DE19850242A1 - Construction of production strains for the production of substituted phenols by targeted inactivation of genes of eugenol and ferulic acid catabolism - Google Patents
Construction of production strains for the production of substituted phenols by targeted inactivation of genes of eugenol and ferulic acid catabolismInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Konstruktion von Produktionsstämmen und ein Verfahren für die Herstellung substituierter Methoxyphenole, insbesondere Vanillin.The present invention relates to the construction of production strains and a process for the preparation of substituted methoxyphenols, in particular Vanillin.
Die DE-A 42 27 076 (Verfahren zur Herstellung substituierter Methoxyphenole und dafür geeigneter Mikroorganismus) beschreibt die Herstellung substituierter Methoxyphenole mit einer neuen Pseudomonas sp. Ausgangsmaterial ist hier Euge nol und die Produkte sind Ferulasäure, Vanillinsäure, Coniferylalkohol und Coni ferylaldehyd.DE-A 42 27 076 (Process for the preparation of substituted methoxyphenols and suitable microorganism) describes the production of substituted Methoxyphenols with a new Pseudomonas sp. The starting material here is Euge nol and the products are ferulic acid, vanillic acid, coniferyl alcohol and coni ferylaldehyde.
Ebenfalls 1995 erscheint ein umfangreiches Review über die Biotransformations möglichkeiten mit Ferulasäure von Rosazza et al. (Biocatalytic transformation of ferulic acid: an abundant aromatic natural product; J. Ind. Microbiol. 15: 457-471).A comprehensive review of the biotransformation is also published in 1995 possibilities with ferulic acid by Rosazza et al. (Biocatalytic transformation of ferulic acid: an abundant aromatic natural product; J. Ind. Microbiol. 15: 457-471).
Die Gene und Enzyme zur Synthese von Coniferylalkohol, Coniferylaldehyd, Ferulasäure, Vanillin und Vanillinsäure aus Pseudomonas sp. wurden in EP-A 0 845 532 beschrieben.The genes and enzymes for the synthesis of coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, Ferulic acid, vanillin and vanillic acid from Pseudomonas sp. in EP-A 0 845 532 described.
Die Enzyme zur Umsetzung von trans-Ferulasäure zu trans-Feruloyl-SCoA Ester und weiter zum Vanillin, sowie das Gen für die Spaltung des Esters wurden vom Institute of Food Research, Norwich, GB, in WO 97/35999 beschrieben. 1998 erscheint der Inhalt des Patents auch als wissenschaftliche Publikationen (Gasson et al. 1998. Metabolism of ferulic acid to vanillin. J. Biol. Chem. 273: 4163-4170; Narbad and Gasson 1998. Metabolism of ferulic acid via vanillin using a novel CoA- dependent pathway in a newly isolated strain of Pseudomonas fluorescens. Micro biology 144: 1397-1405). The enzymes for converting trans-ferulic acid to trans-feruloyl-SCoA ester and on to vanillin and the gene for the cleavage of the ester were from Institute of Food Research, Norwich, GB, described in WO 97/35999. 1998 the content of the patent also appears as scientific publications (Gasson et al. 1998. Metabolism of ferulic acid to vanillin. J. Biol. Chem. 273: 4163-4170; Narbad and Gasson 1998. Metabolism of ferulic acid via vanillin using a novel CoA- dependent pathway in a newly isolated strain of Pseudomonas fluorescens. Micro biology 144: 1397-1405).
Die DE-A 195 32 317 beschreibt die fermentative Gewinnung von Vanillin aus Ferulasäure mit Amycolatopsis sp. in hohen Ausbeuten.DE-A 195 32 317 describes the fermentative production of vanillin Ferulic acid with Amycolatopsis sp. in high yields.
Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß entweder nur sehr geringe Aus beuten an Vanillin erzielt werden, oder von relativ teuren Edukten ausgegangen wird. Bei dem letztgenannten Verfahren (DE-A 195 32 317) werden zwar hohe Ausbeuten erzielt, jedoch bedingt der Einsatz von Pseudomonas sp. HR199 und Amycolatopsis sp. HR167 für die Biotransformation von Eugenol zu Vanillin eine zweistufige Fermentationsführung und somit einen erheblichen Kosten- und Zeitaufwand.The known methods have the disadvantage that either only very little can be obtained on vanillin, or it is assumed that the starting materials are relatively expensive. In the latter process (DE-A 195 32 317), high yields are achieved achieved, but the use of Pseudomonas sp. HR199 and Amycolatopsis sp. HR167 for the biotransformation of eugenol to vanillin a two-stage Fermentation management and thus a considerable cost and time expenditure.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Organismen zu konstruieren, die in der Lage sind den preiswerten Rohstoff Eugenol in einem einstufigen Prozeß zu Vanillin umzusetzen.The object of the present invention is therefore to construct organisms which in are able to use the inexpensive raw material eugenol in a one-step process Implement vanillin.
Diese Aufgabe wird durch die Konstruktion von Produktionsstämmen ein- oder mehrzelliger Organismen gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß Enzyme des Eugenol- und/oder Ferulasäure-Katabolismus derart inaktiviert sind, daß eine Akku mulation der Intermediate Coniferylalkohol, Coniferylaldehyd, Ferulasäure, Vanillin und/oder Vanillinsäure erfolgt.This task is done by designing production masters multicellular organisms, which are characterized in that enzymes of Eugenol and / or ferulic acid catabolism are inactivated such that a battery mulation of the intermediate coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or vanillic acid.
Der Produktionsstamm kann einzellig oder mehrzellig sein. Demgemäß können Gegenstand der Erfindung Mikroorganismen, Pflanzen oder Tiere sein. Darüber hinaus können auch Extrakte die aus dem Produktionsstamm gewonnen werden zum Einsatz kommen. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise einzellige Organismen eingesetzt. Hierbei kann es sich um Mikroorganismen, tierische oder pflanzliche Zellen handeln. Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß der Einsatz von Pilzen und Bakterien. Höchst bevorzugt sind Bakterienarten. Unter den Bakterien können insbe sondere Rhodococcus-, Pseudomonas- und Escherichia-Arten nach Veränderung des Eugenol- und/oder Ferulasäure-Katabolismus zum Einsatz kommen. The production strain can be single-cell or multi-cell. Accordingly, you can The invention relates to microorganisms, plants or animals. About that In addition, extracts from the production master can also be used Come into play. According to the invention, single-celled organisms are preferred used. These can be microorganisms, animal or vegetable Act cells. The use of mushrooms and Bacteria. Bacteria are highly preferred. Among the bacteria in particular special Rhodococcus, Pseudomonas and Escherichia species after changing the Eugenol and / or ferulic acid catabolism are used.
Die Gewinnung der erfindungsgemäß einsetzbaren Organismen kann im einfachsten Fall mittels bekannter, konventioneller mikrobiologischer Methoden erfolgen. So kann die Enzymaktivität der am Eugenol- und/oder Ferulasäure-Katabolismus betei ligten Proteine durch den Einsatz von Enzym-Hemmstoffen verändert werden. Darüber hinaus kann die Enzymaktivität der am Eugenol- und/oder Ferulasäure- Katabolismus beteiligten Proteine durch Mutation der für diese Proteine kodierenden Gene verändert werden. Derartige Mutationen können nach klassischen Methoden ungerichtet erzeugt werden, wie beispielsweise durch UV-Bestrahlung oder muta tionsauslösende Chemikalien.The simplest way of obtaining the organisms which can be used according to the invention is Case using known, conventional microbiological methods. So can show the enzyme activity of the eugenol and / or ferulic acid catabolism proteins are changed by the use of enzyme inhibitors. In addition, the enzyme activity of the eugenol and / or ferulic acid Proteins involved in catabolism by mutating the coding for these proteins Genes are changed. Such mutations can be done using classic methods generated undirected, such as by UV radiation or muta tion-inducing chemicals.
Ebenso sind gentechnische Methoden zur Gewinnung der erfindungsgemäßen Orga nismen geeignet, wie Deletionen, Insertionen und/oder Nukleotid-Austausche. So können beispielsweise die Gene der Organismen mit Hilfe von anderen DNA-Ele menten (Ω-Elemente) inaktiviert werden. Ebenso können mittels geeigneter Vektoren Austausche der intakten Gene gegen veränderte und/oder inaktivierte Gen-Strukturen durchgeführt werden. Die zu inaktivierenden Gene und die für die Inaktivierung ein gesetzten DNA-Elemente können dabei durch klassische Klonierungstechniken oder durch Polymerase-Kettenreaktionen (PCR) gewonnen werden.There are also genetic engineering methods for obtaining the organ of the invention nisms suitable, such as deletions, insertions and / or nucleotide exchanges. So can, for example, the genes of the organisms with the help of other DNA ele elements (Ω elements) can be deactivated. Likewise, using suitable vectors Exchange of intact genes for modified and / or inactivated gene structures be performed. The genes to be inactivated and those for inactivation DNA elements can be placed using classic cloning techniques or can be obtained by polymerase chain reactions (PCR).
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise der Eugenol- sowie der Ferulasäure-Katabolismus durch Ω-Element-Insertion oder Einführen von Deletionen in entsprechende Gene verändert werden. Hierbei können die Funktionen der Gene, die für Dehydrogenasen, Synthetasen, Hydratasen-Aldolasen, Thiolasen oder Demethylasen kodieren, mittels der oben genannten gentechnischen Methoden inaktiviert werden, so daß die Erzeugung der betreffenden Enzyme blockiert ist. Vor zugsweise handelt es sich um die Gene, die für Coniferylalkohol-Dehydrogenasen, Coniferylaldehyd-Dehydrogenasen, Ferulasäure-CoA-Synthetasen, Enoyl-CoA- Hydratasen-Aldolasen, beta-Ketothiolasen, Vanillin-Dehydrogenasen oder Vanillin säure-Demethylasen kodieren. Ganz besonders bevorzugt sind Gene, die die in der EP-A 0845532 angegebenen Aminosäuresequenzen kodieren und/oder deren Allel variationen kodierenden Nukleotidsequenzen. In one possible embodiment of the invention, the eugenol as well as ferulic acid catabolism by Ω element insertion or insertion of Deletions can be changed into corresponding genes. The functions of genes for dehydrogenases, synthetases, hydratase aldolases, thiolases or encode demethylases using the genetic engineering methods mentioned above be inactivated so that the production of the enzymes in question is blocked. Before preferably the genes are responsible for coniferyl alcohol dehydrogenases, Coniferylaldehyde dehydrogenases, ferulic acid-CoA synthetases, enoyl-CoA- Hydratase aldolases, beta-ketothiolases, vanillin dehydrogenases or vanillin encode acid demethylases. Genes are particularly preferred which are those in the EP-A 0845532 encode specified amino acid sequences and / or their alleles Variations encoding nucleotide sequences.
Gegenstand der Erfindung sind demgemäß auch Gen-Strukturen zur Herstellung transformierter Organismen und Mutanten.The invention accordingly also relates to gene structures for production transformed organisms and mutants.
Vorzugsweise werden Gen-Strukturen zur Gewinnung der Organismen und Mutanten eingesetzt, bei denen die für Dehydrogenasen, Synthetasen, Hydratasen-Aldolasen, Thiolasen oder Demethylasen kodierenden Nukleotidsequenzen inaktiviert sind. Besonders bevorzugt sind Gen-Strukturen, bei dene die für Coniferylalkohol- Dehydrogenasen, Coniferylaldehyd-Dehydrogenasen, Ferulasäure-CoA-Synthetasen, Enoyl-CoA-Hydratasen-Aldolasen, beta-Ketothiolasen, Vanillin-Dehydrogenasen oder Vanillinsäure-Demethylasen kodierenden Nukleotidsequenzen inaktiviert sind. Ganz besonders bevorzugt sind Gen-Strukturen, die die in den Fig. 1a bis 1r angegebenen Strukturen mit den in den Fig. 2a bis 2r wiedergegebenen Nukleotidsequenzen und/oder deren Allelvariationen kodierenden Nukleotidsequen zen aufweisen. Besonders bevorzugt sind hierbei Nukleotidsequenzen von 1 bis 18.Gene structures are preferably used to obtain the organisms and mutants in which the nucleotide sequences coding for dehydrogenases, synthetases, hydratase aldolases, thiolases or demethylases are inactivated. Particularly preferred are gene structures in which the nucleotide sequences coding for coniferyl alcohol dehydrogenases, coniferylaldehyde dehydrogenases, ferulic acid-CoA synthetases, enoyl-CoA hydratase aldolases, beta-ketothiolases, vanillin dehydrogenases or vanillic acid demethylases are inactive. Gene structures which have the structures indicated in FIGS. 1a to 1r with the nucleotide sequences shown in FIGS. 2a to 2r and / or their allele variations encoding nucleotide sequences are very particularly preferred. Nucleotide sequences from 1 to 18 are particularly preferred.
Die Erfindung schließt auch die Teilsequenzen dieser Gen-Strukturen sowie funktio nelle Äquivalente ein. Unter funktionellen Äquivalenten sind solche Derivate der DNA zu verstehen, bei denen einzelne Nukleobasen ausgetauscht worden sind (Wobbelaustausche), ohne die Funktion zu ändern. Auch auf Proteinebene können Aminosäuren ausgetauscht werden, ohne daß eine Veränderung der Funktion die Folge ist.The invention also includes the partial sequences of these gene structures as well as functio equivalents. Such functional derivatives are those of To understand DNA in which individual nucleobases have been exchanged (Wobble exchange) without changing the function. Also at the protein level Amino acids can be exchanged without changing the function of the Episode is.
Den Gen-Strukturen können ein oder mehrere DNA-Sequenzen vor- und/oder nach geschaltet sein. Durch Klonierung der Gen-Strukturen sind Plasmide bzw. Vektoren erhältlich, die zur Transformation und/oder Transfektion eines Organismus und/oder zur konjugativen Übertragung in einen Organismus geeignet sind.The gene structures can be preceded and / or followed by one or more DNA sequences be switched. By cloning the gene structures are plasmids or vectors available for the transformation and / or transfection of an organism and / or are suitable for conjugative transmission into an organism.
Gegenstand der Erfindung sind ferner Plasmide und/oder Vektoren zur Herstellung der erfindungsgemäßen transformierten Organismen und Mutanten. Diese enthalten demgemäß die beschriebenen Gen-Strukturen. Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß auch Organismen, die die genannten Plasmide und/oder Vektoren ent halten.The invention also relates to plasmids and / or vectors for the production of the transformed organisms and mutants according to the invention. These contain accordingly the gene structures described. The present invention relates to accordingly also organisms which ent the plasmids and / or vectors mentioned hold.
