ES2240135T3 - Procedimiento para la preparacion fermentativa de l-aminoacidos con ampliaficacion del gen gnd. - Google Patents

Procedimiento para la preparacion fermentativa de l-aminoacidos con ampliaficacion del gen gnd.

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ES2240135T3
ES2240135T3 ES00951336T ES00951336T ES2240135T3 ES 2240135 T3 ES2240135 T3 ES 2240135T3 ES 00951336 T ES00951336 T ES 00951336T ES 00951336 T ES00951336 T ES 00951336T ES 2240135 T3 ES2240135 T3 ES 2240135T3
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Abstract

Procedimiento para la preparación de L-aminoácidos por fermentación de bacterias corineformes, que comprende llevar a cabo las siguientes etapas: a) fermentación de las bacterias productoras de L- aminoácidos deseadas, en las que al menos el gen gnd está amplificado, y al menos el gen poxB está atenuado, b) concentración del L-aminoácido en el medio o en las células de las bacterias, y c) aislamiento del L-aminoácido producido.

Description

Procedimiento para la preparación fermentativa de L-aminoácidos con amplificación del gen gnd.
La invención se refiere a un procedimiento para la preparación por fermentación de L-aminoácidos, en particular de L-lisina, L-treonina, L-isoleucina y L-triptófano, utilizando bacterias corineformes en las que al menos el gen gnd está amplificado.
Técnica anterior
Los L-aminoácidos se utilizan en nutrición animal, en medicina humana y en la industria farmacéutica.
Se sabe que los aminoácidos se preparan por fermentación a partir de cepas de bacterias corineformes, en particular Corynebacterium glutamicum. Debido a su gran importancia, constantemente se emprenden nuevos trabajos para mejorar los procedimientos de preparación. Las mejoras del procedimiento pueden estar relacionadas con las medidas de fermentación, por ejemplo, agitación y suministro de oxígeno, o con la composición de medio de nutrientes tales como, por ejemplo, la concentración de azúcar durante la fermentación, o con el procesamiento hasta la forma del producto, por ejemplo, por cromatografía de intercambio de iones, o con las propiedades intrínsecas de rendimiento del propio microorganismo.
Se utilizan métodos de mutagénesis, selección y selección de mutantes para mejorar las propiedades de rendimiento de estos microorganismos. De esta forma se obtienen cepas que son resistentes a antimetabolitos tales como, por ejemplo, el ácido \alpha-amino-\beta-hidroxi-valérico (AHV) análogo a la treonina, o que son auxotróficos para metabolitos de importancia en la regulación y que producen L-aminoácidos tales como, por ejemplo, treonina.
Asimismo, se han empleado durante algunos años métodos de la técnica de ADN recombinante para mejorar las cepas de Corynebacterium glutamicum que producen L-aminoácidos.
El documento WO 01/07626 describe la producción de L-aminoácidos, que comprende cultivar una célula bacteriana alterada (I), que contiene una cantidad aumentada de NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido), o una cantidad reducida de actividad enzimática de 6-fosfoglucosa isomerasa (Pgi), en comparación con una célula bacteriana inalterada, en donde los rendimientos de L-aminoácido a partir de (I) son mayores que los obtenidos de células bacterianas inalteradas.
En el documento EP-A-733712, se mejora la productividad de la producción de sustancias tales como L-aminoácidos, antibióticos, vitaminas, factores de crecimiento, y sustancias fisiológicamente activas por fermentación microbiana, mejorando la producción de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido (NADPH) en las células microbianas. Esto se puede llevar a cabo transformando las células para mejorar la actividad enzimática de la nicotinamida nucleótido transhidrogenasa (NNT) en las células microbianas, para mejorar la expresión del gen NNT, y mejorar el número de copias del gen NNT en las células. Microorganismos adecuados incluyen cepas de Escherichia coli, Corynebacterium y Brevibacterium.
Utilización
El método se puede usar para una producción a gran escala más eficaz de sustancias empleadas en las industrias farmacéutica, alimentaria, de piensos animales y en la industria química, especialmente L-aminoácidos, antibióticos, vitaminas, factores de crecimiento y otras sustancias fisiológicamente activas.
Objeto de la invención
Los inventores tuvieron como objeto proporcionar procedimientos mejorados para la preparación por fermentación de L-aminoácidos con bacterias corineformes.
Descripción de la invención
Los L-aminoácidos se utilizan en medicina humana y en la industria farmacéutica, en la industria alimentaria y, en especial, en la nutrición animal. Existe, por consiguiente, un interés general en proporcionar nuevos procedimientos mejorados para la preparación de aminoácidos.
La invención ofrece un procedimiento para la preparación por fermentación de L-aminoácidos, en particular de
L-lisina, L-treonina, L-isoleucina y L-triptófano, utilizando bacterias corineformes en las que la secuencia de nucleótidos que codifica la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa (número de CE 1.1.1.44) (gen gnd) está amplificada y, en especial, muestra una sobre-expresión.
De manera específica, la invención proporciona un procedimiento para la preparación de L-aminoácidos por fermentación de bacterias corineformes, que comprende llevar a cabo las siguientes etapas:
\newpage
a)
fermentación de las bacterias productoras del L-aminoácido deseado, en las que al menos el gen gnd está amplificado, y al menos el gen poxB está atenuado;
b)
concentración del L-aminoácido en el medio o en las células de las bacterias, y
c)
aislamiento del L-aminoácido producido.
Las cepas empleadas preferentemente producen ya L-aminoácidos antes de la amplificación del gen gnd.
En las reivindicaciones se encontrarán las realizaciones preferidas.
El término "amplificación", en este contexto, describe el incremento de la actividad intracelular de una o más enzimas en un microorganismo, que están codificadas por el correspondiente ADN, aumentando, por ejemplo, el número de copias del o de los genes, utilizando un promotor potente, o empleando un gen que codifica una enzima correspondiente que posee una elevada actividad y, de modo opcional, combinando estas medidas.
Los microorganismos ofrecidos en la presente invención pueden preparar L-aminoácidos a partir de glucosa, sacarosa, lactosa, fructosa, maltosa, melazas, almidón, celulosa, o a partir de glicerol y etanol. Son representantes de bacterias corineformes, en particular del género Corynebacterium. Del género Corynebacterium cabe citar, en particular, la especie Corynebacterium glutamicum, que es conocida entre los expertos por su capacidad para producir L-aminoácidos.
