JP2002504338A - Method for producing biotin - Google Patents

Method for producing biotin

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JP2002504338A
JP2002504338A JP2000532531A JP2000532531A JP2002504338A JP 2002504338 A JP2002504338 A JP 2002504338A JP 2000532531 A JP2000532531 A JP 2000532531A JP 2000532531 A JP2000532531 A JP 2000532531A JP 2002504338 A JP2002504338 A JP 2002504338A
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biotin
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bios1
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、配列番号1の配列を有するS−アデノシルメチオニンシンターゼ遺伝子、配列番号3、配列番号5もしくは配列番号7の配列を有するビオチン生合成遺伝子bioS1、bioS2および/またはbioS3ならびにbioA、bioB、bioF、bioC、bioD、bioH、bioP、bioW、bioX、bioYまたはbioRの群から選択される少なくとも1つの他のビオチン合成遺伝子配列を有する遺伝子組み換え生成物に関する。また本発明は前記の遺伝子組み換え生成物を有する生物、ビオチンの製造のための前記生成物の使用ならびにビオチンの製造方法に関する。   (57) [Summary] The present invention relates to an S-adenosylmethionine synthase gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, a biotin biosynthesis gene having a sequence of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7, bioS1, bioS2 and / or bioS3, and bioA, bioB, It relates to a recombinant product having at least one other biotin-synthesizing gene sequence selected from the group of bioF, bioC, bioD, bioH, bioP, bioW, bioX, bioY or bioR. The present invention also relates to an organism having the above-described genetically modified product, the use of the product for producing biotin, and a method for producing biotin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、配列番号1の配列を有するS−アデノシルメチオニンシンターゼ遺
伝子、および配列番号3、配列番号5および配列番号7の配列をそれぞれ有する
ビオチン生合成遺伝子bioS1、bioS2および/またはbioS3、なら
びに場合によりbioA、bioB、bioF、bioC、bioD、bioH
、bioP、bioW、bioX、bioYまたはbioRの群から選択される
少なくとも1つの他のビオチン合成遺伝子配列を有する遺伝子構築物に関する。
更に本発明は該遺伝子構築物を有する生物ならびにビオチン製造のための該遺伝
子構築物の使用、またビオチンの製造方法に関する。
The present invention relates to an S-adenosylmethionine synthase gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, and biotin biosynthesis genes bioS1, bioS2 and / or bioS3 having the sequences of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7, respectively. And optionally bioA, bioB, bioF, bioC, bioD, bioH
, BioP, bioW, bioX, bioY or bioR at least one other biotin-synthesizing gene sequence.
The present invention further relates to an organism having the gene construct and the use of the gene construct for producing biotin, and a method for producing biotin.

【0002】 補酵素として、ビオチン(ビタミンH)は酵素触媒によるカルボキシル化反応
および脱カルボキシル化反応において必須の役割を果たしている。従って、ビオ
チンは生細胞における必須の因子である。殆ど全ての動物および幾つかの微生物
は外界からビオチンを摂取する必要がある。それというのもそれらは自らビオチ
ンを合成できないからである。従ってビオチンは前記の生物のための必須のビタ
ミンである。それに対して、細菌、酵母および植物は自らビオチンを前駆体から
合成することができる(Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 1991:
295-326, DeMoll, E., Escherichia coli and Salmonella, eds. Neidhardt, F
. C. et al. ASM Press, Washington DC, USA, 1996: 704-708, ISBN 1-55581-0
84-5)。
As a coenzyme, biotin (vitamin H) plays an essential role in enzyme-catalyzed carboxylation and decarboxylation reactions. Therefore, biotin is an essential factor in living cells. Almost all animals and some microorganisms need to take biotin from the outside world. Because they cannot synthesize biotin on their own. Therefore, biotin is an essential vitamin for such organisms. In contrast, bacteria, yeasts and plants can themselves synthesize biotin from precursors (Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 1991:
295-326, DeMoll, E., Escherichia coli and Salmonella, eds.Neidhardt, F
C. et al. ASM Press, Washington DC, USA, 1996: 704-708, ISBN 1-55581-0
84-5).

【0003】 ビオチン合成は細菌生物、特にグラム陰性細菌のエシェリキア コリおよびグ ラム陽性細菌のバシラス スファエリクス(Bacillus sphaericus)において調査
されている(Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 1991: 295-326)
。脂肪酸合成から得られるピメリル−CoA(PmCoA)は以前にはE.co
liで初めて知られた中間体として見なされている(DeMoll, E., Escherichia
coli and Salmonella, eds. Neidherdt, F. C. et al. ASM Press, Washington
DC, USA, 1996: 704-708, ISBN 1-55581-084-5 1996)。今までは、該ビオチン 前駆体がE.coliで合成される経路は広い範囲で未知であった(Lemoine et
al., Mol. Microbiol. 19, 1996: 645-647)。bioCおよびbioHは相応 のタンパク質がPm−CoA合成を担う2つの遺伝子であると同定されている。
遺伝子産物、すなわちBioHおよびBioCの酵素的機能はこれまで知られて
いなかった(Lemoine et al., Mol. Microbiol. 19, 1996: 645-647, DeMoll, E
., Escherichia coli and Salmonella, eds. Neidhardt, F. C. et al. ASM Pre
ss, Washington DC, USA, 1996: 704-708, ISBN 1-55581-084-5)。Pm−Co Aは4つの更なる酵素段階においてビオチンに変換される。まずBioFがPm
−CoAとアラニンを縮合して、7−ケト−8−アミノペラルゴン酸(KAPA
)が形成される。次いでKAPAはBioAによって7,8−ジアミノペラルゴ
ン酸(DAPA)に変換される。ATP依存性カルボキシル化反応の後に、後続
の工程でBioDに触媒されてデチオビオチン(DTB)が生ずる。DTBは最
終段階でビオチンに変換される。この段階はBioBによって触媒される。DT
Bのビオチンへの変換に含まれる化学的および酵素的機構はこれまでは不完全に
のみ理解されかつ明らかにされていたに過ぎない。
[0003] Biotin synthesis has been investigated in bacterial organisms, particularly the gram-negative bacterium Escherichia coli and the gram-positive bacterium Bacillus sphaericus (Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 1991: 295-326)
. Pimeryl-CoA (PmCoA) obtained from fatty acid synthesis has previously been described in E. coli. co
is considered the first known intermediate in li (DeMoll, E., Escherichia
coli and Salmonella, eds.Neidherdt, FC et al. ASM Press, Washington
DC, USA, 1996: 704-708, ISBN 1-55581-084-5 1996). Until now, the biotin precursor has been E. coli. The pathways synthesized in E. coli were largely unknown (Lemoine et
al., Mol. Microbiol. 19, 1996: 645-647). bioC and bioH have been identified as two genes whose corresponding proteins are responsible for Pm-CoA synthesis.
The enzymatic function of the gene products, BioH and BioC, was hitherto unknown (Lemoine et al., Mol. Microbiol. 19, 1996: 645-647, DeMoll, E
., Escherichia coli and Salmonella, eds. Neidhardt, FC et al. ASM Pre
ss, Washington DC, USA, 1996: 704-708, ISBN 1-55581-084-5). Pm-Co A is converted to biotin in four additional enzymatic steps. First, BioF is Pm
-CoA and alanine are condensed to give 7-keto-8-aminopelargonic acid (KAPA
) Is formed. KAPA is then converted by BioA to 7,8-diaminopelargonic acid (DAPA). After the ATP-dependent carboxylation reaction, the subsequent step is catalyzed by BioD to give dethiobiotin (DTB). DTB is converted to biotin in the final step. This stage is catalyzed by BioB. DT
The chemical and enzymatic mechanisms involved in the conversion of B to biotin have hitherto only been incompletely understood and elucidated.

【0004】 DTBのビオチンへの変換はこれまでは細菌抽出物および植物細胞抽出物にお
いて特徴付けられていたに過ぎない(WO94/8023, EP-B-0449724, Sanyal et al.
Arch. Biochem. Biophys., Vol. 326, No.1, 1996: 48-56 and Biochemistry 3
3, 1994: 3625-3631, Baldet et al. Europ. J. Biochem. 217, 1, 1993: 479-4
85, Mejean et al. Biochem. Biophys. Res. Commun., Vol. 217, No.3, 1995:
1231-1237, Ohshiro et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 9, 1994: 17
38-1741)。
[0004] Conversion of DTB to biotin has hitherto only been characterized in bacterial and plant cell extracts (WO94 / 8023, EP-B-0449724, Sanyal et al.
Arch. Biochem. Biophys., Vol. 326, No. 1, 1996: 48-56 and Biochemistry 3
3, 1994: 3625-3631, Baldet et al. Europ. J. Biochem. 217, 1, 1993: 479-4
85, Mejean et al. Biochem. Biophys. Res.Commun., Vol. 217, No. 3, 1995:
1231-1237, Ohshiro et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 9, 1994: 17
38-1741).

【0005】 インビトロ研究によって、低分子量因子、例えばNADPH、システイン、チ
アミン、Fe2+、アスパラギン、セリン、フルクトース 1−6−ビホスフェー トおよびS−アデノシルメチオニンがビオチン合成を誘導しうるということが立
証されている(Ohshiro et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 9, 1994:
1738-1741, Birch et al., J. Biol. Chem. 270, 32, 1995: 19158-19165, Ifu
ku et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 59, 2, 1995: 185-189, Sanyal et
al. Arch. Biochem. Biophys. 326, 1, 1996: 48-56)。
[0005] In vitro studies have demonstrated that low molecular weight factors such as NADPH, cysteine, thiamine, Fe 2+ , asparagine, serine, fructose 1-6-biphosphate and S-adenosylmethionine can induce biotin synthesis. (Ohshiro et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 9, 1994:
1738-1741, Birch et al., J. Biol. Chem. 270, 32, 1995: 19158-19165, Ifu
ku et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 59, 2, 1995: 185-189, Sanyal et.
al. Arch. Biochem. Biophys. 326, 1, 1996: 48-56).