Die Art der Plasmide und/oder Vektoren hängt von deren Einsatzzweck ab. Um z. B. die intakten Gene des Eugenol- und/oder Ferulasäure-Katabolismus in Pseudomona den gegen die durch Omega-Elemente inaktivierten Gene austauschen zu können, benötigt man Vektoren, die einerseits in Pseudomonaden übertragen werden können (konjugativ übertragbare Plasmide), andererseits dort jedoch nicht repliziert werden können und somit in Pseudomonaden instabil sind (sogenannte Suizid-Plasmide). DNA-Abschnitte, die mit Hilfe eines solchen Plasmidsystems in Pseudomonaden übertragen werden, können nur erhalten bleiben, wenn sie durch homologe Rekom bination in das Genom der Bakterienzelle integriert werden.The type of plasmids and / or vectors depends on their intended use. To z. B. the intact genes of eugenol and / or ferulic acid catabolism in Pseudomona to be able to exchange the genes inactivated by omega elements, you need vectors that can be transferred in pseudomonas (Conjugatively transferable plasmids), on the other hand, however, not to be replicated there can and are therefore unstable in pseudomonas (so-called suicide plasmids). Sections of DNA generated with the help of such a plasmid system in Pseudomonads can only be retained if they are transferred by homologous recom be integrated into the genome of the bacterial cell.
Die beschriebenen Gen-Strukturen, Vektoren und Plasmide können zur Herstellung verschiedener transformierter Organismen oder Mutanten verwendet werden. Mittels der gennanten Gen-Strukturen können intakte Nukleinsäuresequenzen gegen verän derte und/oder inaktivierte Gen-Strukturen ausgetauscht werden. In den durch Trans formation oder Transfektion oder Konjugation erhältlichen Zellen erfolgt durch homologe Rekombination ein Austausch des intakten Gens gegen die veränderte und/oder inaktivierte Gen-Struktur, wodurch die resultierenden Zellen nur noch über die veränderte und/oder inaktivierte Gen-Struktur im Genom verfügen. So können erfindungsgemäß vorzugsweise Gene derart verändert und/oder inaktiviert werden, daß die betreffenden Organismen Coniferylalkohol, Coniferylaldehyd, Ferulasäure, Vanillin und/oder Vanillinsäure zu erzeugen vermögen.The described gene structures, vectors and plasmids can be used for the production various transformed organisms or mutants can be used. Means of the named gene structures can intact nucleic acid sequences against changed and / or inactivated gene structures are exchanged. In the by Trans formation or transfection or conjugation is carried out by cells homologous recombination an exchange of the intact gene for the changed one and / or inactivated gene structure, whereby the resulting cells only over have the modified and / or inactivated gene structure in the genome. So can According to the invention, genes are preferably changed and / or inactivated in this way, that the organisms concerned coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, Can produce vanillin and / or vanillic acid.
Erfindungsgemäß derart konstruierte Produktionsstämme sind beispielsweise
Mutanten des Stammes Pseudomonas sp. HR199 (DSM 7063) der in der DE-A 42 27 076
und der EP-A 0845532 genau beschrieben wurde, wobei sich unter anderem die
entsprechenden Genstrukturen aus den Fig. 1a bis 1r in Verbindung mit den Fig. 2a
bis 2r ergeben:
Production strains constructed in accordance with the invention are, for example, mutants of the strain Pseudomonas sp. HR199 (DSM 7063), which was described in detail in DE-A 42 27 076 and EP-A 0845532, the corresponding gene structures resulting from FIGS . 1a to 1r in connection with FIGS. 2a to 2r, among others:
- 1. Pseudomonas sp. HR199caAlΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte calA-Gen an Stelle des intakten calA-Gens kodierend für Coniferylalkohol- Dehydrogenase (Fig. 1a; Fig. 2a).1. Pseudomonas sp. HR199caAlΩKm, containing the ΩKm inactivated calA gene instead of the intact calA gene coding for coniferyl alcohol dehydrogenase ( Fig. 1a; Fig. 2a).
- 2. Pseudomonas sp. HR1999calAΩGm, enthaltend das durch ΩOm inaktivierte calA-Gen an Stelle des intakten calA-Gens kodierend für Coniferylalkohol- Dehydrogenase (Fig. 1b; Fig. 2b).2. Pseudomonas sp. HR1999calAΩGm, containing the ΩOm-inactivated calA gene instead of the intact calA gene coding for coniferyl alcohol dehydrogenase ( FIG. 1b; FIG. 2b).
- 3. Pseudomonas sp. HR199ca1AΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte calA-Gen an Stelle des intakten calA-Gens kodierend für Coniferylalkohol- Dehydrogenase (Fig. 1c; Fig. 2c).3. Pseudomonas sp. HR199ca1AΔ, containing the deletion inactivated calA gene instead of the intact calA gene coding for coniferyl alcohol dehydrogenase ( FIG. 1c; FIG. 2c).
- 4. Pseudomonas sp. HR199calBΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte calB-Gen an Stelle des intakten calB-Gens kodierend für Coniferylaldehyd- Dehydrogenase (Fig. 1d; Fig. 2d).4. Pseudomonas sp. HR199calBΩKm, containing the ΩKm-inactivated calB gene instead of the intact calB gene coding for coniferylaldehyde dehydrogenase ( FIG. 1d; FIG. 2d).
- 5. Pseudomonas sp. HR199calBΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte calB-Gen an Stelle des intakten calB-Gens kodierend für Coniferylaldehyd- Dehydrogenase (Fig. 1e; Fig. 2e).5. Pseudomonas sp. HR199calBΩGm, containing the ΩGm-inactivated calB gene instead of the intact calB gene coding for coniferylaldehyde dehydrogenase ( Fig. 1e; Fig. 2e).
- 6. Pseudomonas sp. HR199caLBΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte calB-Gen an Stelle des intakten calB-Gens kodierend für Coniferylaldehyd- Dehydrogenase (Fig. 1f; Fig. 2f).6. Pseudomonas sp. HR199caLBΔ, containing the deletion inactivated calB gene instead of the intact calB gene coding for coniferylaldehyde dehydrogenase ( FIG. 1f; FIG. 2f).
- 7. Pseudomonas sp. HR199fcsΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte fcs- Gen an Stelle des intakten fcs-Gens kodierend für Ferulasäure-CoA-Synthe tase (Fig. 1g; Fig. 2g).7. Pseudomonas sp. HR199fcsΩKm, containing the fcs gene inactivated by ΩKm instead of the intact fcs gene coding for ferulic acid-CoA synthesis ( FIG. 1g; FIG. 2g).
- 8. Pseudomonas sp. HR199fcsΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte fcs- Gen an Stelle des intakten fcs-Gens kodierend für Ferulasäure-CoA-Synthe tase (Fig. 1h; Fig. 2h).8. Pseudomonas sp. HR199fcsΩGm, containing the fcs gene inactivated by ΩGm instead of the intact fcs gene coding for ferulic acid-CoA synthesis ( FIG. 1h; FIG. 2h).
- 9. Pseudomonas sp. HR199fcsΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte fcs- Gen an Stelle des intakten fcs-Gens kodierend für Ferulasäure-CoA-Synthe tase (Fig. 1i; Fig. 2i).9. Pseudomonas sp. HR199fcsΔ, containing the deletion-inactivated fcs gene instead of the intact fcs gene coding for ferulic acid-CoA synthesis ( FIG. 1i; FIG. 2i).
- 10. Pseudomonas sp. HR199echΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte ech-Gen an Stelle des intakten ech-Gens kodierend für Enoyl-CoA- Hydratase-Aldolase (Fig. 1j; Fig. 2j). 10. Pseudomonas sp. HR199echΩKm, containing the ΩKm-inactivated ech gene instead of the intact ech gene coding for enoyl-CoA hydratase aldolase ( Fig. 1j; Fig. 2j).
- 11. Pseudomonas sp. HR199echΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte ech-Gen an Stelle des intakten ech-Gens kodierend für Enoyl-CoA-Hydra tase-Aldolase (Fig. 1k; Fig. 2k).11. Pseudomonas sp. HR199echΩGm, containing the ΩGm inactivated ech gene instead of the intact ech gene coding for enoyl-CoA hydra tase aldolase ( Fig. 1k; Fig. 2k).
- 12. Pseudomonas sp. HR199echΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte ech- Gen an Stelle des intakten ech-Gens kodierend für Enoyl-CoA-Hydratase- Aldolase (Fig. 11; Fig. 21).12. Pseudomonas sp. HR199echΔ, containing the deletion inactivated ech gene instead of the intact ech gene coding for enoyl-CoA hydratase aldolase ( FIG. 11; FIG. 21).
- 13. Pseudomonas sp. HR199aatΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte aat-Gen an Stelle des intakten aat-Gens kodierend für beta-Ketothiolase (Fig. 1m; Fig. 2m).13. Pseudomonas sp. HR199aatΩKm, containing the aat gene inactivated by ΩKm instead of the intact aat gene coding for beta-ketothiolase ( FIG. 1m; FIG. 2m).
- 14. Pseudomonas sp. HR199aatΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte aat-Gen an Stelle des intakten aat-Gens kodierend für beta-Ketothio lase (Fig. 1n; Fig. 2n).14. Pseudomonas sp. HR199aatΩGm, containing the aat gene inactivated by ΩGm instead of the intact aat gene coding for beta-ketothiolase ( FIG. 1n; FIG. 2n).
- 15. Pseudomonas sp. HR199aatΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte aat- Gen an Stelle des intakten aat-Gens kodierend für beta-Ketothiolase (Fig. 1o; 2o).15. Pseudomonas sp. HR199aatΔ, containing the deletion inactivated aat gene instead of the intact aat gene coding for beta-ketothiolase ( Fig. 1o; 2o).
- 16. Pseudomonas sp. HR199vdhΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte vdh-Gen an Stelle des intakten vdh-Gens kodierend für Vanillin-Dehydroge nase (Fig. 1p; Fig. 2p).16. Pseudomonas sp. HR199vdhΩKm, containing the ΩKm inactivated vdh gene instead of the intact vdh gene coding for vanillin dehydrogenase ( Fig. 1p; Fig. 2p).
- 17. Pseudomonas sp. HR199vdhΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte vdh-Gen an Stelle des intakten vdh-Gens kodierend für Vanillin-Dehydroge nase (Fig. 1q; Fig. 2q).17. Pseudomonas sp. HR199vdhΩGm, containing the ΩGm inactivated vdh gene instead of the intact vdh gene coding for vanillin dehydrogenase ( Fig. 1q; Fig. 2q).
- 18. Pseudomonas sp. HR199vdhA, enthaltend das durch Deletion inaktivierte vdh-Gen an Stelle des intakten vdh-Gens kodierend für Vanillin-Dehydroge nase (Fig. 1r; Fig. 2r).18. Pseudomonas sp. HR199vdhA, containing the deletion inactivated vdh gene instead of the intact vdh gene coding for vanillin dehydrogenase ( FIG. 1r; FIG. 2r).
- 19. Pseudomonas sp. HR199vdhBΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte vdhB-Gen an Stelle des intakten vdhB-Gens kodierend für Vanillin-Dehydro genase II.19. Pseudomonas sp. HR199vdhBΩKm, containing that inactivated by ΩKm vdhB gene instead of the intact vdhB gene coding for vanillin dehydro genase II.
- 20. Pseudomonas sp. HR199vdhBΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte vdhB-Gen an Stelle des intakten vdhB-Gens kodierend für Vanillin-Dehydro genase II. 20. Pseudomonas sp. HR199vdhBΩGm, containing that inactivated by ΩGm vdhB gene instead of the intact vdhB gene coding for vanillin dehydro genase II.
- 21. Pseudomonas sp. HR199vdhBΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte vdhB-Gen an Stelle des intakten vdhB-Gens kodierend für Vanillin-Dehydro genase II.21. Pseudomonas sp. HR199vdhBΔ containing the deletion inactivated vdhB gene instead of the intact vdhB gene coding for vanillin dehydro genase II.
- 22. Pseudomonas sp. HR199adhΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte adh-Gen an Stelle des intakten adh-Gens kodierend für Alkohol-Dehydroge nase.22. Pseudomonas sp. HR199adhΩKm, containing that inactivated by ΩKm adh gene instead of the intact adh gene coding for alcohol dehydrogen nose.
- 23. Pseudomonas sp. HR199adhΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte adh-Gen an Stelle des intakten adh-Gens kodierend für Alkohol-Dehydroge nase.23. Pseudomonas sp. HR199adhΩGm, containing that inactivated by ΩGm adh gene instead of the intact adh gene coding for alcohol dehydrogen nose.
- 24. Pseudomonas sp. HR199adhΔ enthaltend das durch Deletion inaktivierte adh- Gen an Stelle des intakten adh-Gens kodierend für Alkohol-Dehydrogenase.24. Pseudomonas sp. HR199adhΔ containing the deletion inactivated adh Gene in place of the intact adh gene coding for alcohol dehydrogenase.
- 25. Pseudomonas sp. HR199vanAΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte vanA-Gen an Stelle des intakten vanA-Gens kodierend für die α-Untereinheit der Vanillinsäure-Demethylase.25. Pseudomonas sp. HR199vanAΩKm, containing that inactivated by ΩKm vanA gene instead of the intact vanA gene coding for the α subunit of vanillic acid demethylase.
- 26. Pseudomonas sp. HR199vanAΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte vanA-Gen an Stelle des intakten vanA-Gens kodierend für die α-Untereinheit der Vanillinsäure-Demethylase.26. Pseudomonas sp. HR199vanAΩGm, containing that inactivated by ΩGm vanA gene instead of the intact vanA gene coding for the α subunit of vanillic acid demethylase.
- 27. Pseudomonas sp. HR199vanAΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte vanA-Gen an Stelle des intakten vanA-Gens kodierend für die α-Untereinheit der Vanillinsäure-Demethylase.27. Pseudomonas sp. HR199vanAΔ containing the deletion inactivated vanA gene instead of the intact vanA gene coding for the α subunit of vanillic acid demethylase.
- 28. Pseudomonas sp. HR199vanBΩKm, enthaltend das durch ΩKm inaktivierte vanB-Gen an Stelle des intakten vanB-Gens kodierend für die β-Untereinheit der Vanillinsäure-Demethylase.28. Pseudomonas sp. HR199vanBΩKm, containing that inactivated by ΩKm vanB gene instead of the intact vanB gene coding for the β subunit of vanillic acid demethylase.