Cepas apropiadas del género Corynebacterium, en especial de la especie Corynebacterium glutamicum, son, por ejemplo, las cepas de tipo salvaje conocidas
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilus ATCC13870
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
y mutantes de las mismas, productoras de L-aminoácidos, tales como, por ejemplo, las cepas productoras de L-treonina
Corynebacterium glutamicum ATCC21649
Brevibacterium flavum BB69
Brevibacterium flavum DSM5399
Brevibacterium lactofermentum FERM-BP 269
Brevibacterium lactofermentum TBB-10
y tales como, por ejemplo, las cepas productoras de L-isoleucina
Corynebacterium glutamicum ATCC 14309
Corynebacterium glutamicum ATCC 14310
Corynebacterium glutamicum ATCC 14311
Corynebacterium glutamicum ATCC 15168
Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871
y tales como, por ejemplo, las cepas productoras de L-triptófano
Corynebacterium glutamicum ATCC 21850
Corynebacterium glutamicum KY9218 (pKW9901)
y tales como, por ejemplo, las cepas productoras de L-lisina
Corynebacterium glutamicum FERM-P 1709
Brevibacterium flavum FERM-P 1708
Brevibacterium lactofermentum FERM-P 1712
Corynebacterium glutamicum FERM-P 6463
Corynebacterium glutamicum FERM-P 6464
Corynebacterium glutamicum DSM5715
Corynebacterium glutamicum DM58-1
Corynebacterium glutamicum DSM12866.
Se ha encontrado que las bacterias corineformes producen L-aminoácidos, en particular L-lisina, L-treonina,
L-isoleucina y L-triptófano, de manera mejorada tras la sobre-expresión del gen gnd, que codifica la 6-fosfogluconato deshidrogenasa (número de CE 1.1.1.44), y la atenuación del gen poxB, que codifica la piruvato oxidasa.
El gen gnd codifica la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa, que cataliza la descarboxilación oxidativa del ácido 6-fosfoglucónico en ribulosa 5-fosfato. La secuencia de nucleótidos del gen gnd se describe en el documento JP-A-9-224662. El gen gnd descrito en la referencia del texto mencionado se utiliza según la invención por primera vez. Los alelos resultantes del gen gnd se presentan aquí en plasmidios con un número variable de copias, o están integrados y amplificados en el cromosoma. De manera alternativa, se puede lograr, adicionalmente, una sobre-expresión de los genes en cuestión modificando la composición de los medios y el procedimiento de cultivo.
El experto puede encontrar instrucciones, en este contexto, entre otros, en Martin et al. (Bio/Technology 5, 137-146 (1987)), Guerrero et al. (Gene 138, 35-41 (1994)), Tsuchiya y Morinaga (Bio/Technology 6, 428-430 (1988)),
Eikmanns et al. (Gene 102, 93-98 (1991)), en la Memoria de la Patente Europea EPS 0 472 869, en la Patente de EE.UU. 4.601.893, en Schwarzer y Pühler (Bio/Technology 9, 84-87 (1991)), en Reinscheid et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)), en LaBarre et al. (Journal of Bacteriology 175, 1001-1007 (1993)), en la Solicitud de Patente WO 96/15246, en Malumbres et al. (Gene 134, 15-24 (1993)), en la Memoria Japonesa Abierta al Público JP-A-10-229891, en Jensen y Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58, 191-195 (1998)), y en libros de texto de genética y biología molecular conocidos.
A modo de ejemplo, se sobre-expresó 6-fosfogluconato deshidrogenasa con la ayuda de un plasmidio. Para ello se utilizó en vector lanzadera pEC-T18mob2 de E. coli - C. glutamicum. Tras la incorporación del gen gnd en el sitio de escisión de pEC-T18mob2 se formó el plasmidio pECgnd que se muestra en la Figura 2.
Se pueden utilizar, de la misma forma, otros vectores plasmídicos capaces de replicación en C. glutamicum, tales como, por ejemplo, pEKEx1 (Eikmanns et al., Gene 102:93-98 (1991)), o pZ8-1 (documento EP-B-0 375 889).
Adicionalmente, para la producción de L-aminoácidos puede resultar ventajoso amplificar una o múltiples enzimas de la vía de biosíntesis particular, de glicólisis, de anaplerosis, de la vía de la pentosa fosfato, o de la exportación de aminoácidos, además de la amplificación del gen gnd que codifica la 6-fosfogluconato deshidrogenasa, y la atenuación del gen pox B, que codifica la piruvato oxidasa.
De esta forma, por ejemplo, en particular para la preparación de L-treonina, se pueden amplificar, especialmente sobre-expresar, simultáneamente uno o múltiples genes seleccionados del grupo consistente en
\bullet
el gen hom, que codifica la homoserina deshidrogenasa (Peoples et al., Molecular Microbiology 2, 63-72 (1988)), o el alelo hom^{dr}, que codifica una homoserina deshidrogenasa "resistente a la retroalimentación" (Archer et al., Gene 107, 53-59 (1991),
\bullet
el gen gap, que codifica la glicero-aldehído-3-fosfato deshidrogenasa (Eikmanns et al., Journal of Bacteriology 174: 6076-6086 (1992)),
\bullet
el gen pyc, que codifica la piruvato carboxilasa (Peters-Wendish et al., Microbiology 144: 915-927 (1998)),
\bullet
el gen mqo, que codifica la malato:quinona óxido-reductasa (Molenaar et al., European Journal of Biochemistry 254, 395-403 (1998)),
\bullet
el gen tkt, que codifica la transcetolasa (número de acceso AB023377 del banco de datos de European Molecular Biology Laboratories (EMBL, Heidelberg, Alemania)),
\bullet
el gen zwf, que codifica la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (documento JP-A-09224661),
\bullet
el gen yhrE, que codifica la exportación de treonina (documento DE 199 41 478.5; DSM 12840).
De esta forma, por ejemplo, en particular para la preparación de L-lisina, se pueden amplificar, especialmente sobre-expresar, simultáneamente uno o múltiples genes seleccionados del grupo consistente en
\bullet
el gen dapA, que codifica la dihidrodipicolinato sintasa (documento EP-B 0 197 335),
\bullet
el gen lysC, que codifica una aspartato quinasa resistente a la retroalimentación (Kalinowski et al. (1990), Molecular and General Genetics 224: 317-324),
\bullet
el gen gap, que codifica la glicero-aldehído-3-fosfato deshidrogenasa (Eikmanns et al., Journal of Bacteriology 174: 6076-6086),
\bullet
el gen pyc, que codifica la piruvato carboxilasa (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086),
\bullet
el gen tkt, que codifica la transcetolasa (número de acceso AB023377 del banco de datos de European Molecular Biology Laboratories (EMBL, Heidelberg, Alemania),
\bullet
el gen zwf, que codifica la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (documento JP-A-09224661).
\bullet
el gen lysE, que codifica la exportación de lisina (documento DE-A-195 48 222).
Además de la sobre-expresión de la 6-fosfogluconato deshidrogenasa y de la atenuación de la piruvato oxidasa, para la producción de L-aminoácidos puede resultar ventajoso, adicionalmente, eliminar reacciones secundarias indeseables (Nakayama: "Breeding of Amino Acid Producing Micro-Organisms", en: Overproduction of Microbial Products, Krumphanzl, Sikyta, Vanek (compiladores), Academic Press, Londres, Reino Unido, 1982).
