JP2002017342A - エシェリヒア・コリのアルギニン生産菌及びそれを用いたl−アルギニンの製造法 - Google Patents
エシェリヒア・コリのアルギニン生産菌及びそれを用いたl−アルギニンの製造法Info
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Abstract
ルギニン生産菌、及び同菌株を用いてアルギニンを生産
する方法を提供する。 【解決手段】 アルギニン生産能及び酢酸資化能を有す
るエシェリヒア・コリ菌株を創製し、同菌株を培地に培
養し、培地中にアルギニンを生成蓄積せしめ、該培地か
らアミノ酸を採取することによりアルギニンを製造す
る。
Description
リのアルギニン生産菌及びそれを用いた発酵法によるア
ルギニンの製造法に関する。アルギニンは、肝機能促進
薬、アミノ酸輸液及び総合アミノ酸製剤等の成分とし
て、産業上有用なアミノ酸である。
耐性なエシェリヒア・コリの変異株のいくつかが、アル
ギニンを製造することが知られている(Pierard A. and
Glansdorf N., Mol. Gen. Genet., 118, 235, 1972. a
nd Glansdorf N., Biosynthesis of arginine and poly
amines. In "E. coli and Salm. thyphimurium, 199
6))。また、他の薬剤に耐性を有するエシェリヒア・コ
リ変異株(特開昭56−106598号公報参照)ある
いは、アルギニン生合成系酵素遺伝子が導入されたエシ
ェリヒア・コリ組換え株(特開昭57−5693号)を
用いてアルギニンを製造する方法が知られている。
合成経路においては、1モルのアルギニンを生成するの
に、1モルのアセチル−CoAが消費され、1モルの酢
酸が放出される(図1)。酢酸の副生の結果、炭素源の
かなりの部分が浪費される。その上、酢酸の蓄積は、ア
ルギニン生産菌の培養における生育を悪化させる。
て酢酸を有効に資化できないことが知られている。
を有するエシェリヒア・コリのアルギニン生産菌、及び
同菌株を用いてアルギニンを生産する方法を提供するこ
とを課題とする。
から、アルギニン生産菌が酢酸を再利用する能力を有し
ていれば、アルギニンの生産性は高まると考えた。そこ
で、本発明者らは、エシェリヒア・コリのアルギニン生
産菌の酢酸資化変異株を作製し、同変異株のアルギニン
生産能を向上させることに成功し、本発明を完成するに
至った。
酢酸資化能を有するエシェリヒア・コリである。本発明
はまた、アルギニン生産能及び酢酸資化能を有するエシ
ェリヒア・コリを培地に培養し、培地中にアルギニンを
生成蓄積せしめ、該培地からアミノ酸を採取することを
特徴とするアルギニンの製造法を提供する。本発明にお
いて、アミノ酸はL−アミノ酸である。
本発明のエシェリヒア・コリは、アルギニン生産能及び
酢酸資化能を有する。アルギニン生産能及び酢酸資化能
を有するエシェリヒア・コリは、アルギニン生産能を有
するエシェリヒア・コリに酢酸資化能を付与することに
よって、又は、酢酸資化能を有するエシェリヒア・コリ
にアルギニン生産能を付与することによって、取得する
ことができる。
エシェリヒア・コリを好適な培地で培養したときに、培
地中にアルギニンを生成、蓄積することができる能力を
いう。また、酢酸資化能とは、酢酸又は酢酸塩を親株よ
りも効率良く代謝することができる能力をいい、具体的
には、例えば、酢酸又は酢酸塩を唯一の炭素源として含
む培地で培養したときに親株よりも速く生育できる能力
をいう。より具体的には、適切な条件下で、酢酸又は酢
酸塩を唯一の炭素源及び窒素源として含む培地、例えば
酢酸アンモニウムを5g/L含む液体最少培地A(後述
する)において培養したときに、親株よりも速く生育す
るエシェリヒア・コリは、酢酸資化能を有するといえ
る。さらに具体的には、適切な条件下で、酢酸又は酢酸
塩を唯一の炭素源及び窒素源として含む寒天培地、例え
ば酢酸アンモニウムを5g/L含む最少培地A(後述す
る)において培養したときに、37℃で2日以内にコロ
ニーを形成するエシェリヒア・コリは、酢酸資化能を有
するといえる。適切な条件とは、培養されるエシェリヒ
ア・コリにとって至適な温度、pH、給気量、必要に応
じて必須栄養素を含むこと等をいう。
得する方法の一例として、アルギニン生産能を有するエ
シェリヒア・コリから酢酸資化能を有する変異株を誘導