- 29. Pseudomonas sp. HR199vanBΩGm, enthaltend das durch ΩGm inaktivierte vanB-Gen an Stelle des intakten vanB-Gens kodierend für die β-Untereinheit der Vanillinsäure-Demethylase.29. Pseudomonas sp. HR199vanBΩGm, containing that inactivated by ΩGm vanB gene instead of the intact vanB gene coding for the β subunit of vanillic acid demethylase.
- 30. Pseudomonas sp. HR199vanBΔ, enthaltend das durch Deletion inaktivierte vanB-Gen an Stelle des intakten vanB-Gens kodierend für die β-Untereinheit der Vanillinsäure-Demethylase.30. Pseudomonas sp. HR199vanBΔ containing the deletion inactivated vanB gene instead of the intact vanB gene coding for the β subunit of vanillic acid demethylase.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur biotechnischen Herstel lung von organischen Verbindungen. Insbesondere können mit diesem Verfahren Alkohole, Aldehyde und organische Säuren hergestellt werden. Vorzugsweise han delt es sich hierbei um Coniferylalkohol, Coniferylaldehyd, Ferulasäure, Vanillin und Vanillinsäure.The invention also relates to a method for producing biotechnology development of organic compounds. In particular, using this method Alcohols, aldehydes and organic acids are produced. Preferably han it is coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and Vanillic acid.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die oben beschriebenen Organismen
eingesetzt. Zu den ganz besonders bevorzugten Organismen gehören Bakterien, ins
besondere die Pseudomonas-Arten. Im einzelnen können die oben genannten Pseu
domonas-Arten vorzugsweise für folgende Verfahren eingesetzt werden:
The organisms described above are used in the process according to the invention. The most particularly preferred organisms include bacteria, especially the Pseudomonas species. In particular, the above-mentioned Pseu domonas species can preferably be used for the following processes:
- 1. Pseudomonas sp. HR199calAΩKm, Pseudomonas sp. HR199calAΩGm und Pseudomonas sp. HR199calAΔ zur Herstellung von Coniferylalkohol aus Eugenol.1. Pseudomonas sp. HR199calAΩKm, Pseudomonas sp. HR199calAΩGm and Pseudomonas sp. HR199calAΔ for the production of coniferyl alcohol Eugenol.
- 2. Pseudomonas sp. HR199calBΩKm, Pseudomonas sp. HR199calBΩGm und Pseudomonas sp. HR199calBΔ zur Herstellung von Coniferylaldehyd aus Eugenol oder Coniferylalkohol.2. Pseudomonas sp. HR199calBΩKm, Pseudomonas sp. HR199calBΩGm and Pseudomonas sp. HR199calBΔ for the production of coniferylaldehyde Eugenol or coniferyl alcohol.
- 3. Pseudomonas sp. HR199fcsΩKm, Pseudomonas sp. HR199fcsΩGm, Pseu domonas sp. HR199fcsΔ, Pseudomonas sp. HR199echΩKm, Pseudomonas sp. HR199echΩGm und Pseudomonas sp. HR199echΔ zur Herstellung von Ferulasäure aus Eugenol oder Coniferylalkohol oder Coniferylaldehyd.3. Pseudomonas sp. HR199fcsΩKm, Pseudomonas sp. HR199fcsΩGm, pseu domonas sp. HR199fcsΔ, Pseudomonas sp. HR199echΩKm, Pseudomonas sp. HR199echΩGm and Pseudomonas sp. HR199echΔ for the production of Ferulic acid from eugenol or coniferyl alcohol or coniferyl aldehyde.
- 4. Pseudomonas sp. HR199vdhΩKm, Pseudomonas sp. HR199vdhΩGm, Pseu domonas sp. HR199vdhD, Pseudomonas sp. HR199vdhΩGmvdhBΩKm, Pseudomonas sp. HR199vdhΩKmvdhBΩGm, Pseudomonas sp. HR199vdhΔvdhBΩGm und Pseudomonas sp. HR199vdhΔvdhBΩKm zur Herstellung von Vanillin aus Eugenol oder Coniferylalkohol oder Coni ferylaldehyd oder Ferulasäure. 4. Pseudomonas sp. HR199vdhΩKm, Pseudomonas sp. HR199vdhΩGm, pseu domonas sp. HR199vdhD, Pseudomonas sp. HR199vdhΩGmvdhBΩKm, Pseudomonas sp. HR199vdhΩKmvdhBΩGm, Pseudomonas sp. HR199vdhΔvdhBΩGm and Pseudomonas sp. HR199vdhΔvdhBΩKm for Production of vanillin from eugenol or coniferyl alcohol or coni ferylaldehyde or ferulic acid.
- 5. Pseudomonas sp. HR199vanAΩKm, Pseudomonas sp. HR199vanAΩGm, Pseudomonas sp. HR199vanAΔ, Pseudomonas sp. HR199vanBΩKm, Pseudomonas sp. HR199vanBΩGm und Pseudomonas sp. HR199vanBΔ zur Herstellung von Vanillinsäure aus Eugenol oder Coniferylalkohol oder Coniferylaldehyd oder Ferulasäure oder Vanillin.5. Pseudomonas sp. HR199vanAΩKm, Pseudomonas sp. HR199vanAΩGm, Pseudomonas sp. HR199vanAΔ, Pseudomonas sp. HR199vanBΩKm, Pseudomonas sp. HR199vanBΩGm and Pseudomonas sp. HR199vanBΔ for Production of vanillic acid from eugenol or coniferyl alcohol or Coniferyl aldehyde or ferulic acid or vanillin.
Bevorzugtes Substrat ist Eugenol. Jedoch kann der Zusatz weiterer Substrate oder sogar der Austausch des Eugenol gegen ein anderes Substrat möglich sein.The preferred substrate is eugenol. However, the addition of further substrates or even exchanging the eugenol for another substrate.
Als Nährmedium für die erfindungsgemäß eingesetzten Organismen kommen syn thetische, halbsynthetische oder komplexe Kulturmedien in Betracht. Diese können kohlenstoffhaltige und stickstoffhaltige Verbindungen, anorganische Salze, gegebe nenfalls Spurenelemente sowie Vitamine enthalten.The nutrient medium for the organisms used according to the invention are syn synthetic, semi-synthetic or complex culture media. these can carbon and nitrogen compounds, inorganic salts, given contain trace elements and vitamins.
Als kohlenstoffhaltige Verbindungen können Kohlenhydrate, Kohlenwasserstoffe oder organische Grundchemikalien in Betracht kommen. Beispiele für vorzugsweise verwendbare Verbindungen sind Zucker, Alkohole bzw. Zuckeralkohole, organische Säuren oder komplexe Gemische.Carbohydrates, hydrocarbons can be used as carbon-containing compounds or organic basic chemicals. Examples of preferred usable compounds are sugar, alcohols or sugar alcohols, organic Acids or complex mixtures.
Als Zucker kommt vorzugsweise Glucose in Betracht. Als organische Säuren können vorzugsweise Zitronensäure oder Essigsäure zum Einsatz kommen. Zu den kom plexen Gemischen zählen z. B. Malzextrakt, Hefeextrakt, Casein oder Caseinhydro lysat.The preferred sugar is glucose. As organic acids can preferably citric acid or acetic acid are used. To the com plex mixtures include z. B. malt extract, yeast extract, casein or casein hydro lysate.
Als stickstoffhaltige Substrate kommen anorganische Verbindungen in Betracht. Bei spiele hierfür sind Nitrate und Ammoniumsalze. Ebenso können organische Stick stoffquellen zum Einsatz kommen. Hierzu zählen Hefeextrakt, Sojamehl, Casein, Caseinhydrolysat und Maisquellwasser. Inorganic compounds are suitable as nitrogen-containing substrates. At games for this are nitrates and ammonium salts. Likewise, organic stick material sources are used. These include yeast extract, soy flour, casein, Casein hydrolyzate and corn steep liquor.
Zu den einsetzbaren anorganischen Salzen zählen beispielsweise Sulfate, Nitrate, Chloride, Carbonate und Phosphate. Als Metalle enthalten die genannte Salze vor zugsweise Natrium, Kalium, Magnesium, Mangan, Calcium, Zink und Eisen.The inorganic salts which can be used include, for example, sulfates, nitrates, Chlorides, carbonates and phosphates. The salts mentioned contain as metals preferably sodium, potassium, magnesium, manganese, calcium, zinc and iron.
Die Temperatur für die Kultivierung liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100°C. Besonders bevorzugt ist der Bereich von 15 bis 60°C, höchst bevorzugt sind 22 bis 37°C.The temperature for cultivation is preferably in the range of 5 to 100 ° C. The range from 15 to 60 ° C. is particularly preferred, and 22 to 60 ° C. is most preferred 37 ° C.
Der pH-Wert des Mediums beträgt bevorzugt 2 bis 12. Besonders bevorzugt ist der Bereich von 4 bis 8.The pH of the medium is preferably 2 to 12. The is particularly preferred Range from 4 to 8.
Grundsätzlich können für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens alle dem Fachmann bekannten Bioreaktoren eingesetzt werden. Vorzugsweise kommen alle für Submersverfahren geeigneten Vorrichtungen in Betracht. Das heißt, es können erfindungsgemäß Gefäße ohne oder mit mechanischer Mischeinrichtung ein gesetzt werden. Zu ersteren zählen z. B. Schüttelapparaturen, Blasensäulen- oder Schlaufenreaktoren. Zu letzteren gehören vorzugsweise alle bekannten Vorrichtun gen mit Rührern in beliebiger Gestaltung.In principle, everyone can carry out the method according to the invention bioreactors known to the person skilled in the art can be used. Preferably come all devices suitable for submerged processes. That is, it can, according to the invention, vessels with or without a mechanical mixing device be set. The former include e.g. B. shakers, bubble or Loop reactors. The latter preferably include all known devices with stirrers of any design.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durch geführt werden. Die Dauer der Fermentation bis zum Erreichen einer maximalen Produktmenge hängt von der speziellen Art des eingesetzten Organismus ab. Grund sätzlich liegen die Zeiten der Fermentation jedoch zwischen 2 und 200 Stunden.The process according to the invention can be carried out continuously or batchwise be performed. The duration of the fermentation until a maximum is reached The amount of product depends on the specific type of organism used. Reason in addition, however, the fermentation times are between 2 and 200 hours.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele näher erläutert:
Von dem Eugenol verwertenden Stamm Pseudomonas sp. HR199 (DSM 7063) wur
den gezielt Mutanten erzeugt, wobei spezifisch Gene des Eugenol-Katabolismus
durch Insertion von Omega-Elementen oder durch Einführen von Deletionen inakti
viert wurden. Als Omega-Elemente dienten DNA-Abschnitte die für Antibiotika
resistenzen gegen Kanamycin (ΩKm) und Gentamycin (ΩGm) codierten. Diese
Resistenzgene wurden ausgehend von Tn5 und dem Plasmid pBBR1MCS-5 mit
Hilfe von Standardmethoden isoliert. Die Gene calA, calB, fcs, ech, aat, vdh, adh,
vdhB, vanA und vanB, die für Coniferylalkohol-Dehydrogenase, Coniferylaldehyd-
Dehydrogenase, Ferulasäure-CoA Synthetase, Enoyl-CoA Hydratase-Aldolase, beta-
Ketothiolase, Vanillin-Dehydrogenase, Alkohol-Dehydrogenase, Vanillin-Dehydro
genase II und Vanillinsäure-Demethylase codieren wurden ausgehend von genomi
scher DNA des Stammes Pseudomonas sp. HR199 mit Hilfe von Standardmethoden
isoliert und in pBluescript SK- kloniert. Aus diesen Genen wurden durch Verdauung
mit geeigneten Restriktionsendonukleasen DNA-Abschnitte entfernt (Deletion), bzw.
durch Ω-Elemente substituiert (Insertion), wodurch das jeweilige Gen inaktiviert
wurde. Die auf diese Weise mutierten Gene wurden in konjugativ übertragbare Vek
toren umkloniert und anschließend in den Stamm Pseudomonas sp. HR199 einge
führt. Durch geeignete Selektion wurden Transkonjuganten erhalten, die das jeweils
funktionsfähige wildtyp-Gen gegen das neu eingebrachte inaktivierte Gen ausge
tauscht hatten. Die so erhaltenen Insertions- und Deletionsmutanten wiesen nur noch
das jeweils inaktivierte Gen auf. Auf diese Weise wurden sowohl Mutanten mit nur
einem defekten Gen als auch Mehrfachmutanten, in denen mehrere Gene auf diese
Weise inaktiviert wurden, erhalten. Diese Mutanten wurden für die Biotransforma
tion von
The invention is explained in more detail below with reference to examples:
From the Eugenol utilizing strain Pseudomonas sp. HR199 (DSM 7063) the targeted mutants were generated, specifically genes of eugenol catabolism were inactivated by inserting omega elements or by introducing deletions. DNA segments that code for antibiotic resistance to kanamycin (ΩKm) and gentamycin (ΩGm) served as omega elements. These resistance genes were isolated from Tn5 and the plasmid pBBR1MCS-5 using standard methods. The genes calA, calB, fcs, ech, aat, vdh, adh, vdhB, vanA and vanB, which are for coniferyl alcohol dehydrogenase, coniferylaldehyde dehydrogenase, ferulic acid-CoA synthetase, enoyl-CoA hydratase-aldolase, beta-ketothiolase, vanillin Dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, vanillin dehydrogenase II and vanillic acid demethylase were encoded on the basis of genomic DNA from the strain Pseudomonas sp. Strain HR199 using standard methods and isolated in pBluescript SK - cloned. DNA sections were removed from these genes by digestion with suitable restriction endonucleases (deletion), or substituted by Ω elements (insertion), as a result of which the respective gene was inactivated. The genes mutated in this way were cloned into conjugatively transferable vectors and then into the strain Pseudomonas sp. HR199 introduced. By suitable selection, transconjugants were obtained which had exchanged the functional wild-type gene for the newly introduced inactivated gene. The insertion and deletion mutants obtained in this way only had the inactivated gene. In this way, mutants with only one defective gene and multiple mutants in which several genes were inactivated in this way were obtained. These mutants were used for the biotransformation of
- a) Eugenol zu Coniferylalkohol, Coniferylaldehyd, Ferulasäure, Vanillin und/oder Vanillinsäure;a) Eugenol to coniferyl alcohol, coniferyl aldehyde, ferulic acid, vanillin and / or Vanillic acid;
- b) Coniferylalkohol zu Coniferylaldehyd, Ferulasäure, Vanillin und/oder Vanillinsäure;b) coniferyl alcohol to coniferylaldehyde, ferulic acid, vanillin and / or Vanillic acid;
- c) Coniferylaldehyd zu Ferulasäure, Vanillin und/oder Vanillinsäure;c) coniferyl aldehyde to ferulic acid, vanillin and / or vanillic acid;
- d) Ferulasäure zu Vanillin und/oder Vanillinsäure undd) ferulic acid to vanillin and / or vanillic acid and
- e) Vanillin zu Vanillinsäure eingesetzt.e) Vanillin used to vanillic acid.
