JP2004321169A - Microorganism strain improved in growth - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism strain improved in growth, and to provide a method for producing a useful substance using the microorganism. <P>SOLUTION: This microorganism has such a chromosome DNA as a part or the whole of a DNA homologous to a DNA comprising a specific base sequence derived form Escherichia coil to an extent of ≥ 80% is deleted, and is improved in the growth, when compared with that of a parent strain having such a chromosome DNA as any part of the DNA is not deleted. Further, the microorganism has such a DNA on a chromosome DNA that the DNA encodes a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are subjected to deletion, substitution or addition in an amino acid sequence homologous to a specific amino acid sequence to an extent of ≥ 60%, and is improved in the growth, when compared with that of a parent strain having such a DNA on the chromosome DNA that the DNA encodes a protein comprising an amino acid sequence in which any amino acid is not subjected to the deletion, nor the substitution, nor the addition. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、生育が向上した微生物、および該微生物を用いた有用物質の製造法に関する。   The present invention relates to a microorganism having improved growth, and a method for producing a useful substance using the microorganism.

微生物の野生型株はさまざまな培地でよく生育する。これまでにさまざまな変異株が作製されているが、一般的にはそれら変異株は野生型株に比べ、一定の培養時間で得られる菌体量が少ない、生育速度が遅い、生育可能な温度範囲が狭い、栄養要求性を示す、各種ストレスに対する耐性度が低いなど生育特性が悪い場合が多い。これは一般的な変異処理では、複数の変異が染色体上に導入されてしまい、生育という複雑なプロセスを司る多数の遺伝子のどれかに有害な変異が入る可能性が高いため、変異剤などによる一般的な変異処理により作製した変異株ライブラリーから、生育良好株を取得することは困難であるためと考えられる。   Wild-type strains of microorganisms grow well on various media. A variety of mutant strains have been produced so far, but in general, these mutant strains can obtain a smaller amount of cells in a given culture time, have a slower growth rate, and can grow at a higher temperature than wild-type strains. In many cases, the growth characteristics are poor, such as a narrow range, nutrient requirement, and low resistance to various stresses. This is because common mutation treatment introduces multiple mutations on the chromosome, and it is highly possible that harmful mutations are introduced into any of the many genes that govern the complex process of growth. This is probably because it is difficult to obtain a well-growing strain from a mutant library prepared by general mutation treatment.

したがって、特定の遺伝子の変異に起因して、生育が向上した微生物の変異株は知られていない。
一方、多くの微生物では、その染色体DNAの全塩基配列が明らかになっている(非特許文献1)。また、相同組換え手法を用いた、特定の遺伝子あるいは染色体DNA領域が意図した通りに欠損した微生物の作製方法が知られている(非特許文献2)。上記した染色体DNAの全塩基配列情報、および相同組換え手法を利用して微生物の染色体DNA上の各一遺伝子を網羅的に破壊したライブラリー、あるいは20kbp程度の削除可能染色体DNA領域のそれぞれを網羅的に欠損させた変異株ライブラリーなどが作製されている(非特許文献3および4)。
Therefore, a mutant strain of a microorganism whose growth has been improved due to a mutation in a specific gene is not known.
On the other hand, in many microorganisms, the entire base sequence of the chromosomal DNA has been clarified (Non-Patent Document 1). In addition, a method for producing a microorganism in which a specific gene or a chromosomal DNA region is deleted as intended using a homologous recombination technique is known (Non-Patent Document 2). A library in which each gene on the chromosomal DNA of a microorganism is comprehensively destroyed using the above-described information on the entire nucleotide sequence of the chromosomal DNA and the homologous recombination technique, or a chromosomal DNA region of about 20 kbp which can be deleted is covered. Mutant strain libraries and the like have been prepared (Non Patent Literatures 3 and 4).

大腸菌のyhdA遺伝子は、染色体DNA上73.27分に位置し、646アミノ酸からなるタンパク質をコードする遺伝子であることが知られているが、該タンパク質の機能は知られていない(非特許文献5)。
http://www.tigr.org/tdb/mdb/mdbcomplete.html J. Bacteriol.(ジャーナル オブ バクテリオロジー), 180, 2063(1998) 蛋白質 核酸 酵素、第46巻、2386ページ、2001年 Nature Biotechnol.(ネイチャー バイオテクノロジー), 20, 1018(2002) Science(サイエンス), 277, 1453(1997)
The E. coli yhdA gene is known to be located at 73.27 minutes on the chromosomal DNA and encodes a protein consisting of 646 amino acids, but the function of the protein is not known (Non-Patent Document 5). ).
http://www.tigr.org/tdb/mdb/mdbcomplete.html J. Bacteriol. (Journal of Bacteriology), 180, 2063 (1998) Protein Nucleic Acid Enzyme, 46, 2386, 2001 Nature Biotechnol., 20, 1018 (2002) Science, 277, 1453 (1997)

本発明の目的は、生育が向上した微生物菌株、および該微生物を用いた有用物質の製造法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a microorganism strain with improved growth, and a method for producing a useful substance using the microorganism.

本発明は、以下の(1)〜(7)に関する。
(1) 配列番号1で表される塩基配列からなるDNAの一部または全部が欠損した染色体DNAを有し、かつ該欠損がない染色体DNAを有する親株より生育が向上した微生物。
(2) 配列番号1で表される塩基配列からなるDNAと80%以上の相同性を有するDNAの一部または全部が欠損した染色体DNAを有し、かつ該欠損がない染色体DNAを有する親株より生育が向上した微生物。
The present invention relates to the following (1) to (7).
(1) A microorganism having a chromosomal DNA in which part or all of the DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 has been deleted, and having improved growth compared to a parent strain having a chromosomal DNA having no deletion.
(2) From a parent strain having a chromosomal DNA in which a part or all of DNA having homology of 80% or more with the DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 is deficient, and having a chromosomal DNA having no deficiency. Microorganisms with improved growth.

(3) 配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有し、かつ配列番号2で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有する親株より生育が向上した微生物。
(4) 微生物が、Escherichia属に属する微生物である上記(1)〜(3)の微生物。
(3) a DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 on a chromosomal DNA; A microorganism having improved growth over a parent strain having, on a chromosomal DNA, a DNA encoding a protein having the amino acid sequence to be obtained.
(4) The microorganism according to (1) to (3), wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia .

(5) Escherichia属に属する微生物が、Escherichia coliである上記(4)の微生物。
(6) 上記(1)〜(5)のいずれかの微生物を培地中で培養し、培養物中に有用物質を生成、蓄積させ、該培養物から該有用物質を採取することを特徴とする有用物質の製造法。
(5) a microorganism belonging to the genus Escherichia is a microorganism of the above (4) which is Escherichia coli.
(6) The microorganism according to any one of (1) to (5) is cultured in a medium, a useful substance is produced and accumulated in the culture, and the useful substance is collected from the culture. Method for producing useful substances.

(7) 有用物質が、タンパク質、アミノ酸、核酸、ビタミン、糖、有機酸および脂質からなる群より選ばれる有用物質である上記(6)の製造法。
以下、本発明を詳細に説明する。
(7) The method according to (6) above, wherein the useful substance is a useful substance selected from the group consisting of proteins, amino acids, nucleic acids, vitamins, sugars, organic acids, and lipids.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明によれば、生育が向上した微生物、および該微生物を用いた有用物質の製造法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a microorganism having improved growth and a method for producing a useful substance using the microorganism.

本発明の微生物は、配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、または該DNAと80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有するDNAの一部または全部が欠損した染色体DNAを有し、かつ該欠損がない染色体DNAを有する親株より生育が向上している微生物であればいずれの微生物であってもよく、該微生物としては、例えばEscherichia属に属する微生物などをあげることができ、Escherichia属に属する微生物としては、Escherichia coliなどをあげることができる。 The microorganism of the present invention has a DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, or a homology of 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more with the DNA. Any microorganism may be used as long as it has a chromosomal DNA in which part or all of the DNA has been deleted, and has improved growth from a parent strain having the chromosomal DNA without the deletion. , for example, it can be mentioned, such as a microorganism belonging to the genus Escherichia, as a microorganism belonging to the genus Escherichia, and the like Escherichia coli.

上記Escherichia coliとしては、配列番号1で表されるDNAの一部または全部が欠損した染色体DNAを有するEscherichia coliをあげることができる。
配列番号1で表される塩基配列からなるDNAと80%以上の相同性を有するDNAとは、配列番号1で表される塩基配列を有する遺伝子の相同遺伝子のことをいい、該遺伝子は、配列番号1で表される塩基配列を有するDNAの全部または一部をプローブとしたコロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法等を用いることにより取得することができる。
Examples of the Escherichia coli, can be mentioned Escherichia coli having a chromosomal DNA which some or all of the DNA deficient represented by SEQ ID NO: 1.
The DNA having a homology of 80% or more with the DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 refers to a homologous gene of the gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, It can be obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern blot hybridization method, or the like using all or a part of the DNA having the base sequence represented by No. 1 as a probe.

具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、1.0 mol/lの塩化ナトリウム存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150 mmol/l塩化ナトリウム、15 mmol/lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるDNAをあげることができる。ハイブリダイゼーションは、モレキュラー・クローニング第3版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、DNA Cloning 1: Core Techniques, A Practical Approach, Second Edition, Oxford University (1995)等に記載されている方法に準じて行うことができる。   Specifically, after performing hybridization at 65 ° C. in the presence of 1.0 mol / l sodium chloride using a filter on which DNA derived from colonies or plaques has been immobilized, a 0.1 to 2-fold concentration of SSC solution (1 A double-concentration SSC solution has a composition of 150 mmol / l sodium chloride and 15 mmol / l sodium citrate), and the filter can be identified by washing the filter at 65 ° C. Hybridization is performed according to the method described in Molecular Cloning, Third Edition, Current Protocols in Molecular Biology, DNA Cloning 1: Core Techniques, A Practical Approach, Second Edition, Oxford University (1995). It can be performed according to it.

また、配列番号1で表される塩基配列をクエリーに用い、各種微生物の染色体DNAまたは遺伝子ライブラリーのデータベースを検索することにより、配列番号1で表される塩基配列からなるDNAと80%以上の相同性を有するDNAを特定することができる。
アミノ酸配列および塩基配列の相同性は、例えばKarlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST[Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873(1993)]やFASTA[Methods Enzymol., 183, 63 (1990)]を用いて決定することができる。このアルゴリズムBLASTに基づいて、BLASTNやBLASTXとよばれるプログラムが開発されている[J. Mol. Biol., 215, 403(1990)]。BLASTに基づいてBLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメーターは例えばScore=100、wordlength=12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターは例えばscore=50、wordlength=3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。
Further, by using the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 as a query and searching a chromosomal DNA of various microorganisms or a database of a gene library, the DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 DNA having homology can be specified.
The homology between the amino acid sequence and the base sequence can be determined by, for example, the algorithm BLAST [Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90 , 5873 (1993)] by Karlin and Altschul and FASTA [Methods Enzymol., 183 , 63 (1990)]. Can be determined using Based on this algorithm BLAST, programs called BLASTN and BLASTX have been developed [J. Mol. Biol., 215 , 403 (1990)]. When a base sequence is analyzed by BLASTN based on BLAST, parameters are, for example, Score = 100 and wordlength = 12. When an amino acid sequence is analyzed by BLASTX based on BLAST, parameters are set to, for example, score = 50 and wordlength = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific methods of these analysis methods are known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov.).

配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、または該DNAと80%以上の相同性を有するDNAの一部または全部が欠損したDNAとは、配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、または該DNAと80%以上の相同性を有するDNAにおいて、1以上の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列を有する変異DNAであり、かつ該変異DNAを有する染色体DNAを有する微生物が、該変異DNAを有さない染色体DNAを有する親株より生育が向上した微生物となることを特徴とするDNAをいう。   DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or DNA having a part or all of the DNA having 80% or more homology with the DNA is DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 Or a DNA having 80% or more homology with the DNA, a mutant DNA having a base sequence in which one or more bases have been deleted, substituted or added, and a microorganism having a chromosomal DNA having the mutant DNA. A DNA which is a microorganism having improved growth over a parent strain having a chromosomal DNA not having the mutant DNA.

