JP2003144160A - L−アミノ酸の製造法 - Google Patents

L−アミノ酸の製造法

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JP2003144160A
JP2003144160A JP18951799A JP18951799A JP2003144160A JP 2003144160 A JP2003144160 A JP 2003144160A JP 18951799 A JP18951799 A JP 18951799A JP 18951799 A JP18951799 A JP 18951799A JP 2003144160 A JP2003144160 A JP 2003144160A
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lysine
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fumarase
glutamic acid
amino acid
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Masakazu Sugimoto
雅一 杉本
Hisao Ito
久生 伊藤
Osamu Kurahashi
修 倉橋
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/08Lysine; Diaminopimelic acid; Threonine; Valine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/14Glutamic acid; Glutamine

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりもさらに改良された発酵法によるL
−リジン又はL−グルタミン酸等のL−アミノ酸の製造
法、及びそれに用いる菌株を提供する。 【解決手段】 L−リジン又はL−グルタミン酸等のL
−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌にフマラーゼを
コードする遺伝子を導入し、フマラーゼ活性を増強する
ことによって、これらのL−アミノ酸生産能を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発酵法によるL−
アミノ酸の製造法、特にL−リジン及びL−グルタミン
酸の製造法に関する。L−リジンは飼料添加物等とし
て、L−グルタミン酸は調味料原料等として広く用いら
れている。
【0002】
【従来の技術】従来、L−リジン及びL−グルタミン酸
等のL−アミノ酸は、これらのL−アミノ酸生産能を有
するブレビバクテリウム属やコリネバクテリウム属に属
するコリネ型細菌を用いて発酵法により工業生産されて
いる。これらのコリネ型細菌は、生産性を向上させるた
めに、自然界から分離した菌株または該菌株の人工変異
株が用いられている。
【0003】また、組換えDNA技術によりL−アミノ
酸の生合成酵素を増強することによって、L−アミノ酸
の生産能を増加させる種々の技術が開示されている。例
えば、L−リジン生産能を有するコリネ型細菌におい
て、L−リジン及びL−スレオニンによるフィードバッ
ク阻害が解除されたアスパルトキナーゼをコードする遺
伝子(変異型lysC)、ジヒドロジピコリン酸レダクター
ゼ遺伝子(dapB)、ジヒドロジピコリン酸シンターゼ遺
伝子(dapA)、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ
遺伝子(lysA)遺伝子、及びジアミノピメリン酸デヒド
ロゲナーゼ遺伝子(ddh)(WO96/40934)、lysA及びddh
(特開平9−322774号)、lysC、lysA及びホスホエノー
ルピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子(ppc)(特開平1
0-165180号)、変異型lysC、dapB、dapA、lysA及びアス
パラギン酸アミノトランスフェラーゼ遺伝子(aspC)
(特開平10-215883号)を導入することにより、同細菌
のL−リジン生産能が向上することが知られている。
【0004】また、エシェリヒア属細菌においては、da
pA、変異型lysC、dapB、ジアミノピメリン酸デヒドロゲ
ナーゼ遺伝子(ddh)(又はテトラヒドロジピコリン酸
スクシニラーゼ遺伝子(dapD)及びスクシニルジアミノ
ピメリン酸デアシラーゼ遺伝子(dapE))を順次増強す
るとL−リジン生産能が向上することが知られている
(WO 95/16042)。尚、WO 95/16042ではテトラヒドロジ
ピコリン酸スクシニラーゼがスクシニルジアミノピメリ
ン酸トランスアミナーゼと誤記されている。一方、コリ
ネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属細菌にお
いて、エシェリヒア・コリ又はコリネバクテリウム・グ
ルタミクム由来のクエン酸シンターゼをコードする遺伝
子の導入が、L−グルタミン酸生産能の増強に効果的で
あったことが報告されている(特公平7-121228号)。ま
た、特開昭61-268185号公報には、コリネバクテリウム
