JP2004313202A - Process for constructing amino acid-producing bacterium and process for producing amino acid by fermentation method using the constructed amino acid-producing bacterium - Google Patents

Process for constructing amino acid-producing bacterium and process for producing amino acid by fermentation method using the constructed amino acid-producing bacterium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fermentation method for producing glutamic acid at a lower cost by using a coryneform glutamic acid-producing microorganism and increasing glutamic acid yield. <P>SOLUTION: The fermentation method for producing L-glutamic acid or L-arginine comprises cultivating a coryneform bacterium in a medium, producing and accumulating L-glutamic acid or L-arginine in the medium and collecting the L-glutamic acid or L-arginine from the medium, wherein the coryneform bacterium is introduced, at -35 region of a promoter sequence of amino acid-biosynthesizing genes on a chromosome of a coryneform bacterium, with at least one kind of DNA sequence selected from the group consisting of TTGTCA, TTGACA, TTGCTA and TGCCA, and/or introduced, at -10 region, with TATAAT sequence or a sequence substituted its base of ATAAT with another base. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アミノ酸を高収率で生産する能力を有する変異株を構築する方法及びその変異株を用いる発酵法によるL−アミノ酸の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for constructing a mutant having the ability to produce an amino acid at a high yield and a method for producing an L-amino acid by a fermentation method using the mutant.

発酵法によるアミノ酸の生産に用いられる変異株の構築方法は、大別すると2通りあり、1つは化学変異剤をもちいてDNAにランダムに変異を導入する方法であり、もう1つは遺伝子組換えを用いる方法である。遺伝子組換えを用いる方法では、目的物質の生合成に関与する代謝経路上の遺伝子を強化したり、分解に関与する酵素の遺伝子を弱化したりすることにより,目的物質の生産性が向上した菌株を開発出来る。また、その際に、目的遺伝子を強化する方法として、細胞内で,染色体とは独立して自立複製可能なプラスミドが主に用いられてきた。
しかし、プラスミドを用いた目的遺伝子の強化方法には問題点がある。具体的には目的遺伝子の強化の程度はプラスミド自体のコピー数によって決まるため、目的遺伝子の種類によってはコピー数が高過ぎて,発現量が高くなり過ぎることにより、生育が著しく抑制されたり、逆に目的物質の生産能が低下したりする例が多くある。この様な場合、コピー数が低い種類のプラスミドを用いることにより、目的遺伝子の強化の程度を下げることが可能であるが、プラスミドの種類は多くの場合限定的であり、目的遺伝子の発現レベルを自由に調節することは不可能である。
There are roughly two methods for constructing mutant strains used for the production of amino acids by fermentation. One is a method of introducing mutations into DNA randomly using a chemical mutagen, and the other is a method of constructing a gene. This is a method using replacement. In the method using genetic recombination, strains with improved target substance productivity are obtained by enhancing genes in metabolic pathways involved in the biosynthesis of the target substance or weakening genes of enzymes involved in degradation. Can be developed. At that time, a plasmid capable of autonomously replicating independently of a chromosome in a cell has been mainly used as a method for enhancing a target gene.
However, there is a problem in a method for enhancing a target gene using a plasmid. Specifically, the degree of enhancement of the target gene is determined by the copy number of the plasmid itself. Depending on the type of the target gene, the copy number is too high and the expression level is too high, so that the growth is significantly suppressed or the reverse. In many cases, the ability to produce the target substance is reduced. In such a case, the degree of enhancement of the target gene can be reduced by using a plasmid having a low copy number, but the type of plasmid is often limited, and the expression level of the target gene is reduced. It is impossible to adjust freely.

もう一つの問題点は、プラスミドの複製が不安定であることがしばしばであり、プラスミドが脱落してしまうことである。
例えば、特許文献1には、グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)産生遺伝子(グルタミン酸脱水素酵素遺伝子)を含むDNA断片と細胞内での自立複製に必要な遺伝子を含むDNA断片(プラスミド)とを含む組換え体DNAが開示されており、この組換え体DNAを細胞に導入することによって、GDH強化株を育種することができ、微生物による物質(アミノ酸、蛋白質等)生産を改善できることが開示されている。
これに対して、特許文献2には、上記組換え体DNAをコリネバクテリウムに移入して該酵素活性が強化された菌株を作成し、この菌株を用いて醗酵法によりL−グルタミン酸を製造したが、その生産量や収率はまだまだ満足のいくものではなく、更にL−グルタミン酸の生産性を向上させることが望まれているとしている。そして、この要望は、グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ産生遺伝子とイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(ICDH)の2種の遺伝子を含む組換え体DNAをグルタミン酸生産性コリネ型細菌に移入することにより、達成できたとしている。
Another problem is that the replication of the plasmid is often unstable and the plasmid is lost.
For example, Patent Literature 1 discloses a DNA fragment containing a glutamate dehydrogenase (GDH) -producing gene (glutamic acid dehydrogenase gene) derived from a glutamate-producing coryneform bacterium and a DNA fragment containing a gene required for autonomous replication in a cell ( And a recombinant DNA containing the plasmid (plasmid). By introducing the recombinant DNA into cells, a GDH-enriched strain can be bred and the production of substances (amino acids, proteins, etc.) by microorganisms is improved. It is disclosed that it is possible.
On the other hand, in Patent Document 2, the above recombinant DNA was transferred into Corynebacterium to prepare a strain with enhanced enzyme activity, and L-glutamic acid was produced by fermentation using this strain. However, the production amount and yield are not yet satisfactory, and it is said that it is desired to further improve the productivity of L-glutamic acid. This demand was met by transferring a recombinant DNA containing two genes, a glutamate dehydrogenase producing gene and an isocitrate dehydrogenase gene (ICDH), from a glutamate-producing coryneform bacterium to a glutamate-producing coryneform bacterium. It has been achieved.

一方、特許文献3には、コリネバクテリア菌株と、該菌株中の発現のための第一機能性DNA配列、アミノ酸、ポリペプチドおよび/または蛋白質をコードする第二DNA配列、及び上記第一及び第二DNA配列の間に挿入された第三DNA配列を含む分泌カセットとを含んでなり、該第三DNA配列が該コリネバクテリア菌株によりアミノ酸、ポリペプチドおよび/または蛋白質の分泌を保証するPS1又はPS2から選ばれた蛋白質の要素をコードすることを特徴とするコリネバクテリアの発現及び分泌系が開示されている。具体的には、ポリペプチドの分泌が開示されており、コリネバクテリア菌株にNTG変異誘発を施し、グルタミン酸アナログである4−フルオログルタミン酸4−fluoroglutamate (4FG)に対して耐性を与える変異株を選び、これをpCGL141での形質転換に付しており、上記アナログ耐性菌の中からGDHの発現が強化された株が取得できることが開示されている。ここでは、GDHプロモーターのヌクレオチド配列251〜266に変異が生じていることが示されている。   On the other hand, Patent Document 3 discloses a Corynebacterium strain, a first functional DNA sequence for expression in the strain, a second DNA sequence encoding an amino acid, a polypeptide and / or a protein, and A secretion cassette containing a third DNA sequence inserted between the two DNA sequences, wherein said third DNA sequence ensures secretion of amino acids, polypeptides and / or proteins by said Corynebacterium strain. And a corynebacterium expression and secretion system characterized by encoding a protein element selected from the group consisting of: Specifically, polypeptide secretion is disclosed, and NTG mutagenesis is performed on a Corynebacterium strain to select a mutant strain that confers resistance to a glutamate analog, 4-fluoroglutamic acid 4-fluoroglutamate (4FG), This is subjected to transformation with pCGL141, and it is disclosed that a strain with enhanced GDH expression can be obtained from the above-mentioned analog-resistant bacteria. Here, it is shown that a mutation occurs in the nucleotide sequence 251 to 266 of the GDH promoter.

特開昭61−268185号公報JP-A-61-268185 特許第2520895号公報Japanese Patent No. 2520895 特表平6−502548号公報Japanese Patent Publication No. Hei 6-502548

本発明は、プラスミドを用いることなく目的遺伝子の発現量の適度な強化および調節を行うことができ、アミノ酸を高収率で生産する能力を有する変異株を遺伝子組換え又は変異により構築する方法を提供することを目的とする。
本発明は、副生アスパラギン酸およびアラニンの著しい増加を引き起こすことなく、コリネバクテリア菌株にグルタミン酸を高収率で生産する能力を付与することができるGDH用プロモーターを提供することを目的とする。
本発明は、又、上記GDH用プロモーター配列を持つGDH遺伝子を提供することを目的とする。
本発明は、又、上記遺伝子を有するL−グルタミン酸生産性コリネバクテリア菌株を提供することを目的とする。
本発明は、構築されたアミノ酸生産菌を用いる醗酵法によるアミノ酸の製造法を提供することを目的とする。
本発明は、コリネ型グルタミン酸生産菌を用いる、グルタミン酸の収率を向上させ、より安価にグルタミン酸を製造するグルタミン酸発酵法を提供することを目的とする。
The present invention relates to a method for constructing a mutant strain capable of appropriately enhancing and regulating the expression level of a target gene without using a plasmid and having the ability to produce amino acids in high yield by genetic recombination or mutation. The purpose is to provide.
An object of the present invention is to provide a promoter for GDH capable of conferring the ability to produce glutamic acid in a high yield on a Corynebacterium strain without causing a significant increase in by-product aspartic acid and alanine.
Another object of the present invention is to provide a GDH gene having the above-mentioned GDH promoter sequence.
Another object of the present invention is to provide an L-glutamic acid-producing corynebacterium strain having the above gene.
An object of the present invention is to provide a method for producing an amino acid by a fermentation method using a constructed amino acid-producing bacterium.
An object of the present invention is to provide a glutamate fermentation method that uses a coryneform glutamate-producing bacterium, improves the yield of glutamic acid, and produces glutamic acid at lower cost.

本発明は、染色体上のアミノ酸生合成系遺伝子のプロモーターを様々に改変し,目的とする遺伝子の発現量を調節することにより上記課題を効率的に解決できるとの知見に基づいてなされたものである。特に、プロモーターの特異的領域である−35領域および/または−10領域に特定の変異を導入することにより上記課題を効率的に解決できるとの知見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明は、コリネ型細菌の染色体上のアミノ酸又は核酸生合成系遺伝子のプロモーター配列に、コンセンサス配列に近づくような変異を起こさせるか又は遺伝子組換えにより導入して、コリネ型細菌の変異体を調製し、該変異体を培養して目的とするアミノ酸又は核酸の産生量の多い変異体を採取することを特徴とするアミノ酸又は核酸産生能が向上したコリネ型細菌の調製方法を提供する。
The present invention has been made based on the finding that the above problem can be efficiently solved by variously modifying the promoter of the amino acid biosynthesis system gene on the chromosome and adjusting the expression level of the gene of interest. is there. In particular, the present invention has been made based on the finding that the above problem can be efficiently solved by introducing a specific mutation into the -35 region and / or the -10 region which is a specific region of the promoter.
That is, the present invention provides a mutation in a coryneform bacterium by causing a mutation approaching a consensus sequence or by introducing a gene into a promoter sequence of an amino acid on the chromosome of a coryneform bacterium or a nucleic acid biosynthesis gene, or introducing the mutation by genetic recombination. The present invention provides a method for preparing a coryneform bacterium having improved ability to produce amino acids or nucleic acids, comprising preparing a body, culturing the mutant, and collecting a mutant having a high production amount of the desired amino acid or nucleic acid. .

本発明は、又、−35領域に CGGTCA 、TTGTCA、TTGACA及び TTGCCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列若しくは該配列のATAAT の塩基が別の塩基で置換されており、プロモーター機能を阻害しない配列を有することを特徴とするグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)産生遺伝子用プロモーターを提供する。
本発明は、又、上記プロモーターを有するグルタミン酸デヒドロゲナーゼ産生遺伝子を提供する。
本発明は、又、上記遺伝子を有するコリネ型L−グルタミン酸生産菌を提供する。
The present invention also provides a method wherein at least one DNA sequence selected from the group consisting of CGGTCA, TTGTCA, TTGACA and TTGCCA is substituted in the -35 region and / or the TATAAT sequence or the ATAAT base in the sequence is substituted with another base in the -10 region. And a promoter for a glutamate dehydrogenase (GDH) -producing gene, which has a sequence that does not inhibit the promoter function.
The present invention also provides a glutamate dehydrogenase producing gene having the above promoter.
The present invention also provides a coryneform L-glutamic acid producing bacterium having the above gene.

本発明は、また、上記の方法で構築したアミノ酸又は核酸産生能が向上したコリネ型細菌を、培地で培養し、培地中に目的のアミノ酸又は核酸を生成蓄積させ、これを該培地から採取することを特徴とする発酵法による該アミノ酸又は核酸の製造方法を提供する。
本発明は、また、4−フルオログルタミン酸に対して耐性を有するコリネ型L−グルタミン酸生産菌を、液体培地で培養し、培地中にL−グルタミン酸を生成蓄積させ、これを該培地から採取することを特徴とする発酵法によるL−グルタミン酸の製造方法を提供する。
The present invention also provides a coryneform bacterium having an improved ability to produce amino acids or nucleic acids constructed by the above-described method, by culturing in a medium, producing and accumulating a target amino acid or nucleic acid in the medium, and collecting the same from the medium. A method for producing the amino acid or nucleic acid by a fermentation method is provided.
The present invention also provides a method for culturing a coryneform L-glutamic acid-producing bacterium having resistance to 4-fluoroglutamic acid in a liquid medium, producing and accumulating L-glutamic acid in the medium, and collecting the L-glutamic acid from the medium. And a method for producing L-glutamic acid by a fermentation method.

本発明でいうコリネ型グルタミン酸生産菌とは、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. Bacteriol., 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を含む。したがって、本発明で使用する変異株は、ブレビバクテリウム属またはコリネバクテリウム属に属する下記のようなコリネ型グルタミン酸生産菌から誘導することができる。尚、本明細書において、グルタミン酸生産性に言及しない場合は、コリネバクテリウム属細菌及びブレビバクテリウム属細菌を単にコリネ型細菌ということがある。   The coryneform glutamate-producing bacterium referred to in the present invention includes a bacterium that has been conventionally classified into the genus Brevibacterium, but is now integrated as a bacterium belonging to the genus Corynebacterium (Int.J. Syst.Bacteriol., 41, 255 ( 1981)), and also includes bacteria of the genus Brevibacterium, which is closely related to the genus Corynebacterium. Therefore, the mutant strain used in the present invention can be derived from the following coryneform glutamate-producing bacteria belonging to the genus Brevibacterium or Corynebacterium. In the present specification, when not referring to glutamic acid productivity, the genus Corynebacterium and the genus Brevibacterium may be simply referred to as coryneform bacterium.

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 ATCC15806
コリネバクテリウム・カルナエ ATCC15991
コリネバクテリウム・グルタミクム ATCC13032
ブレビバクテリウム・ディバリカタム ATCC14020
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム ATCC13869
コリネバクテリウム・リリウム ATCC15990
ブレビバクテリウム・フラバム ATCC14067
コリネバクテリウム・メラセコーラ ATCC17965
ブレビバクテリウム・サッカロリティクム ATCC14066
ブレビバクテリウム・インマリオフィルム ATCC14068
ブレビバクテリウム・ロゼウム ATCC13825
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス ATCC19240
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム ATCC15354
コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス AJ12310(FERM 9246)
Corynebacterium acetoacid film ATCC13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium carnae ATCC15991
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869
Corynebacterium lilium ATCC15990
Brevibacterium flavum ATCC14067
Corynebacterium meracecola ATCC17965
Brevibacterium saccharolyticum ATCC14066
Brevibacterium in Mario film ATCC14068
Brevibacterium roseum ATCC13825
Brevibacterium thiogenitalis ATCC19240
Microbacterium ammonia phyllum ATCC15354
Corynebacterium thermoaminogenes AJ12310 (FERM 9246)

目的物質としてのアミノ酸としては、生合成に関与する遺伝子およびそのプロモーターが明らかになっているものであれば何でもよい。生合成に関与する酵素の例として具体的には,グルタミン酸発酵の場合には、GDH、クエン酸合成酵素(CS)、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ(ICDH)、ピルビン酸デヒドロゲナーセ(PDH)、アコニターゼ(ACO)等が有効である。
リジン発酵では、アスパルテートカイネース(AK)、ジヒドロジピコリネートシンターセ、ジヒドロジピコネートレダクターゼ、ジアミノピメレートデヒドロゲナーゼ、ジアミノピメレートデカルボキシラーセなどの生合成系酵素に加え、リジンの膜排出に関与するリジン排出蛋白(lysE遺伝子)も同様に有効である。
アルギニン発酵では、N−アセチルグルタミン酸シンターゼ、N−アセチルグルタミン酸キナーゼ、N−アセチルグルタミルリン酸レダクターゼ、アセチルオルニチンアミノトランスフェラーゼ、N−アセチルオルニチナーゼ、オルニチンカルバミルトランスフェラーゼ、アルギニノコハク酸シンターゼ及びアルギニノサクシナーゼによって触媒される反応で生成する。そして、これらの酵素が有効である。また、これらの酵素は、順にargA、argB、argC、argD、argE、argF、argG、argHの各遺伝子によってコードされている。
The amino acid as the target substance may be any amino acid as long as the gene involved in biosynthesis and its promoter are known. Specific examples of enzymes involved in biosynthesis include GDH, citrate synthase (CS), isocitrate dehydrogenase (ICDH), pyruvate dehydrogenase (PDH), and aconitase (ACO) in the case of glutamic acid fermentation. Is valid.
In lysine fermentation, biosynthetic enzymes such as aspartate kinase (AK), dihydrodipicolinate synthase, dihydrodipiconate reductase, diaminopimelate dehydrogenase, and diaminopimelate decarboxylase are added. Lysine excretion protein (lysE gene) involved in membrane excretion is also effective.
In arginine fermentation, N-acetylglutamate synthase, N-acetylglutamate kinase, N-acetylglutamylphosphate reductase, acetylornithine aminotransferase, N-acetylornitinase, ornithine carbamyltransferase, argininosuccinate synthase and argininosuccinase Produced in catalyzed reactions. And these enzymes are effective. Further, these enzymes are encoded by the respective genes of argA, argB, argC, argD, argE, argF, argG, and argH in order.

セリン発酵では、3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ、ホスホセリントランスアミナーゼ、ホスホセリンホスファターゼ等の酵素が有効である。
フェニルアラニン発酵では、デオキシアラビノヘプツロン酸リン酸合成酵素、3−デヒドロキナ酸合成酵素、3−デヒドロキナ酸デヒドラターゼ、シキミ酸デヒドロゲナーゼ、シキミ酸キナーゼ、5−エノールピルビルシキミ酸−3−リン酸合成酵素、コリスミ酸合成酵素、コリスミ酸ムターゼ、プレフェン酸デヒドラターゼ等の生合成酵素が有効である。また、トランスケトラーゼ、トランスアルドラーゼ、フォスフォエノールピルビン酸合成酵素等の糖代謝系酵素も有効である。
トリプトファン発酵では、上記フェニルアラニン発酵で有効と考えられる諸酵素、セリン発酵で有効と考えられる諸酵素に加えて、トリプトファンオペロンに属する酵素が有効である。
プロリン発酵では、上記グルタミン酸発酵で有効と考えられる諸酵素に加え、γ−グルタミルキナーゼ、γ−グルタミルセミアルデヒドデヒドロゲナーゼ、ピロリン−5−カルボキシレートレダクターゼ等が有効である。
グルタミン発酵では上記グルタミン酸発酵で有効と考えられる諸酵素に加え、グルタミンシンテターゼが有効である。
In serine fermentation, enzymes such as 3-phosphoglycerate dehydrogenase, phosphoserine transaminase, and phosphoserine phosphatase are effective.
In the phenylalanine fermentation, deoxyarabinoheptulonate phosphate synthase, 3-dehydroquinate synthase, 3-dehydroquinate dehydratase, shikimate dehydrogenase, shikimate kinase, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase Biosynthetic enzymes such as chorismate synthase, chorismate mutase and prephenate dehydratase are effective. In addition, sugar metabolism enzymes such as transketolase, transaldolase, and phosphoenol pyruvate synthase are also effective.
In tryptophan fermentation, enzymes belonging to the tryptophan operon are effective in addition to the enzymes considered to be effective in the phenylalanine fermentation and the enzymes considered to be effective in the serine fermentation.
In proline fermentation, γ-glutamyl kinase, γ-glutamyl semialdehyde dehydrogenase, pyrroline-5-carboxylate reductase, and the like are effective in addition to the enzymes considered to be effective in glutamic acid fermentation.
In glutamine fermentation, glutamine synthetase is effective in addition to the enzymes considered to be effective in glutamic acid fermentation.

イノシン生産においては5−ホスホリボシル1−二リン酸合成酵素、5−ホスホリボシル1−2リン酸アミノトランスフェラーゼ、ホスホリボシルアミノイミダゾールカルボキシアミド ホルミルトランスフェラーゼなどの酵素の発現強化が有効であると考えられる。
グアノシン生産においては5−ホスホリボシル1−2リン酸合成酵素、5−ホスホリボシル1−2リン酸アミノトランスフェラーゼ、ホスホリボシルアミノイミダゾールカルボキシアミド ホルミルトランスフェラーゼに加えて5′−イノシン酸デヒドロゲナーゼ、5′−キサンチル酸アミナーゼの発現強化が有効であると考えられる。
アデノシン生産においては5−ホスホリボシル1−2リン酸合成酵素、5−ホスホリボシル1−2リン酸アミノトランスフェラーゼ、ホスホリボシルアミノイミダゾールカルボキシアミド ホルミルトランスフェラーゼに加えて、アデニロサクシネートシンテターゼの発現強化が有効であると考えられる。
ヌクレオチド生産においてはフォスフォリボシルトランスフェラーゼやイノシンキナーゼ、グアノシンキナーゼ、アデノシンキナーゼの発現強化が有効であると考えられる。
In inosine production, enhanced expression of enzymes such as 5-phosphoribosyl 1-diphosphate synthase, 5-phosphoribosyl 1-2-phosphate aminotransferase, and phosphoribosylaminoimidazolecarboxamide formyltransferase is considered to be effective.
In guanosine production, in addition to 5-phosphoribosyl 1-2-phosphate synthase, 5-phosphoribosyl 1-2-phosphate aminotransferase, and phosphoribosylaminoimidazolecarboxamide formyltransferase, 5'-inosinic acid dehydrogenase and 5'-xanthylic acid aminase Is thought to be effective.
In adenosine production, in addition to 5-phosphoribosyl 1-2-phosphate synthase, 5-phosphoribosyl 1-2-phosphate aminotransferase, and phosphoribosylaminoimidazolecarboxamide formyltransferase, enhanced expression of adenylosuccinate synthetase is effective. it is conceivable that.
In nucleotide production, enhanced expression of phosphoribosyltransferase, inosine kinase, guanosine kinase, and adenosine kinase is considered to be effective.

