JP2007525951A - アミノ酸生産用の方法および組成物 - Google Patents

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Abstract

遺伝子改変細菌を使用したアミノ酸生産用の方法および組成物について開示する。

Description

本発明は、微生物学および分子生物学に関し、より具体的にはアミノ酸生産のための方法および組成物に関する。
[関連出願の相互参照]
本出願は、2003年5月30日に出願された米国特許出願第60/475,000号および2004年3月10日に出願された米国特許出願第60/551,860号の優先権の利益を請求する。これら出願の全内容は、本願明細書に援用する。
[背景]
細菌の工業的発酵は、アミノ酸、ヌクレオチド、ビタミンおよび抗生物質などの商業的に有用な代謝産物の生産に使用される。これらの発酵過程に使用される多くの生産用細菌株(産生菌株)は、ランダムな突然変異誘発および突然変異体の選択によって作製されてきた(非特許文献1)。突然変異を誘発された産生菌株およびこれら菌株の誘導体に二次突然変異が蓄積することにより、増殖特性およびストレス寛容性が変化して代謝産物の産生効率が減少する可能性がある。産生菌株および関連細菌に関するゲノム情報が利用可能であれば、クローニングした核酸を、操作していない未処理の宿主株に導入して新しい産生菌株を構築することにより、有害な突然変異が存在しない状態でアミノ酸を産生させることを可能にする機会が提供される(非特許文献2)。同様に、ゲノム情報により、現存する産生菌株の限界を特定し、克服する機会が提供される。
デマイン、エイ エル(Demain,A.L.)Trends Biotechnol.第18巻:26〜31ページ,2000年 オオニシ、ジェイ.ら(Ohnishi,J.,et al.)Appl Microbiol Biotechnol.第58巻:217〜223ページ,2002年
本発明の目的は、アミノ酸生産用の方法および組成物を提供することである。
本発明は、細菌におけるアミノ酸および関連代謝産物の生産のための組成物および方法に関する。様々な実施形態において、本発明は、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物の産生を増大させるために作出された細菌株を特徴とする。この細菌株は、ポリペプチド(例えば、宿主細胞に対して異種または同種のポリペプチド)をコードする1つまたは複数の核酸分子(例えば、組換え核酸分子)を保有するように創られてもよいし、かつ/または該細菌株は(例えば、内在の核酸配列の突然変異によって)ポリペプチドの発現および活性のうち少なくともいずれかが増大もしくは低下するように創られてもよい。当業者に公知の様々な方法によって発現させることが可能なこれらのポリペプチドは、フィードバック阻害が低減された変異体ペプチドなどの変異体ペプチドを含む。これらの変異体ポリペプチドは、野生型のタンパク質と比較して、S−アデノシルメチオニン、リジン、スレオニンまたはメチオニンなどのアミノ酸生合成経路の産物や中間体によるフィードバック阻害が低減されたものでよい。また、該核酸および該ポリペプチドを含んでなる細菌細胞だけでなく、該核酸によってコードされる変異体ポリペプチドも特徴である。核酸の組合せ、および核酸の組合せを含む細胞も本明細書中に提示される。また、本発明は、コリネ型細菌および腸内細菌科(例えば、大腸菌)の菌株(これらに限定は
されない)など、改良された産生菌株に関する。
アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸由来のアミノ酸または関連代謝産物の産生を制御する細菌ポリペプチドには、例えば、アミノ酸生合成経路の中間体が他の中間体および/または最終産物へ変換されるのを触媒する酵素など、メチオニン、スレオニン、イソロイシン、アスパラギン酸、リジン、システインおよび硫黄の代謝に関わるポリペプチド、ならびにそのような酵素の発現および/または機能を直接制御するポリペプチドが挙げられる。下記に列挙するのは、アミノ酸合成に関わるポリペプチドのリストのほんの一部である。ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ、O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ、メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ、シスタチオニンβ−リアーゼ、O−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ/O−アセチルホモセリン(チオ)−リアーゼ、McbR遺伝子産物、ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ、アスパルトキナーゼ、ピルビン酸カルボキシラーゼ、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ、ホモセリン・デヒドロゲナーゼ、ジヒドロジピコリン酸シンターゼ、ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ、N−スクシニルLL−ジアミノピメレート・アミノトランスフェラーゼ、テトラヒドロジピコリネートN−スクシニルトランスフェラーゼ、N−スクシニルLL−ジアミノピメレート・デサクシニラーゼ、ジアミノピメレート・エピメラーゼ、ジアミノピメレート・デカルボキシラーゼ、ジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸脱水素酵素、5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ、セリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ、5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸塩還元酵素、セリンO−アセチルトランスフェラーゼ、D−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼおよびホモセリン・キナーゼ。
宿主の菌種以外の任意の細菌の遺伝子によって異種タンパク質がコードされてもよい。異種遺伝子は、下記の細菌リスト(これに限定はされない)由来の遺伝子でもよい。スメグマ菌(Mycobacterium smegmatis)、アミコラトプシス・メディテラネイ(Amycolatopsis mediterranei)、ストレプトマイセス・セリカラー(Streptomyces coelicolor)、サーモビフィダ・フスカ(Thermobifida fusca)、エルウィニア・クリサンテミ(Erwinia chrysanthemi)、シュワネラ・オネイデンシス(Shewanella oneidensis)、ラクトバチルス・プランタラム(Lactobacillus plantarum)、ビフィドバクテリウム・ロンガム(Bifidobacterium longum)、バチルス・スフェリカス(Bacillus
sphaericus)、ペクトバクテリウム・クリサンテミ(Pectobacterium chrysanthemi)。もちろん、腸内細菌科由来の宿主株にとって異種の遺伝子には、コリネ型細菌由来の遺伝子も含まれる。同様に、コリネ型細菌の宿主株にとって異種の遺伝子には、腸内細菌科の細菌由来の遺伝子も含まれる。特定の実施形態において、宿主株は大腸菌で、異種遺伝子はコリネ型細菌以外の生物種の遺伝子である。特定の実施形態において、宿主株はコリネ型細菌で、異種遺伝子は大腸菌以外の生物種の遺伝子である。特定の実施形態において、宿主株は大腸菌で、異種遺伝子はコリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)以外の生物種の遺伝子である。特定の実施形態において、宿主株はCorynebacterium glutamicumで、異種遺伝子は大腸菌以外の生物種の遺伝子である。
様々な実施形態において、ポリペプチドは放線菌目の生物から得られる遺伝子によってコードされる。様々な実施形態において、異種の核酸分子は、Mycobacterium smegmatis、Streptomyces coelicolor、Thermobifida fusca、Amycolatopsis mediterraneiまたはコリネ型細菌から得られる。様々な実施形態において、異種タンパク質は、腸内
細菌科の生物から得られる遺伝子によってコードされる。様々な実施形態において、異種の核酸分子は、Erwinia chysanthemiまたは大腸菌から得られる。
様々な実施形態において、宿主細菌(例えば、コリネ型細菌または腸内細菌科の細菌)の、該宿主細菌由来(例えば、コリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌由来)の遺伝子によってコードされるポリペプチドの濃度も上昇している。宿主細菌由来の遺伝子によってコードされるポリペプチドの濃度の上昇は、次のうち1つ、すなわち、天然のプロモーターの下流に宿主細菌由来の遺伝子のコピーが付加的に導入されること;例えば天然のプロモーターよりもアミノ酸産生に適したプロモーターなど、宿主由来または異種生物由来のプロモーターの制御下に宿主細菌由来の遺伝子のコピーが付加的に導入されること;宿主細菌由来の遺伝子に対する天然のプロモーターを、アミノ酸産生に一層適した宿主由来または異種生物由来のプロモーターで置換すること、のうちの1つによって為され得る。タンパク質の濃度を上昇させるために使用されるベクターを、宿主ゲノムに組み込んでもよいし、エピソーム・プラスミドとして存在させてもよい。
様々な実施形態において、宿主細菌のポリペプチド(例えば、内在性ポリペプチドなどの、アミノ酸合成に関わるポリペプチド)の活性が低下している(例えば、対照と比べて低下している)。アミノ酸合成に関わる特定のポリペプチドの活性を低下させることにより、特定のアミノ酸および関連代謝産物の産生を促進することが可能である。1実施形態では、細菌中でジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドの発現が欠けている(例えば、細菌の内在性dapA遺伝子が変異または欠失している)。様々な実施形態において、mcbR遺伝子産物、ホモセリン・デヒドロゲナーゼ、ホモセリン・キナーゼ、メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ、ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼおよびホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼのうちの1種または複数のポリペプチドの発現が欠けている。
様々な実施形態において、核酸分子は、例えば大腸菌由来のlac、trc、trcRBS、phoA、tacもしくはλP/λPプロモーター(またはその誘導体)、またはコリネ型細菌由来のphoA、gpd、rplMもしくはrpsJプロモーターなどのプロモーターを含んでなる。
1態様において、本発明は、(a)異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(b)異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(c)異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(d)異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(e)異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(f)異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(g)異種細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(h)異種細菌のO−アセチルホモセリンスルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(i)異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(j)異種細菌のmcbR遺伝子産物ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(k)異種細菌のO−スクシニルホモセリン/アセチルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(l)異種細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(m)異種細菌の5−
メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、(n)異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子とのうちの少なくとも1つ(2、3または4つ)を含む宿主細菌(例えば、コリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌)を特徴とする。
様々な実施形態において、核酸分子は単離核酸分子である(例えば、核酸分子は、この核酸分子が由来する生物体内において自然状態では隣接するヌクレオチド配列とは離れている(例えば、核酸分子は、組換え核酸分子である))。
様々な実施形態において、細菌は、2種以上の異なる異種細菌ポリペプチドであって、それぞれ同じタイプのポリペプチドをコードすることを特徴とする異種ポリペプチドをコードする配列からなる核酸分子を含む(例えば、細菌は、第1の生物種由来のアスパルトキナーゼをコードする配列と、第2の生物種由来のアスパルトキナーゼをコードする配列とからなる核酸分子を含む)。
様々な実施形態において、ポリペプチドは腸内細菌科のポリペプチド、放線菌類のポリペプチドまたはそれらの変異体から選択される。様々な実施形態において、ポリペプチドは、放射菌類であるMycobacterium smegmatis、Streptomyces coelicolor、Thermobifida fusca、Amycolatopsis mediterranei、およびコリネ型細菌(Corynebacterium glutamicumなど)のうちの1種のポリペプチドである。様々な実施形態において、ポリペプチドは、腸内細菌科のErwinia chysanthemiおよび大腸菌のうちの1種のポリペプチドである。
様々な実施形態において、ポリペプチドは、(例えば、野生型のポリペプチドと比較して)フィードバック阻害が低減された変異体ポリペプチドである。様々な実施形態において、細菌はアミノ酸産生に関わる異種細菌の遺伝子産物をさらに含む。様々な実施形態において、細菌は、本明細書に記載の異種細菌ポリペプチドをコードする核酸分子(例えば、異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸分子)をさらに含む。様々な実施形態において、細菌は、本明細書に記載の細菌ポリペプチドなどの同種細菌のポリペプチド(例えば、宿主種が本来有している細菌ポリペプチドまたはその機能的変異体)をコードする核酸分子をさらに含む。同種細菌のポリペプチドは、高レベルで発現されてもよいし、条件付で発現されてもよいし、その両方でもよい。例えば、同種細菌のポリペプチドをコードする核酸が、野生型よりも高いレベルでポリペプチドを発現させうるプロモーターと機能可能なように結合されてもよいし、該核酸の複数のコピーが細菌内に存在してもよいし、その両方でもよい。
様々な実施形態において、異種細菌のアスパルトキナーゼまたはその機能的変異体は、(a)Mycobacterium smegmatisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(b)Amycolatopsis mediterraneiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(c)Streptomyces coelicolorのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(d)Thermobifida fuscaのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(e)Erwinia chrysanthemiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(f)Shewanella oneidensisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体とから選択される。特定の実施形態において、異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、大腸菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変
異体である。特定の実施形態において、異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、(a)Mycobacterium smegmatisのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(b)Amycolatopsis mediterraneiのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(c)Streptomyces coelicolorのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(d)Thermobifida fuscaのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体とから選択される。特定の実施形態において、異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、大腸菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。様々な実施形態において、異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、(a)Mycobacterium smegmatisのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(b)Streptomyces coelicolorのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(c)Thermobifida fuscaのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(d)Erwinia chrysanthemiのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体とから選択される。特定の実施形態において、異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、大腸菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。
様々な実施形態において、異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、(a)Mycobacterium smegmatisのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(b)Streptomyces coelicolorのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(c)Thermobifida fuscaのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのピルビン酸カルボキシラーゼまたはその機能的変異体である。
様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌から選択される。コリネ型細菌には、Corynebacterium glutamicum、コリネバクテリウム・アセトグルタミカム(Corynebacterium acetoglutamicum)、コリネバクテリウム・メラセコーラ(Corynebacterium melassecola)、コリネバクテリウム・サーモアミノゲネ
ス(Corynebacterium thermoaminogenes)、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)、ブレビバクテリウム・ラクティス(Brevibacterium lactis)およびブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)が含まれるが、これらに限定されるものではない。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号1またはその変異配列からなり、Amycolatopsis mediterraneiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号2またはその変異配列からなり、Streptomyces coelicolorのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号3またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号4またはその変異配列からなり、Erwinia chrysanthemiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号5またはその変異配列からなり、およびShewanella oneidensisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号6またはその変異配列からなり、大腸菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号203またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号202またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号204またはその変異配列からなり、大腸菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号205またはその変異配列からなり、Mycobacterium smegmatisのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、配列番号8(らい菌(M.leprae)のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ)と少なくとも80%同一のアミノ酸配列(例えば、配列番号8と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)からなり、Streptomyces coelicolorのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、配列番号9またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、配列番号7またはその変異配列からなり、Erwinia chrysanthemiのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、配列番号10またはその変異配列からなり、Mycobacterium
smegmatisのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、配列番号13またはその変異配列からなり、Streptomyces coelicolorのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、配列番号12またはその変異配列からなり、ならびにCorynebacterium glutamicumのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドは、配列番号208またはその変異配列からなる。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、279位のアラニンの第1群アミノ酸残基への変異、301位のセリンの第6群アミノ酸残基への変異、311位のスレオニンの第2群アミノ酸残基への変異、および345位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含み、Mycobacterium smegmatisのアスパルトキナーゼは、279位のアラニンのプロリンへの変異、301位のセリンのチロシンへの変異、311位のスレオニンのイソロイシンへの変異および345位のグリシンのアスパラギン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Amycolatopsis mediterraneiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、279位のアラニンの第1群アミノ酸残基への変異、301位のセリンの第6群アミノ酸残基への変異、311位のスレオニンの第2群ア
ミノ酸残基への変異、および345位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Amycolatopsis mediterraneiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、279位のアラニンのプロリンへの変異、301位のセリンのチロシンへの変異、311位のスレオニンのイソロイシンへの変異および345位のグリシンのアスパラギン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、282位のアラニンの第1群アミノ酸残基への変異、304位のセリンの第6群アミノ酸残基への変異、314位のセリンの第2群アミノ酸残基への変異、および348位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、282位のアラニンのプロリンへの変異、304位のセリンのチロシンへの変異、314位のセリンのイソロイシンへの変異および348位のグリシンのアスパラギン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Erwinia chrysanthemiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、328位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異、330位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、350位のセリンの第2群アミノ酸残基への変異、および352位のバリンのバリン以外の第2群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Erwinia chrysanthemiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、328位のグリシンのアスパラギン酸への変異、330位のロイシンのフェニルアラニンへの変異、350位のセリンのイソロイシンへの変異および352位のバリンのメチオニンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Shewanella oneidensisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、323位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異、325位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、345位のセリンの第2群アミノ酸残基への変異、および347位のバリンのバリン以外の第2群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Shewanella oneidensisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、323位のグリシンのアスパラギン酸への変異、325位のロイシンのフェニルアラニンへの変異、345位のセリンのイソロイシンへの変異および347位のバリンのメチオニンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、279位のアラニンのアラニン以外の第1群アミノ酸への変異、301位のセリンの第6群アミノ酸残基への変異、311位のスレオニンの第2群アミノ酸残基への変異および345位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、279位のアラニンのプロリンへの変異、301位のセリンのチロシンへの変異、311位のスレオニンのイソロイシンへの変異および345位のグリシンのアスパラギン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、大腸菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、323位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異、325位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、345位のセリンの第2群アミノ酸残基への変異および347位のバリンのバリン以外の第2群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、大腸菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、323位のグリシンのアスパラギン酸への変異、325位のロイシンのフェニルアラニンへの変異、345位のセリンのイソロイシンへの変異および347位のバリンのメチオニンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその変異体は、458位のプロリンの第4群アミノ酸残基への変異を含む。様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその変異体は、458位のプロリンのセリンへの変異を含む。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその変異体は、448位のプロリンの第4群アミノ酸残基への変異を含む。様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその変異体は、448位のプロリンのセリンへの変異を含む。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその変異体は、449位のプロリンの第4群アミノ酸残基への変異を含む。様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその変異体は、449位のプロリンのセリンへの変異を含む。
また、本発明は異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼまたはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、Mycobacterium smegmatisのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびErwinia chrysanthemiのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、フィードバック阻害が低減された異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、大腸菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機
能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、配列番号15または配列番号16と少なくとも80%同一(例えば、配列番号15または配列番号16と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、配列番号17またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、配列番号14またはその変異配列からなり、Erwinia chrysanthemiのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、配列番号18またはその変異配列からなる。
様々な実施形態において、Erwinia chrysanthemiのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、80位のアスパラギンの第2群アミノ酸残基への変異、88位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、および118位のヒスチジンの第6群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Erwinia chrysanthemiのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、80位のアスパラギンのイソロイシンへの変異、88位のロイシンのフェニルアラニンへの変異および118位のヒスチジンのチロシンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、89位のアスパラギンの第2群アミノ酸残基への変異、97位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、127位のヒスチジンの第6群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、89位のアスパラギンのイソロイシンへの変異、97位のロイシンのフェニルアラニンへの変異および127位のヒスチジンのチロシンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、配列番号16の90位のチロシンに対応するアミノ酸残基の、第2群アミノ酸残基への変異、配列番号16の98位のロイシンに対応するアミノ酸残基の、第6群アミノ酸残基への変異、および配列番号16の128位のヒスチジンに対応するアミノ酸残基の、第6群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、配列番号16の90位のチロシンに対応するアミノ酸残基の、イソロイシンへの変異、配列番号16の98位のロイシンに対応するアミノ酸残基の、フェニルアラニンへの変異、および配列番号16の128位のヒスチジンに対応するアミノ酸残基の、ヒスチジンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、大腸菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、80位のアスパラギンの第2群アミノ酸残基への変異、81位のアラニンの第2群アミノ酸残基への変異、84位のグルタミン酸の第5群アミノ酸残基への変異、88位のロイ
シンの第6群アミノ酸残基への変異、および118位のヒスチジンの第6群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、大腸菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドは、80位のアスパラギンのイソロイシンへの変異、81位のアラニンのバリンへの変異、84位のグルタミン酸のリジンへの変異、88位のロイシンのフェニルアラニンへの変異および118位のヒスチジンのチロシンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
また、本発明は異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼまたはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、(a)Mycobacterium smegmatisのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(b)Streptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(c)Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(d)Erwinia chrysanthemiのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、コリネ型細菌またはその機能的変異体由来のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドである(例えば、Corynebacterium glutamicumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドもしくはその機能的変異体、またはBrevibacterium lactofermentumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドもしくはその機能的変異体)。特定の実施形態において、異種のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、大腸菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、フィードバック阻害が低減されたStreptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたは機能的変異体であり、Streptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号19またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号21またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumおよびBrevibacterium lactofermentumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号209またはその変異配列からなり、ならびに大腸菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号210、配列番号211またはその変異配列のいずれかからなる。
様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumまたはBrevibacterium lactofermentumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、23位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、59位のバリンの第1群アミノ酸残基への変異、104位のバリンのバリン以外の第2群アミノ酸残基への変異、378位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異、およびホモセリン・デヒドロゲナーゼタンパク質を428位リジンアミノ酸残基の後で切断する変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。1実施形態では、Corynebac
terium glutamicumまたはBrevibacterium lactofermentumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、国際公開公報第93/09225号パンフレットの配列番号3に記載されるhomdr配列によってコードされる。
様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumまたはBrevibacterium lactofermentumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、23位のロイシンのフェニルアラニンへの変異、59位のバリンのアラニンへの変異、104位のバリンのイソロイシンへの変異および378位のグリシンのグルタミン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、10位のバリンの第6群アミノ酸残基への変異、46位のバリンの第1群アミノ酸残基への変異、および364位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、10位のバリンのフェニルアラニンへの変異、46位のバリンのアラニンへの変異および378位のグリシンのグルタミン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、10位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、46位のバリンの第1群アミノ酸残基への変異、362位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異、およびホモセリン・デヒドロゲナーゼタンパク質を412位アルギニンアミノ酸残基の後で切断する変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、10位のロイシンのフェニルアラニンへの変異、46位のバリンのアラニンへの変異および362位のグリシンのグルタミン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、192位のロイシンの第6群アミノ酸残基への変異、228位のバリンの第1群アミノ酸残基への変異、545位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、595位のアルギニンアミノ酸残基の後方で切断される。
様々な実施形態において、Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、192位のロイシンのフェニルアラニンへの変異、228位のバリンのアラニンへの変異および545位のグリシンのグルタミン酸への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、大腸菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号211において、330位のグリシンの第3群アミノ酸残基への変異、および352位のセリンの第6群アミノ酸残基への変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、大腸菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、
配列番号211において、330位のグリシンのアスパラギン酸への変異、および352位のセリンのフェニルアラニンへの変異から選択される少なくとも1つのアミノ酸変異を含む。
また、本発明は異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Mycobacterium smegmatisのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびErwinia chrysanthemiのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumまたはその機能的変異体由来のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。特定の実施形態において、異種のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号22または配列番号23と少なくとも80%同一(例えば、配列番号22または配列番号23と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Thermobifida fuscaのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体であり、Thermobifida fuscaのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号24またはその変異配列からなり、異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体であり、C.glutamicumのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号212またはその変異配列からなり、あるいは異種細菌のOホモセリンアセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、大腸菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体であり、大腸菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号213またはその変異配列からなる。
また、本発明は異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼまたはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、(a)Mycobacterium smegmatisのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(b)Streptomyces coelicolorのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、(c)Thermobifida fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glut
amicum由来のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号26と少なくとも80%同一(例えば、配列番号26と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Thermobifida fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号25またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumの異種細菌O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号214またはその変異配列からなる。
