CN104838016B - 用于识别相对于其野生型具有提高的特定代谢物细胞内浓度的细胞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于识别相对于其野生型具有提高的特定代谢物细胞内浓度的细胞的方法，其中通过重组工程实现细胞的修饰，以及用于制备相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的生产细胞的方法，用于制备这些代谢物的方法，以及适合于此的核酸。根据本发明，编码重组酶的基因，其与已知的重组酶同源，经由载体转化到细胞中，并且将包含至少一个经修饰的基因G1‑Gn或至少一个突变的DNA引入到该细胞中，并借助代谢物传感器识别具有最高代谢物产量的细胞。由这些细胞中分离出对升高的产量负责的突变，提取这些基因或突变并引入到生产菌株中，其由此表现出升高的代谢物产量。

Description

用于识别相对于其野生型具有提高的特定代谢物细胞内浓度 的细胞的方法
本发明涉及用于识别相对于其野生型具有提高的特定代谢物细胞内浓度的细胞的方法，其中通过重组工程实现细胞的改变，以及用于制备相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的生产细胞的方法，用于制备这种代谢物的方法，以及适合于此的核酸。
几十年来，微生物在工业上被用于生产低分子量分子。低分子量分子是例如天然细菌代谢物如氨基酸 (EP 1070132 B1，WO 2008/006680 A8)、核苷和核苷酸 (EP 2097512C1，CA 2297613 C1)、脂肪酸 (WO 2009/071878 C1，WO 2011/064393 C1)、维生素 (EP0668359 C1)、有机酸(EP 0450491 B1，EP 0366922 B1)或糖(EP 0861902 C1，US 3642575A)。通过细菌生产的低分子量分子也是通过例如源自植物的异源基因的表达形成的那些分子。它们是植物活性物质。实例包括紫杉醇(WO 1996/032490 C1，WO 1993/021338 C1)、青蒿素 (WO 2009/088404 C1)和属于类异戊二烯、苯丙素类或生物碱类类别的另外的分子(Marienhagen J，Bott M，2012，J Biotechnol.，doi.org/10.1016/j.jbiotec.2012.06.001)。通常，除植物来源的分子或分子的前体而外也可用微生物制得这些具有经济利益的分子。这些包括例如用于制备甲基丙烯酸酯的羟基异丁酸(PCT/EP2007/055394)、用于制备塑料的二胺(JP 2009-284905 A)或用作燃料的醇(WO 2011/069105 C2，WO 2008/137406 C1)。
适合用作生产低分子量分子的微生物是革兰氏阴性的细菌、革兰氏阳性的细菌和酵母菌。合适的细菌例如是属于肠杆菌属（Genus Enterobacteria）的埃希氏杆菌各种（Escherichia species）如大肠杆菌，或属于厚壁菌属（Genus Firmicutes）的芽孢杆菌各种（Bacillus species）如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），或属于厚壁菌属的乳球菌各种（Lactococcus species）如乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）或乳杆菌各种（Lactobacillus species）如干酪乳杆菌（Lactobacillus casei），或属于子囊菌属（GenusAscomycetes）的酵母属各种（Saccharomyces species）如酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae），或耶氏酵母属各种（Yarrowia species）如解脂耶氏酵母（Yarrowialipolytica），或属于棒状杆菌属（Genus Corynebacterium）的棒状杆菌属各种（Corynebacterium species）。
棒状杆菌中优选的是有效棒状杆菌（Corynebacterium efficiens） (DSM44549)、热产氨棒状杆菌（Corynebacterium thermoaminogenes） (FERM BP-1539)和产氨棒状杆菌（Corynebacterium ammoniagenes）(ATCC6871)，但特别是谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum） (ATCC13032)。谷氨酸棒状杆菌的一些种是根据现有技术下的其它名称已知的。例如嗜乙酰乙酸棒状杆菌（Corynebacterium acetoacidophilum）ATCC13870、百合棒状杆菌（Corynebacterium lilium）DSM20137、栖糖蜜棒状杆菌（Corynebacterium melassecola）ATCC17965、黄色短杆菌（Brevibacterium flavum）ATCC14067、乳酸发酵短杆菌（Brevibacterium lactofermentum）ATCC13869、散枝短杆菌（扩展短杆菌） ATCC14020和嗜氨微杆菌（Microbacterium ammoniaphilum）ATCC15354。
为了形成和生产低分子量分子，表达或增强表达该低分子量分子的合成途径的微生物本身的基因、或同源基因或异源基因，或提高其mRNA的稳定性。为此，这些基因可以在质粒或载体上引入到细胞中，或它们可以存在于附加体上，或整合到染色体中。细胞自身的染色体编码的基因也可以在它们的表达中得以增加。这例如通过染色体中适当的突变在启动子区域中实现。也可以将导致产量增加的其它突变引入到染色体中，所述其它突变例如影响mRNA的稳定性，或渗透稳定性，对 pH值变化的耐受性，或者也可将其功能未知、但对产物的形成有有利影响的基因引入到染色体中。同源基因或异源基因也被嵌入到染色体中，或者它们被如此嵌入，以至于它们在染色体中以多次复制存在。
有针对性地将突变或基因嵌入到基因组中需要构建质粒，该质粒通过利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶在体外重组DNA序列来制备。为有针对性地引入染色体突变，整个过程还包括以下步骤：为实现体内置换，对成功置换的测试，和最后对增加的产物形成的测试。这需要在图1（左）中示意性列出的多个步骤，A1 - A8。这种方法适用于许多用于生产小分子的细菌。实例是谷氨酸棒状杆菌(Small mobilizable multi-purpose cloningvectors derived from the Escherichia coli plasmids pK18 and pK19: selectionof defined deletions in the chromosome of Corynebacterium glutamicum. SchäferA，Tauch A，Jäger W，Kalinowski J，Thierbach G，Pühler A. Gene. 1994 Jul 22;145(1):69-73)，或绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）(Allelic exchange in Pseudomonasaeruginosa using novel ColE1-type vectors and a family of cassettescontaining a portable oriT and the counter-selectable Bacillus subtilis sacBmarker. Schweizer HP. Mol Microbiol. 1992 May;6(9):1195-204)，或枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）(Construction of a modular plasmid family for chromosomalintegration in Bacillus subtilis. Gimpel M，Brantl S. J Microbiol. Methods.201211月;91(2):312-7)，或肉毒梭菌属（Clostridien）(Novel system for efficientisolation of clostridium double-crossover allelic exchange mutants enablingmarkerless chromosomal gene deletions and DNA integration. Al-Hinai MA，FastAG，Papoutsakis ET. Appl. Environ Microbiol. 201211月;78(22):8112-21)。
有针对性地将突变或基因引入到染色体中需要体外重组DNA序列，利用限制性内切酶和DNA连接酶以制备质粒（图1，A1）。为此所需的质粒是在合适的条件下在所希望的生产者中不复制的质粒。在通过电穿孔将质粒引入到微生物中，化学转化或弹道转化（ballistische Transformation）（图1，A2）之后，整合到染色体中。在整合中通过载体介导的抗性来选择（图1，A3）。合适的质粒例如是 pBRH1 (WO2003076452C2)或pWV01(US6025190)，其在醋杆菌属（Azetobacter）或芽孢杆菌属（Bacillus）中在转化（图1，A2）后不再能够通过升高细胞内的温度复制，由此在抗性细胞中实现将载体嵌入到染色体中。质粒pK19mobsacB从一开始就不能在棒状杆菌如谷氨酸棒杆菌中复制，因此，在卡那霉素存在下仅选择克隆，其中，通过同源重组将载体整合到染色体中（Schafer等人，Gene 145，69-73(1994)(图1，A3)。这些非复制质粒充当载体，以使所针对的染色体中的基因突变、使启动子序列突变、删除序列、或置换序列、或者将新的基因引入到染色体中。该方法是复杂的，因为必须单独在体外构建质粒。该方法此外是复杂的，因为通过合适的选择方法，如选择抗生素抗性或所提出的温度升高，首先使质粒与要置换的序列一起引入到染色体中，并在随后的步骤中再从染色体中失去该质粒(图，A4)。通过随后的测试，通常为PCR扩增，然后可以首先检验要置换的序列是否如希望般确实保留在染色体中(图1，A5)。由此构建了单个克隆，随后培养它(图1，A6)，定量其产物(图1，A7)，并且由此可能得到改进的生产者(图1，A8)。这种质粒构建和同源重组以获得微生物生产者的技术被广泛应用，例如以在谷氨酸棒杆菌或大肠杆菌中实现等位基因置换或缺失(US 8,293,514; US 8,257,943; US8,216,820; WO2008/006680 A8; EP 2386650 C1)。
近来，引入所谓的“重组工程”作为有针对性的基因组突变的另一方法。引入突变需要远比借助质粒嵌入突变更少的步骤(图1，右，B1–B2)。重组工程利用噬菌体-或原噬菌体基因，它们导致染色体DNA和外部供入的DNA之间的同源重组。在最简单的情况中，这种DNA作为商业合成的单链-DNA来使用。也可以使用借助PCR扩增的双链DNA。如果存在合适的噬菌体-或原噬菌体基因，这种方法仅需要很少步骤。但是，缺点是，这种方法基本上被限于引入允许在选择性培养基上生长的突变，例如引入抗生素抗性，因为其它突变不能被识别。因此，形成产物的微生物的快速生成的直接使用是非常有限的，并且迄今仅被描述用于大肠杆菌和产物番茄红素(Programming cells by multiplex genome engineering andaccelerated evolution. Wang HH，Isaacs FJ，Carr PA，Sun ZZ，Xu G，Forest CR，ChurchGM. Nature. 2009;460(7257):894-8)。在这种特殊情况下，由于着色的番茄红素，可借助菌落颜色推断出产物的形成。对于其它生物体和其它产物，例如氨基酸或其它有机酸，迄今不能直接识别产品形成的增加。另一个缺点是，重组工程限于大肠杆菌和非常有限数量的另外的微生物，如肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)，假结核耶尔森菌(Yersiniapseudotuberculosis)，乳芽孢杆菌属(Lactobacillus)，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和分枝杆菌(Mycobacterium)。
另一问题在于，迄今没有任何通用系统，用以在重组工程后立即在大的细胞群中识别并从这样的细胞群中分离出形成产物的微生物。迄今在重组工程中使用的在培养皿上选择的方法，如已述及的，限于非常特殊的应用和此外在培养皿上得到的重组体的数目有限，这使得该方法不适用于大的重组体库（Rekombinantenbibliotheken）的筛选。
重组工程基于由源自噬菌体或原噬菌体的蛋白介导的同源重组。对于大肠杆菌而言，已知两个同源系统。Rac-原噬菌体的RecE/ RecT和由噬菌体λ的Red-γ、Red-β和Red-α构成的red-操纵子。这两个系统都允许在两个不同的DNA分子之间的可自由选择的DNA片段的置换。DNA的置换通过在目标片段侧翼的两个具有30-100个碱基对长度的同源（相似或相同的）区域进行。为引入染色体突变，将携带突变的DNA分子商业合成为单链（图1，B 1），并引入到表达蛋白质Red-β的大肠杆菌中。由于所引入的DNA分子和该染色体之间的同源性，通过Red-β蛋白介导重组和序列的置换。以此方式修正在大肠杆菌的染色体的galK基因中的突变。因为只有完好的galK基因能够利用半乳糖，所以选择在培养皿上通过生长成为菌落的重组体克隆（图1，B 2）(Rekombineering: in vivo genetic engineering in E.coli，S. enterica，和beyond. Sawitzke JA，Thomason LC，Costantino N，Bubunenko M，Datta S，Court DL. Methods Enzymol. 2007;421:171-99)。同样可以引入抗性基因或校正相应的突变，由此可在成功的重组工程后对生长进行选择。这也可用编码对氯霉素、潮霉素、链霉素、氨苄西林或大观霉素有抗性的基因进行(Rekombineering: in vivo geneticengineering in E. coli，S. enterica，和beyond. Sawitzke JA，Thomason LC，Costantino N，Bubunenko M，Datta S，Court DL. Methods Enzymol. 2007;421:171-99)。其它具有易于选择的表型的基因因此可以通过重组工程引入到大肠杆菌的染色体中或在染色体中突变。如果不存在选择的可能性，则可以通过各种技术来处理它，如相互选择（Koselektion）或菌落杂交(Rekombineering: in vivo genetic engineering in E.coli，S. enterica，和beyond. Sawitzke JA，Thomason LC，Costantino N，Bubunenko M，Datta S，Court DL. Methods Enzymol. 2007;421:171-99)，或克隆的PCR-分析，但这需要额外的步骤并使得通过重组工程进行染色体的快速靶向诱变的优点丧失。此外，其以非常高的重组频率为前提，因为否则将必须单独测试数百个克隆。因此，用于分离改进的微生物代谢物生产者的非克隆培养染色体重组工程还不是可通用的。一个特例是微生物产品番茄红素，其产生醒目的被着色为红色的菌落。因此，通过反复多次连续不断的用大肠杆菌进行的重组工程并视觉定性评价培养皿上的菌落的色彩强度来突变20个染色体基因位点，以实现提高的番茄红素的形成(Programming cells by multiplex genome engineering andaccelerated evolution. Wang HH，Isaacs FJ，Carr PA，Sun ZZ，Xu G，Forest CR，ChurchGM. Nature. 2009;460(7257):894-8)。使用重组工程开发微生物生产者（mikrobielleProduzenten）的限制在于，绝大多数的微生物生产的低分子量分子没有可供选择的表型。
