CN102741393B - L-赖氨酸生产率提高的微生物以及用其生产l-赖氨酸的方法 - Google Patents

L-赖氨酸生产率提高的微生物以及用其生产l-赖氨酸的方法 Download PDF

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Abstract

公开了具有与其内源活性相比减弱的葡糖酸激酶活性的产L-赖氨酸微生物,和用于制备所述微生物和使用所述微生物生产L-赖氨酸的方法。

Description

L-赖氨酸生产率提高的微生物以及用其生产L-赖氨酸的方法
技术领域
本发明涉及具有高L-赖氨酸生产率的微生物以及用其生产L-赖氨酸的方法。
背景技术
L-赖氨酸是通过赖氨酸生物合成途径由草酰乙酸合成的。对L-赖氨酸的生物合成重要的酶是天冬氨酸半醛脱氢酶、二氢吡啶二羧酸还原酶和二氨基庚二酸脱氢酶,它们分别由基因asd、dapB和ddh编码,并且是介导部分赖氨酸生物合成途径的NADPH依赖性还原酶。在该途径中,产生一分子L-赖氨酸直接需要由酶消耗三分子NADPH,和间接消耗一分子NADPH。谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)细胞中NADPH的再生与L-赖氨酸生物合成的直接关联之前已被报道(WittmannandHeinzle,Microbiol68:5843-5849,2002;Marxetal.,JBiotechnol104:185-197,2003;Ohnishietal.,MicrobiolLett242:265-274,2005)。
在棒状杆菌中,NADPH的主要供应途径是TCA循环和戊糖磷酸途径。优选生成L-赖氨酸所必需的还原能通过戊糖磷酸途径的氧化途径提供。在碳代谢产量方面,戊糖磷酸途径在经济上更有利,因为戊糖磷酸途径的两个循环释放一分子CO2,并伴随产生两分子NADPH,而每一个TCA循环释放两分子CO2,并伴随产生一分子NADPH。因此,L-赖氨酸产量提高需要更多的NADPH供应,导致对戊糖磷酸途径更加依赖。
葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6DPH)和6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6PGD)都参与戊糖磷酸途径,它们被报道与L-赖氨酸的生产相关(Marxetal.,BiotechnolBioeng56:168-180,1997;WittmannandHeinzle,Microbiol68:5843-5849,2002)。
在产L-氨基酸的棒状杆菌菌种中,当编码造成戊糖磷酸途径中NADPH生成的酶的基因被增强或当该酶被突变时,L-氨基酸的生产率被报道增加。例如,J.Becker等报道,向产L-赖氨酸的谷氨酸棒状杆菌中编码G6DPH的zwf基因提供较强的启动子,导致赖氨酸产量显著增加(J.Beckeretal.,JBiotechnol132:99-109,2007)。欧洲专利号1305237公开了通过培养被导入编码6PGD突变体的基因的产L-氨基酸的棒状杆菌而生产L-氨基酸的方法。
然而,现有报道中没有公开通过减弱棒状杆菌内源的葡糖酸激酶(GntK)活性,增加戊糖磷酸途径中NADPH生物合成的棒状杆菌属微生物。
技术问题
导致本发明的本发明人进行的透彻全面的研究以寻找高效高产量生产L-赖氨酸的方法为目的,导致这样的发现:通过在氧化戊糖磷酸途径中进行遗传修改造成的NADPH生产的提高能增加L-赖氨酸的产量。
技术方案
因此,本发明的一个目的是提供葡糖酸激酶(GntK)活性与内源活性相比减弱的产L-赖氨酸微生物。
本发明的另一个目的是提供生产所述产L-赖氨酸微生物的方法,包括:构建编码具有减弱的活性的葡糖酸激酶(GntK)的多核苷酸片段,其通过全部或部分地突变所述多核苷酸实现;将所述多核苷酸片段插入载体中,以获得重组载体,所述载体能与宿主细胞中的染色体进行同源重组;将所述重组载体导入能生产L-赖氨酸的宿主细胞中以形成同源重组体;以及从所述同源重组体中选择具有与其内源活性相比减弱的GntK活性的菌种。