属細菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を含
む組換え体DNAを保有した細胞が開示されている。さ
らに、特開昭63-214189号公報には、グルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺
伝子、アコニット酸ヒドラターゼ遺伝子、及びクエン酸
シンターゼ遺伝子を増強することによって、L−グルタ
ミン酸の生産能を増加させる技術が開示されている。
【0005】しかし、フマラーゼをコードする遺伝子の
構造はコリネ型細菌では報告されておらず、フマラーゼ
をコードする遺伝子をコリネ型細菌の育種に利用するこ
とも知られていない。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来よりも
さらに改良された発酵法によるL−リジン又はL−グル
タミン酸等のL−アミノ酸の製造法、及びそれに用いる
菌株を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、フマラーゼを
コードする遺伝子をコリネ型細菌に導入し、フマラーゼ
活性を増幅することにより、L−リジン又はL−グルタ
ミン酸の生産量を増大させることができることを見出
し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、以
下のとおりである。
【0007】(1)細胞中のフマラーゼ活性が増強さ
れ、かつL−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌。 (2)前記L−アミノ酸が、L−リジン、L−グルタミ
ン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L−セリン
から選ばれる(1)のコリネ型細菌。 (3)前記フマラーゼ活性の増強が、前記細菌細胞内の
フマラーゼをコードする遺伝子のコピー数を高めること
によるものである前記(1)のコリネ型細菌。 (4)前記フマラーゼをコードする遺伝子がエシェリヒ
ア属細菌由来である(3)のコリネ型細菌。 (5)前記(1)〜(4)のいずれかのコリネ型細菌を
培地に培養し、該培養物中にL−アミノ酸を生成蓄積せ
しめ、該培養物からL−アミノ酸を採取することを特徴
とするL−アミノ酸の製造法。 (6)前記L−アミノ酸が、L−リジン、L−グルタミ
ン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L−セリン
から選ばれる(5)の方法。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】<1>本発明のコリネ型細菌 本発明のコリネ型細菌は、L−アミノ酸生産能を有し、
細胞中のフマラーゼ活性が増強されたコリネ型細菌であ
る。L−アミノ酸としては、L−リジン、L−グルタミ
ン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L−セリン
等が挙げられる。これらの中では、L−リジン及びL−
グルタミン酸が好ましい。以下、本発明の実施の形態
を、主としてL−リジン生産能又はL−グルタミン酸生
産能を有するコリネ型細菌について説明するが、本発明
は、目的とするL−アミノ酸固有の生合成系がフマラー
ゼよりも下流に位置するものについては同様に適用され
得る。
【0010】本発明でいうコリネ型細菌としては、バー
ジーズ・マニュアル・オブ・デターミネイティブ・バク
テリオロジー(Bergey's Manual of Determinative Bac
teriology)第8版599頁(1974)に定義されている一群
の微生物であり、好気性,グラム陽性,非抗酸性,胞子
形成能を有しない桿菌であり、従来ブレビバクテリウム
属に分類されていたが現在コリネバクテリウム属細菌と
して統合された細菌を含み(Int. J. Syst. Bacterio
l., 41, 255 (1981))、またコリネバクテリウム属と非
常に近縁なブレビバクテリウム属細菌及びミクロバテリ
ウム属細菌を含む。L−リジン又はL−グルタミン酸の
製造に好適に用いられるコリネ型細菌の菌株としては、
例えば以下に示すものが挙げられる。
【0011】コリネバクテリウム・アセトアシドフィル
ム ATCC13870 コリネバクテリウム・アセトグルタミクム ATCC15
806 コリネバクテリウム・カルナエ ATCC15
991 コリネバクテリウム・グルタミクム ATCC13
032 (ブレビバクテリウム・ディバリカタム) ATCC14
020 (ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム)ATCC13
869 (コリネバクテリウム・リリウム) ATCC159
90 (ブレビバクテリウム・フラバム) ATCC14
067 コリネバクテリウム・メラセコーラ ATCC17
965 ブレビバクテリウム・サッカロリティクム ATCC14
066 ブレビバクテリウム・インマリオフィルム ATCC14
068 ブレビバクテリウム・ロゼウム ATCC13
825 ブレビバクテリウム・チオゲニタリス ATCC19
240 ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム ATCC15