Stämme von Escherichia coli wurden bei 37°C in Luria-Bertani (LB) oder M9-Mine ralmedium (Sambrook, J., E. F. Fritsch und T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York) angezogen. Stämme von Pseudomonas sp. wurden bei 30°C in Nutrient Broth (NB, 0,8%, wt/vol) oder in Mineralmedium (mm) (Schlegel, H. G. et al. 1961. Arch. Mikrobiol. 38: 209-222) bzw. HR-Mineralmedium (HR-MM) (Rabenhorst, J. 1996. Appl. Microbiol. Biotechnol. 46: 470-474) angezogen. Ferula säure, Vanillin, Vanillinsäure und Protocatechusäure wurden in Dimethylsulfoxid gelöst, und dem jeweiligen Medium in einer Endkonzentration von 0.1% (wt/vol) zugesetzt. Eugenol wurde dem Medium direkt in einer Endkonzentration von 0.1% (vol/vol) zugesetzt, bzw. in den Deckel von MM-Agarplatten auf Filterpapier (Rundfilter 595, Schleicher & Schuell, Dassel, Deutschland) appliziert. Bei der Anzucht von Transkonjuganten und Mutanten von Pseudomonas sp. wurde Tetra cyclin, Kanamycin, und Gentamycin in Endkonzentrationen von 25 µg/ml bzw. 100 µg/ml bzw. 7,5 µg/ml eingesetzt.Strains of Escherichia coli were grown at 37 ° C in Luria-Bertani (LB) or M9 mine ralmedium (Sambrook, J., E.F. Fritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York). Strains of Pseudomonas sp. were in at 30 ° C Nutrient Broth (NB, 0.8%, wt / vol) or in mineral medium (mm) (Schlegel, H. G. et al. 1961. Arch. Microbiol. 38: 209-222) or HR mineral medium (HR-MM) (Rabenhorst, J. 1996. Appl. Microbiol. Biotechnol. 46: 470-474). Ferula Acid, vanillin, vanillic acid and protocatechic acid were in dimethyl sulfoxide dissolved, and the respective medium in a final concentration of 0.1% (wt / vol) added. Eugenol was added to the medium directly in a final concentration of 0.1% (vol / vol) added, or in the lid of MM agar plates on filter paper (Circular filter 595, Schleicher & Schuell, Dassel, Germany). In the Cultivation of transconjugants and mutants of Pseudomonas sp. became Tetra cyclin, kanamycin, and gentamycin in final concentrations of 25 µg / ml and 100 µg / ml, respectively or 7.5 µg / ml.
Kulturüberstände wurden direkt, bzw. nach Verdünnung mit H2O-bidest. mittels
Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (Knauer-HPLC) analysiert. Die Chroma
tographie erfolgte an Nucleosil-100 C18 (7 µm, 250 × 4 mm). Als Lösungsmittel
diente 0.1% (vol/vol) Ameisensäure und Acetonitril. Der verwendete Gradient zur
Elution der Substanzen verlief wie folgt:
00:00-06:30 → 26% Acetonitril
06:30-08:00 → 100% Acetonitril
08:00-12:00 → 100% Acetonitril
12:00-13:00 → 26% Acetonitril
13:00-18:00 → 26% Acetonitril
Culture supernatants were immediately or after dilution with H 2 O bidist. analyzed by high pressure liquid chromatography (Knauer HPLC). Chromatography was carried out on Nucleosil-100 C18 (7 µm, 250 × 4 mm). 0.1% (vol / vol) formic acid and acetonitrile were used as solvents. The gradient used to elute the substances was as follows:
00: 00-06: 30 → 26% acetonitrile
06: 30-08: 00 → 100% acetonitrile
08: 00-12: 00 → 100% acetonitrile
12: 00-13: 00 → 26% acetonitrile
13: 00-18: 00 → 26% acetonitrile
Die Aufreinigung erfolgte bei 4°C.The purification took place at 4 ° C.
Auf Eugenol angezogene Zellen von Pseudomonas sp. HR199 wurden in 10 mM Natriumphosphat-Puffer, pH 6.0 gewaschen, im gleichen Puffer resuspendiert und durch zweimalige Passage einer French-Presse (Amicon, Silver Spring, Maryland, USA) bei einem Druck von 1000 psi aufgeschlossen. Das Zellhomogenat wurde einer Ultrazentrifugation (1 h, 100 000 × g, 4°C) unterzogen, wodurch die lösliche Fraktion des Rohextraktes als Überstand erhalten wurde.Pseudomonas sp. Cells grown on eugenol. HR199 were in 10 mM Sodium phosphate buffer, pH 6.0 washed, resuspended in the same buffer and through two passages of a French press (Amicon, Silver Spring, Maryland, USA) at a pressure of 1000 psi. The cell homogenate was subjected to ultracentrifugation (1 h, 100,000 x g, 4 ° C), whereby the soluble Fraction of the crude extract was obtained as a supernatant.
Die lösliche Fraktion des Rohextraktes wurde über Nacht gegen 10 mM Natrium phosphat-Puffer, pH 6.0 dialysiert. Das Dialysat wurde auf eine mit 10 mM Natriumphosphat-Puffer, pH 6.0 äquilibrierte DEAE-Sephacel-Säule (2,6 cm × 35 cm, Bettvolumen[BV]: 186 ml) mit einer Durchflußrate von 0.8 ml/min aufgetragen. Die Säule wurde mit zwei BV 10 mM Natriumphosphat-Puffer, pH 6.0 gespült. Die Elution der Vanillin-Dehydrogenase-II (VDH-II) erfolgte mit einem linearen Salz gradient von 0 bis 400 mM NaCl in 10 mM Natriumphosphat-Puffer, pH 6.0 (750 ml). Es wurden 10 ml-Fraktionen aufgefangen. Fraktionen mit hoher VDH-II-Akti vität wurden zum DEAE-Pool vereinigt.The soluble fraction of the crude extract was overnight against 10 mM sodium phosphate buffer, pH 6.0 dialyzed. The dialysate was made up to a 10 mM Sodium phosphate buffer, pH 6.0 equilibrated DEAE-Sephacel column (2.6 cm × 35 cm, Bed volume [BV]: 186 ml) applied at a flow rate of 0.8 ml / min. The column was rinsed with two BV 10 mM sodium phosphate buffers, pH 6.0. The Elution of vanillin dehydrogenase-II (VDH-II) was carried out with a linear salt gradient from 0 to 400 mM NaCl in 10 mM sodium phosphate buffer, pH 6.0 (750 ml). 10 ml fractions were collected. Fractions with high VDH II shares vity were combined to form the DEAE pool.
Die Bestimmung der VDH-Aktivität erfolgte bei 30°C durch einen optisch enzyma tischen Test. Der Reaktionsansatz mit einem Volumen von 1 ml enthielt 0.1 mmol Kalium-Phosphat (pH 7.1), 0.125 µmol Vanillin, 0.5 µmol NAD, 1.2 µmol Pyruvat (Na-Salz), Lactat-Dehydrogenase (1 U; aus Schweineherz) und Enzymlösung. Die Oxidation von Vanillin wurde bei λ = 340 nm verfolgt (εVanillin = 11,6 cm2/µmol). Die Enzymaktivität wurde in Einheiten (U) angegeben, wobei 1 U der Enzymmenge entspricht, die 1 µmol Vanillin pro Minute umsetzt. Die Proteinkonzentrationen in den Proben wurden nach Lowry et al. (Lowry, O. H., N. J. Rosebrough, A. L. Farr und R. J. Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275) bestimmt.The VDH activity was determined at 30 ° C. by an optically enzymatic test. The reaction mixture with a volume of 1 ml contained 0.1 mmol potassium phosphate (pH 7.1), 0.125 µmol vanillin, 0.5 µmol NAD, 1.2 µmol pyruvate (Na salt), lactate dehydrogenase (1 U; from pig heart) and enzyme solution. The oxidation of vanillin was monitored at λ = 340 nm (ε vanillin = 11.6 cm 2 / µmol). The enzyme activity was given in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme that converts 1 µmol vanillin per minute. The protein concentrations in the samples were determined according to Lowry et al. (Lowry, OH, NJ Rosebrough, AL Farr and RJ Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275).
Die Bestimmung der CADH-Aktivität erfolgte bei 30°C durch einen optisch enzy matischen Test nach Jaeger et al. (Jaeger, E., L. Eggeling und H. Sahm. 1981. Current Microbiology. 6: 333-336). Der Reaktionsansatz mit einem Volumen von 1 ml enthielt 0.2 mmol Tris/HCl (pH 9.0), 0.4 µmol Coniferylalkohol, 2 µmol NAD, 0.1 mmol Semicarbazid und Enzymlösung. Die Reduktion von NAD wurde bei λ = 340 nm verfolgt (ε = 6.3 cm2/µmol). Die Enzymaktivität wurde in Einheiten (U) angegeben, wobei 1 U der Enzymmenge entspricht, die 1 µmol Substrat pro Minute umsetzt. Die Proteinkonzentrationen in den Proben wurden nach Lowry et al. (Lowry, O. H., N. J. Rosebrough, A. L. Farr und R. J. Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275) bestimmt.The CADH activity was determined at 30 ° C. by an optical enzymatic test according to Jaeger et al. (Jaeger, E., L. Eggeling and H. Sahm. 1981. Current Microbiology. 6: 333-336). The reaction mixture with a volume of 1 ml contained 0.2 mmol Tris / HCl (pH 9.0), 0.4 µmol coniferyl alcohol, 2 µmol NAD, 0.1 mmol semicarbazide and enzyme solution. The reduction of NAD was followed at λ = 340 nm (ε = 6.3 cm 2 / µmol). The enzyme activity was given in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme that converts 1 µmol substrate per minute. The protein concentrations in the samples were determined according to Lowry et al. (Lowry, OH, NJ Rosebrough, AL Farr and RJ Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275).
Die Bestimmung der CALDH-Aktivität erfolgte bei 30°C durch einen optisch enzy matischen Test. Der Reaktionsansatz mit einem Volumen von 1 ml enthielt 0.1 mmol Tris/HCl (pH 8.8), 0.08 µmol Coniferylaldehyd, 2.7 µmol NAD und Enzymlösung. Die Oxidation von Coniferylaldehyd zu Ferulasäure wurde bei λ = 400 nm verfolgt (ε = 34 cm2/µmol). Die Enzymaktivität wurde in Einheiten (U) angegeben, wobei 1 U der Enzymmenge entspricht, die 1 µmol Substrat pro Minute umsetzt. Die Pro teinkonzentrationen in den Proben wurden nach Lowry et al. (Lowry, O. H., N. J. Rosebrough, A. L. Farr und R. J. Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275) bestimmt.The CALDH activity was determined at 30 ° C. by means of an optically enzymatic test. The reaction mixture with a volume of 1 ml contained 0.1 mmol Tris / HCl (pH 8.8), 0.08 µmol coniferylaldehyde, 2.7 µmol NAD and enzyme solution. The oxidation of coniferyl aldehyde to ferulic acid was monitored at λ = 400 nm (ε = 34 cm 2 / µmol). The enzyme activity was given in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme that converts 1 µmol substrate per minute. The protein concentrations in the samples were determined according to Lowry et al. (Lowry, OH, NJ Rosebrough, AL Farr and RJ Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275).
Die Bestimmung der FCS-Aktivität erfolgte bei 30°C durch einen optisch enzyma tischen Test, modifiziert nach Zenk et al. (Zenk et al. 1980. Anal. Biochem. 101: 182-187). Der Reaktionsansatz mit einem Volumen von 1 ml enthielt 0.09 mmol Kalium- Phosphat (pH 7.0), 2.1 µmol MgCl2, 0.7 µmol Ferulasäure, 2 µmol ATP, 0.4 µmol Coenzym A und Enzymlösung. Die Entstehung des CoA-Esters aus Ferulasäure wurde bei λ = 345 nm verfolgt (ε = 10 cm2/µmol). Die Enzymaktivität wurde in Einheiten (U) angegeben, wobei 1 U der Enzymmenge entspricht, die 1 µmol Sub strat pro Minute umsetzt. Die Proteinkonzentrationen in den Proben wurden nach Lowry et al. (Lowry, O. H., N. J. Rosebrough, A. L. Farr und R. J. Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275) bestimmt.The FCS activity was determined at 30 ° C. by an optically enzymatic test, modified according to Zenk et al. (Zenk et al. 1980. Anal. Biochem. 101: 182-187). The reaction mixture with a volume of 1 ml contained 0.09 mmol potassium phosphate (pH 7.0), 2.1 µmol MgCl 2 , 0.7 µmol ferulic acid, 2 µmol ATP, 0.4 µmol coenzyme A and enzyme solution. The formation of the CoA ester from ferulic acid was followed at λ = 345 nm (ε = 10 cm 2 / µmol). The enzyme activity was given in units (U), where 1 U corresponds to the amount of enzyme that converts 1 µmol substrate per minute. The protein concentrations in the samples were determined according to Lowry et al. (Lowry, OH, NJ Rosebrough, AL Farr and RJ Randall. 1951. J. Biol. Chem. 193: 265-275).