【0006】 前記の低分子量因子の他に、BioBの存在下にDTBからのビオチンの合成
を刺激する他のタンパク質が同定されている。これらのタンパク質はフラボドキ
シンおよびフラボドキシンNADPHレダクターゼである(Birch et al., J. B
iol. Chem. 270, 32, 1995: 19158-19165, Ifuku et al., Biosci. Biotechnol.
Biochem., 59, 2, 1995: 185-189, Sanyal et al., Arch. Biochem. Biophys.
326, 1, 1996: 48-56)。ビオチン合成を誘導する他のタンパク質は出願番号1 97.31274.8(優先権22.7.97)を有するドイツ国出願に記載さ
れる遺伝子bioS1およびbioS2である。
In addition to the above low molecular weight factors, other proteins have been identified that stimulate the synthesis of biotin from DTB in the presence of BioB. These proteins are flavodoxin and flavodoxin NADPH reductase (Birch et al., J. B.
iol. Chem. 270, 32, 1995: 19158-19165, Ifuku et al., Biosci. Biotechnol.
Biochem., 59, 2, 1995: 185-189, Sanyal et al., Arch. Biochem. Biophys.
326, 1, 1996: 48-56). Other proteins that induce biotin synthesis are the genes bioS1 and bioS2 described in the German application with application number 197.31274.8 (priority 22.7.97).

【0007】 ビオチン分子中の硫黄の由来に関しては種々の結果が得られている。全細胞抽
出物におけるビオチン合成の調査によって、35S−標識されたシステインの存在
下で放射活性はビオチン中に導入されることが示され、35S−標識されたメチオ
ニンか、またはS−アデノシルメチオニンのいずれかを使用する場合には、硫黄
のビオチン分子中への導入を実証することができない(Ifuku et al., Biosci.
Biotechnol. Biochem. 59, 2, 1995: 184-189, Birch et al., J. Biol. Chem.
270, 32, 1995: 19158-19165)。
Various results have been obtained for the origin of sulfur in biotin molecules. Investigation of biotin synthesis in whole cell extracts showed that radioactivity was incorporated into biotin in the presence of 35 S-labeled cysteine, with either 35 S-labeled methionine or S-adenosyl. When using any of the methionines, the introduction of sulfur into the biotin molecule cannot be demonstrated (Ifuku et al., Biosci.
Biotechnol. Biochem. 59, 2, 1995: 184-189, Birch et al., J. Biol. Chem.
270, 32, 1995: 19158-19165).

【0008】 前記のタンパク質、すなわちbioF、bioA、bioDおよびbioBを
コードする遺伝子はE.coliで二方向性オペロン上にコードされている。該
オペロンはλ付着部位と大腸菌染色体上の約17分のuvrB遺伝子座との間に
位置している(Berlyn et al. 1996: 1715-1902)。他の2つの遺伝子、その内 の1つ、すなわちbioCがPm−CoAの合成で前記の機能を有する遺伝子は
更に前記オペロン上にコードされているが、一方これまでbioAの下流に位置
するオープンリーディングフレームに任意の機能を付与することは不可能であっ
た(WO94/8023, Otsuka et al., J. Biol. Chem. 263, 1988: 19577-85)。E.
coliタンパク質BioF、BioA、BioDおよびBioBに対して高度
に保存された類似体はB.スファエリクス、B.サチリス、シネッコシスティス
種(Syneccocystis sp.)(Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 19
91: 295-326, Bower et al., J. Bacteriol. 175, 1996: 4122-4130, Kaneko et
al., DNA Res. 3, 3, 1996: 109-136)、アルカエオバクテリア(archaeobacte
ria)、例えばメタノコッカス ジャナシ(Methanococcus janaschi)、ならびに
酵母、例えばサッカロマイセス セレビシエ(Zhang et al., Arch. Biochem. Bi
ophys. 309, 1, 1994: 29-35)または植物、例えばアラビドプシス タリアナ(A
rabidopsis thaliana)(Baldet et al., C. R. Acad. Sci. III, Sci. Vie. 31
9, 2, 1996: 99-106)で見いだされている。
[0008] The genes encoding the aforementioned proteins, ie, bioF, bioA, bioD and bioB are described in E. coli. E. coli, encoded on the bidirectional operon. The operon is located between the λ attachment site and the uvrB locus at about 17 minutes on the E. coli chromosome (Berlyn et al. 1996: 1715-1902). The other two genes, one of which, bioC, has the above function in the synthesis of Pm-CoA, are further encoded on the operon, while the open reading, which has been previously located downstream of bioA, It was not possible to add any function to the frame (WO94 / 8023, Otsuka et al., J. Biol. Chem. 263, 1988: 19577-85). E. FIG.
Highly conserved analogs for the E. coli proteins BioF, BioA, BioD and BioB are described in Sphaeryx, B. Subtilis, Synechocystis sp. (Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 19)
91: 295-326, Bower et al., J. Bacteriol. 175, 1996: 4122-4130, Kaneko et
al., DNA Res. 3, 3, 1996: 109-136), archaeobacte
ria), such as Methanococcus janaschi, and yeasts, such as Saccharomyces cerevisiae (Zhang et al., Arch. Biochem. Bi).
ophys. 309, 1, 1994: 29-35) or plants, such as Arabidopsis thaliana (A
rabidopsis thaliana) (Baldet et al., CR Acad. Sci. III, Sci. Vie. 31)
9, 2, 1996: 99-106).

【0009】 これまで調査されてきた2種のグラム陽性微生物において、Pm−CoAの合
成はそのE.coliにおける合成とは異なった様式で進行しているように思わ
れる。bioHおよびbioCの任意の相同体を見いだすことは不可能であった
(Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 1991: 295-326)。
[0009] In two gram-positive microorganisms that have been investigated so far, the synthesis of Pm-CoA depends on its E. coli. It appears to be proceeding in a different manner than synthesis in E. coli. It was not possible to find any homologues of bioH and bioC (Brown et al. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 9, 1991: 295-326).

【0010】 ビオチンは3つのキラル中心を有する光学活性物質である。以前には、高価な
多工程化学合成法によって経済的に製造されていたに過ぎない。
[0010] Biotin is an optically active substance having three chiral centers. Previously, they were only economically produced by expensive multi-step chemical synthesis methods.

【0011】 該化学合成の他に選択される方法として、微生物を使用するビオチン製造のた
めの発酵的方法を構築するために多くの試みがなされてきた。多コピープラスミ
ド上へのビオチンオペロンのクローニングは、前記遺伝子で形質転換した微生物
でビオチン合成を増大させるためにうまく使用されている。ビオチン合成の更な
る増大はbirA突然変異体(mutant)の選択によりビオチン遺伝子発現を調節
解除することによって達成された(Pai C. H., J. Bacteriol. 112, 1972: 1280
-1287)。2つのアプローチの組合せ、すなわち調節欠損株でのプラスミドにコ ードされた生合成遺伝子の発現(EP−B−0236429号)によって、なお
一層生産性が増大した。この点において、ビオチンオペロンはその本来の二方向
性プロモーターの制御下に留まりうるか(EP−B−0236429号)、ある
いは該遺伝子を外部で調節できるプロモーターの制御下にもたらすこともできる
(WO94/08023号)。
As an alternative to the chemical synthesis, many attempts have been made to construct fermentative methods for biotin production using microorganisms. Cloning of the biotin operon on multicopy plasmids has been successfully used to increase biotin synthesis in microorganisms transformed with the gene. A further increase in biotin synthesis was achieved by deregulating biotin gene expression by selection of virA mutants (Pai CH, J. Bacteriol. 112, 1972: 1280).
-1287). The combination of the two approaches, expression of the biosynthetic gene encoded in the plasmid in a regulatory deficient strain (EP-B-0236429), further increased the productivity. In this regard, the biotin operon can remain under the control of its native bidirectional promoter (EP-B-0236429), or it can bring the gene under the control of an externally regulated promoter (WO94 / 08023). issue).

【0012】 これまでにE.coliで発酵的にビオチンを製造するために探究されてきた
アプローチは経済的に適当な生産性を全く達成することができない。
Up to now, E.I. The approaches sought to produce biotin fermentatively in E. coli fail to achieve economically suitable productivity at all.

【0013】 本発明の課題は、できるだけ高いビオチン合成を示すビオチンの工業的な発酵
的製造方法を開発することである。
It is an object of the present invention to develop an industrial fermentative process for producing biotin that exhibits as high a biotin synthesis as possible.

【0014】 前記課題は、配列番号1の配列を有するS−アデノシルメチオニンシンターゼ
(SAMシンターゼ)、および配列番号3、配列番号5および配列番号7の配列
を有する少なくとも1つの他のビオチン生合成遺伝子bioS1、bioS2も
しくはbioS3、ならびにその機能的変異体(variant)、類似体(analogue )もしくは誘導体(derivative)をビオチンの合成が可能な原核性もしくは真核
性の宿主生物で発現させ、該生物を培養し、合成されたビオチンをバイオマスの
除去後またはビオチンの精製後に直接使用する本発明によるビオチンの製造方法
によって解決されることが判明した。
The object is to provide an S-adenosylmethionine synthase (SAM synthase) having the sequence SEQ ID NO: 1 and at least one other biotin biosynthesis gene having the sequence SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 bioS1, bioS2 or bioS3, and functional variants, analogs or derivatives thereof, are expressed in a prokaryotic or eukaryotic host organism capable of biotin synthesis, and the organism is cultured. However, it has been found that the problem can be solved by the method for producing biotin according to the present invention in which the synthesized biotin is directly used after removing biomass or after purifying biotin.

【0015】 本発明による方法で使用される遺伝子、すなわち配列番号1の配列を有するS
AMシンターゼ遺伝子および配列番号3、配列番号5および配列番号7の配列を
有するビオチン生合成遺伝子bioS1、bioS2およびbioS3はSwi
ssProtデータベースにおいてアクセッション番号P04384(metK
)、U29581(bioS1)、P39171(bioS2)およびD908
11(bioS3)として保管されている。E.coliのMetKの複数の相
同体は該データベースに記載されている。これらの相同体は生物、例えば他の真
核細菌(例えばH.インフルエンザ、およびB.サチリス)ならびに真核生物(
例えば酵母:S.セレビシエ、植物:P.デルトイデス(Deltoides)、節足動 物:D.メラノガスター、およびホニュウ類:R.ノルベジクス(norvegicus)
)を含む。
[0015] The gene used in the method according to the invention, ie the S having the sequence of SEQ ID NO: 1
The AM synthase gene and the biotin biosynthesis genes bioS1, bioS2 and bioS3 having the sequences of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 are Swi
In the ssProt database, accession number P04384 (metK
), U29581 (bioS1), P39171 (bioS2) and D908.
11 (bioS3). E. FIG. Several homologs of E. coli MetK are described in the database. These homologs can be found in organisms such as other eukaryotic bacteria (eg, H. influenza, and B. subtilis) and eukaryotes (eg,
For example, yeast: S. Cerevisiae, plant: P. Deltoides, arthropod: D. Melanogaster and honey bean: Norvegicus
)including.