354 コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス AJ1234
0(FERM BP-1539)
【0012】これらを入手するには、例えばアメリカン
・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type
Culture Collection、住所 12301 Parklawn Drive, Roc
kville, Maryland 20852, United States of America)
より分譲を受けることができる。すなわち、各微生物ご
とに対応する登録番号が付与されており、この登録番号
を引用して分譲を受けることができる。各微生物に対応
する登録番号はアメリカン・タイプ・カルチャー・コレ
クションのカタログに記載されている。また、AJ12340
株は、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所
(郵便番号305-8566日本国茨城県つくば市東一丁目1番
3号)にブダペスト条約に基づいて寄託されている。
【0013】また、上記菌株以外にも、これらの菌株か
ら誘導されたL−リジン又はL−グルタミン酸等のL−
アミノ酸生産能を有する変異株等も、本発明に利用でき
る。この様な人工変異株としては次の様なものがある。
S−(2−アミノエチル)−システイン(以下、「AE
C」と略記する)耐性変異株(例えば、ブレビバクテリ
ウム・ラクトファーメンタムAJ11082(NRRL B-1147
0)、特公昭56-1914号、特公昭56-1915号、特公昭57-14
157号、特公昭57-14158号、特公昭57-30474号、特公昭5
8-10075号、特公昭59-4993号、特公昭61-35840号、特公
昭62-24074号、特公昭62-36673号、特公平5-11958号、
特公平7-112437号、特公平7-112438号参照)、その成長
にL−ホモセリン等のアミノ酸を必要とする変異株(特
公昭48-28078号、特公昭56-6499号)、AECに耐性を示
し、更にL−ロイシン、L−ホモセリン、L−プロリ
ン、L−セリン、L−アルギニン、L−アラニン、L−
バリン等のアミノ酸を要求する変異株(米国特許第3708
395号及び第3825472号)、DL−α−アミノ−ε−カプ
ロラクタム、α−アミノ−ラウリルラクタム、アスパラ
ギン酸−アナログ、スルファ剤、キノイド、N−ラウロ
イルロイシンに耐性を示すL−リジン生産変異株、オキ
ザロ酢酸脱炭酸酵素(デカルボキシラーゼ)または呼吸
系酵素阻害剤の耐性を示すL−リジン生産変異株(特開
昭50-53588号、特開昭50-31093号、特開昭52-102498
号、特開昭53-9394号、特開昭53-86089号、特開昭55-97
83号、特開昭55-9759号、特開昭56-32995号、特開昭56-
39778号、特公昭53-43591号、特公昭53-1833号)、イノ
シトールまたは酢酸を要求するL−リジン生産変異株
(特開昭55-9784号、特開昭56-8692号)、フルオロピル
ビン酸または34℃以上の温度に対して感受性を示すL−
リジン生産変異株(特開昭55-9783号、特開昭53-86090
号)、エチレングリコールに耐性を示し、L−リジンを
生産するブレビバクテリウム属またはコリネバクテリウ
ム属の生産変異株(米国特許第4411997号)。
【0014】また、L−スレオニン生産能を有するコリ
ネ型細菌としては、コリネバクテリウム・アセトアシド
フィラム AJ12318(FERM BP-1172)(米国特許第5,188,94
9号参照)等が、L−イソロイシン生産能を有するコリ
ネ型細菌としてはブレビバクテリウム・フラバム AJ121
49(FERM BP-759)(米国特許第4,656,135号参照)等が挙
げられる。
【0015】<2>フマラーゼ活性の増幅 コリネ型細菌細胞中のフマラーゼ活性を増幅するには、
フマラーゼをコードする遺伝子断片を、該細菌で機能す
るベクター、好ましくはマルチコピー型のベクターと連
結して組み換えDNAを作製し、これをL−リジン又は
L−グルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌に導入し
て形質転換すればよい。形質転換株の細胞内のフマラー
ゼをコードする遺伝子のコピー数が上昇する結果、フマ
ラーゼ活性が増幅される。フマラーゼは、エシェリヒア
・コリではfum遺伝子にコードされている。
【0016】フマラーゼ遺伝子は、コリネ型細菌の遺伝
子を用いることも、エシェリヒア属細菌等の他の生物由
来の遺伝子のいずれも使用することができる。エシェリ
ヒア・コリのfum遺伝子の塩基配列は既に明らかにされ
ている(Bell,P. J. et al., J. Bacteriol. 171, 3494
-3503 (1989), Genbank/EMBL/DDBJ accetion No. M2705
8)ので、その塩基配列に基づいて作製したプライマ
ー、例えば配列表配列番号1及び2に示すプライマーを
用いて、エシェリヒア・コリ染色体DNAを鋳型とする
PCR法(PCR:polymerase chain reaction; Whit
e,T.J. et al ;Trends Genet. 5,185(1989)参照)によ