具体的には、配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、または配列番号1で表される塩基配列からなるDNAと80%以上の相同性を有するDNAにおいて、任意の1以上の塩基、好ましくは任意の10〜1500塩基、より好ましくは任意の100〜1000塩基、さらに好ましくは任意の200〜500塩基が欠損したDNAをあげることができ、該欠損によりフレームシフト変異が生じているDNAが好ましい。   Specifically, in the DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or the DNA having the homology of 80% or more with the DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, any one or more bases, Preferably, DNAs deficient in any 10 to 1500 bases, more preferably 100 to 1000 bases, and still more preferably 200 to 500 bases can be mentioned. preferable.

また、配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、または該DNAと80%以上の相同性を有するDNAに、部位特異的変異を導入することにより、該DNAにおいて1以上の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列を有するDNAであり、かつ該変異DNAにコードされるアミノ酸配列が、部位特異的変異導入前のDNAにコードされるアミノ酸配列とは異なるアミノ酸配列をコードするDNAをあげることができる。部位特異的変異の導入は、Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)(以下、モレキュラー・クローニング第3版と略す)、Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (1987-1997)(以下、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジーと略す)、Nucleic Acids Research, 10, 6487 (1982)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409(1982)、Gene, 34, 315 (1985)、Nucleic Acids Research, 13, 4431 (1985)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)等に記載の方法に準じて行うことができる。 Further, by introducing a site-specific mutation into a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a DNA having 80% or more homology with the DNA, one or more bases are deleted in the DNA. A DNA having a substituted or added base sequence, wherein the amino acid sequence encoded by the mutant DNA is different from the amino acid sequence encoded by the DNA before site-directed mutagenesis. I can give it. Introduction of site-specific mutations is described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) (hereinafter abbreviated as Molecular Cloning Third Edition), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons ( 1987-1997) (hereinafter abbreviated as Current Protocols in Molecular Biology), Nucleic Acids Research, 10 , 6487 (1982), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79 , 6409 (1982), Gene, 34 , 315 (1985), Nucleic Acids Research, 13 , 4431 (1985), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82 , 488 (1985), and the like.

欠失、置換若しくは付加される塩基の数は特に限定されないが、上記の部位特異的変異法等の周知の方法により欠失、置換若しくは付加できる程度の数であり、1個から数十個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個である。
上記の変異DNAを有さない染色体DNAを有する親株より生育が向上した微生物とは、欠損が導入された微生物と該欠損が導入されていない親株である微生物を同一の培地を用いて同一時間培養したとき、親株より菌体数が多い微生物のことをいう。培養する時間は、上記DNAが欠損した染色体DNAを有する微生物と該微生物の親株の菌体数を正確に比較できる時間であればいずれの時間でもよいが、好ましくは対数増殖期後半、より好ましくは定常期に到達する時間をあげることができる。上記の親株とは、上記欠損に供した元株のことをいい、親株は野生型の微生物であっても、産業上有用な改良を施された変異株、細胞融合株、形質導入株あるいは遺伝子組換え技術を用いて造成した組換え株であってもよい。
The number of bases to be deleted, substituted or added is not particularly limited, but is a number that can be deleted, substituted or added by a well-known method such as the above-described site-directed mutagenesis, and is one to several tens. The number is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 5.
The microorganism having improved growth from the parent strain having the chromosomal DNA not having the mutant DNA is a microorganism in which a defect has been introduced and a microorganism which is a parent strain in which the defect has not been introduced, cultured in the same medium for the same time. When performed, it refers to a microorganism having more cells than the parent strain. The culturing time may be any time as long as the time can accurately compare the number of cells of the microorganism having the chromosomal DNA deficient in the DNA and the parent strain of the microorganism, but is preferably in the latter half of the logarithmic growth phase, more preferably The time to reach the stationary phase can be increased. The above-mentioned parent strain refers to the original strain subjected to the above-mentioned deletion, and even if the parent strain is a wild-type microorganism, an industrially useful mutant, cell fusion strain, transduced strain or gene It may be a recombinant strain created using recombinant technology.

また、本発明の微生物としては配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有し、かつ配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有する親株より生育が向上した微生物であれば、いずれの微生物であってもよく、該微生物としては、例えばEscherichia属に属する微生物などをあげることができ、Escherichia属に属する微生物としては、Escherichia coliなどをあげることができる。 Further, the microorganism of the present invention has, on a chromosomal DNA, a DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and Any microorganism may be used as long as it is a microorganism having improved growth over a parent strain having a DNA encoding the protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 on chromosomal DNA, and the microorganism may be, for example, a genus Escherichia . microorganisms, such as it is possible to increase the belonging to, as a microorganism belonging to the genus Escherichia, and the like Escherichia coli.

上記Escherichia coliとしては、配列番号2で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNAの一部または全部が欠損している染色体DNAを有するEscherichia coliをあげることができる。
配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列をコードするDNAを染色体DNA上に有する微生物は、配列番号2で表されるアミノ酸配列をコードするDNAに部位特異的変異を導入することにより取得することができる。部位特異的変異の導入は、モレキュラー・クローニング第3版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Nucleic Acids Research, 10, 6487 (1982)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409(1982)、Gene, 34, 315 (1985)、Nucleic Acids Research, 13, 4431 (1985)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)等に記載の方法に準じて行うことができる。
As the Escherichia coli, it can be mentioned Escherichia coli having a chromosomal DNA which some or all of the DNA encoding a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is missing.
A microorganism having on the chromosomal DNA a DNA encoding the amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 The DNA can be obtained by introducing a site-specific mutation into the DNA. The introduction of site-specific mutations is described in Molecular Cloning, Third Edition, Current Protocols in Molecular Biology, Nucleic Acids Research, 10 , 6487 (1982), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79 , 6409 (1982), Gene, 34 , 315 (1985), Nucleic Acids Research, 13 , 4431 (1985), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82 , 488 (1985), etc. be able to.

欠失、置換若しくは付加されるアミノ酸の数は特に限定されないが、上記の部位特異的変異法等の周知の方法により欠失、置換若しくは付加できる程度の数であり、1個から数十個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個である。
また、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたとは、同一配列中の任意の位置において、1または複数のアミノ酸残基の欠失、置換若しくは付加があることを意味し、欠失、置換若しくは付加が同時に生じてもよく、欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有する微生物が、欠失、置換若しくは付加前のアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有する該微生物の親株より生育が向上していればいずれのアミノ酸が欠失、置換若しくは付加してもよいし、置換または付加されるアミノ酸残基は天然型と非天然型とを問わない。天然型アミノ酸残基としては、L-アラニン、L-アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-グルタミン、L-グルタミン酸、グリシン、L-ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジン、L-メチオニン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファン、L-チロシン、L-バリン、L-システインなどがあげられる。
The number of amino acids to be deleted, substituted or added is not particularly limited, but is a number that can be deleted, substituted or added by a well-known method such as the above-described site-directed mutagenesis, and is 1 to several tens, The number is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 5.
In addition, the deletion, substitution, or addition of one or more amino acids means that there is a deletion, substitution, or addition of one or more amino acid residues at an arbitrary position in the same sequence. Substitution or addition may occur at the same time, and a microorganism having a DNA encoding a protein having a deleted, substituted or added amino acid sequence on chromosomal DNA may be a protein having the amino acid sequence before deletion, substitution or addition. Any amino acid may be deleted, substituted or added as long as the growth of the microorganism is higher than that of the parent strain of the microorganism having the encoding DNA on the chromosomal DNA. Regardless of natural type. As natural amino acid residues, L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, glycine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine , L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-valine, L-cysteine and the like.

上記のアミノ酸の欠失、置換若しくは付加がないアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有する親株より生育が向上した微生物とは、1以上のアミノ酸の欠失、置換若しくは付加が導入された微生物と該微生物の親株を同一の培地を用いて同一時間培養したとき、親株より菌体数が多い微生物のことをいう。培養する時間は、1以上のアミノ酸の欠失、置換若しくは付加が導入された微生物と該微生物の親株の菌対数を正確に比較できる時間であればいずれの時間でもよいが、好ましくは対数増殖期後半、より好ましくは定常期に到達する時間をあげることができる。上記の親株とは、上記アミノ酸の欠失、置換若しくは付加に供した元株のことをいい、親株は野生型の微生物であっても、産業上有用な改良を施された変異株、細胞融合株、形質導入株あるいは遺伝子組換え技術を用いて造成した組換え株であってもよい。   A microorganism having improved growth from a parent strain having a DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having no deletion, substitution or addition of the above amino acids on chromosomal DNA is defined as having a deletion, substitution or addition of one or more amino acids. When the obtained microorganism and a parent strain of the microorganism are cultured in the same medium for the same period of time, this refers to a microorganism having more cells than the parent strain. The culturing time may be any time as long as it can accurately compare the log of the microorganism into which the deletion, substitution or addition of one or more amino acids has been introduced and the parent strain of the microorganism, but is preferably a logarithmic growth phase. The time to reach the latter half, more preferably the stationary phase, can be increased. The parent strain refers to the original strain subjected to the deletion, substitution, or addition of the amino acid. Even if the parent strain is a wild-type microorganism, an industrially useful mutant strain, cell fusion The strain may be a strain, a transduced strain, or a recombinant strain created using a gene recombination technique.

本発明の微生物の製造法としては、1)微生物の染色体DNA上の各一遺伝子を網羅的に破壊した遺伝子欠損株ライブラリー、あるいは20kbp程度の削除可能染色体DNA領域のそれぞれを網羅的に欠損させた欠損変異株ライブラリーを用いて、該ライブラリーから親株より生育が向上した株を選択する方法、2)相同組換え法などを用いて、yhdA遺伝子の全部または一部が欠損したEscherichia coliを製造する方法、3)相同組換え法などを用いて、yhdA遺伝子がコードする蛋白質のアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列をコードするDNAを染色体DNA上に有するEscherichia coliを製造する方法、4)相同組換え法などを用いて、染色体DNA上にある、Escherichia coliyhdA遺伝子と80%以上の相同性を有する遺伝子の全部または一部が欠損した微生物の製造する方法などをあげることができる。 As a method for producing the microorganism of the present invention, 1) a gene-deficient strain library in which each gene on the chromosomal DNA of the microorganism is exhaustively destroyed, or a deletion-capable chromosomal DNA region of about 20 kbp is exhaustively deleted. Escherichia coli in which all or a part of the yhd A gene has been deleted by using, for example, a method for selecting a strain having improved growth from the parent strain from the parent strain using the defective mutant library. 3) Using a homologous recombination method or the like, a DNA encoding an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the protein encoded by the yhdA gene method for producing Escherichia coli having the, 4) phase by using a homologous recombination method, on the chromosomal DNA, the Escherichia coli YhdA A method for producing a microorganism in which all or part of a gene having 80% or more homology with a gene is deleted can be used.

1)の方法でいう親株とは、上記遺伝子破壊または染色体DNA領域欠損処理に供した元株のことをいい、親株は野生型の微生物であっても、産業上有用な改良を施された変異株、細胞融合株、形質導入株あるいは遺伝子組換え技術を用いて造成した組換え株えあってもよい。
上記1)の遺伝子または領域欠損株ライブラリーの作製法としては、欠損させたい遺伝子または領域の末端配列を含むDNAをサブクローニングし、次に該DNAで薬剤耐性遺伝子を挟んだDNA断片を構築した後、該DNA断片を二回相同組換えにより染色体DNAに導入することで遺伝子または領域欠損株ライブラリーを構築する方法〔蛋白質 核酸 酵素、46、2386(2001)〕をあげることができる。
The parent strain referred to in the method 1) refers to the original strain which has been subjected to the above-described gene disruption or chromosomal DNA region deletion treatment. Even if the parent strain is a wild-type microorganism, an industrially useful modified strain The strain may be a strain, a cell fusion strain, a transduced strain, or a recombinant strain created using a gene recombination technique.
As a method for preparing the gene or region-deficient strain library of the above 1), DNA containing the terminal sequence of the gene or region to be deleted is subcloned, and then a DNA fragment sandwiching a drug resistance gene is constructed with the DNA. And a method for constructing a gene or region-deficient strain library by introducing the DNA fragment into chromosomal DNA by homologous recombination twice [protein nucleic acid enzyme, 46 , 2386 (2001)].