【0016】 ビオチン生合成の生産性は配列番号1の配列を有する1つ以上のSAMシンタ
ーゼ遺伝子、およびその機能的変異体、類似体または誘導体を配列番号3、配列
番号5および配列番号7の配列を有する少なくとも1つのビオチン合成遺伝子b
ioS1、bioS2もしくはbioS3、およびその機能的変異体、類似体も
しくは誘導体と組み合わせて原核性もしくは真核性の宿主生物で発現させること
によって顕著に増大させることができる。有利にはSAMシンターゼ遺伝子とb
ioS1との組合せが発現のために使用される。bioA、bioB、bioF
、bioC、bioD、bioH、bioP、bioW、bioX、bioYお
よびbioRの群から選択される少なくとも1つの他のビオチン遺伝子を有利に
は同時に発現させ、なお一層ビオチン合成を増大させる。該遺伝子の発現は該遺
伝子を有さない制御と比較してビオチン合成を少なくとも2倍、有利には3倍以
上増大させる。
[0016] The productivity of biotin biosynthesis is determined by combining one or more SAM synthase genes having the sequence of SEQ ID NO: 1 and functional variants, analogs or derivatives thereof to the sequences of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7. At least one biotin synthesis gene b having
It can be significantly increased by expression in prokaryotic or eukaryotic host organisms in combination with ioS1, bioS2 or bioS3, and functional variants, analogs or derivatives thereof. Advantageously, the SAM synthase gene and b
The combination with ioS1 is used for expression. bioA, bioB, bioF
, BioC, bioD, bioH, bioP, bioW, bioX, bioY and bioR are advantageously co-expressed with at least one other biotin gene, further increasing biotin synthesis. Expression of the gene increases biotin synthesis at least two-fold, advantageously three-fold or more, as compared to a control without the gene.

【0017】 本発明による方法で使用される遺伝子、すなわち配列番号2、配列番号4、配
列番号6および配列番号8に記載されるアミノ酸配列をそれぞれコードする、配
列番号1のヌクレオチド配列を有するSAMシンターゼ、配列番号3のヌクレオ
チド配列を有するbioS1遺伝子、配列番号5のヌクレオチド配列を有するb
ioS2遺伝子ならびに配列番号7のヌクレオチド配列を有するbioS3遺伝
子、またはその対立遺伝子変異体は単離および配列決定後に得ることができる。
変異体とは、それぞれがアミノ酸レベルで30〜100%のホモロジー、有利に
は50〜100%のホモロジー、特に有利には80〜100%のホモロジーを有
する配列番号1、配列番号3、配列番号5および配列番号7の変異体であると解
されるべきである。対立遺伝子変異体は、特に配列番号1、配列番号3、配列番
号5および配列番号7に記載される配列からヌクレオチドを欠失、挿入もしくは
置換することによって得られるが、酵素活性は維持されている機能的変異体を含
む。
A SAM synthase having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, encoding the gene used in the method according to the invention, ie the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 8, respectively A bioS1 gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, b having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5
The ioS2 gene as well as the bioS3 gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, or an allelic variant thereof, can be obtained after isolation and sequencing.
Variants are SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, each having 30-100% homology, preferably 50-100% homology, particularly preferably 80-100% homology at the amino acid level. And a variant of SEQ ID NO: 7. Allelic variants are obtained, in particular, by deleting, inserting or substituting nucleotides from the sequences set forth in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7, while maintaining enzymatic activity. Includes functional variants.

【0018】 更にまた、変異体は、ビオチン合成におけるbioS1、bioS2もしくは
bioS3の酵素活性を呈しうるO−アセチルセリンスルホヒドロラーゼA、O
−アセチルセリンスルホヒドロラーゼB、β−シスタチオナーゼ(Flint et al.
, J. Biol. Chem., Vol. 271, 1996: 16053-16067)もしくはnifSのような 遺伝子の機能的等価体(equivalent)および、例えばクレブシエラ、カンジダ、
酵母もしくはカエノルハブディティス由来の原核性および真核性のその相同体で
あると解されるべきである。
[0018] Furthermore, the mutants may have O-acetylserine sulfohydrolase A, O-acetylserine sulfohydrolase A, which can exhibit the bioS1, bioS2 or bioS3 enzymatic activity in biotin synthesis.
-Acetylserine sulfohydrolase B, β-cystathionase (Flint et al.
, J. Biol. Chem., Vol. 271, 1996: 16053-16067) or a functional equivalent of a gene such as nifS and, for example, Klebsiella, Candida,
It should be understood to be prokaryotic and eukaryotic homologues thereof from yeast or Caenorhabditis.

【0019】 配列番号1、配列番号3、配列番号5および配列番号7の機能的類似体は、例
えばその原核生物相同体もしくは真核生物類似体、例えば細菌、菌類、植物、動
物もしくはヒトの相同体であると解されるべきである。更にまた、類似体は欠損
配列、またはコーディングDNA配列および非コーディングDNA配列からの一
本鎖DNAもしくはRNAであると解されるべきである。
The functional analogs of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 are, for example, their prokaryotic or eukaryotic analogs, for example homologs of bacteria, fungi, plants, animals or humans Should be understood as a body. Furthermore, an analog is to be understood as a single-stranded DNA or RNA from a missing sequence or from coding and non-coding DNA sequences.

【0020】 誘導体は、例えばプロモーター変異体であると解されるべきである。挙げられ
るヌクレオチド配列の上流に位置するプロモーターは1つ以上のヌクレオチド置
換、または挿入および/または欠失によって、プロモーターの機能性もしくは活
性を損なうことなく変化させてもよい。更に、プロモーターの活性はその配列の
変化によって増大させてよく、または異なる種の生物からのプロモーターを含む
より活性なプロモーターによって完全に置換してもよい。
A derivative is to be understood as being, for example, a promoter variant. A promoter located upstream of the recited nucleotide sequence may be altered by one or more nucleotide substitutions, or insertions and / or deletions, without compromising the functionality or activity of the promoter. In addition, the activity of the promoter may be increased by altering its sequence, or may be completely replaced by a more active promoter, including promoters from different species of organisms.

【0021】 また誘導体は、ヌクレオチド配列を開始コドンの上流の−1〜−30の領域で
変化させて、遺伝子の発現および/またはタンパク質の発現を増大させた変異体
であると解されるべきである。有利にはシャイン−ダルガノ配列の変化によって
実施する。
Derivatives are also to be understood as variants in which the nucleotide sequence is changed in the region -1 to -30 upstream of the start codon to increase gene expression and / or protein expression. is there. Preference is given to a change in the Shine-Dalgarno sequence.

【0022】 ビオチンを合成する全てのグラム陰性細菌もしくはグラム陽性細菌は、原則的
に本発明による方法における原核性宿主生物としての使用のために適当である。
例として挙げられるグラム陰性細菌はエンテロバクター科、例えばエシェリキア
属、アエロバクター属、エンテロバクター属、シトロバクター属、シゲラ属、ク
レブシエラ属、セラチア属、エルウィニア属もしくはサルモネラ属、シュードモ
ナス科、例えばシュードモナス属、ザントモナス属、ブルクホルデリア属、グル
コノバクター属、ニトロソモナス属、ニトロバクター属、メタノモナス属、コマ
モナス属、セルロモナス属もしくはアセトバクター属、アゾトバクター科、例え
ばアゾトバクター属、アゾモナス属、ベイエリンキア属もしくはデルキシア属、
ナイセリア科、例えばモラクセラ属、アシネトバクター属、キンゲラ属、ナイセ
リア属もしくはブランハメラ属、リゾビウム科、例えばリゾビウム属もしくはア
グロバクテリウム属、またはグラム陰性のジモモナス属、クロモバクテリウム属
もしくはフラボバクテリウム属である。例としてあげられるグラム陽性細菌は内
生胞子形成性のグラム陽性の好気性もしくは嫌気性の細菌、例えばバシラス属、
スポロラクトバシラス属もしくはクロストリジウム属、コリネ型細菌、例えばア
ルトロバクター属、セルロモナス属、クルトバクテリウム(Curtobacterium)属
、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、ミクロバクテリウム属もしく
はクルシア属、アクチノミセス目、例えばマイコバクテリウム属、ロドコッカス
属、ストレプトマイセス属もしくはノカルジア属、ラクトバシラス科、例えばラ
クトバシラス属もしくはラクトコッカス属、またはグラム陽性の球菌、例えばミ
クロコッカス属もしくはスタフィロコッカス属である。
All Gram-negative or Gram-positive bacteria which synthesize biotin are in principle suitable for use as prokaryotic host organisms in the process according to the invention.
Examples of Gram-negative bacteria include Enterobacteriaceae, such as Escherichia, Aerobacterium, Enterobacter, Citrobacter, Shigella, Klebsiella, Serratia, Erwinia or Salmonella, Pseudomonas, such as Pseudomonas, Zantmonas, Burkholderia, Gluconobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter, Methanomonas, Comamonas, Cellulomonas or Acetobacter, Azotobacteriaceae, such as Azotobacter, Azomonas, Bayerinchia or Derxia,
Neisseriaceae, such as Moraxella, Acinetobacter, Kingella, Neisseria or Branhamella, Rhizobium such as Rhizobium or Agrobacterium, or Gram-negative Zymomonas, Chromobacterium or Flavobacterium. Examples of Gram-positive bacteria include endospore-forming Gram-positive aerobic or anaerobic bacteria, such as Bacillus,
Spororactobacillus or Clostridium, Coryneform bacteria such as Arthrobacter, Cellulomonas, Curtobacterium, Corynebacterium, Brevibacterium, Microbacterium or Crucia, Actinomyces, For example, Mycobacterium, Rhodococcus, Streptomyces or Nocardia, Lactobacillus, such as Lactobacillus or Lactococcus, or Gram-positive cocci, such as Micrococcus or Staphylococcus.