する方法を説明する。
コリとしては、酢酸資化能を付与しうるものであれば特
に制限されないが、例えば、エシェリヒア・コリK−1
2株、B株又はC株又はそれらの誘導株から育種された
アルギニン生産株が挙げられる。
コリとして具体的には、α−メチルメチオニン、p−フ
ルオロフェニルアラニン、D−アルギニン、アルギニン
ヒドロキサム酸、S−(2−アミノエチル)−システイ
ン、α−メチルセリン、β−2−チエニルアラニン、又
はスルファグアニジンに耐性を有する変異株(特開昭5
6−106598号公報参照)、及び、N−アセチルグ
ルタミン酸合成酵素をコードするargA遺伝子を導入され
たアルギニン生産株(特開昭57−5693号)等が挙
げられる。また、後記実施例に記載したエシェリヒア・
コリ237株も、好適なアルギニン生産株である。同株
は、2000年4月10日にRussian NationalCollection of
Industrial Microorganisms(VKPM)にVKPM B-7925の番
号で寄託され、2001年5月18日にブダペスト条約に基づ
く国際寄託に移管された。
シェリヒア・コリ菌株から酢酸資化能を有する変異株を
得るには、例えば、同菌株を突然変異処理し、酢酸又は
酢酸塩を唯一の炭素源とする最少培地で良く生育できる
菌株を選択すればよい。変異処理は、例えば、エシェリ
ヒア・コリを、紫外線照射または1−メチル−3−ニト
ロ−1−ニトロソグアニジン(NTG)もしくは亜硝酸等
の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理す
ることによって行うことができる。変異処理と、酢酸資
化能を有する変異株の選択は、複数回繰り返してもよ
い。
ヒア・コリであってアルギニン生産能を有するものを好
適な培地で培養し、該培地中にアルギニンを生成蓄積せ
しめ、該培地からアルギニンを採取することにより、ア
ルギニンを効率よく製造することができる。
酸からN−アセチルグルタミン酸へのアセチル化、及
び、N−アセチルオルニチンからオルニチンへの脱アセ
チル化は、コリネ型細菌では同一の酵素(オルニチンア
セチルトランスフェラーゼ)によって触媒されている。
一方、エシェリヒア・コリでは、アルギニン生合成にお
けるアセチル化及び脱アセチル化は、別々の酵素、N−
アセチルグルタミン酸シンターゼ、及びN−アセチルオ
ルニチナーゼによって各々触媒されている。したがっ
て、仮に副生する酢酸を資化したとしても、アルギニン
の生産量への影響は、予想されていなかった。
ェリヒア・コリの培養および培養液からのアルギニンの
採取、精製等は、従来のエシェリヒア・コリを用いた発
酵法によるアルギニンの製造法と同様にして行えばよ
い。
ス、ガラクトース、フラクトースもしくはでんぷんの加
水分解物などの糖類、グリセロールもしくはソルビトー
ルなどのアルコール類、または酢酸、フマール酸、クエ
ン酸もしくはコハク酸等の有機酸類を用いることができ
る。
アンモニウムもしくはリン酸アンモニウム等の無機アン
モニウム塩、大豆加水分解物などの有機窒素、アンモニ
アガス、またはアンモニア水等を用いることができる。
L−イソロイシンなどの要求物質または酵母エキス等を
適量含有させることが望ましい。これらの他に、必要に
応じて、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、鉄イオ
ン、マンガンイオン等が少量添加される。
施するのがよく、培養温度は25℃〜45℃に、培養中
pHは5〜8に制御する。尚、pH調整には無機あるい
は有機の酸性あるいはアルカリ性物質、更にアンモニア
ガス等を使用することができる。
常イオン交換樹脂法その他の公知の方法を組み合わせる
ことにより実施できる。
説明する。
7株から、炭素源及び窒素源として酢酸アンモニウム
(5mg/ml)を含むM9寒天培地上で良く生育する変異株
を誘導した。237株は、エシェリヒア・コリK12 ilv
A::Tn5から1−メチル−3−ニトロ−1−ニトロソグア
ニジンにより誘導された、ピリミジンアナログである6
−アザウラシルに耐性な変異株である。237株は、酢
酸アンモニウムを炭素源及び窒素源として含むM9寒天
培地上で十分に生育しない。237株は、2000年4月10
日にRussian National Collection of Industrial Micr
oorganisms(VKPM)にVKPM B-7925の番号で寄託され、2