上記の遺伝子または領域欠損株ライブラリーをスクリーニング源として用いることにより、明確に限定された一遺伝子あるいは遺伝子群の破壊のみが生育に及ぼす影響を観察することができ、変異剤を用いたときのように不明な変異が生育に悪影響を及ぼす現象を排除することができる。
生育が向上した株を選択する具体的な方法としては、グルコースを含む完全培地に、遺伝子または領域欠損株ライブラリーの各菌株を植菌し、親株と生育を比較する方法をあげることができる。例えば、親株としてEscherichia coliの野生型株であるW3110株などを用いた場合、グルコースを含む完全培地として、アンチバイオティクメディウム3(ディフコ社製)を用いて生育を比較することができる。
By using the above-described gene or region-deficient strain library as a screening source, it is possible to observe the effects on growth of only a clearly defined disruption of one gene or group of genes, as in the case of using a mutagen. Phenomena in which unknown mutations adversely affect growth can be excluded.
As a specific method for selecting a strain with improved growth, a method of inoculating each strain of the gene or region-deficient strain library into a complete medium containing glucose and comparing the growth with the parent strain can be mentioned. For example, when the Escherichia coli wild-type strain W3110 is used as a parent strain, the growth can be compared using anti-biotic medium 3 (manufactured by Difco) as a complete medium containing glucose.

生育を比較する方法としては、親株とライブラリーの各菌株を液体培地で培養したときの培養液の580〜660nm、好ましくは660nmの吸光度を計測し、親株とライブラリーの各菌株の培養液の該吸光度を比較する方法をあげることができる。
同一時間培養したとき、親株より高い濁度を示す菌株を選択することにより、親株より生育が向上した菌株を取得することができる。
As a method of comparing the growth, the parent strain and the culture of the library when each strain is cultured in a liquid medium, the absorbance of 580 to 660 nm, preferably 660 nm is measured, and the parent strain and the culture of each strain of the library are measured. A method for comparing the absorbances can be given.
By selecting a strain that shows higher turbidity than the parent strain when cultured for the same time, a strain with improved growth over the parent strain can be obtained.

次に、上記方法にて選択した菌株それぞれが持つ遺伝子欠損を、形質導入法にて、親株とは異なる同種の株に形質転換する。形質導入法としてはファージによる形質導入[Ann. Rev. Genetics, 2, 245(1968)]、ナチュラルコンピテンシーを用いる方法[Molecular Biological Method for Bacillus, 33,John Wiley & Sons Ltd.(1990)]などをあげることができる。微生物としてEscherichia coliを用いる場合、P1ファージによる形質導入方法が好ましい。各欠損を導入する株は野生型株が好ましいが、該各欠損が導入可能な株であれば、変異を有する株であってもよい。例えば、親株としてEscherichia coli W3110株を用いた場合、選択した生育が向上した菌株が有する遺伝子欠損をP1ファージによる形質導入法によって野生型株であるEscherichia coli MG1655株に導入する方法をあげることができる。 Next, the gene deficiency of each of the strains selected by the above method is transformed into the same strain different from the parent strain by the transduction method. Examples of transduction methods include phage transduction [Ann. Rev. Genetics, 2 , 245 (1968)] and a method using natural competence [Molecular Biological Method for Bacillus, 33 , John Wiley & Sons Ltd. (1990)]. I can give it. When Escherichia coli is used as the microorganism, a transduction method using P1 phage is preferred. The strain into which each defect is introduced is preferably a wild-type strain, but a strain having a mutation may be used as long as it can introduce each of the defects. For example, when Escherichia coli W3110 strain is used as a parent strain, there can be mentioned a method in which a gene deficiency of a selected strain with improved growth is introduced into a wild-type strain Escherichia coli MG1655 strain by a transduction method using P1 phage. .

上記のようにそれぞれの欠損を野生株に形質導入して作製された菌株ライブラリーを再度、濁度を指標としたスクリーニングに供し、同一時間培養したときの培養液の吸光度が野生型株よりも高い株を選抜することにより、最終的な生育向上株を取得することができる。
上記方法により取得される微生物としては、Science 277, 1453(1997)に記載されたb番号表記で、b3252−b3254間とb2236−b2259間が欠損した染色体DNAを有するEscherichia coli、およびb3252で表される遺伝子(以下、yhdA遺伝子と呼ぶ)のみを欠損破壊したEscherichia coliをあげることができる。
The strain library prepared by transducing each defect into a wild-type strain as described above is again subjected to screening using turbidity as an index, and the absorbance of the culture solution when cultured for the same time is higher than that of the wild-type strain. By selecting high strains, final growth-improved strains can be obtained.
The microorganisms obtained by the above method are represented by Escherichia coli having a chromosomal DNA lacking between b3252 and b3254 and between b2236 and b2259, and b3252 by the b number notation described in Science 277 , 1453 (1997). Escherichia coli in which only the gene (hereinafter referred to as the yhdA gene) is deleted and disrupted.

上記2)の方法としては、直鎖DNAによる染色体上の相同組換えが可能なEscherichia coliを用いる方法をあげることができる。
直鎖DNAとしては、クロラムフェニコール耐性遺伝子の両端にyhdA遺伝子の末端の配列と相同性を有するDNAを配置した直鎖DNAをあげることができる。
該直鎖DNAを、直鎖DNAによる染色体上の相同組換えが可能なEscherichia coliに、コンピテントセルを用いたエレクトロポレーションなどの方法により導入し、クロラムフェニコール耐性株を選択することで、yhdA遺伝子欠損Escherichia coliを取得することができる。
Examples of the method 2) include a method using Escherichia coli capable of performing homologous recombination on a chromosome with linear DNA.
Examples of the linear DNA include a linear DNA in which DNAs having homology with the terminal sequence of the yhdA gene are arranged at both ends of a chloramphenicol resistance gene.
The linear DNA is introduced into Escherichia coli capable of homologous recombination on the chromosome by the linear DNA by a method such as electroporation using a competent cell, and a chloramphenicol-resistant strain is selected. Thus, Escherichia coli deficient in the yhdA gene can be obtained.

上記3)の方法としては、配列番号1で表される塩基配列を有するDNAに、部位特異的変異を導入することにより、該DNAがコードするアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列をコードする変異型DNAを取得し、相同組換え法を用いることにより、配列番号1で表される塩基配列を有するDNAが該変異型DNAに置換された染色体DNAを有する微生物を製造する方法などをあげることができる。   In the method 3), one or more amino acids are deleted or substituted in the amino acid sequence encoded by introducing a site-specific mutation into a DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. Alternatively, by obtaining a mutant DNA encoding the added amino acid sequence and using a homologous recombination method, a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 has a chromosomal DNA substituted with the mutant DNA. Examples of the method include a method for producing a microorganism.

上記4)の方法としては、配列番号1で表される塩基配列を有するDNAをクエリーに用いて、各微生物の染色体DNAの塩基配列データベースから、該DNAと相同性が80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有する遺伝子を同定し、各微生物において確立されている相同組換え法を用いて該遺伝子が欠損した微生物を製造する方法をあげることができる。   According to the above method 4), using a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 as a query, the homology with the DNA is determined to be 80% or more, preferably 85%, from the base sequence database of the chromosomal DNA of each microorganism. % Or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more. A method of identifying a gene having homology and producing a microorganism deficient in the gene using the homologous recombination method established in each microorganism. Can be given.

本発明の製造法は、本発明の微生物を培地に培養し、培養物中に有用物質を生成、蓄積させ、該培養物から該有用物質を採取することを特徴とする有用物質の製造法に関する。
該有用物質としては、微生物を用いて製造される有用物質であれば特に限定されないが、例えばタンパク質、アミノ酸、核酸、ビタミン、糖、有機酸、脂質などあげることができる。
The production method of the present invention relates to a method for producing a useful substance, comprising culturing the microorganism of the present invention in a medium, producing and accumulating the useful substance in a culture, and collecting the useful substance from the culture. .
The useful substance is not particularly limited as long as it is a useful substance produced using a microorganism, and examples thereof include proteins, amino acids, nucleic acids, vitamins, sugars, organic acids, and lipids.

本発明の製造法に用いられる微生物の培養は、以下に記載した通常の方法に従って行うことができる。
本発明の製造法に用いられる微生物を培養する培地は、該微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、該微生物の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。
Cultivation of the microorganism used in the production method of the present invention can be performed according to the usual method described below.
The culture medium for culturing the microorganism used in the production method of the present invention includes a carbon source that can be assimilated by the microorganism, a nitrogen source, inorganic salts, and the like. Any of the synthetic media may be used.

炭素源としては、該微生物が資化し得るものであればよく、グルコース、フラクトース、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノールなどのアルコール類等を用いることができる。
窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸または有機酸のアンモニウム塩、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕、大豆粕加水分解物、各種発酵菌体、およびその消化物等を用いることができる。
The carbon source may be any as long as the microorganism can assimilate, such as glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or starch hydrolysate, acetic acid, organic acids such as propionic acid, ethanol, Alcohols such as propanol can be used.
Examples of the nitrogen source include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, soybean meal, and soybean meal. A hydrolyzate of soybean meal, various fermentation cells, and digests thereof can be used.

無機塩としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を用いることができる。
培養は、振盪培養または深部通気攪拌培養などの好気的条件下で行う。培養温度は15〜40℃がよく、培養時間は、通常 16時間〜7日間である。培養中のpHは3. 0〜9.0に保持することが好ましい。pHの調整は、無機または有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニアなどを用いて行う。
As the inorganic salt, potassium (I) phosphate, potassium (II) phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate, and the like can be used.
The culture is performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culturing temperature is preferably 15 to 40 ° C, and the culturing time is usually 16 hours to 7 days. The pH during the culturing is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia, or the like.

有用物質が菌体外に生成、蓄積した場合には、培養終了後、培養物から菌体などの沈殿物を除去し、イオン交換処理法、濃縮法、塩析法などを併用することにより、培養物から目的する有用物質を単離、精製することができる。
有用物質が、菌体内に生成、蓄積される場合には、培養終了後、培養物から菌体を回収した後、機械的または化学的方法等の適切な方法で破砕する。該菌体破砕液から、イオン交換処理法、濃縮法、塩析法などを併用することにより、該菌体破砕液から目的とする有用物質を単離、精製することができる。
When useful substances are generated and accumulated outside the cells, after the culture is completed, precipitates such as cells are removed from the culture, and an ion exchange method, a concentration method, a salting-out method, and the like are used in combination. A useful substance of interest can be isolated and purified from the culture.
When the useful substance is produced and accumulated in the cells, the cells are recovered from the culture after the culture, and then crushed by an appropriate method such as a mechanical or chemical method. By using an ion exchange treatment, a concentration method, a salting-out method, and the like, the intended useful substance can be isolated and purified from the cell lysate.

以下実施例にて、本発明を詳細に記述する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

染色体部分欠損株の一次スクリーニング
野生型株MG1655株を親株として、蛋白質 核酸 酵素、46、2386(2001)記載の方法に従い、染色体上の一部分を欠損している変異株ライブラリーを作製した。
上記変異株ライブラリーの各菌株と野生型株であるW3110株およびMG1655株のグリセロールストックを、50μg/mlのジアミノピメリン酸を含むアンチバイオティクメディウム3寒天平板培地(0.15% 肉エキス、0.15% 酵母エキス、0.5% ペプトン、0.1% グルコース、0.35% 塩化ナトリウム、0.132% リン酸水素二カリウム、1.5% 寒天、pH7.0)に塗布し、30℃にて一晩培養した。生育してきた菌をエーゼにて約1μlかきとり、50μg/mlのジアミノピメリン酸を含む8mlのアンチバイオティクメディウム3液体培地(0.15% 肉エキス、0.15% 酵母エキス、0.5% ペプトン、0.1% グルコース、0.35% 塩化ナトリウム、0.132% リン酸水素二カリウム、pH7.0)に植菌し、30℃にて一晩振とう培養し、前培養液を調製した。
Primary Screening of Chromosome-Partially Deleted Strain A wild-type strain MG1655 was used as a parent strain, and a mutant library lacking a portion on the chromosome was prepared according to the method described in Protein Nucleic Acid Enzyme, 46 , 2386 (2001).
The glycerol stock of each strain of the mutant library and wild-type strains W3110 strain and MG1655 strain was prepared by adding an antibiotic medium 3 agar plate medium (0.15% meat extract, 0.15%) containing 50 μg / ml diaminopimelic acid. 15% yeast extract, 0.5% peptone, 0.1% glucose, 0.35% sodium chloride, 0.132% dipotassium hydrogen phosphate, 1.5% agar, pH 7.0), and apply to 30 ° C. Overnight. Approximately 1 μl of the grown bacteria was scraped off with an ase, and 8 ml of an antibiotic medium 3 liquid medium containing 50 μg / ml diaminopimelic acid (0.15% meat extract, 0.15% yeast extract, 0.5% peptone, 0.1% glucose, 0.35% sodium chloride, 0.132% dipotassium hydrogen phosphate, pH 7.0), and cultured with shaking at 30 ° C overnight to prepare a pre-culture solution.