【0023】 有利には、エシェリキア属、シトロバクター属、セラチア属、クレブシエラ属
、サルモネラ属、シュードモナス属、コマモナス属、アシネトバクター属、アゾ
トバクター属、クロモバクテリウム属、バシラス属、クロストリジウム属、アル
トロバクター属、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、ラクトコッカ
ス属、ラクトバシラス属、ストレプトマイセス属、リゾビウム属、アグロバクテ
リウム属もしくはスタフィロコッカス属を本発明による方法で使用することが挙
げられる。特に有利には属および種、例えばエシェリキア コリ、シトロバクタ ー フロインディイ、セラチア マルセッセンス、サルモネラ チフィムリウム、 シュードモナス メンドシナ、シュードモナス アエルギノーザ、シュードモナス
ミュータビリス(Pseudomonas mutabilis)、シュードモナス クロロラフィス 、シュードモナス フルオレッセンス、コマモナス アシドボランス、コマモナス
テストステロニ、アシネトバクター カルコアセチクス、アゾトバクター ビネ ランディイ(Azotobacter vinelandii)、クロモバクテリウム ビオラセウム、 バシラス サチリス、バシラス スファエリクス、バシラス ステアロサーモフィ ルス、バシラス プミルス、バシラス リケニフォルミス、バシラス アミロリク ファシエンス、バシラス メガテリウム、バシラス セレウス、バシラス スリン ギエンシス、アルトロバクター シトレウス、アルトロバクター パラフィネウス
(Arthrobacter paraffineus)、コリネバクテリウム グルタミクム、コリネバ クテリウム プリモリオキシダンス(Corynebacterium primorioxydans)、コリ ネバクテリウム種、ブレビバクテリウム ケトグルタミクム、ブレビバクテリウ ム リネンス(Brevibacterium linens)、ブレビバクテリウム種、ストレプトマ
イセス リビダンス、リゾビウム レグミノサルム(Rhizobium leguminosarum) もしくはアグロバクテリウム ツメファシエンスが挙げられる。有利には、既に 高められたビオチンの天然の産生を示す細菌が使用される。
Advantageously, the genus Escherichia, Citrobacter, Serratia, Klebsiella, Salmonella, Pseudomonas, Comamonas, Acinetobacter, Azotobacter, Chromobacterium, Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Corynebacterium, Brevibacterium, Lactococcus, Lactobacillus, Streptomyces, Rhizobium, Agrobacterium or Staphylococcus are used in the method according to the invention. Particular preference is given to genera and species, such as Escherichia coli, Citrobacter freundii, Serratia marcescens, Salmonella typhimurium, Pseudomonas mendocina, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas mutabilis, Pseudomonas chlorosomas s. Calcoaceticus, Azotobacter vinelandii, Chromobacterium violaceum, Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus, Bacillus stearothermophilus, Bacillus pmirus, Bacillus licheniformis, Bacillus amiloric facilens, Bacillus megalithium , Bacillus thuringiensis, Arthrobacter paraffineus, Arthrobacter paraffineus, Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium primorioxydans, Corynebacterium sp., Brevibacterium ketoglutamicum, Brevi bacteria Brevibacterium species, Streptomyces lividans, Rhizobium leguminosarum or Agrobacterium tumefaciens. Advantageously, bacteria are used which exhibit an already enhanced natural production of biotin.

【0024】 列記した属の分類学的位置は近年では相当の変化を受け、かつ依然として仮の
属として流動状態にあり、かつ種名は補正されている。過去においてしばしば必
要であった、細菌の分類学の前記属の分類学的な再グループ化のため、前記の細
菌の分類学内の属のうち、前記以外の科、属および種も本発明による方法のため
に適当である。
The taxonomic position of the genus listed has undergone considerable changes in recent years, and is still in flux as a tentative genus, and the species names have been corrected. Due to the taxonomic regrouping of the genus of bacterial taxonomy, which was often necessary in the past, other families, genera and species within the genus of the bacterial taxonomy according to the invention may also be used. Suitable for

【0025】 全てのビオチン合成生物、例えば菌類、酵母、植物もしくは植物細胞は、原則
的に本発明による方法において真核性宿主生物としての使用に適当である。有利
には挙げられる酵母は、ロドトルラ属、ヤロイア(Yarrowia)属、スポロボロマ
イセス属、サッカロマイセス属もしくはシゾサッカロマイセス属である。特に有
利には属および種、ロドトルラ ルブラ(Rhodotorula rubra)、ロドトルラ グ ルチニス(Rhodotorula glutinis)、ロドトルラ グラミニス(Rhodotorula gra
minis)、ヤロイア リポリティカ、スポロボロマイセス サルモニコラ(Sporobo
lomyces salmonicolor)、スポロボロマイセス シバタヌス(Sporobolomyces sh
ibatanus)もしくはサッカロマイセス セレビシエが挙げられる。
All biotin-synthesizing organisms, such as fungi, yeasts, plants or plant cells, are in principle suitable for use as eukaryotic host organisms in the process according to the invention. Advantageously mentioned yeasts are of the genera Rhodotorula, Yarrowia, Sporoboromyces, Saccharomyces or Schizosaccharomyces. Particularly preferred are genera and species, Rhodotorula rubra, Rhodotorula glutinis, Rhodotorula graminis.
minis), Yaloa Ripolitica, Sporobolomyces salmonikola (Sporobo
lomyces salmonicolor) and Sporobolomyces sh
ibatanus) or Saccharomyces cerevisiae.

【0026】 原則的に、全ての植物を宿主生物として使用してよく、その際有利には動物の
栄養もしくはヒトの栄養の役割のある植物、例えばトウモロコシ、コムギ、オオ
ムギ、ライムギ、バレイショ、エンドウマメ、インゲンマメ、ヒマワリ、シュロ
、キビ、ゴマ、コプラもしくはナタネが挙げられる。アラビドプシス タリアナ またはラベンデュラ ベラ(Lavendula vera)のような植物も適当である。特に 有利には植物細胞培養、植物細胞培養、植物プロトプラストもしくはカルス培養
が挙げられる。
In principle, all plants may be used as host organisms, advantageously plants having a role in animal or human nutrition, such as corn, wheat, barley, rye, potato, pea. , Kidney bean, sunflower, palm, millet, sesame, copra or rapeseed. Plants such as Arabidopsis thaliana or Lavendula vera are also suitable. Particular preference is given to plant cell culture, plant cell culture, plant protoplast or callus culture.

【0027】 ビオチンを増殖培地中に分泌でき、かつ場合により既に付加的に高められたビ
オチンの天然合成を示す微生物、例えば細菌、菌類、酵母もしくは植物の細胞を
有利には本発明による方法で使用する。有利にはこれらの生物はそのビオチン生
合成の調節に関して欠損があってよい;すなわち該合成は調節されていないか、
または非常に低い程度にだけ調節されている。この調節の欠損によって、事実上
高められたビオチン生産性を既に有する生物がもたらされる。かかる調節の欠損
は、例えばbirA欠損突然変異体の形のエシェリキア コリから知られており 、有利には外部の影響によって誘導されうる欠損、例えば温度誘導性である欠損
として細胞中に存在するべきである。原則的に、全く天然ビオチン産生を示さな
い生物も、これらをビオチン遺伝子で形質転換したら使用してよい。
Microorganisms, such as bacteria, fungi, yeasts or plant cells, which can secrete biotin into the growth medium and which optionally exhibit an already enhanced natural synthesis of biotin, are advantageously used in the process according to the invention. I do. Advantageously, these organisms may be deficient in regulating their biotin biosynthesis; that is, the synthesis is unregulated or
Or adjusted only to a very low degree. This deficiency in regulation results in organisms that already have increased biotin productivity. Such a deficiency in regulation is known, for example, from Escherichia coli in the form of a birA-deficient mutant and should advantageously be present in the cell as a deficiency which can be induced by external influences, for example a deficiency which is temperature-induced. is there. In principle, organisms that do not show any natural biotin production may also be used if they have been transformed with the biotin gene.

【0028】 依然として更に一層全体としてビオチンの生産性を増大させるために、本発明
による方法の生物を有利にはbioA、bioB、bioF、bioC、bio
D、bioH、bioP、bioW、bioX、bioYまたはbioRの群か
ら選択される少なくとも1つのビオチン遺伝子を有するべきである。有利には、
ビオチン合成を誘導する前記の遺伝子は細胞中に配列番号1、配列番号3、配列
番号5もしくは配列番号7ならびにその組合せの配列と組み合わせて、存在して
よい。ビオチン合成を誘導する遺伝子の例はフラボレドキシン遺伝子およびフラ
ボレドキシンレダクターゼ遺伝子である。この付加的な遺伝子もしくはこれらの
付加的な遺伝子は細胞中に1つ以上のコピーで、配列番号1、配列番号3、配列
番号5もしくは配列番号7の配列またはその組合せを有する遺伝子のように存在
してよい。これらは同じベクター中に配列番号1、配列番号3、配列番号5およ
び/または配列番号7の配列としてか、または別々のベクター上に、あるいは染
色体上に組み込まれて位置してよい。また配列番号1、配列番号3、配列番号5
および/または配列番号7は1つのベクター上で一緒にか、または別々のベクタ
ー上に、またはゲノム中に挿入されていてよい。
To increase the biotin productivity still further overall, the organisms of the method according to the invention are advantageously bioA, bioB, bioF, bioC, bio.
It should have at least one biotin gene selected from the group of D, bioH, bioP, bioW, bioX, bioY or bioR. Advantageously,
Said gene that induces biotin synthesis may be present in the cell in combination with the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7 and combinations thereof. Examples of genes that induce biotin synthesis are the flavoredoxin gene and the flavoredoxin reductase gene. The additional genes or these additional genes are present in one or more copies in the cell, such as a gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, or SEQ ID NO: 7, or a combination thereof. You may. These may be located in the same vector as the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7, or on a separate vector or integrated on the chromosome. SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5
And / or SEQ ID NO: 7 may be inserted together on one vector, or on separate vectors, or in the genome.