って、fum遺伝子を取得することができる。コリネ型細
菌等の他の微生物のフマラーゼをコードする遺伝子も、
同様にして取得され得る。
【0017】染色体DNAは、DNA供与体である細菌
から、例えば、斎藤、三浦の方法(H. Saito and K. Mi
ura Biochem. Biophys. Acta, 72, 619 (1963)、生物工
学実験書、日本生物工学会編、97〜98頁、培風館、
1992年参照)等により調製することができる。
【0018】PCR法により増幅されたフマラーゼをコ
ードする遺伝子は、エシェリヒア・コリ及び/又はコリ
ネ型細菌の細胞内において自律複製可能なベクターDN
Aに接続して組換えDNAを調製し、これをエシェリヒ
ア・コリ細胞に導入しておくと、後の操作がしやすくな
る。エシェリヒア・コリ細胞内において自律複製可能な
ベクターとしては、プラスミドベクターが好ましく、宿
主の細胞内で自立複製可能なものが好ましく、例えば p
UC19、pUC18、pBR322、pHSG299、pHSG399、pHSG398、RS
F1010等が挙げられる。
【0019】コリネ型細菌の細胞内において自律複製可
能なベクターとしては、pAM330(特開昭58-67699号公報
参照)、pHM1519(特開昭58-77895号公報参照)等が挙
げられる。また、これらのベクターからコリネ型細菌中
でプラスミドを自律複製可能にする能力を持つDNA断
片を取り出し、前記エシェリヒア・コリ用のベクターに
挿入すると、エシェリヒア・コリ及びコリネ型細菌の両
方で自律複製可能ないわゆるシャトルベクターとして使
用することができる。このようなシャトルベクターとし
ては、以下のものが挙げられる。尚、それぞれのベクタ
ーを保持する微生物及び国際寄託機関の受託番号をかっ
こ内に示した。 pAJ655 エシェリヒア・コリAJ11882(FERM BP-136)コリネハ゛クテリウム・ク゛ルタミクム SR8201(ATCC39135) pAJ1844 エシェリヒア・コリAJ11883(FERM BP-137)コリネハ゛クテリウム・ク゛ルタミクム SR8202(ATCC39136) pAJ611 エシェリヒア・コリAJ11884(FERM BP-138) pAJ3148 コリネハ゛クテリウム・ク゛ルタミクムSR8203(ATCC39137) pAJ440 ハ゛チルス・ス゛フ゛チリスAJ11901(FERM BP-140) pHC4 エシェリヒア・コリAJ12617(FERM BP-3532)
【0020】フマラーゼをコードする遺伝子とコリネ型
細菌で機能するベクターを連結して組み換えDNAを調
製するには、フマラーゼをコードする遺伝子の末端に合
うような制限酵素でベクターを切断する。連結は、T4
DNAリガーゼ等のリガーゼを用いて行うのが普通であ
る。
【0021】上記のように調製した組み換えDNAをコ
リネ型細菌に導入するには、これまでに報告されている
形質転換法に従って行えばよい。例えば、エシェリヒア
・コリ K−12について報告されているような、受容
菌細胞を塩化カルシウムで処理してDNAの透過性を増
す方法(Mandel,M.and Higa,A.,J. Mol. Biol., 53,159
(1970))があり、バチルス・ズブチリスについて報告
されているような、増殖段階の細胞からコンピテントセ
ルを調製してDNAを導入する方法( Duncan,C.H.,Wil
son,G.A.and Young,F.E., Gene, 1, 153 (1977))があ
る。あるいは、バチルス・ズブチリス、放線菌類及び酵
母について知られているような、DNA受容菌の細胞
を、組換えDNAを容易に取り込むプロトプラストまた
はスフェロプラストの状態にして組換えDNAをDNA
受容菌に導入する方法( Chang,S.and Choen,S.N.,Mole
c. Gen. Genet., 168, 111 (1979);Bibb,M.J.,Ward,J.
M.andHopwood,O.A.,Nature, 274, 398 (1978);Hinnen,
A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, 75 1929 (1978))も応用できる。本発明の実施例
で用いた形質転換の方法は、電気パルス法(特開平2−
207791号公報参照)である。
【0022】フマラーゼをコードする活性の増幅は、フ
マラーゼをコードする遺伝子を上記宿主の染色体DNA
上に多コピー存在させることによっても達成できる。コ
リネ型細菌に属する微生物の染色体DNA上にフマラー
ゼをコードする遺伝子を多コピーで導入するには、染色
体DNA上に多コピー存在する配列を標的に利用して相
同組換えにより行う。染色体DNA上に多コピー存在す
る配列としては、レペッティブDNA、転移因子の端部
に存在するインバーティッド・リピートが利用できる。
あるいは、特開平2−109985号公報に開示されて
いるように、フマラーゼをコードする遺伝子をトランス
ポゾンに搭載してこれを転移させて染色体DNA上に多
コピー導入することも可能である。いずれの方法によっ
ても形質転換株内のフマラーゼをコードする遺伝子のコ
ピー数が上昇する結果、フマラーゼ活性が増幅される。
【0023】フマラーゼ活性の増幅は、上記の遺伝子増
幅による以外に、染色体DNA上又はプラスミド上のフ
マラーゼをコードする遺伝子のプロモーター等の発現調