本发明的进一步目的是提供生产L-赖氨酸的方法,包括;培养本发明的微生物以获得细胞培养物;以及从所述细胞培养物或所述微生物收集L-赖氨酸。
有益效果
本发明可以通过增加棒状杆菌菌种的胞内NADPH水平高效高产量地生产其生物合成需要NADPH的L-氨基酸,特别是L-赖氨酸。
附图说明
结合所附的附图,由下文的详细说明将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优势,其中:
图1是说明谷氨酸棒状杆菌中戊糖磷酸途径的示意图;
图2是说明用于无标记删除棒状杆菌染色体Ncgl2399基因的pDZ-ΔNCgl2399载体的示意图;和
图3是说明用于无标记删除棒状杆菌染色体Ncgl2905基因的pDZ-ΔNCgl2905载体的示意图。
最佳实施方式
根据其一个方面,本发明提供具有弱于内源活性的葡糖酸激酶(GntK)活性的产L-赖氨酸微生物。
L-赖氨酸是碱性α-氨基酸,其化学式为NH2(CH2)4CH(NH2)COOH。它是必需氨基酸,即人体不能合成。L-赖氨酸是通过赖氨酸生物合成途径由草酰乙酸合成的,该途径的部分由NADPH依赖性还原酶催化。通过该途径生物合成一分子L-赖氨酸需要由酶直接消耗三分子NADPH,和间接使用一分子NADPH。
本文所用的术语“葡糖酸激酶(GntK)”指与产生6-磷酸葡糖酸的GntK途径有关的酶,该6-磷酸葡糖酸是微生物中戊糖磷酸途径的氧化过程中的中间体。棒状杆菌属微生物运行两个途径,即G6PDH途径和GntK途径,以合成6-磷酸葡糖酸——戊糖磷酸途径的中间体(图1),即棒状杆菌属微生物可通过GntK途径部分地降解葡萄糖。基于阻断GntK途径可以中断向6-磷酸葡糖酸提供碳并将碳流从6-磷酸葡糖酸转至戊糖磷酸途径的氧化过程的假设,本发明人提出,阻断GntK途径导致6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6PGD)活性的特异性增加,从而增加NADPH的再生。在此背景下,被推测在微生物中起葡糖酸激酶(GntK)作用的酶的活性被减弱。
优选地,具有葡糖酸激酶(GntK)活性的酶可以是由SEQIDNO:1的氨基酸序列表示的NCgl2399或由SEQIDNO:2的氨基酸序列表示的NCgl2905。
如本文所用,术语“内源活性”意在表示天然微生物中酶的活性,特别在与GntK组合使用时,指天然微生物表现出的GntK活性。
术语“内源活性的减弱”是在微生物中含有编码内源蛋白的多核苷酸的染色体上,由选自以下的方法实现的:全部或部分删除多核苷酸序列、部分替换多核苷酸序列或在多核苷酸序列中至少插入一个碱基对。此外,可以通过突变多核苷酸序列的调控元件减弱内源活性,其中突变是通过对调控元件全部或部分删除、替换或插入实现的。调控元件可以在染色体中多核苷酸序列的上游或下游,优选地,调控元件可以是启动子、增强子等,但本发明不限于此。多核苷酸的突变可以使用众所周知的方法实现,如同源重组。
本文所用的术语“与内源活性相比减弱的GntK活性”意在表示GntK活性被遗传突变如干扰(disruption)下调,因而低于天然微生物中酶的内源活性。在本发明的实施方式中,本发明提供具有提高的L-赖氨酸生产率的棒状杆菌属微生物,其是通过导入由图2或图3的酶切图所示的重组载体干扰GntK活性实现的。
当存在两个或更多个编码具有葡糖酸激酶活性并具有彼此不同的氨基酸序列的蛋白质的染色体基因时,可以通过在其中至少一个染色体基因上全部或部分删除、替换或插入,而减弱内源GntK活性。并且可以通过在其中至少一个所述染色体基因的调控元件上全部或部分删除、部分替换或插入,而减弱内源GntK活性。
优选地,由删除、替换或插入核苷酸造成的突变可以被允许发生在编码NCgl2399或Ncgl2905的基因上,或具有分别编码Ncgl2399和Ncgl2905的SEQIDNO:3和SEQIDNO:4的核苷酸序列的基因中的一个或两个上,或它们的调控元件上,使得GntK不能正常发挥功能。
在本发明中,可以通过将携带部分编码葡糖酸激酶的基因的重组载体导入其中以删除或突变其内源葡糖酸激酶基因,制备具有与其内源活性相比减弱的葡糖酸激酶活性的微生物。将部分基因插入染色体可以用众所周知的方法实现,如同源重组。