80μlの該前培養液を、50μg/mlのジアミノピメリン酸を含む8mlのアンチバイオティクメディウム3液体培地に植菌し、植菌後一時間おきに比色計を用いて660nmの吸光度を測定し、20〜24時間培養したときの吸光度を最終到達濁度とした。7時間目以降は、培養液を10倍希釈したときの吸光度も測定し、必要に応じて濁度の算出に用いた。その結果を表1に示す。なお、一晩培養した後の野生型株W3110株の濁度を100%とする比濁度を最終到達比濁度として示した。その結果、表1に示すように、W3110株よりも10%以上濁度が高くなる株として、以下の5つの欠損領域を持つ株を取得した。上記培養評価は、独立した2回の実験において、各々の株を5本の試験管を用いて培養することで行い、すべての培養において表1に示す結果が得られた。   80 μl of the preculture was inoculated into 8 ml of Antibiotic Medium 3 liquid medium containing 50 μg / ml diaminopimelic acid, and the absorbance at 660 nm was measured every hour after inoculation using a colorimeter, The absorbance at the time of culturing for 20 to 24 hours was defined as final turbidity. After the seventh hour, the absorbance when the culture solution was diluted 10-fold was also measured, and used for calculating turbidity as needed. Table 1 shows the results. In addition, the turbidity with the turbidity of the wild-type strain W3110 strain after culturing overnight as 100% was shown as the final attained turbidity. As a result, as shown in Table 1, strains having the following five deletion regions were obtained as strains having a turbidity higher than that of the W3110 strain by 10% or more. The above culture evaluation was performed by culturing each strain in five independent test tubes in two independent experiments, and the results shown in Table 1 were obtained in all cultures.

Figure 2004321169
Figure 2004321169

P1ファージによる欠損領域の他系統株への導入と培養評価
実施例1で取得した生育向上候補株が持つそれぞれの染色体欠損を、Ann. Rev. Genetics, 2, 245(1968)記載の方法に従い、P1ファージを用いて野生型株W3110株に形質導入した。
実施例1で作製した染色体欠損ライブラリーの各欠損株の薬剤耐性マーカー遺伝子は、カナマイシン耐性遺伝子なので、カナマイシン耐性を指標にしてP1ファージ形質導入法により野生型株W3110株に形質導入することができる。
Introduction of the deletion region into another strain strain by P1 phage and culture evaluation Each chromosomal defect of the growth-improving candidate strain obtained in Example 1 was determined according to the method described in Ann. Rev. Genetics, 2 , 245 (1968). Wild type strain W3110 was transduced using P1 phage.
Since the drug resistance marker gene of each deficient strain in the chromosome-deficient library prepared in Example 1 is a kanamycin resistance gene, the wild-type strain W3110 can be transduced by the P1 phage transduction method using kanamycin resistance as an index. .

まず各欠損株よりP1ファージを以下の方法により調製した。各欠損株を20mg/lのカナマイシンを含むLB液体培地[10g/l バクトトリプトン(ディフコ社製)、5g/l バクトイーストエキストラクト(ディフコ社製)、5g/l塩化ナトリウム、1ml/lの1mol/l 水酸化ナトリウム]を用いて30℃にて一晩培養した後、0.5mlの各欠損株の培養液と1.4mlの新しいLB液体培地および100μlの0.1mol/lの塩化カルシウム溶液と混合した。   First, P1 phage was prepared from each defective strain by the following method. Each defective strain was treated with an LB liquid medium containing 20 mg / l kanamycin [10 g / l bactotryptone (Difco), 5 g / l bactoeast extract (Difco), 5 g / l sodium chloride, 1 ml / l 1 mol / l sodium hydroxide] at 30 ° C. overnight, then 0.5 ml of each defective strain culture medium, 1.4 ml of fresh LB liquid medium and 100 μl of 0.1 mol / l calcium chloride Mix with the solution.

該混合溶液を30℃で5〜6時間振とう培養した後、400μlの該混合液を滅菌したチューブに移した。そこに2μlのP1ファージストック溶液を添加し、37℃で10分間保温した後、50℃に保温したソフトアガー溶液(10g/l バクトトリプトン、5g/l バクトイーストエキストラクト、5mmol/l 塩化カルシウム、1ml/lの1mol/l 水酸化ナトリウム、3g/l寒天)を3ml添加して、よく攪拌し、Ca−LB寒天培地プレート(10g/l バクトトリプトン、5g/l バクトイーストエキストラクト、5mmol/l 塩化カルシウム、1ml/lの1mol/l 水酸化ナトリウム、15g/l寒天、プレートの直径は15cm)上にまいた。該プレートを37℃で7時間培養した後、スプレッダーでソフトアガー部分を細かく砕いて回収し、1500g、4℃、10分間遠心分離した。上清1.5mlに対し100μlのクロロホルムを添加し、4℃にて一晩保存した。翌日溶液を15000gにて2分間遠心分離し、上清をファージストックとして4℃で保存した。   After shaking the mixed solution at 30 ° C. for 5 to 6 hours, 400 μl of the mixed solution was transferred to a sterilized tube. After adding 2 μl of the P1 phage stock solution and keeping the mixture at 37 ° C. for 10 minutes, the soft agar solution (10 g / l bactotripton, 5 g / l bactoeast extract, 5 mmol / l calcium chloride) kept at 50 ° C. 3 ml of 1 ml / l 1 mol / l sodium hydroxide, 3 g / l agar) was added, and the mixture was stirred well, and the mixture was stirred well on a Ca-LB agar plate (10 g / l bactotryptone, 5 g / l bactoeast extract, 5 mmol). / L calcium chloride, 1 ml / l 1 mol / l sodium hydroxide, 15 g / l agar, plate diameter 15 cm). After culturing the plate at 37 ° C. for 7 hours, the soft agar portion was finely crushed and collected with a spreader and centrifuged at 1500 g at 4 ° C. for 10 minutes. 100 μl of chloroform was added to 1.5 ml of the supernatant, and stored at 4 ° C. overnight. The next day, the solution was centrifuged at 15000 g for 2 minutes, and the supernatant was stored at 4 ° C. as a phage stock.

次に、取得したファージを用いてW3110株を形質転換した。Ca−LB液体培地で30℃、4時間培養したW3110株培養液を200μl分取し、ファージストックを1μl添加した。37℃で10分間保温した後、5mlのLB液体培地と200μlの1mol/lのクエン酸ナトリウム溶液を添加し、攪拌した。1500g、25℃、10分間遠心分離した後、上清を捨て、沈殿した細胞に1mlのLB液体培地と10μlの1mol/lのクエン酸ナトリウム溶液を加え30℃で2時間保温した。100μlの該溶液を20mg/lのカナマイシンを含むアンチバイオティックメディウム3寒天平板培地に塗布し、30℃で一晩培養した。各々の欠損導入株毎に出現したコロニー24個をそれぞれ、20mg/lのカナマイシンを含むアンチバイオティックメディウム3寒天平板培地に塗布し、その薬剤感受性を確認し、カナマイシン耐性株を選抜することにより、各欠損領域が形質導入されたW3110株を取得した。これら菌株を実施例1と同様の方法で培養し、培養評価を行った。その結果、表2に示すように、野生型株W3110よりも10%以上の濁度上昇を示す株として以下の2つの欠損領域を持つ株を取得した。上記培養評価は、独立した2回の実験において、各々の株を5本の試験管を用いて培養することで行い、すべての培養において表2に示す結果が得られた。   Next, the W3110 strain was transformed using the obtained phage. 200 μl of a culture of the W3110 strain cultured in a Ca-LB liquid medium at 30 ° C. for 4 hours was collected, and 1 μl of a phage stock was added. After keeping the temperature at 37 ° C. for 10 minutes, 5 ml of LB liquid medium and 200 μl of 1 mol / l sodium citrate solution were added and stirred. After centrifugation at 1500 g at 25 ° C. for 10 minutes, the supernatant was discarded, and 1 ml of LB liquid medium and 10 μl of 1 mol / l sodium citrate solution were added to the precipitated cells, followed by incubation at 30 ° C. for 2 hours. 100 μl of the solution was spread on an antibiotic medium 3 agar plate containing 20 mg / l kanamycin, and cultured at 30 ° C. overnight. By applying 24 colonies appearing for each of the defective introduced strains to an antibiotic medium 3 agar plate medium containing 20 mg / l kanamycin, confirming the drug sensitivity thereof, and selecting a kanamycin resistant strain, The W3110 strain in which each defective region was transduced was obtained. These strains were cultured in the same manner as in Example 1, and the culture was evaluated. As a result, as shown in Table 2, strains having the following two deletion regions were obtained as strains exhibiting a turbidity increase of 10% or more than those of the wild-type strain W3110. The above culture evaluation was performed by culturing each strain in five independent test tubes in two independent experiments, and the results shown in Table 2 were obtained in all cultures.

Figure 2004321169
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OCL−25欠損領域内の各遺伝子破壊株作製と培養評価
実施例2で選択した欠損領域OCL−25には3つの推定遺伝子領域(CDS)が存在した。そこで各CDSを薬剤耐性遺伝子で破壊した菌株を作製し、濁度を指標として液体培養時の生育を測定した。
OCL−25領域に含まれる各遺伝子の欠損株は以下のように作製した。実施例2記載の方法に従い、直鎖DNAによる染色体上の相同組換えが可能なEscherichia coli KM22株[Δ(recC ptr recB recD)::Plac-red kan)、Gene, 246, 321 (2000)]より、P1ファージを調製した。実施例2記載の方法に従い、直鎖DNAによる染色体上の相同組換えを可能とする染色体領域[Δ(recC ptr recB recD)::Plac-red kan]をP1形質導入法にて野生株W3110に形質導入し、W3110red株を取得した。
Preparation of Each Gene-Disrupted Strain in OCL-25-Deficient Region and Evaluation of Culture There were three putative gene regions (CDS) in the defective region OCL-25 selected in Example 2. Therefore, a strain in which each CDS was disrupted by a drug resistance gene was prepared, and the growth in liquid culture was measured using turbidity as an index.
Deletion strains of each gene contained in the OCL-25 region were prepared as follows. According to the method described in Example 2, Escherichia coli KM22 strain capable of homologous recombination on chromosome with linear DNA [Δ (recCptr recB recD) :: Plac-red kan), Gene, 246 , 321 (2000)] Thus, P1 phage was prepared. According to the method described in Example 2, a chromosomal region [Δ (recCptr recB recD) :: Plac-red kan] enabling homologous recombination on a chromosome with linear DNA was transferred to a wild-type strain W3110 by the P1 transduction method. After transduction, a W3110red strain was obtained.