Los microorganismos preparados según la invención se pueden cultivar de forma continua o discontinua en el procedimiento discontinuo (cultivo discontinuo), o en el procedimiento de lote continuo (procedimiento de alimentación) o de lote continuo repetido (procedimiento de alimentación repetida), para la producción de L-aminoácidos. En el libro de texto de Chmiel (Bioprozesstechnik 1. Einführung in die Bioverfahrenstechnik [Bioprocess Technology 1. Introduction to Bioprocess Technology (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)), o en el libro de texto de Storhas
(Bioreaktoren und periphere Einrichtungen [Bioreactors and Peripheral Equipment] (Vieweg Verlag, Braunschweig/
Wiesbaden, 1994), se describen resúmenes de métodos de cultivo conocidos.
Los medios de cultivo a utilizar deben satisfacer los requisitos del microorganismo particular de manera adecuada. En el manual "Manual of Methods for General Bacteriology", de la Sociedad de EE.UU. de Bacteriología (Washington D.C., EE.UU., 1981) aparecen descripciones de medios de cultivo para diversos microorganismos. Azúcares e hidratos de carbono tales como, por ejemplo, glucosa, sacarosa, lactosa, fructosa, maltosa, melazas, almidón y celulosa, aceites y grasas tales como, por ejemplo, aceite de soja, aceite de girasol, aceite de cacahuete y grasa de cacahuete, ácidos grasos tales como, por ejemplo, ácido palmítico, ácido esteárico y ácido linoleico, alcoholes tales como, por ejemplo, glicerol y etanol, y ácidos orgánicos tales como, por ejemplo, ácido acético, se pueden utilizar como fuentes de carbono. Estas sustancias se pueden utilizar de forma individual, o como mezclas. Compuestos que contienen nitrógeno orgánico tales como peptonas, extractos de levadura, extracto de carne, extracto de malta, maíz fermen-
tado...
Compuestos básicos tales como hidróxido sódico, hidróxido de potasio, amoniaco, o compuestos ácidos tales como ácido fosfórico o ácido sulfúrico, se pueden emplear de manera adecuada para controlar el pH. Se pueden utilizar antiespumantes tales como, por ejemplo, ésteres poliglicólicos de ácidos grasos, para controlar el desarrollo de espuma. Se pueden agregar al medio sustancias adecuadas, dotadas de una acción selectiva, por ejemplo, antibióticos, para mantener la estabilidad de los plasmidios. Para mantener las condiciones aeróbicas, se introducen en el cultivo oxígeno o mezclas gaseosas que contienen oxígeno tales como, por ejemplo, aire. La temperatura del cultivo es habitualmente de 20ºC a 45ºC y, preferentemente, de 25ºC a 40ºC. El cultivo se continúa hasta que se haya formado una cantidad máxima de L-aminoácidos. Este objetivo se alcanza, normalmente, en el plazo de 10 a 160
horas.
El análisis de los L-aminoácidos se puede llevar a cabo por cromatografía de intercambio de aniones, con subsiguiente derivatización de ninhidrina, como se describe en Spackman et al. (Analytical Chemistry, 30 (1958), 1190), o puede tener lugar por HPLC de fase inversa, como se describe en Lindroth et al. (Analytical Chemistry (1979), 51: 1167-1174).
Se ha depositado el siguiente microorganismo en la Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ = Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares, Braunschweig, Alemania), de acuerdo con el Tratado de Budapest: Escherichia coli K-12 DH5\alpha/pEC-T18mob2, como DSM 13244.
Se adjuntan las siguientes Figuras:
\bullet Figura 1: mapa del plasmidio pEC-T18mob2
\bullet Figura 2: mapa del plasmidio pECgnd
\bullet Figura 3: mapa del plasmidio pBGNA
\bullet Figura 4: mapa del plasmidio pCR2. 1poxBint.
Los números de pares de bases declarados son valores aproximados, obtenidos en el contexto de la reproducibilidad.
Las abreviaturas utilizadas tienen los siguientes significados:
\vskip1.000000\baselineskip
En relación con la Figura 1:
Tet:
Gen de resistencia a la tetraciclina
oriV:
origen de replicación, codificado por plasmidio, de E. coli
RP4mob:
región mob para la movilización del plasmidio
rep:
origen de replicación, codificado por plasmidio, del plasmidio pGA1 de C. glutamicum
per:
gen para controlar el número de copias desde pGA1
lacZ-alfa:
fragmento del gen lacZ\alpha (extremo N) del gen de \beta-galactosidasa.
\vskip1.000000\baselineskip
En relación con la Figura 2:
Tet:
Gen de resistencia a la tetraciclina
rep:
origen de replicación, codificado por plasmidio, del plasmidio pGA1 de C. glutamicum
per:
gen para controlar el número de copias desde pGA1
lacZ:
relicto de clonación del fragmento de gen lacZ\alpha de pEC-T18mob2
gnd:
gen de la 6-fosfogluconato deshidrogenasa.
\vskip1.000000\baselineskip
En relación con la Figura 3:
LacP:
Promotor del operón lactosa de E. coli
CMV:
promotor del citomegalovirus
ColE1:
origen de replicación del plasmidio ColE1
TkpolyA:
sitio de poliadenilación
Kan r:
gen de resistencia a la kanamicina
SV40ori:
origen de replicación del virus 40 de Simio
gnd:
gen de la 6-fosfogluconato deshidrogenasa
\vskip1.000000\baselineskip
En relación con la Figura 4:
ColE1 ori:
Origen de replicación del plasmidio ColE1
lacZ:
relicto de clonación del fragmento de gen lacZ\alpha
fl ori:
origen de replicación del fago f1
KmR:
resistencia a kanamicina
ApR:
resistencia a ampicilina
poxBint:
fragmento interno del gen poxB.
\vskip1.000000\baselineskip
Adicionalmente, se han utilizado las siguientes abreviaturas:
AccI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción AccI
BamHI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción BamHI
EcoRI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción EcoRI
HindIII:
Sitio de escisión del la enzima de restricción HindIII
KpnI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción KpnI
PstI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción PstI
PvuI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción PvuI
SalI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción SalI
SacI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción SacI
SmaI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción SmaI
SphI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción SphI
XbaI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción XbaI
XhoI:
Sitio de escisión del la enzima de restricción XhoI
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
Los siguientes Ejemplos ilustrarán adicionalmente esta invención. Las técnicas de biología molecular, por ejemplo, aislamiento de ADN de plasmidios, tratamiento con enzimas de restricción, ligaduras, transformaciones estándares de Escherichia coli, etc., utilizadas, se describen (a menos que se indique lo contrario) en Sambrook et al. (Molecular Cloning. A Laboratory Manual (1989). Cold Spring Harbour Laboratories, EE.UU.).
Ejemplo 1 Construcción de una genoteca de genes de Corynebacterium glutamicum cepa AS019
Se construyó una genoteca de ADN de Corynebacterium glutamicum cepa AS019 (Yoshiyama et al., Journal of Bacteriology 162, 591-597 (1985)), utilizando el sistema ë Zap Express® (Short et al. (1988) Nucleic Acids Research 16: 7583-7600), como se describe en O'Donohue (O'Donohue, M. (1997). The Cloning and Molecular Analysis of Four Common Aromatic Amino Acid Biosynthetic Genes from Corynebacterium glutamicum. Tesis Doctoral Ph., Universidad Nacional de Irlanda, Galway). El kit ë Zap Express® se adquirió en Stratagene (Stratagene, 1101 North Torrey Pines Rd., La Jolla, California 92037), y se utilizó de acuerdo con las instrucciones del fabricante. El ADN de AS019 se digirió con la enzima de restricción Sau3A y se ligó a las ramas de ë Zap Express® tratadas con BamHI y defosforiladas.