可验证在各细菌中增加的产物形成的代谢物传感器 - 也被称为纳米传感器 -也属于产品验证的现有技术。这样的代谢物传感器利用转录因子或RNA适体检测细菌或酵母中的低分子量代谢物。基于转录因子的已知代谢物传感器是例如pSenLys、pSenArg、pSenSer、pSenOAS或pJC1-lrp-brnF-eyfp (WO2011138006; DPA 102012 016 716.4)。在此，该代谢物传感器包含编码自体荧光蛋白（Autofluoreszenzprotein）的基因序列，其中该自体荧光蛋白的表达依赖于特定代谢物的细胞内浓度。在此种情况下，编码该自体荧光蛋白的基因序列的表达的控制依赖于特定代谢物的细胞内浓度在转录的层面上进行。因此，取决于各代谢物的细胞内浓度，或多或少形成mRNA，它可以被转译到核糖体中，形成自体荧光蛋白。所述包含代谢物传感器的微生物可以是任意一种微生物。例如可以提及细菌、酵母或肠道细菌，如大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌或酿酒酵母。
为了使用具有增加的产物形成的细胞而利用代谢物传感器是由于，在代谢物形成增加时不仅产生的和细胞外积累的代谢物增加，而且相对于野生型，代谢物的细胞内浓度也增加 (A high-throughput approach to identify genomic variants of bacterialmetabolite producers at the single-cell level. Binder S，Schendzielorz G，Stäbler N，Krumbach K，Hoffmann K，Bott M，Eggeling L.Genome Biol. 2012 年5月28日;13(5):R40; Engineering microbial biofuel tolerance and export using effluxpumps. Dunlop MJ，Dossani ZY，Szmidt HL，Chu HC，Lee TS，Keasling JD，Hadi MZ，Mukhopadhyay A. Mol Syst Biol. 2011 年5月10日;7:487)。
描述代谢物传感器，以在微生物的突变体库中识别具有升高的产物形成的突变体，并借助流式细胞仪和自动分选装置分选出这些突变体WO2011138006;DPA102012016716.4）。在这种情况中，用染色体的化学无定向诱变或者通过将突变体通过错误的聚合酶链反应引入到质粒编码的基因中制备突变体库。本发明不涉及化学无定向诱变或通过错误的聚合酶链反应引发的诱变。
迄今用于菌株开发发展的技术的缺点是，到目前为止，还没有提供技术有针对性地将突变引入到细胞基因或染色体中，并且同时在没有克隆培养（培养皿）的情况下在引入突变后识别改善的直接作为在细胞悬浮液中的单个细胞的代谢物生产者并将其由细胞悬浮液中分离出来。
因此，本发明的目的是提供这种用于加速开发小分子的微生物生产者并克服现有技术的缺点的方法。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的细胞，根据并列的权利要求6、7和15的方法，根据权利要求18的重组酶基因，根据权利要求19的重组酶，以及根据权利要求20的核酸得以实现。
在从属权利要求中给出本发明的有利扩展方案。
用所述细胞、所述方法、所述重组酶基因、所述重组酶，所述识别的基因G1-Gn和突变M1–Mm，现在可以以特别快的途径为提高的代谢物产量获得细胞，用该细胞可以相对于起始细胞实现提高的代谢物产量。
在下文中将以其一般形式说明本发明。
根据本发明，提供相对于其野生型经遗传修饰的细胞，其包含用于编码重组酶的基因序列和另外包含编码代谢物传感器的基因序列。
所述细胞优选是微生物，优选细菌，特别是棒杆菌属、肠杆菌属或埃希氏菌属，特别优选谷氨酸棒状杆菌或大肠杆菌。
编码重组酶的基因序列可以是相对于所希望的微生物中的已知重组酶具有改善的功能的序列。其是编码重组酶的基因序列，其编码将细胞外加入的DNA与细胞自身DNA重组的蛋白质。对功能的测试可如图2中示意性示出般进行。已证实根据SEQ. ID. Nr. 1或SEQ. ID Nr. 7 和 9的基因序列是特别合适的。
编码重组酶的基因序列可借助载体，例如质粒，转化到细胞中并表达，由此形成所述重组酶。
用于该方法中的重组酶的特征在于，其重组细胞外加入的DNA和细胞自身的DNA。该重组酶例如可源自一个较大的基因库，如一个宏基因组，在那里通过与已知重组酶进行序列比较识别出可能的重组酶。通过这样的序列比较此外可以识别出已存在于数据库中的可能的重组酶。此外，被赋予重组酶活性或者估计具有这种活性的蛋白质也可以通过功能表征被识别为重组酶。优选可从噬菌体或原噬菌体中分离出重组酶。因此，重组酶可以由生物工程中重要的细菌的原噬菌体中分离出来并使用，所述细菌为明串珠菌属（Leuconostoc）、梭菌属（Clostridien），硫杆菌属（Thiobacillus）、食烷菌属（Alcanivorax）、固氮弧菌属（Azoarcus）、芽孢杆菌属、假单胞菌属（Pseudomonas）、泛菌属（Pantoea）、不动杆菌属（Acinetobacter）、希瓦氏菌属（Shewaniella）或棒状杆菌属和各自的相关物种。优选的是与原噬菌体 Rac的重组酶 RecT或噬菌体λ的重组酶 Bet同源的重组酶。特别优选的是大肠杆菌原噬菌体Rac的重组酶 RecT、大肠杆菌噬菌体λ的重组酶 Bet和黏金色棒状杆菌（Corynebacterium aurimucosum）的重组酶rCau (cauri_1962)。
所使用的编码代谢物传感器的基因序列是载体例如质粒的序列，其编码识别代谢物如氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质并使它们通过荧光可见的蛋白质。荧光越强，细胞内的代谢物浓度越高。由此可以识别具有相对于基因未修饰的形式荧光增加的细胞，从而识别出升高的产物形成。
经如此修饰的细胞适合将从外部供入的携带突变M1-Mm或突变基因G1-Gn的DNA分子引入其细胞自身的DNA中并通过荧光标示出由于引入DNA造成的升高的特定代谢物产量。在此如此选择所述代谢物传感器，使其要求检测将越来越多地形成的代谢物。
此外，本发明包括用于在细胞悬浮液中识别相对于其野生型具有升高的特定代谢物细胞内浓度的细胞的方法，其包含下述方法步骤：
i) 提供包含上述类型细胞的细胞悬浮液
ii) 通过重组工程加入DNA进行细胞的基因修饰，所述DNA含有至少一个经修饰的基因G1-Gn或至少一个突变 M1-Mm，获得在其中细胞在特定代谢物的细胞内浓度方面不同的细胞悬浮液，
iii) 在具有升高的特定代谢物细胞内浓度的细胞悬浮液中通过荧光检测借助代谢物传感器识别各细胞。
作为细胞优选使用微生物，优选细菌，特别是棒杆菌属、肠杆菌属或埃希氏菌属，特别优选谷氨酸棒状杆菌或大肠杆菌。
重组工程是根据现有技术已知的方法和在具体的说明书部分中示例性、而非限制性公开的方法。优选地，该重组酶基因在质粒上引入到细胞中。特别优选将根据SEQ. ID1Nr.1的重组酶的基因引入到所述细胞中。
为此，优选用载体，特别优选质粒，根据序列SEQ.ID. Nr. 3-Nr. 9转化细胞。
相对于野生型出现升高的细胞内浓度的代谢物例如可以是氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质。其是期望的产物，其产量要得到改善。
所述细胞悬浮液可以是例如存在于含盐水溶液中的细胞，且该水溶液任选包含营养物质。
在通过重组进行细胞的遗传修饰的情况中，可以使用作为单链或双链DNA的DNA，以及合成DNA或者从细胞中分离出来的DNA。该DNA可包含50 bp -3 Mb，优选具有50-150 bp长度的DNA。该DNA可以编码要通过基因工程修饰的生产者的蛋白或蛋白的部分。也可以使用与要通过基因工程修饰的生产者的启动子区域或未知功能的区域同源的DNA。此外，该DNA也可以编码来自其它生物体的基因或调节单元（regulatorische Elemente），作为要通过基因工程修饰的生产者的基因或调节单元。
除了定义的DNA分子，也可以使用DNA分子的混合物，这例如有利于产生较大的遗传多样性。
在此可以插入到染色体（Chrosom）中或质粒中。
借助代谢物传感器的荧光检测方法是本领域技术人员已知的。
在一个实施方案中，本发明也涉及用于制备相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的生产细胞的方法，其包括下列步骤：
i) 提供包含上述类型的细胞的细胞悬浮液；
ii) 通过重组，加入DNA进行细胞的基因修饰，所述DNA包含至少一个经修饰的基因G1-Gn或至少一个突变 M1-Mm。得到细胞悬浮液，在该悬浮液中细胞在特定代谢物的细胞内浓度方面不同；
iii) 通过荧光检测借助代谢物传感器识别该具有升高的特定代谢物细胞内浓度的细胞悬浮液中的单个细胞；
iv) 从细胞悬浮液中分离出识别的细胞；
v) 在识别和分离出的细胞中识别那些经基因修饰的基因G1-Gn或那些突变 M1-Mm，它们对升高的特定代谢物细胞内浓度负责；
vi) 制备相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的生产细胞，其基因组包含基因G1-Gn中的至少一个和/或至少一个突变 M1-Mm。
与识别细胞悬浮液中相对于其野生型具有升高的特定代谢物细胞内浓度的细胞相同的关系适用于细胞、重组工程、代谢物、细胞悬浮液和荧光检测方法，步骤i)、ii)和iii)中的将DNA引入到细胞中的载体。
被识别的细胞的分离可以用已知的方法进行。
为生产相对于野生型修饰过的生产细胞，分离出用于识别增加的产量和通过增加的荧光指示增加的代谢物产量的细胞。
在这些细胞中识别突变M1-Mm和/或在基因G1至Gn中，或在基因G1-Gn中的突变M1-Mm。这可通过基因G1-Gn和/或突变品种M1-Mm中的靶基因的PCR扩增，随后测序进行。同样地，可进行基因组的测序。
然后，将识别的增加产品的突变M1-MM和/或基因G1-Gn转移到生产细胞中。这可以用技术人员根据本领域已知的方法进行。
术语G1-Gn指基因G1、G2、G3-Gn中的至少一个，在重组工程范围内将其加入到细胞中并使其现在对特别好的代谢物产量的提高负责。
术语M1-Mm指包含在基因G1-Gn中的突变 M1、M2 M3…. Mm，在方法步骤ii）中将其加入细胞中并且其现在对特别好的代谢物产量的提高负责。
从细胞中分离出这些基因或这些突变，并根据已知的方法引入到生产细胞的基因组中。在这种情况下，可将该基因或该突变，或这些基因或这些突变引入到生产细胞的染色体的DNA或质粒中。
这些基因或突变是DNA区段，其优选编码所希望的代谢物的生物合成途径中的步骤的或任选与其有关的代谢过程的蛋白质。也可以是有益影响用于形成产物的基因的启动子活性或基因的mRNA的稳定性的DNA。
尤其已发现了适合提高L-赖氨酸产量的根据序列SEQ. ID. Nr. 33 - SEQ. ID.44的基因。
此外，本发明涉及用于制备代谢物的方法，其包括下述方法步骤：
a) 通过上述类型的方法制造相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的生产细胞
b) 在含有营养物的培养基中，在所述生产细胞由所述营养物生产特定代谢物的条件下培养细胞。
将以此方式制备的代谢物分泌到培养基中，并可将其从培养基中分离出来。
要使用的培养基或发酵培养基必须以合适的方式符合各自的菌株的要求。合适的培养基是本领域技术人员已知的。American Society for Bacteriology (WashingtonD.C.，USA，1981)的Handbuch „ Manual of Methods for General Bacteriology”中包含了各种微生物的培养基的说明。术语培养基和发酵培养基或培养基（Medium）可相互互换。
作为碳源可以使用糖和碳水化合物，例如，葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、糖蜜、来自甜菜-或甘蔗加工的含蔗糖的溶液、淀粉、淀粉水解物和纤维素、油和脂肪，例如大豆油、向日葵油、花生油和椰子油，脂肪酸，例如棕榈酸、硬脂酸和亚油酸，醇例如甘油、甲醇和乙醇，和有机酸，例如乙酸或乳酸。
作为氮源可以使用有机含氮化合物如蛋白胨、酵母提取物、肉提取物、麦芽提取物、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。所述氮源可单独使用或作为混合物使用。
作为磷源可以使用磷酸、磷酸二氢钾或磷酸氢二钾或相应的含钠盐。
此外，该培养基必须含有盐，例如以金属，例如钠、钾、镁、钙和铁的氯化物或硫酸盐的形式，例如硫酸镁或硫酸铁，它们对于生长是必需的。最后，除上述物质外可使用必需生长素如氨基酸例如高丝氨酸和维生素，例如硫胺素、生物素或泛酸。
所提及的原材料可以以单批次形式加入或可在培养过程中以合适的方式馈入。
为控制培养物的pH，以合适的方式使用碱性化合物如氢氧化钠、氢氧化钾、氨或氨水或者酸性化合物如磷酸或硫酸。通常将pH值调节至6.0-8.5，优选6.5-8。为了控制泡沫产生，可使用消泡剂，例如脂肪酸聚乙二醇酯。为了保持质粒的稳定性可向培养基中加入合适的起选择作用的物质，例如抗生素。发酵优选在有氧条件下进行。为了保持该条件，将氧气或含氧气的气体混合物，例如空气，引入该培养基中。也可以使用富含过氧化氢的液体。任选地，该发酵在过压下，例如在0.03-0.2 MPa的过压下运行。培养的温度通常为20℃-45℃，优选25℃-40℃，特别优选30℃-37℃。在分批工艺中，该培养优选继续进行，直至形成对于所述制备所希望的代谢物的方法而言足够的量，所希望的代谢物例如是氨基酸、有机酸、维生素或植物活性物质。这一目标通常在10-160小时内实现。在连续方法中，更长培养时间是可能的。通过微生物的活动，在发酵培养基中和/或在微生物的细胞中产生代谢物的富集（积累）。
合适的发酵培养基的实例尤其可见于专利文献5,770,409、US 5,990,350、US 5,275,940、WO 2007/012078、US 5,827,698、WO 2009/043803、US 5,756,345或US 7,138,266中。
用根据本发明的用于制备代谢物的方法例如可以特别有效地制备氨基酸、有机酸、维生素、碳水化合物或植物活性物质。
优选用该方法生产L-氨基酸、核苷酸和植物活性物质，特别优选 L-赖氨酸。
本发明的主题也是根据SEQ. ID. Nr. 1的重组酶基因及其等位基因，其具有至少70%的，优选80%的，特别优选 85%的和/或90%的同源性，尤其优选同源性为91%、92、%、93%、94 %、95%、96%、97%、98%或99%。
本发明的主题也是根据SEQ. ID. Nr.2的重组酶及其同源蛋白，其具有95%、96%、97%，优选98%或99%的同源性。
此外根据SEQ. ID. Nr. 33 - SEQ. ID. Nr. 44的序列的核酸是本发明的组成部分，其编码用其可获得特别多产的生产菌株的基因，并且其源自用于识别突变的细胞。
下面在具体说明部分更精确说明本发明，但不限于此。
识别和利用重组酶的方法对达成所提出的目的作出了贡献。为识别对生物工程重要的细菌的重组酶，所述细菌为明串珠菌属、梭菌属、硫杆菌属、食烷菌属、固氮弧菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、泛菌属、不动杆菌属、希瓦氏菌属和棒状杆菌各种，尤其是谷氨酸棒状杆菌，根据已知方法针对与已知重组酶同源的蛋白和由其预期或希望的在所希望的生物体中比已知重组酶更好的功能分析基因组数据库。基因组数据库是可以自由进入的。例如，例如欧洲分子生物制品实验室(EMBL，Heidelberg，Germany and Cambridge，UK) 的数据库，国家生物技术信息中心的数据库 (NCBI，Bethesda，Md.，USA)，瑞士生物信息学研究所的数据库(Swissprot，Geneva，瑞士)，或蛋白质信息资源数据库(PIR，Washington，D.C.，USA) 和日本DNA数据库(DDBJ，1111 Yata，Mishima，411-8540，Japan)。
