (72oC, 3,5 мин). Кроме того, составы реакции показаны в табл. 9.By performing a PCR reaction using pT2 DNA as template and primer a and primer b as primers, a fragment was amplified from the position to the left of the mutation site to the mutation site (AB fragment in Fig. 11). Then, by performing a PCR reaction using primer c and primer d, the fragment to the right of the mutation site was amplified (CD fragment in Fig. 11). After repeated hybridization of each of the amplified products (AB, CD) after thermal denaturation, they were ligated to conduct the polymerase reaction to obtain the AD fragment (AD in FIG. 11). Typically, the PCR reaction was carried out by repeating 30 cycles, each of which involved heating at 94 ° C for 1 min followed by denaturation (94 ° C, 1.5 min), hybridization (50 ° C, 2 min), and polymerase extension reaction (72 ° C) 3.5 min). In addition, the reaction compositions are shown in table. nine.
<2> Отбор не чувствительнoй к ингибированию фосфоенолпируваткарбоксилазы. <2> Selection is not sensitive to inhibition of phosphoenolpyruvate carboxylase.
Escherichia coli трансформировали полученной, как описано выше, плазмидой, и трансформированный штамм культивировали для извлечения плазмиды и отбора плазмиды EcoR1. В отобранной ДНК последовательность оснований района, амплифицированного по описанному PCR способу, определяли дидезокси-секвенированием для подтверждения, что была введена замена оснований, которая была намечена. Эту плазмиду назвали pT2R438C. Штамм (AJ12874), полученный введением этой плазмиды в Escherichia coli F15, был депонирован как FERM P-1375 в National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, Japan; zip code 305) 15 июля 1993 г., перенесен из первоначального депозитария в международный депозитарий на основе Budapest Treaty 11 июля 1994 г. и был депонирован как FERM BP-4733. Escherichia coli was transformed with the plasmid obtained as described above, and the transformed strain was cultured to extract the plasmid and select the EcoR1 plasmid. In the selected DNA, the base sequence of the region amplified by the described PCR method was determined by dideoxy sequencing to confirm that the base replacement that was scheduled was introduced. This plasmid was named pT2R438C. The strain (AJ12874) obtained by introducing this plasmid into Escherichia coli F15 was deposited as FERM P-1375 at the National Institute of Bioscience and Human Technology of Agency of Industrial Science and Technology (1-3, Higashi 1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, Japan; zip code 305) July 15, 1993, transferred from the original depository to the international depository based on the Budapest Treaty July 11, 1994 and was deposited as FERM BP-4733.
Последовательность оснований pT2R438C является последовательностью, в которой нуклеотиды 1541 и 1550 заменены введением Т вместо С соответственно в SEQ ID N 1. The base sequence pT2R438C is a sequence in which the
<3> Подтверждение снижения чувствительности (десенсибилизации) к ингибированию мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы аспарагиновой кислотой. <3> Confirmation of a decrease in sensitivity (desensitization) to inhibition of mutant phosphoenolpyruvate carboxylase with aspartic acid.
Чувствительность к аспарагиновой кислоте исследовали для фосфоенолпируваткарбоксилазы, продуцируемой Escherichia coli AJ 12874, несущей pT2 438C. Поскольку, как описано выше, Escherichia coli F15 недостаточна в отношении фосфоенолпируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксилаза, продуцируемая штаммом AJ12874, происходит из плазмиды. Sensitivity to aspartic acid was studied for phosphoenolpyruvate carboxylase produced by Escherichia coli AJ 12874 bearing pT2 438C. Since, as described above, Escherichia coli F15 is insufficient for phosphoenolpyruvate carboxylase, the phosphoenolpyruvate carboxylase produced by strain AJ12874 originates from the plasmid.
Чувствительность к аспарагиновой кислоте исследовали в соответствии с известным способом (Yoshinaga, T., Izui, K., and Katsuki, H., J. Biochem., 68, 747-750 (1970)), a именно путем измерения активности фермента в присутствии ацетил-кофермента А, влияющего, как известно, на активность в системе для измерения активности, при концентрации 1 мМ или 2 мМ была измерена чувствительность к аспарагиновой кислоте, и полученные результаты представлены на фиг. 12. Sensitivity to aspartic acid was investigated in accordance with a known method (Yoshinaga, T., Izui, K., and Katsuki, H., J. Biochem. 68, 747-750 (1970)), namely by measuring the activity of the enzyme in the presence of acetyl coenzyme A, which affects, as you know, activity in the system for measuring activity, sensitivity to aspartic acid was measured at a concentration of 1 mM or 2 mM, and the results are presented in FIG. 12.
Очевидно, что фермент дикого типа значительно снижает свою активность при высокой концентрации аспарагиновой кислоты, тогда как мутантная фосфоенолпируваткарбоксилаза данного изобретения продолжает сохранять свою активность. It is obvious that the wild-type enzyme significantly reduces its activity at a high concentration of aspartic acid, while the mutant phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention continues to remain active.