節配列を強力なものに置換することによっても達成され
る(特開平1−215280号公報参照)。たとえば、
lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロ
モーター、tacプロモーター、ラムダファージのPR
プロモーター、PLプロモーター等が強力なプロモータ
ーとして知られている。これらのプロモーターへの置換
により、フマラーゼをコードする遺伝子の発現が強化さ
れることによってフマラーゼ活性が増幅される。
【0024】また、本発明のコリネ型細菌は、フマラー
ゼ活性に加えて、他のアミノ酸生合成経路又は解糖系等
の酵素遺伝子を強化することによって、それらの酵素活
性が増強されてもよい。例えば、L−リジンの製造に利
用可能な遺伝子の例としては、L−リジン及びL−スレ
オニンによる相乗的なフィードバック阻害が実質的に解
除されたアスパルトキナーゼαサブユニット蛋白質又は
βサブユニット蛋白質をコードする遺伝子(WO94/25605
国際公開パンフレット)、コリネホルム細菌由来の野生
型ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子
(特開昭60-87788号公報)、コリネホルム細菌由来の野
生型ジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードする遺伝子
(特公平6-55149号公報)等が知られている。
【0025】また、L−グルタミン酸の製造に利用可能
な遺伝子の例としては、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ
(GDH、特開昭61−268185号)、グルタミン
シンテターゼ、グルタミン酸シンターゼ、イソクエン酸
デヒドロゲナーゼ(特開昭62−166890号、特開
昭63−214189号)、アコニット酸ヒドラターゼ
(特開昭62−294086号)、クエン酸シンター
ゼ、ピルビン酸カルボキシラーゼ(特開昭60−877
88号、特開昭62−55089号)、ホスホエノール
ピルビン酸カルボキシラーゼ、ホスホエノールピルビン
酸シンターゼ、エノラーゼ、ホスホグリセロムターゼ、
ホスホグリセリン酸キナーゼ、グリセルアルデヒド−3
−リン酸デヒドロゲナーゼ、トリオースリン酸イソメラ
ーゼ、フルトースビスリン酸アルドラーゼ、ホスホフル
クトキナーゼ(特開昭63−102692号)、グルコ
ースリン酸イソメラーゼ等がある。
【0026】さらに、目的とするL−アミノ酸の生合成
経路から分岐して同L−アミノ酸以外の化合物を生成す
る反応を触媒する酵素の活性が低下または欠損していて
もよい。例えば、L−リジンの生合成経路から分岐して
L−リジン以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素
としては、ホモセリンデヒドロゲナーゼがある(WO 95/
23864参照)。また、L−グルタミン酸の生合成経路か
ら分岐してL−グルタミン酸以外の化合物を生成する反
応を触媒する酵素としては、αケトグルタール酸デヒド
ロゲナーゼ、イソクエン酸リアーゼ、リン酸アセチルト
ランスフェラーゼ、酢酸キナーゼ、アセトヒドロキシ酸
シンターゼ、アセト乳酸シンターゼ、ギ酸アセチルトラ
ンスフェラーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸
デカルボキシラーゼ、1−ピロリン酸デヒドロゲナー
ゼ、等がある。
【0027】さらに、L−グルタミン酸生産能を有する
コリネ型細菌に、界面活性剤等のビオチン作用抑制物質
に対する温度感受性変異を付与することにより、過剰量
のビオチンを含有する培地中にてビオチン作用抑制物質
の非存在下でL−グルタミン酸を生産させることができ
る(WO96/06180号参照)。このようなコリネ型細菌とし
ては、WO96/06180号に記載されているブレビバクテリウ
ム・ラクトファーメンタムAJ13029が挙げられる。AJ130
29株は、1994年9月2日付けで工業技術院生命工学工業
技術研究所に、受託番号FERM P-14501として寄託され、
1995年8月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託
に移管され、受託番号FERM BP-5189が付与されている。
【0028】また、L−リジン及びL−グルタミン酸生
産能を有するコリネ型細菌に、ビオチン作用抑制物質に
対する温度感受性変異を付与することにより、過剰量の
ビオチンを含有する培地中にてビオチン作用抑制物質の
非存在下でL−リジン及びL−グルタミン酸を同時生産
させることができる(WO96/06180号参照)。このような
菌株としては、WO96/06180号に記載されているブレビバ
クテリウム・ラクトファーメンタムAJ12993株が挙げら
れる。同株は1994年6月3日付けで工業技術院生命
工学工業技術研究所に、受託番号FERM P-14348で寄託さ
れ、1995年8月1日にブダペスト条約に基づく国際
寄託に移管され、受託番号FERM BP-5188が付与されてい
る。
【0029】<3>L−アミノ酸の生産 フマラーゼ活性が増幅され、かつ、L−アミノ酸生産能
を有するコリネ型細菌を好適な培地で培養すれば、同L
−アミノ酸が培地に蓄積する。例えば、フマラーゼ活性
が増幅され、かつL−リジン酸生産能を有するコリネ型