Die Auftrennung von proteinhaltigen Extrakten erfolgte in 7.4% (wt/vol) Poly acrylamidgelen unter nativen Bedingungen nach der Methode von Stegemann et al. (Stegemann et al. 1973. Z. Naturforsch. 28c: 722-732) und unter denaturierenden Bedingungen in 11.5% (wt/vol) Polyacrylamidgelen nach der Methode von Laemmli (Laemmli, U. K. 1970. Nature (London) 227: 680-685). Zur unspezifischen Protein färbung wurde Serva Blue R verwendet. Zur spezifischen Anfärbung der Conife rylalkohol-, Coniferylaldehyd- und Vanillin-Dehydrogenase wurden die Gele für 20 min in 100 mM KP-Puffer (pH 7.0) umgepuffert und anschließend bei 30°C im glei chen Puffer dem 0.08% (wt/vol) NAD, 0.04% (wt/vol) p-Nitroblau-Tetrazolium chlorid, 0.003% (wt/vol) Phenazine-Methosulfat und 1 mM des jeweiligen Substrates zugesetzt worden war inkubiert, bis entsprechende Farbbanden sichtbar wurden.Protein-containing extracts were separated into 7.4% (wt / vol) poly acrylamide gels under native conditions using the method of Stegemann et al. (Stegemann et al. 1973. Z. Naturforsch. 28c: 722-732) and among denaturing Conditions in 11.5% (wt / vol) polyacrylamide gels according to the Laemmli method (Laemmli, U.K. 1970. Nature (London) 227: 680-685). For non-specific protein Serva Blue R was used for the coloring. For the specific coloring of the Conife Ryl alcohol, coniferyl aldehyde and vanillin dehydrogenase, the gels were for 20 min buffered in 100 mM KP buffer (pH 7.0) and then at 30 ° C in the same Chen the 0.08% (wt / vol) NAD, 0.04% (wt / vol) p-nitro blue tetrazolium chloride, 0.003% (wt / vol) phenazine methosulfate and 1 mM of the respective substrate had been added until appropriate color bands became visible.
Proteine wurden aus SDS-Polyacrylamidgelen mit Hilfe eines Semidry-Fastblot Gerätes (B32/33, Biometra, Göttingen, Deutschland) nach Herstellerangaben auf PVDF- Membranen (Waters-Milipore, Bedford, Mass., USA) übertragen.Proteins were made from SDS polyacrylamide gels using a Semidry Fastblot device (B32 / 33, Biometra, Göttingen, Germany) according to the manufacturer's instructions on PVDF- Membranes (Waters-Milipore, Bedford, Mass., USA) transferred.
Die Bestimmung von N-terminalen Aminosäuresequenzen erfolgte mit Hilfe eines Protein Peptide Sequenzers (Typ 477 A, Applied Biosystems, Foster City, USA) und eines PTH-Analysers nach Herstellerangaben. N-terminal amino acid sequences were determined using a Protein peptide sequencers (type 477 A, Applied Biosystems, Foster City, USA) and a PTH analyzer according to the manufacturer's instructions.
Die Isolierung von genomischer DNA erfolgte nach der Methode von Marmur (Marmur, J. 1961. J. Mol. Biol. 3: 208-218). Die Isolierung und Analyse von anderer Plasmid-DNA bzw. von DNA-Restriktionsfragmenten erfolgte nach Standardmetho den (Sambrook, J. E. F. Fritsch und T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a labora tory manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, New York).Genomic DNA was isolated using the Marmur method (Marmur, J. 1961. J. Mol. Biol. 3: 208-218). Isolation and analysis from others Plasmid DNA or DNA restriction fragments were carried out according to the standard method den (Sambrook, J.E. F. Fritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a labora tory manual. 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, New York).
Die Präparation und Transformation von kompetenten Escherichia coli-Zellen erfolgte nach der Methode von Hanahan (Hanahan, D. 1983. J. Mol. Biol. 166: 557-580). Konjugativer Plasmidtransfer zwischen Plasmid-tragenden Escherichia coli S17-1-Stämmen (Donor) und Pseudomonas sp.-Stämmen (Rezipient) erfolgte auf NB-Agarplatten nach der Methode von Friedrich et al. (Friedrich, B. et al. 1981. J. Bacteriol. 147: 198-205), oder durch eine "Minikomplementations-Methode" auf MM-Agarplatten mit 0.5% (wt/vol) Gluconat als C-Quelle und 25 µg/ml Tetracyclin oder 100 µg/ml Kanamycin. Dabei wurden Zellen des Rezipienten in einer Richtung als Impfstrich aufgetragen. Nach 5 min wurden dann Zellen der Donor-Stämme als Impfstriche aufgetragen, wobei der Rezipienten-Impfstrich gekreuzt wurde. Nach einer Inkubation für 48 h bei 30°C wuchsen die Transkonjuganten direkt hinter der Kreuzungsstelle, wohingegen weder Donor- noch Rezipienten-Stamm zum Wachs tum in der Lage war.The preparation and transformation of competent Escherichia coli cells was carried out according to the Hanahan method (Hanahan, D. 1983. J. Mol. Biol. 166: 557-580). Conjugative plasmid transfer between plasmid-bearing Escherichia coli S17-1 strains (donor) and Pseudomonas sp. Strains (recipient) followed NB agar plates using the method of Friedrich et al. (Friedrich, B. et al. 1981. J. Bacteriol. 147: 198-205), or by a "mini-complement method" MM agar plates with 0.5% (wt / vol) gluconate as a C source and 25 µg / ml tetracycline or 100 µg / ml kanamycin. The cells of the recipient were unidirectional applied as an inoculation line. After 5 min, cells from the donor strains were then removed as Vaccination lines are applied, the recipient vaccination line being crossed. To After incubation for 48 h at 30 ° C, the transconjugants grew directly behind the Crossing point, whereas neither donor nor recipient strain for wax was able to.
DNA-Restriktionsfragmente wurden in einem 0.8% (wt/vol) Agarose-Gel in 50 mM Tris- 50 mM Borsäure- 1.25 mM EDTA-Puffer (pH 8.5) elektrophoretisch aufge trennt (Sambrook, J. E. F. Fritsch und T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, New York). Die Übertragung der denaturierten DNA aus dem Gel auf eine positiv geladene Nylonmembran (Porengröße: 0.45 µm, Pall Filtrationstechnik, Drei eich, Deutschland), die anschließende Hybridisierung mit biotinylierten, bzw. Digoxigenin-markierten DNA-Sonden und die Herstellung dieser DNA-Sonden erfolgte nach Standardmethoden (Sambrook, J. E. F. Fritsch und T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, New York.).DNA restriction fragments were in a 0.8% (wt / vol) agarose gel in 50 mM Tris-50 mM boric acid-1.25 mM EDTA buffer (pH 8.5) electrophoresed separates (Sambrook, J.E. F. Fritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, New York). The transfer of the denatured DNA from the gel to a positively charged nylon membrane (pore size: 0.45 µm, Pall Filtrationstechnik, Drei eich, Germany), the subsequent hybridization with biotinylated or Digoxigenin-labeled DNA probes and the preparation of these DNA probes was carried out according to standard methods (Sambrook, J.E. F. Fritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor, New York.).
Die Bestimmung von Nukleotidsequenzen erfolgte nach der Didesoxy-Kettenab bruch-Methode von Sanger et al. (Sanger et al. 1977. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463-5467) "nicht-radioaktiv" mit einem "LI-COR DNA-Sequencer Modell 4000L" (LI-COR Inc., Biotechnology Division, Lincoln, NE, USA) unter Verwen dung eines "Thermo Sequenase fluorescent labelled primer cycle sequencing kit with 7-deaza-dGTP" (Amersham Life Science, Amersham International pls, Little Chalfont, Buckinghamshire, England) jeweils nach Vorschrift des Herstellers.Nucleotide sequences were determined according to the dideoxy chain ab break method by Sanger et al. (Sanger et al. 1977. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463-5467) "non-radioactive" with a "LI-COR DNA sequencer model 4000L "(LI-COR Inc., Biotechnology Division, Lincoln, NE, USA) under use a "Thermo Sequenase fluorescent labeled primer cycle sequencing kit with 7-deaza-dGTP "(Amersham Life Science, Amersham International pls, Little Chalfont, Buckinghamshire, England) according to the manufacturer's instructions.
Mit Hilfe von synthetischen Oligonukleotiden wurde nach der "Primer-hopping Strategie" von Strauss et al. (Strauss, E. C. et al. 1986. Anal. Biochem. 154: 353-360) sequenziert.With the help of synthetic oligonucleotides the "primer hopping Strategy "by Strauss et al. (Strauss, E.C. et al. 1986. Anal. Biochem. 154: 353-360) sequenced.
Restriktionsenzyme, T4 DNA-Ligase, Lambda-DNA und Enzyme bzw. Substrate für die optisch enzymatischen Tests wurden von C. F. Boehringer & Söhne (Mannheim, Deutschland) oder von GIBCO/BRL (Eggenstein, Deutschland) bezogen. [γ-32P]ATP kam von Amersham/Buchler (Braunschweig, Deutschland). Oligonukleo tide wurden von der Firma MWG-Biotech GmbH (Ebersberg, Deutschland) bezogen. Agarose vom Typ NA wurde von Pharmacia-LKB (Uppsala, Schweden) bezogen. Alle anderen Chemikalien waren von Haarmann & Reimer (Holzminden, Deutsch land), E. Merck AG (Darmstadt, Deutschland), Fluka Chemie (Buchs, Schweiz), Serva Feinbiochemica (Heidelberg, Deutschland) oder Sigma Chemie (Deisenhofen, Deutschland).Restriction enzymes, T4 DNA ligase, lambda DNA and enzymes or substrates for the optical enzymatic tests were obtained from CF Boehringer & Sons (Mannheim, Germany) or from GIBCO / BRL (Eggenstein, Germany). [γ- 32 P] ATP came from Amersham / Buchler (Braunschweig, Germany). Oligonucleotides were obtained from MWG-Biotech GmbH (Ebersberg, Germany). NA-type agarose was purchased from Pharmacia-LKB (Uppsala, Sweden). All other chemicals were from Haarmann & Reimer (Holzminden, Germany), E. Merck AG (Darmstadt, Germany), Fluka Chemie (Buchs, Switzerland), Serva Feinbiochemica (Heidelberg, Germany) or Sigma Chemie (Deisenhofen, Germany).
Für die Konstruktion des ΩKm-Elements wurde das 2099 bp BglI-Fragment des Transposons Tn5 (Auerswald E. A., G. Ludwig und H. Schaller. 1981. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 45: 107-113; Beck E., G. Ludwig, E. A. Auerswald, B. Reiss und H. Schaller. 1982. Gene 19: 327-336; Mazodier P., P. Cossart, E. Giraud und F. Gasser. 1985. Nucleic Acids Res. 13: 195-205.) präparativ isoliert. Das Frag ment wurde durch Behandlung mit der Nuklease Bal-31 auf ca. 990 bp verkürzt. Dieses Fragment, das nur noch das Kanamycin-Resistenzgen (codierend für eine Aminoglycosid-3'-O-Phosphotransferase) umfaßte, wurde anschließend mit SmaI geschnittener pSKsym-DNA (pBluescript SK--Derivat, welches eine symetrisch auf gebaute multiple Klonierungsstelle [SalI, HindIII, EcoRI, SmaI, EcoRI, HindIII, SalI] enthält) ligiert. Aus dem resultierenden Plasmid konnte das Ωkm-Element als SmaI-, EcoRI-, HindIII- oder SalI-Fragment reisoliert werden.The 2099 bp BglI fragment of the transposon Tn5 (Auerswald EA, G. Ludwig and H. Schaller. 1981. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 45: 107-113; Beck E. , G. Ludwig, EA Auerswald, B. Reiss and H. Schaller. 1982. Gene 19: 327-336; Mazodier P., P. Cossart, E. Giraud and F. Gasser. 1985. Nucleic Acids Res. 13: 195 -205.) Preparatively isolated. The fragment was shortened to approximately 990 bp by treatment with the Bal-31 nuclease. This fragment, which only comprised the kanamycin resistance gene (coding for an aminoglycoside-3'-O-phosphotransferase), was then cut with SmaI-cut pSKsym-DNA (pBluescript SK - derivative, which has a symmetrically constructed multiple cloning site [SalI, HindIII, EcoRI, SmaI, EcoRI, HindIII, SalI] contains) ligated. The Ωkm element could be re-isolated from the resulting plasmid as a SmaI, EcoRI, HindIII or SalI fragment.
Für die Konstruktion des ΩGm-Elements wurde das 983 bp EaeI-Fragment des Plasmids pBBR1MCS-5 (Kovach M. E., P. H. Elzer, D. S. Hill, G. T. Robertson, M. A. Farris, R. M. Roop und K. M. Peterson. 1995. Gene 166: 175-176.) präparativ iso liert und anschließend mit Mung Bean Nuklease (Abdauen von einzelsträngigen DNA-Molekülenden) behandelt. Dieses Fragment, das nur noch das Gentamycin- Resistenzgen (codierend für eine Gentamycin-3-Acetyltransferase) umfaßte, wurde anschließend mit SmaI geschnittener pSKsym-DNA (s. o.) ligiert. Aus dem resultie renden Plasmid konnte das ΩGm-Element als SmaI-, EcoRI-, HindIII- oder SalI- Fragment reisoliert werden. For the construction of the ΩGm element, the 983 bp EaeI fragment of the Plasmids pBBR1MCS-5 (Kovach M.E., P.H. Elzer, D.S. Hill, G.T. Robertson, M.A. Farris, R. M. Roop and K. M. Peterson. 1995. Gene 166: 175-176.) Preparative iso and then with mung bean nuclease (digesting single-stranded DNA molecule ends) treated. This fragment, which is now only the gentamycin Resistance gene (coding for a gentamycin-3-acetyltransferase) was included then ligated with SmaI-cut pSKsym DNA (see above). From the result plasmid, the ΩGm element could be used as SmaI, EcoRI, HindIII or SalI Fragment to be reisolated.
Die separaten Klonierungen der Gene fcs, ech, vdh und aat erfolgte ausgehend von
den E. coli S17-1 Stämmen DSM 10439 und DSM 10440 mit den Plasmiden pE207
und pE5-1 (siehe EP-A 0845532). Aus diesen Plasmiden wurden die angegebenen
Fragmente präparativ isoliert und wie im weiteren beschrieben behandelt:
Für die Klonierung des fcs-Gens wurde das 2350 bp große SalI/EcoRI-Fragment des
Plasmids pE207 und das 3700 bp große EcoRI/SalI-Fragment des Plasmids pE5-1
zusammen in pBluescript SK- in einer Weise kloniert, daß beide Fragmente über die
EcoRI-Enden miteinander verbunden waren. Ausgehend von dem resultierenden
Hybridplasmid wurde das 6050 bp SalI-Fragment präparativ isoliert und durch
Behandlung mit der Nuklease Bal-31 auf ca. 2480 bp verkürzt. Anschließend wurden
an die Fragment-Enden PstI-Linker ligiert und das Fragment nach PstI-Verdauung in
pBluescript SK- kloniert (pSKfcs). Nach Transformation von E. coli XL1-Blue wur
den Klone erhalten, die das fcs-Gen exprimierten und eine FCS-Aktivität von 0.2 U/mg
Protein aufwiesen.The separate cloning of the genes fcs, ech, vdh and aat was carried out starting from the E. coli S17-1 strains DSM 10439 and DSM 10440 with plasmids pE207 and pE5-1 (see EP-A 0845532). The fragments indicated were preparatively isolated from these plasmids and treated as described below:
For the cloning of the fcs gene, the 2350 bp SalI / EcoRI fragment of plasmid pE207 and the 3700 bp EcoRI / SalI fragment of plasmid pE5-1 were cloned together in pBluescript SK - in such a way that both fragments were cloned via the EcoRI ends were joined together. Starting from the resulting hybrid plasmid, the 6050 bp SalI fragment was isolated preparatively and shortened to approximately 2480 bp by treatment with the nuclease Bal-31. Pst I linkers were then ligated to the fragment ends, and the fragment after PstI digestion in pBluescript SK - cloned (pSKfcs). After transformation of E. coli XL1-Blue, clones were obtained which expressed the fcs gene and had an FCS activity of 0.2 U / mg protein.