次に、pHSG398プラスミドDNA(宝酒造社製)を鋳型にしたPCRにより、yhdA遺伝子(b3252)破壊用DNA断片を取得した(図1)。PCRには宝酒造社製のLA−Taqを用い、添付の説明書に従い、該説明書記載の組成からなる反応液を作製した。PCRは、50μlの反応液量、94℃で1分間保温後、98℃で20秒間、58℃で30秒間、68℃で3分間のサイクルを30回行った後、72℃で10分間保温する反応条件で行った。鋳型DNAとしては精製pHSG398プラスミドDNA 40ngを用いた。PCRのプライマーDNAには、センス鎖プライマーとして配列番号3で表される塩基配列からなるDNA、アンチセンス鎖プライマーとして配列番号4で表される塩基配列からなるDNAを用いた。該プライマーDNAのそれぞれの3’末端の20merはpHSG398中のクロラムフェニコール耐性遺伝子の両末端にハイブリダイズするように設計した。またそれぞれのプライマーの5’末端40merは、破壊したいyhdA遺伝子の末端の配列と相同性を持つように設計した。このように設計したプライマーを各々10pmolずつ上記反応液に添加した。上記PCRにて、クロラムフェニコール耐性遺伝子(cat遺伝子)を含み、両末端にyhdA遺伝子末端40塩基と相同な領域を持つDNA断片を取得した。このDNA断片をQIA quick PCR Purification Kit(QIAGEN社製)を用いて精製し、50μlのDNA溶液を得た。 Next, a DNA fragment for disrupting the yhdA gene (b3252) was obtained by PCR using pHSG398 plasmid DNA (manufactured by Takara Shuzo) as a template (FIG. 1). For PCR, LA-Taq manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd. was used, and a reaction solution having a composition described in the instruction manual was prepared in accordance with the instruction manual. The PCR was performed by incubating 50 μl of the reaction solution at 94 ° C. for 1 minute, then performing a cycle of 98 ° C. for 20 seconds, 58 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 3 minutes 30 times, and then incubating at 72 ° C. for 10 minutes. Performed under reaction conditions. As a template DNA, 40 ng of purified pHSG398 plasmid DNA was used. As the primer DNA for PCR, a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3 was used as a sense strand primer, and a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4 was used as an antisense strand primer. The 20 mer at the 3 'end of each of the primer DNAs was designed to hybridize to both ends of the chloramphenicol resistance gene in pHSG398. Also, the 5'-end 40mer of each primer was designed to have homology with the sequence of the end of the yhdA gene to be destroyed. 10 pmol of each of the primers thus designed was added to the above reaction solution. By the above PCR, a DNA fragment containing the chloramphenicol resistance gene (cat gene) and having a region homologous to the terminal 40 bases of the yhdA gene at both ends was obtained. This DNA fragment was purified using QIA quick PCR Purification Kit (manufactured by QIAGEN) to obtain 50 μl of a DNA solution.

エタノール沈殿法にてこの溶液中のDNAを沈殿として回収し、全量を40μlのW3110red株コンピテントセル溶液に添加して形質転換を行った。W3110red株コンピテントセルの作製方法はGene, 246, 321 (2000)記載の方法に従った。また形質転換は、精製したDNAを数μl程度の少量の純水で溶解した後、コンピテントセル溶液40μlに添加し、0.1cmのキュベット(BioRad社製)中で、1.8KV、25μFの条件下、エレクトロポレーションにより行った。1mlのSOC液体培地(20g/l バクトトリプトン、5g/lバクトイーストエキストラクト、0.5g/l 塩化ナトリウム、0.2ml/lの5mol/l 水酸化ナトリウム、20ml/lの1mol/l グルコース、10ml/lの1mol/l塩化マグネシウム、10ml/lの1mol/l 硫酸マグネシウム)を用いて37℃で2時間培養した後、遠心分離により集菌した全量を、15μg/mlのクロラムフェニコールを含むLB寒天プレート(LB液体培地に寒天を1.5%含むもの。以下、LBcm寒天培地プレートと略す)上に塗布し、37℃で一晩培養し、クロラムフェニコール耐性株を取得した。 The DNA in this solution was recovered as a precipitate by the ethanol precipitation method, and the whole amount was added to 40 μl of a competent cell solution of the W3110red strain to perform transformation. The method for preparing the competent cell of the W3110red strain was in accordance with the method described in Gene, 246 , 321 (2000). In the transformation, the purified DNA was dissolved in a small amount of pure water (about several μl), added to a competent cell solution (40 μl), and placed in a 0.1 cm cuvette (BioRad) at 1.8 KV and 25 μF. It was performed by electroporation under the conditions. 1 ml of SOC liquid medium (20 g / l bactotryptone, 5 g / l bacto yeast extract, 0.5 g / l sodium chloride, 0.2 ml / l 5 mol / l sodium hydroxide, 20 ml / l 1 mol / l glucose After culturing at 37 ° C. for 2 hours using 10 ml / l of 1 mol / l magnesium chloride and 10 ml / l of 1 mol / l magnesium sulfate, the total amount of cells collected by centrifugation was reduced to 15 μg / ml of chloramphenicol. LB agar plate containing 1.5% agar in an LB liquid medium (hereinafter abbreviated as LBcm agar medium plate), and cultured at 37 ° C. overnight to obtain a chloramphenicol-resistant strain. .

上記のようにしてyhdA遺伝子をクロラムフェニコール耐性遺伝子で置換的に削除した、W3110ΔRyhdA株を取得した(図1)。また、b3253(yhdH)、b3254の各遺伝子を削除した菌株(それぞれW3110ΔyhdH株、W3110Δb3254株と呼ぶ)も同様の方法で作製した(図2)。またW3110ΔRyhdA株とは逆方向にクロラムフェニコール耐性遺伝子を挿入してyhdA遺伝子を削除した株(W3110ΔyhdA株)ならびにyhdAからb3254までの3つの遺伝子を同時に削除した株(W3110ΔL25株)も作製した(図2)。 Was replaced to remove chloramphenicol resistance gene yhdA gene as described above, it was obtained W3110ΔRyhdA strain (Fig. 1). In addition, strains from which each gene of b3253 (yhdH) and b3254 were deleted (referred to as W3110ΔyhdH strain and W3110Δb3254 strain, respectively) were produced by the same method (FIG. 2). The W3110ΔRyhdA strain strain (W3110derutaeru25 strain) were deleted at the same time the three genes of strains remove yhdA gene (W3110derutayhdA Ltd.) and from yhdA to b3254 inserted a chloramphenicol resistance gene in the direction opposite to the was also prepared ( (Fig. 2).

それぞれの欠損株を作製する際に使用したプライマーを表3に示した。   Table 3 shows the primers used in preparing each of the defective strains.

Figure 2004321169
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上記のようにして作製した各菌株を、実施例1と同様の方法で培養し、培養評価を行った。その結果を表4に示した。上記培養評価は、独立した2回の実験において、各々の株を5本の試験管を用いて培養することで行い、すべての培養において表4に示す結果が得られた。   Each strain produced as described above was cultured in the same manner as in Example 1, and the culture was evaluated. Table 4 shows the results. The above culture evaluation was performed by culturing each strain in five independent test tubes in two independent experiments, and the results shown in Table 4 were obtained in all cultures.

Figure 2004321169
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合成培地を用いたyhdA欠損株の培養評価
実施例3で作製したW3110ΔRyhdA株ならびにW3110ΔL25株の培養評価を、合成培地を用いて行った。比較対照には野生型株W3110株を用いた。
各菌株のグリセロールストックを50μg/mlのジアミノピメリン酸を含むアンチバイオティクメディウム3寒天平板培地に塗布し、30℃にて一晩培養した。生育してきた菌をエーゼにて約1μlかきとり、50μg/mlのジアミノピメリン酸を含む8mlのアンチバイオティクメディウム3液体培地に植菌し、30℃にて一晩振とう培養し、前培養液を調製した。300μlの該前培養液を、30mlの最少液体培地(1.2% グルコース、0.6% リン酸二ナトリウム、0.3% リン酸二水素カリウム、0.05% 塩化ナトリウム、0.1%塩化アンモニウム、2mmol/l 硫酸マグネシウム・七水和物、12.5μmol/l 硫酸鉄、100μmol/l 塩化カルシウム)に植菌した。植菌直後ならびに培養開始から12、16、20、24、36、40、44および48時間目の培養液をサンプリングし、660nmの吸光度(図3)と培養液あたりのタンパク量(図4)を測定した。タンパク量の測定は以下の方法で行った。
Culture evaluation of yhdA- deficient strain using synthetic medium Culture evaluation of W3110ΔRyhdA strain and W3110ΔL25 strain prepared in Example 3 was performed using a synthetic medium. The wild type strain W3110 strain was used as a control.
The glycerol stock of each strain was spread on an antibiotic medium 3 agar plate containing 50 μg / ml diaminopimelic acid, and cultured at 30 ° C. overnight. Approximately 1 μl of the grown bacteria is scraped off with an ase, inoculated into 8 ml of Antibiotic Medium 3 liquid medium containing 50 μg / ml diaminopimelic acid, and shake-cultured at 30 ° C. overnight to prepare a preculture solution. did. Add 300 μl of the preculture to 30 ml of minimal liquid medium (1.2% glucose, 0.6% disodium phosphate, 0.3% potassium dihydrogen phosphate, 0.05% sodium chloride, 0.1% Ammonium chloride, 2 mmol / l magnesium sulfate heptahydrate, 12.5 μmol / l iron sulfate, 100 μmol / l calcium chloride). Immediately after inoculation and at 12, 16, 20, 24, 36, 40, 44 and 48 hours from the start of the culture, the culture was sampled, and the absorbance at 660 nm (FIG. 3) and the amount of protein per culture (FIG. 4) were determined. It was measured. The measurement of the protein amount was performed by the following method.

100μlの培養液から遠心分離(10,000g×10分間)にて回収した菌体を、1mlの純水で洗浄した後に再度遠心分離を行い(10,000g×10分間)、得られた菌体を160μlの純水にけん濁後、40μlの5% SDS溶液を添加して100℃で3分間加温し、室温に戻した後、800μlの1%SDS溶液を添加した。該溶液を用いて、バイオラッド社製のDCプロテインアッセイキットにより、菌体由来の総タンパクを定量し、培地あたりのタンパク量を計算した。検量線作成用の標準タンパク質には、ウシのIgGを用いた。その結果、いずれの欠損株も、図3に示すように、培養36時間目において濁度で約20%、また図4に示すように、培地あたりのタンパク量で約10%、野生株よりも高かった。   The cells recovered from 100 μl of the culture solution by centrifugation (10,000 g × 10 minutes) are washed with 1 ml of pure water and then centrifuged again (10,000 g × 10 minutes) to obtain the obtained cells. Was suspended in 160 μl of pure water, 40 μl of a 5% SDS solution was added, the mixture was heated at 100 ° C. for 3 minutes, returned to room temperature, and 800 μl of a 1% SDS solution was added. Using this solution, the total protein derived from the cells was quantified using a DC protein assay kit manufactured by Bio-Rad, and the amount of protein per medium was calculated. Bovine IgG was used as a standard protein for preparing a calibration curve. As a result, as shown in FIG. 3, each of the defective strains had a turbidity of about 20% at 36 hours of cultivation, and as shown in FIG. it was high.

OCL−25領域欠損株によるプロリンの製造
実施例2記載の方法により、直鎖DNAによる染色体上の相同組換えが可能なEscherichia coli KM22株よりP1ファージを調製した。また、実施例2記載の方法に従い、直鎖DNAによる染色体上の相同組換えを可能とする染色体領域[Δ(recC ptr recB recD)::Plac-red kan]をP1形質導入法にて野生株W3110に形質導入し、W3110red株を取得した。
Production of Proline Using OCL-25 Region-Deficient Strain According to the method described in Example 2, P1 phage was prepared from Escherichia coli KM22 strain capable of homologous recombination on chromosome with linear DNA. In addition, according to the method described in Example 2, a chromosomal region [Δ (recCptr recB recD) :: Plac-red kan] that enables homologous recombination on a chromosome with linear DNA was subjected to P1 transduction to obtain a wild-type strain. W3110 was transduced to obtain a W3110red strain.

次に、以下の方法により、W3110red株のカナマイシン耐性遺伝子とテトラサイクリン耐性遺伝子とを置換した株であるW3110red_tet株を作製した。
W3110red株の染色体DNA(10ng)を鋳型とし、配列番号13および14で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセット(各50pmol)に用いて、LA-Taq(宝酒造社製)に添付の指示書に従いPCR反応液を調製した。PCRは、94℃で2分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で3分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。
Next, a W3110red_tet strain, which is a strain obtained by replacing the kanamycin resistance gene and the tetracycline resistance gene of the W3110red strain by the following method, was prepared.
Using the chromosomal DNA (10 ng) of the W3110red strain as a template and a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 13 or 14 as a primer set (50 pmol each), instructions attached to LA-Taq (Takara Shuzo) A PCR reaction solution was prepared according to the procedure described above. The PCR was carried out under the conditions that the temperature was kept at 94 ° C. for 2 minutes, a cycle of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, 68 ° C. for 3 minutes was repeated 30 times, and then the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes.