また、本発明は異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼまたはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Mycobacterium smegmatisのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびErwinia chrysanthemiのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicum由来のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、大腸菌由来のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体である。特定の実施形態において、異種のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのO−メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号27または配列番号28と少なくとも80%同一(例えば、配列番号27または配列番号28と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号30またはその変異配列からなり、異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Thermobifida fuscaのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼまたはその機能的変異体であり、Thermobifida fuscaのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号29またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumの異種細菌メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼは、配列番号215またはその変異配列からなり、大腸菌の異種細菌メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号216またはその変異配列からなる。
様々な実施形態において、細菌は、異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリ
ペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子をさらに含む。
様々な実施形態において、異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、Mycobacterium smegmatisのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Erwinia chrysanthemiのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびCorynebacterium glutamicumのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、細菌は(a)異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、(b)異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、(c)異種のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸分子またはその機能的変異体とのうちの少なくとも1つをさらに含む。特定の実施形態において、異種ポリペプチドまたはその機能的変異体のうち1つ以上は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、Mycobacterium smegmatisのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびErwinia chrysanthemiのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Mycobacterium smegmatisのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Erwinia chrysanthemiのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびCorynebacterium glutamicumのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、Mycobacterium smegmatisのO−アセチルホモ
セリン・スルフヒドリラーゼまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、およびCorynebacterium glutamicumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される。特定の実施形態において、異種のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体は、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、細菌は異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Erwinia chrysanthemiのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、あるいはCorynebacterium glutamicumのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)をコードする核酸分子をさらに含む。
本発明は、(a)異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、(b)異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、(c)異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子とのうちの少なくとも2つを含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。特定の実施形態において、異種細菌ポリペプチドまたはその機能的変異体のうち1つ以上は、フィードバック阻害が低減されている。
別の態様において、本発明は(a)細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(b)細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(c)細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(d)細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子のうちの少なくとも1つまたは2つを含む大腸菌またはコリネ型細菌を特徴とする。様々な実施形態において、遺伝子改変された核酸分子は、ゲノムの核酸分子である(例えば、遺伝子のコード領域または調節領域などに突然変異が導入されている、ゲノムの核酸分子)。様々な実施形態において、核酸分子は、組換え核酸分子である。
様々な実施形態において、少なくとも2つの遺伝子改変された核酸分子のうちの少なくとも1つは、異種ポリペプチドをコードする。1実施形態では、細菌は(a)および(b)、(a)および(c)、(a)および(d)、(b)および(c)、(b)および(d)、または(c)および(d)を含む。1実施形態では、細菌は(a)〜(e)のうちの少なくとも3つを含む。1実施形態では、細菌は(a)ホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドと、(b)ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドと、(c)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ・ポリペプチドのうち1種または複数の活性について、対照と比較して低減されている。1実施形態において、細菌は内在性hom遺伝子または内在性thrB遺伝子の突然変異(例えば、該遺伝子によってコードされるポリペプチドの
活性を低減する突然変異(例えば、触媒領域の突然変異)または該遺伝子によってコードされるポリペプチドの発現を低減する突然変異(例えば、この突然変異はポリペプチドの発現の早期終止を引き起こす)、あるいは転写物またはタンパク質の安定性もしくは半減期を低減する突然変異))からなる。1実施形態では、細菌は内在性hom遺伝子および内在性thrB遺伝子に突然変異を有する。1実施形態では、細菌は内在性pck遺伝子に突然変異を有する。
別の態様において、本発明は(a)細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(b)細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(c)細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(d)細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(e)細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(f)細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(g)細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(h)細菌のO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(i)細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(j)細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(k)細菌のセリン・ヒドロキシルメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(l)細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子とのうちの少なくとも1つまたは2つを含む大腸菌またはコリネ型細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、少なくとも2つの遺伝子改変された核酸分子のうちの少なくとも1つは、異種ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌は、(a)と、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(b)と、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(c)と、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(d)と、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(e)と、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は(f)と、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(g)と、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(h)と、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(i)と、(j)(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は、(j)と、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む。様々な実施形態において、細菌は(k)と(l)とを含む。様々な実施形態において、細菌は(a)〜(l)のうちの少なくとも3つを
含む。
一部の実施形態において、細菌は、(a)ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドと、(b)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ・ポリペプチドと、(c)ホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドと、(d)mcbR遺伝子産物のポリペプチドとのうち1種または複数の活性が、対照と比較して低減されている(例えば、細菌は内在性hom遺伝子、内在性thrB遺伝子、内在性pck遺伝子もしくは内在性mcbR遺伝子、またはそれらの組合せにおいて突然変異を有する)。
別の態様において、本発明は(a)細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(b)細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(c)細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、(d)細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子とのうちの少なくとも2つを含む大腸菌またはコリネ型細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、少なくとも2種のポリペプチドのうちの少なくとも1つは、異種ポリペプチドをコードする。
様々な実施形態において、細菌は(a)および(b)、(a)および(c)、(a)および(d)、(b)および(c)、(b)および(d)、または(c)および(d)を含むか、あるいは(a)〜(d)のうちの少なくとも3つを含む。
様々な実施形態において、細菌は(a)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ・ポリペプチドと、(b)mcbR遺伝子産物ポリペプチドのうち1つ以上の活性が、対照と比較して低減されている(例えば、細菌は内在性pck遺伝子または内在性mcbR遺伝子に突然変異を有し、例えば、細菌は内在性pck遺伝子および内在性mcbR遺伝子における突然変異を有する)。
また、本発明は、アミノ酸または関連代謝産物を生産する方法であって、アミノ酸または関連代謝産物が産生される条件下で細菌(例えば、本明細書に記載の細菌)を培養する工程と、培養物からアミノ酸または関連代謝産物を含む組成物を回収する工程とからなる方法を特徴とする。この方法は、培養物の少なくとも一部を分画し、アミノ酸または代謝産物に富む画分を得る工程をさらに含むことが可能である。
本発明は、L−リジンを生産する方法であって、L−リジンが産生される条件下で、本明細書に記載の細菌を培養する工程と、培養物を回収する工程とからなる方法を特徴とする。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−リジンに富む画分を得るために)分画されてもよい。
別の態様において、本発明はアスパラギン酸由来のアミノ酸を含む動物飼料添加剤の調製法を特徴とし、該方法は、
(a)アスパラギン酸由来のアミノ酸が産生される条件下で細菌(例えば、本明細書に記載の細菌)を培養する工程と、
(b)アスパラギン酸由来のアミノ酸の少なくとも一部を含む組成物を回収する工程と、
(c)回収された組成物を濃縮してアスパラギン酸由来のアミノ酸を富化する工程と、
(d)任意選択で、1種または複数の物質を加えて、所望の動物飼料添加剤を得る工程と
のうちの2つ以上からなる。
添加することが可能な物質は、例えば、ゼラチン、セルロース誘導体(例えば、セルロースエーテル)、シリカ、ケイ酸塩、ステアリン酸エステル、砂、糠、穀粉、デンプン、樹脂、アルギン酸塩糖またはその他の物質など、通常の有機または無機の補助剤または担体、ならびに/あるいは通常の増粘剤または結合剤と混合されて安定化されたものが含まれる。
様々な実施形態において、回収される組成物には細菌細胞は含まれない。様々な実施形態において、回収される組成物は、細菌の培養から得られる細菌細胞の10%、5%、1%、0.5%未満の細菌細胞を含む。様々な実施形態において、組成物は細菌の培養から得られる細菌細胞の少なくとも1%(例えば、少なくとも1%、5%、10%、20%、40%、50%、75%、80%、90%、95%または最大100%まで)の細菌細胞を含む。
本発明は、L−メチオニンを生産する方法であって、L−メチオニンが産生される条件下で本明細書に記載の細菌を培養する工程と、培養物を回収する工程とからなる方法を特徴とする。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画されてもよい。
本発明は、S−アデノシル−L−メチオニン(S−AM)を生産する方法であって、S−アデノシル−L−メチオニンが産生される条件下で本明細書に記載の細菌を培養する工程と、培養物を回収する工程とからなる方法を特徴とする。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはS−AMに富む画分を得るために)分画されてもよい。本発明は、L−スレオニンまたはL−イソロイシンを生産する方法であって、L−スレオニンまたはL−イソロイシンが産生される条件下で、本明細書に記載の細菌を培養する工程と、培養物を回収する工程とからなる方法を特徴とする。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−スレオニンまたはL−イソロイシンに富む画分を得るために)分画されてもよい。また、本発明は、ホモセリン、O−アセチルホモセリンおよびその誘導体を生産する方法であって、ホモセリン、O−アセチルホモセリンおよびその誘導体が産生される条件下で、本明細書に記載の細菌を培養する工程と、培養物を回収する工程とからなる方法を特徴とする。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはホモセリン、O−アセチルホモセリンおよびその誘導体に富む画分を得るために)分画されてもよい。
本発明は、異種細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Bifidobacterium longumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus
plantarumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号59と少なくとも80%同一の配列(例えば、配列番号59と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)またはその変異配列からなり、Bifidobacterium longumのシスタチオニンβ−リアーゼ・
ポリペプチドは、配列番号60またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号61またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号217またはその変異配列からなり、大腸菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号218またはその変異配列からなる。
本発明は、異種細菌のグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチド(例えば、Streptomyces coelicolorのグルタミン酸脱水素酵素またはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus plantarumのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドは、配列番号62またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドは、配列番号63またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドは、配列番号65またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドは、配列番号219またはその変異配列からなり、大腸菌のグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドは、配列番号220またはその変異配列からなる。
また、本発明は異種細菌のジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体(例えば、Bacillus sphaericusのジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのグルタミン酸脱水素酵素ポリペプチドまたはその機能的変異体)をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Bacillus sphaericusのジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号65またはその変異配列からなる。
また、本発明は、異種細菌の界面活性剤耐性化因子(detergent sensitivity rescuer)ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドは、配列番号68または配列番号69のいずれかと少なくとも80%同一の配列(例えば、少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)またはその変異配列からなり、異種細菌の界面活性剤耐性化因子ポリペプチドは、Streptomyce
s coelicolorの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドまたはその機能的変異体であり、Streptomyces coelicolorの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドは、配列番号67またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドは、配列番号66またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumの界面活性剤耐性化因子ポリペプチドは、配列番号221またはその変異配列からなる。本発明は、異種細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus
plantarumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号72、配列番号73と少なくとも80%同一のアミノ酸配列(例えば、少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)またはその変異配列からなり、Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号71またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号70またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号74またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号222またはその変異配列からなり、大腸菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号223またはその変異配列からなる。