利用已知的数据库，以找到与已知重组酶同源的蛋白 (图2，c1)，例如源自原噬菌体 Rac的RecT (Genetic and molecular analyses of the C-terminal region of therecE gene from the Rac prophage of Escherichia coli K-12 reveal the recTgene. Clark，A.J.，Sharma，V.，Brenowitz，S.，Chu，C.C.，Sandler，S.，Satin，L.，Templin，A.，Berger，I.，Cohen，A. J. Bacteriol. (1993))，源自噬菌体λ的β(Hendrix，R.W.(1999). All the world's a phage. Proc Nat Acad Sc USA 96: 2192–2197)，源自分枝杆菌噬菌体 Che9c的gp61或源自分枝杆菌噬菌体 Halo的gp43 (Rekombineeringmycobacteria and their phages. van Kessel JC，Marinelli LJ，Hatfull GF. Nat RevMicrobiol. 200811月;6(11):851-857)。用已知的算法和序列分析程序根据公众可获得的已知方法找寻同源蛋白，所述已知方法例如记载在Staden (Nucleic Acids Research 14，217-232 (1986))，或Marck (Nucleic Acids Research 16，1829-1836 (1988)) 中或利用Butler 的GCG程序(Methods of Biochemical Analysis 39，74-97 (1998))。
根据本发明，本发明的序列也包括这样的序列，其具有大于70％，优选80％，更优选85％（基于核酸序列计）或90％（也基于多肽计），优选大于91％，92％，93％或94％，更优选大于95％或96％和特别优选大于97％，98％或99％（基于这两种类型的序列计）的对这些序列之一的同源性（在氨基酸水平）或同一性（在核酸水平，不包括天然变性），只要保持这样的序列的作用方式或功能和目的。如本文所用的术语“同源性”（或同一性）可通过公式H（％）= [1-V / X] x 100来定义，其中H表示同源性，X是比较序列的核碱基/氨基酸的总数，V是要研究的序列的不同核碱基/氨基酸的数目，基于比较序列计。在每种情况下，术语编码多肽的核酸序列包括根据遗传密码的退化可能出现的所有的序列。
在序列表中给出的氨基酸序列的同一性百分比可以用本领域技术人员已知的现有技术中的方法没有困难地确定。根据本发明可以使用的合适的程序是BLASTP (Altschul等人 1997. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein databasesearch programs. Nucleic Acids Res. 25(17): 3389-3402)。
在序列表中给出的序列根据本发明也包括与所给出的杂交的核酸序列。关于杂交的说明，本领域技术人员尤其可参见Boehringer Mannheim GmbH的手册"The DIG SystemUsers Guide for Filter Hybridization"(Mannheim，德国，1993)和Liebl等人(International Journal of Systematic Bacteriology 41: 255-260 (1991))。该杂交在严格的条件下发生，即，它仅形成这样的杂交体，其中探针，例如与基因互补的核苷酸序列，和靶序列，即用探针处理的多核苷酸，至少70％相同。已知的是，包括洗涤步骤的杂交的严格性受缓冲液组成的改变、温度和盐浓度的影响或由其确定。杂交反应通常在与洗涤步骤相比相对较低的严格性下进行 (Hybaid Hybridisation Guide，Hybaid Limited，Teddington，UK，1996)。对于所述杂交反应，例如可在约50℃- 68℃的温度下使用相应于5×SSC-缓冲液的缓冲液。在此，探针也可以与具有与探针序列少于70％的同一性的多核苷酸杂交。这种杂交体不太稳定，并被在严格条件下的洗涤除去。这例如可以通过降低盐浓度至2×SSC和任选随后0.5xSSC(The DIG System User's Guide for FilterHybridisation，Boehringer Mannheim，Mannheim，德国，1995)实现，其中设定大约50℃ -68℃，大约52℃ - 68℃，大约54℃ - 68℃，大约56℃ - 68℃，大约58℃ - 68℃，大约60℃- 68℃，大约62℃ - 68℃，大约64℃ - 68℃，大约66℃ - 68℃的温度。优选地，清洗步骤在大约62℃ - 68℃，优选64℃-68℃或大约66℃ - 68℃，特别优选约66℃ - 68℃的温度下进行。任选可以将盐浓度降低到最低相应于0.2×SSC或0.1×SSC的浓度。通过以每步约1- 2℃从50℃逐步提高杂交温度至68℃，可分离出编码氨基酸序列的多核苷酸片段，其与所用探针的序列具有例如至少70％或至少80％或至少90％-95％或至少96％-98％或至少99％的同一性。对杂交的进一步说明可以以所谓的试剂盒形式得自市场（例如RocheDiagnostics GmbH的DIG Easy Hyb，曼海姆，德国，目录号1603558）。
如此确定的得自黏金色棒状杆菌的包含重组酶基因recT(SEQ ID No. 1)和编码功能性重组酶rCau (SEQ ID No. 2)的新的DNA序列是本发明的组成部分。
经识别的重组酶克隆到载体例如质粒中，所述载体允许在要进行重组的宿主中诱导表达重组酶基因(图2，c2.1)。表达载体是现有技术。因此，例如对于明串珠菌或乳酸杆菌而言可利用载体 pCB42 (Construction of theta-type shuttle vector forLeuconostoc and other lactic acid bacteria using pCB42 isolated from kimchi.Eom HJ，Moon JS，Cho SK，Kim JH，Han NS. Plasmid. 2012 Jan;67(1):35-43)，对于肉毒梭菌属可利用ptHydA (Girbal L，von Abendroth G，Winkler M，Benton PM，Meynial-Salles I，Croux C，Peters JW，Happe T，Soucaille P (2005) Homologous andheterologous over-expression in Clostridium acetobutylicum andcharacterization of purified clostridial and algal Fe-only hydrogenases withhigh specific activities. Appl. Environ Microbiol. 71:2777–2781)，对于硫杆菌属可利用 pTF-FC2 (Plasmid evolution and interaction between the plasmidaddiction stability systems of two related broad-host-range IncQ-likeplasmids. Deane SM，Rawlings DE. J Bacteriol. 2004 Apr;186(7):2123-33.)，对食烷菌属可利用 pRED (Appl Microbiol Biotechnol. 2006 Jul;71(4):455-62. Functionalexpression system for cytochrome P450 genes using the reductase domain ofself-sufficient P450RhF from Rhodococcus sp. NCIMB 9784. Nodate M，Kubota M，Misawa N.)，对芽孢杆菌属可利用 pMG (Construction of a modular plasmid familyfor chromosomal integration in Bacillus subtilis. Gimpel M，Brantl S. JMicrobiol Methods. 2012;91(2):312-7)，对假单胞菌属可利用 pWW0 (IncreasingSignal Specificity of the TOL Network of Pseudomonas putida mt-2 by Rewiringthe Connectivity of the Master Regulator XylR. de Las Heras A，Fraile S，deLorenzo V. PLoS Genet. 2012 Oct;8(10):e1002963)，对泛菌属可利用 pAGA(Characterization of a small cryptic plasmid from endophytic Pantoeaagglomerans and its use in the construction of an expression vector. de LimaProcópio RE，Araújo WL，Andreote FD，Azevedo JL. Genet Mol Biol. 2011 Jan; 34(1):103-9)，对不动杆菌属可利用 pRIO-5 (Complete sequence of broad-host-rangeplasmid pRIO-5 harboring the extended-spectrum-β-lactamase gene blaBES.Bonnin RA，Poirel L，Sampaio JL，Nordmann P. Antimicrob Agents Chemother. 2012Feb; 56(2):1116-9)，对希瓦氏菌属可利用 pBBR1-MCS (Shewanella oneidensis: a newand efficient system for expression and maturation of heterologous [Fe-Fe]hydrogenase from Chlamydomonas reinhardtii. Sybirna K，Antoine T，Lindberg P，Fourmond V，Rousset M，Méjean V，Bottin H. BMC Biotechnol. 2008 Sep 18;8:73)，或对棒状杆菌属各种，尤其是谷氨酸棒状杆菌(C. glutamicum)可利用 pZ1 (Menkel等人，Applied and Environmental Microbiology (1989) 64: 549-554)或pCLTON (Atetracycline inducible expression vector for Corynebacterium glutamicumallowing tightly regulable gene expression. Lausberg F，Chattopadhyay AR，HeyerA，Eggeling L，Freudl R.Plasmid. 2012 68(2):142-7)。由Tauch等人 (Journal ofBiotechnology 104，27-40 (2003))公开了关于谷氨酸棒状杆菌中的表达质粒的综述文章。
根据本发明载体的一个优选实施方式其涉及载体 pCLTON2-bet (SEQ ID No.3)、pCLTON2-recT (SEQ ID No. 4)、pCLTON2-gp43 (SEQ ID No. 5)、pCLTON2-gp61 (SEQID No. 6)、pCLTON2-rCau (SEQ ID No. 7)、pEKEx3-recT (SEQ ID No. 8)、pEKEx3-bet(SEQ ID No. 9)。
在各自的宿主中对如此制备的载体测试重组酶的活性(图2，c2)。该活性试验包括制备宿主的试验菌株，在该宿主中应通过重组工程制备易于检测的表型(图2，c2.1)。进一步的步骤包括转化试验菌株(图2，c2.2)，诱导重组酶基因的表达(图2，c2.3)，制备用于接受线性DNA的感受态细胞(图2，c2.4)，转化带有线性DNA的感受态细胞(图2，c2.5)，和测试表型的制备(图2，c2.6)。如果可以制备预期的表型，则进行重组工程。各步骤，c2.1 –c2.6，是本领域技术人员已知的。因此，在作为易于检测的表型(图2，c2.1)的试验菌株中，例如将缺陷型抗生素抗性基因（ein defektes Antibiotikaresistenzgen）引入到染色体中，其功能通过成功的重组工程得以恢复。作为抗生素抗性基因是指赋予对卡那霉素，氯霉素，潮霉素，链霉素，氨苄西林或大观霉素的抗性的基因。也可以使用这样的基因，其允许在作为选择标记的特定底物上生长，例如编码半乳糖激酶的galK基因。具有表达重组酶的试验质粒的试验菌株的转化(图2，c2.2)根据已知方法进行，例如电穿孔、化学转化或弹道转化。为诱导表达载体中的重组酶基因(图2，c2.3)，将由载体预先确定的诱导体添加到培养基中。这种做法是本领域技术人员已知的，并且所述诱导体例如是异丙基-β-D-硫代半乳吡喃糖苷、无水四环素、Sakacin或乙酰胺。进一步的步骤，如制备感受态细胞 (图2，c2.4)、转化细胞(图2，c2.5) 以及通过转移（Ausplattieren）到培养皿上测试表型的制备(图2，c2.6)是微生物学标准方法并且同样是本领域技术人员已知的。
如果根据所述方法制备所希望的表型，则随后优选进行重组工程的优化(图2，c3)。这包括改变在三十分钟至6小时范围内的诱导时间，改变用于重组工程的DNA，改变再生-和分离时间以及改变本领域技术人员已知的任选另外的参数。
所述用于重组工程的DNA是单链DANN，其由商业供应商合成，并且可以具有最长300个碱基对。在此情况中，所希望的引入到染色体中的突变存在于该DNA的中心，并且在其两侧该DNA包含与宿主的染色体序列同源的序列(US 7,144,734)。所述优化包括不同长度的DNA的测试。作为DNA使用具有20-300个碱基对，优选100个碱基对长度的DNA。所述优化包括以不同量的DNA测试，其中使用0.2-30微克用于转化，优选10微克。所述优化还包括测试DANN，其与有义链或反义链同源，其中优选使用与反义链同源的DNA(US 7,674,621)。各优化步骤均是本领域技术人员已知的，并且例如记载用于大肠杆菌（(Rekombineering: invivo genetic engineering in E. coli，S. enterica，and beyond. Sawitzke JA，Thomason LC，Costantino N，Bubunenko M，Datta S，Court DL. Methods Enzymol. 2007;421:171-99)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis genome editing using ssDNA withshort homology regions. Wang Y，Weng J，Waseem R，Yin X，Zhang R，Shen Q. NucleicAcids Res. 2012 Jul;40(12):e91)，或乳球菌（Lactococcus）(High efficiencyRekombineering in lactic acid bacteria. van Pijkeren JP，Britton RA. NucleicAcids Res. 2012，40(10):e76)。
为进行获得微生物生产者的重组工程(图2，C1-C4)，选择染色体中要突变的基因位置。它们可以是已知的基因、未知功能的基因或基因间区域。至于生产者，其例如是参与合成代谢或分解代谢或调控过程的基因或基因的启动子区域，或影响mRNA或蛋白质的半衰期的那些。