細菌を好適な培地で培養すれば、L−リジンが培地に蓄
積する。また、フマラーゼ活性が増幅され、かつL−グ
ルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌を好適な培地で
培養すれば、L−グルタミン酸が培地に蓄積する。
【0030】さらに、フマラーゼ活性が増幅され、かつ
L−リジン及びL−グルタミン酸生産能を有するコリネ
型細菌を培地で培養すれば、L−リジン及びL−グルタ
ミン酸が培地に蓄積する。L−リジンとL−グルタミン
酸を同時に醗酵生産する場合には、L−リジン生産菌を
L−グルタミン酸の生産条件下で培養してもよいし、あ
るいはL−リジン生産能を有するコリネ型細菌とL−グ
ルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌を混合培養して
もよい(特開平5−3793号公報)。
【0031】本発明の微生物を用いてL−リジン又はL
−グルタミン酸等のL−アミノ酸を製造するのに用いる
培地は、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じそ
の他の有機微量栄養素を含有する通常の培地である。炭
素源としては、グルコース、ラクトース、ガラクトー
ス、フラクトース、シュクロース、廃糖蜜、澱粉加水分
解物などの炭水化物、エタノールやイノシトールなどの
アルコール類、酢酸、フマール酸、クエン酸、コハク酸
等の有機酸類を用いることができる。
【0032】窒素源としては、硫酸アンモニウム、硝酸
アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウ
ム、酢酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、アンモ
ニア、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、酵母エキス、
コーン・スティープ・リカー、大豆加水分解物などの有
機窒素、アンモニアガス、アンモニア水等を用いること
が できる。
【0033】無機イオンとしては、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。有機微量栄養素としては、ビタミンB1など
の要求物質または酵母エキス等を必要に応じ適量含有さ
せることが望ましい。
【0034】培養は、振とう培養、通気撹拌培養等によ
る好気的条件下で16〜72時間実施するのがよく、培
養温度は30℃〜45℃に、培養中pHは5〜9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。
【0035】発酵液からのL−アミノ酸の採取は、通常
のL−アミノ酸の製造法と同様にして行うことができ
る。例えば、L−リジンの採取は、通常イオン交換樹脂
法、沈澱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。また、L−グルタミン酸を採取する方法
も常法によって行えばよく、例えばイオン交換樹脂法、
晶析法等によることができる。具体的には、L−グルタ
ミン酸を陰イオン交換樹脂により吸着、分離させるか、
または中和晶析させればよい。L−リジン及びL−グル
タミン酸の両方を製造する場合、これらを混合物として
用いる場合には、これらのアミノ酸を相互に分離するこ
とは不要である。
【0036】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
【0037】<1>エシェリヒア・コリJM109株のfum遺
伝子のクローニング エシェリヒア・コリのfum遺伝子の塩基配列は既に明ら
かにされている(Bell,P. J. et al., J. Bacteriol. 1
71, 3494-3503 (1989), Genbank/EMBL/DDBJ accetion N
o. M27058)。報告されている塩基配列に基づいて配列
表配列番号1及び2に示すプライマーを合成し、エシェ
リヒア・コリJM109株の染色体DNAを鋳型にしてPC
R法によりピルビン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を増幅し
た。
【0038】合成したプライマーの内、配列番号1は、
Genbank/EMBL/DDBJ accetion No. M27058に記載されて
いるfum遺伝子の塩基配列の1番目から24番目の塩基
に至る配列に相当し、配列番号2は、3162番目から
3149番目の塩基に至る配列に相当する。
【0039】エシェリヒア・コリJM109株の染色体DN
Aの調製は常法によった(生物工学実験書、日本生物工
学会編、97〜98頁、培風館、1992年)。また、
PCR反応は、PCR法最前線(関谷剛男ほか編、共立
出版社、1989年)185頁に記載されている標準反
応条件を用いた。
【0040】生成したPCR産物を常法により精製後、
SmaIで切断したプラスミドpHC4と、ライゲーション
キット(宝酒造社製)を用いて連結した後、エシェリヒ
ア・コリJM109のコンピテントセル(宝酒造社製)を用
いて形質転換を行い、クロラムフェニコール30μg/ml
を含むL培地(バクトトリプトン10g/L、バクトイース
トエキストラクト 5g/L、NaCl 5g/L、寒天15g/L、pH7.