また、本発明は異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号75または配列番号76と少なくとも80%同一(例えば、配列番号75または配列番号76と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号77またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号224またはその変異配列からなり、大腸菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号225またはその変異配列からなる。
本発明は、異種細菌のセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces
coelicolorのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus plantarumのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号80または配列番号81と少なくとも80%同一(例えば、配列番号80または配列番号81と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号78またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号79またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号82またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号226またはその変異配列からなり、大腸菌のセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号227またはその変異配列からなる。
本発明は、異種細菌の5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチド(例えば、Streptomyces coelicolorの5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaの5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumの5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌の5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorの5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドは、配列番号84またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaの5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドは、配列番号83またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumの5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドは、配列番号228またはその変異配列からなり、大腸菌の5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ・ポリペプチドは、配列番号229またはその変異配列からなる。
本発明は、異種細菌のセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus plantarumのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号85または配列番号86と少なくとも80%同一(例えば、配列番号85または配列番号86と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Lactobacillus plantarumのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号87またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号230またはその変異配列からなり、大腸菌のセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号231またはその変異配列からなる。
本発明は、異種細菌のD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチド(例えば、Mycobacterium smegmatisのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces
coelicolorのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus plantarumのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号88または配列番号89と少なくとも80%同一(例えば、配列番号88または配列番号89と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号91またはそ
の変異配列からなり、Thermobifida fuscaのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号90またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumのD−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドは、配列番号92またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号232またはその変異配列からなり、大腸菌のセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号233またはその変異配列からなる。
本発明は、異種細菌のリジン輸送体(lysine exporter)ポリペプチド(例えば、Corynebacterium glutamicumのリジン輸送体ポリペプチドまたはその機能的変異体、Mycobacterium smegmatisのリジン輸送体ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのリジン輸送体ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のリジン輸送体ポリペプチドまたはその機能的変異体、あるいはLactobacillus plantarumのリジン輸送体タンパク質またはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのリジン輸送体ポリペプチドは、配列番号93または配列番号94と少なくとも80%同一(例えば、配列番号93または配列番号94と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorのリジン輸送体ポリペプチドは、配列番号95またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumのリジン輸送体ポリペプチドは、配列番号96またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのリジン輸送体ポリペプチドは、配列番号234またはその変異配列からなり、大腸菌のリジン輸送体ポリペプチドは、配列番号237またはその変異配列からなる。
本発明は、細菌のO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ/O−アセチルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチド(例えば、Corynebacterium glutamicumのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Mycobacterium smegmatisのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌のO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、あるいはLactobacillus plantarumのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Mycobacterium smegmatisのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号97または配列番号98と少なくとも80%同一(例えば、配列番号97または配列番号98と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)であり、Streptomyces coelicolorのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号99またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaのO−スクシニルホモセリ
ン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号100またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号101またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号235またはその変異配列からなり、大腸菌のO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号236またはその変異配列からなる。
本発明は、スレオニン排出因子(threonine efflux)ポリペプチド(例えば、Corynebacterium glutamicumのスレオニン排出因子ポリペプチドまたはその機能的変異体、Corynebacterium glutamicumのスレオニン排出因子ポリペプチドのホモログまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorの推定スレオニン排出因子ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Corynebacterium glutamicumのスレオニン排出因子ポリペプチドは、配列番号196またはその変異配列からなり、Corynebacterium glutamicumのスレオニン排出因子ポリペプチドのホモログは、配列番号196のホモログまたはその変異配列からなり、Streptomyces coelicolorの推定スレオニン排出因子ポリペプチドは、配列番号102またはその変異配列からなる。
また、本発明はC.glutamicumの仮想ポリペプチド(配列番号198)、C.glutamicumの仮想ポリペプチド(配列番号198)の細菌ホモログ、(例えば、Mycobacterium smegmatisの仮想ポリペプチドまたはその機能的変異体、Streptomyces coelicolorの仮想ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaの仮想ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌の仮想ポリペプチドまたはその機能的変異体、あるいはLactobacillus plantarumの仮想ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、この細菌ホモログは、配列番号104または配列番号105と少なくとも80%同一(例えば、配列番号104または配列番号105と少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一の配列)のMycobacterium smegmatisの仮想ポリペプチドであり、Streptomyces coelicolorの仮想ポリペプチドは、配列番号103またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaの仮想ポリペプチドは、配列番号106またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumの仮想ポリペプチドは、配列番号107またはその変異配列からなる。
また、本発明はC.glutamicumの推定膜ポリペプチド(配列番号201)、C.glutamicumの推定膜ポリペプチド(配列番号201)の細菌ホモログ、(例えば、Streptomyces coelicolorの推定膜ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaの推定膜ポリペプチドまたはその機能的変異体、Erwinia chrysanthemiの推定膜ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌の推定膜ポリペプチドまたはその機能的変異体、Lactobacillus plantarumの推定膜ポリペプチドまたはその機能的変異体
、あるいはPectobacterium chrysanthemiの推定膜ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorの推定膜ポリペプチドは、配列番号111、配列番号112、配列番号113、配列番号114またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaの推定膜ポリペプチドは、配列番号108、配列番号109、配列番号110またはその変異配列からなり、Erwinia chrysanthemiの推定膜ポリペプチドは、配列番号115またはその変異配列からなり、Pectobacterium chrysanthemiの推定膜ポリペプチドは、配列番号116またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumの推定膜ポリペプチドは、配列番号117、配列番号118、配列番号119またはその変異配列からなる。
また、本発明はC.glutamicumの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチド(配列番号199)、C.glutamicumの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチド(配列番号199)の細菌ホモログ(例えば、Streptomyces coelicolorの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、Thermobifida fuscaの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、大腸菌の薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体、あるいはLactobacillus
plantarumの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体)またはその機能的変異体をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Streptomyces coelicolorの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドは配列番号120、配列番号121またはその変異配列からなり、Thermobifida fuscaの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドは配列番号122、配列番号123またはその変異配列からなり、Lactobacillus plantarumの薬剤パーミアーゼ・ポリペプチドは、配列番号124またはその変異配列からなる。
また本発明は、C.glutamicumの仮想膜ポリペプチド(配列番号197)、C.glutamicumの仮想膜ポリペプチド(配列番号197)の細菌ホモログ、(例えば、Thermobifida fuscaの仮想膜ポリペプチドまたはその機能的変異体)をコードする核酸分子を含むコリネ型細菌または大腸菌などの腸内細菌科の細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、Thermobifida fuscaの仮想膜ポリペプチドは、配列番号125またはその変異配列からなる。
上記のように、本発明はまた、細菌の変異体タンパク質をコードする核酸を提供する。細菌の変異体ポリペプチドをコードする配列を含む核酸は、該配列が由来する生物において発現させることもできるし、配列が由来する生物以外の生物(例えば、異種の生物)において発現させることもできる。
1態様において、本発明は、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸由来の1種または複数のアミノ酸または関連代謝産物の産生を制御する細菌ポリペプチドの変異体(例えば、野生型の細菌ポリペプチドの変異体)をコードする単離核酸(例えば、核酸発現ベクター)を特徴とする。例えば、該細菌ポリペプチドには、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h
13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)が含まれうる。本発明の細菌ポリペプチド変異体は細菌タンパク質と比較してアミノ酸変異を含み、例えば、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数、あるいは配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22から8、5、3、2または1残基以内のアミノ酸にアミノ酸変異を有する。1実施形態では、細菌ポリペプチド変異体はその他の点では細菌タンパク質とアミノ酸配列について同一であるか、あるいは細菌ポリペプチドに対して、少なくとも80%、85%、90%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上同一である(例えば、変異体に含まれる変異は細菌ポリペプチドと比較して50、40、25、15、10、7、5、3、2または1未満である)。
別例として、または加えて、細菌ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちL−X−X−G−G−X−F−X−X−X10−X11(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、Xはバリン、ロイシン、イソロイシンおよびアスパラギン酸から選択され、X11はバリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンおよびメチオニンから選択される)を含む。かつ、細菌タンパク質変異体は、例えば、配列番号_のL、G、X、X11のうち1つまたは複数、あるいはL、G、X、X11から8、5、3、2または1残基以内のアミノ酸にアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、S−アデノシルメチオニンによる細菌ポリペプチド変異体のフィードバック阻害が、例えば、細菌ポリペプチドと比較して(例えば、野生型の細菌タンパク質と比較して)、または基準のタンパク質と比較して低減されている。
細菌ポリペプチドの変異体におけるアミノ酸変異は、アラニンへの変異(例えば、元の残基がアラニン以外である)または非保存的変異であってもよい。変異は、保存的変異であってもよい。
また、本発明は、本明細書に記載の核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とし、例えば、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸由来の1種以上のアミノ酸または関連代謝産物の産生を制御する細菌ポリペプチドの変異体(例えば、野生型細菌ポリペプチドの変異体)であって、該細菌ポリペプチドが配列番号_または配列番号_を含み、変異体が該細菌ポリペプチドと比較してアミノ酸変異を含むことを特徴とするポリペプチドなどである。
また、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸由来の1種以上のアミノ酸または関連代謝産物の産生を制御する細菌ポリペプチドの変異体をコードする核酸を作製する方法も提供される。この方法は、例えば、野生型細菌ポリペプチドのアミノ酸配列におけるモチーフを同定することと、モチーフ内および/またはモチーフ付近(例えば、10、8、7、5、3、2または1残基以内)で1つ以上のアミノ酸残基(例えば、1、2、3、4または5残基)が変異している変異体をコードする核酸を構築することとを含む。
様々な実施形態において、細菌ポリペプチドのモチーフは、次のアミノ酸配列、すなわ
ちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)を含み、式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される。様々な実施形態において、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上が変異している。1実施形態では、細菌ポリペプチドの変異体はその他の点では細菌ポリペプチドとアミノ酸配列が同一である。様々な実施形態において、細菌ポリペプチドのモチーフは、次のアミノ酸配列、すなわちL−X−X−G−G−X−F−X−X−X10−X11(配列番号_)を含み、式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、Xはバリン、ロイシン、イソロイシンおよびアスパラギン酸から選択され、X11はバリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンおよびメチオニンから選択される。様々な実施形態において、配列番号_のL、G、X、X11のうち1つ以上が変異している。1実施形態では、細菌ポリペプチド変異体はその他の点では細菌タンパク質とアミノ酸配列が同一である。
また、本発明は本明細書に記載の核酸を含む細菌を特徴とし、該核酸は、例えば、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸由来の1種以上のアミノ酸または関連代謝産物の産生を制御する細菌ポリペプチドの変異体(例えば、野生型細菌ポリペプチドの変異体)をコードする核酸であって、該細菌ポリペプチドが配列番号_または配列番号_を含み、変異体が該細菌ポリペプチドと比較してアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸である。この細菌は、遺伝学的に改変された細菌(遺伝子改変細菌)であってもよく、例えば、核酸を含むように(例えば、エピソーム、または細菌ゲノムの無作為の位置または特定の標的位置のいずれかに核酸が組み込まれる形質転換によって)改変されている細菌、および/または細菌ゲノム内で改変されている(例えば、内在性遺伝子が突然変異誘発によって改変されているか組換えによって置換されている、または内在性遺伝子の上流に異種のプロモーターを含むように改変されている)細菌などであることが可能である。