増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法にて分離した後、常法によりゲルから切り出して精製した(以下、DNA断片1と称す)。
また、Tn10トランスポゾンを染色体上に持つCGSC7465株(米国Yale大学のColi Genetic Stock Centerから入手)の染色体DNA(10ng)を鋳型とし、配列番号15および16で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセット(各50pmol)に用いて、LA-Taqに添付の指示書に従いPCR反応液を調製した。PCRは、94℃で2分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で90秒間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。
After the amplified DNA fragment was separated by agarose gel electrophoresis, it was cut out from the gel and purified by a conventional method (hereinafter, referred to as DNA fragment 1).
In addition, using the chromosomal DNA (10 ng) of the CGSC7465 strain (obtained from the Coli Genetic Stock Center of Yale University, USA) having the Tn10 transposon on the chromosome as a template, a DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOS: 15 and 16 was used as a primer set. (50 pmol each), and a PCR reaction solution was prepared according to the instructions attached to LA-Taq. The PCR was performed under the conditions that the temperature was kept at 94 ° C. for 2 minutes, the cycle of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, 68 ° C. for 90 seconds was repeated 30 times, and then the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes.

増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法にて分離した後、常法によりゲルから切り出して精製した(以下、DNA断片2と称す)。
また、W3110red株の染色体DNA(10ng)を鋳型とし、配列番号17および18で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセット(各50pmol)に用いて、LA-Taqに添付の指示書に従いPCR反応液を調製した。PCRは、94℃で2分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で3分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。
After the amplified DNA fragment was separated by agarose gel electrophoresis, it was cut out from the gel and purified by a conventional method (hereinafter, referred to as DNA fragment 2).
Using the chromosomal DNA (10 ng) of the W3110red strain as a template and a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 17 or 18 as a primer set (50 pmol each), PCR reaction was performed according to the instructions attached to LA-Taq. A liquid was prepared. The PCR was carried out under the conditions that the temperature was kept at 94 ° C. for 2 minutes, a cycle of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, 68 ° C. for 3 minutes was repeated 30 times, and then the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes.

増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法にて分離した後常法によりゲルから切り出して精製した(以下、DNA断片3と称す)。
次に、上記で得られたDNA断片1〜3(それぞれ10ng)を鋳型とし、配列番号19および20で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセット(各50pmol)に用いて、LA-Taqに添付の指示書に従いPCR反応液を調製した。PCRは、94℃で2分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で3分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。
After the amplified DNA fragment was separated by agarose gel electrophoresis, it was cut out from the gel and purified by a conventional method (hereinafter, referred to as DNA fragment 3).
Next, using the DNA fragments 1 to 3 (10 ng each) obtained above as a template, a DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 19 and 20 was used as a primer set (50 pmol each), and LA-Taq was used. A PCR reaction solution was prepared according to the attached instructions. The PCR was carried out under the conditions that the temperature was kept at 94 ° C. for 2 minutes, a cycle of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, 68 ° C. for 3 minutes was repeated 30 times, and then the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes.

増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法にて分離した後、常法によりゲルから切り出して精製した(以下、DNA断片4と称す)。該DNA断片はカナマイシン耐性遺伝子に相同性のある配列を両端に持ち、中央部にテトラサイクリン耐性遺伝子をもつものである。
1μgのDNA断片4を30μlのW3110red株のコンピテントセル溶液に添加して、形質転換を行った。W3110red株のコンピテントセルは、Gene, 246, 321 (2000)に記載の方法に従って調製した。形質転換は、0.1cmのキュベット(BioRad社製)を用い、1.8KV、25μFの条件で、エレクトロポレーションにより行った。形質転換に供した細胞は、2mmol/lのIPTGを含む1mlのSOB液体培地[20g/l バクトトリプトン(Difco社製)、5g/l バクトイーストエキストラクト(Difco社製)、0.5g/l 塩化ナトリウム、0.2ml/lの5mol/l 水酸化ナトリウム、10ml/lの1mol/l 塩化マグネシウム、10ml/lの1mol/l 硫酸マグネシウム]を用いて30℃で3時間培養した後、100μlを、20μg/mlのテトラサイクリンを含むLB寒天プレート(LB液体培地に寒天を1.5%含むもの)上に塗布し、37℃で一晩培養した。テトラサイクリン耐性株として染色体上のカナマイシン耐性遺伝子がテトラサイクリン耐性遺伝子と置換された、目的とする形質転換株W3110red_tet株を取得した。
After the amplified DNA fragment was separated by agarose gel electrophoresis, it was cut out from the gel and purified by a conventional method (hereinafter, referred to as DNA fragment 4). The DNA fragment has a sequence homologous to the kanamycin resistance gene at both ends and has a tetracycline resistance gene at the center.
1 μg of the DNA fragment 4 was added to 30 μl of a competent cell solution of the W3110red strain to perform transformation. Competent cells of the W3110red strain were prepared according to the method described in Gene, 246 , 321 (2000). Transformation was performed by electroporation using a 0.1 cm cuvette (manufactured by BioRad) at 1.8 KV and 25 μF. The cells subjected to the transformation were 1 ml of an SOB liquid medium containing 2 mmol / l IPTG [20 g / l bactotryptone (manufactured by Difco), 5 g / l bactoeast extract (manufactured by Difco), 0.5 g / l 1 ml / l sodium hydroxide, 0.2 ml / l 5 mol / l sodium hydroxide, 10 ml / l 1 mol / l magnesium chloride, 10 ml / l 1 mol / l magnesium sulfate] at 30 ° C. for 3 hours, and then 100 μl Was spread on an LB agar plate (1.5% agar in LB liquid medium) containing 20 μg / ml tetracycline, and cultured at 37 ° C. overnight. As the tetracycline-resistant strain, a target transformant W3110red_tet strain in which the kanamycin-resistant gene on the chromosome was replaced with the tetracycline-resistant gene was obtained.

次に、以下の方法によりW3110red株を親株として、プロリン生産株を作製した。
まず、W3110red株を親株として、プロリン分解酵素構造遺伝子putAを破壊した株W3110redΔputA::cat株を作製した。pHSG398プラスミドDNAを鋳型にし、配列番号21および22で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットとして用いたPCRにより、クロラムフェニコール耐性遺伝子を含むDNA断片を増幅させた。PCRは、宝酒造社製のEX-Taqを用いて、精製プラスミドDNA 20ng、各プライマー 50pmolを含む反応液100μlをEX-Taqに添付の指示書に従い調製し、95℃で1分間保温後、94℃で30秒間、64℃で30秒間、72℃で1分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で3分間保温するという条件で行った。反応液全量をQIA quick PCR Purification Kitを用いて精製し、30μlのDNA溶液を得た。次に混入している微量のプラスミドpHSG398を分解するため、DNA溶液全量に対して制限酵素pstIとbglIそれぞれを10Uずつ添加した反応液100μlを制限酵素添付の指示書に従い調製し、37℃で2時間保温後、全量をQIA quick PCR Purification Kitを用いて精製し、30μlのDNA溶液を得た。
Next, a proline-producing strain was prepared using the W3110red strain as a parent strain by the following method.
First, using the W3110red strain as a parent strain, a strain W3110red ΔputA :: cat strain in which the proline-degrading enzyme structural gene putA was disrupted was prepared. A DNA fragment containing the chloramphenicol resistance gene was amplified by PCR using the pHSG398 plasmid DNA as a template and the DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOS: 21 and 22 as a primer set. PCR was performed using EX-Taq manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd. to prepare 100 μl of a reaction solution containing 20 ng of purified plasmid DNA and 50 pmol of each primer according to the instructions attached to EX-Taq. After incubating at 95 ° C. for 1 minute, 94 ° C. After repeating a cycle of 30 seconds at 64 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 1 minute 30 times, the temperature was kept at 72 ° C. for 3 minutes. The entire amount of the reaction solution was purified using the QIA quick PCR Purification Kit to obtain 30 μl of a DNA solution. To decompose the plasmid pHSG398 traces next contaminating, prepared according to the instructions of the restriction enzyme accompanying the reaction solution 100μl which each restriction enzyme pst I and bgl I on DNA whole solution was added in 10 U, 37 ° C. , And the whole amount was purified using QIA quick PCR Purification Kit to obtain 30 µl of a DNA solution.

次に、該DNA溶液0.1μlを鋳型として、配列番号23および24で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットとして用いたPCRにより、クロラムフェニコール耐性遺伝子を中央部に持ち、両端にputA遺伝子の5’末端(配列番号25で表される塩基配列からなるDNA)と3’末端(配列番号26で表される塩基配列からなるDNA)を配したDNA断片を増幅させた。PCRは、EX-Taqを用いて、精製鋳型DNA 0.1μl(約10ngのDNAを含む)、各プライマー 50pmolを含む反応液100μlをEX-Taqに添付の指示書に従い調製し、95℃で1分間保温後、94℃で30秒間、51℃で30秒間、72℃で1分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で3分間保温するという条件で行った。反応液全量をQIA quick PCR Purification Kitを用いて精製した。 Next, by using 0.1 μl of the DNA solution as a template and a PCR using a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 23 or 24 as a primer set, the chloramphenicol resistance gene was held at the center, A DNA fragment having the 5 ′ end of the putA gene (DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 25) and the 3 ′ end (DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 26) was amplified. In the PCR, 100 μl of a reaction solution containing 0.1 μl of the purified template DNA (containing about 10 ng of DNA) and 50 pmol of each primer was prepared using EX-Taq according to the instructions attached to the EX-Taq, and the mixture was prepared at 95 ° C. After the temperature was maintained for 30 minutes, the cycle of 94 ° C. for 30 seconds, 51 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute was repeated 30 times, and then the temperature was maintained at 72 ° C. for 3 minutes. The whole reaction solution was purified using the QIA quick PCR Purification Kit.

次に、1μgの該DNAを30μlのW3110red株のコンピテントセル溶液に添加して、形質転換を行った。W3110red株の形質転換は、上記と同様の条件でエレクトロポレーションにより行った。
形質転換した細胞溶液100μlを、50μg/mlのクロラムフェニコールを含むLB寒天プレート(LB液体培地に寒天を1.5%含むもの。以下、LBcm寒天培地プレートと略す)上に塗布し、37℃で一晩培養した。クロラムフェニコール耐性株として染色体上のputA遺伝子がクロラムフェニコール耐性遺伝子と置換された、目的とする形質転換株W3110redΔputA::cat株を取得した。
Next, 1 μg of the DNA was added to 30 μl of a competent cell solution of the W3110red strain to perform transformation. Transformation of the W3110red strain was performed by electroporation under the same conditions as described above.
100 μl of the transformed cell solution was spread on an LB agar plate containing chloramphenicol at 50 μg / ml (LB liquid medium containing 1.5% agar; hereinafter, abbreviated as LBcm agar plate). Cultivated overnight at ° C. As the chloramphenicol-resistant strain, a target transformant W3110red ΔputA :: cat strain in which the putA gene on the chromosome was replaced with the chloramphenicol-resistant gene was obtained.

次にW3110redΔputA::cat株を親株として、proBAオペロンを破壊したPK株を作製した。プラスミドpFastBACdual(インビトロジェン社製)を鋳型にし、配列番号27および28で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットとして用いたPCRにより、ゲンタマイシン耐性遺伝子を含むDNA断片を増幅させた。PCRは、pFastBACdual 10ng、各プライマー 20pmolを含む反応液25μlをLA-Taqに添付の指示書に従い調製し、94℃で3分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で1分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。反応終了後、反応液全量をQIA quick PCR Purification Kitを用いて精製し、50μlのDNA溶液を得た。 Next, using the W3110red ΔputA :: cat strain as a parent strain, a PK strain in which the proBA operon was disrupted was prepared. A DNA fragment containing a gentamicin resistance gene was amplified by PCR using plasmid pFastBACdual (manufactured by Invitrogen) as a template and a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 27 or 28 as a primer set. The PCR was performed by preparing 25 μl of a reaction solution containing 10 ng of pFastBACdual and 20 pmol of each primer according to the instructions attached to LA-Taq, keeping the mixture at 94 ° C. for 3 minutes, then at 94 ° C. for 15 seconds, at 55 ° C. for 20 seconds, at 68 ° C. After repeating the 1 minute cycle 30 times, the test was performed under the condition that the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes. After the completion of the reaction, the entire amount of the reaction solution was purified using the QIA quick PCR Purification Kit to obtain 50 μl of a DNA solution.