本発明では、コリネ型アミノ酸生産菌の染色体上の所望のアミノ酸生合成系遺伝子のプロモーター配列、例えば、上記GDH用プロモーターなどのプロモーター配列に、コンセンサス配列に近づくような変異を、化学薬品などを用いる変異により起こさせるか又は該変異を遺伝子組換えにより導入して、コリネ型アミノ酸生産菌の変異体を調製する。
ここで、コンセンサス配列は、多くのプロモーター配列を比較して最も高頻度で出現する塩基を並べた配列である。このようなコンセンサス配列としては、大腸菌、バチルス サブチリスなどのコンセンサス配列があげられる。大腸菌のコンセンサス配列は、Diane K. Hawley and William R. McClure Nuc. Acid. Res. 11:2237-2255(1983)に記載されており、バチルス サブチリスのコンセンサス配列は、Charles et al. Mol. Gen. Genet 186:339-346(1982)に記載されている。
上記変異は、1つのプロモーター配列、例えば、GDH用プロモーターのみに起こさせてもよいが、2つ以上のプロモーター配列、例えば、GDH用プロモーター、クエン酸合成酵素(CS)やイソクエン酸デヒドロゲナーゼ(ICDH)に起こさせてもよい。
本発明では、このようにして得られた該変異体を培養して目的とするアミノ酸の産生量の多い変異体を採取する。
In the present invention, a promoter sequence of a desired amino acid biosynthesis system gene on the chromosome of a coryneform amino acid-producing bacterium, for example, a promoter sequence such as the above-mentioned GDH promoter is mutated using a chemical or the like to approach a consensus sequence. A mutant of a coryneform amino acid-producing bacterium is prepared by causing the mutation or introducing the mutation by genetic recombination.
Here, the consensus sequence is a sequence in which the most frequently occurring bases are arranged by comparing many promoter sequences. Such consensus sequences include consensus sequences for E. coli, Bacillus subtilis, and the like. The consensus sequence of E. coli is described in Diane K. Hawley and William R. McClure Nuc. Acid. Res. Genet 186: 339-346 (1982).
The above mutation may be caused only in one promoter sequence, for example, a GDH promoter alone, but two or more promoter sequences, for example, a GDH promoter, citrate synthase (CS) or isocitrate dehydrogenase (ICDH) May be woken up.
In the present invention, the mutant thus obtained is cultured to collect a mutant having a high production amount of the target amino acid.

グルタミン酸発酵の場合に、コリネ型グルタミン酸生産菌のGDHはそれ自身のプロモーター配列をその上流域に持つことが明らかになっている(Sahm et al. Molecular Microbiology(1992), 6, 317-326)。
例えば、本発明のGDH用プロモーター、該GDH用プロモーター配列を持つGDH遺伝子及び該遺伝子を有するL−グルタミン酸生産性コリネバクテリア菌株は、例えば次のようにして得ることができる。
つまり、上記のような菌株に紫外線照射、X線照射、放射線照射、変異誘起剤処理等の変異処理を施し、4−フルオログルタミン酸を含有する寒天平板培地上で、4−フルオログルタミン酸に対して耐性を有する菌株を得る。すなわち、親株の生育を抑制する濃度の4−フルオログルタミン酸を含有する寒天平板培地上に変異処理を施した菌株を塗布し、生育してきた変異株を分離すればよい。
又、GDH遺伝子のプロモーター配列を、部位特異的変異法を用いて各種変異を導入した配列に置換したものを多数作製し、それぞれの配列とGDH活性との関係を調べて、L−グルタミン酸生産性の高いものを選択することができる。
In the case of glutamate fermentation, GDH of coryneform glutamate producing bacteria has been shown to have its own promoter sequence in its upstream region (Sahm et al. Molecular Microbiology (1992), 6, 317-326).
For example, the GDH promoter of the present invention, the GDH gene having the GDH promoter sequence, and the L-glutamic acid-producing corynebacterium strain having the gene can be obtained, for example, as follows.
That is, the above strains are subjected to mutation treatment such as ultraviolet irradiation, X-ray irradiation, radiation irradiation, and treatment with a mutagenic agent, and are resistant to 4-fluoroglutamic acid on an agar plate medium containing 4-fluoroglutamic acid. Is obtained. That is, the mutated strain may be applied to an agar plate medium containing 4-fluoroglutamic acid at a concentration that suppresses the growth of the parent strain, and the grown mutant strain may be isolated.
In addition, a large number of GDH gene promoter sequences were prepared by substituting various mutation-introduced sequences using a site-directed mutagenesis method, and the relationship between each sequence and GDH activity was examined to determine L-glutamic acid productivity. Can be selected.

本発明では、特に、GDH遺伝子のプロモーターの−35領域のDNA配列がCGGTCA、TTGTCA、TTGACA及び TTGCCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列となっているか、及び/又は該プロモーターの−10領域のDNA配列がTATAATとなっているか、若しくは−10領域にTATAAT配列のATAAT の塩基が別の塩基で置換されており、プロモーター機能を阻害しない配列となっているものが好ましい。-10 配列のTATAAT配列のATAAT の塩基が別の塩基で置換されており、プロモーター機能を阻害しない配列となっているものを選択できるのは、野生型の-10 配列であるCATAATの最初の「C 」を「T 」に代えただけで劇的にGDH比活性の上昇が観察されたので(表1、p6-4参照)、他の塩基にかえてもかまわないと考えられるからである。
GDH遺伝子のプロモーター配列は、例えば、前出のSahm et al. Molecular Microbiology(1992), 6, 317-326に記載されており、又、配列番号1に記載されている。又、GDH遺伝子自体の配列は、例えば、同じくSahm et al. Molecular Microbiology(1992), 6, 317-326に記載されており、又、配列番号1に記載されている。
同様にして、クエン酸合成酵素(CS)やイソクエン酸デヒドロゲナーゼ(ICDH)のプロモーターについても変異を起こさせることができる。
このようにして、GDH用プロモーターとしては、−35領域に CGGTCA 、TTGTCA、TTGACA及び TTGCCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列若しくは該配列のATAAT の塩基が別の塩基で置換されており、プロモーター機能を阻害しない配列を有するものがあげられる。又、上記プロモーターを有するグルタミン酸デヒドロゲナーゼ産生遺伝子を提供する。
In the present invention, in particular, the DNA sequence of the -35 region of the promoter of the GDH gene is at least one DNA sequence selected from the group consisting of CGGTCA, TTGTCA, TTGACA and TTGCCA, and / or the -10 region of the promoter. It is preferable that the DNA sequence is TATAAT or that the -10 region has the ATAAT base in the TATAAT sequence replaced with another base and does not inhibit the promoter function. The ATAAT base of the -10 sequence is replaced with another base in the ATAAT base, and a sequence that does not inhibit the promoter function can be selected. This is because a dramatic increase in GDH specific activity was observed only by replacing “C” with “T” (see Table 1, p6-4), and it is considered that other bases may be used.
The promoter sequence of the GDH gene is described, for example, in Sahm et al., Molecular Microbiology (1992), 6, 317-326, supra, and is described in SEQ ID NO: 1. The sequence of the GDH gene itself is described in, for example, Sahm et al. Molecular Microbiology (1992), 6, 317-326, and is also described in SEQ ID NO: 1.
Similarly, mutations can be made in the promoters of citrate synthase (CS) and isocitrate dehydrogenase (ICDH).
Thus, the promoter for GDH includes at least one DNA sequence selected from the group consisting of CGGTCA, TTGTCA, TTGACA and TTGCCA in the −35 region and / or the TATAAT sequence or the ATAAT base of the sequence in the −10 region. Those having a sequence substituted with another base and not inhibiting the promoter function can be mentioned. Also, there is provided a glutamate dehydrogenase producing gene having the above promoter.

CS用プロモーターとしては、−35領域に TTGACA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列を有しており、プロモーター機能を阻害しない配列を有するものがあげられる。又、上記プロモーターを有するCS遺伝子を提供する。
ICDH用プロモーターとしては、−35領域の第一又は第二のプロモタ−にTTGCCA配列及びTTGACA配列のいずれか及び/又は−10領域の第一又は第二のプロモタ−にTATAAT配列を有しており、プロモーター機能を阻害しない配列を有するものあげられる。又、上記プロモーターを有するicd遺伝子を提供する。
PDH用プロモーターとしては、−35領域にTTGCCA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列を有しており、プロモーター機能を阻害しない配列をものがあげられる。又、上記プロモーターを有するPDH遺伝子を提供する。
本発明は、又、上記遺伝子を有するコリネ型L−グルタミン酸生産菌を提供する。
Examples of the CS promoter include those having a TTGACA sequence in the -35 region and / or a TATAAT sequence in the -10 region, and having a sequence that does not inhibit the promoter function. Further, the present invention provides a CS gene having the above promoter.
The promoter for ICDH has either the TTGCCA sequence or the TTGACA sequence in the first or second promoter of the -35 region and / or the TATAAT sequence in the first or second promoter of the -10 region. And those having a sequence that does not inhibit the promoter function. Also provided is an icd gene having the above promoter.
Examples of the PDH promoter include those having a TTGCCA sequence in the -35 region and / or a TATAAT sequence in the -10 region, and which do not inhibit the promoter function. Also provided is a PDH gene having the above promoter.
The present invention also provides a coryneform L-glutamic acid producing bacterium having the above gene.

アルギニノコハク酸シンターゼ用プロモーターとしては、−35領域にTTGCCA、TTGCTA及び TTGTCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列若しくは該配列のATAAT の塩基が別の塩基で置換されており、プロモーター機能を阻害しない配列を有するがあげられる。又、上記プロモーターを有するアルギニノコハク酸シンターゼ遺伝子を提供する。
本発明は、又、上記遺伝子を有するコリネ型アルギニン生産菌を提供する。
本発明のコリネ型アミノ酸、好ましくはL−グルタミン酸生産菌を、液体培地に培養し、培地中に所望のアミノ酸、好ましくはL−グルタミン酸を生成蓄積させ、これを該培地から採取することによりアミノ酸を得ることができる。
本発明において上記菌株の培養に用いられる液体培地としては、炭素源、窒素源、無機塩類、生育因子等を含有する通常の栄養培地が用いられる。
炭素源としては、グルコース、フラクトース、シュクロース、廃糖蜜、澱粉加水分解物等の炭水化物、エタノール、グリセロール等のアルコール類、酢酸等の有機酸類が使用される。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、アンモニア、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーン・スティープ・リカー等が使用される。栄養要求性を有する変異株を用いる場合には、それらの要求物質を標品もしくはそれを含有する天然物として添加するのがよい。
As the promoter for argininosuccinate synthase, at least one kind of DNA sequence selected from the group consisting of TTGCCA, TTGCTA and TTGTCA in the -35 region and / or the TATAAT sequence or the ATAAT base of the sequence substituted with another base in the -10 region. And has a sequence that does not inhibit the promoter function. Also provided is an argininosuccinate synthase gene having the above promoter.
The present invention also provides a coryneform arginine-producing bacterium having the above gene.
The coryneform amino acid of the present invention, preferably an L-glutamic acid-producing bacterium, is cultured in a liquid medium to produce and accumulate a desired amino acid, preferably L-glutamic acid, in the medium. Obtainable.
In the present invention, a normal nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, growth factors and the like is used as a liquid medium for culturing the above strain.
As the carbon source, glucose, fructose, sucrose, molasses, carbohydrates such as starch hydrolysate, alcohols such as ethanol and glycerol, and organic acids such as acetic acid are used. As the nitrogen source, ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium acetate, ammonia, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor and the like are used. When auxotrophic mutants are used, it is preferable to add those required substances as a sample or a natural product containing the same.

コリネ型細菌は一般に、ビオチン制限下でL−グルタミン酸を生産する。従って、培地中のビオチン量を制限するか、界面活性剤やペニシリンなどのビオチン作用抑制物質を添加する。
発酵は、振とう培養や通気攪拌培養等による好気条件下にて、培養液のpHを5〜9の間に保持しつつ2〜7日間行うのがよい。pHの調節には、尿素、炭酸カルシウム、アンモニアガス、アンモニア水等を用いるのがよい。培養温度は24〜37℃であるのが好ましい。
培養液中に生成蓄積したL−グルタミン酸の採取は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。
本発明によれば、コリネ型アミノ酸生産菌のアミノ酸生合成遺伝子のプロモーター領域に変異を導入し,目的遺伝子の発現量を調節することにより、目的アミノ酸を高収率で得ることができ、又プラスミドのように脱落がなく、安定して目的アミノ酸を高収率で得ることができるので、工業的に大きな利点がある。
Coryneform bacteria generally produce L-glutamic acid under biotin restriction. Therefore, the amount of biotin in the medium is restricted, or a biotin action inhibitor such as a surfactant or penicillin is added.
The fermentation is preferably performed for 2 to 7 days under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and stirring culture while maintaining the pH of the culture solution between 5 and 9. It is preferable to use urea, calcium carbonate, ammonia gas, aqueous ammonia or the like for adjusting the pH. The culture temperature is preferably from 24 to 37 ° C.
The L-glutamic acid produced and accumulated in the culture solution may be collected by a conventional method, for example, an ion exchange resin method, a crystallization method, or the like. Specifically, L-glutamic acid may be adsorbed and separated by an anion exchange resin, or may be neutralized and crystallized.
According to the present invention, a target amino acid can be obtained in high yield by introducing a mutation into the promoter region of the amino acid biosynthetic gene of a coryneform amino acid-producing bacterium and controlling the expression level of the target gene. As described above, the desired amino acid can be stably obtained at a high yield without dropout, which is a great industrial advantage.

また、本発明によれば、副生アスパラギン酸およびアラニンの増加を引き起こすことなく、コリネバクテリア菌株にアミノ酸、特にグルタミン酸を高収率で生産する能力を付与することができる各種プロモーター、特にGDH用プロモーターを提供することができる。
また、本発明によれば、コリネ型L−グルタミン酸生産菌に変異処理を施し、変異がGDH遺伝子のプロモーター領域に起こった、4−フルオログルタミン酸に対して耐性を有する菌株を採取し、この菌株を培養することによりグルタミン酸を高収率で得ることができるので、工業的に大きな利点がある。
Further, according to the present invention, various promoters capable of conferring the ability to produce amino acids, particularly glutamic acid, in high yields on Corynebacterium strains without causing an increase in by-product aspartic acid and alanine, especially promoters for GDH Can be provided.
Further, according to the present invention, a coryneform L-glutamic acid-producing bacterium is subjected to a mutation treatment, and a strain in which a mutation has occurred in the promoter region of the GDH gene and which is resistant to 4-fluoroglutamic acid is collected. Glutamic acid can be obtained in high yield by culturing, which is industrially advantageous.

次に実施例により本発明を説明する。
実施例1:変異型GDHプロモーターの作製
部位特異変異法を用い:次の方法で変異型GDHプロモーターを調製した。
(1) 各種変異型のプロモーターを持つGDH遺伝子の作製
コリネ型細菌のGDH遺伝子のプロモーターの−35領域および−10領域の野生型配列を配列1に示す。但し、野生型のプロモーター配列は既に報告されている(Molecular Microbiolgy (1992), 6, 317-326) 。
変異型プロモーターを持つGDH遺伝子を運ぶプラスミドの作製方法は、以下の通りである。図1に示すように、“Bacterial Genome DNA purification kit” (Advanced Genetic Technologies Corp.)に基づいて調製したコリネ型細菌野生株ATCC13869 株の染色体遺伝子を鋳型とし、GDH遺伝子の上流と下流とでPCRにより遺伝子を増幅し、両端を平滑末端化した後に、それをプラスミドpHSG399 (宝酒造社製)の SmaI 部位に挿入した。次にこのプラスミドの SalI部位に、コリネ型細菌で複製可能な複製基点をもつプラスミド pSAK4から取得した複製起点を導入することによりプラスミドpGDHを作製した。この方法において、GDH遺伝子の上流側のプライマーとして配列表1から6に示す配列を持つプライマーを用いることにより、上記のおのおのプロモーター配列を持つGDH遺伝子を作製することが出来る。なお、ここで用いたPCR増幅断片中には導入したプロモーター配列内の変異以外は変異は導入されていないことを塩基配列の決定により確認した。pSAK4を構築するためには、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pHM1519(Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903(1984))由来の複製起点を持つプラスミドpHK4(特開平5-7491号) を制限酵素BamHI 及びKpnIで消化して、複製起点を含むDNA断片を取得し、得られた断片をDNA平滑末端化キット(宝酒造社製、Bluntingkit)を用いて平滑末端化した後 SalIリンカー(宝酒造社製)を結合し、これをpHSG299 の SalIサイトに挿入した。得られたプラスミドが pSAK4である。
Next, the present invention will be described with reference to examples.
Example 1 Preparation of Mutant GDH Promoter Using a site-directed mutagenesis method, a mutant GDH promoter was prepared by the following method.
(1) Preparation of GDH Gene Having Various Mutant Promoters The wild-type sequence of the -35 region and the -10 region of the promoter of the GDH gene of coryneform bacterium is shown in Sequence 1. However, the wild-type promoter sequence has already been reported (Molecular Microbiolgy (1992), 6, 317-326).
A method for preparing a plasmid carrying a GDH gene having a mutant promoter is as follows. As shown in FIG. 1, the chromosomal gene of the coryneform bacterium ATCC13869 strain prepared based on the “Bacterial Genome DNA purification kit” (Advanced Genetic Technologies Corp.) was used as a template, and PCR was performed upstream and downstream of the GDH gene by PCR. After amplifying the gene and blunting both ends, it was inserted into the SmaI site of plasmid pHSG399 (Takara Shuzo). Next, a plasmid pGDH was prepared by introducing a replication origin obtained from the plasmid pSAK4 having a replication origin capable of replicating in coryneform bacteria into the SalI site of this plasmid. In this method, the GDH gene having each of the above promoter sequences can be prepared by using a primer having a sequence shown in Sequence Listings 1 to 6 as an upstream primer of the GDH gene. In addition, it was confirmed by base sequence determination that no mutation was introduced into the PCR amplified fragment used here except for the mutation in the introduced promoter sequence. In order to construct pSAK4, a plasmid pHK4 having a replication origin derived from a plasmid pHM1519 (Agric. Biol. Chem., 48, 2901-2903 (1984)) capable of autonomously replicating in Corynebacterium bacteria already obtained. (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-7491) was digested with restriction enzymes BamHI and KpnI to obtain a DNA fragment containing an origin of replication, and the obtained fragment was blunted using a DNA blunt-end kit (Blunting kit, manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.). After termination, a SalI linker (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was ligated, and this was inserted into the SalI site of pHSG299. The resulting plasmid is pSAK4.

(2) 各プロモーター配列を有するGDHの発現量の比較
上記の様にして作製したプラスミドをコリネ型細菌野生株 ATCC13869株にそれぞれ導入した。導入の方法はエレクトロポレーション法を用いた(特開平2−207791号公報参照)。作製したこれらの菌株のGDHの発現量を比較するために、GDHの比活性を調べた。活性測定方法は上記の Sahm 等の方法に従った。その結果を表1に示す。
(2) Comparison of the expression level of GDH having each promoter sequence The plasmids prepared as described above were introduced into a coryneform bacterium ATCC13869 wild type strain, respectively. An electroporation method was used for the introduction (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-2077791). In order to compare the expression levels of GDH in these produced strains, the specific activity of GDH was examined. The activity was measured according to the method of Sahm et al. Table 1 shows the results.

表1

菌 株 プロモーター配列 GDH比活性 相対値
−35 −10
ATCC 13869 TGGTCA CATAAT 7.7 0.1
/pGDH TGGTCA CATAAT 82.7 1.0
/p6-2 CGGTCA CATAAT 33.1 0.4
/p6-4 TGGTCA TATAAT 225.9 2.7
/p6-3 TTGACA TATAAT 327.2 4.0
/p6-7 TTGCCA TATAAT 407.0 4.9
/p6-8 TTGTCA TATAAT 401.3 4.9
Table 1

Strain Promoter sequence GDH specific activity Relative value
−35 −10
ATCC 13869 TGGTCA CATAAT 7.7 0.1
/ pGDH TGGTCA CATAAT 82.7 1.0
/ p6-2 CGGTCA CATAAT 33.1 0.4
/ p6-4 TGGTCA TATAAT 225.9 2.7
/ p6-3 TTGACA TATAAT 327.2 4.0
/ p6-7 TTGCCA TATAAT 407.0 4.9
/ p6-8 TTGTCA TATAAT 401.3 4.9

上記ATCC 13869/p6-2〜ATCC 13869/p6-8は配列番号2〜6に対応するものであり、これらの配列は配列番号1記載の配列(野生型)を基に下線部を下記の通り変更したものである。
配列番号1 5'-TTAATTCTTTGTGGTCATATCTGCGACACTGC CATAATTTGAACGT- 3'
配列番号2 CGGTCA CATAAT
配列番号3 TGGTCA TATAAT
配列番号4 TTGACA TATAAT
配列番号5 TTGCCA TATAAT
配列番号6 TTGTCA TATAAT
尚、これらの配列は、直鎖状、2本鎖の合成DNAである。
The above ATCC 13869 / p6-2 to ATCC 13869 / p6-8 correspond to SEQ ID NOs: 2 to 6, and these sequences are based on the sequence described in SEQ ID NO: 1 (wild type) and are underlined as follows: It has been changed.
SEQ ID NO: 1 5'-TTAATTCTTTG TGGTCA TATCTGCGACACTGC CATAAT TTGAACGT-3 '
Sequence number 2 CGGTCA CATAAT
SEQ ID NO: 3 TGGTCA TATAAT
SEQ ID NO: 4 TTGACA TATAAT
SEQ ID NO: 5 TTGCCA TATAAT
SEQ ID NO: 6 TTGTCA TATAAT
These sequences are linear, double-stranded synthetic DNA.

実施例2:変異株の取得
(1) 4−フルオログルタミン酸に対する耐性を有する変異株の誘導
AJ13029 株はWO96/06180に記載されるグルタミン酸生産株で、培養温度が31.5℃ではグルタミン酸を生産しないが、培養温度を37℃にシフトするとビオチン作用抑制物質の非存在下でもグルタミン酸を生産する変異株である。本実施例では、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ13029 株を変異株誘導の親株として用いた。もちろん、AJ13029 株以外のグルタミン酸生産株であっても4−フルオログルタミン酸に対する耐性を有する変異株誘導の親株となりうる。
AJ13029 株をCM2B寒天培地(表2)上にて31.5℃で24時間培養して菌体を得た。得られた菌体を250μg/mlのN−メチル−N′−ニトロ−N−ニトロソグアニジンの水溶液で30℃で30分間処理した後、生存率1%の当該菌体の懸濁液を4−フルオログルタミン酸(4FG)を含む寒天平板培地(表3)に播種し、31.5℃で20〜30時間培養しコロニーを形成させた。この際、初めに1mg/ml の4FGを含む培地を傾斜をつけて作製し、その上に4FGを含まない同培地を水平に重層した。これにより、寒天培地表面は4FGの濃度勾配が作製される。このプレート上に上記変異処理菌体を播種すると、菌株の生育限界の領域を境に境界線が出来る。この境界よりも高濃度の4FGが存在する領域でコロニーを形成した株を採種した。かくして約10,000個の変異処理菌株から約50株の4FG耐性株を取得した。
Example 2: Acquisition of mutant strain
(1) Induction of a mutant strain having resistance to 4-fluoroglutamic acid
The AJ13029 strain is a glutamic acid producing strain described in WO96 / 06180, and does not produce glutamic acid at a culture temperature of 31.5 ° C, but produces glutamic acid even in the absence of a biotin action inhibitor when the culture temperature is shifted to 37 ° C. Mutant strain. In this example, Brevibacterium lactofermentum AJ13029 was used as a parent strain for mutant induction. Of course, a glutamate-producing strain other than the AJ13029 strain can be a parent strain for induction of a mutant having resistance to 4-fluoroglutamic acid.
The AJ13029 strain was cultured on a CM2B agar medium (Table 2) at 31.5 ° C. for 24 hours to obtain bacterial cells. The obtained cells were treated with an aqueous solution of 250 μg / ml N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine at 30 ° C. for 30 minutes. The cells were inoculated on an agar plate medium (Table 3) containing fluoroglutamic acid (4FG) and cultured at 31.5 ° C for 20 to 30 hours to form colonies. At this time, first, a medium containing 1 mg / ml of 4FG was prepared with an inclination, and the same medium without 4FG was horizontally layered thereon. Thus, a concentration gradient of 4FG is created on the surface of the agar medium. When the above-mentioned mutation-treated cells are seeded on this plate, a boundary line is formed around the growth limit region of the strain. A strain that formed a colony in a region where 4FG was present at a higher concentration than this boundary was collected. Thus, about 50 4FG-resistant strains were obtained from about 10,000 mutant-treated strains.