また、本発明はアミノ酸または関連代謝産物を生産する方法を特徴とする。この方法は、例えば、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸由来の1種以上のアミノ酸または関連代謝産物の産生を制御する細菌ポリペプチドの変異体(例えば、野生型の細菌ポリペプチドの変異体)をコードする核酸を含む細菌であって、該細菌ポリペプチドが配列番号_または配列番号_を含み、変異体が細菌ポリペプチドと比較してアミノ酸変異を含むことを特徴とする細菌(例えば、遺伝学的に改変された細菌)を培養する工程を含むことが可能である。細菌は、核酸が発現し、アミノ酸(または関連代謝産物)が産生される条件下で培養され、アミノ酸(または関連代謝産物)を含む組成物が回収される。この組成物は、例えば、培養上清、加熱またはさもなければ殺菌された細胞、または精製アミノ酸を含みうる。
1態様において、本発明は細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。特定の実施形態において、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、例えば、細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドの野生型と比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、核酸は、S−アデノシルメチオニン
によるフィードバック阻害が低減されたホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium smegmatisのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、大腸菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数においてアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン231、リジン233、フェニルアラニン251、バリン253およびアスパラギン酸269の残基のうち1つ以上においてアミノ酸変異を含むC.glutamicumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラー
ゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン81、アスパラギン酸287、フェニルアラニン269の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むT.fuscaのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグルタミン酸252にアミノ酸変異を含む大腸菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_に記載のM.lepraeのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドのグリシン73、アスパラギン酸278およびチロシン260残基のうち1つ以上に対応する残基にアミノ酸変異を含む放線菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Mycobacterium smegmatisのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドの変異体である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン73、チロシン260およびアスパラギン酸278の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むヒト結核菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。
また、本発明は細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸によってコードされるポリペプチドおよび該核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。本発明の細菌は、細菌の他の変異体タンパク質(例えば、本明細書に記載の細菌の変異体タンパク質などのアミノ酸産生に関わる変異体細菌タンパク質)をコードする核酸をさらに含むことが可能である。
別の態様において、本発明は、L−メチオニンまたは関連の中間体、例えばO−アセチルホモセリン、シスタチオニン、ホモシステイン、メチオニン、SAMおよびそれらの誘導体などを産生する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、該核酸が発現し、L−メチオニン(または関連の中間体)が産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。特定の実施形態において、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、例えば、細菌の野生型O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。
様々な実施形態において、核酸は、S−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする。
様々な実施形態において、細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのホモセリンO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium
smegmatisのホモセリンO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiのホモセリンO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、大腸菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちL−X−X−G−G−X−F−X−X−X10−X11(配列番号_)(式中、Xは、任意のアミノ酸であり、Xは、バリン、ロイシン、イソロイシンおよびアスパラギン酸から選択され、X11は、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンおよびメチオニンから選択される)を含むO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、細菌ポリペプチドの前記変異体は、配列番号_のL、G、X、X11のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。
様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン227、ロイシン229、アスパラギン酸231、グリシン232、グリシン233、フェニルアラニン235、アスパラギン酸236、バリン239、フェニルアラニン368、アスパラギン酸370、アスパラギン酸383、グリシン346およびリジン348の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン240、アスパラギン酸244、フェニルアラニン379およびアスパラギン酸394の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むT.fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドである。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン303、アスパラギン酸307、フェニルアラニン439、アスパラギン酸454の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むMycobacterium smegmatisのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドである。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸によりコードされるポリペプチドを特徴とする。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、他の変異体細菌ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
別の態様において、本発明は、L−メチオニンまたは関連の中間体(例えばホモシステイン、メチオニン、S−AMまたはそれらの誘導体)を産生する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、L−メチオニンが産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、細菌の変異型mcbR遺伝子産物は、野生型のmcbR遺伝子産物と比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、該核酸は、S−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたmcbR遺伝子産物をコードする。様々な実施形態において、細菌のmcbR遺伝子産物は、Corynebacterium glutamicumのmcbR遺伝子産物、Corynebacterium acetoglutamicumのmcbR遺伝子産物、Corynebacterium melassecolaのmcbR遺伝子産物および
Corynebacterium thermoaminogenesのmcbR遺伝子産物から選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする単離核酸を特徴とし、変異型mcbR遺伝子産物は、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むmcbR遺伝子産物の変異体であり、該変異型mcbR遺伝子産物は、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする単離核酸を特徴とし、該変異型mcbR遺伝子産物は、配列番号_のグリシン92、リジン94、フェニルアラニン116、グリシン118およびアスパラギン酸134の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのmcbR遺伝子産物である。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
また、本発明は細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、細菌の他の変異体ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
また、本発明はL−メチオニンを生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、L−メチオニンが産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、細菌の野生型アスパルトキナーゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、核酸はS−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたアスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium smegmatisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのアスパルトキナーゼ・ポリペプチ
ド、Erwinia chrysanthemiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、大腸菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むアスパルトキナーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体アスパルトキナーゼは、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該アスパルトキナーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン208、リジン210、フェニルアラニン223、バリン225およびアスパラギン酸236の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
また、本発明は細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、細菌の他の変異体ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。様々な実施形態において、細菌はアミノ酸産生に関わるポリペプチド(例えば、宿主細胞に対して異種もしくは同種のポリペプチドまたはその変異体)をコードする1または複数の核酸分子(例えば、組換え核酸分子)をさらに含む。様々な実施形態において、細菌は、内在性配列に、アミノ酸産生に関わるポリペプチドの活性の減少または増加を(例えば、アミノ酸産生に関わるポリペプチドをコードする内在性配列または例えばプロモーター配列などポリペプチドの発現を制御する配列の突然変異によって)引き起こす突然変異をさらに含む。
また、本発明は、アミノ酸を生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、アミノ酸が産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはアミノ酸に富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は細菌の変異体O−スクシニルホモセリン/アセチルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド(O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ)をコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼは、野生型のO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、核酸はS−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌のO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium
smegmatisのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、大腸菌のO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドの変
異体であり、変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン72、リジン74、フェニルアラニン90、イソロイシン92およびアスパラギン酸105の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
また、本発明は細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は、細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、細菌の他の変異体ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
また、本発明は、L−メチオニンを生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、L−メチオニンが産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、野生型のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、核酸は、S−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium smegmatisのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、大腸菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体シスタチオニンβ−リアーゼは、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン296、リジン298、フェニルアラニン312、グリシン314およびアスパラギン酸335の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
また、本発明は、細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼをコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は、細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、細菌の他の変異体ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
また、本発明は、L−メチオニンを生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、L−メチオニンが産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、野生型の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、核酸は、S−アデノシルメチオニン・ポリペプチドによるフィードバック阻害が低減された5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium
smegmatisの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフ
ェラーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、大腸菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16(配列番号_)(式中、Xは任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含む5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のG、K、F14またはZ16のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン708、リジン710、フェニルアラニン725およびロイシン727の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
また、本発明は、細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼをコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は、細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、細菌の他の変異体ポリペプチド
(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
また、本発明は、L−メチオニンを生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、L−メチオニンが産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドは、野生型のS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、該核酸は、S−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌のS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Mycobacterium smegmatisのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、大腸菌のS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドは、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含む
S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドは、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含む。様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン263、リジン265、フェニルアラニン282、グリシン284およびアスパラギン酸291の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのS−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドである。
様々な実施形態において、アミノ酸変異はアラニンへの変異である。
また、本発明は、細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は、細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、細菌の他の変異体ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