合成或通过PCR扩增制备用于重组的DNA。其为30-3000个碱基对长，并具有组织结构A-B-C。这里B是位于中心的所希望的突变。在插入的情况中，其可以是1-3000个碱基对的序列，优选1-1000个，更优选1-100个，特别优选1个碱基对的序列。序列A和C与染色体序列同源。在合成的DNA中，它们各为20-100个碱基对长。在染色体中所希望的缺失的情况中，B为零碱基对长，而A和C与染色体中直接相邻于缺失区域的序列同源。序列A和C在合成的DNA中为20-100个碱基对长。染色体中的缺失可为1个碱基对或最长10 kb。为置换染色体中的碱基对，B表示要置换的区域，其可以包含1-50个碱基对。序列A和C与相邻于要置换区域的染色体序列同源。在合成的DNA中，它们为 20-100个碱基对长。DNA 合成例如施行Genescript (GenScript USA Inc.，860 Centennial Ave.，Piscataway，NJ 08854，USA)，或Eurofins ( Eurofins MWG Operon，Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，Germany)，或DNA 2.0 (DNC2.0 Headquarters，1140 O'Brien Drive，Suite A，Menlo Park，CA 94025，USA)。
该合成的或通过PCR扩增制备的DNA通过转化引入到表达重组酶的和包含代谢传感器的微生物中(图3，C1)。这种包含代谢物传感器的微生物已公开（WO2011138006，DPA102012016716.4，DPA102012017026.2）。用于转化和重组的DNA是如上所述的定义的DNA序列。
但是，为进行转化和重组，也可以使用定义的各种DNA序列的混合物。在置换染色体中的碱基对时，优选在区域“B”中使用这些混合物，其中在DNA序列的组织结构A-B-C中“B”是要置换的区域。因此，例如可以在一个基因中同时在微生物的一个群体中在多肽中的一个位置上置换不同的氨基酸。也可以在多肽中的不同位置同时置换不同的氨基酸。也可以在一个启动子区域中同时置换不同的核苷酸。相应的DNA混合物本身可以通过混合各给定的DNA序列来制备，或在生产商处已合成为混合物，由此在一个批次中存在最多数千种不同的DNA分子，它们因此也在一个批次中被用于转化和重组(图3，C1)。这种具有非常不同的序列的DNA混合物商购可得。例如，Life Technologies GmbH，Frankfurter Straße 129B，64293 Darmstadt提供的“Combinatorial Libraries”或“Controlled RandomizedLibraries”或“Truncated libraries”，它们可直接用于重组。
为进行转化和重组此外也可以使用未定义的DNA序列。例如，现有生产者的基因组DNA。以这种方式可识别形成产物所需的DNA区段和/或突变和/或基因。
在转化含重组酶和纳米感应器的微生物后，在复合培养基中如本领域技术人员已知的和例如记载用于大肠杆菌(Hanahan，D. Studies on transformation ofEscherichia coli with plasmids. J Mol Biol. 1983; 166(4):557-80)，或棒状杆菌属(Tauch A，Kirchner O，Löffler B，Götker S，Pühler A，Kalinowski J. Efficientelectrotransformation of corynebacterium diphtheriae with a mini-repliconderived from the Corynebacterium glutamicum plasmid pGC1. Curr Microbiol.2002; 45(5):362-7)的那样进行再生。再生后，将细胞任选转移至基本培养基中用于分离，在这之后根据本发明的方法，通过流式细胞仪在单个细胞中直接进行产物分析和生产者的选择(图3，C2)。将选择的单个细胞置于培养皿中的培养基上，或者也直接置于带有液体培养基的微量滴定板中用于进一步培养。借助流式细胞仪分析细胞悬浮液的细节例如可参见Sack U，Tarnok A，Rothe G (Hrsg): Zelluläre Diagnostik. Grundlagen，Methoden undklinische Anwendungen der Durchflusszytometrie，Basel，Karger，2007，27–70页。每秒分析最多100000个细胞并具有分选可能性的合适的流式细胞仪例如是仪器Aria-III (BDBiosciences， 2350 Qume Drive， San Jose，California， USA，95131， 877.232.8995)或仪器MoFlo- XDP (Beckman Coulter GmbH，Europark Fichtenhain B 13，47807 Krefeld，Germany)。
在分离生产者(图3，C3)之后，在摇瓶或微量滴定板中验证产物形成性能。选择特别合适的生产者。其生产出比在步骤C1(图3)中用于DNA转移的起始菌株更多的由微生物生产的产物。通过在由步骤C1中添加的DNA定义的范围内的基因组或整个染色体或质粒编码的DNA的测序可识别有效增加产物的突变(图3，C3.A)。相应的突变M1-Mm和/或基因G1-Gn任选根据已知的方法转移到其它生产者菌株中(图3，C3.B)，以由此进一步改进已存在的代谢物生产者(图3，C3.C)。
现借助附图和非限制性实施例更详细地说明本发明。
图1：（左）为理解本发明，该图示出根据现有技术的工艺流程图，即，通过步骤A1–A8，由构造特殊的质粒(A1)出发，经由在培养皿上的两个选择步骤(A3–A4)，和克隆培养(A6) 直至测试提高的产量(A7–A8)来制造染色体突变的原理，以及（右）产生的突变通过由合成的DNA(B1)开始和选择在培养皿上的抗性克隆或在培养皿上的着色克隆(B2)的重组工程来制造染色体突变的原理。
图2: 该图示出对小分子量分子的生物工程生产而言重要微生物的重组工程的根据本发明的发展。通过序列分析识别(c1)嵌入(c2.1)到合适的表达载体中的重组酶。在造成宿主高重组酶表达和使宿主能接受DNA的步骤(c2.2–c2.4)之后，将该DNA作为单链或双链DNA加入(c2.5)并选择(c2.6)合适的试验菌株的表型。最后，还在整个实验中对重组工程(c2)进行其优化(c3)。
图3: 根据本发明的重组工程结合流式细胞产品分析通过代谢物传感器用以分离微生物代谢物生产者和进一步利用如此识别的突变用以改善已存在的代谢物生产者。将DNA加入到表达重组酶和包含具有所述代谢物传感器的传感器质粒的细胞中(C1)。通过重组酶将具有突变基因G1–Gn（其具有突变 M1-Mm）的添加的DNA嵌入到这些细胞中。借助高通量流式细胞仪(Hochdurchsatzdurchflusszytometrie)和选择(FACS)分离具有提高的产物形成从而增加了荧光的细胞(C2)，并由此提供细胞以识别产生改善的代谢物形成的突变(C3)。该细胞任选也已经是经改进的代谢物生产者。为识别基因G1-Gn中的突变M1-MM(C3.A)，用已知的方法给由步骤C3产生的细胞的基因组或质粒进行细胞测序，以将其根据现有方法 (C3.B)引入到现有的代谢物生产中以使其得到进一步的改善(C3.C)。
实施例1: 重组酶的识别
与位于National Center for Biotechnology Information (NCBI, Bethesda,Md., USA)的数据库中的接入编号（Zugangsnummer） CAD61789.1下的大肠杆菌的原噬菌体Rac的RecT序列用程序Blast，BLAST 2.2.27+进行同源性检索(Wheeler，David; Bhagwat，Medha (2007). "Chapter 9，BLAST QuickStart". In Bergman，Nicholas H.Comparative Genomics Volumes 1 and 2. Methods in Molecular Biology. 395-396.Totowa，NJ: Humana Press). 该同源性检索针对在下列棒状杆菌各种的基因组中编码的所有蛋白进行：拥挤棒杆菌（C. accolens）、产氨短杆菌（C. ammoniagenes）、无枝菌酸棒杆菌（C. amycolatum）、黏金色棒状杆菌、牛棒杆菌(C. bovis)、白喉棒状杆菌(C.diphtheriae)、C. efficiens、生殖道棒状杆菌(C. genitalium)、解葡萄糖苷棒杆菌(C.glucuronolyticum)、谷氨酸棒状杆菌、杰氏棒杆菌(C. jeikeium)、克罗彭施泰特棒状杆菌(C. kroppenstedtii)、C. lipophiloflavum、马氏棒杆菌(C. matruchotii)、C. nuruki、假生殖道棒状杆菌（C. pseudogenitalium）、假结核棒状杆菌(C. pseudotuberculosis)、C. resistens、纹状体棒状杆菌(C. striatum)、结核硬脂酸棒状杆菌(C.tuberculostearicum)、溃疡棒状杆菌(C. ulcerans)、解脲棒杆菌(C. urealyticum)和变异棒杆菌(C. variabile)。
作为结果，得到序列cauri_1962，其编码长度为272 个氨基酸的蛋白，其中41%与RecT的序列相同，61%与RecT的序列类似。如此得到的黏金色棒状杆菌的DNA 序列（其包含重组酶基因 recT）也作为SEQ ID No. 1给出，蛋白质序列作为SEQ ID No. 2给出。
实施例2: 重组酶的克隆
重组酶的克隆在表达载体pCLTON2 (A tetracycline inducible expressionvector for Corynebacterium glutamicum allowing tightly regulable geneexpression. Lausberg F，Chattopadhyay AR，Heyer A，Eggeling L，Freudl R. Plasmid.2012 68(2):142-7)中，以及载体 pEKEx3 (The E2 domain of OdhA of Corynebacteriumglutamicum has succinyltransferase activity dependent on lipoyl residues ofthe acetyltransferase AceF. Hoffelder M，Raasch K，van Ooyen J，Eggeling L. JBacteriol. 2010; 192(19):5203-11)中进行。
实施例2a: 制备pCLTON2-bet
为克隆Bet，用QIAGEN Plasmid Plus Maxi Kit (订购号12963)由大肠杆菌中分离出载体 pSIM8 (Rekombineering: in vivo genetic engineering in E. coli，S.enterica，and beyond. Sawitzke JA，Thomason LC，Costantino N，Bubunenko M，DattaS，Court DL. Methods Enzymol. 2007;421:171-99)。该质粒充当用于PCR扩增的具有引物对 bet-F 和bet-R的模板。
所得的0.8kb的片段经由凝胶分离用Quiagen的Minielute 提取试剂盒 (订购号28704)分离，用Klenow片段补足，然后用Fermentas的T 4多聚核苷酸激酶（订购号EK0031）磷酸化。载体pCLTON2(A tetracycline inducible expression vector forCorynebacterium glutamicum allowing tightly regulable gene expression.Lausberg F，Chattopadhyay AR，Heyer A，Eggeling L，Freudl R. Plasmid. 2012 68(2):142-7)被SmaI切割，并用Fermentas的虾碱性磷酸酶（订购号EF0511）去磷酸化。所述片段和载体用Roche的快速DNA连接试剂盒（订购号11635379001）连接，用其转化大肠杆菌DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
为测试所希望的连接产物，用引物对 Pcl_fw和Pcl_ rv-pEKEx2_fw进行菌落PCR。
用QIAGEN Plasmid Plus Maxi Kit (订购号12963)，由产生1.17kb大小的PCR产物的克隆以更大规模制备质粒。该质粒被称为pCLTON2-bet，其序列被称为SEQ ID No. 3。
实施例2b: 制备pCLTON2-recT
为克隆recT，用QIAGEN Plasmid Plus Maxi Kit (订购号12963)由大肠杆菌中分离出载体 pRAC3 (Roles of RecJ，RecO，and RecR in RecET-mediated illegitimaterecombination in Escherichia coli. Shiraishi K，Hanada K，Iwakura Y，Ikeda H，JBacteriol. 2002 Sep;184(17):4715-21)。该质粒充当用于PCR扩增的具有引物对 recT-F和recT-R的模板。
如实施例2a中描述的那样分离所得的0.8kb的片段，与pCLTON2结合，并用其转化大肠杆菌 DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
对所希望的连接产物的测试如实施例2a中描述的那样实施菌落PCR。由产生1.194kb大小的PCR产物的克隆以更大规模制备质粒。该质粒被称作pCLTON2-recT，其序列被称作SEQ ID No. 4。
实施例2c: 制备pCLTON2-gp43
为克隆gp43，在Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，德国)合成该基因。合成片段的序列被示为SEQ ID No. 10。该片段用限制性内切酶 BglII和EcoRI制成1407 bp的片段，用Klenow处理片段，随后用Fermentas的T 4多聚核苷酸激酶(订购号EK0031) 磷酸化。如实施例2a中描述的那样分离该片段，用pCLTON2连接，并用其转化大肠杆菌DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
为测试所希望的连接产物，如实施例2a中描述的那样进行菌落PCR。由产生1.79kb大小的PCR产物的克隆以更大规模制备质粒。该质粒被称作pCLTON2-gp43，其序列被称作SEQ ID No. 5。
实施例2d: 制备pCLTON2-gp61
为克隆gp61在Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，德国)合成该基因。合成片段的序列被示为SEQ ID No. 11。该片段用限制性内切酶 BglII和MunI制成1082 bp的片段，用Klenow处理片段，随后用Fermentas的T 4多聚核苷酸激酶 (订购号EK0031) 磷酸化。如实施例2a中描述的那样将其分离，用pCLTON2连接，并用其转化大肠杆菌DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
为测试所希望的连接产物，如实施例2a中描述的那样进行菌落PCR。由产生1.45kb大小的PCR产物的克隆以更大规模制备质粒。该质粒被称作pCLTON2-gp61，其序列被称作SEQ ID No. 6。
实施例2e: 制备pCLTON2-rCau
为克隆rCau (cauri_1962)在Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560Ebersberg，德国)合成该基因。合成片段的序列被示为SEQ ID No. 1。该片段用限制性内切酶 BglII和MunI制成839 bp的片段，用Klenow处理片段，随后用Fermentas的T 4多聚核苷酸激酶 (订购号EK0031) 磷酸化。如实施例2a中描述的那样将其分离，用pCLTON2连接，并用其转化大肠杆菌DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
为测试所希望的连接产物，如实施例2a中描述的那样进行菌落PCR。由产生1.22kb大小的PCR产物的克隆以更大规模制备质粒。该质粒被称作pCLTON2-rCau，其序列被称作SEQ ID No. 7。