Ejemplo 2 Clonación y secuenciación del gen gnd 1. Construcción de una sonda gnd
Se utilizó un oligonucleótido marcado radiactivamente, interno para el gen gnd, para sondear la genoteca AS019 ë Zap Express® anteriormente descrita. El oligonucleótido se creó utilizando cebadores de PCR degenerados, internos para el gen gnd. Los cebadores de nucleótidos degenerados diseñados para la amplificación de PCR de fragmentos de ADN de gnd fueron los siguientes:
gnd1: 5' ATG GTK CAC ACY GGY ATY GAR TA 3'
gnd2: 5' RGT CCA YTT RCC RGT RCC YTT 3'
siendo R = A+G; Y = C+T; K = T+G.
El tamaño estimado del producto de PCR resultante fue de aproximadamente 252 pb.
Se determinó que las condiciones óptimas de PCR fueron las siguientes:
35 ciclos
94ºC durante 1 minuto
55ºC durante 1 minuto
72ºC durante 30 segundos
MgCl_{2} 2,5 - 3,5 mM
100 - 150 ng de ADN genómico de AS019
El análisis de secuencia del producto de PCR resultante confirmó que el producto fue una porción interna del gen gnd. El análisis de secuencia se llevó a cabo empleando los cebadores universales directos e inversos, y el kit de secuenciación T7 de Pharmacia Biotech (St. Albans, Herts, Reino Unido). La secuencia del producto de PCR se muestra en la SEQ ID No. 1.
2. Clonación
El análisis de la genoteca de AS019 ë Zap Express® se llevó a cabo de acuerdo con el protocolo del sistema ë Zap Express® (Stratagene, 11011 North Torrey Pines Rd., La Jolla, California 92037). A continuación, se llevó a cabo un análisis de transferencia de Southern en los clones aislados. La transferencia de Southern de ADN fue como se describe en el manual de los protocolos de Schleicher y Schuell, empleando Nytran® como membrana ("Nytran, Modified Nylon-66 Membrane Filtres" (marzo, 1987), Schleicher y Schuell, Dassel, Alemania). Se marcaron radiactivamente con \alpha-^{32}P-dCTP fragmentos de ADN de doble cadena, generados utilizando los mismos cebadores y condiciones óptimas de PCR que se han descrito anteriormente, utilizando el kit de marcado de ADN Multiprime® de Amersham Life Science (Amersham Pharmacia Biotech UK Limited, Little Chalfont, Buckinghamshire, Reino Unido), de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Las condiciones de pre-hibridación, hibridación y lavado fueron como las que se describen en el manual de protocolos de Schleicher y Schuell. La autorradiografía se llevó a cabo de acuerdo con el procedimiento establecido en el manual de Sambrook et al., utilizando película AgFa Curix RPIL. De esta forma, se identificaron numerosos clones de gnd. Se aisló el ADN de plasmidio de uno de estos clones, designado pBGNA (Figura 3), seleccionándolo para análisis posteriores.
3. Secuenciación
Se utilizó el método de terminación de cadena dideoxi de Sanger, de Sanger et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences USA 74, 5463-5467 (1977)) para secuenciar el inserto clonado de pBGNA. El método se aplicó utilizando el kit de secuenciación T7 y el \alpha-^{35}S-dCTP de Pharmacia Biotech (St. Albans, Herts, Reino Unido). Las muestras se sometieron a electroforesis durante 3-8 horas sobre geles de poliacrilamida/urea al 6% en tampón TBE, a una corriente constante de 50 mA, según el manual de instrucciones para clonación y secuenciación de Pharmacia ("T7 Sequencing® Kit", ref. XY-010-00-19, Pharmacia Biotech, 1994). El análisis de secuencias se llevó a cabo empleando cebadores internos diseñados a partir de la secuencia conocida del producto de PCR de gnd interno (SEQ ID No. 1), permitiendo deducir la secuencia completa del gen gnd.
Las secuencias de los cebadores internos fueron las siguientes:
cebador interno 1: 5' GGT GGA TGC TGA AAC CG 3'
cebador interno 2: 5' GCT GCA TGC CTG CTG CG 3'
cebador interno 3: 5' TTG TTG CTT ACG CAC AG 3'
cebador interno 4: 5' TCG TAG GAC TTT GCT GG 3'
A continuación, la secuencia obtenida se analizó utilizando el programa DNA Strider (Marck (1988), Nucleic Acids Research 16: 1829-1836), versión 1,0 en un ordenador Apple Macintosh. Este programa permitió la realización de análisis tales como uso de sitios de restricción, análisis de marcos de lectura abierta y determinación del uso de codones. Las investigaciones entre la secuencia de ADN obtenida y las de las bases de datos de EMBL y Genbank se efectuaron usando el programa BLAST (Altschul et al., (1997), Nucleic Acids Research 25: 3389-3402). Las secuencias de ADN y proteínas se alinearon empleando los programas Clustal V y Clustal W (Higgins y Sharp, 1988, Gene 73:237-244).
La secuencia obtenida de esta manera se muestra en SEQ ID No. 2. El análisis de la secuencia de nucleótidos obtenida reveló un marco de lectura abierta de 1377 pares de bases, que se designó gen gnd. Codifica una proteína de 459 aminoácidos que se muestra en SEQ ID No. 3.
Ejemplo 3 Preparación del vector lanzadera pEC-T18mob2
El vector lanzadera pEC-T18mob2 de E. coli - C. glutamicum se construyó según la técnica anterior.
El vector contiene la región de replicación rep del plasmidio pGA1, incluido el efector de replicación per (documento US-A-5.175.108; Nesvera et al., Journal of Bacteriology 179, 1525-1532 (1997)), el gen tetA(Z) del plasmidio pAG1, que imparte resistencia a la tetraciclina (documento US-A-5.158.891; registro en la genoteca en el National Center for Biotechnology Information (NCBI, Bethesda, MD, EE.UU.), con número de acceso AF121000), la región de replicación oriV del plasmidio pMB1 (Sutcliffe, Cold Spring Harbor Symposium on Quantitative Biology 43, 77-90 (1979)), el fragmento del gen lacZ, incluido el promotor lac y un sitio de clonación múltiple (mcs) (Norrander et al., Gene 26, 101-106 (1983)), y la región mob del plasmidio RP4 (Simon et al., (1983), Bio/Technology 1:784-791).