また、本発明は、L−メチオニンを生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、L−メチオニンが産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはL−メチオニンに富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とする。様々な実施形態において、変異体ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドは、野生型の細菌ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドと比較して、フィードバック阻害が低減されている。様々な実施形態において、核酸は、S−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されたホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドをコードする。様々な実施形態において、細菌のホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドは、Corynebacterium glutamicumのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Mycobacterium smegmatisのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Thermobifida fuscaのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Amycolatopsis mediterraneiのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Streptomyces coelicolorのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Erwinia chrysanthemiのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Shewanella oneidensisのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、ヒト結核菌のホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、大腸菌のホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium acetoglutamicumのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium melassecolaのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Corynebacterium thermoaminogenesのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactofermentumのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチド、Brevibacterium lactisのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドおよびBrevibacterium flavumのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドから選択される。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドをコードする単離核酸を特徴とし、該ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドは、配列番号_のグリシン160、リジン161、フェニルアラニン186、アラニン188およびアスパラギン酸205の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドである。様々な実施形態において、アミノ酸変異は、アラニンへの変異である(ここで、元の残基はアラニン以外である)。
また、本発明は、細菌の変異体ホモセリン・キナーゼをコードする核酸によってコードされるポリペプチドを特徴とする。
また、本発明は、細菌の変異体ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネ型細菌である。この細菌は、他の細菌の変異体ポリペプチド(例えば、本明細書に記載の変異体細菌ポリペプチドなどのアミノ酸産生に関わる変異体細菌ポリペプチド)をコードする1または複数の核酸をさらに含むことが可能である。
また、本発明は、アミノ酸を生産する方法を特徴とし、該方法は、細菌の変異体ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む遺伝子改変細菌を、核酸が発現し、アミノ酸が産生される条件下で培養する工程と、この培養物を回収する工程とからなる。本培養物は、(例えば、細胞を取り除き、および/またはアミノ酸に富む画分を得るために)分画することが可能である。
別の態様において、本発明は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸、細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸、細菌の変異型mcbR遺伝子産物ポリペプチドをコードする核酸、細菌の変異体アスパルトキナーゼ・ポリペプチドをコードする核酸、細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸、細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドをコードする核酸、細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸、および細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ・ポリペプチドをコードする核酸のうちの2種以上を含む細菌を特徴とする。
様々な実施形態において、本発明の細菌は、細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸および細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸を含む。特定の実施形態において、変異体細菌ポリペプチドのうちの少なくとも1種は、(例えば、野生型のポリペプチドと比較して)フィードバック阻害が低減されている。
別の態様において、本発明は、(a)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16
、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸と、(b)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドが、次のアミノ酸配列、すなわちG−X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)(式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16は、バリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)を含むO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸と、(c)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドが、次のアミノ酸配列、すなわちL−X−X−G−G−X−F−X−X−X10−X11(配列番号_)(式中、Xは任意のアミノ酸であり、Xはバリン、ロイシン、イソロイシンおよびアスパラギン酸から選択され、X11はバリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンおよびメチオニンから選択される)を含むO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドの変異体であり、細菌タンパク質の変異体が、配列番号_のL、G、X、X11のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸と、のうちの2つ以上を含む細菌を特徴とする。
別の態様において、本発明は、(a)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のグリシン231、リジン233、フェニルアラニン251およびバリン253の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸と、(b)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のグリシン81、アスパラギン酸287、フェニルアラニン269の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むT.fuscaのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸と、(c)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のグルタミン酸252にアミノ酸変異を含む大腸菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸と、(d)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_に記載のM.lepraeのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドのグリシン73、アスパラギン酸278およびチロシン260のうち1つ以上の残基に対応する残基にアミノ酸変異を含む放線菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸と、(e)細菌の変異体ホモセリンO−アセチ
ルトランスフェラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のグリシン73、チロシン260およびアスパラギン酸278の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むヒト結核菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸と、(f)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のグリシン227、ロイシン229、アスパラギン酸231、グリシン232、グリシン233、フェニルアラニン235、アスパラギン酸236、バリン239、フェニルアラニン368、アスパラギン酸370、アスパラギン酸383、グリシン346およびリジン348の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むC.glutamicumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸と、(g)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドが、配列番号_のグリシン240、アスパラギン酸244、フェニルアラニン379およびアスパラギン酸394の残基のうち1つ以上にアミノ酸変異を含むT.fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドであることを特徴とする核酸とのうち2つ以上を含む細菌を特徴とする。
別の態様において、本発明は、エピソーム性のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドおよびエピソーム性のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドをコードする核酸を含む細菌を特徴とする。様々な実施形態において、細菌はコリネバクテリウムである。様々な実施形態において、エピソーム性のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドおよびエピソーム性のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、細菌と同じ生物種のポリペプチドである(例えば、両方ともC.glutamicumのポリペプチドである)。様々な実施形態において、エピソーム性のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドおよびエピソーム性のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、該細菌とは異なる生物種のポリペプチドである。様々な実施形態において、エピソーム性のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドは、野生型のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドと比較してフィードバック阻害が低減された、細菌ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドの変異体である。様々な実施形態において、O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドは、野生型のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドと比較してフィードバック阻害が低減された、細菌O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドの変異体である。
「アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物」は、L−アスパラギン酸、β−アスパルチルリン酸、L−アスパラギン酸−β−セミアルデヒド、L−2,3−ジヒドロジピコリン酸、L−Δ−ピペリデイン−2,6−ジカルボン酸、N−スクシニル2−アミノ−6−ケト−L−ピメレート、N−スクシニル2,6−L,L−ジアミノピメレート、L,L−ジアミノピメレート、D,L−ジアミノピメレート、L−リジン、ホモセリン、O−アセチル−L−ホモセリン、O−スクシニルL−ホモセリン、シスタチオニン、L−ホモシステイン、L−メチオニン、S−アデノシル−L−メチオニン、O−ホスホ−L−ホモセリン、スレオニン、2−オキソブタン酸、(S)−2−アセト−2−ヒドロキシブタノエート、(S)−2−ヒドロキシ−3−メチル−3−オキソペンタノエート、(R)−2,3−ジヒドロキシ−3−メチルペンタノエート、(R)−2−オキソ−3−メチルペンタノエート、L−イソロイシン、L−アスパラギンを含む。様々な実施形態において、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物は、アスパラギン酸、アスパラギン、リジン、スレオニン、メチオニン、イソロイシンおよびS−アデノシル−L−メチオニンを含む。「フィードバック阻害が低減された」ポリペプチドまたはその
機能的変異体は、野生型のポリペプチドと比較して阻害因子の存在による阻害を受けにくいポリペプチド、または、該変異体が導入された生物において発現する、変異体に対応する内在性ポリペプチドと比較して、阻害因子の存在による阻害を受けにくいポリペプチドを含む。例えば、大腸菌またはC.glutamicum由来の野生型アスパルトキナーゼは、それぞれある濃度のリジンまたはリジン+スレオニンの存在下では、1/10の活性を示しうる。フィードバック阻害が低減された変異体は、同濃度のリジンの存在下で、例えば、1/5、1/2または野生型のレベルの活性を示しうる。
「機能的変異体」タンパク質とは、該タンパク質が酵素である場合は野生型タンパク質によって触媒される生合成反応を触媒しうるタンパク質であり、該タンパク質が触媒作用を持たない場合は野生型タンパク質と同様の生物学的機能を提供しうるタンパク質である。例えば、正常時に1または複数の遺伝子の転写を制御するタンパク質の機能的変異体は、細菌に形質転換されたとき、やはり同じ1または複数の遺伝子の転写を制御することになる。特定の実施形態において、機能的変異体タンパク質は、アミノ酸によるフィードバック阻害に対して、少なくとも部分的または完全に耐性である。特定の実施形態において、変異体は、野生型のタンパク質と比較して20、15、10、9、8、7、6、5、4、3未満または1つのアミノ酸変異を有する。特定の実施形態において、アミノ酸変異は保存的変異である。変異配列とは、変異体ポリペプチド(例えば機能的変異体ポリペプチド)に対応するヌクレオチド配列またはアミノ酸配列である。
基準の配列のアミノ酸に「対応する」アミノ酸は、基準の配列における部位に相同な部位を占める。対応するアミノ酸は、関連の配列のアラインメントにより同定することが可能である。
本明細書では、「異種の」核酸またはタンパク質とは、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物の生産に使用される宿主生物(種)以外の生物(種)に由来する核酸もしくはタンパク質、または核酸もしくはタンパク質の機能的変異体を含むことが意図されている。特定の実施形態において、宿主生物がコリネ型細菌である場合、異種遺伝子は大腸菌からは得られない。他の特定の実施形態において、宿主生物が大腸菌である場合、異種遺伝子はコリネ型細菌からは得られない。
本明細書では、「遺伝子」は、コード配列、プロモーター配列、オペレーター配列、エンハンサー配列、ターミネーター配列、共転写配列(例えば、オペロン由来の配列)および特定のコード配列に関連するその他の制御配列を含む。
本明細書では、「同種の」核酸またはタンパク質とは、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物の生産に使用される宿主生物と同じ種である生物に由来する核酸もしくはタンパク質、または核酸もしくはタンパク質の機能的変異体を含むことが意図されている。
当業者には周知のことであるが、野生型酵素の活性または機能をなくすことなく、該酵素の1つ以上のアミノ酸残基について、アミノ酸を別のアミノ酸で置換する特定の置換が許容可能である。本明細書では、「保存的置換」という用語は、タンパク質配列において、あるアミノ酸を同じ保存的置換グループの別のアミノ酸と交換することを指す。保存的アミノ酸置換は当技術分野で公知であり、通常、アミノ酸側鎖の置換基の相対的類似性、例えば疎水性、親水性、電荷、大きさなどを基にしている。1実施形態において、保存的置換とは、一般的に、次のグループ、すなわち、第1群:グリシン、アラニンおよびプロリン、第2群:バリン、イソロイシン、ロイシンおよびメチオニン、第3群:アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、第4群:セリン、スレオニンおよびシステイン、第5群:リジン、アルギニンおよびヒスチジン、第6群:フェニルアラニン、
チロシンおよびトリプトファンの群内での置換が挙げられる。各群には、タンパク質配列において、その特定の群内の他のアミノ酸のうちのいずれかと置換することが可能なアミノ酸が列挙されている。
保存的置換のためのアミノ酸のグループ化を設定するためにはいくつかの基準が使用されている。例えば、タンパク質に対して相互作用的な生物学的機能を与える場合のアミノ酸の親水性・疎水性指標の重要性が、一般に当技術分野で知られている(カイト(Kyte)およびドリトル(Doolittle)、Mol.Biol.第157巻:105〜132ページ(1982))。あるアミノ酸は、同等の親水性・疎水性指標またはスコアを有する他のアミノ酸と置換することが可能であり、かつなおも同等の生物学的活性を保持しうることが知られている。また、アミノ酸の親水性も、保存的アミノ酸のグループ化の設定基準として使用される(米国特許第4,554,101参照)。
あるアミノ酸と別のアミノ酸との置換に関する情報は、一般に当技術分野で公知である(例えば、「Introduction to Protein Architecture:The Structural Biology of Proteins」、レスク、エイ エム(Lesk,A.M.)、Oxford University Press;ISBN:0198504748;「Introduction to Protein Structure」、ブランデン、シー アイ(Branden,C.−I.)、トーゼ、ジェイ(Tooze,J.)、スウェーデン、ストックホルム所在のKarolinska Institute、1999年1月15日)および「Protein Structure Prediction:Methods and Protocols」(Methods in Molecular Biology)、ウェブスター、ディー エム(Webster,D.M.)編、2000年8月、Humana Press,ISBN:0896036375参照)。
一部の実施形態において、異種配列および/または宿主株の遺伝子の核酸配列および/またはタンパク質配列を比較して、相同性を測定することが可能である。相同性の比較は、例えば、対応するアミノ酸を同定するために使用することが可能である。2つの配列間の同一性(%)は、ギャップの数および各ギャップの長さを考慮に入れた上での、該2つの配列によって共有される同一部位の数の関数である(ギャップの考慮は、2つの配列の最適なアラインメントのために必要である)。配列の比較および2つの配列間の同一性(%)の測定は、数学的アルゴリズムを使用して行うことができる。例えば、2つのヌクレオチド配列間の同一性(%)は、GCGソフトウェア・パッケージのGAPプログラムに組み込まれているニードルマン(Needleman)およびブンシュ(Wunsch)のアルゴリズム(J.Mol.Biol.48巻:444〜453ページ(1970))を使用して、Blosum62行列、ならびにギャップ・ウエイト12、ギャップ伸長ペナルティー4およびフレームシフト・ギャップペナルティー5を使用して測定することが可能である。
通常、2つの核酸配列またはタンパク質配列の同一性(%)を測定するためには、最適の比較のために配列をアラインする(例えば、最適のアラインメントを実施するために、第1および第2の核酸配列またはアミノ酸配列のうち一方または両方にギャップを導入することが可能であり、また非相同配列を比較対象から除外することが可能である)。比較のためにアラインされるテスト配列の長さは、基準の配列の長さの少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%であることが可能である。次に、対応するヌクレオチド部位またはアミノ酸部位のヌクレオチドまたはアミノ酸を比較する。第1の配列のある部位が、第2の配列の対応する位置と同一のヌクレオチドまたはアミノ酸であるならば、該分子はその部位について同一である(本明細書では「同一」は「相同」と同義である)。
本明細書に記載のタンパク質配列を「検索配列」として使用して、例えば重複のない(non−redundant)配列データベースに対する検索を実施することが可能である。そのような検索は、アルチュールら(Altschul et al)(1990)J.Mol.Biol.第215巻:403〜10ページのBLASTPプログラムおよびTBLASTNプログラム(バージョン2.0)を使用して実施することが可能である。タンパク質のBLAST検索は、例えば、Blosum62行列、ワード長3、ギャップ存在コスト11およびギャップ伸長ペナルティー1を使用して、BLASTPプログラムで実施することが可能である。BLAST解析を実施するためのソフトウェアは、米国生命工学情報センター(National Center for Biotechnology Information)を通して公的に利用可能であり、デフォルト・パラメータを使用することが可能である。また、本明細書に記載の配列を、特定のパラメータまたはデフォルト・パラメータを使用して、TBLASTN検索の検索配列として使用することも可能である。