实施例2f: 制备pEKEx3-recT
为克隆pEKEx3中的recT使用实施例2b的pCLTON2-recT作为用于PCR扩增的模板。用引物对 BglII-RBS-RecT-F和EcoRI-RecT-R扩增该基因。
所得的0.84 kb的片段经由凝胶分离用Quiagen的Minielute 提取试剂盒 (订购号28704)分离，用Klenow处理片段，随后用Fermentas的T 4多聚核苷酸激酶 (订购号EK0031) 磷酸化。用EcoRI和BamHI切割载体 pEKEx3，所产生的8298 bp的片段用Fermentas的虾碱性磷酸酶（订购号EF0511）去磷酸化。所述片段和载体用Roche的快速DNA连接试剂盒（订购号11635379001）连接，并用其转化大肠杆菌DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
为测试所希望的连接产物，用引物对 col-pEKEx3-F和col-pEKEx3-R进行菌落PCR。
由产生1.71kb大小的PCR产物的克隆以更大规模用QIAGEN Plasmid Plus MaxiKit (订购号12963)制备质粒。该质粒被称作pEKEx3-recT，其序列被称作SEQ ID No. 8。
实施例2g: 制备pEKEx3-bet
为克隆重组酶 Bet，使用实施例2e的pCLTON2-rCau 作为用于PCR扩增的模板。用引物对 BglII-RBS-bet-F和EcoRI-bet-R扩增该基因。
所得的0.81 kb的片段经由凝胶分离用Quiagen的Minielute 提取试剂盒 (订购号28704)分离，用Klenow处理片段，随后用Fermentas的T 4多聚核苷酸激酶 (订购号EK0031) 磷酸化。用EcoRI和BamHI切割载体 pEKEx3，所产生的8298 bp的片段用Fermentas的虾碱性磷酸酶（订购号EF0511）去磷酸化。所述片段和载体用Roche的快速DNA连接试剂盒（订购号11635379001）连接，并用其转化大肠杆菌DH5。经转化的细胞转移至含100 ng/mL壮观霉素的复合培养基中。
为测试所希望的连接产物，如实施例2e中一般，用引物对 col-pEKEx3-F和col-pEKEx3-r进行菌落PCR。由产生1.08 kb大小的PCR产物的克隆以更大规模用QIAGENPlasmid Plus Maxi Kit (订购号12963)制备质粒。该质粒被称作pEKEx3-bet，其序列被称作SEQ ID No. 9。
实施例3: 制备实验菌株
为将提供卡那霉素抗性的基因的非功能性拷贝引入到谷氨酸棒状杆菌ATCC13032的染色体中，首先用引物对ScaI-KanR-F / Kan(-)-L-R和MunI-R-R / Kan(-)-R-F制备两个要与载体pJC1融合的PCR-片段(Cremer J，Treptow C，Eggeling L，Sahm H.Regulation of enzymes of lysine biosynthesis in Corynebacterium glutamicum. JGen Microbiol. 1988;134(12):3221-9) 作为模板。
所产生的两个PCR片段用Qiagen的Minielute提取试剂盒(订购号28704)纯化，并在融合PCR中与引物对 ScaI-KanR-F / MunI-R-R融合成缺陷型卡那霉素抗性基因（defekte Kanamycinresistenzgen）。其在位置234包含胞嘧啶作为附加核苷酸，由此存在移码，并且未完全读出该基因。所产生的产物用ScaI和MunI限制，随后在EcoRI和ScaI切割的pK18mobsacB-lysOP7(Acetohydroxyacid synthase，a novel target for improvementof L-lysine production by Corynebacterium glutamicum. Blombach B，Hans S，BatheB，Eikmanns BJ. Appl Environ Microbiol. 2009 Jan;75(2):419-427)中克隆。在该载体中，所述缺陷型卡那霉素抗性基因的两侧为谷氨酸棒状杆菌基因组的两个非编码区，经由它们同源整合到该基因组中。随后，将整个盒根据已知方法通过双重阳性选择整合到谷氨酸棒状杆菌基因组中位置1045503-1045596之间(Small mobilizable multi-purposecloning vectors derived from the Escherichia coli plasmids pK18 and pK19:selection of defined deletions in the chromosome of Corynebacteriumglutamicum. Schäfer A，Tauch A，Jäger W，Kalinowski J，Thierbach G，Pühler A Gene.1994 Jul 22;145(1):69-73)。将缺陷型卡那霉素抗性基因正确整合到染色体中用引物对colNCR-L2和colNCR-R2检验。该PCR片段的大小为3937 bp。
实施例4: 对重组酶活性的检测
实验菌株的转化如Tauch等人对白喉棒状杆菌和谷氨酸棒状杆菌描述般进行(Efficient electrotransformation of Corynebacterium diphtheriae with a mini-replicon derived from the Corynebacterium glutamicum plasmid pGC1. Tauch A，Kirchner O，Löffler B，Götker S，Pühler A，Kalinowski J. Curr Microbiol. 200211月;45(5):362-367)。使该菌株处于感受态并各使用0.5微克编码该重组酶的载体用于电穿孔。壮观霉素抗性克隆在含100微克壮观霉素 (BHIS-Spec100)的复合培养基脑心浸液山梨醇，BHIS上进行(High efficiency electroporation of intact Corynebacteriumglutamicum cells. Liebl W，Bayerl A，Schein B，Stillner U，Schleifer KH. FEMSMicrobiol Lett. 1989 Dec;53(3):299-303)。
将含载体pCLTON2-bet、pCLTON2-recT、pCLTON2-gp43、pCLTON2-gp61、pCLTON2-rCau、pEKEx3-recT或pEKEx3-bet试验菌株的各一个克隆接种在50 ml BHIS-Spec100中，并在130 rpm和30 ℃下在锥形瓶中培养过夜。第二天早晨，用10 ml过夜孵育的培养基接种500 ml BHIS-Spec100 + IPTG (0.5 mM，使用pEKEx3-recT、pEKEx3-bet时)或四环素(250ng / ml，使用pCLTON2-bet、pCLTON2-recT、pCLTON2-gp43、pCLTON2-gp61、pCLTON2-rCau时)并培养 4-6 h，直至达到1.5-2的 OD。随后，该培养物在冰上冷却30 min，两次用50 ml10 % 甘油，1 mM Tris pH 8和随后两次用10 % 甘油洗涤。将细胞团块返回并悬浮在另外的1 ml 甘油 10 %中，等分试样每份150 µl，速冻于液氮中并在-75℃下保存至使用。为使用，将该细胞小心地在冰上经20 min解冻，并与1 µg DNA 混合。
作为DNA 使用oligo Kan100*，其具有序列
。该DNA在Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，德国)合成。
将细胞和1 微克 DNA的悬浮液转移到电穿孔比色皿中并用800 µl冰冷的10 % 甘油小心地盖上一层，随后电穿孔。为了再生，立即将该细胞转移到4 ml预先调温到46 ℃的BHIS中并在46℃下孵育6 min。随后，在 15 ml Falcon中在30 ℃和170 rpm下培养1- 6小时。此后，并将细胞转移至含有50微克每毫升卡那霉素的BHIS上。结果示于表1中。可证实，每批次最多57个细胞是自发性卡那霉素抗性的，用pEKEx3-RECT获得20054次克隆的最高重组频率，并且用pCLTON2-recT、pEKEx3-bet、pCLTON2-rCau和pCLTON2-gp61获得减少的重组酶活性。用pCLTON2-gp43获得的重组酶活性几乎未高于背景，而pCLTON2-bet没有活性。
实施例5: 重组酶活性的优化
将具有pEKEx3-recT的试验菌株接种在50毫升BHIS-Spec100中并在130 rpm和30℃下在锥形瓶中过夜培养。在第二天早晨，给500 ml BHIS-Spec100 + 0.5 mM IPTG 接种10 ml过夜孵育的培养基并培养0、1或4小时。将具有pCLTON2-recT的试验菌株接种在50 mlBHIS-Spec100中并在130 rpm和30℃下在锥形瓶中过夜培养。在第二天早晨，给500 mlBHIS-Spec100 + 250 纳克四环素接种10 ml过夜孵育的培养基并培养0、1或4小时。随后，培养物在冰上冷却30分钟，两次用50 ml 10 % 甘油，1 mM Tris pH 8和随后两次用10％甘油洗涤。将细胞团块返回并重悬浮在另外1毫升甘油10％中，等分试样每份150 µl，速冻于液氮中并在-75℃下保存至使用。为使用，将该细胞小心地在冰上经20 min解冻，并与1 µgDNA 混合。
如实施例4中所述般进行电穿孔和再生。表2表明，在4小时诱导后在使用重组酶recT的情况中在载体pEKEx3-recT中存在最大重组频率。
为进一步优化，如前所述那样使用具有pEKEx3-recT的试验菌株的细胞，但是添加的DNA的量提高。表3表明，在使用重组酶 recT的情况中在载体 pEKEx3-recT中在DNA浓度为10 微克的情况下具有最大重组频率。
实施例6: 通过在lysC基因中的重组工程用DNA分子制备赖氨酸生产者
为直接分离增多生产赖氨酸的菌株，从起始菌株出发，转化具有纳米传感器pSenLys的谷氨酸棒状杆菌 ATCC13032。纳米传感器 pSenLys描述于WO2011138006中。用pEKEx3-recT转化所产生的菌株的细胞，并且诱导重组酶，如实施例4中所描述的那样。在Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，德国)合成DNA lysC-100*。其作为SEQ ID No. 32储存。
通过电穿孔，如实施例4中所描述的那样，将10 微克DNA lysC-100* 转移到菌株中(图1，C1)。随后，在100 微克每毫升壮观霉素的BHIS中再生该菌株4小时。随后，离心分离细胞并再悬浮在700 微升 CGXII-葡萄糖中。该基本培养基由Keilhauer等人记载(Isoleucine synthesis in Corynebacterium glutamicum: molecular analysis ofthe ilvB-ilvN-ilvC operon. Keilhauer C，Eggeling L，Sahm H. J Bacteriol. 1993Sep;175(17):5595-603). 在30摄氏度下孵育该细胞40小时，直到达到稳定期。然后，1:10移种到新的CGXII-葡萄糖培养基中，孵育4小时，并将该细胞悬浮液引向流式细胞术产品分析和单个细胞的选择(图2，C2)。
为进行流式细胞术分析和分选具有高荧光的细胞，将CGXII-葡萄糖培养基中的细胞悬浮液调节至小于0.1的光学密度，并直接引入到ARIA II高速细胞分选仪(BectonDickinson GmbH，Tullastr. 8-12，69126 Heidelberg)中。该分析用488和633 nm的激发波长进行，检测在530 ± 15 nm和660 ± 10 nm的发射波长下在70 psi的试样压力下进行。这些数据用属于该设备的软件版本BD DIVA 6.1.3分析。借助正向散射和反向散射调节电子门控，以排除非细菌颗粒。为分选EYFP-阳性细胞，选择下一个阶段的电子门控，以排除非荧光细胞。以此方式分选出在含有BHIS培养基的培养皿上的51个发荧光的细胞。
该培养皿在30摄氏度孵育30小时，随后BioLector 培养系统(m2plabs GmbH，Aachen，Germany)的微量滴定板Flowerplate（48孔）的46个反应容器的每一个中接种一个克隆。每个反应容器含有0.7微升CGXII-葡萄糖。一个反应容器接种阴性对照，一个反应容器接种阳性对照。随后，将该微量滴定板在30℃、1200转、振摇半径3毫米下孵育2天。在BioLector 培养系统中，在线记录作为620nm下的散射光的生长，以及在线记录在485 nm的激发波长和520 nm的发射波长下的培养物的荧光。
2天后，由记录的数据中确定培养物的特定荧光。其在33个克隆培养物中相对于阴性对照提高了至少4倍。从这些培养物中的12个中确定了基因组中的lysC序列。在所有情况中，在基因的位置932中的胞嘧啶均被置换成胸苷。因此，该序列相应存在合成的oligolysC-100* 上的序列区域，并导致在谷氨酸棒状杆菌中形成赖氨酸(Binder等人 GenomeBiology 2012，13:R40)。
实施例7: 通过在 murE基因中的重组工程同时用多个DNA分子制备赖氨酸生产者
为直接分离增多生产赖氨酸的菌株，从通过murE 突变的起始菌株出发，使用如实施例6中描述的具有pSenLys和pEKEx3-recT的起始菌株谷氨酸棒状杆菌 ATCC13032。各murE DNA oligos由Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，德国)合成。使用下列murE序列：murEG81amb*，SEQ ID No. 12; murEG81A*，SEQ ID No. 13;murEG81C*，SEQ ID No. 14; murE G81D*，SEQ ID No. 15; murEG81E*，SEQ ID No. 16;murEG81F*，SEQ ID No. 17; murEG81H*，SEQ ID No. 18; murEG81I*，SEQ ID No. 19;murEG81K*，SEQ ID No. 20; murEG81L*，SEQ ID No. 21; murEG81M*，SEQ ID No. 22;murEG81N*，SEQ ID No. 23; murEG81P*，SEQ ID No. 24; murEG81Q*，SEQ ID No. 25;murEG81R*，SEQ ID No. 26; murEG81S*，SEQ ID No. 27; murEG81T*，SEQ ID No. 28;murEG81V*，SEQ ID No. 29; murEG81W*，SEQ ID No. 30; murEG81Y*，SEQ ID No. 31。
这些DNA oligos各取出1 微克，将得到的20 微克与等分试样（Aliquot）细胞混合并通过电穿孔如实施例4中所描述的那样转移到菌株中(图2，C1)。随后，进行细胞的再生，随后如实施例5中所述那样进行细胞的培养和流式细胞术分析和分选 (图2，C2)。
以此方式分选出在含有BHIS培养基的培养皿上的62个发荧光的细胞。该培养皿在30摄氏度孵育30小时，随后在BioLector 培养系统(m2plabs GmbH，Aachen，Germany)的微量滴定板Flowerplate（48孔）的46个反应容器的每一个中接种一个克隆。每个反应容器含有0.7微升CGXII-葡萄糖。一个反应容器接种阴性对照，一个反应容器接种阳性对照。随后，将该微量滴定板在30℃、1200转、振摇半径3毫米下孵育2天。在BioLector 培养系统中，在线记录作为620nm下的散射光的生长，以及在线记录在485 nm的激发波长和520 nm的发射波长下的培养物的荧光。
2天后，由记录的数据中确定培养物的特定荧光。其在33个克隆培养物中相对于阴性对照提高了至少12倍。还对21个培养物测定培养基中L-赖氨酸的形成，以验证（Verfizierung）产物形成(图2，C3)。赖氨酸测定作为邻苯二甲醛（o-Phthdialdehyd）衍生物借助高压液相色谱法用uHPLC 1290 Infinity system (Agilent)在Zorbax EclipseAAA C18 3.5微米4.6 x 75 mm反相柱和荧光检测器上进行。作为洗脱剂使用0.01M硼酸钠pH8.2与增加的甲醇浓度的梯度，发荧光的异吲哚衍生物的检测在230 nm的激发波长和450nm的发射波长下进行。测定了表4中示出的L-赖氨酸，其表现出相对于起始菌株改善的L-赖氨酸的形成。