在这点上,本发明提供制备产L-赖氨酸微生物的方法,包括以下步骤:1)构建编码具有减弱的活性的葡糖酸激酶(GntK)的多核苷酸片段,其是通过全部或部分突变所述多核苷酸实现的;2)将多核苷酸片段插入载体中,以获得重组载体,所述载体能与宿主细胞中的染色体进行同源重组;3)将重组载体导入能生产L-赖氨酸的宿主细胞中以形成同源重组体;以及4)从同源重组体中选择具有与其内源活性相比减弱的GntK活性的菌株。
本文所用的术语“重组载体”意在指不能从宿主细胞染色体单独复制的载体,通常指包含允许外源基因与染色体同源重组的基本元件的遗传构建体。重组载体可以携带抗生素耐受基因和选择基因,如果聚糖蔗糖酶(sacB)基因。优选地,本发明可使用由图2和图3的酶切图所示的重组载体。
只要能生产L-赖氨酸,任何菌种可以不受限制地用作重组载体所导入的宿主细胞。优选的是棒状杆菌属或短杆菌属(Brevibacteriumspp.)的微生物。可用于本发明的宿主细胞的实例包括谷氨酸棒状杆菌ATCC13032、嗜热产氨棒状杆菌(C.thermoaminogenes)FERMBP-1539、黄色短杆菌(Brevibacteriumflavum)ATCC14067和乳酸发酵短杆菌(Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869,以及由其衍生的产L-赖氨酸突变体或菌种,如谷氨酸棒状杆菌KFCC10881、谷氨酸棒状杆菌KFCC11001和谷氨酸棒状杆菌KCCM10770P。优选的是谷氨酸棒状杆菌KFCC10881。在本发明的实施方式中,使用谷氨酸棒状杆菌KFCC10881,但本发明不限于此。
在本发明的实施方式中,使用pDZ载体(公开于韩国专利号0924065)删除基因,该pDZ载体可在谷氨酸棒状杆菌中进行目标基因的无标记删除而不进行复制。即,构建携带部分编码NCgl2399或NCgl2905的基因的重组载体,将其转化到产L-赖氨酸棒状杆菌菌株中,并允许其与基因组进行同源重组,以制备具有减弱的葡糖酸激酶活性的产L-赖氨酸棒状杆菌菌种。
在本发明中,将编码NCgl2399的部分基因插入pDZ载体中,以构建重组载体,称为pDZ-ΔNCgl2399,该重组载体随后被转化到棒状杆菌菌种中。获得的重组棒状杆菌菌种——其中编码NCgl2399的染色体基因被干扰——被命名为KFCC10881-ΔNCgl2399。单独地,将携带编码NCgl2905的部分基因——称为pDZ-ΔNCgl2905——的重组pDZ载体转化到棒状杆菌菌种中。获得的编码NCgl2905的染色体基因被干扰的重组菌株被命名为KFCC10881-ΔNCgl2905。此外,用重组质粒pDZ-ΔNCgl2905转化KFCC10881-ΔNCgl2399以提供NCgl2399和NCgl2905都有缺陷的突变菌株。该菌株被命名为谷氨酸棒状杆菌CA01-0892,于2010年6月24日以登录号KCCM11085P保藏于韩国微生物保藏中心(韩国,首尔)。
此外,在本发明的一个实施方式中,评估了重组谷氨酸棒状杆菌菌种的胞内葡糖酸激酶活性和NADPH水平。NCgl2399基因缺陷的菌株和NCgl2399和NCgl2905基因都有缺陷的菌株的胞内GntK活性被观察到与亲本菌株相比被减弱。此外,胞内NADPH水平和6PGD活性被观察到与亲本菌株相比被提高(表2)。因此,制备菌株的L-赖氨酸生产率被观察到与亲本菌株相比有所增加(表3)。
这些结果证明葡糖酸激酶活性减弱至内源活性以下增加了6PGD活性,这对NADPH产生有积极效果,从而导致高效、高产率的L-赖氨酸生产。此外,在两个或更多个不同的基因编码具有葡糖酸激酶活性的蛋白的情况下,通过删除其中两个或更多个基因可以获得较高的L-赖氨酸生产率。因此,本发明的产L-赖氨酸微生物可用于高效、高产率地生产L-赖氨酸。
根据其另一方面,本发明提供生产L-赖氨酸的方法,包括以下步骤:1)培养本发明的微生物以获得细胞培养物;和2)从细胞培养物或微生物收集L-赖氨酸。