【0029】 本発明による遺伝子構築物はSAMシンターゼ遺伝子の遺伝子配列である配列
番号1、ビオチン合成遺伝子の遺伝子配列である配列番号3、配列番号5および
/または配列番号7、ならびに遺伝子発現の増大のために1つ以上の調節シグナ
ルに機能的に結合されたその機能的変異体、類似体もしくは誘導体であると解さ
れるべきである。これらの新規の調節配列の他に、これらの配列の本来の調節は
依然として事実上の構造遺伝子の上流に存在してよく、かつ場合により本来の調
節がスイッチオフされて遺伝子発現が増大されるように遺伝子的に変化されてい
てよい。しかしながら、遺伝子構築物は容易に組み立てることもできる、すなわ
ち付加的な調節シグナルを、その調節を除去しないで配列番号1、配列番号3、
配列番号5および/または配列番号7ならびに本来のプロモーターの配列の上流
に挿入しない。代わりに、本来の調節配列を、ビオチンによる調節がもはや行わ
れず、かつ遺伝子発現が増大するように変異させる。配列番号1、配列番号3、
配列番号5および/または配列番号7の配列は1つのプロモーターの調節下であ
るか、または別々のプロモーターの調節下であってよい。更にまた、有利な調節
エレメントをDNA配列の3’末端に挿入してもよい。
[0029] The gene construct according to the present invention is for the gene sequence of SAM synthase gene SEQ ID NO: 1, the gene sequence of biotin synthesis gene SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7, and for increasing gene expression It should be understood that a functional variant, analog or derivative thereof operably linked to one or more regulatory signals. In addition to these novel regulatory sequences, the native regulation of these sequences may still be present upstream of the virtual structural gene, and in some cases the native regulation may be switched off to increase gene expression It may be genetically altered. However, the genetic constructs can also be easily assembled, i.e. adding additional regulatory signals to SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3,
It is not inserted upstream of SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7 and the sequence of the native promoter. Instead, the native regulatory sequence is mutated such that regulation by biotin is no longer performed and gene expression is increased. SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3,
The sequence of SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7 may be under the control of one promoter or under the control of a separate promoter. Furthermore, advantageous regulatory elements may be inserted at the 3 'end of the DNA sequence.

【0030】 配列番号1、配列番号3、配列番号5もしくは配列番号7の配列を有する遺伝
子は1つ以上のコピーで遺伝子構築物中に存在していてよい。
The gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7 may be present in one or more copies in the gene construct.

【0031】 本発明による方法のために有利な調節配列は、例えば有利にはグラム陰性細菌
で使用されるプロモーター、例えばcos−、tac−、trp−、tet−、
trp−tet−、lpp−、lac−、lpp−lac−、lacIq−、T 7−、T5−、T3−、gal−、trc−、ara−、SP6−、λ−PR− 、もしくはλ−PL−プロモーター中に存在する。更に有利な調節配列は、例え ばグラム陽性プロモーターであるamyおよびSPO2、酵母プロモーターであ
るADC1、MFα、AC、P−60、CYC1、GAPDHもしくは植物プロ
モーターであるCaMV/35S、SSU、OCS、lib4、usp、STL
S1、B33もしくはnos、またはユビキチンプロモーターもしくはファセオ
リンプロモーター中に存在する。
The regulatory sequences which are advantageous for the method according to the invention are, for example, promoters which are advantageously used in gram-negative bacteria, such as cos-, tac-, trp-, tet-,
trp-tet-, lpp-, lac-, lpp-lac-, lacI q -, T 7-, T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, λ-P R -, or lambda -In the P L -promoter. Further advantageous regulatory sequences are, for example, the gram-positive promoters amy and SPO2, the yeast promoters ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH or the plant promoters CaMV / 35S, SSU, OCS, lib4, usp, STL
Present in S1, B33 or nos, or ubiquitin promoter or phaseolin promoter.

【0032】 原則的に、全ての本来のプロモーターはその調節配列と一緒に、本発明による
方法のために前記のプロモーターのように使用できる。更に、合成プロモーター
も有利には使用できる。
In principle, all native promoters, together with their regulatory sequences, can be used for the method according to the invention like the above-mentioned promoters. In addition, synthetic promoters can be used to advantage.

【0033】 自体のプロモーターを有するか、あるいは1つの配列のプロモーターの調節下
であるか、または配列番号1、配列番号3、配列番号5もしくは配列番号7の全
ての配列のプロモーターの制御下であってよいbioA、bioB、bioF、
bioC、bioD、bioH、bioP、bioW、bioX、bioYまた
はbioRの群から選択される他のビオチン遺伝子は遺伝子構築物中に1つ以上
のコピーで存在してよい。
It has its own promoter, is under the control of a promoter of one sequence, or is under the control of a promoter of all the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7. BioA, bioB, bioF,
Other biotin genes selected from the group of bioC, bioD, bioH, bioP, bioW, bioX, bioY or bioR may be present in one or more copies in the genetic construct.

【0034】 前記の宿主生物中での発現のために、遺伝子構築物を有利には宿主中で最適な
遺伝子発現を達成させうる宿主特異的ベクター中に挿入する。ベクターは当業者
に公知であり、例えば書籍Cloning Vectors(Eds. Pouwels P. H
. et al. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985, ISBN 0 444 904018) から同定できる。プラスミドの他に、ベクターは当業者に公知の他の全てのベク
ター、例えばファージ、ウイルス、トランスポゾン、ISエレメント、ファズミ
ド、コスミドまたは直鎖状DNAもしくは環状DNAであると解されるべきであ
る。これらのベクターは宿主生物中で自己複製できるか、または染色体で複製さ
れてもよい。
For expression in the above-described host organism, the gene construct is advantageously inserted into a host-specific vector capable of achieving optimal gene expression in the host. Vectors are known to those skilled in the art and are described, for example, in the book Cloning Vectors (Eds. Pouwels PH.
et al. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985, ISBN 0 444 904018). In addition to a plasmid, a vector is to be understood as any other vector known to the person skilled in the art, for example a phage, virus, transposon, IS element, fazmid, cosmid or linear or circular DNA. These vectors are capable of autonomous replication in the host organism or of being replicated chromosomally.

【0035】 発現系は例として前記に挙げた宿主生物と該生物に適当なベクター、例えばプ
ラスミド、ウイルスもしくはファージ、例えばRNAポリメラーゼ/プロモータ
ー系、ファージλ、またはMuまたはたのテンペレートファージもしくはトラン
スポゾンおよび/または他の有利な調節配列を有するプラスミドとの組合せであ
ると解されるべきである。
The expression systems include, by way of example, the host organisms listed above and suitable vectors for such organisms, such as plasmids, viruses or phages, such as RNA polymerase / promoter systems, phage λ, or Mu or other temperate phages or transposons and And / or in combination with a plasmid having other advantageous regulatory sequences.

【0036】 発現系という用語は有利にはエシェリキア コリおよびそのプラスミドおよび ファージおよび関連のプロモーターの組合せ、またバシラスとそのプラスミドお
よびプロモーターの組合せであると解されるべきである。
The term expression system should advantageously be understood as a combination of Escherichia coli and its plasmids and phages and associated promoters, and also a combination of Bacillus with its plasmids and promoters.

【0037】 また他の3’および/または5’−末端調節配列は本発明による配列番号1、
配列番号3、配列番号5および/または配列番号7を有利に発現するために適当
である。
Still other 3 ′ and / or 5′-end regulatory sequences are SEQ ID NO: 1,
Suitable for advantageously expressing SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7.

【0038】 これらの調節配列はビオチン遺伝子の特異的な発現およびタンパク質の発現を
達成させうることが目的である。宿主生物に依存して、例えばこれは誘導後に発
現するかまたは過剰発現するか、または直ちに発現し、かつ/または過剰発現す
るということを意味することがある。
The purpose of these regulatory sequences is to be able to achieve specific expression of the biotin gene and protein expression. Depending on the host organism, for example, this may mean that it is expressed or overexpressed after induction, or immediately expressed and / or overexpressed.

【0039】 この点において、有利には調節配列または調節因子はビオチン遺伝子発現に正
に作用し、それにより発現が増大される。例えば調節エレメントを有利には強力
な転写シグナル、例えばプロモーターおよび/またはエンハンサーを使用して転
写レベルで強化することができる。しかしながら、更にまた翻訳を、例えばmR
NAの安定性を改善することによって強化することもできる。
In this regard, the regulatory sequence or factor advantageously acts positively on biotin gene expression, thereby increasing expression. For example, regulatory elements can be advantageously enhanced at the transcriptional level using strong transcription signals, such as promoters and / or enhancers. However, further translations, such as mR
It can also be enhanced by improving the stability of the NA.

【0040】 エンハンサーは、例えばRNAポリメラーゼとDNAとの間の相互作用を改善
することによってビオチン遺伝子発現に増大をもたらすDNA配列であると解さ
れるべきである。
An enhancer is to be understood as a DNA sequence that results in an increase in biotin gene expression, for example by improving the interaction between RNA polymerase and DNA.

【0041】 配列番号1、配列番号3、配列番号5および配列番号7の配列から得られるタ
ンパク質(配列番号2、配列番号4、配列番号6および配列番号8参照)の増加
ならびに出発酵素との比較におけるその酵素活性の増大は、例えば相応の遺伝子
配列もしくはその相同体の配列を古典的な突然変異誘発、例えばUV照射もしく
は化学的変異誘発剤による処理および/または特異的突然変異、例えば部位特異
的突然変異、欠失、挿入および/または置換によって変化させることによって達
成できる。前記の遺伝子増幅とは別に酵素活性の増大は酵素の生合成を抑制する
因子を排除し、かつ/または不活性酵素のかわりに活性酵素を合成することによ
って達成することもできる。
Increase in proteins (see SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 8) obtained from the sequences of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 and comparison with the starting enzyme Increased enzymatic activity, eg, by classical mutagenesis, eg, treatment with UV radiation or chemical mutagens and / or site-directed mutagenesis, eg, site-specific mutagenesis. It can be achieved by altering by mutation, deletion, insertion and / or substitution. Apart from the gene amplification described above, an increase in enzyme activity can also be achieved by eliminating factors that inhibit the biosynthesis of the enzyme and / or by synthesizing an active enzyme instead of an inactive enzyme.

【0042】 有利には本発明による方法はDTBのビオチンへの変換を増加させ、ひいては
全てのビオチン生産性を増大させる。これは生物中にそのベクターによるか、か
つ/または染色体クローニングによって導入される配列番号1、配列番号3、配
列番号5および配列番号7の配列を有するビオチン遺伝子ならびに配列番号1と
配列番号5または配列番号1と配列番号7の配列を有する遺伝子の組合せ、有利
には配列番号1と配列番号3の配列を有する遺伝子の組合せを使用することによ
る。
Advantageously, the method according to the invention increases the conversion of DTB to biotin and thus increases all biotin productivity. This is a biotin gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 introduced into the organism by its vector and / or by chromosomal cloning, as well as SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 5 or the sequence By using a combination of genes having the sequence of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 7, advantageously a combination of genes having the sequence of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 3.

【0043】 本発明による方法において、配列番号1、配列番号3、配列番号5および/ま
たは配列番号7を有する微生物を該生物が増殖可能な培地中で増殖させる。該培
地は合成培地もしくは天然培地であってよい。当業者に公知の培地ならびに生物
に適当な培地が使用される。微生物の増殖を可能にするために、使用される培地
は炭素源、窒素源、無機塩および、場合により微量のビタミンおよび微量元素を
含有する。
In the method according to the invention, the microorganism having SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7 is grown in a medium in which the organism can grow. The medium may be a synthetic or natural medium. Media known to those skilled in the art as well as media appropriate for the organism are used. To enable the growth of microorganisms, the medium used contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and possibly trace amounts of vitamins and trace elements.