001年5月18日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移
管された
験管中、37℃で一夜振盪下で生育させ、遠心分離によ
り集菌した。次に、細胞を、0.1mg/mlの1−メ
チル−3−ニトロ−1−ニトロソグアニジン(NTG)
を含む生理的食塩水(0.8%)に懸濁させた。NTG
処理を37℃で30分間行った後、細胞を遠心分離し、
生理的食塩水で2回洗滌し、最少寒天培地A(1L中、
酢酸アンモニウム5g、Na2HPO4 6g、KH2PO
4 3g、NaCl 0.5g、チアミンO.1mg、L
−イソロイシン O.1g、寒天15gを含む。(pH
7.0))にまいた。
ベートした。2日以内にプレート上に出現したコロニー
を釣り上げ、同じ組成の寒天プレートにストリークし、
純化した。親株である237株は、5日培養後でなけれ
ばコロニーを形成しなかった。単離された70株につい
て、アルギニン生産性を調べた。誘導された変異株の約
1/4は、親株である237株よりもアルギニン生産性
が向上していた。それらのうち、最も高いアルギニン生
産能を有する株は382株であった。382株は、2000
年4月10日にRussian National Collection of Industr
ial Microorganisms(VKPM)にVKPM B-7926の番号で寄
託され、2001年5月18日にブダペスト条約に基づく国際
寄託に移管された。
れかを5g/L含む液体最少培地A(寒天は添加しな
い)を、2mlずつ試験管に入れ、新規菌株382株、
他のアルギニン生産性変異株の一例として383株及び
それらの親株である237株を一白金耳接種し、32℃
で16時間、振盪培養した。540nmでの吸光度測定
により、生育を調べた。尚、培養開始時の培地の吸光度
は、約0.05であった。結果を表1に示す。
発酵におけるアルギニンの生産 新規菌株382株、383株及びそれらの親株である2
37株を発酵培地で培養した。発酵培地は、水道水1L
中に、グルコース60g、硫酸アンモニウム25g、K
H2P04 2g、MgS04・7H2O 1g、チアミン
O.1mg、イーストエキストラクト(Difco)5
g、炭酸カルシウム 25gを含む(pH7.2)。グ
ルコース及び炭酸カルシウムは、別殺菌した。この培地
を2mlずつ試験管に入れ、被検微生物を一白金耳接種
し、32℃で3日時間、振盪培養した。培地中に蓄積さ
れたアルギニンの量を表2に示す。
ァーメンターにおけるアルギニンの生産 新規菌株382株及びその親株である237株を、L−
ブロス中で、32℃で8時間培養した。次いで、それら
の種培養液60mlを、0.5Lの発酵培地を入れたジ
ャーファーメンターに接種し、70rpmで攪拌しなが
ら32℃、0.5L/分の通気量で培養した。発酵培地
は、水道水1L中に、グルコース100g、硫酸アンモ
ニウム9g、KH2P04 1g、MgS04・7H2O
0.4g、FeS04・7H2O 0.02g、MnSO4
・7H20 0.02g、総窒素として0.2gのダイズ
加水分解物、イソロイシン0.3g、チアミン O.4
mgを含む(pH7.0)。培養中、pHを7.0に調
整し、かつ、窒素源を供給するために、アンモニア溶液
(4.7M)を加えた。培養は、42時間行った。培養
後に培地に蓄積されたアルギニンの量、及び、グルコー
スからの収率を、表3に示す。
示した。
ン生産能を有するエシェリヒア・コリを用いて、アルギ
ニンを効率よく生産することができる。
の概略を示す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルギニン生産能及び酢酸資化能を有す
るエシェリヒア・コリ。 - 【請求項2】 酢酸又は酢酸塩を唯一の炭素源として含
む寒天培地において培養したときに、37℃で2日以内
にコロニーを形成する請求項1記載のエシェリヒア・コ
リ。 - 【請求項3】 前記エシェリヒア・コリが、エシェリヒ
ア・コリK12株の誘導体である請求項1記載のエシェ
リヒア・コリ。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載のエ
シェリヒア・コリを培地に培養し、培地中にアルギニン
を生成蓄積せしめ、該培地からアミノ酸を採取すること
を特徴とするアルギニンの製造法。
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