如本文所用,术语“培养”指允许微生物在人工控制的条件下生长。多种本领域熟知的方法可用于培养本发明的重组体。细胞可以用分批方法或连续方法如补料分批方法或重复补料分批方法培养,但本发明不限于此。
用于培养的培养基必须满足所使用菌种的要求。本领域熟知适用于培养棒状杆菌的培养基(例如ManualofMethodsforGeneralBacteriology,AmericanSocietyforBacteriology,WashingtonD.C.,USA,1981)。培养基的碳源可以是糖类(saccharides和Carbohydrates),如葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、淀粉和纤维素;油和脂类,如大豆油、葵花籽油、花生油和椰子油;脂肪酸,如棕榈酸、硬脂酸、蓖麻酸;醇类,如甘油和乙醇;以及有机酸,如乙酸。这些材料可以单独或组合使用。可用于培养重组体的氮源的实例包括蛋白胨、酵母膏、肉汤、麦芽膏、玉米浆、大豆粉和尿素;或无机化合物,如硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、碳酸铵和硝酸铵。这些氮源可以单独或组合使用。磷源中可用于培养基的是磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和相应的钠盐。此外,培养基可以包含细胞生长必需的金属盐,并可以补充必需的营养物,如氨基酸和维生素。此外,可以在培养基中加入适当的前体。营养物或补充物可以一次一起加入或在培养过程中分别加入。
可以使用碱性化合物调整培养基的pH,如氢氧化钠、氢氧化钾或氨或酸性化合物如磷酸或硫酸。可以使用消泡剂如脂肪酸聚乙二醇酯抑制所述培养基中泡沫的产生。可以通过向其中导入氧气或含氧气体(例如空气),将培养基保持在有氧条件下。培养温度通常在20和45℃之间,优选地在25和40℃之间。持续培养直到产生最大量的L-氨基酸。在此方面,其可以在10至160小时内完成。在产生后,L-赖氨酸可以被运送到培养基中或保留在细胞内。
根据本发明的L-赖氨酸生产方法包括从细胞或细胞培养物收集赖氨酸。可以用众所周知的方法从培养基或细胞分离L-赖氨酸。可用于本发明的分离方法的实例包括离心、过滤、阴离子交换层析、结晶和HPLC,但不限于此。
发明方式
通过以下的实施例,可以获得对本发明的更好的理解。以下实施例被提出以进行示例,但不被解释为限制本发明。
实施例1:通过位点特异性基因干扰(Site-SpecificGeneDisruption)制备突变菌株
设计用于制备突变菌株KFCC10881-ΔNCgl2399和KFCC10881-ΔNCgl2905的引物。首先,从NIHGenBank获得NCgl2399(SEQIDNO:1)和NCgl2905(SEQIDNO:2)的序列。在这些序列的基础上,合成将用于构建NCgl2399和NCgl2905的失活片段的引物2399F1、2399F2、2399R1、2399R2、2905F1、2905F2、2905R1和2905R2(表1)。表1总结了用于本发明的引物的核苷酸序列以及其SEQIDNO,其中限制性位点用下划线标出。
表1
引物 核苷酸序列 SEQ ID NO
2399F1 gctctagaCCCCAGAACATGCTGACG(XbaI) 5
2399R1 ggggtaccCGCTGCTAGGGCTTTACC(KpnI) 6
2399F2 ggggtaccGGAACCGTCTTCGTCCACC(KpnI) 7
2399R2 gctctagaGTCACCGCTGGTACATCC(XbaI) 8
2905F1 gctctagaCATTGGAGCATCCGTAGC(XbaI) 9
2905R1 tcccccgggGCCTTCACCATCGACCAA(SmaI) 10
2905F2 tcccccgggGTTCCCGAACAGATCCCC(SmaI) 11
2905R2 gctctagaCGCTCTGACCTGCCTAAC(XbaI) 12