表2 CM2B寒天培地

成 分 濃 度
ポリペプトン(日本製薬社製) 1.0%
酵母エキス(ディフコ社製) 1.0%
NaCl 0.5%
d−ビオチン 10μg /l
寒 天 1.5%
(pH 7.2 KOHで調整)
Table 2 CM2B agar medium

Component concentration
Polypeptone (Nippon Pharmaceutical) 1.0%
Yeast extract (Difco) 1.0%
NaCl 0.5%
d-biotin 10 μg / l
Agar 1.5%
(Adjusted to pH 7.2 KOH)

表3 寒天培地

成 分 水1リットル中の添加量
グルコース 10 g
MgSO4 ・7H2O 1 g
FeSO4 ・7H2O 0.01 g
MnSO4 ・4−6H2O 0.01 g
サイアミン塩酸塩 0.2 mg
d−ビオチン 0.05 mg
(NH4) 2SO4 5 g
Na2HPO4 ・12H2O 7.1 g
KH2PO4 1.36 g
寒天 15 g
Table 3 Agar medium

Component Amount added per liter of water
10 g of glucose
MgSO 4 · 7H 2 O 1 g
FeSO 4 · 7H 2 O 0.01 g
MnSO 4 · 4-6H 2 O 0.01 g
Siamine hydrochloride 0.2 mg
d-biotin 0.05 mg
(NH 4 ) 2 SO 4 5 g
Na 2 HPO 4・ 12H 2 O 7.1 g
KH 2 PO 4 1.36 g
Agar 15 g

(2) 4FGに対して耐性を示す変異株によるL−グルタミン酸の生産能の確認
上記(1) において得られた約50株の変異株及びその親株であるAJ13029 株について、グルタミン酸の生産能を以下のようにして確認した。
AJ13029 及び各変異株をそれぞれCM2B寒天培地上にて31.5℃で20〜30時間培養して得た菌体を表4のA培地に示す組成の液体培地に接種し、31.5℃で振とう培養を開始した。約22時間後、最終濃度が表4のB培地に示す濃度になるように新たに培地を添加し、37℃にシフトさせ、その後約24時間培養を行った。培養終了後、旭化成社製バイオテックアナライザーを用いてL−グルタミン酸の生成の有無を調べた。その結果、この約50株を培養しグルタミン酸収率が親株より高く、GDH活性も高い株を2株分離した(A株およびB株)。それぞれのGDH活性を測定したところ両株ともGDHの比活性が上昇していた(表5)。GDH活性の測定は E. R. Bormann等の方法(Molecular Microbiol., 6, 317-326(1996)) に従った。そこでGDH遺伝子の塩基配列を解析したところGDHのプロモーター領域内にのみ変異点が存在していた(表6)。







(2) Confirmation of L-glutamic acid-producing ability of mutant strain showing resistance to 4FG The glutamate-producing ability of the about 50 mutant strains obtained in (1) above and the parent strain AJ13029 was determined as follows. Confirmed as follows.
Cells obtained by culturing AJ13029 and each mutant strain on a CM2B agar medium at 31.5 ° C. for 20 to 30 hours were inoculated into a liquid medium having the composition shown in Table A medium A at 31.5 ° C. Shaking culture was started. After about 22 hours, a new medium was added so that the final concentration became the concentration shown in Table B medium, the temperature was shifted to 37 ° C., and culture was performed for about 24 hours. After completion of the culture, the presence or absence of L-glutamic acid was examined using a Biotech Analyzer manufactured by Asahi Kasei Corporation. As a result, about 50 strains were cultured, and two strains having higher glutamic acid yield and higher GDH activity than the parent strain were separated (strains A and B). When the respective GDH activities were measured, the specific activity of GDH was increased in both strains (Table 5). The measurement of GDH activity followed the method of ER Bormann et al. (Molecular Microbiol., 6, 317-326 (1996)). Therefore, when the nucleotide sequence of the GDH gene was analyzed, mutation points were present only in the promoter region of GDH (Table 6).







表4

成 分 A培地 B培地
グルコース 3 g/dl 5 g/dl
KH2PO4 0.14 g/dl 0.14 g/dl
MgSO4 ・7H2O 0.04 g/dl 0.04 g/dl
FeSO4 ・7H2O 0.001 g/dl 0.001 g/dl
MnSO4 ・4H2O 0.001 g/dl 0.001 g/dl
(NH4)2SO4 1.5 g/dl 2.5 g/dl
大豆蛋白加水分解液 1.5 ml/dl 0.38 ml/dl
サイアミン塩酸塩 0.2 mg/l 0.2 mg/l
ビオチン 0.3 mg/l 0.3 mg/l
消泡剤 0.05 ml/l 0.05 ml/l
CaCO3 5 g/dl 5 g/dl
pH 7.0(KOH で調整)
Table 4

Component A medium B medium
Glucose 3 g / dl 5 g / dl
KH 2 PO 4 0.14 g / dl 0.14 g / dl
MgSO 4 · 7H 2 O 0.04 g / dl 0.04 g / dl
FeSO 4 · 7H 2 O 0.001 g / dl 0.001 g / dl
MnSO 4 · 4H 2 O 0.001 g / dl 0.001 g / dl
(NH 4 ) 2 SO 4 1.5 g / dl 2.5 g / dl
Soy protein hydrolyzate 1.5 ml / dl 0.38 ml / dl
Thiamine hydrochloride 0.2 mg / l 0.2 mg / l
Biotin 0.3 mg / l 0.3 mg / l
Defoamer 0.05 ml / l 0.05 ml / l
CaCO 3 5 g / dl 5 g / dl
pH 7.0 (adjusted with KOH)

表5 変異株のグルタミン酸生成とGDH活性

菌 株 Glu(g/dl) GDH比活性 相対値
AJ13029 2.6 7.7 1.0
FGR1 2.9 23.1 3.0
FGR2 3.0 25.9 3.4
Table 5 Glutamate production and GDH activity of mutants

Strain Glu (g / dl) GDH specific activity Relative value
AJ13029 2.6 7.7 1.0
FGR1 2.9 23.1 3.0
FGR2 3.0 25.9 3.4

表6 変異株のGDHプロモーター領域の塩基配列

菌 株 GDHプロモーター配列
−35 −10
AJ13029 TGGTCA TTCTGTGCGACACTGC CATAAT
FGR1 TGGTCA TTCTGTGCGACACTGC TATAAT
FGR2 TTGTCA T-CTGTGCGACACTGC TATAAT
Table 6 Nucleotide sequence of GDH promoter region of mutant strain

Strain GDH promoter sequence
−35 −10
AJ13029 TGGTCA TTCTGTGCGACACTGC CATAAT
FGR1 TGGTCA TTCTGTGCGACACTGC TATAAT
FGR2 TTGTCA T-CTGTGCGACACTGC TATAAT

実施例3 コリネ型グルタミン酸生産菌のCS遺伝子プロモーター領域への変異の導入
本実施例ではグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)およびクエン酸合成酵素(CS)をコードする遺伝子のプロモーター強化株を作成した例を示す。
(1)gltA遺伝子のクローニング
コリネ型細菌のクエン酸合成酵素をコードする遺伝子gltAの塩基配列は既に明らかにされている(Microbiol. 140 1817-1828 (1994))。この配列をもとに配列番号7および配列番号8に示すプライマーを合成した。一方、Bacterial Genome DNA Purification Kit(Advanced Genetic Technologies Corp.)を用いて、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869の染色体DNAを調製した。この染色体DNAを0.5μg、前記オリゴヌクレオチドをそれぞれ10pmol、dNTP mixture(各2.5mM)8μl、10× LA Taq Buffer(宝酒造)5μl、LA Taq(宝酒造)2Uに滅菌水を加えて全量50μlのPCR反応液を調製した。この反応液をサーマルサイクラーTP240(宝酒造)を用いて、変性94℃ 30秒、会合55℃ 15秒、伸長反応72℃ 3分の条件で30サイクルのPCRを行ない、gltA遺伝子およびそのプロモーターを含む約3KbpのDNA断片を増幅した。得られた増幅断片は宝酒造社製のSUPREC02にて精製した後平滑末端化した。平滑末端化は宝酒造社製のBlunting Kitにより行なった。これとpHSG399(宝酒造)をSmaIで完全分解したものを混合し連結した。連結反応は宝酒造社製 DNA ligation kit ver2にて行なった。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、IPTG(イソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド)10μg/ml、X-Gal(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D−ガラクトシド)40μg/ml及びクロラムフェニコール40μg/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、NaCl5g/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。
形質転換株からアルカリ法(生物工学実験書、日本生物工学会編、105頁、培風館、1992年)を用いてプラスミドを調製し、制限酵素地図を作成し、図2に示す制限酵素地図と同等であるものをpHSG399CSと名付けた。
Example 3 Introduction of Mutations into the CS Gene Promoter Region of Coryneform Glutamate-Producing Bacteria This example shows an example in which a promoter-enhanced strain of a gene encoding glutamate dehydrogenase (GDH) and citrate synthase (CS) was prepared.
(1) Cloning of gltA gene The nucleotide sequence of the gene gltA encoding citrate synthase of coryneform bacterium has already been elucidated (Microbiol. 140 1817-1828 (1994)). Based on this sequence, primers shown in SEQ ID NOs: 7 and 8 were synthesized. On the other hand, chromosomal DNA of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 was prepared using the Bacterial Genome DNA Purification Kit (Advanced Genetic Technologies Corp.). 0.5 μg of this chromosomal DNA, 10 pmol of each of the oligonucleotides, 8 μl of dNTP mixture (2.5 mM each), 5 μl of 10 × LA Taq Buffer (Takara Shuzo), 2 U of LA Taq (Takara Shuzo) A liquid was prepared. This reaction solution was subjected to 30 cycles of PCR using a thermal cycler TP240 (Takara Shuzo) under the conditions of denaturation at 94 ° C for 30 seconds, association at 55 ° C for 15 seconds, and extension reaction at 72 ° C for 3 minutes. A 3 Kbp DNA fragment was amplified. The obtained amplified fragment was purified by SUPREC02 manufactured by Takara Shuzo and blunt-ended. Blunting was performed using a Blunting Kit manufactured by Takara Shuzo. This and pHSG399 (Takara Shuzo) completely degraded with SmaI were mixed and ligated. The ligation reaction was performed using DNA ligation kit ver2 manufactured by Takara Shuzo. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) 10 μg / ml and X-Gal (5-bromo L medium containing 40 μg / ml of 4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside) and 40 μg / ml of chloramphenicol (10 g / l of bactotryptone, 5 g / l of bactoeast extract, 5 g / l of NaCl, After coating overnight on agar (15 g / l, pH 7.2) and culturing overnight, the appeared white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains.
A plasmid was prepared from the transformant using the alkaline method (Biotechnical Experiments, edited by The Biotechnology Society of Japan, p. 105, Baifukan, 1992), and a restriction enzyme map was prepared, which was equivalent to the restriction map shown in FIG. Was named pHSG399CS.

(2)gltAプロモーターへの変異導入
gltAプロモーター領域への変異導入には宝酒造社製のMutan-Super Express Kmを用いた。具体的な方法を以下に示す。pHSG399CSをEcoRI,SalIで完全分解し、gltA遺伝子を含むEcoRI-SalI断片を調製し、これとpKF19kM(宝酒造)をEcoRI,SalIで完全分解した断片とを連結した。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)を用いて形質転換を行い、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びカナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、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。形質転換株からプラスミドを調製し、gltA遺伝子を含むものをpKF19CSと名づけた。
(2) Mutation into the gltA promoter
Mutan-Super Express Km manufactured by Takara Shuzo was used to introduce a mutation into the gltA promoter region. A specific method will be described below. pHSG399CS was completely digested with EcoRI and SalI to prepare an EcoRI-SalI fragment containing the gltA gene, and this fragment was ligated to a fragment obtained by completely digesting pKF19kM (Takara Shuzo) with EcoRI and SalI. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (Takara Shuzo), applied to an L medium containing 10 μg / ml of IPTG, 40 μg / ml of X-Gal and 25 μg / ml of kanamycin, and cultured overnight. Appeared white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains. A plasmid was prepared from the transformed strain, and one containing the gltA gene was named pKF19CS.

pKF19CSを鋳型とし、配列番号9、配列番号10、配列番号11に示す5’末端リン酸化合成DNAとMutan super Express Km付属のselection primerを用いてPCRを行なった。このPCR産物を用いてエシェリヒア・コリMV1184のコンピテントセル(宝酒造)の形質転換を行ない、カナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、一晩培養後、出現した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。形質転換体よりプラスミドDNAを調製し、配列番号12に示す合成DNAを用いてSangerの方法(J.Mol.Biol.,143,161,(1980))でgltAプロモーター部の塩基配列を決定した。具体的には、塩基配列の決定にはDye terminator sequencing kit(Applied Biosystems)を用いてGenetic Analyzer ABI310(Applied Biosystems)で解析した。gltAプロモーター領域が表7に示す配列に置換されたものを、それぞれpKF19CS1,pKF19CS2,pKF19CS4と名づけた。   Using pKF19CS as a template, PCR was performed using 5′-terminal phosphorylated synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, and SEQ ID NO: 11 and selection primer attached to Mutan super Express Km. This PCR product was used to transform competent cells of Escherichia coli MV1184 (Takara Shuzo), applied to an L medium containing 25 μg / ml of kanamycin, cultured overnight, and the emerged colonies were picked and separated into single colonies. Thus, a transformant was obtained. Plasmid DNA was prepared from the transformant, and the nucleotide sequence of the gltA promoter was determined using the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 12 by the method of Sanger (J. Mol. Biol., 143, 161, (1980)). Specifically, the nucleotide sequence was analyzed by Genetic Analyzer ABI310 (Applied Biosystems) using the Dye terminator sequencing kit (Applied Biosystems). Those in which the gltA promoter region was replaced with the sequence shown in Table 7 were named pKF19CS1, pKF19CS2, and pKF19CS4, respectively.

表7

-35領域 -10領域
pKF19CS ATGGCT TATAGC
pKF19CS1 ATGGCT TATAAC
pKF19CS2 ATGGCT TATAAT
pKF19CS4 TTGACA TATAAT
Table 7

-35 area -10 area
pKF19CS ATGGCT TATAGC
pKF19CS1 ATGGCT TATAAC
pKF19CS2 ATGGCT TATAAT
pKF19CS4 TTGACA TATAAT

(3)変異型gltAプラスミドの構築
(2)で構築したpKF19CS,pKF19CS1,pKF19CS2,pKF19CS4をそれぞれSalI、EcoRI(宝酒造)で完全分解した。一方で、コリネ型細菌で自律複製可能なプラスミドpAM330(特開昭58-67699)由来の複製起点を持つプラスミドpSFK6(特願平11-69896)をEcoRI,SalIで完全分解し、これとgltAを含む約2.5kbの断片を連結した。連結した後、エシェリヒア・コリJM109のコンピテントセルを用いて形質転換を行い、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びカナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、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。形質転換株からプラスミドを調製し、gltA遺伝子を含むプラスミドをそれぞれpSFKC, pSFKC1,pSFKC2,pSFKC4とした。
(3) Construction of mutant gltA plasmid pKF19CS, pKF19CS1, pKF19CS2, and pKF19CS4 constructed in (2) were completely digested with SalI and EcoRI (Takara Shuzo), respectively. On the other hand, plasmid pSFK6 (Japanese Patent Application No. 11-69896) having a replication origin derived from plasmid pAM330 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-67699) capable of autonomous replication in coryneform bacteria was completely digested with EcoRI and SalI, and this and gltA were digested. The about 2.5 kb fragment was ligated. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109, and applied to an L medium containing 10 μg / ml of IPTG, 40 μg / ml of X-Gal, and 25 μg / ml of kanamycin. Was picked up and a single colony was separated to obtain a transformed strain. Plasmids were prepared from the transformants, and plasmids containing the gltA gene were designated as pSFKC, pSFKC1, pSFKC2, and pSFKC4, respectively.

(4)変異型gltAプラスミドのコリネ型細菌におけるCS発現量の測定
上記(3)で構築したプラスミドをブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869に導入した。具体的には、電気パルス法を用い(特開平2-07791)、形質転換体の選択は25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプレート培地(バクトトリプトン10g/l、バクトイーストエキストラクト10g/l、NaCl5g/l、ビオチン10μg/L、寒天15g/l、pH7.0)で、31℃にて行った。二晩培養後、出現したコロニーを釣り上げ、単コロニー分離しpSFKC, pSFKC1,pSFKC2,pSFKC4を保持する形質転換体をそれぞれBLCS, BLCS1, BLCS2, BLCS4と名づけた。形質転換体を表8に示す培地に接種し、31℃で培養を継続し、完全にグルコースを消費する前に培養を終了した。培養液を遠心し、菌体を分離した。菌体は200mのグルタミン酸ナトリウムを含む50mMのトリス緩衝液(pH7.5)にて洗浄したのち、同緩衝液に懸濁し超音波破砕を行なった。超音波破砕はTOMYのUD-201によった。超音波破砕後、10000gにて20分遠心を行ない、未破砕菌体を取り除いたものを粗酵素液とした。クエン酸合成酵素の活性の測定は(Methods Enzymol. 13,3-11(1969))にしたがって行なえばよい。具体的にはTisHCl 100mM(pH8), DTNB 0.1mM, グルタミン酸ナトリウム 200mM, アセチルCoA 0.3mMを含む反応液に粗酵素液を添加し、30℃における412nmの吸光度の増大を日立分光光度計U-3210で測定することにより求め、これをバックグラウンドとした。さらにオキサロ酢酸を終濃度0.5mMとなるよう添加し412nmの吸光度の増大を測定し、バックグラウンドの値を差し引いた値をクエン酸合成酵素の活性とした。また、粗酵素液の蛋白質濃度の測定にはProtein Assay(BIO-RAD)を用いた。標準蛋白質には牛血清アルブミンを用いた。測定結果を表9に示す。野生型のgltAプロモーターと比べてgltAプロモーター変異株ではクエン酸合成酵素活性が上昇していることが確認された。
(4) Measurement of CS expression level of mutant gltA plasmid in coryneform bacteria The plasmid constructed in (3) above was introduced into Brevibacterium lactofermentum ATCC13869. Specifically, using an electric pulse method (Japanese Patent Laid-Open No. 2-07791), the selection of transformants was performed on a CM2B plate medium containing 25 μg / ml kanamycin (Bactotryptone 10 g / l, Bacto yeast extract 10 g / l, NaCl 5 g / l, biotin 10 μg / L, agar 15 g / l, pH 7.0) at 31 ° C. After culturing for two nights, the emerged colonies were picked up, single colonies were separated, and transformants carrying pSFKC, pSFKC1, pSFKC2, and pSFKC4 were named BLCS, BLCS1, BLCS2, and BLCS4, respectively. The transformant was inoculated into the medium shown in Table 8, culture was continued at 31 ° C., and the culture was terminated before glucose was completely consumed. The culture was centrifuged to separate the cells. The cells were washed with 50 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 200 mM sodium glutamate, suspended in the same buffer, and sonicated. Ultrasonic crushing was performed by UD-201 of TOMY. After sonication, the mixture was centrifuged at 10,000 g for 20 minutes to remove unbroken cells to obtain a crude enzyme solution. The activity of citrate synthase may be measured according to (Methods Enzymol. 13, 3-11 (1969)). Specifically, a crude enzyme solution was added to a reaction solution containing TisHCl 100 mM (pH 8), DTNB 0.1 mM, sodium glutamate 200 mM, and acetyl-CoA 0.3 mM, and the increase in absorbance at 412 nm at 30 ° C. was measured by Hitachi Spectrophotometer U-3210. And determined as the background. Further, oxaloacetic acid was added to a final concentration of 0.5 mM, the increase in absorbance at 412 nm was measured, and the value obtained by subtracting the background value was defined as the activity of citrate synthase. Further, Protein Assay (BIO-RAD) was used for measuring the protein concentration of the crude enzyme solution. Bovine serum albumin was used as a standard protein. Table 9 shows the measurement results. It was confirmed that the citrate synthase activity was increased in the gltA promoter mutant strain as compared with the wild-type gltA promoter.

表8
成分 濃度
グルコース 50 g/l
KH2PO4 1 g/l
MnSO4・7H2O 0.4 mg/l
FeSO4・7H2 10 mg/l
大豆蛋白加水分解物 20 ml/l
ビオチン 0.5 mg/l
サイアミン塩酸塩 2 mg/l
Table 8
Ingredient concentration
Glucose 50 g / l
KH 2 PO 4 1 g / l
MnSO 4 · 7H 2 O 0.4 mg / l
FeSO 4 · 7H 2 10 mg / l
Soy protein hydrolyzate 20 ml / l
Biotin 0.5 mg / l
Siamine hydrochloride 2 mg / l

表9

菌株 dABS/min/mg 相対活性 相対活性
野生株 6.8 1.0
BLCS00 38.8 5.7 1.0
BLCS01 57.1 8.4 1.2
BLCSO2 92.5 13.6 1.9
BLCS04 239.4 35.2 4.8
Table 9

Strain dABS / min / mg Relative activity Relative activity
Wild strain 6.8 1.0
BLCS00 38.8 5.7 1.0
BLCS01 57.1 8.4 1.2
BLCSO2 92.5 13.6 1.9
BLCS04 239.4 35.2 4.8

(5)変異型gltA遺伝子の温度感受性プラスミドへの導入
変異型gltAプロモーター配列の染色体への遺伝子組み込み方法としては、コリネ型細菌内で複製が温度感受性であるプラスミドを用いる方法が知られている(特開平5-7491)。ここではコリネ型細菌内でその複製が温度感受性であるプラスミドベクターとしてpSFKT2(特願平11-81693)を用いた。変異型gltAプロモーター配列としてpKFCS1,pKFCS2,pKFCS4をSalIおよびBstPIで完全分解し平滑末端化したもの用い、これとpSFKT2をSmaIで完全分解したものを連結した。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、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びカナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、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。 形質転換株からプラスミドを調製し、gltA遺伝子を含む温度感受性シャトルベクターをそれぞれpSFKTC1, pSFKTC2, pSFKTC4と名づけた。
(5) Introduction of Mutant gltA Gene into Temperature-Sensitive Plasmid As a method for integrating a mutant gltA promoter sequence into a chromosome, a method using a plasmid whose replication is temperature-sensitive in coryneform bacteria is known ( JP-A-5-7491. Here, pSFKT2 (Japanese Patent Application No. 11-81693) was used as a plasmid vector whose replication is temperature-sensitive in coryneform bacteria. As mutant gltA promoter sequences, pKFCS1, pKFCS2, and pKFCS4 were completely degraded with SalI and BstPI and blunt-ended, and those obtained by completely degrading pSFKT2 with SmaI were ligated. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), applied to an L medium containing 10 μg / ml of IPTG, 40 μg / ml of X-Gal and 25 μg / ml of kanamycin, and cultured overnight. Thereafter, the emerged white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains. Plasmids were prepared from the transformants, and the temperature-sensitive shuttle vectors containing the gltA gene were named pSFKTC1, pSFKTC2, and pSFKTC4, respectively.