由这21个克隆确定基因组中的murE序列。该测序在PCR扩增后在企业Eurofins-MWG-Operon (Anzingerstr. 7a，85560 Ebersberg，德国)中进行。得到的突变汇总于表4中。可证实，以此方式由起始菌株出发获得10种不同的murE突变，其中九种产生相对于起始菌株增加的赖氨酸形成。所得到的murE 等位基因的序列是SEQ ID No. 33，murEG81W; SEQID No. 34，murEG81Y; SEQ ID No. 35，murEG81N; SEQ ID No. 36，murEG81C; SEQ IDNo. 37，murEG81S; SEQ ID No. 38，murEG81F; SEQ ID No. 39，murEG81V; SEQ ID No.40，murEG81L; SEQ ID No. 41，murEG81H; SEQ ID No. 42，murEG81I; SEQ ID No. 43，murEG81T; und SEQ ID No. 44，murEG81R。
表1. 谷氨酸棒状杆菌中的重组酶活性的比较
a cfu (rec)给出了通过用Kan* oligo进行的重组工程产生的卡那霉素抗性克隆的数目；cfu (spont)是来自对照批次（包含水替代Kan* oligo）的自发卡那霉素抗性克隆的数目。可以明显看出，用重组酶 recT在pEKEx3-recT或pCLTON2-recT中实现了高重组效率。用黏金色棒状杆菌的重组酶 rCau也实现了非常高的重组效率，其明显高于那些自发卡那霉素抗性克隆。
表 2. 在不同的诱导时间后重组酶活性的比较
a cfu (rec)和cfu (spont)如表 1中所示。表达重组酶的诱导时间对重组效率的影响可以清楚地看出。
表 3. 在使用不同的DNA量的情况下重组酶活性的比较
a cfu (rec)和cfu (spont)如表 1中所示。可以清楚地看出，如同加入重组工程配料中的DNA的量一样，重组工程频率也提高。在大约10 微克 DNA时实现最大重组频率。
表4. 通过重组工程和通过纳米传感器（图3）的直接流式细胞仪产品分析和根据验证（图3，C3.B）得到murE 等位基因在克隆中的排序结果，及其赖氨酸形成和培养物中的荧光。
序列表中的序列：
。
序列表
<110> Forschungszentrum Jülich GmbH
<120> 用于识别相对于其野生型具有提高的特定代谢物细胞内浓度的细胞的方法，其中通过重组工程实现细胞的改变，以及用于制备相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的生产细胞的方法，用于制备这种代谢物的方法，以及适合于此的核酸
<130> PT1.2597
<160> 44
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 819
<212> DNA
<213> 黏金色棒状杆菌(Corynebacterium aurimicosum)
<400> 1
ctaggcggct tcgccctcag cgggcttact atccaccact tccccatcca cgtgctgcgg 60
atagtcaagg gcggattcgg ataggtctac acgcactgtt tcgtccgctg cgataccccg 120
atctaggtcg gtagatgacg gcatccactt cgcgagctgg cgtacacagg tcttgtgggc 180
catagcgtca aaattgtcag cccacgggcc aaacacttca ccttgcttgt tcttagcctt 240
ggcgaattca tcacggtagg ccagcatttc gtccttactc atgacgatga agctgtgtcc 300
cccggtggtg aacttagcta ccgcgtagta ggcgattggg ttgcccttcg gaccgttcat 360
gcatggcttg tggacaagct tgtcatccag cccatagtca acgtcaaagt ggtcgttggc 420
gtacacggtg cgggcgataa gcgactgaat ctgcccagag cggtgagcca gctcaactaa 480
gccacggtaa ccaaccacaa gttgagccac catgccgccc tgcttcctat cccagaatgg 540
cagcaggtaa gcatggccta gtacgccggg acgcaaacca agctgggagc acgtcatgag 600
tccacccagt acggactgtg gggtgcattc tgcaagcttc ggggtttggc gcaggcaggt 660
aagcgcatca cgtactagct gctgtgcctc catgcccttt ggcattgcga gctggaattg 720
tgattccatg cttcggattt ggtctgccag ggtgacgggg cgattctgct tagccggggc 780
gttgttagcg gccatacgct gctctagatt gtttcccat 819
<210> 2
<211> 272
<212> PRT
<213> 黏金色棒状杆菌
<400> 2
Met Gly Asn Asn Leu Glu Gln Arg Met Ala Ala Asn Asn Ala Pro Ala
1 5 10 15
Lys Gln Asn Arg Pro Val Thr Leu Ala Asp Gln Ile Arg Ser Met Glu
20 25 30
Ser Gln Phe Gln Leu Ala Met Pro Lys Gly Met Glu Ala Gln Gln Leu
35 40 45
Val Arg Asp Ala Leu Thr Cys Leu Arg Gln Thr Pro Lys Leu Ala Glu
50 55 60
Cys Thr Pro Gln Ser Val Leu Gly Gly Leu Met Thr Cys Ser Gln Leu
65 70 75 80
Gly Leu Arg Pro Gly Val Leu Gly His Ala Tyr Leu Leu Pro Phe Trp
85 90 95
Asp Arg Lys Gln Gly Gly Met Val Ala Gln Leu Val Val Gly Tyr Arg
100 105 110
Gly Leu Val Glu Leu Ala His Arg Ser Gly Gln Ile Gln Ser Leu Ile
115 120 125
Ala Arg Thr Val Tyr Ala Asn Asp His Phe Asp Val Asp Tyr Gly Leu
130 135 140
Asp Asp Lys Leu Val His Lys Pro Cys Met Asn Gly Pro Lys Gly Asn
145 150 155 160
Pro Ile Ala Tyr Tyr Ala Val Ala Lys Phe Thr Thr Gly Gly His Ser
165 170 175
Phe Ile Val Met Ser Lys Asp Glu Met Leu Ala Tyr Arg Asp Glu Phe
180 185 190
Ala Lys Ala Lys Asn Lys Gln Gly Glu Val Phe Gly Pro Trp Ala Asp
195 200 205
Asn Phe Asp Ala Met Ala His Lys Thr Cys Val Arg Gln Leu Ala Lys
210 215 220
Trp Met Pro Ser Ser Thr Asp Leu Asp Arg Gly Ile Ala Ala Asp Glu
225 230 235 240
Thr Val Arg Val Asp Leu Ser Glu Ser Ala Leu Asp Tyr Pro Gln His
245 250 255
Val Asp Gly Glu Val Val Asp Ser Lys Pro Ala Glu Gly Glu Ala Ala
260 265 270
<210> 3
<211> 4100
<212> DNA
<213> 大肠杆菌
<400> 3
ggtcgactct agaggatccc caaggagata tagatatgag tactgcactc gcaacgctgg 60
ctgggaagct ggctgaacgt gtcggcatgg attctgtcga cccacaggaa ctgatcacca 120
ctcttcgcca gacggcattt aaaggtgatg ccagcgatgc gcagttcatc gcattactga 180
tcgttgccaa ccagtacggc cttaatccgt ggacgaaaga aatttacgcc tttcctgata 240
agcagaatgg catcgttccg gtggtgggcg ttgatggctg gtcccgcatc atcaatgaaa 300
accagcagtt tgatggcatg gactttgagc aggacaatga atcctgtaca tgccggattt 360
accgcaagga ccgtaatcat ccgatctgcg ttaccgaatg gatggatgaa tgccgccgcg 420
aaccattcaa aactcgcgaa ggcagagaaa tcacggggcc gtggcagtcg catcccaaac 480
ggatgttacg tcataaagcc atgattcagt gtgcccgtct ggccttcgga tttgctggta 540
tctatgacaa ggatgaagcc gagcgcattg tcgaaaatac tgcatacact gcagaacgtc 600
agccggaacg cgacatcact ccggttaacg atgaaaccat gcaggagatt aacactctgc 660
tgatcgccct ggataaaaca tgggatgacg acttattgcc gctctgttcc cagatatttc 720
gccgcgacat tcgtgcatcg tcagaactga cacaggccga agcagtaaaa gctcttggat 780
tcctgaaaca gaaagccgca gagcagaagg tggcagcatg ataccgagct cgaattcact 840
ggccgtcgtt ttacagccaa gcttggctgt tttggcggat gagagaagat tttcagcctg 900
atacagatta aatcagaacg cagaagcggt ctgataaaac agaatttgcc tggcggcagt 960
agcgcggtgg tcccacctga ccccatgccg aactcagaag tgaaacgccg tagcgccgat1020
ggtagtgtgg ggtctcccca tgcgagagta gggaactgcc aggcatcaaa taaaacgaaa1080
ggctcagtcg aaagactggg cctttcgttt tatctgttgt ttgtcggtga acgctctcct1140
gagtaggaca aatccgccgg gagcggattt gaacgttgcg aagcaacggc ccggagggtg1200
gcgggcagga cgcccgccat aaactgccag gcatcaaatt aagcagaagg ccatcctgac1260
ggatggcctt tttgcgtttc tacaaactct tttgtttatt tttctaaata cattcaaata1320
tgtatccgct catgagacaa taaccctgat aaatgcttca ataatattga aaaaggaaga1380
gtatgagtat tcaacatttc cgtgtcgccc ttattccctt ttttgcggca ttttgccttc1440
ctgtttttgc tcacccagaa acgctggtga aagtaaaaga tgctgaagat cagttgggtg1500
cacgagtggg ttacatcgaa ctggatctca acagcggtaa gatccttgag agttttcgcc1560
ccgaagaacg ttttccaatg atgagcactt ttaaagttct gctatgtggc gcggtattat1620
cccgtgttga cgccgggcaa gagcaactcg gtcgccgcat acactattct cagaatgact1680
tggttgagta attcgtaatc atgtcatagc tgtttcctgt gtgaaattgt tatccgctca1740
caattccaca caacatacga gccggaagca taaagtgtaa agcctggggt gcctaatgag1800
tgagctaact cacattaatt gcgttgcgct cactgcccgc tttccagtcg ggaaacctgt1860
cgtgccagct gcattaatga atcggccaac gcgcggggag aggcggtttg cgtattgggc1920
gctcttccgc ttcctcgctc actgactcgc tgcgctcggt cgttcggctg cggcgagcgg1980
tatcagctca ctcaaaggcg gtaatacggt tatccacaga atcaggggat aacgcaggaa2040
agaacatgtg agcaaaaggc cagcaaaagg ccaggaaccg taaaaaggcc gcgttgctgg2100
cgtttttcca taggctccgc ccccctgacg agcatcacaa aaatcgacgc tcaagtcaga2160
ggtggcgaaa cccgacagga ctataaagat accaggcgtt tccccctgga agctccctcg2220
tgcgctctcc tgttccgacc ctgccgctta ccggatacct gtccgccttt ctcccttcgg2280
gaagcgtggc gctttctcat agctcacgct gtaggtatct cagttcggtg taggtcgttc2340
gctccaagct gggctgtgtg cacgaacccc ccgttcagcc cgaccgctgc gccttatccg2400
gtaactatcg tcttgagtcc aacccggtaa gacacgactt atcgccactg gcagcagcca2460
ctggtaacag gattagcaga gcgaggtatg taggcggtgc tacagagttc ttgaagtggt2520
ggcctaacta cggctacact agaagaacag tatttggtat ctgcgctctg ctgaagccag2580
ttaccttcgg aaaaagagtt ggtagctctt gatccggcaa acaaaccacc gctggtagcg2640
gtggtttttt tgtttgcaag cagcagatta cgcgcagaaa aaaaggatct caagaagatc2700
ctttgatctt ttctacgggg tctgacgctc agtggaacga aaactcacgt taagggattt2760
tggtcatgag attatcaaaa aggatcttca cctagatcct tttggggggg gggggaaagc2820
cacgttgtgt ctcaaaatct ctgatgttac attgcacaag ataaaaatat atcatcatga2880