El vector construido se transformó en la cepa DH5\alpha de E. coli (Hanahan, en: DNA Cloning. A practical approach. Vol. I. IRL Press, Oxford, Washington D.C., EE.UU., 1985). La selección de células portadoras del plasmidio se efectuó sembrando en placas el lote de transformación sobre agar LB (Sambrook et al., Molecular cloning: a Laboratory Manual, 2ª edición, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., EE.UU., 1989), suplementado con 5 mg/l de tetraciclina. Se aisló el ADN plasmídico de un transformante con la ayuda del QIAprep Spin Minoprep Kit de Qiagen, y se comprobó la restricción con la enzima de restricción EcoRI y HindIII y subsiguiente electroforesis sobre gel de agarosa (al 0,8%).
El plasmidio se denominó pEC-T18mob2, y se muestra en la Figura 1. Se encuentra depositado en forma de la cepa Escherichia coli K-12, cepa DH5\alpha/pEC-T18mob2 en la Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ = Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares, Braunschweig, Alemania) como DSM 13244.
Ejemplo 4 Clonación del gen gnd en el vector lanzadera pEC-T18mob2 de E. coli - C. glutamicum
Se utilizó PCR para amplificar los fragmentos de ADN que contienen el gen gnd en su totalidad de C. glutamicum, y las regiones de flanqueo corriente arriba y corriente abajo, utilizando pBGNA como modelo. Las reacciones de PCR se llevaron a cabo utilizando cebadores oligonucleótidos diseñados de la SEQ ID No. 2. Los cebadores utilizados fueron:
cebador directo gnd: 5' ACT CTA GTC GGC CTA AAA TGG 3'
cebador inverso gnd: 5' CAC ACA GGA AAC AGA TAT GAC 3'
Los parámetros de PCR fueron los siguientes:
35 ciclos
95ºC durante 6 minutos
94ºC durante 1 minuto
50ºC durante 1 minuto
72ºC durante 45 segundos
MgCl_{2} 1 mM
aprox. 150-200 ng de ADN de pBGNA como modelo.
El producto de PCR obtenido se clonó en el vector pGEM-T disponible en el comercio, adquirido de Promega Corp. (pGEM-T Easy Vector System 1, nº de catálogo A1360, Promega UK, Southampton), utilizando como huésped la cepa JM109 de E. coli (Yanish-Perron et al., Gene 33: 103-119 (1985)). Seguidamente, se aisló todo el gen gnd del vector pGEM-T sobre un fragmento EcoRI, y se clonó en el sitio lacZ de EcoRI del vector lanzadera pEC-T18mob2 de E. coli - C. glutamicum (Figura 1), y se designó como pECgnd (Figura 2). El análisis con enzimas de restricción con AccI (Boehringer Mannheim GmbH, Alemania) reveló la orientación correcta (es decir, corriente abajo del promotor lac) del gen gnd en el gen lacZ de pEC-T18mob2.
Ejemplo 5 Preparación de productores de aminoácidos con 6-fosfogluconato deshidrogenasa amplificada
Se electroporó el plasmidio pECgnd del Ejemplo 3 mediante el método de electroporación de Tauch et al. (FEMS Microbiological Letters, 123:343-347 (1994)) en las cepas Corynebacterium glutamicum DSM 5399 y DSM 5714. La cepa DSM 5399 es un productor de treonina descrito en el documento EP-B-0358940. La cepa DSM 5714 es un productor de lisina descrito en el documento EP-B-0435132. La selección de transformantes se llevó a cabo sembrando en placas el lote de electroporación sobre agar LB (Sambrook et al., Molecular cloning: a Laboratory Manual. 2ª edición. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989), suplementado con 25 ml/l de kanamicina. Las cepas DSM5399/pECgnd y DSM5714/pECgnd se formaron de esta manera.
Ejemplo 6 Preparación de treonina
La cepa de C. glutamicum DSM5399/pECgnd obtenida en el Ejemplo 5 se cultivó en un medio de nutrientes adecuado para la producción de treonina, y se determinó el contenido en treonina en el sobrenadante del cultivo.
Para esto, la cepa se incubó inicialmente sobre una placa de agar con el correspondiente antibiótico (agar de cerebro-corazón con tetraciclina (5 mg/l) durante 24 horas a 33ºC. A partir de este cultivo en placa de agar, se sembró un pre-cultivo (10 ml de medio en un matraz cónico de 100 ml). Se utilizó caldo de cerebro-corazón (Merck, Darmstadt, Alemania) como medio para el pre-cultivo. Se agregó tetraciclina (5 mg/l) a este medio. El pre-cultivo se incubó durante 24 horas a 33ºC a 240 rpm sobre una máquina de agitación. Se sembró un cultivo principal a partir de este pre-cultivo, de modo que la D.O. inicial (660 nm) del cultivo principal fue 0,1. Se utilizó el medio MM-treonina para el cultivo principal.
Medio MM-treonina
CSL 5 g/l
MOPS 20 g/l
Glucosa (sometida a autoclave por separado) 50 g/l
Sales
(NH_{4})_{2}SO_{4} 25 g/l
KH_{2}PO_{4} 0,1 g/l
MgSO_{4} * 7 H_{2}O 1,0 g/l
CaCl_{2} * 2 H_{2}O 10 mg/l
FeSO_{4} * 7 H_{2}O 10 mg/l
MnSO_{4} * H_{2}O 5,0 mg/l
Biotina (filtrada a esterilización) 0,3 mg/l
Tiamina * HCl (filtrada a esterilización) 0,2 mg/l
CaCO_{3} 25 g/l
El CSL (licor de maíz fermentado), MOPS (ácido morfolino-propanosulfónico) y la solución salina se llevaron a pH 7 con amoniaco acuoso, y se trataron en autoclave. Se agregaron, entonces, el sustrato estéril y las soluciones de vitaminas, así como el CaCO_{3}, que se trató en autoclave en estado seco.
El cultivo se lleva a cabo en un volumen de 10 ml en un matraz cónico de 100 ml con baffles. Se agregó tetraciclina (5 mg/l). El cultivo se llevó a cabo a 33ºC y una humedad atmosférica de 80%.
Después de 48 horas, se determinó la DO con una longitud de onda de medición de 660 nm, con un dispositivo Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, Munich). Se determinó la concentración de treonina formada por medio de un analizador de aminoácidos de Eppendorf-BioTronik (Hamburgo, Alemania), por cromatografía de intercambio de iones y derivatización de post-columna con detección de ninhidrina.
El resultado del experimento se muestra en la Tabla 1.
TABLA 1
Cepa DO (660) L-treonina g/l
DSM5399/pECgnd 11,9 1,29
DSM5399 11,8 0,33
Ejemplo 7 Preparación de lisina
La cepa de C. glutamicum DSM5714/pECgnd, obtenida en el Ejemplo 5, se cultivó en un medio de nutrientes adecuado para la producción de lisina, y se determinó el contenido en lisina en el sobrenadante del cultivo.
Para esto, la cepa se incubó inicialmente sobre una placa de agar con el correspondiente antibiótico (agar de cerebro-corazón con tetraciclina (5 mg/l)) durante 24 horas a 33ºC. A partir de este cultivo en placa de agar, se sembró un pre-cultivo (10 ml de medio en un matraz cónico de 100 ml). Como medio para el pre-cultivo se utilizó el medio CgIII completo.