<4> Получение гена (11) мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы. <4> Generation of mutant phosphoenolpyruvate carboxylase gene (11).
Для замены кодона лизина 620 кодоном серина в гене фосфоенолпируваткарбоксилазы, содержащемся на плазмиде pT2, применяли способ перекрывающегося удлинения (Ho, S.N., Hunt, H.D., Horton, R.M., Pullen, J.K. and Pease, L. R. , Gene, 77, 51-99 (1989)) с использованием PCR способа (полимеразной цепной реакции). Конкретные процедуры аналогичны описанным в <1>. Плазмиду, несущую мутантный ген с целевой заменой, назвали pT2K620S. Полученный мутантный фермент был назван мутантным ферментом K620S. To replace the
<5> Подтверждение снижения чувствительности к ингибированию аспарагиновой кислотой для мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы. <5> Confirmation of reduced sensitivity to inhibition of aspartic acid for mutant phosphoenolpyruvate carboxylase.
Для фосфоенолпируваткарбоксилазы, продуцируемой трансформантом, полученным введением плазмиды pT2K620S в указанный штамм Escherichia coli F15, исследовали чувствительность к аспарагиновой кислоте. Поскольку, как описано выше, Escherichia coli F15 не имеет фосфоенолпируваткарбоксилазы, любая фосфоенолпируваткарбоксилаза, продуцируемая трнасформантом, происходит из плазмиды. For phosphoenolpyruvate carboxylase produced by the transformant obtained by introducing the plasmid pT2K620S into the indicated Escherichia coli F15 strain, sensitivity to aspartic acid was investigated. Since, as described above, Escherichia coli F15 does not have phosphoenolpyruvate carboxylase, any phosphoenolpyruvate carboxylase produced by troformant originates from the plasmid.
Чувствительность к аспарагиновой кислоте исследовали в соответствии с известным способом (Yoshinaga, T., Izui, K. and Katsuki, H., J.Biochem. 68, 747-750 (1970)), a именно путем измерения активности фермента в присутствии ацетил-кофермента А, влияющего, как известно, на активность фермента в системе для измерения активности, при концентрации 1 мМ или 2 мМ измеряли чувствительность к аспарагиновой кислоте, и полученные результаты представлены на фиг. 13. Sensitivity to aspartic acid was investigated in accordance with a known method (Yoshinaga, T., Izui, K. and Katsuki, H., J. Biochem. 68, 747-750 (1970)), namely by measuring the activity of the enzyme in the presence of acetyl- of coenzyme A, which is known to affect the activity of the enzyme in the system for measuring activity, sensitivity to aspartic acid was measured at a concentration of 1 mM or 2 mM, and the results are shown in FIG. 13.
Очевидно, что фермент дикого типа значительно снижает свою активность при высокой концентрации аспарагиновой кислоты, тогда как фосфоенолпируваткарбоксилаза данного изобретения продолжает сохранять свою активность. It is obvious that the wild-type enzyme significantly reduces its activity at a high concentration of aspartic acid, while the phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention continues to remain active.
На фиг. 13 показана также чувствительность к аспарагиновой кислоте для мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы, в которой лизин 650 заменен серином (мутантный фермент K650A), и для мутантной фосфоенолпируваткарбоксилазы, в которой лизин 491 заменен серином (мутантный фермент K491A). В случае этих мутантных ферментов ингибирование аспарагиновой кислотой не снималось (не было десенсибилизации). In FIG. 13 also shows sensitivity to aspartic acid for a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase in which lysine 650 is replaced by serine (mutant enzyme K650A), and for a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase in which lysine 491 is replaced by serine (mutant enzyme K491A). In the case of these mutant enzymes, inhibition of aspartic acid was not removed (there was no desensitization).
Промышленная применимость. Industrial applicability.
Последовательность ДНК данного изобретения кодирует мутантную фосфоенолпируваткарбоксилазу и микроорганизм, несущий эту последовательность ДНК, продуцирует вышеупомянутый фермент. The DNA sequence of the present invention encodes a mutant phosphoenolpyruvate carboxylase and the microorganism carrying this DNA sequence produces the aforementioned enzyme.
Мутантная фосфоенолпируваткарбоксилаза данного изобретения по существу не подвергается ингибированию ее активности аспарагиновой кислотой, так что ее можно использовать для ферментативного получения аминокислот, биосинтез которых регулируется аспарагиновой кислотой и т.п. The mutant phosphoenolpyruvate carboxylase of the present invention is not substantially inhibited by its activity with aspartic acid, so that it can be used to enzymatically produce amino acids whose biosynthesis is regulated by aspartic acid and the like.