Für die Klonierung des ech-Gens wurde das 3800 bp große HindIII/EcoRI-Fragment des Plasmids pE207 präparativ isoliert und durch Behandlung mit der Nuklease Bal-31 auf ca. 1470 bp verkürzt. Anschließend wurden an die Fragment-Enden EcoRI- Linker ligiert und das Fragment nach EcoRI-Verdauung in pBluescript SK- kloniert (pSKech).For the cloning of the ech gene, the 3800 bp HindIII / EcoRI fragment of the plasmid pE207 was preparatively isolated and shortened to approximately 1470 bp by treatment with the nuclease Bal-31. Linkers were then ligated to the fragment ends of EcoRI and the fragment after EcoRI digestion in pBluescript SK - cloned (pSKech).
Für die Klonierung des vdh-Gens wurde das 2350 bp große SalI/EcoRI-Fragment des Plasmids pE207 präparativ isoliert. Nach Klonierung in pBluescript SK- wurde das Fragment mit Hilfe eines Exonuklease III/Mung Bean Nukleasesystems einseitig um ca. 1530 bp verkürzt. Anschließend wurde an das Fragmentende ein EcoRI- Linker ligiert und das Fragment nach EcoRI-Verdauung in pßluescript SK- kloniert (pSKvdh). Nach Transformation von E. coli XL1-Blue wurden Klone erhalten, die das vdh-Gen exprimierten und eine VDH-Aktivität von 0.01 U/mg Protein aufwiesen.For the cloning of the vdh gene, the 2350 bp SalI / EcoRI fragment of the plasmid pE207 was isolated. After cloning in pBluescript SK - the fragment was shortened on one side by approx. 1530 bp using an exonuclease III / Mung Bean nuclease system. Linker was then ligated to the fragment end an EcoRI and the fragment after EcoRI digestion in pßluescript SK - cloned (pSKvdh). After transformation of E. coli XL1-Blue, clones were obtained which expressed the vdh gene and had a VDH activity of 0.01 U / mg protein.
Für die Klonierung des aat-Gens wurde das 3700 bp große EcoRI/SalI-Fragment des Plasmids pE5-1 präparativ isoliert und durch Behandlung mit der Nuklease Bal-31 auf ca. 1590 bp verkürzt. Anschließend wurden an die Fragment-Enden EcoRI- Linker ligiert und das Fragment nach EcoRI-Verdauung in pBluescript SK- kloniert (pSKaat).For the cloning of the aat gene, the 3700 bp EcoRI / SalI fragment of the plasmid pE5-1 was preparatively isolated and shortened to approximately 1590 bp by treatment with the nuclease Bal-31. Linkers were then ligated to the fragment ends of EcoRI and the fragment after EcoRI digestion in pBluescript SK - cloned (pSKaat).
Das Plasmid pSKfcs, welches das fcs-Gen enthielt wurde mit BssHII verdaut, wodurch ein 1290 bp großes Fragment aus dem fcs-Gen herausgeschnitten wurde. Nach Religation wurde das Deletions-Derivat des fcs-Gens (fcsΔ) (siehe Abb. 1i und 2i) kloniert in pBluescript SK- (pSKfcsΔ) erhalten. Darüber hinaus wurden nach Herausschneiden des Fragments die Omega-Elemente ΩKm und ΩGm an dessen Stelle einligiert. Dadurch entstanden die Ω-inaktivierten Derivate des fcs-Gens (fcsΩKm, siehe Abb. 1g und 2g) und (fcsΩGm, siehe Abb. 1h und 2h) kloniert in pBluescript SK- (pSKfcsΩKm und pSKfcsΩGm). In Rohextrakten der erhaltenen E. coli Klone, deren Hybridplasmide ein durch Deletion bzw. Ω-Element-Insertion inaktiviertes fcs-Gen aufwiesen, konnte keine FCS-Aktivität nachgewiesen werden.The plasmid pSKfcs, which contained the fcs gene, was digested with BssHII, whereby a 1290 bp fragment was cut out of the fcs gene. After religation, the deletion derivative of the fcs gene (fcsΔ) (see FIGS. 1i and 2i) cloned in pBluescript SK - (pSKfcsΔ) was obtained. In addition, after cutting out the fragment, the omega elements ΩKm and ΩGm were inserted in its place. This resulted in the Ω-inactivated derivatives of the fcs gene (fcsΩKm, see Fig. 1g and 2g) and (fcsΩGm, see Fig. 1h and 2h) cloned in pBluescript SK - (pSKfcsΩKm and pSKfcsΩGm). No FCS activity could be detected in crude extracts of the E. coli clones obtained, whose hybrid plasmids had an fcs gene inactivated by deletion or Ω element insertion.
Das Plasmid pSKech, welches das ech-Gen enthielt, wurde mit NruI verdaut, wodurch ein 53 bp und ein 430 bp großes Fragment aus dem ech-Gen herausge schnitten wurde. Nach Religation wurde das Deletions-Derivat des ech-Gens (echΔ, siehe Abb. 1l und 2l) kloniert in pBluescript SK- (pSKechΔ) erhalten. Darüber hinaus wurden nach Herausschneiden der Fragmente die Omega-Elemente ΩKm und ΩGm an deren Stelle einligiert. Dadurch entstanden die Ω-inaktivierten Derivate des ech-Gens (echΩKm und echΩGm) kloniert in pBluescript SK- (pSKechΩKm und pSKechΩGm).The plasmid pSKech, which contained the ech gene, was digested with NruI, whereby a 53 bp and a 430 bp fragment was cut out of the ech gene. After religation, the deletion derivative of the ech gene (echΔ, see FIGS. 1l and 2l) was obtained cloned in pBluescript SK - (pSKechΔ). In addition, after cutting out the fragments, the omega elements ΩKm and ΩGm were inserted in their place. This resulted in the Ω-inactivated derivatives of the ech gene (echΩKm and echΩGm) cloned in pBluescript SK - (pSKechΩKm and pSKechΩGm).
Das Plasmid pSKvdh, welches das vdh-Gen enthielt wurde mit BssHII verdaut, wodurch ein 210 bp großes Fragment aus dem vdh-Gen herausgeschnitten wurde. Nach Religation wurde das Deletions-Derivat des vdh-Gens (vdhΔ, siehe Abb. 1o und 2o) kloniert in pBluescript SK- (pSKvdhΔ) erhalten. Darüber hinaus wurden nach Herausschneiden des Fragments die Omega-Elemente ΩKm und ΩGm an dessen Stelle einligiert. Dadurch entstanden die Ω-inaktivierten Derivate des vdh- Gens (vdhΩKm und vdhΩGm) kloniert in pBluescript SK- (pSKvdhΩKm, siehe Abb. 1m und 2m) und (pSKvdhΩGm, siehe Abb. 1n und 2n). In Rohextrakten der erhaltenen E. coli Klone, deren Hybridplasmide ein durch Deletion bzw. Ω-Element- Insertion inaktiviertes vdh-Gen aufwiesen, konnte keine VDH-Aktivität nachge wiesen werden.The plasmid pSKvdh, which contained the vdh gene, was digested with BssHII, whereby a 210 bp fragment was cut out of the vdh gene. After religation, the deletion derivative of the vdh gene (vdhΔ, see Fig. 1o and 2o) cloned in pBluescript SK - (pSKvdhΔ) was obtained. In addition, after cutting out the fragment, the omega elements ΩKm and ΩGm were inserted in its place. This resulted in the Ω-inactivated derivatives of the vdh gene (vdhΩKm and vdhΩGm) cloned in pBluescript SK - (pSKvdhΩKm, see Fig. 1m and 2m) and (pSKvdhΩGm, see Fig. 1n and 2n). No VDH activity could be detected in crude extracts of the E. coli clones obtained, whose hybrid plasmids had a vdh gene inactivated by deletion or Ω-element insertion.
Das Plasmid pSKaat, welches das aat-Gen enthielt wurde mit BssHII verdaut, wodurch ein 59 bp großes Fragment aus dem aat-Gen herausgeschnitten wurde. Nach Religation wurde das Deletions-Derivat des aat-Gens (aatΔ, siehe Abb. 1r und 2r) kloniert in pBluescript SK- (pSKaatΔ) erhalten. Darüber hinaus wurden nach Herausschneiden des Fragments die Omega-Elemente ΩKm und ΩGm an dessen Stelle einligiert. Dadurch entstanden die Ω-inaktivierten Derivate des aat-Gens (aat ΩKm, siehe Abb. 1p und 2p) und (aatΩGm, siehe Abb. 1q und 2q) kloniert in pBluescript SK- (pSKaatZΩKm und pSKaatΩGm). The plasmid pSKaat, which contained the aat gene, was digested with BssHII, whereby a 59 bp fragment was cut out of the aat gene. After religation, the deletion derivative of the aat gene (aatΔ, see Figs. 1r and 2r) was obtained cloned in pBluescript SK - (pSKaatΔ). In addition, after cutting out the fragment, the omega elements ΩKm and ΩGm were inserted in its place. This resulted in the Ω-inactivated derivatives of the aat gene (aat ΩKm, see Fig. 1p and 2p) and (aatΩGm, see Fig. 1q and 2q) cloned in pBluescript SK - (pSKaatZΩKm and pSKaatΩGm).
Um die durch Ω-Elemente inaktivierten Gene in Pseudomonas sp. HR199 gegen die intakten Gene austauschen zu können, benötigt man einen Vektor, der einerseits in Pseudomonaden übertragen werden kann (konjugativ übertragbare Plasmide), ande rerseits dort jedoch nicht repliziert werden kann und somit in Pseudomonaden insta bil ist ("Suizid-Plasmid"). DNA-Abschnitte, die mit Hilfe eines solchen Plasmid systems in Pseudomonaden übertragen werden, können nur erhalten bleiben, wenn sie durch homologe Rekombination (RecA-abhängige Rekombination) in das Genom der Bakterienzelle integriert werden. Im vorliegenden Fall wurde das "Suizid- Plasmid" pSUP202 (Simon et al. 1983. In: A. Pühler. Molecular genetics of the bacteria-plant interaction. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, S. 98-106) eingesetzt.The genes inactivated by Ω elements in Pseudomonas sp. HR199 against the To be able to exchange intact genes, you need a vector that is in one hand Pseudomonads can be transferred (conjugative transferable plasmids), others on the other hand, however, cannot be replicated there and thus insta in Pseudomonas bil is ("suicide plasmid"). DNA sections made using such a plasmid systems in Pseudomonas can only be preserved if by homologous recombination (RecA-dependent recombination) into the genome the bacterial cell can be integrated. In the present case, the "suicide Plasmid "pSUP202 (Simon et al. 1983. In: A. Pühler. Molecular genetics of the bacteria-plant interaction. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 98-106) used.
Die inaktivierten Gene fcsΩKm und fcsΩGm wurden nach PstI-Verdauung aus den Plasmiden pSKfcsΩKm und pSKfcsΩGm isoliert und mit PstI geschnittener pSUP202 DNA ligiert. Die Ligationsansätze wurden nach E. coli S17-1 transfor miert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB-Medium mit Kanamycin bzw. Gentamycin. Es wurden Kanamycin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pSUPfcsΩKm) das inaktivierte Gen fcsΩKm enthielt. Das entspre chende Hybridplasmid (pSUPfcsΩGm) der Gentamycin-resistenten Transformanden enthielt das inaktivierte Gen fcsΩGm.The inactivated genes fcsΩKm and fcsΩGm were extracted from the PstI after digestion Plasmids pSKfcsΩKm and pSKfcsΩGm isolated and cut with PstI pSUP202 DNA ligated. The ligation batches were transformed according to E. coli S17-1 lubricated. The selection was made on LB medium containing tetracycline with kanamycin or gentamycin. Kanamycin-resistant transformants were obtained, whose Hybrid plasmid (pSUPfcsΩKm) containing the inactivated gene fcsΩKm. That corresponds hybrid plasmid (pSUPfcsΩGm) of the gentamycin-resistant transformants contained the inactivated gene fcsΩGm.
Die inaktivierten Gene echΩKm und echΩGm wurden nach EcoRI-Verdauung aus den Plasmiden pSKechΩKm und pSKechΩGm isoliert und mit EcoRI geschnittener pSUP202 DNA ligiert. Die Ligationsansätze wurden nach E. coli S17-1 transfor miert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB-Medium mit Kanamycin bzw. Gentamycin. Es wurden Kanamycin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pSUPechΩKm) das inaktivierte Gen echΩKm enthielt. Das entspre chende Hybridplasmid (pSUPechΩGm) der Gentamycin-resistenten Transforman den enthielt das inaktivierte Gen echΩGm.The inactivated genes echΩKm and echΩGm were identified after EcoRI digestion the plasmids pSKechΩKm and pSKechΩGm isolated and cut with EcoRI pSUP202 DNA ligated. The ligation batches were transformed according to E. coli S17-1 lubricated. The selection was made on LB medium containing tetracycline with kanamycin or gentamycin. Kanamycin-resistant transformants were obtained, whose Hybrid plasmid (pSUPechΩKm) containing the inactivated echΩKm gene. That corresponds hybrid plasmid (pSUPechΩGm) of the gentamycin-resistant transforman contained the inactivated echΩGm gene.