Medio Gluconato de Cg III
NaCl 2,5 g/l
Bacto-peptona 10 g/l
Bacto-extracto de levadura 10 g/l
Glucosa (tratada en autoclave por separado) 2% (peso/volumen)
El pH se llevó a pH 7,4.
Se agregó tetraciclina (5 mg/l) a este medio. El pre-cultivo se incubó durante 24 horas a 33ºC a 240 rpm, sobre una máquina de agitación. A partir de este pre-cultivo se sembró un cultivo principal, de manera que la DO inicial (660 nm) del cultivo principal fue de 0,05. Se utilizó medio MM para el cultivo principal.
Medio MM
CSL (licor de maíz fermentado) 5 g/l
MOPS (ácido morfolino-propanosulfónico) 20 g/l
Glucosa (tratada en autoclave por separado) 50 g/l
(NH_{4})_{2}SO_{4}
KH_{2}PO_{4} 25 g/l
MgSO_{4} * 7 H_{2}O 0,1 g/l
CaCl_{2} * 2 H_{2}O 1,0 g/l
FeSO_{4} * 7 H_{2}O 10 mg/l
MnSO_{4} * H_{2}O 10 mg/l
Biotina (filtrada a esterilización) 0,3 mg/l
Tiamina * HCl (filtrada a esterilización) 0,2 mg/l
L-Leucina (filtrada a esterilización) 0,1 g/l
CaCO_{3} 25 g/l
El CSL, MOPS y la solución salina se llevaron a pH 7 con amoniaco acuoso, y se trataron en autoclave. Se agregaron, entonces, el sustrato estéril y las soluciones de vitaminas, así como el CaCO_{3}, que se trató en autoclave en estado seco.
El cultivo se lleva a cabo en un volumen de 10 ml en un matraz cónico de 100 ml con baffles. Se agregó tetraciclina (5 mg/l). El cultivo se llevó a cabo a 33ºC y una humedad atmosférica de 80%.
Después de 48 horas, se determinó la DO con una longitud de onda de medición de 660 nm, con un dispositivo Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, Munich). Se determinó la cantidad de lisina formada por medio de un analizador de aminoácidos de Eppendorf-BioTronik (Hamburgo, Alemania), por cromatografía de intercambio de iones y derivatización de post-columna con detección de ninhidrina.
El resultado del experimento se muestra en la Tabla 2.
TABLA 2
Cepa DO (660) Lisina HCl g/l
DSM5715/pECgnd 7,7 14,7
DSM5715 7,1 13,7
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 8 Preparación de una genoteca genómica de cósmidos a partir de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032
Se aisló ADN cromosómico de Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 de la forma descrita por Tauch et al. (1995, Plasmid 33:168-179), y se escindió parcialmente con la enzima de restricción Sau3AI (Amersham Pharmacia, Friburgo, Alemania, Descripción de Producto Sau3AI, Código nº 27-0913-02). Los fragmentos de ADN se defosforilaron con fosfatasa alcalina de gamba (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Alemania, Descripción de Producto SAP, Código nº 1758250). El ADN del vector cosmídico SuperCos1 (Wahl et al. (1987), Proceedings of the National Academy of Sciences USA 84:2160-2164), obtenido de Stratagene (La Jolla, EE.UU., Descripción del Producto SuperCos1 Cosmid Vector Kit, Código nº 251301), se escindió con la enzima de restricción XbaI (Amersham Pharmacia, Friburgo, Alemania, Descripción del Producto XbaI, Código nº 27-0948-02), y se defosforiló igualmente con fosfatasa alcalina de gamba. El ADN cosmídico se escindió, entonces, con la enzima de restricción BamHI (Amersham Pharmacia, Friburgo, Alemania, Descripción del Producto BamHI, Código nº 27-0868-04). El ADN cosmídico tratado de esta manera se mezcló con el ADN de ATCC13032 tratado, y el lote se trató con T4 ADN-ligasa (Amersham Pharmacia, Friburgo, Alemania, Descripción del Producto T4-ADN-ligasa, Código nº 27-0870-04). A continuación, la mezcla de ligadura se incorporó en fagos con la ayuda de Gigapack II XL Packing Extracts (Stratagene, La Jolla, EE.UU., Descripción del Producto Gigapack II XL Packing Extract, código nº 200217). Para la infección de la cepa NM554 de E. coli (Raleigh et al., 1988, Nucleic Acid Research 16:1563-1575), las células se recogieron en MgSO_{4} 10 mM y se mezclaron con una parte alícuota de la suspensión de fagos. La infección y titulación de la genoteca cosmídica se llevaron a cabo de la forma descrita por Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor), sembrándose las células sobre agar LB (Lennox, 1955, Virology 1:190) + 100 \mug/ml de ampicilina. Después de la incubación durante la noche a 37ºC, se seleccionaron clones individuales recombinantes.
Ejemplo 9 Aislamiento y secuenciación del gen poxB
El ADN cosmídico de una colonia individual (Ejemplo 8) se aisló con el Qiaprep Spin Miniprep Kit (Producto nº 27106, Qiagen, Hilden, Alemania), de acuerdo con las instrucciones del fabricante, y se escindió parcialmente con la enzima de restricción Sau3AI (Amersham Pharmacia, Friburgo, Alemania, Descripción del Producto Sau3AI, Producto nº 27-0913-02). Los fragmentos de ADN se defosforilaron con fosfatasa alcalina de gamba (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Alemania, Descripción del Producto SAP, Producto nº 1758250). Tras la separación por electroforesis sobre gel, se aislaron los fragmentos cosmídicos en un intervalo de tamaño de 1500 a 2000 pb, con ayuda del QiaExII Gel Extraction Kit (Producto nº 20021, Qiagen, Hilden, Alemania). El ADN del vector de secuenciación pZero-1, obtenido de Invitrogen (Groningen, Holanda, Descripción del Producto Zero Background Cloning Kit, Producto nº K2500-01), se escindió con la enzima de restricción BamHI (Amersham Pharmacia, Friburgo, Alemania, Descripción del Producto BamHI, Producto nº 27-0868-04). La ligadura de los fragmentos cosmídicos en el vector de secuenciación pZero-1 se llevó a cabo de la forma descrita por Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor), incubando la mezcla de AND durante la noche con T4 ligasa (Pharmacia Biotech, Friburgo, Alemania). Seguidamente, esta mezcla de ligadura se sometió a electroporación (Tauch et al. 1994, FEMS Microbiol Letters, 123:343-347), en la cepa DH5\alphaMCR de E. coli (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87:4645-4649), y se sembró sobre placas de agar LB (Lennox, 1955, Virology, 1:190), con 50 \mug/ml de zeocina. La preparación del plasmidio de los clones recombinantes se llevó a cabo con Biorobot 9600 (Producto nº 900200, Qiagen, Hilden, Alemania). La secuenciación se llevó a cabo por el método de detención de la cadena de dideoxi de Sanger et al. (1977, Proceedings of The National Academy of Sciences USA, 74:5463-5467), con modificaciones según Zimmermann et al. (1990, Nucleic Acids Research, 18:1067). Se utilizó el "RR dRhodamin Terminator Cycle Sequencing Kit" de PE Applied Biosystems (Producto nº 403044, Weiterstadt, Alemania). La separación por electroforesis sobre gel y el análisis de la reacción de secuenciación se llevaron a cabo en un gel "Rotiphoresis NF Acrylamide/Bisacrylamide" (29:1) (Producto nº A124.1, Roth, Karlsruhe, Alemania) con el secuenciador "ABI Prism 377" de PE Applied Biosystems (Weiterstadt, Alemania).