Claims (18)
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20977593 | 1993-08-24 | ||
| JP5-209776 | 1993-08-24 | ||
| JP20977693 | 1993-08-24 | ||
| JP5-209775 | 1993-08-24 | ||
| JP6-153876 | 1994-07-05 | ||
| PCT/JP1994/001365 WO1995006114A1 (en) | 1993-08-24 | 1994-08-17 | Variant phosphoenolpyruvate carboxylase, gene thereof, and process for producing amino acid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96107112A RU96107112A (en) | 1998-10-27 |
| RU2133772C1 true RU2133772C1 (en) | 1999-07-27 |
Family
ID=26517654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96107112A RU2133772C1 (en) | 1993-08-24 | 1994-08-17 | Modified phosphoenolpyruvate carboxylase, dna fragment, strain escherichia coli, recombinant dna, method of preparing amino acid (variants), method of escherichia coli cells selection, method of preparing modified phosphoenolpyruvate carboxylase, method of preparing dna fragment and method of microorganism preparing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133772C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280687C2 (en) * | 2003-02-06 | 2006-07-27 | Консорциум фюр электрохемише Индустри ГмбХ | Microorganism cell, plasmid vector, method for creature of microorganism cell and method for preparing l-methionine |
| RU2299907C2 (en) * | 2001-09-06 | 2007-05-27 | Адзиномото Ко., Инк. | Bacterium of genus bacillus producing l-amino acid and method for preparing l-amino acid |
| RU2333247C2 (en) * | 2003-03-04 | 2008-09-10 | Адзиномото Ко., Инк. | L-amino acid producing coryneformous bacterium and method for obtaining l-amino acid |
| CN115612681A (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-17 | 李岩 | Protein mutant, recombinant bacterium, preparation method and application thereof |
-
1994
- 1994-08-17 RU RU96107112A patent/RU2133772C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Agric. Biol. Chem., 1983, 47, N 7, p.1569-1576. J. Biochem., 1984, v.95, N 4, p.909-916. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2299907C2 (en) * | 2001-09-06 | 2007-05-27 | Адзиномото Ко., Инк. | Bacterium of genus bacillus producing l-amino acid and method for preparing l-amino acid |
| RU2280687C2 (en) * | 2003-02-06 | 2006-07-27 | Консорциум фюр электрохемише Индустри ГмбХ | Microorganism cell, plasmid vector, method for creature of microorganism cell and method for preparing l-methionine |
| RU2333247C2 (en) * | 2003-03-04 | 2008-09-10 | Адзиномото Ко., Инк. | L-amino acid producing coryneformous bacterium and method for obtaining l-amino acid |
| CN115612681A (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-17 | 李岩 | Protein mutant, recombinant bacterium, preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100337959B1 (en) | Mutant Phosphoenolpyruvate Carboxylases, Genes and Amino Acids | |
| JP4168463B2 (en) | Method for producing L-lysine | |
| JP4595506B2 (en) | L-amino acid-producing bacterium and method for producing L-amino acid | |
| US5766925A (en) | Method of producing L-lysine | |
| JP4075087B2 (en) | Method for producing L-lysine | |
| JP4035855B2 (en) | Method for producing L-lysine | |
| CN103396976B (en) | Pidolidone amino acid produces microorganism and amino acid whose production method | |
| KR101208480B1 (en) | Method for producing L-lysine or L-threonine using Escherichia bacteria with attenuated malic acid enzyme activity | |
| US8183017B2 (en) | Method of producing L-lysine | |
| JP2926991B2 (en) | Method for producing L-lysine and L-glutamic acid by fermentation method | |
| US10526586B2 (en) | Pyruvate dehydrogenase variants, a microorganism comprising the same and a method for producing L-amino acid using the same | |
| MXPA04008302A (en) | Process for producing l-threonine with the use of bacterium beloniging to the genus escherichia. | |
| HU224492B1 (en) | Method for producing l-lysine | |
| KR20100056460A (en) | Method for production of l-lysine | |
| KR100930842B1 (en) | L-glutamic acid producing microorganism and method for producing L-glutamic acid | |
| US6599732B1 (en) | Regulation of carbon assimilation | |
| RU2133772C1 (en) | Modified phosphoenolpyruvate carboxylase, dna fragment, strain escherichia coli, recombinant dna, method of preparing amino acid (variants), method of escherichia coli cells selection, method of preparing modified phosphoenolpyruvate carboxylase, method of preparing dna fragment and method of microorganism preparing | |
| JP4152320B2 (en) | Amino acid production method | |
| CN101268191B (en) | Method for producing amino acids using micro-organisms | |
| JP2007513601A (en) | L-threonine producing bacteria belonging to the genus Escherichia and method for producing L-threonine | |
| JP3680324B2 (en) | Mutant phosphoenolpyruvate carboxylase, gene and amino acid production method thereof | |
| WO2001000852A1 (en) | Regulation of carbon assimilation | |
| JP2007175016A (en) | L-glutamic acid producing bacterium and method for producing l-glutamic acid | |
| MXPA06006334A (en) | L-threonine producing bacterium belonging to the genus escherichia and method for producing l-threonine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100818 |