【0044】 有利な炭素源の例は糖、例えば単糖類、二糖類もしくは多糖類、例えばグルコ
ース、フルクトース、マンノース、キシロース、ガラクトース、リボース、ソル
ボース、リブロース、ラクトース、マルトース、スクロース、ラフィノース、デ
ンプンもしくはセルロース、複合糖源(complex sugar source)、例えば糖蜜、
糖リン酸、例えばフルクトース−1,6−ビスホスフェート、糖アルコール、例
えばマンニトール、多価アルコール、例えばグリセロール、アルコール、例えば
メタノールもしくはエタノール、カルボン酸、例えばクエン酸、乳酸または酢酸
、脂肪、例えば大豆油もしくはナタネ種油または同時に窒素源としても使用でき
るアミノ酸、例えばグルタミン酸もしくはアスパラギン酸である。
Examples of advantageous carbon sources are sugars, such as monosaccharides, disaccharides or polysaccharides, such as glucose, fructose, mannose, xylose, galactose, ribose, sorbose, ribulose, lactose, maltose, sucrose, raffinose, starch or cellulose. , A complex sugar source, such as molasses,
Sugar phosphates such as fructose-1,6-bisphosphate, sugar alcohols such as mannitol, polyhydric alcohols such as glycerol, alcohols such as methanol or ethanol, carboxylic acids such as citric acid, lactic acid or acetic acid, fats such as soybean oil Or rapeseed seed oil or an amino acid which can also be used simultaneously as a nitrogen source, such as glutamic or aspartic acid.

【0045】 有利な窒素源は有機もしくは無機の窒素化合物または該化合物を含有する材料
である。例はアンモニウム塩、例えばNH4Clもしくは(NH42SO4、窒化
物もしくは尿素、または複合窒素源、例えばコーンスチープリカー、ビール酵母
自己分解物、大豆粉、コムギグルテン、酵母エキス、肉エキス、カゼイン水解物
または酵母もしくはバレイショのタンパク質であり、これらは同時に窒素塩とし
てもしばしば使用できる。
Preferred nitrogen sources are organic or inorganic nitrogen compounds or materials containing said compounds. Examples are ammonium salts such as NH 4 Cl or (NH 4 ) 2 SO 4 , nitride or urea, or complex nitrogen sources such as corn steep liquor, brewer's yeast autolysate, soy flour, wheat gluten, yeast extract, meat extract , Casein hydrolyzate or yeast or potato proteins, which can often also be used as nitrogen salts at the same time.

【0046】 無機塩の例はカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、マンガン、カリウム、
亜鉛、銅および鉄の塩である。特に挙げられるこれらの塩のアニオンはクロリド
イオン、スルフェートイオンおよびホスフェートイオンである。本発明による方
法で生産性を増大させるための重要なファクターはFe2+もしくはFe3+塩およ
び/またはカリウム塩の製造培地への添加である。
Examples of inorganic salts are calcium, magnesium, sodium, manganese, potassium,
It is a salt of zinc, copper and iron. The anions of these salts which are mentioned in particular are chloride, sulfate and phosphate. An important factor for increasing the productivity in the method according to the invention is the addition of Fe 2+ or Fe 3+ salts and / or potassium salts to the production medium.

【0047】 場合により、他の増殖因子、例えばビタミンもしくは成長促進剤、例えばリボ
フラビン、チアミン、葉酸、ニコチン酸、パントテネートもしくはピリドキシン
、アミノ酸、例えばアラニン、システイン、アスパラギン、アスパラギン酸、グ
ルタミン、セリン、メチオニンもしくはリジン、カルボン酸、例えばクエン酸、
ギ酸、ピメリン酸もしくは乳酸、またはジチオトレイトールのような物質を栄養
培地に添加する。
Optionally, other growth factors such as vitamins or growth promoters such as riboflavin, thiamine, folate, nicotinic acid, pantothenate or pyridoxine, amino acids such as alanine, cysteine, asparagine, aspartic acid, glutamine, serine, methionine or Lysine, carboxylic acid, such as citric acid,
A substance such as formic acid, pimelic acid or lactic acid, or dithiothreitol is added to the nutrient medium.

【0048】 場合により、抗生物質を培地に添加して、細胞中のビオチン遺伝子を有するベ
クターを安定化してよい。
[0048] Optionally, an antibiotic may be added to the medium to stabilize the vector with the biotin gene in the cells.

【0049】 前記の栄養の混合比は発酵の状態に依存し、かつそれぞれの個々の場合で規定
する。培地の成分をまず発酵の前に、必要であれば別々または一緒に滅菌した後
に全てを導入するか、あるいは必要であれば引き続き発酵の間に添加してよい。
The mixing ratio of the nutrients depends on the state of the fermentation and is specified in each individual case. All of the components of the medium may be introduced before fermentation, if necessary separately or together after sterilization, or they may be added later if necessary during the fermentation.

【0050】 培地条件を生物が最適に増殖し、かつ最良の可能な収量が達成されるようにア
レンジする。有利な培養温度は15℃〜40℃である。25℃〜37℃の間の温
度が特に有利である。有利にはpHは3〜9の範囲に維持する。5〜8の間のp
H値が特に有利である。一般に、8〜240時間、有利には8〜120時間のイ
ンキュベーション期間が十分である。この期間内に、最大量のビオチンが蓄積し
、かつ/または細胞を崩壊させた後に利用可能である。
The medium conditions are arranged so that the organism grows optimally and the best possible yield is achieved. Preferred culture temperatures are between 15C and 40C. Temperatures between 25 ° C. and 37 ° C. are particularly advantageous. Advantageously, the pH is maintained in the range 3-9. P between 5 and 8
H values are particularly advantageous. In general, an incubation period of 8 to 240 hours, preferably 8 to 120 hours, is sufficient. Within this period, the greatest amount of biotin has accumulated and / or is available after disrupting the cells.

【0051】 本発明によるビオチンを製造するための方法は連続的にかまたはバッチ式もし
くは流加培養的に実施できる。植物全体をビオチン遺伝子で形質転換した植物細
胞から再生し、本発明による方法によって完全に正常に成長および増殖させるこ
とができる。
The process for producing biotin according to the invention can be carried out continuously or batchwise or fed-batch. Whole plants can be regenerated from plant cells transformed with the biotin gene and grown and grown completely normal by the method according to the invention.

【0052】 実施例: 1. S−アデノシルメチオニンシンターゼ遺伝子(配列番号1)のクローニ
ング: E.coliのゲノムDNAから出発して、SAMシンターゼ(metK)を
コードする遺伝子をE.coliの染色体から2つの特異的オリゴヌクレオチド
を使用するポリメラーゼ連鎖反応によって増幅させた。前記のように増幅させた
DNAを精製し、制限酵素Acc65Iで切断し、同じ酵素で切断しかつE.c
oli株中で遺伝子を過剰発現させうるベクター中に挿入した。2つのオリゴヌ
クレオチドのうち1つを使用して最適な翻訳シグナルを有する遺伝子構築物を提
供した。
Embodiments: Cloning of the S-adenosylmethionine synthase gene (SEQ ID NO: 1): Starting from genomic DNA of E. coli, the gene encoding SAM synthase (metK) was E. coli chromosomes were amplified by the polymerase chain reaction using two specific oligonucleotides. The DNA amplified as described above was purified, cut with the restriction enzyme Acc65I, cut with the same enzyme and E. coli. c
The gene was inserted into a vector capable of overexpressing the gene in the oli strain. One of the two oligonucleotides was used to provide a gene construct with optimal translation signals.

【0053】 a.)E.coliの染色体からのmetK遺伝子を増幅させるためのオリゴ
ヌクレオチドの作成: metKは2つの制限酵素認識部位の間にリボソーム結合部位、コーディング
配列の開始コドンおよび終止コドンを有する発現カセットとして増幅させるべき
であった。Acc65I認識配列は両者の制限部位のために選択した。metK
遺伝子を、ヌクレオチドPmetK1(5’−GCGGTACCAGGTGAT
ATTAAATATGGCAAAAC−3′)およびPmetK2(5’−CG
GGTACCGATTACTTCAGACCGGCAGC−3’)を使用して増
幅させ、かつクローニングした。
A. E.). Construction of oligonucleotides to amplify the metK gene from the E. coli chromosome: metK should be amplified as an expression cassette with a ribosome binding site between the two restriction enzyme recognition sites, a start codon and a stop codon of the coding sequence. Was. The Acc65I recognition sequence was chosen for both restriction sites. metK
The gene was replaced with the nucleotide PmetK1 (5'-GCGGTACCAGGGTGAT
ATTAAATATGGCAAAAAC-3 ') and PmetK2 (5'-CG
GGTACGATTACTTCAGACCGGCAGC-3 ′) and cloned.

【0054】 b.)PCRの実施: 条件: 鋳型としてE.coli W3110からの染色体DNA0.5μgを使用し た。オリゴヌクレオチドPmetK1およびPmetK2をそれぞれの場合に1
5ピコモル(pMol)の濃度で使用した。dNTPの濃度は200μMであった。
製造元の反応バッファー中のPwo DNAポリメラーゼ(ベーリンガーマンハ イム)2.5Uをポリメラーゼとして使用した。PCRの反応容量は100μl
であった。
B. ) Performing PCR: Conditions: E. coli as template 0.5 μg of chromosomal DNA from E. coli W3110 was used. Oligonucleotides PmetK1 and PmetK2 were in each case 1
Used at a concentration of 5 picomoles (pMol). The concentration of dNTP was 200 μM.
2.5 U of Pwo DNA polymerase (Boehringer Mannheim) in the manufacturer's reaction buffer was used as the polymerase. PCR reaction volume is 100 μl
Met.

【0055】 増幅: DNAを94℃で2分間変性させた。次いでオリゴヌクレオチドを55℃で3
0秒間アニーリングさせた。72℃で75秒間伸長を実施した。PCR反応を3
0サイクルにわたり実施した。
Amplification: DNA was denatured at 94 ° C. for 2 minutes. The oligonucleotide was then added at 55 ° C for 3 hours.
Anneal for 0 seconds. Extension was performed at 72 ° C. for 75 seconds. 3 PCR reactions
Performed over 0 cycles.