用不能在谷氨酸棒状杆菌中复制的pDZ进行位点特异性基因干扰。为用于制备基因干扰的突变菌株,构建分别携带NCgl2399和NCgl2905内部缺陷开放阅读框的pDZ衍生物。这些pDZ衍生物是pDZ-ΔNCgl2399(图2)和pDZ-ΔNCgl2905(图3)。pDZ-ΔNCgl2399在2,267bp长NCgl2399的KpnI位点上携带XbaI末端和内部基因缺陷。NCgl2399的内部基因缺陷是利用重叠延伸PCR在2399F1-2399R1引物(SEQIDNO:5和6)和2399F2-2399R2引物(SEQIDNO:7和8)存在的情况下产生的,并且以谷氨酸棒状杆菌ATCC13032的基因组DNA充当模板。
pDZ-ΔNCgl2905在2,819bp长NCgl2905的SmaI位点上携带XbaI末端和内部基因缺陷。NCgl2905的内部基因缺陷是利用重叠延伸PCR在2905F1-2905R1引物(SEQIDNO:9和10)和2905F2-2905R2引物(SEQIDNO:11和12)存在的情况下产生的,并且以谷氨酸棒状杆菌ATCC13032的基因组DNA充当模板。
利用电穿孔(vanderRestetal.,ApplMicrobiolBiotechnol52:541-545,1999)将重组质粒转化到野生型谷氨酸棒状杆菌中,并通过第一次重组(交叉)将其整合到染色体中。然后,在含10%蔗糖的琼脂平板上通过第二次重组(交叉)将该质粒从染色体切除。
使用基因特异性引物对2399F1-2399R2(SEQIDNO:5和8)和2905F1-2905R2(SEQIDNO:9和12)对完成了第二次重组的谷氨酸棒状杆菌重组体的基因组DNA进行诊断PCR,确认该谷氨酸棒状杆菌重组体分别具有缺陷型NCgl2399和NCgl2905基因。这些重组菌株分别命名为KFCC10881-ΔNCgl2399和KFCC10881-ΔNCgl2905。NCgl2399和NCgl2905的开放阅读框DNA序列被指定为GenBank登录号NC_003450。
实施例2:制备NCgl2399和NCgl2905基因都有缺陷的突变菌株
利用电穿孔以重组质粒pDZ-ΔNCgl2905转化重组菌株KFCC10881-ΔNCgl2399,并将其以如上所述的方法处理,获得新的重组菌株,该菌株的NCgl2399和NCgl2905基因都有缺陷。该突变菌株被命名为谷氨酸棒状杆菌CA01-0892,于2010年6月24日以登录号KCCM11085P保藏于韩国微生物保藏中心。
实施例3:分析胞内GntK和6PGD活性和NADPH水平
如下分析实施例1和2中制备的产L-赖氨酸菌株谷氨酸棒状杆菌KFCC-10881-ΔNCgl2399、KFCC-10881-ΔNCgl2905和CA01-0892(KFCC-10881-ΔNCgl2399ΔNCgl2905)的胞内葡糖酸激酶活性和NADPH水平。
将亲本菌株谷氨酸棒状杆菌KFCC-10881和三个重组菌株分别接种到含25mL以下复合培养基的250mL曲颈瓶中,并在30℃下200rpm摇动培养。通过离心收集对数期的细胞,并将其重悬于100mMTris/HCl缓冲液(pH7.5)中。用玻璃珠破碎细胞,然后离心细胞裂解液以获得上清液。
复合培养基(pH7.0)
葡萄糖20g、蛋白胨10g、酵母膏5g、尿素1.5g、KH2PO44g、K2HPO48g、MgSO47H2O0.5g、生物素100μg、硫胺HCl1000μg、泛酸钙2000μg、烟酰胺2000μg(1升蒸馏水中)
通过Bradford法定量分析上清液的总蛋白含量。利用NADPH在340nm的吸光度确定6PGD活性(Frunzkeetal.,MolMicrobiol67:305-322,2008)。通过6PGD偶联酶分析测定GntK活性(Frunzkeetal.,MolMicrobiol67:305-322,2008)。借助于EnzyChromTMNADP+/NADPH分析试剂盒(BioAssaySystems,CA,USA),通过酶循环反应确定NADPH水平。
如表2所示,与亲本菌株(KFCC10881)相比,NCgl2399基因缺陷的KFCC-10881-ΔNCgl2399的胞内GntK(EC:2.7.1.12)活性减小了约58.7%,而6PGD活性增大了2.4倍。与亲本菌株相比,NCgl2399和NCgl2905基因都有缺陷的CA01-0892的GntK活性减小了约78.3%,但6PGD活性增大了5.1倍(表2)。