(6)変異型gltAプロモーターの染色体への導入
pSFKTC1, pSFKTC2, pSFKTC4をそれぞれブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムFGR2 株に電気パルス法で導入した。形質転換体の選択は、25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプレート培地で、25℃にて行った。導入後、得られた株をCM2B液体培地にて培養した後、25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプ レートに、プレートあたり103〜105cfuとなるよう希釈した後に塗布し、34℃にて培養した。温度感受性プラスミドを保持した株は、この温度ではプラスミドの複製が阻害されるため、カナマイシン感受性となり、コロニーを形成できないが、染色体にプラスミドDNAを組み込んだ株は、コロニーを形成 するため、選択することができる。出現しコロニーを釣り上げ、単コロニー分離した。この株より染色体DNAを抽出し、これを鋳型として配列番号8と配列番号13に示すプライマーを用いPCRを行ない、およそ3kbの増幅断片が確認した。したがってこの株は相同的な組換えにより、宿主染色体のgltA遺伝子の近傍に、温度感受性プラスミド由来の変異型gltA遺伝子が組み込まれていることが示された。pSFKTC1,2,4より誘導された株をそれぞれBLCS11、BLCS12,BLCS14と名づけた。
(6) Introduction of mutant gltA promoter into chromosome
pSFKTC1, pSFKTC2, and pSFKTC4 were each introduced into the strain Brevibacterium lactofermentum FGR2 by the electric pulse method. Transformants were selected at 25 ° C. on a CM2B plate medium containing 25 μg / ml kanamycin. After the introduction, the obtained strain was cultured in a CM2B liquid medium, and diluted with CM2B plate containing 25 μg / ml kanamycin so as to have a density of 10 3 to 10 5 cfu per plate, followed by application at 34 ° C. Cultured. Strains harboring the temperature-sensitive plasmid become kanamycin-sensitive and cannot form colonies due to inhibition of plasmid replication at this temperature, but strains with plasmid DNA integrated into the chromosome form colonies, and should be selected. Can be. Emerging colonies were picked up and single colonies were separated. A chromosomal DNA was extracted from this strain, and PCR was performed using this as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 13, and an amplified fragment of about 3 kb was confirmed. Therefore, this strain was shown to have a mutant gltA gene derived from a temperature-sensitive plasmid integrated near the gltA gene on the host chromosome by homologous recombination. Strains derived from pSFKTC1, 2, and 4 were named BLCS11, BLCS12, and BLCS14, respectively.

(7)gltAプロモーター置換株の取得
相同組換えにより、変異型gltA遺伝子を組み込んだBLCS11、BLCS12,BLCS14株より、まず、カナマイシン感受性株を取得した。プラスミド組み込み株をCM2Bプレートに希釈、塗布し、34℃で培養する。コロニー形成後、25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプレートにレプリカし、34℃で培養する。このとき、カナマイシン感受性になった株を取得した。
カナマイシン感受性になった株から、染色体を抽出し、配列番号7および配列番号8に示すプライマーを用いてPCRを行ないgltA遺伝子断片を調製した。得られた増幅断片は宝酒造社製のSUPREC02にて精製した後、配列番号13に示すプライマーを用いてシーケンス反応を行ない、そのプロモーター領域の配列を決定した。その結果、表7中のpKF19CS1と同じプロモーター配列をもつ株をGB01、pKF19CS2と同じプロモーター配列をもつ株をGB02、pKF19CS4と同じプロモーター配列をもつ株をGB03と名づけた。これらの株では、染色体からプラスミドおよび重複するgltA遺伝子が脱落する際、プラスミドにより導入した変異型のgltA遺伝子は染色体上に残り、元来染色体上にあった野生型のgltA遺伝子が、ベクタープラスミドと共に脱落し、遺伝子置換が起こったことを意味する。
(7) Acquisition of gltA promoter-substituted strain By homologous recombination, first, a kanamycin-sensitive strain was obtained from the BLCS11, BLCS12, and BLCS14 strains incorporating the mutant gltA gene. The plasmid-incorporated strain is diluted and applied to a CM2B plate, and cultured at 34 ° C. After colony formation, the cells are replicated on a CM2B plate containing 25 μg / ml kanamycin and cultured at 34 ° C. At this time, a kanamycin-sensitive strain was obtained.
A chromosome was extracted from the kanamycin-sensitive strain, and PCR was performed using the primers shown in SEQ ID NOs: 7 and 8 to prepare a gltA gene fragment. The obtained amplified fragment was purified by SUPREC02 manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., and then subjected to a sequence reaction using the primer shown in SEQ ID NO: 13, to determine the sequence of the promoter region. As a result, a strain having the same promoter sequence as pKF19CS1 in Table 7 was named GB01, a strain having the same promoter sequence as pKF19CS2 was named GB02, and a strain having the same promoter sequence as pKF19CS4 was named GB03. In these strains, when the plasmid and the overlapping gltA gene are eliminated from the chromosome, the mutant gltA gene introduced by the plasmid remains on the chromosome, and the wild-type gltA gene originally on the chromosome, together with the vector plasmid Dropped out, meaning that gene replacement has occurred.

(8)gltAプロモーター変異株のクエン酸合成酵素活性測定
(7)で得られたFGR2, GB01, GB02, GB03株及びFGR2/pSFKC株を(4)に記載した方法と同様にしてクエン酸合成酵素の活性を測定した。測定結果を表10に示す。gltAプロモーター置換株はその親株に比しクエン酸合成酵素活性が上昇していることが確認された。
(8) Measurement of citrate synthase activity of mutant mutant of gltA promoter FGR2, GB01, GB02, GB03 and FGR2 / pSFKC obtained in (7) were subjected to citrate synthase in the same manner as described in (4). Was measured for activity. Table 10 shows the measurement results. It was confirmed that the citrate synthase activity was increased in the gltA promoter-substituted strain as compared to the parent strain.

表10

菌株 dABS/min/mg 相対活性
FGR2 7.9 1.0
GB01 9.5 1.2
GB02 15.0 1.9
GB03 31.6 4.0
FGR2/pSFKC 61.6 7.8
Table 10

Strain dABS / min / mg Relative activity
FGR2 7.9 1.0
GB01 9.5 1.2
GB02 15.0 1.9
GB03 31.6 4.0
FGR2 / pSFKC 61.6 7.8

(9)gltAプロモーター置換株の培養成績
上記(7)で取得した各株を表11に示す組成の種培養培地に接種し、31.5℃に24時間振とう培養して種培養を得た。表11に示す組成の本培養培地を500ml容ガラス製ジャーファーメンターに300mlずつ分注し加熱殺菌した後、上記種培養を40ml接種した。攪拌速度を800〜1300rpm、通気量を1/2〜1/1vvmとし、培養温度31.5℃で培養を開始した。培溶液のpHはアンモニアガスで7.5に維持した。培養を開始して8時間後に37℃にシフトした。いずれも20〜40時間でグルコースが完全に消費された時点で培養を終了し、培溶液中に生成蓄積されたL-グルタミン酸の量を測定した。
その結果、表12に示すようにGB01やFGR2/pSFKC株よりは、むしろGB02や GB02株ではL-グルタミン酸の大幅な収率向上が認められた。以上のことより、これらの株のグルタミン酸収率向上において、プロモーターに変異を導入しCS活性を2〜4倍に強めることで好成績となりうることが示された。
(9) Culture performance of gltA promoter-substituted strain Each strain obtained in (7) above was inoculated into a seed culture medium having the composition shown in Table 11, and cultured at 31.5 ° C for 24 hours with shaking to obtain a seed culture. After 300 ml of the main culture medium having the composition shown in Table 11 was dispensed into a 500-ml glass jar fermenter and sterilized by heating, 40 ml of the above seed culture was inoculated. The cultivation was started at a culture temperature of 31.5 ° C. at a stirring speed of 800 to 1300 rpm and an aeration rate of 1/2 to 1/1 vvm. The pH of the culture solution was maintained at 7.5 with ammonia gas. Eight hours after the start of the culture, the temperature was shifted to 37 ° C. In each case, the culture was terminated when glucose was completely consumed in 20 to 40 hours, and the amount of L-glutamic acid produced and accumulated in the culture solution was measured.
As a result, as shown in Table 12, a remarkable improvement in the yield of L-glutamic acid was observed in the GB02 and GB02 strains rather than in the GB01 and FGR2 / pSFKC strains. From the above, it was shown that in improving the glutamic acid yield of these strains, a good result could be obtained by introducing a mutation into the promoter and enhancing the CS activity by 2 to 4 times.

表11

成 分 濃度
種培養 本培養
グルコース 50 g/l 150 g/l
KH2PO4 1 g/l 2 g/l
MgSO4・7H2O 0.4 g/l 1.5 g/l
FeSO4・7H2O 10 mg/l 15 mg/l
MnSO4・4H2O 10 mg/l 15 mg/l
大豆蛋白加水分解 20 ml/l 50 ml/l
ビオチン 0.5 mg/l 2 mg/l
サイアミン塩酸塩 2 mg/l 3 mg/l
Table 11

Component concentration
Seed culture Main culture
Glucose 50 g / l 150 g / l
KH 2 PO 4 1 g / l 2 g / l
MgSO 4 · 7H 2 O 0.4 g / l 1.5 g / l
FeSO 4 · 7H 2 O 10 mg / l 15 mg / l
MnSO 4 · 4H 2 O 10 mg / l 15 mg / l
Soy protein hydrolysis 20 ml / l 50 ml / l
Biotin 0.5 mg / l 2 mg / l
Thiamine hydrochloride 2 mg / l 3 mg / l

表12

菌株 L-グルタミン酸(g/l)
FGR2 8.9
GB01 9.1
GB02 9.4
GB03 9.4
FGR2/pSFKC 9.1
Table 12

Strain L-glutamic acid (g / l)
FGR2 8.9
GB01 9.1
GB02 9.4
GB03 9.4
FGR2 / pSFKC 9.1

実施例4 コリネ型グルタミン酸生産菌のICDH遺伝子プロモーター領域への変異の導入
本実施例ではグルタミン酸デヒドロゲナーゼ、クエン酸合成酵素およびイソクエン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子のプロモーター強化株を作成した例を示す。
(1)icd遺伝子のクローニング
コリネ型細菌のイソクエン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子icdの塩基配列は既に明らかにされている(J.Bacteriol. 177 774-782 (1995))。この配列をもとに配列番号14および15に示すプライマーを合成し、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869の染色体DNAを鋳型としてPCRを行ない、icd遺伝子およびそのプロモーターを含む約3KbpのDNA断片を増幅した。得られた増幅断片はEcoRIにて完全分解し、これとpHSG399(宝酒造)をEcoRIで完全分解したものを混合し連結した。連結した後、エシェリヒア・コリJM109のコンピテントセルを用いて形質転換を行い、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びクロラムフェニコール40μg/mlを含むL培地に塗布し、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。
icd遺伝子を有するプラスミドをpHSG399icdと名付けた。
Example 4 Introduction of Mutation into ICDH Gene Promoter Region of Coryneform Glutamate-Producing Bacteria This example shows an example in which a promoter-enhanced strain of a gene encoding glutamate dehydrogenase, citrate synthase and isocitrate dehydrogenase was prepared.
(1) Cloning of icd gene The nucleotide sequence of the gene icd encoding isocitrate dehydrogenase of coryneform bacterium has already been elucidated (J. Bacteriol. 177 774-782 (1995)). Based on this sequence, primers represented by SEQ ID NOs: 14 and 15 were synthesized, and PCR was performed using the chromosomal DNA of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 as a template to amplify an approximately 3 Kbp DNA fragment containing the icd gene and its promoter. did. The obtained amplified fragment was completely digested with EcoRI, and a fragment obtained by completely digesting pHSG399 (Takara Shuzo) with EcoRI was mixed and ligated. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109, applied to an L medium containing IPTG 10 μg / ml, X-Gal 40 μg / ml and chloramphenicol 40 μg / ml, and cultured overnight. Appeared white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains.
The plasmid having the icd gene was named pHSG399icd.

(2)icdプロモーターへの変異導入
icd遺伝子の正確なプロモーターの位置は決定されていない。そこで、ICDHをコードする遺伝子の上流配列をプロモーター様の配列に人為的に改変することにより、icd遺伝子のmRNA転写量を増大させうる可能性を検討した。具体的には、ICDH 蛋白質の第一ATGから上流約190bp(第一のプロモーター)及び約70bp(第二のプロモーター)のDNA配列中に存在する-10様領域に変異を導入した。
icd遺伝子上流域への変異導入には宝酒造社製のMutan-Super Express Kmを用いた。具体的な方法を以下に示す。pHSG399icdをPstIで完全分解し、icd遺伝子のプロモーターを含むPstI断片を調製し、これとpKF18kM(宝酒造)をPstIで完全分解した断片とを連結した。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、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びカナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、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。 形質転換株からプラスミドを調製し、icd遺伝子のプロモーターを含むものをpKF18icdと名づけた。
(2) Mutation introduction to icd promoter
The exact promoter location of the icd gene has not been determined. Therefore, the possibility of increasing the mRNA transcription amount of the icd gene by artificially modifying the upstream sequence of the gene encoding ICDH to a promoter-like sequence was examined. Specifically, a mutation was introduced into a -10-like region present in a DNA sequence of about 190 bp (first promoter) and about 70 bp (second promoter) upstream of the first ATG of the ICDH protein.
Mutan-Super Express Km manufactured by Takara Shuzo was used to introduce a mutation into the upstream region of the icd gene. A specific method will be described below. pHSG399icd was completely digested with PstI to prepare a PstI fragment containing the promoter of the icd gene, and this was ligated to a fragment obtained by completely digesting pKF18kM (Takara Shuzo) with PstI. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), applied to an L medium containing 10 μg / ml of IPTG, 40 μg / ml of X-Gal and 25 μg / ml of kanamycin, and cultured overnight. Thereafter, the emerged white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains. A plasmid was prepared from the transformant, and one containing the icd gene promoter was designated as pKF18icd.

pKF18icdを鋳型とし、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21に示す5’末端リン酸化合成DNAとselection primerを用いPCRを行なった。このPCR産物を用いてエシェリヒア・コリJM109のコンピテントセルの形質転換を行ない、カナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、一晩培養後、出現した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。形質転換体よりプラスミドDNAを調製し、配列番号22に示す合成DNAを用いてSangerの方法(J.Mol.Biol.,143,161,(1980))でicdプロモーター部の塩基配列を決定した。具体的には、塩基配列の決定にはDye terminator sequencing kit(Applied Biosystems)を用いてGenetic Analyzer ABI310(Applied Biosystems)で解析した。icdプロモーター領域が表7に示す配列に置換されたものを、それぞれpKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, pKF18ICD5, pKF18ICD6と名づけた。このうち、pKF18ICD2をPstIで完全分解し、icd遺伝子のプロモーターを含むPstI断片を調製し、これとpKF18kM(宝酒造)をPstIで完全分解した断片とを連結した。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、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びカナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、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。 形質転換株からプラスミドを調製し、icd遺伝子のプロモーターを含むものをpKF18ICDM2と名づけた。pKF18ICDM2を鋳型とし、配列番号20、配列番号21に示す5'末端リン酸化合成DNAとselection primerを用いPCRを行なった。このPCR産物を用いてエシェリヒア・コリJM109のコンピテントセルの形質転換を行ない、カナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、一晩培養後、出現した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。形質転換体よりプラスミドDNAを調製し、配列番号22に示す合成DNAを用いてicdプロモーター部の塩基配列を決定した。icdプロモーター領域が表13に示す配列に置換されたものを、それぞれpKF18ICD25, pKF18ICD26と名づけた。   Using pKF18icd as a template, PCR was performed using 5'-terminal phosphorylated synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, and SEQ ID NO: 21 and selection primer. Using this PCR product, the competent cells of Escherichia coli JM109 were transformed, applied to an L medium containing 25 μg / ml of kanamycin, cultured overnight, and the colonies that appeared were picked, separated into single colonies, and transformed. Got the strain. Plasmid DNA was prepared from the transformant, and the nucleotide sequence of the icd promoter was determined by the method of Sanger (J. Mol. Biol., 143, 161, (1980)) using the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 22. Specifically, the nucleotide sequence was analyzed by Genetic Analyzer ABI310 (Applied Biosystems) using the Dye terminator sequencing kit (Applied Biosystems). Those in which the icd promoter region was replaced with the sequences shown in Table 7 were named pKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, pKF18ICD5, and pKF18ICD6, respectively. Of these, pKF18ICD2 was completely digested with PstI to prepare a PstI fragment containing the promoter of the icd gene, and this was ligated to a fragment of pKF18kM (Takara Shuzo) completely digested with PstI. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo), applied to an L medium containing 10 μg / ml of IPTG, 40 μg / ml of X-Gal and 25 μg / ml of kanamycin, and cultured overnight. Thereafter, the emerged white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains. A plasmid was prepared from the transformant, and one containing the promoter of the icd gene was named pKF18ICDM2. Using pKF18ICDM2 as a template, PCR was performed using 5'-terminal phosphorylated synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21 and selection primer. Using this PCR product, the competent cells of Escherichia coli JM109 were transformed, applied to an L medium containing 25 μg / ml of kanamycin, cultured overnight, and the colonies that appeared were picked, separated into single colonies, and transformed. Got the strain. Plasmid DNA was prepared from the transformant, and the nucleotide sequence of the icd promoter was determined using the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 22. Those in which the icd promoter region was replaced with the sequence shown in Table 13 were named pKF18ICD25 and pKF18ICD26, respectively.

表13
プラスミド プロモーター1 プロモーター2
-35 -10 -35 -10
pKF18ICD GCGACT GAAAGT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD01 GCGACT TATAAT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD02 TTGACA TATAAT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD03 TTGACT TAAAGT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD04 GCGACT GAAAGT TTTCCA TATAAT
pKF18ICD05 GCGACT GAAAGT TTGCCA TATAAT
pKF18ICD06 GCGACT GAAAGT TTGACA TATAAT
pKF18ICD25 TTGACA TATAAT TTGCCA TATAAT
pKF18ICD26 TTGACA TATAAT TTGACA TATAAT
Table 13
Plasmid Promoter 1 Promoter 2
-35 -10 -35 -10
pKF18ICD GCGACT GAAAGT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD01 GCGACT TATAAT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD02 TTGACA TATAAT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD03 TTGACT TAAAGT TTTCCA CACCAT
pKF18ICD04 GCGACT GAAAGT TTTCCA TATAAT
pKF18ICD05 GCGACT GAAAGT TTGCCA TATAAT
pKF18ICD06 GCGACT GAAAGT TTGACA TATAAT
pKF18ICD25 TTGACA TATAAT TTGCCA TATAAT
pKF18ICD26 TTGACA TATAAT TTGACA TATAAT

(3)プロモーター活性測定用プラスミドの構築
プロモーター活性を簡便に測定するためには、レポーター遺伝子を用いて間接的にプロモーター活性を測定する方法が考えられる。レポーター遺伝子として望まれる性質として、活性測定が簡単であること、N末端側にアミノ酸が不可されても活性が著しく低下しないこと、バックグランドの反応がないこと、遺伝子操作をする上で適当な制限酵素切断部位があることが挙げられる。エシェリヒア・コリのβガラクトシダーゼ(LacZ)は広くレポーター遺伝子として用いられており、またコリネバクテリウム属細菌にはラクトース資化能がないことから(J.Gen.Appl.Microbiol.,18,399-416(1972))、レポーター遺伝子としてLacZを用いるのが最適であると判断した。そこで、LacZをレポーター遺伝子として搭載するプラスミドpNEOLの構築を行なった(図3)。以下その過程を詳細に記す。配列番号23、配列番号24に示す合成DNAをプライマーとしてE. coli ME8459(ME8459は、日本の国立遺伝学研究所に寄託されている)から得られた染色体DNAを鋳型としてPCRを行なった。PCR産物はSmaI、BamHIで完全分解した後、pKF3(宝酒造)をHindIIIで分解し平滑末端化したものとを連結した。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、カナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、一晩培養後、出現した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。形質転換株からプラスミドを調製し、pKF3nptIIとした。次にこれをSalIで分解し、一方でpSAK4を、実施例1の(1)と同様にしてSmaI,SalIで完全分解し平滑末端化したものを連結し、コリネ型細菌内で複製可能なシャトルベクターpNEOを構築した。このプラスミドは宿主にクロラムフェニコール耐性およびカナマイシン耐性を付与する。さらにpNEOをSmaI,Sse8387Iで完全分解し、これとpMC1871(ファルマシア バイオテク)をPstI,SmaIで完全分解したものを連結し、レポーター遺伝子としてN末端側の8アミノ酸を欠失したLacZを有するコリネ型細菌内で複製可能なシャトルベクターpNEOLを構築した(図3)。
(3) Construction of Plasmid for Measuring Promoter Activity In order to easily measure promoter activity, a method of indirectly measuring promoter activity using a reporter gene is considered. Desirable properties of the reporter gene include simple activity measurement, no significant decrease in activity even when amino acids are not available at the N-terminal side, no background reaction, and appropriate restrictions for genetic manipulation. The presence of an enzyme cleavage site. Β-galactosidase (LacZ) of Escherichia coli is widely used as a reporter gene, and bacteria of the genus Corynebacterium have no ability to assimilate lactose (J. Gen. Appl. Microbiol., 18, 399-416 (1972 )), It was determined that using LacZ as the reporter gene was optimal. Thus, a plasmid pNEOL carrying LacZ as a reporter gene was constructed (FIG. 3). The process is described in detail below. PCR was performed using the synthetic DNAs shown in SEQ ID NOS: 23 and 24 as primers and chromosomal DNA obtained from E. coli ME8459 (ME8459 was deposited at the National Institute of Genetics in Japan) as a template. The PCR product was completely digested with SmaI and BamHI, and then ligated with pKF3 (Takara Shuzo) digested with HindIII and blunt-ended. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), applied to an L medium containing 25 μg / ml of kanamycin, and cultured overnight. Separated to obtain a transformed strain. A plasmid was prepared from the transformant and named pKF3nptII. Next, this was digested with SalI, while pSAK4 was completely digested with SmaI and SalI and blunt-ended in the same manner as in Example 1, (1), and ligated to form a shuttle capable of replicating in coryneform bacteria. The vector pNEO was constructed. This plasmid confers chloramphenicol resistance and kanamycin resistance to the host. Furthermore, a coryneform bacterium having LacZ, in which pNEO was completely degraded with SmaI and Sse8387I, and this was completely digested with pMC1871 (Pharmacia Biotech) with PstI and SmaI, and the N-terminal 8 amino acids were deleted as a reporter gene, was obtained. A shuttle vector pNEOL capable of replication in E. coli was constructed (FIG. 3).