acaataaaac tgtctgctta cataaacagt aatacaaggg gtgttatgag ccatattcaa2940
cgggaaacgt cttgctcgag atctatcgat tttcgttcgt gaatacatgt tataataact3000
ataactaata acgtaacgtg actggcaaga gatattttta aaacaatgaa taggtttaca3060
cttactttag ttttatggaa atgaaagatc atatcatata taatctagaa taaaattaac3120
taaaataatt attatctaga taaaaaattt agaagccaat gaaatctata aataaactaa3180
attaagttta tttaattaac aactatggat ataaaatagg tactaatcaa aatagtgagg3240
aggatatatt tgaatacata cgaacaaatt aataaagtga aaaaaatact tcggaaacat3300
ttaaaaaata accttattgg tacttacatg tttggatcag gagttgagag tggactaaaa3360
ccaaatagtg atcttgactt tttagtcgtc gtatctgaac cattgacaga tcaaagtaaa3420
gaaatactta tacaaaaaat tagacctatt tcaaaaaaaa taggagataa aagcaactta3480
cgatatattg aattaacaat tattattcag caagaaatgg taccgtggaa tcatcctccc3540
aaacaagaat ttatttatgg agaatggtta caagagcttt atgaacaagg atacattcct3600
cagaaggaat taaattcaga tttaaccata atgctttacc aagcaaaacg aaaaaataaa3660
agaatatacg gaaattatga cttagaggaa ttactacctg atattccatt ttctgatgtg3720
agaagagcca ttatggattc gtcagaggaa ttaatagata attatcagga tgatgaaacc3780
aactctatat taactttatg ccgtatgatt ttaactatgg acacgggtaa aatcatacca3840
aaagatattg cgggaaatgc agtggctgaa tcttctccat tagaacatag ggagagaatt3900
ttgttagcag ttcgtagtta tcttggagag aatattgaat ggactaatga aaatgtaaat3960
ttaactataa actatttaaa taacagatta aaaaaattat aaaaaaattg aaaaaatggt4020
ggaaacactt ttttcaattt ttttgtttta ttatttaata tttgggaaat attcattcta4080
attggtaatc agattttaga 4100
<210> 4
<211> 3700
<212> DNA
<213> 大肠杆菌
<400> 4
ggtcgactct agaggatccc caaggagata tacatatgac taagcaacca ccaatcgcaa 60
aagccgatct gcaaaaaact cagggaaacc gtgcaccagc agcagttaaa aatagcgacg 120
tgattagttt tattaaccag ccatcaatga aagagcaact ggcagcagct cttccacgcc 180
atatgacggc tgaacgtatg atccgtatcg ccaccacaga aattcgtaaa gttccggcgt 240
taggaaactg tgacactatg agttttgtca gtgcgatcgt acagtgttca cagctcggac 300
ttgagccagg tagcgccctc ggtcatgcat atttactgcc ttttggtaat aaaaacgaaa 360
agagcggtaa aaagaacgtt cagctaatca ttggctatcg cggcatgatt gatctggctc 420
gccgttctgg tcaaatcgcc agcctgtcag cccgtgttgt ccgtgaaggt gacgagttta 480
gcttcgaatt tggccttgat gaaaagttaa tacaccgccc gggagaaaac gaagatgccc 540
cggttaccca cgtctatgct gtcgcaagac tgaaagacgg aggtactcag tttgaagtta 600
tgacgcgcaa acagattgag ctggtgcgca gcctgagtaa agctggtaat aacgggccgt 660
gggtaactca ctgggaagaa atggcaaaga aaacggctat tcgtcgcctg ttcaaatatt 720
tgcccgtatc aattgagatc cagcgtgcag tatcaatgga tgaaaaggaa ccactgacaa 780
tcgatcctgc agattcctct gtattaaccg gggaatacag tgtaatcgat aattcagagg 840
aataagggta ccgagctcga attcactggc cgtcgtttta cagccaagct tggctgtttt 900
ggcggatgag agaagatttt cagcctgata cagattaaat cagaacgcag aagcggtctg 960
ataaaacaga atttgcctgg cggcagtagc gcggtggtcc cacctgaccc catgccgaac1020
tcagaagtga aacgccgtag cgccgatggt agtgtggggt ctccccatgc gagagtaggg1080
aactgccagg catcaaataa aacgaaaggc tcagtcgaaa gactgggcct ttcgttttat1140
ctgttgtttg tcggtgaacg ctctcctgag taggacaaat ccgccgggag cggatttgaa1200
cgttgcgaag caacggcccg gagggtggcg ggcaggacgc ccgccataaa ctgccaggca1260
tcaaattaag cagaaggcca tcctgacgga tggccttttt gcgtttctac aaactctttt1320
gtttattttt ctaaatacat tcaaatatgt atccgctcat gagacaataa ccctgataaa1380
tgcttcaata atattgaaaa aggaagagta tgagtattca acatttccgt gtcgccctta1440
ttcccttttt tgcggcattt tgccttcctg tttttgctca cccagaaacg ctggtgaaag1500
taaaagatgc tgaagatcag ttgggtgcac gagtgggtta catcgaactg gatctcaaca1560
gcggtaagat ccttgagagt tttcgccccg aagaacgttt tccaatgatg agcactttta1620
aagttctgct atgtggcgcg gtattatccc gtgttgacgc cgggcaagag caactcggtc1680
gccgcataca ctattctcag aatgacttgg ttgagtaatt cgtaatcatg tcatagctgt1740
ttcctgtgtg aaattgttat ccgctcacaa ttccacacaa catacgagcc ggaagcataa1800
agtgtaaagc ctggggtgcc taatgagtga gctaactcac attaattgcg ttgcgctcac1860
tgcccgcttt ccagtcggga aacctgtcgt gccagctgca ttaatgaatc ggccaacgcg1920
cggggagagg cggtttgcgt attgggcgct cttccgcttc ctcgctcact gactcgctgc1980
gctcggtcgt tcggctgcgg cgagcggtat cagctcactc aaaggcggta atacggttat2040
ccacagaatc aggggataac gcaggaaaga acatgtgagc aaaaggccag caaaaggcca2100
ggaaccgtaa aaaggccgcg ttgctggcgt ttttccatag gctccgcccc cctgacgagc2160
atcacaaaaa tcgacgctca agtcagaggt ggcgaaaccc gacaggacta taaagatacc2220
aggcgtttcc ccctggaagc tccctcgtgc gctctcctgt tccgaccctg ccgcttaccg2280
gatacctgtc cgcctttctc ccttcgggaa gcgtggcgct ttctcatagc tcacgctgta2340
ggtatctcag ttcggtgtag gtcgttcgct ccaagctggg ctgtgtgcac gaaccccccg2400
ttcagcccga ccgctgcgcc ttatccggta actatcgtct tgagtccaac ccggtaagac2460
acgacttatc gccactggca gcagccactg gtaacaggat tagcagagcg aggtatgtag2520
gcggtgctac agagttcttg aagtggtggc ctaactacgg ctacactaga agaacagtat2580
ttggtatctg cgctctgctg aagccagtta ccttcggaaa aagagttggt agctcttgat2640
ccggcaaaca aaccaccgct ggtagcggtg gtttttttgt ttgcaagcag cagattacgc2700
gcagaaaaaa aggatctcaa gaagatcctt tgatcttttc tacggggtct gacgctcagt2760
ggaacgaaaa ctcacgttaa gggattttgg tcatgagatt atcaaaaagg atcttcacct2820
agatcctttt gggggggggg ggaaagccac gttgtgtctc aaaatctctg atgttacatt2880
gcacaagata aaaatatatc atcatgaaca ataaaactgt ctgcttacat aaacagtaat2940
acaaggggtg ttatgagcca tattcaacgg gaaacgtctt gctcgagatc tatcgatttt3000
cgttcgtgaa tacatgttat aataactata actaataacg taacgtgact ggcaagagat3060
atttttaaaa caatgaatag gtttacactt actttagttt tatggaaatg aaagatcata3120
tcatatataa tctagaataa aattaactaa aataattatt atctagataa aaaatttaga3180
agccaatgaa atctataaat aaactaaatt aagtttattt aattaacaac tatggatata3240
aaataggtac taatcaaaat agtgaggagg atatatttga atacatacga acaaattaat3300
aaagtgaaaa aaatacttcg gaaacattta aaaaataacc ttattggtac ttacatgttt3360
ggatcaggag ttgagagtgg actaaaacca aatagtgatc ttgacttttt agtcgtcgta3420
tctgaaccat tgacagatca aagtaaagaa atacttatac aaaaaattag acctatttca3480
aaaaaaatag gagataaaag caacttacga tatattgaat taacaattat tattcagcaa3540
gaaatggtac cgtggaatca tcctcccaaa caagaattta tttatggaga atggttacaa3600
gagctttatg aacaaggata cattcctcag aaggaattaa attcagattt aaccataatg3660
ctttaccaag caaaacgaaa aaataaaaga atatacggaa 3700
<210> 5
<211> 3650
<212> DNA
<213> 分枝杆菌（Mycobacterium）
<400> 5
ggtcgactct agaggatccc gatctaagga gatatacata tgacctcctc ggagatcgac 60
aagatcgatc cggacgcagg cactcttgag tggcttcctg cggcacaggc gccttccgca 120
gtctcacgcg cgatgttgcg agaacacgct cagatgatgg cggacgctta ccaactcgcg 180
aagggtatct gcggagatgg acggaatggc actggtctga tggttccaca gcgctttcgc 240
ggtaaacccg aagaagcggc agctgcaatg atttacggct ctgagctcgg tctgaaccca 300
cttcaggctg tgcaacgagt agtacccatc catggcatgc caaccctgga agctcggacc 360
atggtgggac tgcttaaagc tcgcggttac aagatccgca ccgtcgaaca gtcggacact 420
tccgtcacag tcgaaggcgt cgcaccagac ggcgaaacgg ctagctcaac ctggaccatc 480
gaacgcgcac aacgcgccgg ctacgttcca accccatcat caccggactc caagcgtcga 540
cccgacgtcg acgatgactg ggttaccgtg tcgaaaacat gggatggaaa ggtcaagaag 600
tccgttgttg ggaacatgaa gtacatcacc gacccacagg cgatgctgaa agctaaagcc 660
cagtctgagg tgtgtcgcga tctggcgccc gacgttctga tgggcatctc ctatacccgg 720
gaggatctgg aatctgaacg ccaggatcag ttcgaggatc gtcgtcccgc agcagcccca 780
gcacgcactc agcgtgtaac cgttgacgaa atcttcgccg aggaagtgcc gttgtcctcc 840
gatggctttg ccggtgataa ccctccgacg gcagctcaag ctgcaccgga gcctgccccg 900
gaacctgaca cgcaccaagc tcctgccggg gatgtgatcg aggaccaagg cgatggtgcg 960
ccggatcccg gtgaaccttc cccagcggaa cagagcgaga cagttgtcga accagcccca1020
gagcccgccc ctgcaccgga taccgctgcc gctgctaagt ccacgtccaa gaaagtgaac1080