A continuación, los datos de secuencia brutos obtenidos se procesaron usando el paquete de programa Staden (1986, Nucleic Acids Research, 14:217-231), versión 97.0. Se ensamblaron las secuencias individuales de los derivados de pZero1 para formar un cóntigo continuo. El análisis computadorizado de la región de codificación se preparó con el programa XNIP (Staden, 1986, Nucleic Acids Research, 14:217-231). Se llevaron a cabo análisis adicionales con el "BLAST search program" (Altschul et al., 1997, Nucleic Acids Research, 25:3389-3402) frente al banco de datos no redundante del "National Center for Biotechnology Information" (NCBI, Bethesda, MD, EE.UU.).
Ejemplo 10 Preparación de un vector de integración para la mutagénesis de integración del gen poxB
A partir de la cepa ATCC 13032, se aisló ADN cromosómico según el método de Eikmanns et al. (Microbiology 140:1817-1828 (1994)). Sobre la base de la secuencia del gen poxB, conocida para C. glutamicum del Ejemplo 9, se seleccionaron los siguientes oligonucleótidos para la reacción en cadena de la polimerasa:
poxBint1:
5' TGC GAG ATG GTG AAT GGT GG 3'
poxBint2:
5' GCA TGA GGC AAC GCA TTA GC 3'
Los cebadores mostrados se sintetizaron por MWG Biotech (Ebersberg, Alemania), y la reacción de PCR se llevó a cabo de acuerdo con el método estándar de PCR de Innis et al. (PCR Protocols. A guide to methods and applications, 1990, Academic Press), con Pwo-Polymerase de Boehringer. Con ayuda de la reacción en cadena de la polimerasa, se aisló un fragmento de ADN de aprox. 0,9 kb de tamaño, portador de un fragmento interno del gen poxB, que se muestra en la SEQ ID No. 6.
El fragmento de ADN amplificado se ligó con el TOPO TA Cloning Kit de Invitrogen Corporation (Carlsbad, CA, EE.UU.; nº de Catálogo K4500-01) en el vector pCR2.1-TOPO (Mead et al. (1991) Bio/Technology 9:657-663). A continuación, la cepa DH5\alpha de E. coli se sometió a electroporación con el lote de ligadura (Hanahan, en: DNA Cloning. A practical approach. Vol. I. IRL-Press, Oxford, Washington DC, EE.UU., 1985). La selección de células portadoras de plasmidios se levó a cabo sembrando en placa el lote de transformación sobre agar LB (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2ª edición, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989), suplementado con 25 mg/l de kanamicina. Se aisló el ADN plasmídico del transformante con la ayuda del QIAprep Spin Miniprep Kit de Qiagen, y se comprobó mediante restricción con la enzima de restricción EcoRI y subsiguiente electroforesis sobre gel de agarosa (al 0,8%). El plasmidio se denominó pCR2.1poxBint (Figura 4).
El plasmidio pCR2.1poxBint ha sido depositado en forma de la cepa de Escherichia coli DH5\alpha/pCR2.1poxBint como DSM 13114 en la Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkuturen (DSMZ = Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares, Braunschweig, Alemania), de acuerdo con el Tratado de Budapest.
Ejemplo 11 Mutagénesis de integración del gen poxB en el productor de lisina DSM 5715
El vector pCR2.1poxBint mencionado en el Ejemplo 10 se electroporó por el método de electroporación de
Tauch et al. (FEMS Microbiological Letters, 123:343-347 (1994)) en Corynebacterium glutamicum DSM 5715. La cepa DSM 5715 es un productor de lisina resistente a AEC. El vector pCR2.1poxBint no puede replicar de manera independiente en DSM 5715 y permanece retenido en la célula sólo si está integrado en el cromosoma de DSM 5715. La selección de clones con pCR2.1poxBint integrado en el cromosoma se llevó a cabo sembrando en placa el lote de electroporación sobre agar LB (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2ª edición. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.), suplementado con 15 mg/l de kanamicina. Para la detección de la integración, se marcó el fragmento poxBint con el kit de hibridación Dig, de Boehringer, mediante el método de "The Dig System Users Guide for Filter Hibridization", de Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Alemania, 1993).
Se aisló el ADN cromosómico de un integrante potencial por el método de Eikmanns et al. (Microbiology 140:
1817-1828 (1994)) y, en cada caso, se escindió con la enzima de restricción SaII, SacI y HindIII. Se separaron los fragmentos formados por electroforesis sobre gel de agarosa y se hibridaron a 68ºC con el kit de hibridación Dig de Boehringer. Se había insertado el plasmidio pCR2.1poxBint, mencionado en el Ejemplo 9, en el cromosoma de DSM 5715, en el interior del gen poxB cromosómico. La cepa se denominó DSM5715::pCR2.1poxBint.
Ejemplo 12 Efecto de la sobre-expresión del gen gnd con eliminación simultánea del gen poxB sobre la preparación de lisina 12.1 Preparación de la cepa DSM5715::pCR2.1poxBint/pECgnd
Se transformó la cepa DSM5715::pCR2.1poxBint con el plasmidio pECgnd utilizando el método de electroporación descrito por Liebl et al. (FEMS Microbiology Letters, 53:299-303 (1981)). La selección de transformantes se llevó a cabo sobre agar LBHIS que comprendió 18,5 g/l de caldo de infusión de cerebro-corazón, sorbitol 0,5 M, 5 g/l de Bacto-triptona, 2,5 g/l de Bacto-extracto de levadura, 5 g/l de NaCl y 18 g/l de Bacto-agar, suplementado con 5 mg/l de tetraciclina y 25 mg/l de kanamicina. La incubación se efectuó durante 2 días a 33ºC. El ADN plasmídico se aisló en cada caso de un transformante por métodos convencionales (Peters-Wendisch et al., 1998, Microbiology 144, 915-927), se escindió con la endonucleasa de restricción AccI, y el plasmidio se comprobó por subsiguiente electroforesis sobre gel de agarosa. La cepa obtenida de esta forma se llamó DSM5715:pCR2.1poxBint/pECgnd.
12.2 Preparación de L-lisina
La cepa DSM5715:pCR2.1poxBint/pECgnd de C. glutamicum, obtenida en el Ejemplo 12.1, se cultivó en un medio de nutrientes adecuado para la producción de lisina, y se determinó el contenido en lisina en el sobrenadante del cultivo.