(4)変異型icdプロモーター活性の測定
(2)で構築した変異型icdプロモーターを有するプラスミドpKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, pKF18ICD5, pKF18ICD6, pKF18ICD25, pKF18ICD26およびpKF18ICDをSacII,PstIで完全分解した後、平滑末端化し、pNEOLをSmaIで切断したものと連結した。連結した後、エシェリヒア・コリJM109のコンピテントセルを用いて形質転換を行い、IPTG、X-Gal、クロラムフェニコール40μg/mlを含むL培地に塗布し、一晩培養後、出現した青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。
形質転換株からプラスミドを調製し、ICDHとLacZの融合たんぱく質が産生されうる構造のものを、pNEOICD1, pNEOICD2, pNEOICD3, pNEOICD4, pNEOICD5, pNEOICD6, pNEOICD25, pNEOICD26, pNEOLICDとした。これらのプラスミドおよびpNEOLを電気パルス法にてブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869に導入した。形質転換体の選択は25μg/mlのカナマイシンおよびX-Gal 40μg/mlを含むCM2Bプレート培地(バクトトリプトン10g/l、バクトイーストエキストラクト10g/l、NaCl5g/l、ビオチン10μg/L、寒天15g/l、pH7.0)で、31℃にて行った。二晩培養後、出現したコロニーを釣り上げ、単コロニー分離しpNEOICD1, pNEOICD2, pNEOICD3, pNEOICD4, pNEOICD5, pNEOICD6, pNEOICD25, pNEOICD26, pNEOLICDを保持する形質転換体をそれぞれBLAC1,BLAC2 BLAC3 BLAC4 BLAC5 BLAC6 BLAC25 BLAC26 BLAC,BNEOLと名づけた。BNEO以外の形質転換体はすべて青色のコロニーを形成していた。これらの形質転換体より実施例3(4)記載の方法で祖酵素液を調製した。ただし、菌体の洗浄および懸濁には緩衝液として、Z-Buffer(KCl 10mM, MgSO4 1mM, 2-ME 270μl/100mM NaPi (pH7.5))を用いた。LacZの活性の測定は以下の手順に従って行なった。Z-Bufferと粗酵素液を混合し、終濃度0.8mg/mlとなるようにZ-Bufferに溶解したONPGを添加し、30℃における420nmの吸光度の増大を日立分光光度計U-3210で測定した値をLacZの活性とした。また、粗酵素液の蛋白質濃度の測定にはProtein Assay(BIO-RAD)を用いた。標準蛋白質には牛血清アルブミンを用いた。測定結果を表14に示す。icdプロモーターに変異を有するICDH-LacZ融合蛋白を発現している株は、野生型のICDH-LacZ融合蛋白を発現している株に比べてLacZ素活性が上昇していることが確認された。


(4) Measurement of mutant icd promoter activity Plasmids pKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, pKF18ICD5, pKF18ICD6, pKF18ICD25, pKF18ICD26, and pKF18ICD, which were completely digested with the plasmids pKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, and pKF18ICD26, which were constructed in (2). It was blunt-ended and ligated with pNEOL cut with SmaI. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109. The colonies were picked and separated into single colonies to obtain a transformant.
Plasmids were prepared from the transformants and those having a structure capable of producing a fusion protein of ICDH and LacZ were designated as pNEOICD1, pNEOICD2, pNEOICD3, pNEOICD4, pNEOICD5, pNEOICD6, pNEOICD25, pNEOICD26, and pNEOLICD. These plasmids and pNEOL were introduced into Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 by the electric pulse method. Transformants were selected using a CM2B plate medium containing 25 μg / ml kanamycin and X-Gal 40 μg / ml (Bactotryptone 10 g / l, Bacto yeast extract 10 g / l, NaCl 5 g / l, biotin 10 μg / L, agar 15 g). / l, pH 7.0) at 31 ° C. After cultivation for two nights, the emerged colonies were picked, and single colonies were separated and transformed into pNEOICD1, pNEOICD2, pNEOICD3, pNEOICD4, pNEOICD5, pNEOICD6, pNEOICD25, pNEOICD26, and pNEOLICD. , Named BNEOL. All the transformants except BNEO formed blue colonies. A crude enzyme solution was prepared from these transformants by the method described in Example 3 (4). However, Z-Buffer (KCl 10 mM, MgSO4 1 mM, 2-ME 270 μl / 100 mM NaPi (pH 7.5)) was used as a buffer for washing and suspending the cells. The activity of LacZ was measured according to the following procedure. Mix Z-Buffer with the crude enzyme solution, add ONPG dissolved in Z-Buffer to a final concentration of 0.8 mg / ml, and measure the increase in absorbance at 420 nm at 30 ° C with Hitachi spectrophotometer U-3210 The value obtained was defined as LacZ activity. In addition, Protein Assay (BIO-RAD) was used for measuring the protein concentration of the crude enzyme solution. Bovine serum albumin was used as a standard protein. Table 14 shows the measurement results. It was confirmed that the strain expressing the ICDH-LacZ fusion protein having a mutation in the icd promoter had higher LacZ elementary activity than the strain expressing the wild-type ICDH-LacZ fusion protein.


表14
菌株 dABS/min/mg 相対活性
BNEOL Not detected 0.0
PNEOLI 42 1.0
BNEOLI-1 84 2.0
BNEOLI-2 168 4.0
BNEOLI-3 80 1.9
BNEOLI-4 126 3.0
BNEOLI-5 139 3.3
BNEOLI-6 84 2.0
BNEOLI-25 168 4.0
BNEOLI-26 170 4.0
Table 14
Strain dABS / min / mg Relative activity
BNEOL Not detected 0.0
PNEOLI 42 1.0
BNEOLI-1 84 2.0
BNEOLI-2 168 4.0
BNEOLI-3 80 1.9
BNEOLI-4 126 3.0
BNEOLI-5 139 3.3
BNEOLI-6 84 2.0
BNEOLI-25 168 4.0
BNEOLI-26 170 4.0

(5)変異型icd遺伝子の温度感受性プラスミドへの導入
コリネ型細菌内でその複製が温度感受性であるプラスミドベクターpSFKT2(特願平11-81693)を用いた。変異型icdプロモーター配列として(pKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, pKF18ICD5, pKF18ICD6, pKFICD25,pKFICD26をPstIで完全分解し、これとpSFKT2をPstIで完全分解したものを連結した。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、IPTG10μg/ml、X-Gal40μg/ml及びカナマイシン25μg/mlを含むL培地に塗布し、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。 形質転換株からプラスミドを調製し、icdプロモーターを含む温度感受性シャトルベクターをそれぞれpSFKTI1, pSFKTI2, , pSFKTI3, pSFKTI4, pSFKTI5, pSFKTI6, pSFKTI25, pSFKTI26と名づけた。
(5) Introduction of Mutant icd Gene into Temperature-Sensitive Plasmid A plasmid vector pSFKT2 (Japanese Patent Application No. 11-81693) whose replication is temperature-sensitive in coryneform bacteria was used. The mutant icd promoter sequence (pKF18ICD1, pKF18ICD2, pKF18ICD3, pKF18ICD4, pKF18ICD5, pKF18ICD6, pKFICD25, and pKFICD26 was completely digested with PstI, and this fragment was ligated. Transformation was performed using competent cells of JM109 (Takara Shuzo Co., Ltd.), applied to an L medium containing 10 μg / ml of IPTG, 40 μg / ml of X-Gal and 25 μg / ml of kanamycin, and cultured overnight, followed by white colonies that appeared. A plasmid was prepared from the transformant, and the temperature-sensitive shuttle vectors containing the icd promoter were replaced with pSFKTI1, pSFKTI2,, pSFKTI3, pSFKTI4, pSFKTI5, pSFKTI6, pSFKTI25, pSFKTI26, respectively. I named it.

(6)変異型icdプロモーターの染色体への導入
(5)で構築したプラスミドをそれぞれブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムGB02株に電気パルス法で導入した。形質転換体の選択は、25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプレート培地(バクトトリプトン10g/l、バクトイーストエキストラクト10g/l、NaCl5g/l、ビオチン10μg/L、寒天15g/l、pH7.0)で、25℃にて行った。導入後、得られた株をCM2B液体培地にて培養した後、25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプ レートに、プレートあたり103〜105cfuとなるよう希釈した後に塗布し、34℃にて培養した。温度感受性プラスミドを保持した株は、この温度ではプラスミドの複製が阻害されるため、カナマイシン感受性となり、コロニーを形成できないが、染色体にプラスミドDNAを組み込んだ株は、コロニーを形成 するため、選択することができる。出現したコロニーを釣り上げ、単コロニー分離した。この株より染色体DNAを抽出し、これを鋳型として配列番号13と配列番号15に示すプライマーを用いPCRを行ない、およそ3kbの増幅断片を確認した。したがってこの株は相同的な組換えにより、宿主染色体のicd遺伝子の近傍に、温度感受性プラスミド由来の変異型icd遺伝子が組み込まれていることが示された。
(6) Introduction of Mutant icd Promoter into Chromosome The plasmid constructed in (5) was introduced into Brevibacterium lactofermentum GB02 strain by the electric pulse method. Selection of transformants was performed using a CM2B plate medium containing 25 μg / ml kanamycin (Bactotryptone 10 g / L, Bacto yeast extract 10 g / L, NaCl 5 g / L, biotin 10 μg / L, agar 15 g / L, pH 7.0). ) At 25 ° C. After the introduction, the obtained strain was cultured in a CM2B liquid medium, and diluted with CM2B plate containing 25 μg / ml kanamycin so as to have a density of 10 3 to 10 5 cfu per plate, followed by application at 34 ° C. Cultured. Strains harboring the temperature-sensitive plasmid become kanamycin-sensitive and cannot form colonies due to inhibition of plasmid replication at this temperature, but strains with plasmid DNA integrated into the chromosome form colonies, and should be selected. Can be. The appeared colonies were picked up and separated into single colonies. A chromosomal DNA was extracted from this strain, and PCR was carried out using the chromosomal DNA as a template and the primers shown in SEQ ID NOs: 13 and 15 to confirm an amplified fragment of about 3 kb. Therefore, this strain was shown to have a mutant icd gene derived from a temperature-sensitive plasmid integrated near the icd gene in the host chromosome by homologous recombination.

(7)icdプロモーター置換株の取得
相同組換えにより、変異型icd遺伝子を組み込んだ(6)記載の株より、まず、カナマイシン感受性株を取得した。プラスミド組み込み株をCM2Bプレートに希釈、塗布し、34℃で培養する。コロニー形成後、25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプレートにレプリカし、34℃で培養する。このとき、カナマイシン感受性になった株を取得した。
カナマイシン感受性になった株から、染色体を抽出し、配列番号14、配列番号15にしめすプライマーを用いてPCRを行ないicd遺伝子断片を調製した。得られた増幅断片は宝酒造社製のSUPREC02にて精製した後、配列番号22に示すプライマーを用いてシーケンス反応を行ない、そのプロモーター領域の配列を決定した。その結果、pSFKTI1, pSFKTI2, , pSFKTI3, pSFKTI4, pSFKTI5, pSFKTI6, pSFKTI25, pSFKTI26由来のicdプロモーター配列を有する株をそれぞれGC01, GC02, GC03, GC04, GC05, Gc06, Gc25,及びGC26と名づけた。これらの株では、染色体からプラスミドおよび重複するicd遺伝子が脱落する際に、プラスミドにより導入した変異型のicd遺伝子が染色体上に残り、元来染色体上にあった野生型のicd遺伝子が、ベクタープラスミドと共に脱落している。
(7) Acquisition of icd promoter-substituted strain A kanamycin-sensitive strain was firstly obtained from the strain described in (6) in which the mutant icd gene was incorporated by homologous recombination. The plasmid-incorporated strain is diluted and applied to a CM2B plate, and cultured at 34 ° C. After colony formation, the cells are replicated on a CM2B plate containing 25 μg / ml kanamycin and cultured at 34 ° C. At this time, a kanamycin-sensitive strain was obtained.
A chromosome was extracted from the kanamycin-sensitive strain and subjected to PCR using primers shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 to prepare an icd gene fragment. The obtained amplified fragment was purified with SUPREC02 manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., and then subjected to a sequence reaction using the primer shown in SEQ ID NO: 22 to determine the sequence of the promoter region. As a result, strains having an icd promoter sequence derived from pSFKTI1, pSFKTI2, pSFKTI3, pSFKTI4, pSFKTI5, pSFKTI6, pSFKTI25, and pSFKTI26 were named GC01, GC02, GC03, GC04, GC05, Gc06, Gc25, and GC26, respectively. In these strains, when the plasmid and the overlapping icd gene are eliminated from the chromosome, the mutated icd gene introduced by the plasmid remains on the chromosome, and the wild-type icd gene originally on the chromosome is transformed into a vector plasmid. With it.

(8)icdプロモーター変異株のイソクエン酸デヒドロゲナーゼ活性測定
(7)で得られた8株ならびにGB02株を実施例3(7)記載の方法と同様にしてICDH粗酵素液を調製した。ICDHの活性の測定は以下の手順に従って行なった。TisHCl 35mM(pH7.5), MnSO4 1.5mM, NADP 0.1mM,イソクエン酸1.3mMを含む反応液に粗酵素液を添加し、30℃における340nmの吸光度の増大を日立分光光度計U-3210で測定した値をICDHの活性とした。また、粗酵素液の蛋白質濃度の測定にはProtein Assay(BIO-RAD)を用いた。標準蛋白質には牛血清アルブミンを用いた。測定結果を表15に示す。icdプロモーター置換株はその親株に比しイソクエン酸デヒドロゲナーゼ活性が上昇していることが確認された。
(8) Measurement of isocitrate dehydrogenase activity of mutant of icd promoter An ICDH crude enzyme solution was prepared from 8 strains and GB02 strain obtained in (7) in the same manner as in Example 3 (7). The measurement of ICDH activity was performed according to the following procedure. Add the crude enzyme solution to a reaction solution containing 35 mM TisHCl (pH 7.5), 1.5 mM MnSO4, 0.1 mM NADP, 1.3 mM isocitrate, and measure the increase in absorbance at 340 nm at 30 ° C with the Hitachi U-3210 spectrophotometer. The value obtained was defined as the activity of ICDH. In addition, Protein Assay (BIO-RAD) was used for measuring the protein concentration of the crude enzyme solution. Bovine serum albumin was used as a standard protein. Table 15 shows the measurement results. It was confirmed that the icd promoter-substituted strain had increased isocitrate dehydrogenase activity compared to its parent strain.

表15
菌株 dABS/min/mg 相対活性
GB02 3.9 1.0
GC01 8.2 2.1
GC02 19.1 4.9
GC03 7.0 1.8
GC04 12.5 3.2
GC05 19.1 4.9
GC06 10.5 2.7
GC25 30.4 7.8
GC26 24.2 6.2
Table 15
Strain dABS / min / mg Relative activity
GB02 3.9 1.0
GC01 8.2 2.1
GC02 19.1 4.9
GC03 7.0 1.8
GC04 12.5 3.2
GC05 19.1 4.9
GC06 10.5 2.7
GC25 30.4 7.8
GC26 24.2 6.2

(9)icdプロモーター置換株の培養成績
(7)で取得した8株を、実施例3(9)記載の方法と同様にして培養した。その結果、表16に示すようにGC02, GC04, GC05, GC25及びGC26株ではL-グルタミン酸の収率向上が認められた。icdプロモーターに変異を導入しICDH活性を3倍以上に強めることで好成績となりうることが示された。
(9) Culture results of icd promoter-substituted strains Eight strains obtained in (7) were cultured in the same manner as in Example 3 (9). As a result, as shown in Table 16, the GC02, GC04, GC05, GC25 and GC26 strains showed an improvement in the yield of L-glutamic acid. It was shown that a good result could be obtained by introducing a mutation into the icd promoter and increasing the ICDH activity three-fold or more.

表16

菌株 L-グルタミン酸(g/l)
GB02 9.2
GC01 9.0
GC02 9.5
GC03 9.1
GC04 9.4
GC05 9.6
GC06 9.2
GC25 9.9
GC26 9.8
Table 16

Strain L-glutamic acid (g / l)
GB02 9.2
GC01 9.0
GC02 9.5
GC03 9.1
GC04 9.4
GC05 9.6
GC06 9.2
GC25 9.9
GC26 9.8

実施例5 コリネ型グルタミン酸生産菌のPDH遺伝子プロモーター領域への変異の導入
(1) コリネ型細菌からのpdhA遺伝子のクローニング
大腸菌、緑膿菌および結核菌のピルビン酸デヒドロゲナーゼ(PDH)のE1サブユニット間で相同性の高い領域を選び、配列番号25および配列番号26に示すプライマーを合成し、Advanced Genetic Technologies Corp.製Bacterial Genomic DNA Purification Kitによって調整したブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体を鋳型とし、PCRテクノロジー(ヘンリーエーリッヒ編、ストックトンプレス、1989年)8頁に記載されている標準反応条件でPCRを行い、反応液をアガロースゲル電気泳動したところ、約1.3キロベースのDNA断片増幅していることが判明した。得られたDNAは、配列番号25および配列番号26の合成DNAを用いて両端の塩基配列の決定を行った。塩基配列の決定は、DNA Sequencing Kit(Applied Biosystems社製)を用いてSangerの方法(J. Mol. Biol., 143, 161(1980))に従って行った。決定された塩基配列をアミノ酸に翻訳して、大腸菌、緑膿菌および結核菌のピルビン酸デヒドロゲナーゼのE1サブユニットと比較したところ、相同性が高かったので、PCRにより増幅したDNA断片はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869のピルビン酸デヒドロゲナーゼのE1サブユニットをコードするpdhA遺伝子の一部であると判断し、その遺伝子の上流および下流部分のクローニングを行った。クローニングの方法は、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869染色体を制限酵素EcoRI, BamHI, Hind III, Pst I, Sal I, Xba I(宝酒造社製)で消化したDNA断片から、上流部分をクローニングするために配列表配列番号27および配列番号28に示したプライマーを使い、下流部分をクローニングするために配列番号29および配列番号30に示したプライマーを使い、LA PCR in vitro cloning Kit(宝酒造製)を用いてクローニングを行った。このキットでPCRを行った結果、上流部分はEcoRI, Hind III, Pst I, Sal I, Xba Iで消化した断片でそれぞれ約0.5, 2.5, 3.0, 1.5, 1.8キロベースのDNA断片が増幅され、また下流部分はBamHI, Hind III, Pst Iで消化した断片でそれぞれ約1.5, 3.5, 1.0キロベースのDNA断片が増幅されたので、このDNA断片を上記と同様の方法で塩基配列の決定を行った。その結果、増幅されたDNA断片にはさらに約920アミノ酸のオープン・リーディング・フレームが含まれており、さらにその上流にはプロモーター領域と推定される領域が存在することも明らかとなった。このオープン・リーディング・フレームの塩基配列から推定される産物のアミノ酸配列は既知の大腸菌などのピルビン酸デヒドロゲナーゼのE1サブユニットと相同性が高いことから、このオープン・リーディング・フレームがブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869のピルビン酸デヒドロゲナーゼのE1サブユニットをコードするpdhA遺伝子であることが明らかとなった。このオープン・リーディング・フレームの塩基配列は配列表配列番号31に示す通りである。配列表配列番号31の配列には、その塩基配列から推定される産物のアミノ酸配列も示した。なお、タンパク質のN末端にあるメチオニン残基は開始コドンであるATGに由来するためタンパク質本来の機能とは無関係であることが多く、翻訳後ペプチダーゼの働きにより除去されることがよく知られており、上記タンパク質の場合にもN末端側のメチオニン残基の除去が生じている可能性がある。ただし、配列表配列番号31に示したATGの6ベース上流にGTGの配列があり、ここからアミノ酸が翻訳されている可能性もある。また、大腸菌など他の微生物のピルビン酸デヒドロゲナーゼは、E1, E2およびE3の3つのサブユニットから構成されており、これらをコードする遺伝子はオペロンであることが多いが、ここで明らかとなったpdhA遺伝子の下流約3キロベース中にはピルビン酸デヒドロゲナーゼのE2およびE3サブユニットと考えられるオープン・リーディング・フレームは存在しなかった。その代わり、このオープンりー・リーディング・フレームの下流にはターミネーターと推定される配列が存在していることが明らかとなっていることから、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869のピルビン酸デヒドロゲナーゼのE2およびE3サブユニットは染色体上の他の部分に存在していると考えられた。
Example 5 Introduction of Mutation into PDH Gene Promoter Region of Coryneform Glutamate-Producing Bacteria
(1) Cloning of pdhA gene from coryneform bacterium A region having high homology between the E1 subunits of pyruvate dehydrogenase (PDH) of Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Mycobacterium tuberculosis was selected and shown in SEQ ID NOS: 25 and 26. Primers were synthesized, and using the chromosome of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 prepared with the Bacterial Genomic DNA Purification Kit manufactured by Advanced Genetic Technologies Corp. as a template, PCR technology (Henry Erich, Stockton Press, 1989), p. PCR was performed under the standard reaction conditions described, and the reaction solution was subjected to agarose gel electrophoresis. As a result, it was found that a DNA fragment of about 1.3 kilobases had been amplified. The nucleotide sequence of both ends of the obtained DNA was determined using the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 25 and SEQ ID NO: 26. The nucleotide sequence was determined using the DNA Sequencing Kit (manufactured by Applied Biosystems) according to the method of Sanger (J. Mol. Biol., 143, 161 (1980)). When the determined nucleotide sequence was translated into amino acids and compared with the E1 subunit of pyruvate dehydrogenase of Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Mycobacterium tuberculosis, the homology was high, so the DNA fragment amplified by PCR was Brevibacterium Lactofermentum brevibacterium lactofermentum It was determined that it was part of the pdhA gene encoding the E1 subunit of pyruvate dehydrogenase of ATCC 13869, and the upstream and downstream portions of the gene were cloned. The cloning method is to clone the upstream portion from a DNA fragment obtained by digesting Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 chromosome with restriction enzymes EcoRI, BamHI, HindIII, PstI, SalI and XbaI (Takara Shuzo). Using the primers shown in SEQ ID Nos. 27 and 28 in the Sequence Listing, and using the primers shown in SEQ ID Nos. 29 and 30 to clone the downstream portion, using the LA PCR in vitro cloning Kit (Takara Shuzo) To perform cloning. As a result of performing PCR with this kit, the upstream portion was amplified with EcoRI, Hind III, Pst I, Sal I, and Xba I digested fragments of about 0.5, 2.5, 3.0, 1.5, and 1.8 kilobase DNA fragments, respectively. The downstream portion was a fragment digested with BamHI, Hind III, and Pst I, which amplified DNA fragments of about 1.5, 3.5, and 1.0 kilobases, respectively.These DNA fragments were sequenced in the same manner as above. Was. As a result, it was revealed that the amplified DNA fragment further contained an open reading frame of about 920 amino acids, and that a region presumed to be a promoter region existed further upstream. The amino acid sequence of the product deduced from the nucleotide sequence of this open reading frame is highly homologous to the known E1 subunit of pyruvate dehydrogenase such as Escherichia coli. Fermentum ATCC13869 was found to be a pdhA gene encoding the E1 subunit of pyruvate dehydrogenase. The nucleotide sequence of this open reading frame is as shown in SEQ ID NO: 31 of the Sequence Listing. The sequence shown in SEQ ID NO: 31 also shows the amino acid sequence of the product deduced from the nucleotide sequence. The methionine residue at the N-terminus of the protein is often independent of the original function of the protein because it is derived from the initiation codon ATG, and it is well known that it is removed by the action of peptidase after translation. Also, in the case of the above protein, the methionine residue on the N-terminal side may be removed. However, there is a GTG sequence 6 bases upstream of the ATG shown in SEQ ID NO: 31 in the Sequence Listing, and amino acids may be translated therefrom. In addition, pyruvate dehydrogenase of other microorganisms such as Escherichia coli is composed of three subunits, E1, E2 and E3, and the gene encoding these is often an operon. There was no open reading frame in the approximately 3 kilobases downstream of the gene, which could be the E2 and E3 subunits of pyruvate dehydrogenase. Instead, it has been clarified that a putative terminator sequence is present downstream of this open reading frame, and thus E2 and P2 of pyruvate dehydrogenase of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 are known. The E3 subunit was thought to be located elsewhere on the chromosome.