本明細書に記載の核酸配列を「検索配列」として使用して、例えば重複のない配列データベースに対する検索を実施することが可能である。そのような検索は、アルチュールら(Altschul et al)(1990)J.Mol.Biol.第215巻:403〜10ページのBLASTNプログラムおよびBLASTXプログラム(バージョン2.0)を使用して実施することが可能である。ヌクレオチドのBLAST検索は、核酸レベルでの同一性を評価するために、BLASTNプログラムを用いて、スコア=100、ワード長=11として実施することが可能である。タンパク質のBLAST検索は、タンパク質レベルでの同一性を評価するために、BLASTXプログラムを用いて、スコア=50、ワード長=3として実施することが可能である。比較するためにギャップのあるアラインメントを得るには、アルチュールら(Altschul et al)、(1997)Nucleic Acids Res.第25巻:3389〜3402ページに記載のようにGapped BLASTが利用可能である。BLASTプログラムおよびGapped BLASTプログラムを利用する場合、それぞれのプログラム(例えば、BLASTXおよびBLASTN)のデフォルト・パラメータを使用することが可能である。また、比較のためのヌクレオチド配列のアラインメントは、スミスおよびウォーターマン(Smith&Waterman)(Adv.Appl.Math.第2巻:482ページ(1981))の局所的相同性アルゴリズム、ニードルマンおよびブンシュ(Needleman&Wunsch)(J.Mol.Biol.第48巻:443ページ(1970))の相同性アラインメント・アルゴリズム、ピアソンおよびリップマン(Pearson&Lipman)(Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA第85巻:2444ページ(1988))の類似性検索方法により、これらアルゴリズムのコンピュータによる実施(米国ウィスコンシン州マディソンサイエンスドライブ575所在のGCG(Genetics Computer Group)のウィスコンシン遺伝学ソフトウェアパッケージ(Wisconsin Genetics Software Package)のGAP、BESTFIT、FASTA、TFASTA)、またはマニュアルでのアラインメントおよび目視検査(例えば、「Current Protocols in Molecular Biology」(オースベル(Ausubel)ら編、1995年補足を参照)によって実施することが可能である。
核酸配列は、ハイブリダイゼーション特性について解析することも可能である。本明細書では、「低ストリンジェンシー、中程度のストリンジェンシー、高ストリンジェンシーまたは非常に高いストリンジェンシーの条件下でハイブリダイゼーションする」という用語は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄のための条件を説明している。ハイブリダイゼーション反応を実施するための指針は、「Current Protocols in Molecular Biology」、ニューヨーク所在のジョン・ワイリー・アンド
・サンズ(John Wiley & Sons)1989年、6.3.1〜6.3.6に記載されている。該参照文献には水性および非水性の方法が記載されており、いずれも使用することが可能である。本明細書に示す特定のハイブリダイゼーション条件は、1)低ストリンジェンシー条件として、約45℃、6×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)でハイブリダイゼーションした後、50℃以上、0.2×SSC、0.1%SDSで2回洗浄(洗浄温度は、低ストリンジェンシー条件については55℃まで上げることができる)、2)中程度のストリンジェンシー条件として、約45℃、6×SSCでハイブリダイゼーションした後、60℃、0.2×SSC、0.1%SDSで1回または複数回洗浄、3)高ストリンジェンシー条件として、約45℃、6×SSCでハイブリダイゼーションした後、65℃、0.2×SSC、0.1%SDSで1、2、3または4回以上の洗浄、非常に高いストリンジェンシー条件は、65℃、0.5Mリン酸ナトリウム、7%SDSでハイブリダイゼーションした後、65℃、0.2×SSC、1%SDSで1回または複数回洗浄、である。非常に高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件(少なくとも4回以上洗浄)が好ましい条件であり、特に明記しない限りこの条件を使用するべきである。
本発明の1つまたは複数の実施形態の詳細が、添付の図面および詳細な説明に記載されている。本発明のその他の特徴、目的および利点は、詳細な説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
[詳細な説明]
本発明は、アスパラギン酸由来のアミノ酸および中間体化合物の発酵生産を改善するタンパク質をコードする核酸を含む、核酸および遺伝子改変細菌を提供する。特に、L−アスパラギン酸、L−リジン、L−メチオニン、S−アデノシル−L−メチオニン、スレオニン、L−イソロイシン、ホモセリン、O−アセチルホモセリン、ホモシステイン、およびシスタチオニンの生産に関連する核酸および細菌を開示する。本発明の核酸は、これらのアミノ酸、中間体、および関連代謝産物の生合成を、直接的(例えば中間体の酵素的転換によって)あるいは間接的(例えば酵素発現の転写制御またはアミノ酸輸送の制御によって)に調節する代謝経路のタンパク質をコードする遺伝子を含む。該タンパク質をコードする核酸配列は、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物の生産に使用される宿主生物(種)以外の細菌種に由来するものであってよい。本発明は、動物飼料添加物中に使用するためのアミノ酸の生産を含めた、細菌およびアミノ酸の生産のための方法も提供する。
アミノ酸の産生に関与する幾つかの細菌タンパク質の配列を改変することによって、アミノ酸の収率の向上をもたらすことが可能である。改変型または非改変型(例えば野生型)の細菌酵素の発現を制御(例えば、低減または増大)することによって、アミノ酸の産生を増大させることが同様に可能である。本明細書に記載する方法および組成物は、アミノ酸および関連代謝産物の産生を制御する細菌タンパク質(例えば、メチオニン、スレオニン、イソロイシン、アスパラギン酸、リジン、システイン、およびイオウの代謝に関与するタンパク質)、およびこれらのタンパク質をコードする核酸に適用される。これらのタンパク質には、アミノ酸生合成経路の中間体の他の中間体および/または最終産物への転換を触媒する酵素、およびこのような酵素の発現および/または機能を直接制御するタンパク質が挙げられる。操作対象の標的タンパク質には、抑制、減弱化、またはフィードバック阻害などのさまざまな種類の制御の対象となる酵素が含まれる。本明細書に記載する操作および/または発現用のタンパク質を同定するための、細菌種のアミノ酸生合成経路、これらの経路に関与するタンパク質に関する情報、これらのタンパク質の配列へのリンク、ならびにその他の関連情報源は、関連データベースを介してアクセス可能である(エラー発生。ハイパーリンク不可)。ボーノら(Bono et al.)Genome
Research、8:203〜210、1998年。
工業生産用にアミノ酸生合成の効率を操作するための戦略には、過剰発現、過少発現(遺伝子破壊または置換を含む)、および特定の遺伝子の条件付き発現、ならびにタンパク質の活性を最適化するための遺伝的改変がある。阻害刺激、例えば生合成経路の最終産物および中間体の存在によるフィードバック阻害に対する、生合成酵素の感受性を低下させることが可能である。例えば、リジンの工業生産に使用されるコリネ型細菌または大腸菌由来の菌株は、一般にリジンによるフィードバック阻害に対して比較的感度が低い。有用なコリネ型細菌菌株は、スレオニンによる阻害にも比較的耐性がある。本明細書に記載する新規の方法および組成物は、アミノ酸産生を促進する。理論によって縛られるわけではないが、これらの方法および組成物は、S−アデノシルメチオニン(S−AM)および/またはメチオニンの存在下でのフィードバック阻害の低減によって増強された酵素をもたらすことが可能である。操作用の代表的な標的遺伝子は、細菌のdapA、hom、thrB、ppc、pyc、pck、metE、glyA、metA、metY、mcbR、lysC、asd、metB、metC、metH、およびmetK遺伝子である。これらの標的遺伝子は個別に、あるいはさまざまな組合せで操作することが可能である。
幾つかの実施形態では、(例えば、内在性遺伝子の突然変異または欠失によって)特定の遺伝子の活性が低下するように菌株を作出することは有用である。例えば、hom、thrB、pck、またはmcbR遺伝子産物のうち1つ以上の活性が低い菌株は、アミノ酸および関連中間体の産生が促進される可能性がある。
アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物への炭素の流れを誘導する、2つの主要な炭素代謝酵素には、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(Ppc)およびピルビン酸カルボキシラーゼ(Pyc)がある。アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸の生合成の最初の工程を図1に示す。2つの酵素はいずれも、トリカルボン酸(TCA)サイクルの要素でありアミノ基転移によりアスパラギン酸となるオキサロ酢酸の形成を触媒する。アスパルトキナーゼ(コリネ型細菌ではlysCによってコードされている)は、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸の最初の酵素反応を触媒し、フィードバック阻害とフィードバック抑制の両方によって制御されることが知られている。したがって、この酵素の脱制御は、アスパラギン酸のアミノ酸経路の工業上重要なあらゆるアミノ酸および関連代謝産物(例えばアスパラギン酸、アスパラギン、リジン、メチオニン、S−アデノシル−L−メチオニン、スレオニン、およびイソロイシン)の生産に重要である。アスパラギン酸由来のアミノ酸への炭素の流れを制御するのに重要な酵素として、これらの酵素のいずれかまたは両方を、(コピー数を増大させること、および強力なプロモーターを使用することのうち少なくともいずれかにより)過剰発現させること、および脱制御させることのうち少なくともいずれかによって、前述のアミノ酸の産生を増大させることが可能である。
他の生合成酵素を使用して、特定のアミノ酸の産生を増大させることが可能である。L−リジンの生合成に関与する酵素の例には、ジヒドロジピコリン酸シンターゼ(DapA)、ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ(DapB)、ジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼ(Ddh)、およびジアミノピメレート・デカルボキシラーゼ(LysA)がある。リジンの生合成に関与する酵素のリストを表1に示す。これらの酵素それぞれの過剰発現および/または脱制御により、リジンの産生を増大させることが可能である。目的の遺伝子のコピー数を増大させること、および該遺伝子を発現に最適なプロモーター、例えば強力なプロモーターまたは条件付きプロモーターと作動可能なように連結させることのうち少なくともいずれかによって、生合成酵素の過剰発現を行うことが可能である。
制御酵素全体および特定の制御酵素を過剰発現している菌株中でリジンの生産性を高め
ることが可能である。大腸菌のアスパルトキナーゼおよびジヒドロジピコリン酸シンターゼにおける特定のアミノ酸置換は、フィードバック阻害を低下させることによってリジン産生の向上をもたらす可能性がある。lysCおよび/またはdapA(野生型またはフィードバック非感受性対立遺伝子のいずれか)の発現の促進により、リジンの産生が増大する可能性がある。同様に、異種のlysC遺伝子およびdapA遺伝子の脱制御された対立遺伝子を、Corynebacterium glutamicumなどのコリネ型細菌の菌株中で発現させることができる。同様に、pycまたはppcのいずれかの過剰発現は、リジンの産生を増大させる可能性がある。
Figure 2007525951
メチオニン生合成における工程を図2に示す。メチオニン生合成を制御する酵素の例には、ホモセリン・デヒドロゲナーゼ(Hom)、O−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ(MetA)、およびO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ(MetY)がある。過剰発現(目的の遺伝子のコピー数を増大させること、および強力なプロモーターを使用することのうち少なくともいずれかによる過剰発現)、および/またはこれらの酵素それぞれの脱制御によって、メチオニンの産生を増大させることが可能である。
メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ(MetK)は、メチオニンからのS−アデノシル−L−メチオニンの産生を触媒する。metK発現酵素の活性の低下は、メチオニンのS−アデノシル−L−メチオニンへの転換を妨げ、したがって細菌株由来のメチオ
ニンの収量を増大させる可能性がある。逆に、メチオニンからS−アデノシル−L−メチオニンへの炭素の流れを増大させることを望む場合、metK遺伝子を過剰発現させるか、あるいはフィードバック阻害に対する感受性を低下させればよいと思われる。
[細菌宿主株]
アミノ酸の生産に適した宿主の種類には、大腸菌などの腸内細菌科の細菌、およびコリネバクテリウム(Corynebacterium)属の菌株がある。以下に列挙するのは、異種遺伝子の発現およびアミノ酸の産生用の宿主株として使用することが可能である生物種および菌株の例である。
大腸菌 W3110F-IN(rrnD-rrnE)1λ-(大腸菌ストックセンター(E.coli Genetic Stock Center ))
Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 (ATCC:米国微生物系統保存機関(American Type Culture Collection))
Corynebacterium glutamicum ATCC 21526
Corynebacterium glutamicum ATCC 21543
Corynebacterium glutamicum ATCC 21608
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 15806
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 21491
Corynebacterium acetoglutamicum NRRL B-11473
Corynebacterium acetoglutamicum NRRL B-11475
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC 13870
Corynebacterium melassecola ATCC 17965
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Brevibacterium lactis
Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869
Brevibacterium lactofermentum NRRL B-11470
Brevibacterium lactofermentum NRRL B-11471
Brevibacterium lactofermentum ATCC 21799
Brevibacterium lactofermentum ATCC 31269
Brevibacterium flavum ATCC 14067
Brevibacterium flavum ATCC 21269
Brevibacterium flavum NRRL B-11472
Brevibacterium flavum NRRL B-11474
Brevibacterium flavum ATCC 21475
Brevibacterium divaricatum ATCC 14020
[有用な遺伝子源を使用するための細菌株]
異種の細菌遺伝子用に適した生物種および菌株には、以下に列挙するものがあるが、これらだけには限られない。
Mycobacterium smegmatis ATCC 700084
Amycolatopsis mediterranei
Streptomyces coelicolor A3(2)
Thermobifida fusca ATCC 27730
Erwinia chrysanthemi ATCC 11663
Shewanella oneidensis
Mycobacterium leprae
Mycobacterium tuberculosis H37Rv
Lactobacillus plantarum ATCC 8014
Bacillus sphaericus
アミノ酸の産生を増大させるために使用可能な代表的なタンパク質のアミノ酸配列を表16に示す。これらのタンパク質をコードするヌクレオチド配列を表17に示す。宿主株中で発現し得る配列は、これらの表に示した配列に限られない。
[アスパルトキナーゼ]
アスパルトキナーゼ(アスパラギン酸キナーゼとも呼ばれる)は、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸の生合成において最初に行われる工程を触媒する酵素である。アスパルトキナーゼのレベルおよび活性は、一般に、生合成経路の1つまたは複数の最終産物(細菌種に応じて、リジンまたはリジン+スレオニン)によって、いずれもフィードバック阻害(アロステリック制御とも呼ばれる)および転写制御(抑制とも呼ばれる)を介して制御される。コリネ型細菌および大腸菌のアスパルトキナーゼの細菌ホモログを使用して、アミノ酸の産生を増大させることが可能である。コリネ型細菌および大腸菌のアスパルトキナーゼを異種生物中で発現させて、アミノ酸の産生を増大させることが可能である。
[コリネ型細菌由来のLysCタンパク質のホモログ]
コリネ型細菌では、アスパルトキナーゼはlysC遺伝子座によってコードされている。lysC遺伝子座は重複する2つの遺伝子、lysCαおよびlysCβを含む。lysCαおよびlysCβは、それぞれアスパルトキナーゼの47kDおよび18kDのサブユニットをコードしている。第3のオープンリーディングフレームはlysC遺伝子座と隣接しており、アスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ(asd)をコードしている。asd開始コドンはlysCオープンリーディングフレームの終端から24塩基対下流で始まり、lysCオペロンの一部分として発現される。
アスパルトキナーゼタンパク質の一次配列およびlysC遺伝子座の構造は、放線菌目(Actinomycetales)の幾つかの生物種にわたって保存されている。コリネ型細菌由来のタンパク質との関連の高いアスパルトキナーゼおよびアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼをいずれもコードする生物の例には、Mycobacterium smegmatis、Amycolatopsis mediterranei、Streptomyces coelicolor A3(2)、およびThermobifida fuscaがある。幾つかの場合、これらの生物は、コリネ型細菌と同様に配置されたlysCおよびasd遺伝子を含む。表2は、これらの放線菌由来のタンパク質の、C.glutamicumのアスパルトキナーゼおよびアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼタンパク質に対する同一性(%)を示す。
Figure 2007525951
Mycobacterium smegmatis、Amycolatopsis mediterranei、Streptomyces coelicolor、およびThermobifida fuscaなどの供給源の菌株の単離物が利用可能である。それぞれの供給源菌株から調製したゲノムDNAから、lysCオペロンを増幅することが可能であり、得られたPCR産物を大腸菌/C.glutamicumシャトル・ベクター中に連結させることが可能である。次いで、供給源菌株由来のアスパルトキナーゼ酵素のホモログを宿主株中に導入し発現させることが可能である。
[大腸菌のアスパルトキナーゼIIIホモログ]
コリネ型細菌では、リジンおよびスレオニンによって協調的に行われるアスパルトキナーゼのフィードバック阻害が存在する。対照的に、大腸菌には、リジン、スレオニンまたはメチオニンによって独立にアロステリック制御される3つの異なるアスパルトキナーゼが存在する。大腸菌のアスパルトキナーゼIII(および他のイソ酵素)のホモログを、脱制御型アスパルトキナーゼタンパク質の他の供給源として使用することが可能である。コリネ型細菌中でこれらの酵素が発現することによって、経路制御の複雑性を低下させることが可能である。例えば、アスパルトキナーゼIIIの遺伝子はリジンとスレオニンではなくリジンによってのみフィードバック阻害を受ける。したがって、アスパルトキナーゼIII対立遺伝子のうちフィードバック耐性の対立遺伝子を発現させる利点には、(1)完全な脱制御の可能性の増大、および(2)homの「漏出(leaky)」突然変異体または栄養補給する必要があるスレオニン要求株を構築する必要性がなくなる可能性があること、が挙げられる。これらの特徴は、リジンによるフィードバック阻害の低減をもたらす可能性がある。
アスパルトキナーゼIIIのイソ酵素をコードする遺伝子は、前に記載した放線菌よりもコリネ型細菌と遠縁の細菌から単離することが可能である。例えば、E.chysanthemiおよびS.oneidensisの遺伝子産物は、大腸菌のlysCタンパク質とそれぞれ77%および60%同一である(かつC.glutamicumのLysCと26%および35%同一である)。大腸菌以外の細菌、Erwinia chrysanthemiおよびShewanella oneidensis由来の、アスパルトキナーゼIIIまたはその機能的変異体をコードする遺伝子を増幅させて、C.glutamicum中で発現するための適切なシャトル・ベクターに連結させることが可能である。
[脱制御されたアスパルトキナーゼ対立遺伝子の構築]
リジン類似体(例えばS−(2−アミノエチル)システイン(AEC))または高濃度のリジン(および/またはスレオニン)を使用して、リジン産生が促進された菌株を同定することが可能である。C.glutamicumおよび大腸菌由来の周知のリジン耐性菌株の大部分は、lysC遺伝子座に突然変異を有している。重要なことに、AECに対する耐性の向上をもたらす特定のアミノ酸置換が同定されてきており、これらの置換は保存性の高い残基に位置している。少なくとも野生型菌株において高いリジン生産性をもたらす特定のアミノ酸置換には、表3に列挙するものがあるが、これらだけには限られない。多くの場合、特定の残基における幾つかの有用な置換が同定されてきている。さらに、さまざまな例において、2つ以上のlysC突然変異を含む菌株が同定されてきている。配列のアラインメントによって、すでにフィードバック耐性(すなわちAEC耐性)と関係付けられていた残基が、遠縁の細菌由来のさまざまなアスパルトキナーゼタンパク質中で保存されていることが確認されている。
Figure 2007525951
標準的な部位特異的突然変異誘発技法を使用して、アロステリック制御を受けないアスパルトキナーゼ変異体を構築することが可能である。PCRで増幅したlysCまたはアスパルトキナーゼIII遺伝子を適切なシャトル・ベクターにクローニングした後、オリゴヌクレオチドを用いた部位特異的突然変異誘発を使用して、表3に列挙したような置換体をコードする改変型対立遺伝子を得る。野生型遺伝子または改変型対立遺伝子のいずれかを含むベクターで、対照ベクターと並行してC.glutamicumを形質転換することが可能である。得られた形質転換体を、例えばリジン生産性、AECへの耐性向上、リジン要求株との相対的な栄養共生、または最も興味深い突然変異対立遺伝子を同定するための当業者に知られているその他の方法に関してスクリーニングすることが可能である。リジン生産性および/または酵素活性を測定するためのアッセイを使用してスクリーニング結果を確認し、有用な突然変異対立遺伝子を選択することが可能である。アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸および関連代謝産物のレベルを定量するための、高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)およびHPLC−質量分析法(MS)などのアッセイ技法は当業者に周知である。