Die inaktivierten Gene vdhΩKm und vdhΩGm wurden nach EcoRI-Verdauung aus den Plasmiden pSKvdhΩKm und pSKvdhΩGm isoliert und mit EcoRI geschnittener pSUP202 DNA ligiert. Die Ligationsansätze wurden nach E. coli S17-1 transfor miert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB-Medium mit Kanamycin bzw. Gentamycin. Es wurden Kanamycin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pSUPvdhΩKm) das inaktivierte Gen vdhΩKm enthielt. Das entspre chende Hybridplasmid (pSUPvdhΩGm) der Gentamycin-resistenten Transforman den enthielt das inaktivierte Gen vdhΩGm.The inactivated genes vdhΩKm and vdhΩGm were identified after EcoRI digestion the plasmids pSKvdhΩKm and pSKvdhΩGm isolated and cut with EcoRI pSUP202 DNA ligated. The ligation batches were transformed according to E. coli S17-1 lubricated. The selection was made on LB medium containing tetracycline with kanamycin or gentamycin. Kanamycin-resistant transformants were obtained, whose Hybrid plasmid (pSUPvdhΩKm) containing the inactivated gene vdhΩKm. That corresponds hybrid plasmid (pSUPvdhΩGm) of the gentamycin-resistant transforman that contained the inactivated gene vdhΩGm.
Die inaktivierten Gene aatΩKm und aatΩGm wurden nach EcoRI-Verdauung aus den Plasmiden pSKaatΩKm und pSKaatΩGm isoliert und mit EcoRI geschnittener pSUP202 DNA ligiert. Die Ligationsansätze wurden nach E. coli S17-1 transfor miert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB-Medium mit Kanamycin bzw. Gentamycin. Es wurden Kanamycin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pSUPaatΩKm) das inaktivierte Gen aatΩKm enthielt. Das entspre chende Hybridplasmid (pSUPaatΩGm) der Gentamycin-resistenten Transformanden enthielt das inaktivierte Gen aatΩGm.The inactivated genes aatΩKm and aatΩGm were eliminated after EcoRI digestion the plasmids pSKaatΩKm and pSKaatΩGm isolated and cut with EcoRI pSUP202 DNA ligated. The ligation batches were transformed according to E. coli S17-1 lubricated. The selection was made on LB medium containing tetracycline with kanamycin or gentamycin. Kanamycin-resistant transformants were obtained, whose Hybrid plasmid (pSUPaatΩKm) containing the inactivated gene aatΩKm. That corresponds hybrid plasmid (pSUPaatΩGm) of the gentamycin-resistant transformants contained the inactivated gene aatΩGm.
Um die durch Deletion inaktivierten Gene in Pseudomonas sp. HR199 gegen die intakten Gene austauschen zu können, benötigt man einen Vektor, der die schon für pSUP202 beschriebenen Eigenschaften aufweist. Da im Gegensatz zu den durch Ω- Element inaktivierten Genen bei durch Deletion inaktivierten Genen keine Selek tionsmöglichkeit (keine Antibiotika-Resistenz) für den erfolgten Austausch der Gene in Pseudomonas sp. HR199 besteht, mußte ein anderes Selektionssystem zur Anwendung kommen. Bei dem "sacB-Selektionssystem" wird das auszutauschende, durch Deletion inaktivierte Gen in einem Plasmid kloniert, welches neben einem Antibiotika-Resistenzgen auch über das sacB-Gen verfügt. Nach konjugativer Über tragung dieses Hybridplasmids in einen Pseudomonaden wird das Plasmid durch homologe Rekombination an der Stelle in das Genom integriert, an der sich das intakte Gen befindet (erster "Cross over"). Auf diese Weise entsteht ein "heteroge noter" Stamm, der sowohl über ein intaktes als auch über ein durch Deletion inakti viertes Gen verfügt, welche durch die pHE55-DNA voneinander getrennt sind. Diese Stämme weisen die durch den Vektor codierte Resistenz auf und besitzen darüber hinaus ein aktives sacB-Gen. Durch ein zweites homologes Rekombinationsereignis (zweiter "Cross over"), soll nun die pHE55-DNA zusammen mit dem intakten Gen aus der genomischen DNA ausgegliedert werden. Durch dieses Rekombinations ereignis entsteht ein Stamm, der nur noch über das inaktivierte Gen verfügt. Darüber hinaus kommt es zum Verlust der pHE55-codierten Antibiotika-Resistenz und des sacB-Gens. Streicht man Stämme auf Saccharose-haltigen Medien aus, werden Stämme die das sacB-Gen exprimieren im Wachstum gehemmt, da das Genprodukt Saccharose zu einem Polymer umsetzt, welches im Periplasma der Zellen akkumuliert wird. Zellen, die durch das zweite Rekombinationsereignis das sacB- Gen nicht mehr tragen, werden somit nicht im Wachstum gehemmt. Um eine phänotypische Selektionsmöglichkeit auf die Integration des durch Deletion inakti vierten Gens zu besitzen, tauscht man dieses nicht gegen ein intaktes Gen aus, sondern man bedient sich eines Stammes, in dem das auszutauschende Gen bereits durch Insertion eines Ω-Elements "markiert" vorliegt. Bei erfolgreichem Austausch verliert der resultierende Stamm die durch das Ω-Element codierte Antibiotika- Resistenz.The genes in Pseudomonas sp. HR199 against the To be able to exchange intact genes, you need a vector that is already used for pSUP202 described properties. In contrast to the Ω- Element-inactivated genes with deletion-inactivated genes no selek possibility (no antibiotic resistance) for the exchange of genes in Pseudomonas sp. HR199, another selection system had to be used Application come. With the "sacB selection system", the Cloned inactivated gene in a plasmid, which next to a Antibiotic resistance gene also has the sacB gene. After conjugative over Carrying this hybrid plasmid in a pseudomonad is the plasmid homologous recombination integrated into the genome at the point at which the intact gene (first "cross over"). In this way, a "heterogeneous noter "strain that has both an intact and a deletion inacti fourth gene, which are separated by the pHE55 DNA. This Strains have the resistance encoded by the vector and possess it an active sacB gene. By a second homologous recombination event (second "cross over"), the pHE55 DNA should now together with the intact gene be extracted from the genomic DNA. Through this recombination event, a strain is created that only has the inactivated gene. About that in addition, there is a loss of the pHE55-encoded antibiotic resistance and the sacB gene. If one strikes out strains on sucrose-containing media, Strains expressing the sacB gene are inhibited in growth because the gene product Sucrose converts to a polymer which is in the periplasm of the cells is accumulated. Cells that the sacB- No longer carrying genes are therefore not inhibited in growth. To one phenotypic selection option for the integration of the deletion inacti fourth gene, you don't exchange it for an intact gene, but one uses a strain in which the gene to be exchanged already exists "marked" by insertion of an Ω element. With a successful exchange the resulting strain loses the antibiotic encoded by the Ω element Resistance.
Das inaktivierte Gen fcsΔ wurden nach PstI-Verdauung aus dem Plasmid pSKfcsΔ isoliert und mit PstI geschnittener pHE55 DNA ligiert. Der Ligationsansatz wurde nach E. coli S17-1 transformiert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB- Medium. Es wurden Tetracyclin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybrid plasmid (pHEfcsΔ) das inaktivierte Gen fcsΔ enthielt.The inactivated gene fcsΔ were digested from plasmid pSKfcsΔ after PstI digestion isolated and ligated with PstI cut pHE55 DNA. The ligation approach was transformed to E. coli S17-1. The selection was made on LB containing tetracycline Medium. Tetracycline-resistant transformants, their hybrid, were obtained plasmid (pHEfcsΔ) contained the inactivated gene fcsΔ.
Das inaktivierte Gen echΔ wurden nach EcoRI-Verdauung aus dem Plasmid pSKechΔ isoliert und mit Mung Bean Nuklease behandelt (Erzeugung von glatten Enden ["blunt ends"]). Das Fragment wurde mit BamHI geschnittener und Mung Bean Nuklease behandelter pHE55 DNA ligiert. Der Ligationsansatz wurde nach E. coli S17-1 transformiert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB- Medium. Es wurden Tetracyclin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pHEechΔ) das inaktivierte Gen echΔ enthielt.The inactivated echΔ gene was removed from the plasmid after EcoRI digestion pSKechΔ isolated and treated with mung bean nuclease (generation of smooth Blunt ends). The fragment was cut with BamHI and Mung Bean nuclease treated pHE55 DNA ligated. The ligation approach was carried out according to E. coli S17-1 transformed. The selection was made on LB containing tetracycline Medium. Tetracycline-resistant transformants were obtained, the Hybrid plasmid (pHEechΔ) containing the inactivated echΔ gene.
Das inaktivierte Gen vdhΔ wurden nach EcoRI-Verdauung aus dem Plasmid pSKvdhΔ isoliert und mit Mung Bean Nuklease behandelt. Das Fragment wurde mit BamHI geschnittener und Mung Bean Nuklease behandelter pHE55 DNA ligiert. Der Ligationsansatz wurde nach E. coli S17-1 transformiert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB-Medium. Es wurden Tetracyclin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pHEvdhΔ) das inaktivierte Gen vdhΔ enthielt.The inactivated vdhΔ gene were removed from the plasmid after EcoRI digestion pSKvdhΔ isolated and treated with mung bean nuclease. The fragment was made with BamHI cut and mung bean nuclease treated pHE55 DNA ligated. The Ligation mix was transformed to E. coli S17-1. The selection was made on LB medium containing tetracycline. There were transformants resistant to tetracycline obtained, whose hybrid plasmid (pHEvdhΔ) contained the inactivated gene vdhΔ.
Das inaktivierte Gen aatΔ wurden nach EcoRI-Verdauung aus dem Plasmid pSKaatΔ isoliert und mit Mung Bean Nuklease behandelt. Das Fragment wurde mit BamHI geschnittener und Mung Bean Nuklease behandelter pHE55 DNA ligiert. Der Ligationsansatz wurde nach E. coli S17-1 transformiert. Die Selektion erfolgte auf Tetracyclin-haltigem LB-Medium. Es wurden Tetracyclin-resistente Transformanden erhalten, deren Hybridplasmid (pHEaatΔ) das inaktivierte Gen aatΔ enthielt. The inactivated gene aatΔ were digested from the plasmid after EcoRI digestion pSKaatΔ isolated and treated with mung bean nuclease. The fragment was made with BamHI cut and mung bean nuclease treated pHE55 DNA ligated. The Ligation mix was transformed to E. coli S17-1. The selection was made on LB medium containing tetracycline. There were transformants resistant to tetracycline obtained, whose hybrid plasmid (pHEaatΔ) contained the inactivated gene aatΔ.
Der Stamm Pseudomonas sp. HR199 wurde als Rezipient in Konjugationsexperi menten eingesetzt, bei denen Stämme von E. coli S17-1 als Donoren eingesetzt wurden, die die unten aufgeführten Hybridplasmide von pSUP202 enthielten. Die Transkonjuganten wurden auf Gluconathaltigem Mineralmedium selektiert, welches das dem Ω-Element entsprechende Antibiotikum enthielt. "Homogenote" (Austausch des intakten Gens gegen das durch Ω-Element-Insertion inaktivierte Gen durch doppeltes "Cross over") und "heterogenote" (Integration des Hybridplasmids in das Genom durch einfachen "Cross over") Transkonjuganten konnten anhand der durch pSUP202 codierten Tetracyclin-Resistenz unterschieden werden.The Pseudomonas sp. HR199 was used as a recipient in conjugation experiments used in which strains of E. coli S17-1 are used as donors containing the hybrid plasmids of pSUP202 listed below. The Transconjugants were selected on mineral medium containing gluconate, which contained the antibiotic corresponding to the Ω element. "Homogenote" (exchange of the intact gene against the gene inactivated by Ω element insertion double "cross over") and "heterogenote" (integration of the hybrid plasmid into the Genome by simple "cross over") transconjugants could be determined by the pSUP202 encoded tetracycline resistance can be distinguished.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKm und Pseudomonas sp. HR199 fcsΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR199 mit E. coli S17-1 (pSUPfcsΩKm) bzw. E. coli S17-1 (pSUPfcsΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten fcs-Gens gegen das durch ΩKm bzw. ΩGm inaktivierte Gen (fcsΩKm bzw. fcsΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutants Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKm and Pseudomonas sp. HR199 fcsΩGm were after conjugation of Pseudomonas sp. HR199 with E. coli S17-1 (pSUPfcsΩKm) or E. coli S17-1 (pSUPfcsΩGm). The exchange of the intact fcs gene against the gene inactivated by ΩKm or ΩGm (fcsΩKm or fcsΩGm) was verified using DNA sequencing.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 echΩKm und Pseudomonas sp. HR199 echΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR199 mit E. coli S17-1 (pSUPechΩKm) bzw. E. coli S17-1 (pSUPechΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten ech-Gens gegen das durch ΩKm bzw. ΩGm inaktivierte Gen (echΩKm bzw. echΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutants Pseudomonas sp. HR199 echΩKm and Pseudomonas sp. HR199 echΩGm were after conjugation of Pseudomonas sp. HR199 with E. coli S17-1 (pSUPechΩKm) or E. coli S17-1 (pSUPechΩGm). The exchange of the intact ech gene against the gene inactivated by ΩKm or ΩGm (echΩKm or echΩGm) was verified using DNA sequencing.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm und Pseudomonas sp. HR199 vdh ΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR199 mit E. coli S17-1 (pSUPvdhΩKm) bzw. E. coli S17-1 (pSUPvdhΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten vdh-Gens gegen das durch ΩKm bzw. ΩGm inaktivierte Gen (vdhΩKm bzw. vdhΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutants Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm and Pseudomonas sp. HR199 vdh ΩGm were obtained after conjugation of Pseudomonas sp. HR199 with E. coli S17-1 (pSUPvdhΩKm) or E. coli S17-1 (pSUPvdhΩGm). The exchange of the intact vdh gene against the gene inactivated by ΩKm or ΩGm (vdhΩKm or vdhΩGm) was verified using DNA sequencing.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 aatΩKm und Pseudomonas sp. HR199 aatΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR199 mit E. coli S17-1 (pSUPaatΩKm) bzw. E. coli S17-1 (pSUPaatΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten aat-Gens gegen das durch ΩKm bzw. ΩGm inaktivierte Gen (aatΩKm bzw. aatΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutants Pseudomonas sp. HR199 aatΩKm and Pseudomonas sp. HR199 aatΩGm were after conjugation of Pseudomonas sp. HR199 with E. coli S17-1 (pSUPaatΩKm) or E. coli S17-1 (pSUPaatΩGm). The exchange of the intact aat gene against the gene inactivated by ΩKm or ΩGm (aatΩKm or aatΩGm) was verified using DNA sequencing.