次に、該DNA溶液1μlを鋳型として、配列番号29および30で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットとして用いたPCRにより、ゲンタマイシン耐性遺伝子を中央部に持ち、両端にproBAオペロンの5’末端(配列番号31で表される塩基配列からなるDNA)と3’末端(配列番号32で表される塩基配列からなるDNA)を配したDNA断片を増幅させた。PCRは、精製鋳型DNA1μl(約10ngのDNAを含む)、各プライマー 20pmolを含む反応液25μlをLA -Taqに添付の指示書に従い調製し、94℃で3分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で1分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。反応液全量をQIA quick PCR Purification Kitを用いて精製した(以下、DNA断片5と称す)。 Next, by using 1 μl of the DNA solution as a template and a PCR using a DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 29 or 30 as a primer set, the gentamicin resistance gene was placed at the center, and the 5 ′ of the proBA operon was placed at both ends. A DNA fragment having a terminal (DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 31) and a 3 ′ end (DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 32) was amplified. In the PCR, 25 μl of a reaction solution containing 1 μl of the purified template DNA (containing about 10 ng of DNA) and 20 pmol of each primer was prepared according to the instructions attached to LA-Taq, and kept at 94 ° C. for 3 minutes. After repeating a cycle of 55 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 1 minute 30 times, the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes. The entire amount of the reaction solution was purified using the QIA quick PCR Purification Kit (hereinafter, referred to as DNA fragment 5).

また、proBAオペロンの5’側上流および3’側下流のそれぞれ1kbpの領域を染色体DNAを鋳型としてPCRにて、作製した。5’上流領域(以下、DNA断片6と称す)の作製には配列番号33と配列番号34で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットを用いた。3’下流領域(以下、DNA断片7と称す)の作製には配列番号35と配列番号36で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットとして用いた。それぞれのPCRは、プライマーセットが異なるのみであり、次の条件で行った。すなわち、W3110red株の染色体DNA(10ng)を鋳型とし、各プライマー20pmolずつを含む反応液25μlをLA-Taqに添付の指示書に従い調製し、94℃で3分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で1分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。反応液全量をQIA quick PCR Purification Kitを用いて精製した。 In addition, a 1 kbp region at each of the 5 ′ upstream and 3 ′ downstream of the proBA operon was prepared by PCR using chromosomal DNA as a template. For the preparation of the 5 'upstream region (hereinafter, referred to as DNA fragment 6), a primer set was used for DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 34. For the preparation of the 3 ′ downstream region (hereinafter referred to as DNA fragment 7), a DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NO: 35 and SEQ ID NO: 36 was used as a primer set. Each PCR was performed under the following conditions except for the primer set. That is, using the chromosomal DNA of the W3110red strain (10 ng) as a template, 25 μl of a reaction solution containing 20 pmol of each primer was prepared according to the instructions attached to LA-Taq, kept at 94 ° C. for 3 minutes, and then incubated at 94 ° C. for 15 seconds. After repeating a cycle of 55 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 1 minute 30 times, the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes. The whole reaction solution was purified using the QIA quick PCR Purification Kit.

次に、上記で得られたDNA断片5〜7を鋳型としたPCRを行い、3つの断片を連結したものを作製した。すなわち、DNA断片5〜7(それぞれ10ng)を鋳型にし、配列番号33、配列番号36に示したプライマーを各20pmol含むPCR反応液25μlをLA-Taqに添付の指示書に従い調製し、94℃で3分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で3分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。   Next, PCR was performed using the DNA fragments 5 to 7 obtained above as a template to prepare a product obtained by ligating the three fragments. That is, using DNA fragments 5 to 7 (10 ng each) as a template, 25 μl of a PCR reaction solution containing 20 pmol of each of the primers shown in SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 36 was prepared according to the instructions attached to LA-Taq, and was prepared at 94 ° C. After maintaining the temperature for 3 minutes, a cycle of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, and 68 ° C. for 3 minutes was repeated 30 times, and then the conditions were maintained at 72 ° C. for 10 minutes.

増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法にて分離した後、ゲルから切り出して精製した(以下、DNA断片8と称す)。該DNA断片8はproBAオペロンの5’上流1kbpの領域に相同性のある配列を一方の端に持ち、中央部にゲンタマイシン耐性遺伝子を配し、もう一方の端にproBAオペロンの3’下流1kbpの領域に相同性のある配列を持つDNA断片である。 After the amplified DNA fragment was separated by agarose gel electrophoresis, it was cut out from the gel and purified (hereinafter, referred to as DNA fragment 8). The DNA fragment 8 has a sequence homologous to the 1 kbp region 5 ′ upstream of the proBA operon at one end, a gentamicin resistance gene at the center, and 1 kbp 3 ′ downstream of the proBA operon at the other end. This is a DNA fragment having a sequence homologous to the region.

精製した1μgのDNA断片8を50μlのW3110redΔputA::cat株のコンピテントセル溶液に添加して、形質転換を行った。W3110redΔputA::cat株のコンピテントセルは、前述のW3110red株コンピテントセル作製と同様の方法により作製した。形質転換は、前述のW3110red株の形質転換法と同様の方法により行った。ただし、形質転換株の選択培地は5μg/mlのゲンタマイシンを含むLB寒天プレートを用いた。 Transformation was performed by adding 1 μg of the purified DNA fragment 8 to 50 μl of a competent cell solution of the W3110red ΔputA :: cat strain. Competent cells of the W3110red ΔputA :: cat strain were prepared in the same manner as in the preparation of the W3110red competent cells described above. Transformation was performed by the same method as the above-mentioned method for transforming the W3110red strain. However, an LB agar plate containing 5 μg / ml gentamicin was used as a selective medium for the transformant.

ゲンタマイシン耐性株として染色体上のproBAオペロンがゲンタマイシン耐性遺伝子と置換された、目的とする形質転換株PK株を取得した。
M9最小寒天培地(1.5% 寒天、1.2% グルコース、0.6% リン酸二ナトリウム、0.3% リン酸二水素カリウム、0.05% 塩化ナトリウム、0.1% 塩化アンモニウム、2mmol/l 硫酸マグネシウム・七水和物、12.5μmol/l 硫酸鉄、100μmol/l 塩化カルシウム)ならびにプロリン(8mg/l)を含むM9最小寒天培地、それぞれにPK株を塗布して30℃にて一晩培養し生育を調べたところ、プロリンを含む最小培地では生育したが、プロリンを含まない最小培地では生育せず、PK株は明確なプロリン要求性を示すことが確認された。
As a gentamicin-resistant strain, a target transformant PK strain in which the proBA operon on the chromosome was replaced with a gentamicin-resistant gene was obtained.
M9 minimal agar medium (1.5% agar, 1.2% glucose, 0.6% disodium phosphate, 0.3% potassium dihydrogen phosphate, 0.05% sodium chloride, 0.1% ammonium chloride, Apply PK strain to each of M9 minimal agar medium containing 2 mmol / l magnesium sulfate heptahydrate, 12.5 μmol / l iron sulfate, 100 μmol / l calcium chloride) and proline (8 mg / l). The cells were cultured overnight and examined for growth. The cells grew in the minimal medium containing proline, but did not grow in the minimal medium containing no proline, confirming that the PK strain showed a clear proline requirement.

次に、PK株に変異型proBAオペロンを導入することにより、プロリン生産性変異株PKB74株を以下の方法により作製した。
W3110red株の染色体DNAを鋳型として、配列番号33および36で表される塩基配列からなるDNAをプライマーセットとして用いたPCRにより、proBAオペロンを含む4kbpのDNA断片を増幅した。PCRは、染色体DNA 10ng、各プライマー 20pmolを含む反応液25μlをLA-Taqに添付の指示書に従い調製し、94℃で3分間保温後、94℃で15秒間、55℃で20秒間、68℃で4分間のサイクルを30回繰り返した後、72℃で10分間保温するという条件で行った。
Next, a proline-producing mutant PKB74 strain was prepared by the following method by introducing a mutant proBA operon into the PK strain.
A 4 kbp DNA fragment containing the proBA operon was amplified by PCR using the chromosomal DNA of the W3110red strain as a template and DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 33 or 36 as a primer set. The PCR was performed by preparing 25 μl of a reaction solution containing 10 ng of chromosomal DNA and 20 pmol of each primer according to the instructions attached to LA-Taq, keeping the mixture at 94 ° C. for 3 minutes, then at 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, and 68 ° C. After repeating a cycle of 4 minutes for 30 times, the temperature was kept at 72 ° C. for 10 minutes.

増幅したDNA断片をアガロースゲル電気泳動法にて分離した後、常法によりゲルから切り出して精製した後、市販のキット(キアゲン社製PCR-Script Cloning Kit)を用いて、プラスミドpPCR-Script Ampにクローン化し、プラスミドpPCR proBA を作製した。
pPCR proBAを鋳型とし、キアゲン社製QuickChange Kitを用いてin vitroにてproBAに、既報の点突然変異proB74〔L.Csonka, and et al : Gene, 64, 199-205 (1988)〕を導入した。QuickChange Kitを用いたin vitro変異導入は、添付の指示書に従って行い、proBAオペロン中のproB遺伝子に上記変異が導入されたプラスミドpPCR proB74を作製した。上記変異点導入のために用いた変異型配列を持つプライマーDNAの塩基配列は配列番号37に示した。
The amplified DNA fragment was separated by agarose gel electrophoresis, cut out from the gel by a conventional method, purified, and then converted to plasmid pPCR-Script Amp using a commercially available kit (Qiagen PCR-Script Cloning Kit). It was cloned to generate the plasmid pPCR proBA.
Using the pPCR proBA as a template, the previously reported point mutation proB74 [L. Csonka, and et al: Gene, 64, 199-205 (1988)] was introduced into proBA in vitro using the Qiagen QuickChange Kit. . In vitro mutagenesis using the QuickChange Kit was performed according to the attached instructions to prepare a plasmid pPCR proB74 in which the above mutation was introduced into the proB gene in the proBA operon. The nucleotide sequence of the primer DNA having the mutant sequence used for introducing the mutation point is shown in SEQ ID NO: 37.

次に、pPCR proB74を制限酵素BsrGIを用いて切断した後、アガロース電気泳動法にて変異型proBAオペロンを含むDNA断片を分離し、ゲルから回収精製した。
精製した変異型proBAオペロンを含むDNA断片2μgを、Gene, 246, 321 (2000)に記載の方法に従って調製したPK株のコンピテントセル 50μlに添加し、形質転換を行った。形質転換は、前述のエレクトロポレーション法により行った。ただし、形質転換株の選択培地はM9最小寒天培地にて行い、プロリン要求性を示さない株を選択することにより、目的とするプロリン生産性変異株PKB74株を取得した。
Next, after pPCR proB74 was cleaved with the restriction enzyme BsrGI , a DNA fragment containing the mutant proBA operon was separated by agarose electrophoresis and recovered and purified from the gel.
2 μg of the purified DNA fragment containing the mutant proBA operon was added to 50 μl of competent cells of a PK strain prepared according to the method described in Gene, 246 , 321 (2000) to perform transformation. Transformation was performed by the electroporation method described above. However, the selection medium for the transformant was performed on an M9 minimal agar medium, and a target proline-producing mutant strain PKB74 was obtained by selecting a strain that did not require proline.

PKB74株はその染色体上にカナマイシン耐性遺伝子(kan)を保有する[Δ(recC ptr recB recD)::Plac-red kan]。以下の方法により、該カナマイシン耐性遺伝子をテトラサイクリン耐性遺伝子に置換した。
上記で作製したW3110red_tet株を用いて、P1形質導入ファージを調製した。該ファージを用いて、PKB74株を形質転換した。形質転換体の選択は20mg/lのテトラサイクリンを含むLB寒天平板培地を用いた。テトラサイクリン耐性株を選択することにより、カナマイシン耐性遺伝子がテトラサイクリン耐性遺伝子に置換したPKB74_tet株を取得した。
The PKB74 strain has a kanamycin resistance gene (kan) on its chromosome [Δ (recCptr recB recD) :: Plac-red kan]. The kanamycin resistance gene was replaced with a tetracycline resistance gene by the following method.
Using the W3110red_tet strain prepared above, a P1 transducing phage was prepared. The phage was used to transform PKB74 strain. Transformants were selected on an LB agar plate medium containing 20 mg / l tetracycline. By selecting a tetracycline-resistant strain, a PKB74_tet strain in which the kanamycin-resistant gene was replaced with the tetracycline-resistant gene was obtained.

次に、PKB74_tet株に各種染色体欠失を導入した。染色体部分欠損株OCL−25株からP1形質導入ファージを上記方法にて取得し、該ファージを用いてPKB74_tet株を形質転換した後、20mg/lのカナマイシンを含むLB寒天平板培地でカナマイシン耐性株を選択することによりPKB74_tet株のOCL−25領域が欠失した菌株ΔOCL−25を取得した。   Next, various chromosomal deletions were introduced into the PKB74_tet strain. A P1 transducing phage was obtained from the partially chromosome-deleted strain OCL-25 by the above method, and the PKB74_tet strain was transformed using the phage. Then, a kanamycin-resistant strain was transformed on an LB agar plate medium containing 20 mg / l kanamycin. By selection, a strain ΔOCL-25 in which the OCL-25 region of the PKB74_tet strain was deleted was obtained.