gctaaacgct ctaccgcgcc agcagctaac cctgacaaac caaagacccg catgcgtcaa1140
gctctggaga agcgcttgtt cgcactcttg ggcgatgccg gacttagcgg agcggccgac1200
cgcgacggtc ggattgccgt gtaccgttcc gtgctcgaaa acgaggcaat tggctccact1260
gacgatctgg atgaccctgc gattgggaag gtggcagatc agctctatgc atggcagcag1320
cagaatgaac tggatgacaa gattgccggt atcctcagcg atgctgcccg tgctgagtct1380
gagtcggtcg ccccagcagc agatccgact tctgagggca atgagtgaat tcgtaccgag1440
ctcgaattca ctggccgtcg ttttacagcc aagcttggct gttttggcgg atgagagaag1500
attttcagcc tgatacagat taaatcagaa cgcagaagcg gtctgataaa acagaatttg1560
cctggcggca gtagcgcggt ggtcccacct gaccccatgc cgaactcaga agtgaaacgc1620
cgtagcgccg atggtagtgt ggggtctccc catgcgagag tagggaactg ccaggcatca1680
aataaaacga aaggctcagt cgaaagactg ggcctttcgt tttatctgtt gtttgtcggt1740
gaacgctctc ctgagtagga caaatccgcc gggagcggat ttgaacgttg cgaagcaacg1800
gcccggaggg tggcgggcag gacgcccgcc ataaactgcc aggcatcaaa ttaagcagaa1860
ggccatcctg acggatggcc tttttgcgtt tctacaaact cttttgttta tttttctaaa1920
tacattcaaa tatgtatccg ctcatgagac aataaccctg ataaatgctt caataatatt1980
gaaaaaggaa gagtatgagt attcaacatt tccgtgtcgc ccttattccc ttttttgcgg2040
cattttgcct tcctgttttt gctcacccag aaacgctggt gaaagtaaaa gatgctgaag2100
atcagttggg tgcacgagtg ggttacatcg aactggatct caacagcggt aagatccttg2160
agagttttcg ccccgaagaa cgttttccaa tgatgagcac ttttaaagtt ctgctatgtg2220
gcgcggtatt atcccgtgtt gacgccgggc aagagcaact cggtcgccgc atacactatt2280
ctcagaatga cttggttgag taattcgtaa tcatgtcata gctgtttcct gtgtgaaatt2340
gttatccgct cacaattcca cacaacatac gagccggaag cataaagtgt aaagcctggg2400
gtgcctaatg agtgagctaa ctcacattaa ttgcgttgcg ctcactgccc gctttccagt2460
cgggaaacct gtcgtgccag ctgcattaat gaatcggcca acgcgcgggg agaggcggtt2520
tgcgtattgg gcgctcttcc gcttcctcgc tcactgactc gctgcgctcg gtcgttcggc2580
tgcggcgagc ggtatcagct cactcaaagg cggtaatacg gttatccaca gaatcagggg2640
ataacgcagg aaagaacatg tgagcaaaag gccagcaaaa ggccaggaac cgtaaaaagg2700
ccgcgttgct ggcgtttttc cataggctcc gcccccctga cgagcatcac aaaaatcgac2760
gctcaagtca gaggtggcga aacccgacag gactataaag ataccaggcg tttccccctg2820
gaagctccct cgtgcgctct cctgttccga ccctgccgct taccggatac ctgtccgcct2880
ttctcccttc gggaagcgtg gcgctttctc atagctcacg ctgtaggtat ctcagttcgg2940
tgtaggtcgt tcgctccaag ctgggctgtg tgcacgaacc ccccgttcag cccgaccgct3000
gcgccttatc cggtaactat cgtcttgagt ccaacccggt aagacacgac ttatcgccac3060
tggcagcagc cactggtaac aggattagca gagcgaggta tgtaggcggt gctacagagt3120
tcttgaagtg gtggcctaac tacggctaca ctagaagaac agtatttggt atctgcgctc3180
tgctgaagcc agttaccttc ggaaaaagag ttggtagctc ttgatccggc aaacaaacca3240
ccgctggtag cggtggtttt tttgtttgca agcagcagat tacgcgcaga aaaaaaggat3300
ctcaagaaga tcctttgatc ttttctacgg ggtctgacgc tcagtggaac gaaaactcac3360
gttaagggat tttggtcatg agattatcaa aaaggatctt cacctagatc cttttggggg3420
gggggggaaa gccacgttgt gtctcaaaat ctctgatgtt acattgcaca agataaaaat3480
atatcatcat gaacaataaa actgtctgct tacataaaca gtaatacaag gggtgttatg3540
agccatattc aacgggaaac gtcttgctcg agatctatcg attttcgttc gtgaatacat3600
gttataataa ctataactaa taacgtaacg tgactggcaa gagatatttt 3650
<210> 6
<211> 3706
<212> DNA
<213> 分枝杆菌
<400> 6
taggagggtc gactctagag gatccccgat ctaggagata tacatatggc tgagaatgcg 60
gtaacaaagc aggacagccc gaaagcaccg gaaaccatct ctcaggttct ccaagtcctg 120
gttcctcagt tggctcgcgc agtgcctaaa ggcatggacc cagatcgcat tgcacgcatc 180
gtacagaccg aaattcgcaa gtcacgcaac gcgaaagcgg caggcattgc caagcagtcc 240
ttggacgatt gcacccaaga gagctttgcg ggagctctcc tcacttcggc cgcactcggt 300
ttggaacctg gagtgaacgg cgaatgctac ctggtgccct atcgcgatac tcgacgcggc 360
gtggtagagt gtcagctgat catcgggtat cagggtatcg tcaagctgtt ttggcaacat 420
ccgcgcgcat cgcgcattga tgcgcagtgg gttggcgcaa acgatgaatt ccactacacc 480
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<213> 人工的
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<212> DNA
<213> 人工的
<220>
<223> 寡核苷酸
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<212> DNA
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<212> DNA
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<400> 33
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<210> 34
<211> 1566
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<213> 谷氨酸棒状杆菌
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cgcgcagtac ttggcgcagc atcatcaagc atttatggcg atccttcaaa agatttcacg 360
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ctcatggagg caggccacaa agttggtttg atcggcacca caggtacacg tattgacggg 480
gaagaagtac ccacaaagct caccactcca gaagcgccga ctctgcaggc attgtttgct 540
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<210> 40
<211> 1566
<212> DNA
<213> 谷氨酸棒状杆菌
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Claims (13)

1.相对于其野生型经基因修饰的谷氨酸棒状杆菌，其包含编码未存在于野生型中的重组酶的基因序列并额外包含编码代谢物传感器的基因序列，
其特征在于，
所述编码代谢物传感器的基因序列是编码识别氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质的蛋白的序列，并且所述编码未存在于野生型中的重组酶的基因序列选自序列4、6、7、8或9。
2.根据权利要求1所述的谷氨酸棒状杆菌，
其特征在于，
所述编码重组酶的基因序列是编码将细胞外加入的DNA与细胞自身的DNA重组的蛋白的序列。
3.用于识别根据权利要求1或2所述的谷氨酸棒状杆菌的方法，所述谷氨酸棒状杆菌相对于其野生型在细胞悬浮液中具有升高的特定代谢物细胞内浓度，所述特定代谢物选自氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质，其包括下述方法步骤：
i) 提供包含根据权利要求1或2所述的谷氨酸棒状杆菌的细胞悬浮液；
ii) 通过重组工程加入DNA来基因修饰步骤 i)的细胞，所述DNA包含至少一个经修饰的基因，获得细胞悬浮液，在该悬浮液中细胞在代谢物的细胞内浓度方面不同；
iii) 通过荧光检测借助氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质的代谢物传感器识别该细胞悬浮液中具有升高的代谢物细胞内浓度的各细胞。
4.用于识别根据权利要求1或2所述的谷氨酸棒状杆菌的方法，所述谷氨酸棒状杆菌相对于其野生型在细胞悬浮液中具有升高的特定代谢物细胞内浓度，所述特定代谢物选自氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质，其包括下述方法步骤：
i) 提供包含根据权利要求1或2所述的谷氨酸棒状杆菌的细胞悬浮液；
ii) 通过重组工程加入DNA来基因修饰步骤 i)的细胞，所述DNA包含至少一个突变 ，获得细胞悬浮液，在该悬浮液中细胞在代谢物的细胞内浓度方面不同；
iii) 通过荧光检测借助氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质的代谢物传感器识别该细胞悬浮液中具有升高的代谢物细胞内浓度的各细胞。
5.用于制备相对于其野生型具有优化的代谢物产量的根据权利要求1或2所述的经基因修饰的谷氨酸棒状杆菌的方法，所述代谢物选自氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质，其包括下列步骤：
i) 提供包含根据权利要求1或2所述的谷氨酸棒状杆菌的细胞悬浮液；
ii) 通过重组工程加入DNA来基因修饰步骤 i)的细胞，所述DNA包含至少一个经修饰的基因，获得细胞悬浮液，在该悬浮液中细胞在特定代谢物的细胞内浓度方面不同；
iii) 通过荧光检测借助氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质的代谢物传感器识别该细胞悬浮液中具有升高的代谢物细胞内浓度的各细胞；
iv) 从所述细胞悬浮液中分离出识别的细胞；
v) 在识别和分离出的细胞中识别经基因修饰的基因的至少之一，它们对升高的代谢物细胞内浓度负责；
vi) 制备相对于其野生型具有优化的代谢物产量的经基因修饰的生产细胞，其基因组包含经修饰的基因的至少之一。
6.用于制备相对于其野生型具有优化的代谢物产量的根据权利要求1或2所述的经基因修饰的谷氨酸棒状杆菌的方法，所述代谢物选自氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质，其包括下列步骤：
i) 提供包含根据权利要求1或2所述的谷氨酸棒状杆菌的细胞悬浮液；
ii) 通过重组工程加入DNA来基因修饰步骤 i)的细胞，所述DNA包含至少一个突变，获得细胞悬浮液，在该悬浮液中细胞在特定代谢物的细胞内浓度方面不同；
iii) 通过荧光检测借助氨基酸、有机酸、脂肪酸、维生素或植物活性物质的代谢物传感器识别该细胞悬浮液中具有升高的代谢物细胞内浓度的各细胞；
iv) 从所述细胞悬浮液中分离出识别的细胞；
v) 在识别和分离出的细胞中识别至少一个突变，它们对升高的代谢物细胞内浓度负责；
vi) 制备相对于其野生型具有优化的代谢物产量的经基因修饰的生产细胞，其基因组包含至少一个突变。
7.根据权利要求3-6之一所述的方法，
其特征在于，
步骤ii)的细胞的基因修饰通过重组酶进行，所述重组酶将一个或多个引入到所述细胞中的DNA分子嵌入到细胞自身的染色体DNA中，所述引入到细胞中的DNA分子包含一个或多个经修饰的基因。
8.根据权利要求3-6之一所述的方法，
其特征在于，
步骤ii)的细胞的基因修饰通过重组酶进行，所述重组酶将一个或多个引入到所述细胞中的DNA分子嵌入到细胞自身的染色体DNA中，所述引入到细胞中的DNA分子包含一个或多个突变。
9.根据权利要求3-6之一所述的方法，
其特征在于，
在步骤ii)中使用至少一个经修饰的基因的DNA，所述基因编码代谢物的生物合成途径的步骤之一。
10.根据权利要求3-6之一所述的方法，
其特征在于，
在步骤ii)中使用至少一个突变的DNA，所述突变编码代谢物的生物合成途径的步骤之一。
11.用于制备代谢物的方法，其包括下述方法步骤：
a) 通过根据权利要求5-10任一项所述的方法制备相对于其野生型具有优化的特定代谢物产量的经基因修饰的细胞，
b) 在包含营养物质的培养基中在所述细胞由该营养物质生产特定代谢物的条件下培养细胞。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述代谢物是选自碳水化合物或植物活性物质的一种成分。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述代谢物是选自氨基酸、有机酸、脂肪酸或维生素的一种成分。
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