Die Mutante Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKmvdhΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKm mit E. coli S17-1 (pSUPvdhΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten vdh-Gens gegen das durch DGm inaktivierte Gen (vdhΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutant Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKmvdhΩGm were after conjugation from Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKm obtained with E. coli S17-1 (pSUPvdhΩGm). Exchange of the intact vdh gene for the gene inactivated by DGm (vdhΩGm) was verified by DNA sequencing.
Die Mutante Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKmaatΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm mit E. coli S17-1 (pSUPaatΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten aat-Gens gegen das durch ΩGm inaktivierte Gen (aatΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutant Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKmaatΩGm were after conjugation from Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm obtained with E. coli S17-1 (pSUPaatΩGm). The exchange of the intact aat gene for the gene inactivated by ΩGm (aatΩGm) was verified by DNA sequencing.
Die Mutante Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKmechΩGm wurden nach Konjugation von Pseudomonas sp. HR1999 vdhΩKm mit E. coli S17-1 (pSUPechΩGm) erhalten. Der Austausch des intakten ech-Gens gegen das durch ΩGm inaktivierte Gen (echΩGm) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert. The mutant Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKmechΩGm were after conjugation from Pseudomonas sp. HR1999 vdhΩKm obtained with E. coli S17-1 (pSUPechΩGm). The exchange of the intact ech gene for the gene inactivated by ΩGm (echΩGm) was verified by DNA sequencing.
Die Stämme Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKm, Pseudomonas sp. HR199 echΩKm, Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm und Pseudomonas sp. HR199 aatΩKm wurden als Rezipient in Konjugationsexperimenten eingesetzt, bei denen Stämme von E. coli S17-1 als Donoren eingesetzt wurden, die die unten aufgeführten Hybridplasmide von pHE55 enthielten. Die "heterogenoten" Transkonjuganten wurden auf Gluconat haltigem Mineralmedium selektiert, welches neben Tetracyclin (pHE55 codierte Resistenz) das dem Ω-Element entsprechende Antibiotikum enthielt. Nach Ausstrei chen auf Saccharose-haltigem Mineralmedium wurden Transkonjuganten erhalten, die durch ein zweites Rekombinationsereignis (zweiter "Cross over") die Vektor- DNA eliminiert hatten. Durch Ausstreichen auf Mineralmedium ohne Antibiotika bzw. mit dem Ω-Element entsprechenden Antibiotikum konnten die Mutanten erkannt werden, bei denen das durch Ω-Element inaktivierte Gen gegen das durch Deletion inaktivierte Gen ausgetauscht worden war (keine Antibiotika-Resistenz).The Pseudomonas sp. HR199 fcsΩKm, Pseudomonas sp. HR199 echΩKm, Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm and Pseudomonas sp. HR199 aatΩKm were used as a recipient in conjugation experiments in which strains of E. coli S17-1 were used as donors, the hybrid plasmids listed below of pHE55 contained. The "heterogeneous" transconjugants were on gluconate containing mineral medium, which encoded in addition to tetracycline (pHE55 Resistance) which contained the antibiotic corresponding to the Ω element. After streak transconjugants were obtained on mineral medium containing sucrose, which by a second recombination event (second "cross over") the vector DNA had been eliminated. By spreading on mineral medium without antibiotics or with the antibiotic corresponding to the Ω element, the mutants could are recognized in which the gene inactivated by Ω element against that by Deletion inactivated gene had been exchanged (no antibiotic resistance).
Die Mutante Pseudomonas sp. HR199 fcsΔ wurde nach Konjugation von Pseudomo nas sp. HR199 fcsΩKm mit E. coli S17-1 (pHEfcsΔ) erhalten. Der Austausch des durch ΩKm inaktivierten Gens (fcsΩKm) gegen das durch Deletion inaktivierte Gen (fcsΔ) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutant Pseudomonas sp. HR199 fcsΔ was obtained after conjugation of Pseudomo nas sp. HR199 fcsΩKm obtained with E. coli S17-1 (pHEfcsΔ). The exchange of the by ΩKm inactivated gene (fcsΩKm) against the deletion inactivated gene (fcsΔ) was verified using DNA sequencing.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 echΔ wurde nach Konjugation von Pseudo monas sp. HR199 echΩKm mit E. coli S17-1 (pHEechΔ) erhalten. Der Austausch des durch ΩKm inaktivierten Gens (echΩKm) gegen das durch Deletion inaktivierte Gen (echΔ) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert. The mutants Pseudomonas sp. HR199 echΔ was conjugated by pseudo monas sp. HR199 echΩKm obtained with E. coli S17-1 (pHEechΔ). The exchange of the gene inactivated by ΩKm (echΩKm) against that inactivated by deletion Gene (echΔ) was verified using DNA sequencing.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 vdhΔ wurde nach Konjugation von Pseu domonas sp. HR199 vdhΩKm mit E. coli S17-1 (pHEvdhΔ) erhalten. Der Austausch des durch ΩKm inaktivierten Gens (vdhΩKm) gegen das durch Deletion inaktivierte Gen (vdhΔ) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutants Pseudomonas sp. HR199 vdhΔ was obtained after conjugation of Pseu domonas sp. HR199 vdhΩKm obtained with E. coli S17-1 (pHEvdhΔ). The exchange of the gene inactivated by ΩKm (vdhΩKm) against that inactivated by deletion Gene (vdhΔ) was verified using DNA sequencing.
Die Mutanten Pseudomonas sp. HR199 aatΔ wurde nach Konjugation von Pseudo monas sp. HR199 aatΩKm mit E. coli S17-1 (pHEaatΔ) erhalten. Der Austausch des durch ΩKm inaktivierten Gens (aatΩKm) gegen das durch Deletion inaktivierte Gen (aatΔ) wurde mittels DNA-Sequenzierung verifiziert.The mutants Pseudomonas sp. HR199 aatΔ was after conjugation of pseudo monas sp. HR199 aatΩKm obtained with E. coli S17-1 (pHEaatΔ). The exchange of the by ΩKm inactivated gene (aatΩKm) against the deletion inactivated gene (aatΔ) was verified using DNA sequencing.
Der Stamm Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm wurde in 50 ml HR-MM mit 6 mM Eugenol bis zu einer optischen Dichte von ca. OD600 nm = 0.6 angezogen. Nach 17 h waren 2.9 mM Vanillin, 1.4 mM Ferulasäure und 0.4 mM Vanillinsäure im Kultur überstand nachweisbar.The Pseudomonas sp. HR199 vdhΩKm was in 50 ml HR-MM with 6 mM Eugenol attracted to an optical density of approx. OD600 nm = 0.6. After 17 h were 2.9 mM vanillin, 1.4 mM ferulic acid and 0.4 mM vanillic acid in the culture Detectable overhang.
Der Stamm Pseudomonas sp. HR199 vdhΩGmaatΩKm wurde in 50 ml HR-MM mit 6 mM Eugenol bis zu einer optischen Dichte von ca. OD600 nm = 0.6 angezogen. Nach 18 h waren 1.9 mM Vanillin, 2.4 mM Ferulasäure und 0.6 mM Vanillinsäure im Kulturüberstand nachweisbar. The Pseudomonas sp. HR199 vdhΩGmaatΩKm was in 50 ml HR-MM with 6 mM eugenol attracted to an optical density of approx. OD600 nm = 0.6. After 18 hours, 1.9 mM vanillin, 2.4 mM ferulic acid and 0.6 mM vanillic acid detectable in the culture supernatant.
Der Stamm Pseudomonas sp. HR199 vdhΩGmaatΩKm wurde in 50 ml HR-mm mit 6 mM Eugenol bis zu einer optischen Dichte von ca. OD600 nm = 0.4 angezogen. Nach 15 h waren 1.7 mM Coniferylalkohol, 1.4 mM Vanillin, 1.4 mM Ferulasäure und 0.2 mM Vanillinsäure im Kulturüberstand nachweisbar.The Pseudomonas sp. HR199 vdhΩGmaatΩKm was in 50 ml HR-mm with 6 mM eugenol attracted to an optical density of approx. OD600 nm = 0.4. After 15 hours there were 1.7 mM coniferyl alcohol, 1.4 mM vanillin, 1.4 mM ferulic acid and 0.2 mM vanillic acid detectable in the culture supernatant.
Mit 100 ml einer 24 Stunden alten Vorkultur, die auf einer Schüttelmaschine (120 Upm) bei 32°C in einem auf pH 7,0 eingestellten Medium aus 12,5 g/l Glyzerin, 10 g/l Hefeextrakt und 0,37 g/l Essigsäure angezogen wurde, wurde der Produktions fermenter beimpft. Der Fermenter enthielt 9,9 l Medium mit folgender Zusammen setzung: 1,5 g/l Hefeextrakt, 1,6 g/l KH2PO4, 0,2 g/l NaCl, 0,2 g/l MgSO4. Der pH- Wert wurde mit Natronlauge auf pH 7,0 eingestellt. Nach der Sterilisation wurde dem Medium 4 g Eugenol zugefügt. Die Temperatur betrug 32°C, die Belüftung 3 Nl/min und die Rührerdrehzahl 600 Upm. Der pH-Wert wurde mit Natronlauge bei pH 6,5 gehalten.With 100 ml of a 24-hour-old preculture, which is made on a shaking machine (120 rpm) at 32 ° C. in a medium of 12.5 g / l glycerol, 10 g / l yeast extract and 0.37 g / l Acetic acid was drawn in, the production fermenter was inoculated. The fermenter contained 9.9 l of medium with the following composition: 1.5 g / l yeast extract, 1.6 g / l KH 2 PO 4 , 0.2 g / l NaCl, 0.2 g / l MgSO 4 . The pH was adjusted to pH 7.0 with sodium hydroxide solution. After sterilization, 4 g of eugenol was added to the medium. The temperature was 32 ° C, the aeration 3 Nl / min and the stirrer speed 600 rpm. The pH was kept at pH 6.5 with sodium hydroxide solution.
Vier Stunden nach dem Animpfen wurde mit der kontinuierlichen Zugabe von Eugenol begonnen, so daß am Ende der Fermentation nach 65 Stunden 255 g Euge nol zur Kultur gegeben worden waren. Außerdem wurden während der Fermentation 40 g Hefeextrakt zugefüttert. Die Konzentration an Eugenol lag am Ende der Fer mentation bei 0,2 g/l. Der Gehalt an Vanillin betrug 2,6 g/l. Zusätzlich lagen noch 3,4 g/l Ferulasäure vor. Four hours after inoculation was started with the continuous addition of Eugenol started, so that at the end of the fermentation after 255 hours 255 g euge nol had been added to the culture. In addition, during the fermentation 40 g of yeast extract added. The concentration of eugenol was at the end of the ferment mentation at 0.2 g / l. The vanillin content was 2.6 g / l. In addition, there were still 3.4 g / l ferulic acid before.
Das so erhaltene Vanillin kann durch bekannte physikalische Verfahren wie Chro matographie, Destillation und/oder Extraktion isoliert und zur Herstellung natürlicher Aromen verwendet werden.The vanillin thus obtained can be obtained by known physical methods such as Chro matography, distillation and / or extraction isolated and for the production of natural Flavors are used.
Fig. 1a bis 1r: FIG. 1a to 1r:
calA*: Teil des inaktivierten Gens der Coniferylalkohol-Dehydrogenase
calB*: Teil des inaktivierten Gens der Coniferylaldehyd-Dehydrogenase
fcs*: Teil des inaktivierten Gens der Ferulasäure-CoA Synthetase
ech*: Teil des inaktivierten Gens der Enoyl-CoA Hydratase-Aldolase
vdh*: Teil des inaktivierten Gens der Vanillin-Dehydrogenase
aat*: Teil des inaktivierten Gens der beta-KetothiolasecalA *: part of the inactivated gene of coniferyl alcohol dehydrogenase
calB *: part of the inactivated gene of coniferylaldehyde dehydrogenase
fcs *: part of the inactivated gene of ferulic acid-CoA synthetase
ech *: part of the inactivated gene of the Enoyl-CoA hydratase aldolase
vdh *: Part of the inactivated vanillin dehydrogenase gene
aat *: part of the inactivated gene of beta-ketothiolase
Die mit "*" versehenen Restriktionsenzym-Schnittstellen kamen für die Konstruktion zum Einsatz, sind jedoch in dem resultierenden Konstrukt nicht mehr funktionsfähig. The restriction enzyme interfaces marked with "*" came for the construction used, but are no longer functional in the resulting construct.
Fig. 2a: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur calAΩKm Fig. 2a: Nucleotide sequence of the calAΩKm gene structure
Fig. 2b: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur calAΩGm Fig. 2B: nucleotide sequence of the gene structure calAΩGm
Fig. 2c: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur calAΔ Fig. 2c: nucleotide sequence of the gene structure calAΔ
Fig. 2d: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur calBΩKm Fig. 2d: nucleotide sequence of the gene structure calBΩKm
Fig. 2e: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur calBΩGm Fig. 2e: nucleotide sequence of the gene structure calBΩGm
Fig. 2f; Nukleotidsequenz der Gen-Struktur calBΔ Fig. 2f; Nucleotide sequence of the calBΔ gene structure
Fig. 2g: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur fcsΩKm Fig. 2g: nucleotide sequence of the gene structure fcsΩKm
Fig. 2h: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur csΩGm Fig 2h. Nucleotide sequence of the gene structure csΩGm
Fig. 2i: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur fcsΔ Fig. 2i: nucleotide sequence of the gene structure fcsΔ
Fig. 2j: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur echΩKm Fig. 2j: nucleotide sequence of the gene structure echΩKm
Fig. 2k: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur echΩGm Fig. 2k: nucleotide sequence of the gene structure echΩGm
Fig. 2l: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur echΔ Fig. 2l: Nucleotide sequence of the gene structure echΔ
Fig. 2m: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur vdhΩKm Fig. 2m: nucleotide sequence of the gene structure vdhΩKm
Fig. 2n: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur vdhΩGm Figure 2n. Nucleotide sequence of the gene structure vdhΩGm
Fig. 2o: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur vdhΔ Fig. 2o: nucleotide sequence of the gene structure vdhΔ
Fig. 2p: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur aatΩKm Fig. 2p: nucleotide sequence of the gene structure aatΩKm
Fig. 2q: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur aatΩGm Fig. 2q: nucleotide sequence of the gene structure aatΩGm
Fig. 2r: Nukleotidsequenz der Gen-Struktur aatΔ Fig. 2r: nucleotide sequence of the gene structure aatΔ
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