上記で取得したPKB74_tet株およびΔOCL−25株の種菌をLB寒天培地(15g/l 寒天、10g/l バクトトリプトン、5g/l バクトイーストエキストラクト、5g/l 塩化ナトリウム、1ml/lの1mol/l 水酸化ナトリウム)に塗布し、30℃にて一晩培養した。十分に生育したコロニーをかきとり、それぞれ5mlのLB液体培地が入った試験管に植菌し、30℃にて20時間、振とう培養した。500μlの該培養液を、それぞれ50mlのMed7液体培地(3% グルコース、0.8% ペプトン、0.1% リン酸二水素カリウム、0.05% 硫酸マグネシウム・7水和物、0.002% 塩化カルシウム、1% 炭酸カルシウム、1% 硫酸アンモニウム、0.2% 塩化ナトリウム、0.03% 硫酸鉄)が入った300ml三角フラスコに植菌し、30℃にて振とう培養した。   The inoculum of the PKB74_tet strain and the ΔOCL-25 strain obtained above was transformed into an LB agar medium (15 g / l agar, 10 g / l bactotryptone, 5 g / l bactoeast extract, 5 g / l sodium chloride, 1 ml / l of 1 mol / l). 1 sodium hydroxide) and cultured at 30 ° C. overnight. Sufficiently grown colonies were scraped, inoculated into test tubes each containing 5 ml of LB liquid medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 20 hours. Add 500 μl of the culture solution to 50 ml of Med7 liquid medium (3% glucose, 0.8% peptone, 0.1% potassium dihydrogen phosphate, 0.05% magnesium sulfate heptahydrate, 0.002% The cells were inoculated into a 300 ml Erlenmeyer flask containing calcium chloride, 1% calcium carbonate, 1% ammonium sulfate, 0.2% sodium chloride, and 0.03% iron sulfate) and cultured at 30 ° C with shaking.

経時的に培養物をサンプリングし、該培養物は遠心分離して、その上清を1000倍に希釈した。該希釈液をダイオネクス社製アミノ酸直接分析システムDXa−500にて分析することで、培養液中のプロリン濃度を定量した。その結果、親株であるPKB74_tet株よりもΔOCL−25株はプロリン生産量が増大していることがわかった。結果を表5に示す。   Cultures were sampled over time, the cultures were centrifuged, and the supernatant was diluted 1000-fold. The proline concentration in the culture solution was quantified by analyzing the diluent with an amino acid direct analysis system DXa-500 manufactured by Dionex. As a result, it was found that the ΔOCL-25 strain had an increased amount of proline production as compared with the parent strain PKB74_tet. Table 5 shows the results.

Figure 2004321169
Figure 2004321169

配列番号3−人工配列の説明:合成DNA
配列番号4−人工配列の説明:合成DNA
配列番号5−人工配列の説明:合成DNA
配列番号6−人工配列の説明:合成DNA
配列番号7−人工配列の説明:合成DNA
配列番号8−人工配列の説明:合成DNA
配列番号9−人工配列の説明:合成DNA
配列番号10−人工配列の説明:合成DNA
配列番号11−人工配列の説明:合成DNA
配列番号12−人工配列の説明:合成DNA
配列番号13−人工配列の説明:合成DNA
配列番号14−人工配列の説明:合成DNA
配列番号15−人工配列の説明:合成DNA
配列番号16−人工配列の説明:合成DNA
配列番号17−人工配列の説明:合成DNA
配列番号18−人工配列の説明:合成DNA
配列番号19−人工配列の説明:合成DNA
配列番号20−人工配列の説明:合成DNA
配列番号21−人工配列の説明:合成DNA
配列番号22−人工配列の説明:合成DNA
配列番号23−人工配列の説明:合成DNA
配列番号24−人工配列の説明:合成DNA
配列番号25−人工配列の説明:合成DNA
配列番号26−人工配列の説明:合成DNA
配列番号27−人工配列の説明:合成DNA
配列番号28−人工配列の説明:合成DNA
配列番号29−人工配列の説明:合成DNA
配列番号30−人工配列の説明:合成DNA
配列番号31−人工配列の説明:合成DNA
配列番号32−人工配列の説明:合成DNA
配列番号33−人工配列の説明:合成DNA
配列番号34−人工配列の説明:合成DNA
配列番号35−人工配列の説明:合成DNA
配列番号36−人工配列の説明:合成DNA
配列番号37−人工配列の説明:合成DNA
SEQ ID NO: 3—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 4—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 5—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 6—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 7—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 8-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 9-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 10—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 11—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 12—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 13-Description of artificial sequence: synthetic DNA
SEQ ID NO: 14-Description of artificial sequence: synthetic DNA
SEQ ID NO: 15-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 16-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 17—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 18—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 19-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 20—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 21—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 22—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 23—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 24—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 25-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 26-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 27—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 28-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 29—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 30-Description of artificial sequence: synthetic DNA
SEQ ID NO: 31—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 32—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 33—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 34—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 35-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 36-Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 37—Description of Artificial Sequence: Synthetic DNA

図1は染色体DNA上のyhdA遺伝子をクロラムフェニコール耐性遺伝子で置換的に欠損させたW3110ΔRyhdA株の作製法を示す図である。図中、白抜き線は、染色体DNA上においてyhdA遺伝子の両末端に存在するDNAまたは該DNAと相同性のあるDNAを示す。FIG. 1 is a diagram showing a method for preparing a W3110ΔRyhdA strain in which the yhdA gene on the chromosomal DNA has been replaced and deleted with a chloramphenicol resistance gene. In the figure, open lines indicate DNAs present at both ends of the yhdA gene on the chromosomal DNA or DNAs homologous to the DNA. 図2は、野生型株であるEscherichia coli W3110株、yhdA遺伝子をクロラムフェニコール耐性遺伝子で置換的に欠損させたEscherichia coli W3110ΔRyhdA株、yhdH遺伝子をクロラムフェニコール耐性遺伝子で置換的に欠損させたEscherichia coliW3110ΔyhdH株、E. coli b3254遺伝子をクロラムフェニコール耐性遺伝子で置換的に欠損させたE. coli W3110Δb3254株、E. coli W3110ΔRyhdA株とは逆方向にクロラムフェニコール耐性遺伝子を挿入してyhdA遺伝子を欠損させたE. coliW3110ΔyhdA株、およびyhdAからb3254までの3つの遺伝子を同時にクロラムフェニコール耐性遺伝子で置換的に欠損させたE. coliW3110ΔL25株の染色体DNAの構造を示す図である。図中、白抜き矢印、および白抜き線は、クロラムフェニコール耐性遺伝子を示す。2, Escherichia coli W3110 strain is wild-type strain, substitutionally is deficient yhdA gene chloramphenicol resistance gene in Escherichia coli W3110ΔRyhdA strain substitutionally deficient, the yhdH gene chloramphenicol resistance gene and Escherichia coli W3110ΔyhdH strain, E. coli b3254 gene chloramphenicol resistance gene substitutionally was deficient E. coli W3110Δb3254 strain, E. and coli W3110derutaRyhdA strain inserting a chloramphenicol resistance gene in the reverse direction FIG. 2 shows the structure of chromosomal DNA of the E. coli W3110ΔyhdA strain in which the yhdA gene has been deleted and the E. coli W3110ΔL25 strain in which the three genes from yhdA to b3254 have been simultaneously deleted with the chloramphenicol resistance gene. . In the figure, open arrows and open lines indicate chloramphenicol resistance genes. 図3は、Escherichia coli W3110ΔRyhdA株(△)、E. coli W3110ΔL25株(◆)、およびE. coli W3110株(●)を合成培地で培養したときの生育を示す図である。縦軸は、660nmにおける吸光度、横軸は培養時間を表す。FIG. 3 is a diagram showing the growth of Escherichia coli W3110ΔRyhdA strain (△), E. coli W3110ΔL25 strain (◆), and E. coli W3110 strain (●) when cultured in a synthetic medium. The vertical axis represents the absorbance at 660 nm, and the horizontal axis represents the culture time. 図4は、Escherichia coli W3110ΔRyhdA株(△)、E. coli W3110ΔL25株(◆)、およびE. coli W3110株(●)を合成培地で培養したときの培養液あたりのタンパク質濃度を示す図である。縦軸は、タンパク質濃度、横軸は培養時間を表す。FIG. 4 is a diagram showing the protein concentration per culture solution when the Escherichia coli W3110ΔRyhdA strain (△), the E. coli W3110ΔL25 strain (◆), and the E. coli W3110 strain (●) are cultured in a synthetic medium. The vertical axis represents the protein concentration, and the horizontal axis represents the culture time.

符号の説明Explanation of reference numerals

cat:クロラムフェニコール耐性遺伝子
lacZ:β−ガラクトシダーゼ遺伝子
W3110:Escherichia coli W3110株
ΔyhdA:Escherichia coli W3110ΔyhdA株
ΔRyhdA:Escherichia coli W3110ΔRyhdA株
ΔyhdH:Escherichia coli W3110ΔyhdH株
Δb3254:Escherichia coli W3110Δb3254株
ΔL25:Escherichia coli W3110ΔL25株
cat: Chloramphenicol resistance gene
lacZ: β- galactosidase gene W3110: Escherichia coli W3110 strain ΔyhdA: Escherichia coli W3110ΔyhdA stock ΔRyhdA: Escherichia coli W3110ΔRyhdA stock ΔyhdH: Escherichia coli W3110ΔyhdH stock Δb3254: Escherichia coli W3110Δb3254 share ΔL25: Escherichia coli W3110ΔL25 shares

Claims (7)

配列番号1で表される塩基配列からなるDNAの一部または全部が欠損した染色体DNAを有し、かつ該欠損がない染色体DNAを有する親株より生育が向上した微生物。 A microorganism having a chromosomal DNA in which part or all of the DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 has been deleted, and having improved growth compared to a parent strain having a chromosomal DNA having no deletion. 配列番号1で表される塩基配列からなるDNAと80%以上の相同性を有するDNAの一部または全部が欠損した染色体DNAを有し、かつ該欠損がない染色体DNAを有する親株より生育が向上した微生物。 A DNA having a homology of 80% or more with the DNA consisting of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 has a chromosomal DNA partially or completely deficient, and has improved growth compared to a parent strain having a chromosomal DNA having no deficiency. Microorganisms. 配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有し、かつ配列番号2で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNAを染色体DNA上に有する親株より生育が向上した微生物。 In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, a DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added is present on chromosomal DNA, and the amino acid represented by SEQ ID NO: 2 A microorganism having improved growth compared to a parent strain having a DNA encoding a protein having a sequence on chromosomal DNA. 微生物が、Escherichia属に属する微生物である請求項1〜3記載の微生物。 The microorganism according to any one of claims 1 to 3, wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia . Escherichia属に属する微生物が、Escherichia coliである請求項4記載の微生物。 The microorganism according to claim 4, wherein the microorganism belonging to the genus Escherichia is Escherichia coli . 請求項1〜5のいずれかに記載の微生物を培地中で培養し、培養物中に有用物質を生成、蓄積させ、該培養物から該有用物質を採取することを特徴とする有用物質の製造法。 A method for producing a useful substance, comprising culturing the microorganism according to claim 1 in a medium, producing and accumulating the useful substance in a culture, and collecting the useful substance from the culture. Law. 有用物質が、タンパク質、アミノ酸、核酸、ビタミン、糖、有機酸および脂質からなる群より選ばれる有用物質である請求項6記載の製造法。 7. The method according to claim 6, wherein the useful substance is a useful substance selected from the group consisting of proteins, amino acids, nucleic acids, vitamins, sugars, organic acids, and lipids.
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Cited By (3)

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WO2006057341A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Industrially useful microorganism
WO2007037301A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Process for producing useful substance
WO2007037300A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Process for producing useful substance

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006057341A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Industrially useful microorganism
JPWO2006057341A1 (en) * 2004-11-26 2008-06-05 協和醗酵工業株式会社 Industrially useful microorganisms
WO2007037301A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Process for producing useful substance
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