2)に塗布し、一晩培養後、出現した白色のコロニーを
釣り上げ、単コロニー分離し、形質転換株を得た。取得
した形質転換体よりプラスミドを抽出し、ベクターに
fum遺伝子が結合したプラスミドpHC4ppsを得
た。
【0041】pHC4を保持するエシェリヒア・コリ
は、プライベートナンバーAJ12617と命名され、199
1年4月24日に、通商産業省工業技術院生命工学工業
技術研究所(郵便番号305-8566日本国茨城県つくば市東
一丁目1番3号)に受託番号FERM P−12215
として寄託され、1991年8月26日に、ブタペスト
条約に基く国際寄託に移管され、受託番号FERM B
P−3532が付与されている。
【0042】次に、クローニングされたDNA断片がフ
マラーゼ活性を有するタンパク質をコードしていること
を確認するため、JM109株及び、pHC4fumを
保持するJM109株のフマラーゼ活性をKanarek, L.
et al., J. Biol. Chem., 239, 4202-4206 (1964)に記
載の方法により測定した。その結果、pHC4fumを
保持するJM109株は、pHC4fumを保持しない
JM109株の約17倍のフマラーゼ活性を示すことか
ら、fum遺伝子が発現していることを確認した。
【0043】<2>コリネ型細菌のL−グルタミン酸生
産株へのpHC4fumの導入とL−グルタミン酸生産 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ13029を
電気パルス法(特開平2-207791号公報参照)によりプラ
スミドpHC4fumで形質転換し、得られた形質転換株を得
た。得られた形質転換株AJ13029/pHC4fumを用いてL−
グルタミン酸生産のための培養を以下のように行った。
5μg/mlのクロラムフェニコールを含むCM2Bプレー
ト培地にて培養して得たAJ13029/pHC4fum株の菌体を、5
μg/mlのクロラムフェニコールを含む下記組成を有する
L−グルタミン酸生産培地に接種し、31.5℃にて振とう
培養し、培地中の糖が消費されるまで振とう培養した。
得られた培養物を、同じ組成の培地に5%量接種し、37
℃にて培地中の糖が消費されるまで振とう培養した。コ
ントロールとしてコリネバクテリウム属細菌AJ13029株
に、既に取得されているコリネバクテリウム属細菌で自
律複製可能なプラスミドpHC4を電気パルス法により
形質転換した菌株を上記と同様にして培養した。
【0044】〔L−グルタミン酸生産培地〕 下記成分(1L中)を溶解し、KOHでpH8.0に調製し、11
5℃で15分殺菌する。 グルコース 150g KH2PO4 2g MgSO4・7H2O 1.5g FeSO4・7H2O 15mg MnSO4・4H2O 15mg 大豆蛋白加水分解液 50ml ビオチン 2mg サイアミン塩酸塩 3mg
【0045】培養終了後、培養液中のL−グルタミン酸
蓄積量を旭化成工業社製バイオテックアナライザーAS
−210により測定した。このときの結果を表1に示し
た。
【0046】
【表1】
【0047】<3>コリネ型細菌のL−リジン生産株へ
のpHC4fumの導入とL−リジン生産 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ11082を
電気パルス法(特開平2-207791号公報参照)によりプラ
スミドpHC4fumで形質転換し、得られた形質転換株を得
た。得られた形質転換株AJ11082/pHC4fumを用いてL−
リジン生産のための培養を以下のように行った。5μg/m
lのクロラムフェニコールを含むCM2Bプレート培地
にて培養して得たAJ11082/pHC4fum株の菌体を、5μg/ml
のクロラムフェニコールを含む下記組成のL−リジン生
産培地に接種し、31.5℃にて培地中の糖が消費されるま
で振とう培養した。コントロールとしてコリネバクテリ
ウム属細菌AJ11082株に、既に取得されているコリネバ
クテリウム属細菌で自律複製可能なプラスミドpHC4を電
気パルス法により形質転換した菌株を上記と同様にして
培養した。
【0048】ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタ
ムAJ11082は、1979年6月18日にアグリカルチュラル・
リサーチ・サービス・カルチャー・コレクション(Agri
cultural Research Service Culture Collection)に国
際寄託され、受託番号NRRL B-11470が付与されている。
【0049】〔L−リジン生産培地〕炭酸カルシウム以
外の下記成分(1L中)を溶解し、KOHでpH8.0に調製
し、115℃で15分殺菌した後、別に乾熱殺菌した炭酸カ
ルシウムを50g加える。 グルコース 100 g (NH42SO4 55 g KH2PO4 1 g MgSO4・7H2O 1 g ビオチン 500 μg チアミン 2000 μg FeSO4・7H2O 0.01 g MnSO4・7H2O 0.01 g ニコチンアミド 5 mg 蛋白質加水分解物(豆濃) 30 ml 炭酸カルシウム 50 g
【0050】培養終了後、培養液中のL−リジン蓄積量
を旭化成工業社製バイオテックアナライザーAS−21
0により測定した。このときの結果を表2に示した。
【0051】
【表2】
【0052】<4>コリネ型細菌のL−リジン及びL−
グルタミン酸生産株へのpHC4fumの導入とL−リジン及