【0056】 約1145bpのサイズを有する得られたDNA産物を精製し、かつ適当なバ
ッファー中でAcc65Iによって消化した。
The resulting DNA product, having a size of about 1145 bp, was purified and digested with Acc65I in a suitable buffer.

【0057】 c.)発現ベクター中のmetKのクローニング ベクターpHS1(DE197.31274.8号、優先権22.7.97の
例1、14〜17ページに記載された構築物)2μgをAcc65Iで消化し、
かつエビのアルカリ性ホスファターゼ(SAP)(ベーリンガーマンハイム)を
使用して脱リン酸化した。SAPを変性させた後に、ベクターおよび断片を1:
3のモル比でラピッドDNAライゲーションキットを使用して製造者の解説書に
従ってライゲーションした。ライゲーション混合物をE.coli株XL−1−
blueに形質転換した。ポジティブクローンをプラスミド調製および制限分析
によって同定した。pHS1中のmetK断片の正しい方向を制限消化および配
列決定によって決定した。得られた構築物をpHS1 metKとした(図1) 。pHS1 metKの配列は配列番号9に挙げた。配列番号10はmetKを コードする領域に由来するアミノ酸配列を示す。
C. 2.) Cloning of metK in expression vector 2 μg of the vector pHS1 (construct described in DE 197.31274.8, Example 1 of priority 22.7.97, pages 14 to 17) were digested with Acc65I,
And dephosphorylated using shrimp alkaline phosphatase (SAP) (Boehringer Mannheim). After denaturing the SAP, the vectors and fragments were:
Ligation was performed using the Rapid DNA Ligation Kit at a molar ratio of 3 according to the manufacturer's instructions. The ligation mixture was added to E. coli. coli strain XL-1-
and transformed into blue. Positive clones were identified by plasmid preparation and restriction analysis. The correct orientation of the metK fragment in pHS1 was determined by restriction digestion and sequencing. The resulting construct was called pHS1metK (FIG. 1). The sequence of pHS1 metK is listed in SEQ ID NO: 9. SEQ ID NO: 10 shows an amino acid sequence derived from a region encoding metK.

【0058】 2. プラスミドpHBbio14およびpHS1 bioS1の構築 プラスミドpHBbio14およびpHS bioS1の構築は既に記載され ている(DE197.31274.8号、優先権22.7.97の例1、例2お
よび例5)。
2. Construction of plasmids pHBbio14 and pHS1 bioS1 The construction of plasmids pHBbio14 and pHSbioS1 has already been described (DE197.3274.8, Example 1, Example 2 and Example 5 with priority 22.7.97).

【0059】 3. pHS1 metK bioS1の構築 プラスミドpHS1 bioS1[配列番号11、(DE197.31274 .8、優先権22.7.97)、配列番号12はbioS1をコードする領域に
由来するされるアミノ酸配列を示す]およびpHS1 metK(配列番号9) をプラスミド調製法(ベーリンガー)を使用して精製した。metK遺伝子を有
する断片をAcc65Iで消化することによってpHS1 metKから単離し た。pHS1 bioS1をAcc65Iで消化し、かつエビのアルカリ性ホス ファターゼ(SAP)(ベーリンガーマンハイム)で脱リン酸化した。SAPを
製造者の解説書に従って変性させた後に、ベクターおよびmetK断片を、1:
3のモル比でラピッドDNAライゲーションキットを使用して製造者の解説書に
従ってライゲーションした。ライゲーション混合物をE.coli株XL−1−
blue中に形質転換した。ポジティブクローンをプラスミド調製および制限分
析によって同定した。pHS1 bioS1におけるmetK断片の正しい方向 を制限消化および配列決定によって決定した。得られた構築物をpHS1 me tK bioS1とした(図2)。pHS1 metK bioS1の配列は配列 番号13に挙げられている。配列番号14はmetKをコードする領域に由来す
るアミノ酸配列を示し、配列番号15はbioS1をコードする領域に由来する
アミノ酸配列を示す。
[0059] 3. Construction of pHS1 metK bioS1 Plasmid pHS1 bioS1 [SEQ ID NO: 11, (DE197.317.84.8, priority 22.7.97), SEQ ID NO: 12 shows the amino acid sequence derived from the region encoding bioS1] and pHS1 metK (SEQ ID NO: 9) was purified using the plasmid preparation method (Boehringer). The fragment containing the metK gene was isolated from pHS1 metK by digesting with Acc65I. pHS1 bioS1 was digested with Acc65I and dephosphorylated with shrimp alkaline phosphatase (SAP) (Boehringer Mannheim). After denaturing the SAP according to the manufacturer's instructions, the vector and the metK fragment were:
Ligation was performed using the Rapid DNA Ligation Kit at a molar ratio of 3 according to the manufacturer's instructions. The ligation mixture was added to E. coli. coli strain XL-1-
Transformed into blue. Positive clones were identified by plasmid preparation and restriction analysis. pHS1 The correct orientation of the metK fragment in bioS1 was determined by restriction digestion and sequencing. The resulting construct was called pHS1 metK bioS1 (FIG. 2). The sequence of pHS1 metK bioS1 is listed in SEQ ID NO: 13. SEQ ID NO: 14 shows an amino acid sequence derived from a region encoding metK, and SEQ ID NO: 15 shows an amino acid sequence derived from a region encoding bioS1.

【0060】 4. metK、bioS1およびbioS1と組み合わせてmetKを過剰
発現させることによるビオチン生産性の増大 先天的にリファンピシリン耐性のコロニーを株BM4086(ケトナーおよび
キャンベル(Ketner and Campbell) J. Molec. Biology 1975 96:13)からリフ
ァンピシリンプレート上へのプレーティングによって単離した。P1溶解物をこ
れらの耐性株の1つから作成した。株W3110をこのP1溶解物で形質導入し
、引き続きクローンをリファンピシリンを使用して選択した。得られる株をプラ
スミドpHBbio14でCaCl2法(Maniatis et al. Molecular Cloning C
ols Spring Harbour Laboratory Press 1989)を使用して形質転換し、かつアン
ピシリン100μg/mlを含有するLB上で増殖させた。単離した形質転換し
た株(LU5560)をそれぞれの場合においてプラスミドpHS1、pHS1
metK、pHS1 bioS1もしくはpHS1 metK bioS1でCa
Cl2法を使用して形質転換し、次いでアンピシリン100μg/mlおよびカ ナマイシン25μg/mlを含有するLBアガー上で選択した。
[0060] 4. Increased biotin productivity by overexpressing metK, bioS1 and bioS1 in combination with bioS1 Innate rifampicillin resistant colonies were isolated from strain BM4086 (Ketner and Campbell J. Molec. Biology 1975 96:13). Isolated by plating on rifampicillin plates. P1 lysates were made from one of these resistant strains. Strain W3110 was transduced with this P1 lysate and clones were subsequently selected using rifampicillin. The resulting strain was transformed with the plasmid pHBbio14 using the CaCl 2 method (Maniatis et al. Molecular Cloning C
ols Spring Harbor Laboratory Press 1989) and grown on LB containing 100 μg / ml ampicillin. The isolated transformed strain (LU5560) was isolated in each case from plasmids pHS1, pHS1.
metK, pHS1 bioS1 or pHS1 metK bioS1
Transformation was performed using the Cl 2 method and then selected on LB agar containing 100 μg / ml ampicillin and 25 μg / ml kanamycin.

【0061】 それぞれの形質転換体からの1つのコロニーをそれぞれの場合において適当な
抗生物質を含有するDYT培養中に接種し、12時間インキュベートした。オー
バーナイト培養(=ONC)によって、グリセロール30g/lおよび適当な抗
生物質を含有するTB培地(Sambrook, J. Fritsch, E F. Maniatis, T. 2nd ed
. Cold Spring Harbor Laboratory Press., 1989 ISBN 0-87969-373-8)中に1 0mlの培養を接種した。プラスミドpHS1、pHS1 metK、pHS1 bioS1およびpHS1 metK bioS1が存在するそれぞれの場合にお
いて、1mMのIPTGおよび0.5%のアラビノースを同時に添加して、me
tKおよびbioS1遺伝子のそれぞれ、または2つの遺伝子の組合せの発現を
誘導した。24時間後に、細胞を培養上清から遠心分離によって分離し、上清中
のビオチン濃度をストレプトアビジンの使用による競合ELISAによって測定
した。この測定の結果を表Iに示す。
One colony from each transformant was inoculated in a DYT culture containing in each case the appropriate antibiotic and incubated for 12 hours. By overnight culture (= ONC), a TB medium containing 30 g / l of glycerol and an appropriate antibiotic (Sambrook, J. Fritsch, EF. Maniatis, T. 2nd ed.
10 ml of the culture was inoculated into Cold Spring Harbor Laboratory Press., 1989 ISBN 0-87969-373-8). In each case in which the plasmids pHS1, pHS1 metK, pHS1 bioS1 and pHS1 metK bioS1 are present, 1 mM IPTG and 0.5% arabinose are added simultaneously,
Expression of each of the tK and bioS1 genes, or a combination of the two genes, was induced. Twenty-four hours later, cells were separated from the culture supernatant by centrifugation, and the biotin concentration in the supernatant was determined by competition ELISA using streptavidin. The results of this measurement are shown in Table I.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】[0063]

【表2】 [Table 2]

【0064】[0064]

【表3】 [Table 3]

【0065】[0065]

【表4】 [Table 4]

【0066】[0066]

【表5】 [Table 5]

【0067】[0067]

【表6】 [Table 6]

【0068】[0068]

【表7】 [Table 7]

【0069】[0069]

【表8】 [Table 8]

【0070】[0070]

【表9】 [Table 9]

【0071】[0071]

【表10】 [Table 10]

【0072】[0072]

【表11】 [Table 11]

【0073】[0073]

【表12】 [Table 12]

【0074】[0074]

【表13】 [Table 13]

【0075】[0075]

【表14】 [Table 14]

【0076】[0076]

【表15】 [Table 15]

【0077】[0077]

【表16】 [Table 16]

【0078】[0078]

【表17】 [Table 17]

【0079】[0079]

【表18】 [Table 18]

【0080】[0080]

【表19】 [Table 19]

【0081】[0081]

【表20】 [Table 20]

【0082】[0082]

【表21】 [Table 21]

【0083】[0083]

【表22】 [Table 22]

【0084】[0084]

【表23】 [Table 23]

【0085】[0085]

【表24】 [Table 24]

【0086】[0086]

【表25】 [Table 25]

【0087】[0087]

【表26】 [Table 26]

【0088】[0088]

【表27】 [Table 27]

【0089】[0089]

【表28】 [Table 28]

【0090】[0090]

【表29】 [Table 29]

【0091】[0091]

【表30】 [Table 30]

【0092】[0092]

【表31】 [Table 31]

【0093】[0093]

【表32】 [Table 32]

【0094】[0094]

【表33】 [Table 33]

【0095】[0095]

【表34】 [Table 34]

【0096】[0096]

【表35】 [Table 35]

【0097】[0097]

【表36】 [Table 36]

【0098】[0098]

【表37】 [Table 37]

【配列表】 [Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1はプラスミドpHS1 metK(3720塩基対)を示す。FIG. 1 shows the plasmid pHS1 metK (3720 base pairs).