(2)pdhA増幅のためのプラスミドの構築
ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムATCC13869にE.coliのPDHを構成する3つのサブユニットをコードする遺伝子を導入した株はグルタミン酸収率が向上していることが既に明らかとなっている(特願平10-360619)。しかし、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムATCC13869のPDHはE1サブユニットをコードするpdhA遺伝子しかクローニングされておらず、この遺伝子単独での増幅がグルタミン酸収率に効果があるかは、まだ調べられていなかったので、ここでpdhA遺伝子単独増幅がグルタミン酸収率に効果があるかを調べることにした。
既にクローニングされている塩基配列に基づいて配列番号33及び34に示すプライマーを合成し、Advanced Genetic Technologies Corp.製Bacterial Genomic DNA Purification Kitによって調整したブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体を鋳型とし、PCRテクノロジー(ヘンリーエーリッヒ編、ストックトンプレス、1989年)8頁に記載されている標準反応条件でPCRを行い、pdhA遺伝子を増幅した。合成したプライマーの内、配列番号33は、配列表配列番号32に記載されているpdhA遺伝子の塩基配列図の1397番目から1416番目の塩基に至る配列に相当しており、配列番号34は、配列表配列番号32の5355番目から5374番目の塩基に至る配列に相当する塩基配列の逆ストランドを5′側から表記したものである。
(2) Construction of plasmid for amplifying pdhA A strain obtained by introducing a gene encoding three subunits constituting E. coli PDH into Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 has an improved glutamic acid yield. Has already been clarified (Japanese Patent Application No. 10-360619). However, only the pdhA gene encoding the E1 subunit has been cloned from the PDH of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869, and it has not yet been investigated whether amplification of this gene alone has an effect on glutamate yield. Therefore, here, it was determined whether amplification of the pdhA gene alone had an effect on glutamate yield.
Primers shown in SEQ ID NOs: 33 and 34 were synthesized based on the nucleotide sequences already cloned, and the chromosome of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 prepared by Bacterial Genomic DNA Purification Kit manufactured by Advanced Genetic Technologies Corp. was used as a template, PCR was performed under standard reaction conditions described on page 8 of PCR technology (Henry Erich, edited by Stockton Press, 1989) to amplify the pdhA gene. Of the synthesized primers, SEQ ID NO: 33 corresponds to the sequence from the 1397th base to the 1416th base in the nucleotide sequence diagram of the pdhA gene described in SEQ ID NO: 32 in the Sequence Listing, and SEQ ID NO: 34 The reverse strand of the base sequence corresponding to the sequence from the 5535th base to the 5374th base of SEQ ID NO: 32 is shown from the 5 'side.

生成したPCR産物を常法により精製後、制限酵素Sal IとEcoT22Iを反応させ、制限酵素Sal IとPst Iで切断したpSFK(特願平11-69896)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、IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)10μg/ml、X−Gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド)40μg/ml及びカナマイシン25μg/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、NaCl5g/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。
形質転換株からアルカリ法(生物工学実験書、日本生物工学会編、105頁、培風館、1992年)を用いてプラスミドを調製した後、ベクターに挿入されたDNA断片の制限酵素地図を作成し、配列表配列番号32に報告されているpdhA遺伝子の制限酵素地図と比較し、同一制限酵素地図を有するDNA断片が挿入されているプラスミドをpSFKBPDHAと名付けた。
After purifying the generated PCR product by a conventional method, a restriction enzyme SalI and EcoT22I were reacted, and pSFK (Japanese Patent Application No. 11-69896) cut with restriction enzymes SalI and PstI and a ligation kit (Takara Shuzo) were used. After ligation, transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) 10 μg / ml and X-Gal (5- L medium containing 40 μg / ml of bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside and 25 μg / ml of kanamycin (Bactotryptone 10 g / l, Bacto yeast extract 5 g / l, NaCl 5 g / l, agar 15 g) / L, pH 7.2), and after overnight culture, appeared white colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains.
After preparing a plasmid from the transformant using the alkaline method (Biotechnology Experiments, edited by Biotechnology Society of Japan, p. 105, Baifukan, 1992), a restriction enzyme map of the DNA fragment inserted into the vector was prepared. Compared with the restriction enzyme map of the pdhA gene reported in SEQ ID NO: 32 in the Sequence Listing, a plasmid into which a DNA fragment having the same restriction enzyme map was inserted was named pSFKBPDHA.

(3)ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869およびCG25へのpASFKBPDHAの導入と醗酵培養評価
ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869およびGC25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pSFKBPDHAで形質転換して、形質転換株を得た。ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869およびGC25にプラスミドpSFKBPDHAを導入して得られた形質転換株ATCC13869/pSFKBPDHAおよびGC25/pSFKBPDHA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。25μg/mLのカナマイシンを含むCM2Bプレート培地にて培養して得たATCC13869/pSFKBPDHAおよびGC25/pSFKBPDHA株の菌体を、グルコース 80g、KH2PO4 1g、MgSO4・7H2O 0.4g、(NH42SO4 30g、FeSO4・7H2O 0.01g、MnSO4・7H2O 0.01g、大豆加水分解液15ml、サイアミン塩酸塩 200μg、ビオチン 60μg、カナマイシン25mg及びCaCO3 50g を純水 1L中に含む培地にKOHを用いてpH8.0に調整されている)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。得られた培養物を、GC25/pSFK6 及びGC25/pSFKBPDHAについては上記と同じ組成の培地に、又ATCC13869/pSFK6及び ATCC13869/pSFKBPDHAについては上記と同じようにビオチンを除いた培池に、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ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869およびGC25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pSFK6を電気パルス法(特開平2−207791号公報参照)により形質転換した菌株を上記と同様にして培養した。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17に示した。
(3) Introduction of pASFKBPDHA into Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and CG25 and evaluation of fermentation culture Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and GC25 were transformed with plasmid pSFKBPDHA by the electric pulse method (see JP-A-2-207791). After transformation, a transformant was obtained. Culture for L-glutamic acid production was performed as follows using the transformants ATCC13869 / pSFKBPDHA and GC25 / pSFKBPDHA obtained by introducing the plasmid pSFKBPDHA into Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and GC25. The cells of the ATCC13869 / pSFKBPDHA and GC25 / pSFKBPDHA strains obtained by culturing in a CM2B plate medium containing 25 μg / mL kanamycin were obtained by adding 80 g of glucose, 1 g of KH 2 PO 4 , 0.4 g of MgSO 4 .7H 2 O, ( 30 g of NH 4 ) 2 SO 4 , 0.01 g of FeSO 4 .7H 2 O, 0.01 g of MnSO 4 .7H 2 O, 15 ml of soybean hydrolysate, 200 μg of thiamine hydrochloride, 60 μg of biotin, 25 mg of kanamycin and 50 g of CaCO 3 (PH adjusted to 8.0 with KOH in a medium contained in 1 L of water), and cultured with shaking at 31.5 ° C. until the sugar in the medium was consumed. The obtained culture was added to a medium having the same composition as described above for GC25 / pSFK6 and GC25 / pSFKBPDHA, and to a culture medium containing biotin for ATCC13869 / pSFK6 and ATCC13869 / pSFKBPDHA in the same manner as described above, except for 5%. The cells were inoculated and cultured with shaking at 37 ° C. until the sugar in the medium was consumed. As a control, a strain obtained by transforming Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and GC25 with an already obtained plasmid pSFK6 capable of autonomously replicating by Corynebacterium bacteria by an electric pulse method (see JP-A-2-207791). Was cultured in the same manner as described above. After the completion of the culture, the amount of L-glutamic acid accumulated in the culture solution was measured using a Biotech Analyzer AS-210 manufactured by Asahi Kasei Corporation. Table 17 shows the results.

表17

菌株 L−グルタミン酸収率(%)
ATCC13869/pSFK 3.6
ATCC13869/pSFKBPDHA 3.8
GC25/pSFK6 5.1
GC25/pSFKBPDHA 5.3
Table 17

Strain L-glutamic acid yield (%)
ATCC13869 / pSFK 3.6
ATCC13869 / pSFKBPDHA 3.8
GC25 / pSFK6 5.1
GC25 / pSFKBPDHA 5.3

これらの結果から、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869およびGC25においてpdhA遺伝子の単独増幅でもGlu収率向上に効果があることが明らかとなった。
(4)変異したpdhAプロモター活性測定用のプラスミドの構築
ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(PDH)のプロモーター変異株の作製を行うために、既にクローニングがなされたブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869のpdhA遺伝子のプロモーター領域の決定およびプロモーター領域の改変による発現量の違いの測定をβ-ガラクトシダーぜの活性を測定することによって行った。
クローニングを行って既に明らかとなっている塩基配列からpdhA遺伝子のプロモーター部位を推定したところ、配列表配列番号32の2252番目から2257番目と2279番目から2284番目がそれぞれ-35領域および-10領域である可能性が高いことが推定された。そこで、配列表配列番号35及び36に示すプライマーを合成し、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体DNAを鋳型にしてPCR法によりpdhA遺伝子のプロモーター領域を含むDNA断片を増幅した。合成したプライマーの内、配列番号35は、配列表配列番号32の塩基配列の2194番目から2221番目の塩基に至る配列に相当するが、2198番目の塩基をCに、2200番目と2202番目の塩基をGに変更し、制限酵素SmaIの認識配列を挿入している。配列番号36は、配列表配列番号32の塩基配列の2372番目から2398番目の塩基に至る配列に相当するが、2393番目と2394番目の塩基をGに変更し、制限酵素SmaIの認識配列を挿入した塩基配列の逆ストランドを5′側から表記したものである。Advanced Genetic Technologies Corp.製Bacterial Genomic DNA Purification Kitによって調整したブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体を鋳型とし、PCRテクノロジー(ヘンリーエーリッヒ編、ストックトンプレス、1989年)8頁に記載されている標準反応条件でPCRを行い、pdhA遺伝子のプロモーター領域を増幅した。生成したPCR産物を常法により精製後、制限酵素SmaIを反応させ、lacZ遺伝子のプロモーター領域を欠いるコリネ型細菌で複製が可能なpNEOLを制限酵素SmaIで(実施例4の(3))切断したもの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、X−Gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド)40μg/ml及びカナマイシン25μg/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、NaCl5g/l、寒天15g/l、pH7.2)に塗布し、一晩培養後、出現した青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。形質転換株からアルカリ法(生物工学実験書、日本生物工学会編、105頁、培風館、1992年)を用いてプラスミドを調製した後、定法によりベクターに挿入されたDNA断片のシーケンスを行いDNA断片が挿入されているプラスミドをpNEOLBPDHApro1と名付けた。
From these results, it was clarified that in the Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and GC25, even the single amplification of the pdhA gene was effective in improving the Glu yield.
(4) Construction of a Plasmid for Measuring Mutated pdhA Promoter Activity Promoter region of the pdhA gene of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 which has been cloned in order to prepare a promoter mutant of pyruvate dehydrogenase (PDH). The determination of the expression level and the measurement of the difference in the expression level due to the modification of the promoter region were performed by measuring the activity of β-galactosidase.
When the promoter site of the pdhA gene was estimated from the nucleotide sequence that had already been revealed by cloning, the 2252th to 2257th and the 2279th to 2284th of SEQ ID NO: 32 in the Sequence Listing were -35 region and -10 region, respectively. It was presumed that this was likely. Therefore, primers shown in SEQ ID NOs: 35 and 36 in the Sequence Listing were synthesized, and a DNA fragment containing the promoter region of the pdhA gene was amplified by PCR using the chromosomal DNA of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 as a template. Among the synthesized primers, SEQ ID NO: 35 corresponds to the sequence extending from the 2194th to 2221st bases in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 32 in Sequence Listing, but base 2198th in C, 2200th and 2202nd in bases. Is changed to G, and a recognition sequence for the restriction enzyme SmaI is inserted. SEQ ID NO: 36 corresponds to the sequence extending from the 2372nd to the 2398th base in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 32 in Sequence Listing, but changing the 2393rd and 2394th bases to G and inserting a recognition sequence for restriction enzyme SmaI The reverse strand of the base sequence is shown from the 5 'side. Using the chromosome of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 prepared with the Bacterial Genomic DNA Purification Kit manufactured by Advanced Genetic Technologies Corp. as a template, a standard described on page 8 of PCR technology (Henry Erich, Stockton Press, 1989), page 8 PCR was performed under the reaction conditions to amplify the promoter region of the pdhA gene. After purifying the generated PCR product by a conventional method, it is reacted with a restriction enzyme SmaI, and pNEOL capable of replication in a coryneform bacterium lacking the promoter region of the lacZ gene is cleaved with the restriction enzyme SmaI ((3) in Example 4). After ligation was performed using a ligation kit (Takara Shuzo), transformation was performed using competent cells of Escherichia coli JM109 (Takara Shuzo), and X-Gal (5-bromo-4-chloro-) was transformed. L medium containing 10 μg / ml of 3-indolyl-β-D-galactoside and 25 μg / ml of kanamycin (10 g / l of bactotryptone, 5 g / l of bactoeast extract, 5 g / l of NaCl, 15 g / l of agar, pH 7.2) ), And after overnight culture, emerged blue colonies were picked and separated into single colonies to obtain transformed strains. After preparing a plasmid from the transformant using the alkaline method (Biotechnical Experiments, edited by Biotechnology Society of Japan, p. 105, Baifukan, 1992), the DNA fragment inserted into the vector is sequenced by a standard method, and the DNA fragment is prepared. The plasmid into which was inserted was named pNEOLBPDHApro1.

さらにプロモーター部位と推定される領域をコリネ型細菌のプロモーターの共通配列に変えたプラスミドを構築するために、配列表配列番号37,38,39に示すプライマーを合成し、これらのそれぞれのプライマーと配列表配列番号36に示すプライマーを用いて、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体DNAを鋳型にしてPCR法によりpdhA遺伝子のプロモーター領域を共通配列に変えたDNA断片を増幅した。合成したプライマーの内、配列番号37は、配列表配列番号32の塩基配列の2244番目から2273番目の塩基に至る配列に相当し、2255番目の塩基をCと2257番目の塩基をAに変更て、-35領域のみをコリネ型細菌の共通配列に変えたものに相当している。また、配列番号38は、配列表配列番号32の塩基配列の2249番目から2288番目の塩基に至る配列に相当し、2279番目と2281番目の塩基をTに変更て、-10領域のみをコリネ型細菌の共通配列に変えたものに相当している。また、配列番号39は、配列表配列番号32の塩基配列の2249番目から2288番目の塩基に至る配列に相当し、2255番目の塩基をCに、2257番目の塩基をAに、2279番目と2281番目の塩基をTに変更て、-35領域および-10領域の両方をコリネ型細菌の共通配列に変えたものに相当している。Advanced Genetic Technologies Corp.製Bacterial Genomic DNA Purification Kitによって調整したブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体を鋳型とし、PCRテクノロジー(ヘンリーエーリッヒ編、ストックトンプレス、1989年)8頁に記載されている標準反応条件でPCRを行い、これらのプライマーを使って、プロモーター領域を共通配列に変えたpdhA遺伝子のプロモーター領域を増幅した。生成したPCR産物を常法により精製後、制限酵素SmaIを反応させ、lacZ遺伝子のプロモーター領域を欠いるコリネ型細菌で複製が可能なpNEOLを制限酵素SmaIで切断したもの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、X−Gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド)40μg/ml及びカナマイシン25μg/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、NaCl5g/l、寒天15g/l、pH7.2)に塗布し、一晩培養後、出現した青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。形質転換株からアルカリ法(生物工学実験書、日本生物工学会編、105頁、培風館、1992年)を用いてプラスミドを調製した後、定法によりベクターに挿入されたDNA断片のシーケンスを行い、-35領域のみを共通配列に変えたDNA断片が挿入されているプラスミドをpNEOLBPDHApro35と名付け、-10領域のみを共通配列に変えたDNA断片が挿入されているプラスミドをpNEOLBPDHApro35と名付け、-35領域および-10領域を共通配列に変えたDNA断片が挿入されているプラスミドをpNEOLBPDHApro3510と名付けた。   Furthermore, in order to construct a plasmid in which a region presumed to be a promoter site was changed to a common sequence of a coryneform bacterium promoter, primers shown in SEQ ID NOs: 37, 38, and 39 in the Sequence Listing were synthesized, and these primers were combined with the respective primers. A DNA fragment in which the promoter region of the pdhA gene was changed to a common sequence was amplified by a PCR method using the chromosomal DNA of Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 as a template using the primers shown in SEQ ID NO: 36 in the sequence listing. Of the synthesized primers, SEQ ID NO: 37 corresponds to the sequence extending from the 2244th base to the 2273th base in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 32, and changing the 2255th base to C and the 2257th base to A. , -35 region corresponds to a common sequence of coryneform bacteria. In addition, SEQ ID NO: 38 corresponds to the sequence extending from the nucleotide sequence 2249 to the nucleotide 2288 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 32 in the sequence listing, the nucleotides 2279 and 2281 are changed to T, and only the -10 region is coryneform. This corresponds to the change to a common sequence of bacteria. SEQ ID NO: 39 corresponds to the sequence extending from the 2249th base to the 2288th base in the nucleotide sequence of Sequence Listing SEQ ID NO: 32, the 2255th base to C, the 2257th base to A, the 2279th and 2281 This corresponds to a case where the -th base is changed to T and both the -35 region and the -10 region are changed to a common sequence of coryneform bacteria. Using the chromosome of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 prepared with the Bacterial Genomic DNA Purification Kit manufactured by Advanced Genetic Technologies Corp. as a template, a standard described on page 8 of PCR technology (Henry Erich, Stockton Press, 1989), page 8 PCR was performed under the reaction conditions, and using these primers, the promoter region of the pdhA gene in which the promoter region was changed to a common sequence was amplified. After purifying the generated PCR product by a conventional method, the restriction enzyme SmaI was reacted, and pNEOL capable of replicating in a coryneform bacterium lacking the promoter region of the lacZ gene was cut with the restriction enzyme SmaI and a ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.). ), And transformed using competent cells of Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Shuzo), followed by X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside). ) Spread on an L medium containing 40 μg / ml and kanamycin 25 μg / ml (Bactotryptone 10 g / l, Bacto yeast extract 5 g / l, NaCl 5 g / l, agar 15 g / l, pH 7.2), and culture overnight The emerged blue colonies were picked up and separated into single colonies to obtain transformed strains. After preparing a plasmid from the transformant using the alkaline method (Biotechnical Experiments, edited by The Biotechnology Society of Japan, p. 105, Baifukan, 1992), the DNA fragment inserted into the vector was sequenced by a standard method, and- A plasmid in which a DNA fragment in which only the 35 region was changed to a common sequence was named pNEOLBPDHApro35, and a plasmid in which a DNA fragment in which only the -10 region was changed to a common sequence was named pNEOLBPDHApro35, the -35 region and- A plasmid into which a DNA fragment in which ten regions were changed to a common sequence was inserted was named pNEOLBPDHApro3510.

(5)変異したpdhAプロモター活性の評価
ここで構築したpNEOLBPDHApro1、pNEOLBPDHApro10、pNEOLBPDHApro3510と名付けたプラスミドによって、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869を電気パルス法(特開平2−207791号公報参照)で形質転換して形質転換株を得た。得られた形質転換体のβ-ガラクトシダーゼ活性を実施例4(4)に記載の方法により測定した。プロモーター領域を共通配列に変えた時のβ-ガラクトシダーゼ活性は、pdhA遺伝子のプロモーター領域を持つβ-ガラクトシダーゼの酵素活性を1として、表18のような結果であった。
(5) Evaluation of Mutated pdhA Promoter Activity The plasmids named pNEOLBPDHApro1, pNEOLBPDHApro10 and pNEOLBPDHApro3510 constructed here were used to transform Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 by the electric pulse method (see JP-A-2-207791). As a result, a transformant was obtained. Β-galactosidase activity of the obtained transformant was measured by the method described in Example 4 (4). The β-galactosidase activity when the promoter region was changed to a consensus sequence was as shown in Table 18, where the enzyme activity of β-galactosidase having the promoter region of the pdhA gene was 1.

表18
菌株 β-ガラクトシダーゼ活性(相対値)
ATCC13869/pNEOLBPDHApro1 1
ATCC13869/pNEOLBPDHApro10 6
ATCC13869/pNEOLBPDHApro3510 7.5
Table 18
Strain β-galactosidase activity (relative value)
ATCC13869 / pNEOLBPDHApro1 1
ATCC13869 / pNEOLBPDHApro10 6
ATCC13869 / pNEOLBPDHApro3510 7.5

この結果は、推定したプロモーター部位がpdhA遺伝子のプロモーターであることを意味しており、この領域を共通配列に変えることで、PdhAの発現量を変えること(増幅すること)ができることを示している。これは、pdhA遺伝子のプロモーター領域を変えることで、プラスミドを使わずに発現量を変えることができることを示している。
(6)プロモーター変異株作製用プラスミドの構築
プロモーターに変異を起こさせることによりPdhAの発現量を変えられることが明らかとなったので、pdhA遺伝子のプロモーター変異株を作製するためのプラスミドの構築を行った。プロモーター変異株構築用のプラスミドは、-35領域および-10領域をそれぞれ共通配列に変えたものとその両方を共通配列に変えたもの3種類の構築を行った。
This result implies that the putative promoter site is the promoter of the pdhA gene, and shows that the expression level of PdhA can be changed (amplified) by changing this region to a common sequence. . This indicates that the expression level can be changed without using a plasmid by changing the promoter region of the pdhA gene.
(6) Construction of a Plasmid for Producing a Mutant Promoter Since it was revealed that the expression level of PdhA can be changed by causing a mutation in the promoter, a plasmid for producing a promoter mutant of the pdhA gene was constructed. Was. Three types of plasmids for constructing the promoter mutant strain were constructed by changing the -35 region and the -10 region to a common sequence and by changing both of them to a common sequence.

4−1)プロモーター変異株作製用プラスミドの構築
既にクローニングされている塩基配列に基づいて配列番号40、41に示すプライマーを新たに合成した。合成したプライマーの内、配列番号40は、配列表配列番号32の2491番目から2521番目の塩基に至る配列に相当する塩基配列の逆ストランドを5′側から表記したものの5’末端にAが3個連なった後にTが4個連なった配列を付与したものである。また、配列番号33は配列表配列番号32に記載されているpdhA遺伝子の塩基配列図の5020番目から5039番目の塩基に至る塩基配列の逆ストランドを5′側から表記したものである。Advanced Genetic Technologies Corp.製Bacterial Genomic DNA Purification Kitによって調整したブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体を鋳型とし、プライマーとして配列表配列番号33および40を用いてPCRテクノロジー(ヘンリーエーリッヒ編、ストックトンプレス、1989年)8頁に記載されている標準反応条件でPCRを行った。また、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム ATCC13869の染色体を鋳型とし、配列表配列番号15および17を用いてもPCRを行った。生成したPCR産物を常法により精製後、プライマーとして配列表配列番号9および16を用いたときのPCR産物と配列表配列番号39および41を用いたときのPCR産物および配列表配列番号33と41を用いてPCRを行った。このときの条件は、これら4つのDNAの濃度が10マイクロMとなるように反応液中に加えて、鋳型を入れずにLA taq(宝酒造社製)を用いてPCRを行った。生成したPCR産物は常法により精製後、制限酵素Sal IとXhoIを反応させ、コリネ型細菌で複製可能な温度感受性プラスミドpSFKT2を制限酵素Sal Iで切断したもの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、IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)10μg/ml、X−Gal(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド)40μg/ml及びカナマイシン25μg/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、NaCl5g/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。 形質転換株からアルカリ法(生物工学実験書、日本生物工学会編、105頁、培風館、1992年)を用いてプラスミドを調製した後、ベクターに挿入されたDNA断片のシーケンスを行い、配列表配列番号32に報告されているpdhA遺伝子の塩基配列と比較し、プロモーターの-35領域と-10領域だけがコリネ型細菌の共通配列に変わっているDNA断片が挿入されているプラスミドをpSFKTPDHApro3510と名付けた。
4-1) Construction of Plasmid for Producing Mutant Promoter Primers shown in SEQ ID NOS: 40 and 41 were newly synthesized based on the nucleotide sequence already cloned. Among the synthesized primers, SEQ ID NO: 40 is the reverse strand of the nucleotide sequence corresponding to the sequence from the 2491st to the 2521st nucleotides in SEQ ID NO: 32 in the Sequence Listing, which is represented by 5 'from the 5' end. An array in which four Ts are connected after the connection is obtained. In addition, SEQ ID NO: 33 shows the reverse strand of the base sequence from the 5020th to the 5039th base in the base sequence diagram of the pdhA gene described in SEQ ID NO: 32 in the Sequence Listing from the 5 'side. PCR technology (Henry Erich, Stockton Press) using the chromosome of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 prepared by Bacterial Genomic DNA Purification Kit manufactured by Advanced Genetic Technologies Corp. as a template and SEQ ID NOS: 33 and 40 as primers PCR was performed under the standard reaction conditions described on page 8. PCR was also performed using the chromosome of Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 as a template and SEQ ID NOS: 15 and 17 in the sequence listing. After purifying the generated PCR product by a conventional method, a PCR product using SEQ ID NOS: 9 and 16 as a primer and a PCR product using SEQ ID NOs: 39 and 41 as primers and SEQ ID NOS: 33 and 41 are used. Was used to perform PCR. The conditions at this time were such that these four DNAs were added to the reaction solution so as to have a concentration of 10 μM, and PCR was performed using LA taq (Takara Shuzo) without adding a template. The resulting PCR product was purified by a conventional method, and then reacted with restriction enzymes SalI and XhoI. A temperature-sensitive plasmid pSFKT2 capable of replicating in coryneform bacteria was cut with restriction enzyme SalI, and a ligation kit (Takara Shuzo) was used. After ligation using E. coli JM109, transformation was performed using competent cells (manufactured by Takara Shuzo), IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) 10 μg / ml, X-Gal (5 -Bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside) L medium containing 40 μg / ml and kanamycin 25 μg / ml (Bactotryptone 10 g / l, Bacto yeast extract 5 g / l, NaCl 5 g / l, agar) 15 g / l, pH 7.2), and after overnight culture, appeared white colonies were picked and separated into single colonies. To obtain a quality transformed strains. After preparing a plasmid from the transformant using the alkaline method (Biotechnology Experiments, edited by Biotechnology Society of Japan, p. 105, Baifukan, 1992), the DNA fragment inserted into the vector was sequenced, and the sequence listing was performed. In comparison with the nucleotide sequence of the pdhA gene reported in No. 32, a plasmid into which a DNA fragment in which only the -35 region and the -10 region of the promoter were changed to a common sequence of coryneform bacterium was named pSFKTPDHApro3510. .