びL−グルタミン酸同時生産 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12993を
電気パルス法(特開平2-207791号公報参照)によりプラ
スミドpHC4fumで形質転換し、得られた形質転換株を得
た。得られた形質転換株AJ12993/pHC4fumを用いてL−
リジン及びL−グルタミン酸生産のための培養を以下の
ように行った。5μg/mlのクロラムフェニコールを含む
CM2Bプレート培地にて培養して得たAJ12993/pHC4fu
m株の菌体を、5μg/mlのクロラムフェニコールを含む前
記L−リジン生産培地に接種して31.5℃にて培養した。
培養を開始してから12時間後に培養温度を34℃にシ
フトし、培地中の糖が消費されるまで振とう培養した。
コントロールとしてコリネバクテリウム属細菌AJ12993
株に、既に取得されているコリネバクテリウム属細菌で
自律複製可能なプラスミドpHC4を電気パルス法により形
質転換した菌株を上記と同様にして培養した。
【0053】培養終了後、培養液中のL−リジン及びL
−グルタミン酸蓄積量を旭化成工業社製バイオテックア
ナライザーAS−210により測定した。このときの結
果を表3に示した。
【0054】
【表3】 表3 ─────────────────────────────────── 菌 株 L−リジン生成量(g/L) L−グルタミン酸生成量(g/L) ─────────────────────────────────── AJ12993/pHC4 9.9 19.5 AJ12993/pHC4fum 13.1 22.8 ───────────────────────────────────
【0055】
【発明の効果】本発明により、コリネ型細菌のL−リジ
ン又はL−グルタミン酸等のL−アミノ酸の生産能を向
上させることができる。
【0056】
【配列表】Sequence Listing
【0057】<110> 味の素株式会社(Ajinomoto Co., In
c.) <120> L−アミノ酸の製造法 <130> P-6642 <141> 1999-07-02 <160> 2 <170> PatentIn Ver. 2.0
【0058】 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:primer for amplifying Esherichia coli fum gene <400> 1 aagcttcggg cggtcttgat gtca 24
【0059】 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:primer for amplifying Esherichia coli fum gene <400> 2 gttaacggat aacgtctggc ggtg 24
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 13/08 C12P 13/14 A 13/14 13/06 //(C12P 13/06 C12R 1:15 C12R 1:15) C12P 13/08 (C12P 13/08 13/14 C12R 1:15) C12N 15/00 ZNAA (C12P 13/14 C12R 1:15) (72)発明者 倉橋 修 神奈川県川崎市川崎区鈴木町1−1味の素 株式会社発酵技術研究所内 Fターム(参考) 4B024 AA03 AA05 AA10 BA71 BA72 BA73 BA74 EA04 FA13 GA14 4B064 AE07 AE08 AE10 AE19 AE25 CA02 CA19 DA10 DA11 4B065 AA22X AA24X AA26Y AA32X AB01 AC14 AC20 BA03 BD33 CA41 CA43

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細胞中のフマラーゼ活性が増強され、か
    つL−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌。
  2. 【請求項2】 前記L−アミノ酸が、L−リジン、L−
    グルタミン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L
    −セリンから選ばれる請求項1記載のコリネ型細菌。
  3. 【請求項3】 前記フマラーゼ活性の増強が、前記細菌
    細胞内のフマラーゼをコードする遺伝子のコピー数を高
    めることによるものである請求項1記載のコリネ型細
    菌。
  4. 【請求項4】 前記フマラーゼをコードする遺伝子がエ
    シェリヒア属細菌由来である請求項3記載のコリネ型細
    菌。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載のコ
    リネ型細菌を培地に培養し、該培養物中にL−アミノ酸
    を生成蓄積せしめ、該培養物からL−アミノ酸を採取す
    ることを特徴とするL−アミノ酸の製造法。
  6. 【請求項6】 前記L−アミノ酸が、L−リジン、L−
    グルタミン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L
    −セリンから選ばれる請求項5記載の方法。
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