由于酶活性的变化,还观察到CA01-0892的胞内NADPH水平增加了多达170%。这些数据是至少三次独立培养的测量平均值,标准偏差全部小于10%。结果表明,葡糖酸激酶活性减弱到内源活性以下增加了6PGD活性,这对NADPH的产生有积极效果。
表2
实施例4:NCgl2399和NCgl2905缺陷型菌种中生产L-赖氨酸
为生产L-赖氨酸,如下培养实施例1和2中制备的产L-赖氨酸菌株谷氨酸棒状杆菌KFCC-10881-ΔNCgl2399、KFCC-10881-ΔNCgl2905和CA01-0892(KFCC-10881-ΔNCgl2399ΔNCgl2905)。
将亲本菌株谷氨酸棒状杆菌KFCC-10881和三个重组菌株分别接种到含25mL以下种子培养基的250mL曲颈瓶中,并在30℃下200rpm摇动培养20小时。然后,将1mL各培养物接种到含24mL下述生产培养基的250mL曲颈瓶中,并在30℃下200rpm摇动培养120小时。种子培养基和生产培养基包含以下组成。
种子培养基(pH7.0)
葡萄糖20g、蛋白胨10g、酵母膏5g、尿素1.5g、KH2PO44g、K2HPO48g、MgSO47H2O0.5g、生物素100μg、硫胺HCl1000μg、泛酸钙2000μg、烟酰胺2000μg(1升蒸馏水中)
生产培养基(pH7.0)
葡萄糖100g、(NH4)2SO440g、大豆蛋白2.5g、固体玉米浸出物5g、尿素3g、KH2PO41g、MgSO47H2O0.5g、生物素100μg、氯化硫胺1000μg、泛酸钙2000μg、烟酰胺3000μg和CaCO330g(1升蒸馏水中)
在培养完成后,进行HPLC分析以确定菌株产生的L-赖氨酸量。谷氨酸棒状杆菌KFCC-10881、KFCC-10881-ΔNCgl2399、KFCC-10881-ΔNCgl2905和CA01-0892(KFCC-10881-ΔNCgl2399ΔNCgl2905)的培养物中的L-赖氨酸浓度被总结在如下表3中。
表3
如表3所示,发现与亲本菌株KFCC-10881相比,NCgl2399或NCgl2905基因缺陷的重组菌株的赖氨酸生产率分别增加了约5.9%和8.0%。此外,测定与亲本菌株相比,NCgl2399和NCgl2905基因都有缺陷的CA01-0892的赖氨酸生产增加了约13.1%(表3)。这些结果表明,葡糖酸激酶活性减弱到内源活性以下增加了6PGD活性——这对NADPH的产生有积极效果,从而导致高效、高产率的L-赖氨酸生产。
尽管以说明为目的公开了本发明的优选实施方式,本领域技术人员会理解,在不脱离如所附权利要求所公开的本发明的范围和宗旨的情况下,可以进行多种修改、增加和替换。

Claims (5)

1.L-赖氨酸生产率提高的重组的产L-赖氨酸谷氨酸棒状杆菌,其中与野生型谷氨酸棒状杆菌的内源葡糖酸激酶活性相比,葡糖酸激酶活性通过在编码葡糖酸激酶的染色体基因上的全部或部分删除、部分替换或插入而减弱,其中所述葡糖酸激酶具有SEQIDNO:2的氨基酸序列。
2.权利要求1所述的重组的产L-赖氨酸谷氨酸棒状杆菌,其中具有SEQIDNO:1的氨基酸序列的葡糖酸激酶的活性被进一步减弱。
3.权利要求1所述的重组的产L-赖氨酸谷氨酸棒状杆菌,源自谷氨酸棒状杆菌KFCC10881。
4.权利要求1所述的重组的产L-赖氨酸谷氨酸棒状杆菌,被确定为谷氨酸棒状杆菌CA01-0892,以登录号KCCM11085P保藏。
5.生产L-赖氨酸的方法,包括以下步骤:
1)培养权利要求1-4中的一项所述的重组的产L-赖氨酸谷氨酸棒状杆菌,以获得细胞培养物;和
2)从所述细胞培养物或所述谷氨酸棒状杆菌收集L-赖氨酸。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101582008B1 (ko) 2013-10-15 2015-12-31 씨제이제일제당 (주) 생물막 형성 억제 활성을 가지는 유전자 및 이 유전자가 불활성화된 균주를 이용한 l-라이신 생산 방법