上記の方法の配列表配列番号39を配列表配列番号37および38にそれぞれ変えて、全く同様の方法で、pdhA遺伝子のプロモーターの-35領域をコリネ型細菌の共通配列に変えたプラスミドおよびpdhA遺伝子のプロモーターの-10領域をコリネ型細菌の共通配列に変えたプラスミドを構築した。これらのプラスミドはそれぞれpSFKTDHApro35およびpSFKTPDHApro10と名付けた。
(7)プロモーター変異株の作製
(6)で構築したプロモーター変異株作製用のプラスミドを用いて、相同組み換えによりpdhA遺伝子のプロモーター変異株の作製を行った。
まず、プロモーター変異株作製用プラスミドpSFKTPDHApro3510を用いてGC25を電気パルス法(特開平2−207791号公報参照)で形質転換を行い、CM2Bプレート培地(ポリペプトン10g/l、バクトイーストエキストラクト10g/l、NaCl 5g/l、ビオチン10マイクロg/ml、寒天 15g/l、pH7.2)に湿布して培養温度25℃で形質転換株を得た。得られた形質転換株は、CM2B液体培地で一晩試験管培養した後に、カナマイシン25μg/mlを含むCM2Bプレート培地に湿布して、培養温度34℃で培養して、相同組み換えで染色体上にプラスミドpSFKTPDHpro3510が挿入された1回組み換え株を得た。得られた1回組み換え株を単コロニー分離した後に、CM2B液体培地に湿布して、培養温度31.5℃で培養し、コロニーが出現してきたら、カナマイシン25μg/mlを含むCM2Bプレート培地にレプリカすることで、カナマイシン感受性株を取得した。取得された株のpdhA遺伝子のプロモーター部位は野生株の配列の株と変異が導入されている株の2種類が得られるので、この部分のシーケンスを行うことで、pdhA遺伝子のプロモーター部位に変異が導入されたプロモーター変異株を取得した。この株は、pdhA遺伝子のプロモーターの-35領域および-10領域がコリネ型細菌の共通配列に変えた株であり、この株をGD3510と名付けた。
A plasmid in which the -35 region of the promoter of the pdhA gene was changed to a common sequence of coryneform bacteria and the pdhA gene A plasmid was constructed in which the -10 region of the promoter was changed to a common sequence of coryneform bacteria. These plasmids were named pSFKTDHApro35 and pSFKTPDHApro10, respectively.
(7) Preparation of Promoter Mutant A promoter mutant of the pdhA gene was prepared by homologous recombination using the plasmid for preparing a promoter mutant constructed in (6).
First, GC25 was transformed by an electric pulse method (see JP-A-2-207791) using a plasmid pSFKTPDHApro3510 for preparing a mutant promoter, and a CM2B plate medium (polypeptone 10 g / l, Bacto yeast extract 10 g / l, NaCl 5 g / l, biotin 10 microg / ml, agar 15 g / l, pH 7.2) was applied to obtain a transformant at a culture temperature of 25 ° C. The resulting transformant was cultured in a CM2B liquid medium overnight in a test tube, then spread on a CM2B plate medium containing 25 μg / ml of kanamycin, cultured at a culture temperature of 34 ° C., and transformed into a plasmid on a chromosome by homologous recombination. A single recombinant strain into which pSFKTPDHpro3510 was inserted was obtained. After single colony separation of the obtained single recombinant strain, it is placed on a CM2B liquid medium, cultivated at a culture temperature of 31.5 ° C., and when a colony appears, replica to a CM2B plate medium containing 25 μg / ml of kanamycin. Thus, a kanamycin-sensitive strain was obtained. As the promoter site of the pdhA gene of the obtained strain, two types of strains can be obtained: a wild-type sequence and a mutation-introduced strain. The introduced promoter mutant strain was obtained. This strain was a strain in which the -35 region and the -10 region of the promoter of the pdhA gene were changed to a common sequence of coryneform bacteria, and this strain was named GD3510.

また、上記のプロモーター変異株作製用プラスミドpSFKTPDHApro3510をプロモーター変異株作製用プラスミドpSFKTPDHApro35およびpSFKTPDHApro10に代えて、上記と全く同様の方法により、それぞれpdhA遺伝子プロモーターの-35領域および-10領域がコリネ型細菌の共通配列に変えた株を取得し、それぞれGD35およびGD10と名付けた。
(8)pdhA遺伝子プロモーター変異株のフラスコ培養評価
取得した3種類のpdhA遺伝子プロモーター変異株GD3510、GD35、GD10及びGC25を用いてL−グルタミン酸生産のためのフラスコ培養を以下のように行った。CM2Bプレート培地にて培養して得たプロモーター変異株GD3510、GD35、GD10及びGC25の菌体を、グルコース 30g、KH2PO4 1g、MgSO4・7H2O 0.4g、(NH42SO4 30g、FeSO4・7H2O 0.01g、MnSO4・7H2O 0.01g、大豆加水分解液15ml、サイアミン塩酸塩 200μg、ビオチン 60μg及びCaCO3 50g を純水 1L中に含む培地にKOHを用いてpH8.0に調整されている)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。得られた生成物を、上記と同様の組成の倍地に5%の濃度で接種し、倍地中の糖が消費されるまで37℃で振とう培養した。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19に示した。
In addition, the plasmid pSFKTPDHApro3510 for producing the promoter mutant strain was replaced with the plasmids pSFKTPDHApro35 and pSFKTPDHApro10 for preparing the promoter mutant strain, and in exactly the same manner as described above, the -35 region and the -10 region of the pdhA gene promoter were coryneform bacteria, respectively. Strains with the consensus sequence were obtained and named GD35 and GD10, respectively.
(8) Evaluation of Flask Culture of Mutant of pdhA Gene Promoter Flask culture for production of L-glutamic acid was performed as follows using the three types of mutant mutants of pdhA gene promoter obtained, GD3510, GD35, GD10 and GC25. Cells of the promoter mutant strains GD3510, GD35, GD10 and GC25 obtained by culturing on a CM2B plate medium were subjected to 30 g of glucose, 1 g of KH 2 PO 4 , 0.4 g of MgSO 4 .7H 2 O, 0.4 g of (NH 4 ) 2 SO 4 30g, FeSO 4 · 7H 2 O 0.01g, MnSO 4 · 7H 2 O 0.01g, soybean hydrolyzate solution 15 ml, thiamin hydrochloride 200 [mu] g, KOH biotin 60μg and CaCO 3 50 g in a medium containing in 1L of pure water And adjusted to pH 8.0 using the above method) and cultured at 31.5 ° C. with shaking until the sugar in the medium was consumed. The obtained product was inoculated at a concentration of 5% into a medium having the same composition as described above, and cultured with shaking at 37 ° C. until the sugar in the medium was consumed. After the completion of the culture, the amount of L-glutamic acid accumulated in the culture solution was measured using a Biotech Analyzer AS-210 manufactured by Asahi Kasei Corporation. Table 19 shows the results.

表19

菌株 L−グルタミン酸(g/dl)
GC25 1.9
GD35 2.0
GD10 2.0
GD3510 2.1
これらの結果から、取得したプロモーター変異株はGlu収率が向上していることが明らかとなった。
Table 19

Strain L-glutamic acid (g / dl)
GC25 1.9
GD35 2.0
GD10 2.0
GD3510 2.1
From these results, it was revealed that the obtained mutant promoter had an improved Glu yield.

実施例6 コリネ型アルギニン生産菌へのアルギノコハク酸シンターゼ遺伝子のプロモーター領域への変異の導入
1) argG遺伝子の上流域の塩基配列決定
ブレビバクテリウム・フラバムのargG遺伝子をPCR により増幅するために、同ORF の上流及び下流の領域の塩基配列を決定した。塩基配列の決定は、公知のコリネバクテリウム・グルタミカムのargG遺伝子のORF の塩基配列(GenBank accession AF030520)に基づいてプライマーを合成し、In vitro LA PCR cloning kit (宝酒造(株)製)を用いて、キットに添付の説明書に従って行った。前記プライマーとして具体的には、ORF の上流領域用には配列番号42及び43に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(プライマー1、2)を、下流領域用には配列番号44及び45に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(プライマー3、4)をそれぞれ用いた。ブレビバクテリウム・フラバムの野生株である2247株(ATCC14067)の染色体DNAを制限酵素EcoRI で完全消化し、一次PCR をプライマー2または3で行い、二次PCR をプライマー1または4を用いて行うことにより、argGの上流、下流の塩基配列を決定した。
Example 6 Introduction of Mutation into Promoter Region of Arginosuccinate Synthase Gene into Corynetype Arginine-Producing Bacterium
1) Determination of the nucleotide sequence of the upstream region of the argG gene In order to amplify the argG gene of Brevibacterium flavum by PCR, the nucleotide sequence of the upstream and downstream regions of the ORF was determined. The nucleotide sequence was determined by synthesizing primers based on the known ORF nucleotide sequence of the argG gene of Corynebacterium glutamicum (GenBank accession AF030520) and using an in vitro LA PCR cloning kit (Takara Shuzo). Was performed according to the instructions attached to the kit. Specifically, oligonucleotides (primers 1 and 2) having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 42 and 43 for the upstream region of the ORF, and nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 44 and 45 for the downstream region are used for the primer. (Primers 3, 4) were used, respectively. Complete digestion of the chromosomal DNA of Brevibacterium flavum strain 2247 (ATCC14067) with the restriction enzyme EcoRI, primary PCR with primers 2 or 3, and secondary PCR with primers 1 or 4. As a result, the nucleotide sequences upstream and downstream of argG were determined.

2)promoter部位の予測
上記配列より、市販のソフト(GENETYX)を用いて、argG遺伝子のORFの上流にあるpromoter様配列を検索した。最もスコアの高かった部位(最初のATGから約120bp上流)に変異を導入し、次いでプロモーターの活性を評価した。
3)promoter配列への変異導入と変異型promoterの活性測定
最もスコアの高かった部位に、変異導入用プライマーprimer9またはprimer10またはprimer11またはprimer12またはprimer13とprimer7(それぞれ配列番号50、51、52、53、54、48)を用いてAJ12092株の染色体DNAを鋳型として1回目のPCRを行い、このPCR産物を3'側のprimerとし,primer8(配列番号49)を5'側のprimerとして再度同染色体DNAを鋳型としてPCRを行うことにより、目的のpromoter部分に変異が導入されたDNA断片を得た。次にこの変異型promoterの活性を測定する為に、これらのDNA断片を promoter probe vector pNEOLのSmaIサイトにリポーター遺伝子のlacZと順向きになるように挿入したplasmid pNEOL-1,pNEOL-2, pNEOL-3, pNEOL-4、pNEOL-7 を得た。また活性の対照としてprimer7とprimer8を用いてAJ12092株の染色体DNAを鋳型としてPCRを行って得たDNA断片を同様にpNEOLのlacZ遺伝子の上流に挿入したplasmid pNEOL-0を構築した。
2) Prediction of promoter site From the above sequences, a promoter-like sequence upstream of the ORF of the argG gene was searched using commercially available software (GENETYX). A mutation was introduced at the site with the highest score (about 120 bp upstream from the first ATG), and then the activity of the promoter was evaluated.
3) Mutation into the promoter sequence and measurement of the activity of the mutant promoter In the site with the highest score, the primer for mutation introduction primer9 or primer10 or primer11 or primer12 or primer13 and primer7 (SEQ ID NOS: 50, 51, 52, 53, respectively) 54, 48), the first PCR was performed using the chromosomal DNA of the AJ12092 strain as a template, and the PCR product was used as the 3′-primer, and primer8 (SEQ ID NO: 49) was used as the 5′-primer again, and Was used as a template to obtain a DNA fragment in which a mutation was introduced into the target promoter portion. Next, in order to measure the activity of this mutant promoter, these DNA fragments were inserted into the SmaI site of the promoter probe vector pNEOL so as to be in the forward direction with the reporter gene lacZ, plasmid pNEOL-1, pNEOL-2, pNEOL -3, pNEOL-4 and pNEOL-7 were obtained. As a control of the activity, plasmid pNEOL-0 was constructed by similarly inserting a DNA fragment obtained by performing PCR using chromosomal DNA of AJ12092 strain as a template using primer7 and primer8 upstream of the lacZ gene of pNEOL.

pNEOL-0、pNEOL-1、pNEOL-2、 pNEOL-3、 pNEOL-4、pNEOL-7 をAJ12092株に導入した。プラスミドの導入は電気パルス法(特開平2−207791)を用いた。形質転換体は4μg/mlのクロラムフェニコールを含むCM2Gプレート培地(ポリペプトン10g、酵母エキス10g、グルコース5g、NaCl5g、寒天15gを純水1lに含む。pH7.2)にてクロラムフェニコール耐性株として選択した。
これらの菌株をグルコース0.5g/dl、ポリペプトン 1g/dl、 酵母エキス 1g/dl、 NaCl 0.5g/dl、クロラムフェニコール 5μg/lを含む寒天培地にぬりつけ31.5度で20時間培養して得た菌体1エーゼを、グルコース3g/dl、硫酸アンモニウム1.5g/dl、KH2PO4 0.1g/dl、 MgSO4 0.04g/dl、 FeSO4 0.001g/dl、 MnSO4 0.01g/dl、 VB1 5μg/dl、 biotin 5μg/dl, 大豆加水分解物 N量として45mg/dlを含む培地に植菌し、31.5度で18時間培養して得た菌体を用い、β-ガラクトシダーゼ活性を測定した。
表20に示す様にAJ12092/pNEOL-0でβ-ガラクトシダーゼ活性が検出されたことから、lacZ構造遺伝子の上流に挿入したDNA断片がpromtoerとして機能していることがわかった。また、AJ12092/pNEOL-0に比して各plasmid導入株ではβ-ガラクトシダーゼ活性が高くなっており、このpromoter様配列への変異導入により、転写活性が表20の様に上昇することが判った。
pNEOL-0, pNEOL-1, pNEOL-2, pNEOL-3, pNEOL-4 and pNEOL-7 were introduced into AJ12092 strain. The plasmid was introduced by the electric pulse method (JP-A-2-207791). The transformant was resistant to chloramphenicol on a CM2G plate medium (10 g of polypeptone, 10 g of yeast extract, 5 g of glucose, 5 g of NaCl, and 15 g of agar in 1 liter of pure water, pH 7.2) containing 4 μg / ml of chloramphenicol. Selected as strain.
These strains were obtained by culturing at 31.5 ° C for 20 hours on agar medium containing 0.5 g / dl of glucose, 1 g / dl of polypeptone, 1 g / dl of yeast extract, 0.5 g / dl of NaCl, and 5 μg / l of chloramphenicol. 1 g of the bacterial cell was purified from glucose 3 g / dl, ammonium sulfate 1.5 g / dl, KH2PO4 0.1 g / dl, MgSO4 0.04 g / dl, FeSO4 0.001 g / dl, MnSO4 0.01 g / dl, VB1 5 μg / dl, biotin 5 μg / dl dl, soybean hydrolyzate β-galactosidase activity was measured using cells obtained by inoculating a medium containing 45 mg / dl as an N content and culturing at 31.5 ° C for 18 hours.
As shown in Table 20, β-galactosidase activity was detected in AJ12092 / pNEOL-0, indicating that the DNA fragment inserted upstream of the lacZ structural gene functions as a promtoer. In addition, β-galactosidase activity was higher in each plasmid-introduced strain as compared to AJ12092 / pNEOL-0, and it was found that transcriptional activity was increased as shown in Table 20 by introducing a mutation into this promoter-like sequence. .

表20

Figure 2004313202
Table 20
Figure 2004313202

4)変異導入用plasmidの構築
primer14、15(配列番号55と56)を用いてAJ12092株の染色体DNAを鋳型としてPCRを行って得たDNA断片をクローニングベクターpHSG398(TaKaRa製のマルチクローニングサイトのSmalI部位に挿入しplasmid p0を構築した。次にp0を制限酵素EcoRV及びBspHIで消化し、同様にpNEOL-3及びpNEOL-7を制限酵素EcoRV及びBspHIで消化することによってえられるDNA断片をライゲーションすることにより変異導入用plasmid p3(変異導入用primer11由来の変異)及びp7(変異導入用primer13由来の変異)を得た。
5)変異導入用plasmidのArg生産菌への導入
上記plasmidをArg生産菌 Bevribacterium lactofermentum AJ12092株に導入した。プラスミドの導入は電気パルス法(特開平2−207791)を用いた。Bevribacterium 中でこれらのプラスミドの自律複製不可能な為、本plasmidが相同組換えによって染色体に組み込まれた株のみがCm耐性株として選択できる。変異導入用plasmidが染色体に組み込まれた株は5μg/mlのクロラムフェニコールを含むCM2Gプレート培地(ポリペプトン10g、酵母エキス10g、グルコース5g、NaCl5g、寒天15gを純水1lに含む。pH7.2)にてクロラムフェニコール耐性株として選択した。
次に再度相同組換えをおこしてCm感受性になった株の中から、argG遺伝子のpromoter部分が目的の変異配列に置換された株を選択した。
その結果、P3の配列に置換されたもの(AJ12092-P3)及びP7の配列に置換されたもの(AJ12092-P7)を得た。
4) Construction of plasmid for mutagenesis
A DNA fragment obtained by performing PCR using the chromosomal DNA of the AJ12092 strain as a template using primers 14 and 15 (SEQ ID NOs: 55 and 56) was inserted into the SmalI site of a multicloning site made by TaKaRa to construct plasmid p0. Next, p0 was digested with restriction enzymes EcoRV and BspHI, and a DNA fragment obtained by similarly digesting pNEOL-3 and pNEOL-7 with restriction enzymes EcoRV and BspHI was ligated to obtain a plasmid p3 for mutagenesis. Mutation derived from primer 11 for mutagenesis) and p7 (mutation derived from primer 13 for mutagenesis) were obtained.
5) Introduction of plasmid for mutation introduction into Arg-producing bacteria The above-mentioned plasmid was introduced into Arg-producing bacteria Bevribacterium lactofermentum AJ12092 strain. The plasmid was introduced by the electric pulse method (JP-A-2-207791). Since these plasmids cannot be replicated autonomously in Bevribacterium, only strains in which this plasmid has been integrated into the chromosome by homologous recombination can be selected as Cm-resistant strains. The strain in which the mutation-introducing plasmid has been integrated into the chromosome contains a CM2G plate medium containing 5 μg / ml of chloramphenicol (10 g of polypeptone, 10 g of yeast extract, 5 g of glucose, 5 g of NaCl, and 15 g of agar in 1 liter of pure water, pH 7.2). ) Was selected as a chloramphenicol resistant strain.
Next, a strain in which the promoter portion of the argG gene was replaced with the target mutant sequence was selected from the strains that had undergone homologous recombination and became Cm-sensitive.
As a result, those substituted with the sequence of P3 (AJ12092-P3) and those substituted with the sequence of P7 (AJ12092-P7) were obtained.

6) argG遺伝子のクローニング
1)のようにして決定した塩基配列をもとに、配列番号46及び47に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(プライマー5、6)を合成し、ブレビバクテリウム・フラバム2247の染色体DNAを鋳型としてPCR を行った。PCR 反応は、94℃:30秒、55℃:1秒、72℃:2分30秒からなるサイクルを25サイクル行った。得られたDNA 断片をクローニングベクターpSTV29(宝酒造(株)製)のマルチクローニングサイト内のSmaI部位にクローニングし、pSTVarG を作製した。さらに、pSTVargGのSalI部位に、実施例1(1) 記載のpSAK4 をSalI処理して得られた複製起点を含む断片を挿入したpargG を作製した。
7)pargGのBrev.への導入
pargGを Bevribacterium lactofermentum AJ12092株に導入した.プラスミドの導入は電気パルス法(特開平2−207791)を用いた。形質転換体は4μg/mlのクロラムフェニコールを含むCM2Gプレート培地(ポリペプトン10g、酵母エキス10g、グルコース5g、NaCl5g、寒天15gを純水1lに含む。pH7.2)にてクロラムフェニコール耐性株として選択した。
6) Cloning of argG gene Based on the nucleotide sequence determined as in 1), oligonucleotides (primers 5, 6) having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 46 and 47 were synthesized, and Brevibacterium flavum 2247 was synthesized. PCR was performed using the chromosomal DNA of No. 1 as a template. In the PCR reaction, 25 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 1 second, and 72 ° C. for 2 minutes and 30 seconds were performed. The obtained DNA fragment was cloned into the SmaI site in a multiple cloning site of a cloning vector pSTV29 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to prepare pSTVarG. Further, pargG was prepared in which a fragment containing a replication origin obtained by treating pSAK4 described in Example 1 (1) with SalI was inserted into the SalI site of pSTVargG.
7) Introduction of pargG to Brev.
pargG was introduced into Bevribacterium lactofermentum AJ12092 strain. The plasmid was introduced by the electric pulse method (JP-A-2-207791). The transformant was resistant to chloramphenicol on a CM2G plate medium (10 g of polypeptone, 10 g of yeast extract, 5 g of glucose, 5 g of NaCl, and 15 g of agar in 1 liter of pure water, pH 7.2) containing 4 μg / ml of chloramphenicol. Selected as strain.