【図2】 図2はプラスミドpHS1 metK bioS1(4975塩基対)を示す。FIG. 2 shows the plasmid pHS1 metK bioS1 (4975 base pairs).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12P 17/18 C12R 1:19) //(C12N 1/21 (C12P 17/18 Z C12R 1:19) (C12P 17/18 C12N 15/00 ZNAA 5/00 A Fターム(参考) 4B024 AA01 AA05 BA80 CA01 DA05 DA06 DA07 DA08 DA09 DA10 DA12 EA04 HA01 4B064 AE55 CA19 CB30 CC24 DA01 DA10 4B065 AA26X AA26Y AB01 BA01 BA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) C12P 17/18 C12R 1:19) // (C12N 1/21 (C12P 17/18 Z C12R 1:19) (C12P 17/18 C12N 15/00 ZNAA 5/00 A F term (reference) 4B024 AA01 AA05 BA80 CA01 DA05 DA06 DA07 DA08 DA09 DA10 DA12 EA04 HA01 4B064 AE55 CA19 CB30 CC24 DA01 DA10 4B065 AA26X AA26Y AB01 BA01 BA02

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビオチンの製造方法において、配列番号1の配列を有するS
−アデノシルメチオニンシンターゼ遺伝子、配列番号3、配列番号5もしくは配
列番号7の配列を有する少なくとも1つの他のビオチン生合成遺伝子bioS1
、bioS2もしくはbioS3、ならびにその機能的変異体、類似体もしくは
誘導体をビオチンを合成可能な原核性および真核性の宿主生物中で発現させ、該
生物を培養し、合成されたビオチンを、バイオマスの分離後またはビオチンの精
製後に直接使用することを特徴とするビオチンの製造方法。
1. A method for producing biotin, comprising the steps of:
The adenosylmethionine synthase gene, at least one other biotin biosynthesis gene bioS1 having the sequence SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7
, BioS2 or bioS3, and functional variants, analogs or derivatives thereof, are expressed in prokaryotic and eukaryotic host organisms capable of synthesizing biotin, the organisms are cultured, and the synthesized biotin is expressed in biomass. A method for producing biotin, which is used directly after separation or purification of biotin.
【請求項2】 配列番号1、配列番号3、配列番号5および配列番号7の配
列を有する遺伝子の変異体は、請求項1記載の配列に由来するアミノ酸レベルで
30〜100%のホモロジーを示し、かつビオチンの生合成の増加を可能にする
遺伝子である、請求項1記載の方法。
2. The mutant of the gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, and SEQ ID NO: 7 exhibits a homology of 30 to 100% at the amino acid level derived from the sequence of claim 1. The method according to claim 1, wherein the gene is a gene that enables an increase in biosynthesis of biotin.
【請求項3】 エシェリキア属、シトロバクター属、セラチア属、クレブシ
エラ属、サルモネラ属、シュードモナス属、コマモナス属、アシネトバクター属
、アゾトバクター属、クロモバクテリウム属、バシラス属、クロストリジウム属
、アルトロバクター属、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、ラクト
コッカス属、ラクトバシラス属、ストレプトマイセス属、リゾビウム属、アグロ
バクテリウム属、スタフィロコッカス属、ロドトルラ属、スポロボロマイセス属
、ヤロイア属、シゾサッカロマイセス属またはサッカロマイセス属の群から選択
される生物を宿主生物として使用する、請求項1または2記載の方法。
3. The genus Escherichia, Citrobacter, Serratia, Klebsiella, Salmonella, Pseudomonas, Comamonas, Acinetobacter, Azotobacter, Chromobacterium, Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Corynebacterium Genus, Brevibacterium, Lactococcus, Lactobacillus, Streptomyces, Rhizobium, Agrobacterium, Staphylococcus, Rhodotorula, Sporoboromyces, Yaloia, Schizosaccharomyces or The method according to claim 1 or 2, wherein an organism selected from the group of the genus Saccharomyces is used as a host organism.
【請求項4】 調節欠損ビオチン突然変異体を宿主生物として使用する、請
求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the deficient biotin mutant is used as a host organism.
【請求項5】 請求項1記載の配列番号1、配列番号3、配列番号5および
配列番号7の配列を有する遺伝子の少なくとも1つのコピーを原核性もしくは真
核性の宿主生物中で、単独でかまたはbioA、bioB、bioF、bioC
、bioD、bioH、bioP、bioW、bioX、bioYまたはbio
Rの群から選択される少なくとも1つの他のビオチン遺伝子の1つ以上のコピー
と一緒に発現させる、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein at least one copy of the gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 is used alone in a prokaryotic or eukaryotic host organism. Or bioA, bioB, bioF, bioC
, BioD, bioH, bioP, bioW, bioX, bioY or bio
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is expressed together with one or more copies of at least one other biotin gene selected from the group of R.
【請求項6】 請求項1記載の配列番号1、配列番号3、配列番号5および
配列番号7の配列を有する遺伝子の少なくとも1つのコピーを原核性もしくは真
核性の宿主生物中で、単独でかまたは、共有のベクターもしくは別々のベクター
上でbioA、bioB、bioF、bioC、bioD、bioH、bioP
、bioW、bioX、bioYまたはbioRの群から選択される少なくとも
1つの他のビオチン遺伝子の1つ以上のコピーと一緒に発現させる、請求項1か
ら5までのいずれか1項記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein at least one copy of the gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 is used alone in a prokaryotic or eukaryotic host organism. Or bioA, bioB, bioF, bioC, bioD, bioH, bioP on a shared vector or separate vectors
6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the method is expressed together with one or more copies of at least one other biotin gene selected from the group of: bioW, bioX, bioY or bioR.
【請求項7】 配列番号1のS−アデノシルメチオニンシンターゼ遺伝子配
列ならびに配列番号3、配列番号5および配列番号7の配列を有する少なくとも
1つの他のビオチン生合成遺伝子bioS1、bioS2もしくはbioS3、
ならびにその機能的変異体、類似体もしくは誘導体を有し、かつ1つ以上の調節
シグナルに機能的に結合させて遺伝子発現および/またはタンパク質発現を増大
させ、かつ/またはその本来の調節がスイッチオフされる遺伝子構築物。
7. The S-adenosylmethionine synthase gene sequence of SEQ ID NO: 1 and at least one other biotin biosynthesis gene bioS1, bioS2 or bioS3 having the sequence of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7,
And has a functional variant, analog or derivative thereof, and is operably linked to one or more regulatory signals to increase gene and / or protein expression and / or its natural regulation is switched off Gene construct to be used.
【請求項8】 原核性もしくは真核性の宿主生物中で遺伝子を発現させるの
に適当なベクター中に挿入した、請求項7記載の遺伝子構築物。
8. The gene construct according to claim 7, wherein the gene construct is inserted into a vector suitable for expressing the gene in a prokaryotic or eukaryotic host organism.
【請求項9】 配列番号1、配列番号3、配列番号5および配列番号7の配
列ならびにその機能的変異体、類似体もしくは誘導体を有する遺伝子が遺伝子構
築物中に複数のコピーで存在する、請求項7または8記載の遺伝子構築物。
9. The gene having the sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 and a functional variant, analog or derivative thereof is present in the gene construct in multiple copies. 9. The genetic construct according to 7 or 8.
【請求項10】 請求項7記載の配列番号1のS−アデノシルメチオニンシ
ンターゼ遺伝子、および配列番号3、配列番号5および配列番号7の配列を有す
る少なくとも1つの他のビオチン生合成遺伝子bioS1、bioS2もしくは
bioS3、ならびにその機能的変異体、類似体もしくは誘導体が遺伝子構築物
またはベクター中にbioA、bioB、bioF、bioC、bioD、bi
oH、bioP、bioW、bioX、bioYもしくはbioRの群から選択
される少なくとも1つの他の遺伝子の1つ以上のコピーと一緒に存在する、請求
項7から9までのいずれか1項記載の遺伝子構築物。
10. The S-adenosylmethionine synthase gene of SEQ ID NO: 1 according to claim 7, and at least one other biotin biosynthesis gene having the sequence of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7 bioS1, bioS2 Alternatively, bioS3, as well as functional variants, analogs or derivatives thereof, can be added to the gene construct or vector in bioA, bioB, bioF, bioC, bioD, bio.
10. The gene construct according to any one of claims 7 to 9, wherein the gene construct is present together with one or more copies of at least one other gene selected from the group of oH, bioP, bioW, bioX, bioY or bioR. .
【請求項11】 請求項7から10までのいずれか1項記載の遺伝子構築物
を有する生物。
An organism having the gene construct according to any one of claims 7 to 10.
【請求項12】 ビオチン製造のための請求項1記載の配列の使用。12. Use of the sequence according to claim 1 for the production of biotin. 【請求項13】 ビオチン製造のための、配列番号7の配列またはその機能
的変異体、類似体もしくは誘導体を有するbioS3遺伝子単独、またはS−ア
デノシルメチオニンシンターゼ遺伝子、bioS1、bioS2、bioA、b
ioB、bioF、bioC、bioD、bioH、bioP、bioW、bi
oX、bioYもしくはbioRの群から選択される少なくとも1つの他の遺伝
子と組み合わせての使用。
13. A bioS3 gene alone or a S-adenosylmethionine synthase gene, bioS1, bioS2, bioA, b having the sequence of SEQ ID NO: 7 or a functional variant, analog or derivative thereof for biotin production.
ioB, bioF, bioC, bioD, bioH, bioP, bioW, bi
Use in combination with at least one other gene selected from the group of oX, bioY or bioR.
【請求項14】 ビオチン製造のための請求項7から10までのいずれか1
項記載の遺伝子構築物の使用。
14. The method according to claim 7, which is for producing biotin.
Use of the gene construct according to the above item.
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