KR101640711B1 (ko) * 2015-04-20 2016-07-19 씨제이제일제당 (주) 글루코네이트 리프레서 변이체, 이를 포함하는 l-라이신을 생산하는 미생물 및 이를 이용한 l-라이신 생산방법
KR101793328B1 (ko) * 2015-07-03 2017-11-03 씨제이제일제당 (주) L-라이신 생산능을 갖는 미생물 및 이를 이용한 l-라이신 생산 방법
KR101766964B1 (ko) * 2015-08-27 2017-08-09 씨제이제일제당 (주) L-라이신 생산능을 가지는 코리네박테리움 속 미생물 및 이를 이용한 l-라이신 생산방법
KR102011394B1 (ko) * 2017-07-19 2019-10-22 씨제이제일제당 주식회사 퓨트레신을 생산하는 미생물 및 이를 이용한 퓨트레신 생산방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1500148A (zh) * 2001-04-04 2004-05-26 在宿主细胞中生成产物的方法
CN1974760A (zh) * 2005-11-30 2007-06-06 Cj株式会社 具有提高l-赖氨酸生产能力的棒状杆菌属微生物及使用其生产l-赖氨酸的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4623825B2 (ja) 1999-12-16 2011-02-02 協和発酵バイオ株式会社 新規ポリヌクレオチド
KR100397322B1 (ko) * 2000-12-30 2003-09-06 씨제이 주식회사 엘-라이신의 제조방법
MXPA05012413A (es) * 2003-05-22 2006-02-13 Genencor Int Cepas bacterianas disenadas metabolicamente que tienen transportadores de gluconato endogenos no funcionales.
KR100838038B1 (ko) 2006-12-29 2008-06-12 씨제이제일제당 (주) L-라이신 생산능이 향상된 코리네박테리움 속 미생물 및그를 이용한 l-라이신 생산 방법
KR100838035B1 (ko) 2006-12-29 2008-06-12 씨제이제일제당 (주) L-라이신 생산능이 향상된 코리네박테리움 속 미생물 및그를 이용한 l-라이신 생산 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1500148A (zh) * 2001-04-04 2004-05-26 在宿主细胞中生成产物的方法
CN1974760A (zh) * 2005-11-30 2007-06-06 Cj株式会社 具有提高l-赖氨酸生产能力的棒状杆菌属微生物及使用其生产l-赖氨酸的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Characteriation and use of catabolite-repressed promoters from gluconate genes in corynebacterium glutamicum;Michal Letek et al;《Journal of Bacteriology》;20060131;第188卷(第2期);409-423 *
Gluconate as suitable potential reduction supplier in Corynebacterium glutamicum. Cloning and expression of gntP and gntK in Escherichia coli;ANTONIETTA PORCO et al.;《Biol Res》;20090423;第41卷;第349-358页 *

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