8) promoter変異株のArgG活性
上記2種類のArgG promoter変異株及びplasmidにてargGを増幅した株(AJ12092/pargG)のArgG活性を測定した。これらの菌株をグルコース0.5g/dl、ポリペプトン 1g/dl、 酵母エキス 1g/dl、 NaCl 0.5g/dl、クロラムフェニコール 5μg/lを含む寒天培地にぬりつけ31.5度で20時間培養して得た菌体1エーゼを、グルコース3g/dl、硫酸アンモニウム1.5g/dl、KH2PO4 0.1g/dl、 MgSO4 0.04g/dl、 FeSO4 0.001g/dl、 MnSO4 0.01g/dl、 VB1 5μg/dl、 biotin 5μg/dl、大豆加水分解物 N量として45mg/dlを含む培地に植菌し、31.5度で18時間培養して得た菌体を用い、既報(Journal of General Microbiology(1990),136,1177-1183)に従ってArgG活性の測定をした。上記2種類のArgG promoter変異株及びplasmidにてargGを増幅した株(AJ12092/pargG)のArgG活性を表21に示す.表21に示すように、promoterに変異を導入することにより、AJ12092-P3では親株の約2倍に、AJ12092-P7では約3倍にArgG活性が上がっていた。また、AJ12092/pargGではArgG活性は親株の約4.5倍であった。
8) ArgG activity of promoter mutant strain The ArgG activity of the above two types of ArgG promoter mutant strain and the strain (AJ12092 / pargG) in which argG was amplified by plasmid was measured. These strains were obtained by culturing at 31.5 ° C for 20 hours on agar medium containing 0.5 g / dl of glucose, 1 g / dl of polypeptone, 1 g / dl of yeast extract, 0.5 g / dl of NaCl, and 5 μg / l of chloramphenicol. 1 g of the bacterial cell was purified from glucose 3 g / dl, ammonium sulfate 1.5 g / dl, KH2PO4 0.1 g / dl, MgSO4 0.04 g / dl, FeSO4 0.001 g / dl, MnSO4 0.01 g / dl, VB1 5 μg / dl, biotin 5 μg / dl dl, soybean hydrolyzate Inoculated in a medium containing 45 mg / dl as an N amount, and using cells obtained by culturing at 31.5 ° C for 18 hours, reported previously (Journal of General Microbiology (1990), 136, 1177-1183 )), The ArgG activity was measured. Table 21 shows the ArgG activity of the two types of ArgG promoter mutants and the strain (AJ12092 / pargG) in which argG was amplified by plasmid. As shown in Table 21, by introducing a mutation into the promoter, ArgG activity was increased about twice as much as that of the parent strain in AJ12092-P3 and about three times in AJ12092-P7. In addition, ArgG activity of AJ12092 / pargG was about 4.5 times that of the parent strain.

表21

Figure 2004313202
Table 21
Figure 2004313202

9)promoter変異株によるArg生産
ArgG promoter変異株のフラスコ培養を行った。対照として親株AJ12092及びAJ12092/pargGも同様に培養した。KH2PO4 0.1g/dl、 MgSO4 0.04g/dl、 FeSO4 0.001g/dl、 MnSO4 0.01g/dl、 VB1 5μg/dl、 biotin 5μg/dl、 大豆加水分解物 N量として45mg/dlを含む培地に植菌し、グルコース0.5g/dl、ポリペプトン 1g/dl、 酵母エキス 1g/dl、 NaCl 0.5g/dl、クロラムフェニコール 5μg/lを含む寒天培地にぬりつけ31.5度で20時間培養して得た菌体1エーゼを、グルコース4g/dl、硫酸アンモニウム6.5g/dl、フラスコにて31.5度でグルコースを完全に消費するまで培養した。
培養液を0.2N HClで51倍希釈した液の620nmでの吸光度(OD620)、アルギニン生成量(濃度(g/dl)及び培養時間を示した。
表22に示す様に、argG promoter変異株ではArg収率が向上し、plasmidでのargG増幅株と同等の収率であった。また、plasmid増幅株では培養時間が遅延したのに対し、promoter変異株ではAJ12092-P3,AJ12092-P7ともに培養時間は親株と同等であり、Arg生産性がplasmid増幅株よりも向上することが判った。
9) Arg production by promoter mutant
ArgG promoter mutant strains were cultured in flasks. As controls, parent strains AJ12092 and AJ12092 / pargG were similarly cultured. KH2PO4 0.1 g / dl, MgSO4 0.04 g / dl, FeSO4 0.001 g / dl, MnSO4 0.01 g / dl, VB1 5 μg / dl, biotin 5 μg / dl, soybean hydrolyzate Inoculated in a medium containing 45 mg / dl as N content A bacterium obtained by culturing at 31.5 ° C for 20 hours, painting on an agar medium containing 0.5 g / dl of glucose, 1 g / dl of polypeptone, 1 g / dl of yeast extract, 0.5 g / dl of NaCl, and 5 μg / l of chloramphenicol Body 1 Ese was cultured in a flask with glucose 4 g / dl, ammonium sulfate 6.5 g / dl at 31.5 ° C. until glucose was completely consumed.
The absorbance at 620 nm (OD620), the amount of arginine produced (concentration (g / dl) and the culture time) of a liquid obtained by diluting the culture solution with 0.2N HCl 51-fold are shown.
As shown in Table 22, the Arg yield was improved in the argG promoter mutant, and the yield was equivalent to that of the argG amplified strain in the plasmid. In addition, while the culture time was delayed in the plasmid amplified strain, the culture time of both the AJ12092-P3 and AJ12092-P7 in the promoter mutant strain was equivalent to that of the parent strain, indicating that Arg productivity was improved compared to the plasmid amplified strain. Was.

表22

Figure 2004313202
Table 22
Figure 2004313202

実施例7:コリネ型グルタミン酸生産菌のGDH遺伝子プロモーター領域への変異の導入
(1)変異型gdhプラスミドの構築
上記実施例2に示したFGR1株およびFGR2株がもつGDHプロモーター配列を有するプラスミドを部位特異的変異手法により構築した。FGR1株のGDHプロモーター配列を得るためには、配列番号57に示す合成DNAと配列番号60に示す合成DNAをプライマーに用いATCC13869の染色体DNAを鋳型としてPCRを行ない、一方で配列番号58に示す合成DNAと配列番号59に示す合成DNAをプライマーとして用いATCC13869の染色体DNAを鋳型としてPCRを行なった。さらにこのPCR産物を混合したものを鋳型として配列番号57および58に示す合成DNAをプライマーに用いPCRを行なった。こうして得られたPCR産物をpSFKT2(特願平11−69896)のSmal部位に挿入したpSFKTG11を構築した。FGR2株のGDHプロモーター配列を得るためには、配列番号57に示す合成DNAと配列番号62に示す合成DNAをプライマーに用いATCC13869の染色体DNAを鋳型としてPCRを行ない、一方で配列番号58に示す合成DNAと配列番号61に示す合成DNAをプライマーとして用いATCC13869の染色体DNAを鋳型としてPCRを行なった。さらにこのPCR産物を混合したものを鋳型として配列番号57および58に示す合成DNAをプライマーに用いPCRを行なった。こうして得られたPCR産物をpSFKT2(特願平11−69896)のSmal部位に挿入したpSFKTG07を構築した。なお、pSFKTG11およびpSFKTG07のSmal部位に挿入したDNA断片の塩基配列決定を行ない、GDHのプロモーター領域以外に変異が導入されていないことを確認している。
Example 7: Introduction of Mutation into GDH Gene Promoter Region of Coryneform Glutamate-Producing Bacterium (1) Construction of Mutant gdh Plasmid It was constructed by a specific mutation technique. To obtain the GDH promoter sequence of the FGR1 strain, PCR was performed using the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 57 and the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 60 as a primer and the chromosomal DNA of ATCC13869 as a template, while the synthesis shown in SEQ ID NO: 58 PCR was performed using the DNA and the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 59 as primers and the chromosomal DNA of ATCC13869 as a template. Furthermore, PCR was performed using the mixture of the PCR products as a template and the synthetic DNAs shown in SEQ ID NOs: 57 and 58 as primers. The thus obtained PCR product was inserted into the Smal site of pSFKT2 (Japanese Patent Application No. 11-69896) to construct pSFKTG11. To obtain the GDH promoter sequence of the FGR2 strain, PCR was performed using the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 57 and the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 62 as a primer and the chromosomal DNA of ATCC13869 as a template, while the synthesis shown in SEQ ID NO: 58 PCR was performed using the DNA and the synthetic DNA shown in SEQ ID NO: 61 as primers and the chromosomal DNA of ATCC13869 as a template. Furthermore, PCR was performed using the mixture of the PCR products as a template and the synthetic DNAs shown in SEQ ID NOs: 57 and 58 as primers. The thus obtained PCR product was inserted into the Smal site of pSFKT2 (Japanese Patent Application No. 11-69896) to construct pSFKTG07. In addition, the nucleotide sequence of the DNA fragment inserted into the Smal site of pSFKTG11 and pSFKTG07 was determined, and it was confirmed that no mutation was introduced except for the promoter region of GDH.

(2)gdhプロモーター変異株の構築
次にpSFKTG11およびpSFKTG07を電気パルス法によりAJ13029株に導入し、25℃で25μg/mlのカナマイシンを含むCM2Bプレート上に生育する形質転換体を選択した。この形質転換体を34℃で培養し、34℃でカナマイシン耐性を示す株を選択した。34℃でカナマイシン耐性を示すことはpSFKTG11あるいはpSFKTG07がAJ13029株の染色体上に組み込まれたことを意味する。このような染色体上にプラスミドが組み込まれた株よりカナマイシン感受性株を取得した。これらの株のGDHプロモーター配列を決定し、pSFKTG11およびpSFKTG07と同じgdhプロモーター配列を持つ株をそれぞれGA01,GA02とした。
(3)gdhプロモーター変異株のL−グルタミン酸生産能の確認
GA01株、GA02株およびその親株AJ13029株についてグルタミン酸の生産能を上記実施例2(2)と同じ方法で確認した。その結果、GA01およびGA02では顕著なグルタミン酸の蓄積向上が認められた(表23)。
(2) Construction of gdh Promoter Mutant Next, pSFKTG11 and pSFKTG07 were introduced into the AJ13029 strain by an electric pulse method, and transformants growing at 25 ° C. on a CM2B plate containing 25 μg / ml kanamycin were selected. The transformant was cultured at 34 ° C, and a strain showing kanamycin resistance at 34 ° C was selected. Showing kanamycin resistance at 34 ° C. means that pSFKTG11 or pSFKTG07 was integrated on the chromosome of AJ13029 strain. A kanamycin-sensitive strain was obtained from such a strain in which the plasmid was integrated on the chromosome. The GDH promoter sequences of these strains were determined, and strains having the same gdh promoter sequence as pSFKTG11 and pSFKTG07 were designated GA01 and GA02, respectively.
(3) Confirmation of L-glutamic acid producing ability of mutant gdh promoter
The glutamic acid-producing ability of the GA01 strain, the GA02 strain and its parent strain AJ13029 was confirmed by the same method as in Example 2 (2) above. As a result, remarkable improvement in glutamic acid accumulation was observed in GA01 and GA02 (Table 23).

表23
菌株 Glu (g/dl) GDH比活性 相対値
AJ13029 2.6 7.7 1.0
GA01 3.0 22.3 2.9
GA02 2.9 27.0 3.5
Table 23
Strain Glu (g / dl) GDH specific activity Relative value
AJ13029 2.6 7.7 1.0
GA01 3.0 22.3 2.9
GA02 2.9 27.0 3.5

(4)セルフクローニング型gdhプラスミドの構築
まず、セルフクローニングベクターpAJ220を構築した。pAJ226(特開昭61-152289)をEcoRV,Pstlで処理し、コリネ型細菌内で自律複製可能な領域を含む断片を調製し、これとpAJ224(特開昭61-152289)をEcoRV,Pstlで処理して生じるおよそ0.7kbのDNA断片とを連結したプラスミドがpAJ220である。本プラスミドはコリネ型菌類内で自律複製可能であり、宿主にトリメトプリム耐性を付与する。
コリネ型細菌野生型のATCC13869株の染色体DNAを鋳型として配列番号63および配列番号64に示す合成DNAをプライマーとしてPCR反応を行ないgdh遺伝子断片を調製し、これをpAJ220のBall部位に挿入したpAJ220Gを構築した。pAJ220のBall部位近傍にはプロモーターが存在しており、Ball部位に挿入された遺伝子はその挿入された向きによっては発現量が増強されることとなる。pAJ220GおよびpGDHをATCC13869株に電気パルス法で導入した株を構築し、上記(1)記載の方法でGDH活性を測定した。その結果、pAJ220G導入株ではpGDH導入株に比しおよそ1.5倍のGDH活性が認められた。(表24)
(4) Construction of self-cloning type gdh plasmid First, a self-cloning vector pAJ220 was constructed. pAJ226 (JP-A-61-152289) was treated with EcoRV, Pstl to prepare a fragment containing a region capable of autonomous replication in coryneform bacteria, and pAJ224 (JP-A-61-152289) was digested with EcoRV, Pstl. The plasmid ligated to a DNA fragment of about 0.7 kb generated by the treatment is pAJ220. This plasmid is capable of autonomous replication in coryneform fungi and confers trimethoprim resistance to the host.
A gdh gene fragment was prepared by performing a PCR reaction using the chromosomal DNA of the ATCC13869 strain of the coryneform bacterium ATCC13869 as a template as a primer to prepare a gdh gene fragment, and this was inserted into the Ball site of pAJ220 to form pAJ220G It was constructed. A promoter is present near the Ball site of pAJ220, and the expression level of the gene inserted into the Ball site is enhanced depending on the direction of insertion. A strain in which pAJ220G and pGDH were introduced into the ATCC13869 strain by the electric pulse method was constructed, and the GDH activity was measured by the method described in (1) above. As a result, the GDH activity of the pAJ220G-introduced strain was found to be about 1.5 times that of the pGDH-introduced strain. (Table 24)

表24
菌株 GDH比活性 相対値
ATCC13869 7.7 1.0
ATCC13869/pGDH 82.7 10.7
ATCC13869/pAJ220G 120.l 15.6
Table 24
Strain GDH specific activity Relative value
ATCC13869 7.7 1.0
ATCC13869 / pGDH 82.7 10.7
ATCC13869 / pAJ220G 120.l 15.6

(5) gdh 活性が収率および副生Asp に与える影響の検討
pGDHおよびpAJ220G をAJ13029 に電気パルス法にて導入した。これらの株と上記(2)で取得した各株を表25に示す組成の種培養培地に接種し、31.5℃に24時間振とう培養して種培養を得た。表25に示す組成の本培養培地を500ml 容ガラス製ジャーファーメンターに300ml ずつ分注し加熱殺菌した後、上記種培養を40ml接種した。攪拌速度を800 〜1300rpm 、通気量を1/2 〜1/1vvmとし、培養温度31.5℃で培養を開始した。培溶液のpHはアンモニアガスで7.5 に維持した。培養を開始して8時間後に37℃にシフトした。いずれも20〜40時間でグルコースが完全に消費された時点で培養を終了し、培溶液中に生成蓄積されたL-グルタミン酸の量を測定した(表26)。収率を最高にするGDH 活性は3倍程度であり、それよりもGDH 活性が上昇すると収率向上幅は減少し、およそ16倍に強化したところではむしろ収率は低下していた。副生アミノ酸を日立のアミノ酸アナライザーL-8500にて分析したところ、GDH 活性の上昇に伴いアスパラギン酸およびアラニンの蓄積が上昇していることが明らかとなった。これらの結果から、グルタミン酸収率を向上させるためにはアスパラギン酸およびアラニンの著しい増加を引き起こさないようにGDH 活性を適度に強化する必要があり、その方法の一つしてgdh プロモーターに各種の変異を導入することでGDH 活性を親株の3倍前後に調節することが有効な手段であることが示された。
(5) Effect of gdh activity on yield and by-product Asp
pGDH and pAJ220G were introduced into AJ13029 by the electric pulse method. These strains and each of the strains obtained in the above (2) were inoculated into a seed culture medium having the composition shown in Table 25, and cultured with shaking at 31.5 ° C for 24 hours to obtain a seed culture. 300 ml of the main culture medium having the composition shown in Table 25 was dispensed into a 500-ml glass jar fermenter, sterilized by heating, and then inoculated with 40 ml of the above seed culture. The cultivation was started at a culture temperature of 31.5 ° C. at a stirring speed of 800 to 1300 rpm and an aeration rate of 1/2 to 1/1 vvm. The pH of the culture solution was maintained at 7.5 with ammonia gas. Eight hours after the start of the culture, the temperature was shifted to 37 ° C. In all cases, the culture was terminated when glucose was completely consumed in 20 to 40 hours, and the amount of L-glutamic acid produced and accumulated in the culture solution was measured (Table 26). The GDH activity for maximizing the yield was about three-fold. When the GDH activity increased, the extent of improvement in the yield decreased, and when the GDH activity was enhanced to about 16-fold, the yield decreased rather. When the by-product amino acids were analyzed using Hitachi's amino acid analyzer L-8500, it was found that the accumulation of aspartic acid and alanine increased with increasing GDH activity. From these results, in order to improve the glutamate yield, it is necessary to appropriately enhance GDH activity so as not to cause a significant increase in aspartic acid and alanine. It has been shown that the effective means is to regulate GDH activity to about three times that of the parent strain by introducing E. coli.

表25
濃度
成分
種培養 本培養
グルコース 50 g/l 150 g/l
KH2PO4 1 g/l 2 g/l
MgSO4・7H2O 0.4 g/l 1.5 g/l
FeSO4・7H2O 10 mg/l 15 mg/l
MnSO4・4H2O 10 mg/l 15 mg/l
大豆蛋白加水分解 20 ml/l 50 ml/l
ビオチン 0.5 mg/l 2 mg/l
サイアミン塩酸塩 2 mg/l 3 mg/l
Table 25
concentration
component
Seed culture Main culture
Glucose 50 g / l 150 g / l
KH 2 PO 4 1 g / l 2 g / l
MgSO 4 · 7H 2 O 0.4 g / l 1.5 g / l
FeSO 4 · 7H 2 O 10 mg / l 15 mg / l
MnSO 4 · 4H 2 O 10 mg / l 15 mg / l
Soy protein hydrolysis 20 ml / l 50 ml / l
Biotin 0.5 mg / l 2 mg / l
Thiamine hydrochloride 2 mg / l 3 mg / l

表26
菌株 Glu(g/dl) Asp(mg/dl) Ala(mg/dl) GDH比活性 相対値
AJ 13029 8.3 49 60 7.7 1.0
GA01 9.0 145 152 22.3 2.9
GA02 8.9 153 155 27.0 3.5
AJ13029/pGDH 8.6 201 190 82.7 10.7
AJ13029/pAJ220G 7.5 290 590 120.12 15.6
Table 26
Strain Glu (g / dl) Asp (mg / dl) Ala (mg / dl) GDH specific activity Relative value
AJ 13029 8.3 49 60 7.7 1.0
GA01 9.0 145 152 22.3 2.9
GA02 8.9 153 155 27.0 3.5
AJ13029 / pGDH 8.6 201 190 82.7 10.7
AJ13029 / pAJ220G 7.5 290 590 120.12 15.6

変異プロモーターを有するGDH遺伝子の構築フローを示す。1 shows a construction flow of a GDH gene having a mutant promoter. 変異プロモーターを有するCS遺伝子の構築フローを示す。1 shows a construction flow of a CS gene having a mutant promoter. レポーター遺伝子としてlacZを有するシャトルベクターの構築フローを示す。1 shows a construction flow of a shuttle vector having lacZ as a reporter gene.

Claims (10)

コリネ型細菌の染色体上のアミノ酸生合成系遺伝子のプロモーター配列の−35領域に、TTGTCA、TTGACA、TTGCTA及びTTGCCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列若しくは該配列のATAATの塩基が別の塩基で置換された配列を導入したコリネ型細菌を、培地で培養し、培地中にL−グルタミン酸又はL−アルギニンを生成蓄積させ、これを該培地から採取することを特徴とする発酵法によるL−グルタミン酸又はL−アルギニンの製造方法。   At least one DNA sequence selected from the group consisting of TTGTCA, TTGACA, TTGCTA and TTGCCA, and / or a TATAAT sequence or a -10 region at the −35 region of the promoter sequence of the amino acid biosynthesis gene on the chromosome of the coryneform bacterium. A coryneform bacterium in which a sequence in which the base of ATAAT in the sequence is replaced by another base is cultured in a medium, L-glutamic acid or L-arginine is produced and accumulated in the medium, and the L-glutamic acid or L-arginine is collected from the medium. A method for producing L-glutamic acid or L-arginine by a fermentation method. アミノ酸が、L−グルタミン酸であり、そのプロモーターが、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)、クエン酸合成酵素(CS)、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ(ICDH)及びピルビン酸デヒドロゲナーセ(PDH)遺伝子用プロモーターからなる群から選ばれる請求項1記載の方法。   The amino acid is L-glutamic acid, and the promoter is selected from the group consisting of a promoter for glutamate dehydrogenase (GDH), citrate synthase (CS), isocitrate dehydrogenase (ICDH), and a pyruvate dehydrogenase (PDH) gene. Item 7. The method according to Item 1. グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)産生遺伝子用プロモーターが、−35領域に、TTGTCA、TTGACA及びTTGCCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列若しくは該配列のATAATの塩基が別の塩基で置換された配列を有するものである請求項2記載の方法。   The promoter for a glutamate dehydrogenase (GDH) -producing gene has a −35 region in which at least one DNA sequence selected from the group consisting of TTGTCA, TTGACA and TTGCCA and / or a −10 region in which the TATAAT sequence or the ATAAT base of the sequence is different. 3. The method according to claim 2, wherein the method has a sequence substituted with the following bases. GDHのプロモーターが、−35領域にTTGACA配列又はTTGCCA配列を有し、及び/又は−10領域としてTATAATを有するものである請求項3記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the GDH promoter has a TTGACA sequence or a TTGCCA sequence in the -35 region and / or has TATAAT as the -10 region. CS用プロモーターが、−35領域にTTGACA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列又はTATAAC配列を有するものである請求項2記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the CS promoter has a TTGACA sequence in the -35 region and / or a TATAAT sequence or a TATAAC sequence in the -10 region. ICDH用プロモーターが、−35領域の第一又は第二のプロモータ−にTTGCCA配列及びTTGACA配列のいずれか及び/又は−10領域の第一又は第二のプロモータ−にTATAAT配列を有するものである請求項2記載の方法。 The ICDH promoter may have a TTGCCA sequence or a TTGACA sequence in the first or second promoter in the -35 region and / or a TATAAT sequence in the first or second promoter in the -10 region. Item 3. The method according to Item 2. PDH用プロモーターが、−35領域にTTGCCA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列を有するものである請求項2記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the PDH promoter has a TTGCCA sequence in a -35 region and / or a TATAAT sequence in a -10 region. アミノ酸が、L−アルギニンであり、そのプロモーターが、アルギニノコハク酸シンターゼ用プロモーターである請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the amino acid is L-arginine, and the promoter is a promoter for argininosuccinate synthase. アルギニノコハク酸シンターゼ用プロモーターが、−35領域にTTGCCA、TTGCTA及び TTGTCA からなる群から選ばれる少なくとも一種のDNA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列若しくは該配列のATAATの塩基が別の塩基で置換された配列を有するものである請求項8記載の方法。 The promoter for argininosuccinate synthase has a −35 region in which at least one DNA sequence selected from the group consisting of TTGCCA, TTGCTA and TTGTCA and / or a −10 region in which the TATAAT sequence or the base of ATAAT in the sequence is replaced by another base. 9. The method according to claim 8, wherein the method has an aligned sequence. アルギニノコハク酸シンターゼ用プロモーターが、−35領域にTTGCTA配列及び/又は−10領域にTATAAT配列を有するものである請求項9記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the promoter for argininosuccinate synthase has a TTGCTA sequence in a -35 region and / or a TATAAT sequence in a -10 region.
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