Para esto, la cepa se incubó inicialmente en una placa de agar con el correspondiente antibiótico (agar de cerebro-corazón con tetraciclina (5 mg/l) y kanamicina (25 mg/l), durante 24 horas a 33ºC. Los cultivos de las cepas de comparación se suplementaron de acuerdo con su resistencia a los antibióticos. A partir de este cultivo en placa de agar, se sembró un pre-cultivo (10 ml de medio en un matraz cónico de 100 ml). Se utilizó el medio CgIII completo como medio para el pre-cultivo.
Medio CgIII
NaCl 2,5 g/l
Bacto-peptona 10 g/l
Bacto-extracto de levadura 10 g/l
Glucosa (tratada en autoclave por separado) 2% (peso/volumen)
El pH se llevó a pH 7,4.
Se agregaron tetraciclina (5 mg/l( y kanamicina (25 mg/l) a este medio. El pre-cultivo se incubó durante 16 horas a 33ºC, a 240 rpm sobre una máquina de agitación. Se sembró un cultivo principal a partir de este pre-cultivo, de manera que la DO inicial (660 nm) del cultivo principal fue de 0,1. Para este cultivo principal se utilizó medio MM.
Medio MM
CSL (licor de maíz fermentado) 5 g/l
MOPS (ácido morfolino-propanosulfónico) 20 g/l
Glucosa (tratada en autoclave por separado) 58 g/l
(NH_{4})_{2}SO_{4} 25 g/l
KH_{2}PO_{4} 0,1 g/l
MgSO_{4} * 7 H_{2}O 1,0 g/l
CaCl_{2} * 2 H_{2}O 10 mg/l
FeSO_{4} * 7 H_{2}O 10 mg/l
MnSO_{4} * H_{2}O 5,0 mg/l
Biotina (filtrada a esterilización) 0,3 mg/l
Tiamina * HCl (filtrada a esterilización) 0,2 mg/l
L-Leucina (filtrada a esterilización) 0,1 g/l
CaCO_{3} 25 g/l
El CSL, MOPS y la solución salina se llevaron a pH 7 con amoniaco acuoso, y se trataron en autoclave. Se agregaron, entonces, el sustrato estéril y las soluciones de vitaminas, así como el CaCO_{3}, que se trató en autoclave en estado seco.
El cultivo se lleva a cabo en un volumen de 10 ml en un matraz cónico de 100 ml con baffles. Se agregó tetraciclina (5 mg/l) y kanamicina (25 mg/l). El cultivo se llevó a cabo a 33ºC y una humedad atmosférica de 80%.
\newpage
Después de 72 horas, se determinó la DO con una longitud de onda de medición de 660 nm, con un dispositivo Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, Munich). Se determinó la cantidad de lisina formada por medio de un analizador de aminoácidos de Eppendorf-BioTronik (Hamburgo, Alemania), por cromatografía de intercambio de iones y derivatización de post-columna con detección de ninhidrina.
El resultado del experimento se muestra en la Tabla 3.
TABLA 3
Cepa DO (660) Lisina HCl g/l
DSM5715 10,8 16,0
DSM5715/pECgnd 7,6 16,5
DSM5715::pCR2.1poxBint 7,1 16,7
DSM5715::pCR2.1poxBint/pECgnd 7,2 17,1
<110> Universidad Nacional de Irlanda, Galway
\hskip1cm
Degussa-Hüls AG
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\vskip0.400000\baselineskip
<120> Procedimiento para la preparación por fermentación de L-aminoácidos utilizando bacterias corineformes
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<130> 990229 BT
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<140>
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<141>
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\vskip0.400000\baselineskip
<160> 6
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\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn Ver. 2.1
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
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<211> 252
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<212> ADN
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<213> Corynebacterium glutamicum
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
1
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<210> 2
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<211> 2335
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<212> ADN
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<213> Corynebacterium glutamicum
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> CDS
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<222> (474)..(1850)
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<223> gnd
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<400> 2
2
3
4
5
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 459
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Corynebacterium glutamicum
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
6
7
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<210> 4
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<211> 2160
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Corynebacterium glutamicum
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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<221> CDS
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<222> (327)..(2063)
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<223> poxB
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<400> 4
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8
9
10
11
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 5
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<211> 579
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<212> PRT
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<213> Corynebacterium glutamicum
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
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12
13
14
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<210> 6
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<211> 875
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<212> ADN
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<213> Corynebacterium glutamicum
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 6
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15

Claims (22)

1. Procedimiento para la preparación de L-aminoácidos por fermentación de bacterias corineformes, que comprende llevar a cabo las siguientes etapas:
a)
fermentación de las bacterias productoras de L-aminoácidos deseadas, en las que al menos el gen gnd está amplificado, y al menos el gen poxB está atenuado,
b)
concentración del L-aminoácido en el medio o en las células de las bacterias, y
c)
aislamiento del L-aminoácido producido.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que se utilizan bacterias en las que se amplifican, en particular, sobre-expresan, genes adicionales de la vía de biosíntesis del L-aminoácido deseado.
3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que se utilizan bacterias corineformes que producen L-treonina, L-lisina, L-isoleucina, o L-triptófano.
4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que se utilizan bacterias corineformes que producen L-lisina.
5. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que se utilizan bacterias corineformes que producen L-treonina.
6. Un procedimiento para la preparación por fermentación de L-lisina según la reivindicación 2, en el que en los microorganismos corineformes que, en particular, ya producen L-lisina se amplifican, en particular, sobre-expresan, simultáneamente uno o múltiples genes del grupo consistente en
6.1
el gen dapA que codifica la dihidrodipicolinato sintasa,
6.2
el gen lysC que codifica una aspartato quinasa resistente a la retroalimentación,
6.3
el gen gap que codifica gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa,
6.4
el gen pyc que codifica piruvato carboxilasa,
6.5
el gen tkt que codifica transcetolasa,
6.6
el gen zwf que codifica la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, y
6.7
el gen lysE que codifica la exportación de lisina.
7. Un procedimiento para la preparación por fermentación de L-treonina según la reivindicación 2, en el que en los microorganismos corineformes que, en particular, ya producen L-treonina se amplifican, en particular, sobre-expresan, simultáneamente uno o múltiples genes del grupo consistente en
7.1
el gen hom que codifica la homoserina deshidrogenasa, o el alelo hom^{dr} que codifica una homoserina deshidrogenasa "resistente a la retroalimentación",
7.2
el gen gap que codifica gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa,
7.3
el gen pyc que codifica piruvato carboxilasa,
7.4
el gen mqo que codifica la malato:quinona óxido-reductasa,
7.5
el gen tkt que codifica transcetolasa,
7.6
el gen zwf que codifica glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, y
7.7
el gen thrE que codifica la exportación de treonina.
8. El procedimiento según las reivindicaciones 2 a 7, en el que para lograr la amplificación, se incrementa el número de copias de los genes o de las secuencias de nucleótidos, mediante la transformación de los microorganismos con vectores plasmídicos portadores de estos genes o secuencias de nucleótidos.
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