突然変異誘発PCRなどの方法によって、lysCコード配列内にランダムにアミノ酸置換を導入するための方法を使用することが可能である。これらの方法は当業者にはよく知られており、例えばGeneMorph(R)PCR突然変異誘発キット(米国カリフォルニア州ラ・ホーヤ所在のストラタジーン(Stratagene))を使用して製造者の教示書に従いPCR法を行って、中程度および高頻度の突然変異を得ることが可能である。
宿主株に内在するLysC、DapA、Pyc、およびPpcタンパク質の存在下において、異種酵素の評価を行うことが可能である。幾つかの場合、異種の生合成タンパク質の機能性を詳細に評価するための試薬を用いることが有用であろう。AEC耐性に関する表現型アッセイまたは酵素アッセイを使用して、異種アスパルトキナーゼの野生型および改変型変異体の機能を確認することが可能である。クローニングした異種遺伝子の機能は、大腸菌またはC.glutamicumの遺伝学的に解析されている突然変異体に対す
る補完性によって確認することが可能である。多くの大腸菌株が、大腸菌ストックセンター(E.coli Genetic Stock Center)(http://cgsc.biology.yale.edu/top.html)から公的に入手可能である。C.glutamicumの突然変異体も記載されてきている。
[ジヒドロジピコリン酸シンターゼ]
dapAによってコードされているジヒドロジピコリン酸シンターゼは、炭素をスレオニン/メチオニン産生ではなくリジンへの生合成へと送る、分岐点で作用する酵素である。DapAはアスパラギン酸−β−セミアルデヒドを2,3−ジヒドロジピコリン酸に転換する。DapAの過剰発現は、大腸菌およびコリネ型細菌のいずれにおいてもリジン産生を増大させることが示されている。大腸菌では、DapAはリジンによってアロステリック制御されており、一方で既存の証拠から、C.glutamicumでの制御は遺伝子発現のレベルで起こることが示唆されている。ジヒドロジピコリン酸シンターゼ・タンパク質は、放線菌においてLysCタンパク質ほどは高くは保存されていない。
C.glutamicumのタンパク質または大腸菌のDapAタンパク質との相同性を有する、野生型および脱制御型DapAタンパク質を発現させて、リジン産生を増大させることが可能である。dapA遺伝子の供給源となり得る候補生物を表4に示す。M.tuberculosisまたはM.leprae由来の周知の配列を使用して、M.smegmatis由来の相同遺伝子を同定することが可能である。
Figure 2007525951
リジンによる大腸菌DapAのフィードバック阻害を軽減するアミノ酸置換が報告されている。このような置換の例を表5に列挙する。フィードバック阻害を軽減するために改変することが可能な残基の幾つかは、全てのDapAタンパク質候補において保存されている(例えばLeu88、His118)。この配列保存性から、放線菌由来のタンパク質に同様の置換を行うことによりタンパク質の機能がさらに高まる可能性があることが示唆される。部位特異的突然変異誘発法を使用して、脱制御型DapA変異体を作出することが可能である。
前述の方法を使用して、DapA単離物をリジン産生の増大について試験することが可能である。例えば、リジン要求性細菌の培養物を、リジンを含まない増殖培地上に播くこ
とが可能であると思われる。部位特異的突然変異誘発法によって得た一群のdapA突然変異体を、次いで(形質転換または接合によって)野生型のコリネ型菌株中に導入し、その後リジン要求株を播いた寒天プレート上に広げることが可能であると思われる。フィードバック耐性dapA突然変異体はリジンを過剰生産すると思われるが、過剰生産されたリジンが増殖培地中に排出され、予め寒天プレート上に播かれた栄養要求株の増殖要件を満たすことになると思われる。したがって、dapA突然変異を含むコロニー周辺にリジン要求株が輪状に増殖することにより、所望のフィードバック耐性突然変異体の存在が示されることになる。
Figure 2007525951
[ピルビン酸カルボキシラーゼおよびホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ]
ピルビン酸カルボキシラーゼ(Pyc)およびホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(Ppc)は、リジン生合成の直接的供給源であるクエン酸サイクルの中間体、オキサロ酢酸(OAA)の合成を触媒する。これらの補充反応は、リジンを含めた幾つかのアミノ酸の収率の向上と関係しており、OAA形成を最大にするために重要であることは明らかである。さらに、P458S置換を含むC.glutamicumの変異体Pycタンパク質は、リジン産生の向上によって実証されたように、高い活性を有することが示されている。プロリン458は、放線菌S.coelicolor(アミノ酸残基449)およびM.smegmatis(アミノ酸残基448)由来のタンパク質を含めた、広範囲のピルビン酸カルボキシラーゼにおいて高度に保存されたアミノ酸部位である。これらのタンパク質における同様のアミノ酸置換によって、補充反応の活性が増大する可能性がある。第3の遺伝子、PEPカルボキシキナーゼ(pck)は、(糖新生用の)OAAからのホスホエノールピルビン酸の形成を触媒する酵素を発現し、したがってpycおよびppcと機能的に競合する。pycおよびppcの発現を増大させることによって、OAA形成を最大にすることが可能である。pck活性の低減または除去によっても、OAA形成を改善することが可能である。
[ホモセリン・デヒドロゲナーゼ]
ホモセリン・デヒドロゲナーゼ(Hom)は、アスパラギン酸セミアルデヒドのホモセリンへの転換を触媒する。コリネ型細菌中では、Homはスレオニンによってフィードバック阻害され、メチオニンによって抑制される。この酵素はリジン部門で競合するジヒドロジピコリン酸シンターゼ(DapA)反応よりも、アスパラギン酸セミアルデヒドに関する親和性が高いが、下流のスレオニン経路へのわずかな炭素の「流出」がHom活性をさらに阻害する可能性があると考えられる。Homのフィードバック耐性変異体、hom
の過剰発現、および/またはhom転写の脱制御、あるいはこれらの手法のいずれかの組合せによって、メチオニン、スレオニン、イソロイシン、またはS−アデノシル−L−メチオニン産生を増大させることが可能である。Hom活性の低下によって、リジン産生が増大する可能性もある。大腸菌のmetL(アスパルトキナーゼII−ホモセリン・デヒドロゲナーゼII)およびthrA(アスパルトキナーゼI−ホモセリン・デヒドロゲナーゼI)によってコードされる酵素などの、ホモセリン・デヒドロゲナーゼ活性を有する二機能酵素を使用して、アミノ酸産生を増大させることも可能である。
標的とするアミノ酸を置換して、Hom活性を排除ではなく低下させること、あるいはスレオニンによるフィードバック阻害からHomを救済することが可能である。Hom活性の低下をもたらす突然変異は、「漏出」Hom突然変異とも呼ばれる。C.glutamicumのホモセリン・デヒドロゲナーゼでは、突然変異させてHom活性を増大または低下させることが可能なアミノ酸残基が同定されている。これらの特定のアミノ酸の幾つかは、他の放線菌のHomタンパク質において充分保存されている(表6参照)。
Figure 2007525951
表中(*)、homdr突然変異は、国際公開公報第93/09225号パンフレットの11ページに記載されている。この突然変異は1964位の1塩基対の欠失であり、コドン429でhomdrのリーディング・フレームに影響を及ぼしている。その結果フレームシフト突然変異を生じ、約10アミノ酸の変化および早期停止、または短縮、すなわちポリペプチドの最後の約7残基のアミノ酸の欠失をもたらす。
hom dr遺伝子のカルボキシ末端におけるこの1塩基の欠失は、この酵素のカルボキシル末端のタンパク質配列を根本的に変え、スレオニンと結合部位との相互作用が妨げられるような立体構造の変化をもたらすと考えられる。
[ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ]
ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ(MetA)は、メチオニン生合成の最初に行われる工程で作用する(パーク、エスら(Park、S.et al.)Mol.Cells 8:286〜294、1998)。MetA酵素は、ホモセリンからO−アセチル−ホモセリンへの転換を触媒する。MetAはメチオニン生合成経路の最終産物によって強く制御される。大腸菌では、おそらく2つの別個のアロステリック部位で、S−AMとメチオニンの両方によるアロステリック制御が起こる。さらにMetJおよびS−AMは、metAの転写抑制を引き起こす。コリネ型細菌では、MetAは、大腸菌と同様にメチオニンおよびS−AMによってアロステリック阻害を受ける可能性がある。MetA合成はメチオニンのみによって抑制され得る。さらに、初期の研究により、トリフルオロメチオニン耐性はmetAと関係付けられている。S−AMおよびメチオニンによる負の制御の低下は、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニン産生を増大させ得る。MetA活性の増大は、メチオニンおよびS−AMなどのアスパラギン酸由来のアミノ酸の産生を増大させる可能性があり、一方MetA活性の低下は、スレオニンおよびイソロイシンなどのアミノ酸の形成を促進する可能性がある。
[O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ]
O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ(MetY)は、O−アセチルホモセリンからホモシステインへの転換を触媒する。コリネ型細菌ではメチオニンによってMetYが抑制されている可能性があり、0.5mMのメチオニンの存在下では酵素活性は99%低下する。この阻害はアロステリック制御と遺伝子発現の抑制の複合効果であると考えられる。さらに酵素活性は、メチオニン、ホモセリン、およびO−アセチルセリンによって阻害される。S−AMもMetY活性を調節すると考えられる。脱制御型MetYは、メチオニンまたはS−AM産生を増大させることが可能である。
[ホモセリン・キナーゼ]
ホモセリン・キナーゼは、hom−thrBオペロンの一部であるthrB遺伝子によってコードされている。ThrBはホモセリンをリン酸化する。ホモセリン・キナーゼのスレオニンによる阻害が幾つかの種で観察されている。幾つかの研究は、ホモセリン・キナーゼによるホモセリンのリン酸化が、ある条件下でスレオニン生合成を制限する可能性を示唆している。ThrB活性の増大は、イソロイシンおよびスレオニンなどのアスパラギン酸由来のアミノ酸の産生を増大させる可能性があり、一方ThrB活性の低下は、リジンおよびメチオニンなど(これらに限定はされない)を含めたアミノ酸の形成を促進する可能性がある。
[メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ]
メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼは、メチオニンをS−アデノシル−L−メチオニン(S−AM)に転換する。メチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ(MetK)を下方制御することによって、S−AMへの転換の阻害によりメチオニンの産生を増大させることが可能である。metKの発現またはMetKの活性を増大させることによって、S−AMの産生を最大にすることが可能である。
[O−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ/O−アセチルホモセリン(チオ)−リアーゼ]
O−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ(MetB;シスタチオニンγ−シンターゼとしても知られる)は、O−スクシニルホモセリンまたはO−アセチルホモセリンか
らシスタチオニンへの転換を触媒する。MetBの発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−AMの産生を増大させることが可能である。
[シスタチオニンβ−リアーゼ]
シスタチオニンβ−リアーゼ(MetC)は、シスタチオニンをホモシステインに転換することができる。ホモシステイン産生の増大は、メチオニンの産生を増大させ得る。したがって、MetCの発現または活性の増大は、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの産生を増大させ得る。
[グルタミン酸デヒドロゲナーゼ]
gdh遺伝子によってコードされている酵素グルタミン酸デヒドロゲナーゼは、α−ケトグルタル酸の還元的アミノ化を触媒してグルタミン酸を産生させる。グルタミン酸デヒドロゲナーゼの発現または活性を増大させることによって、リジン、スレオニン、イソロイシン、バリン、プロリン、またはトリプトファンの産生を増大させることが可能である。
[ジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼ]
コリネ型細菌のddh遺伝子によってコードされているジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼは、アンモニアおよびL−2−アミノ−6−オキソピメレートのNADPH依存的還元を触媒して、メソ−2,6−ジアミノピメレート、すなわちリジン生合成の代替経路におけるL−リジンの直接の前駆体を形成する。ジアミノピメレート・デヒドロゲナーゼの過剰発現は、リジン産生を増大させる可能性がある。
[界面活性剤耐性化因子(detergent sensitivity rescuer)]
アセチルCoAカルボキシラーゼのαサブユニットと関係があるタンパク質をコードする、界面活性剤耐性化因子(dtsR1)は、界面活性剤耐性遺伝子である。DtsR1の発現または活性を増大させることによって、リジンの産生を増大させることが可能である。
[5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ]
5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ(MetH)は、ホモシステインのメチオニンへの転換を触媒する。この反応はコバラミン(ビタミンB12)に依存する。MetHの発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの産生を増大させることが可能である。
[5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタミン酸−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ]
5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタミン酸−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ(MetE)も、ホモシステインのメチオニンへの転換を触媒する。MetEの発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの産生を増大させることが可能である。
[セリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ]
セリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(GlyA)の発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの産生を増大させることが可能である。
[5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ]
5,10−メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ(MetF)はメチレンテトラヒド
ロ葉酸からメチルテトラヒドロ葉酸(ホモシステインをメチル化してメチオニンとするための補助因子)への還元を触媒する。MetFの発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの産生を増大させることが可能である。
[セリンO−アセチルトランスフェラーゼ]
セリンO−アセチルトランスフェラーゼ(CysE)は、セリンのO−アセチルセリンへの転換を触媒する。CysEの発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの増大をもたらすことが可能である。
[D−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ]
D−3−ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ(SerA)は、セリン生合成における最初の工程を触媒し、セリンによってアロステリック阻害される。SerAの発現または活性を増大させることによって、メチオニンまたはS−アデノシル−L−メチオニンの産生を増大させることが可能である。
[McbR遺伝子産物]
C.glutamicumのmcbR遺伝子産物は、TetR−ファミリーの推定上の転写抑制因子として同定されており、C.glutamicumにおけるメチオニン合成を誘導する代謝系の制御に関与する可能性がある(レイら(Rey et al.)J Biotechnol.103(1):51〜65、2003)。mcbR遺伝子産物は、metY、metK、cysK、cysl、hom、pyk、ssuD、およびおそらく他の遺伝子の発現をも抑制する。McbRはS−AMまたはメチオニンなどの小分子と共同して発現を抑制すると考えられる。今日までに、S−AMまたはメチオニンのいずれかの結合を妨げるような特定のMcbR対立遺伝子は同定されていない。McbRの発現を低下させること、および/またはS−AMによるMcbRの制御を妨げることによって、アミノ酸産生を増大させることが可能である。
McbRは、イオウ含有アミノ酸(例えばシステイン、メチオニン)の制御と関係がある。McbRの発現または活性の低下により、ホモセリンに由来する任意のアスパラギン酸ファミリーのアミノ酸(例えばホモセリン、O−アセチル−L−ホモセリン、O−スクシニル−L−ホモセリン、シスタチオニン、L−ホモシステイン、L−メチオニン、S−アデノシル−L−メチオニン(SAM)、O−ホスホ−L−ホモセリン、スレオニン、2−オキソブタン酸、(S)−2−アセト−2−ヒドロキシブタン酸、(S)−2−ヒドロキシ−3−メチル−3−オキソペンタン酸、(R)−2,3−ジヒドロキシ−3−メチルペンタン酸、(R)−2−オキソ−3−メチルペンタン酸、およびL−イソロイシン)の産生が増大する可能性もある。
[リジン輸送体タンパク質]
リジン輸送体タンパク質(LysE)は、細胞からのリジンの流出を仲介する特異的なリジンの輸送体である。lysE遺伝子に欠失があるC.glutamicumでは、L−リジンが1Mを超える細胞内濃度に達する可能性がある(エルドマン、エイら(Erdmann、A.、et al.)J Gen Microbiol.139:3115〜3122、1993)。この輸送タンパク質の過剰発現または活性の増大は、リジン産生を増大させる可能性がある。
[排出因子(efflux)タンパク質]
相当数の細菌遺伝子が膜輸送タンパク質をコードしている。これらの膜輸送タンパク質の1サブセットが、細胞からのアミノ酸の排出を仲介する。例えば、Corynebacterium glutamicumは、スレオニン排出因子タンパク質を発現する。こ
のタンパク質の活性の消失は、スレオニンの多量の細胞内蓄積をもたらす(シミックら(Simic et al.)J Bacteriol.183(18):5317〜5324、2001)。排出因子タンパク質の発現または活性を増大させることによって、さまざまなアミノ酸の産生を増大させることが可能である。有用な排出因子タンパク質は、薬剤/代謝産物輸送担体ファミリーのタンパク質を含む。表16に列挙したC.glutamicumのタンパク質またはそのホモログを使用して、アミノ酸産生を増大させることが可能である。
[細菌遺伝子の単離]
宿主株中で発現させるための細菌遺伝子を、当分野で知られている方法によって単離することが可能である。例えば、組換え核酸の構築の方法に関して、サムブルック、ジェイ(Sambrook、J.)およびラッセル、ディー、ダブリュ(Russell、D.W.)著「Molecular Cloning:A Laboratory Manual」、第3版、米国ニューヨーク州コールドスプリングハーバー所在のコールドスプリングハーバー出版(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、2001)を参照のこと。供給源の菌株由来のゲノムDNAは、周知の方法を使用して調製することが可能であり(例えば、サイトウ、エイチ(Saito、H.)およびミウラ、ケイ(Miura、K.)、Biochim Biophys Acta.72:619〜629、1963年を参照のこと)、PCR法を使用してゲノムDNAから遺伝子を増幅することが可能である(米国特許第4,683,195号および米国特許第4,683,202号、サイキら(Saiki、et al.)Science 230:350〜1354、1985)。
増幅反応用に使用されるDNAプライマーは、目的の遺伝子の領域全体または部分領域を含む二本鎖DNAの両方の3’末端と相補的なプライマーである。遺伝子の部分領域のみが増幅される場合は、このようなDNA断片をプライマーとして使用して、染色体DNAライブラリーから領域全体を含むDNA断片のスクリーニングを行うことが必要である。遺伝子の領域全体が増幅される場合は、増幅された遺伝子を含むDNA断片を含んだPCR反応溶液をアガロース・ゲル電気泳動に供し、次いでDNA断片を抽出し、細菌系中での発現に適したベクターにクローニングする。
PCR用のDNAプライマーは、例えば供給源の菌株中の既知配列に基づいて、適切に調製することが可能である(リショー、エフら(Richaud、F.et al.)、J Bacteriol.297、1986)。例えば、目的の異種遺伝子をコードするヌクレオチド塩基を含む領域を増幅させることが可能であるプライマーを使用すればよい。プライマーの合成は、市販のDNA合成装置(例えば、アプライドバイオシステムズインコーポレイテッド社(Applied Biosystems Inc.)製のDNA合成装置モデル380B)を使用することによって、ホスホアミダイト法(Tetrahed Lett.22:1859、1981を参照)などの通常の方法によって行うことが可能である。さらにPCR法は、市販のPCR装置およびTaqDNAポリメラーゼ、またはより高性能の他のポリメラーゼを使用することによって、供給業者によって指定された方法に従い行うことが可能である。
[変異体対立遺伝子の構築]
アミノ酸産生を制御する多くの酵素は、生合成経路の中間体または最終産物によるアロステリック・フィードバック阻害を受ける。フィードバック阻害に関与する残基の置換によって、これらの酵素の有用な変異体を作製することが可能である。例えば、ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ(metAによってコードされている)などの酵素は、S−AMによってフィードバック阻害される。ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼの脱制御型変異体を作製するために、我々はホモセリンO−アセチルトランスフェラー
ゼのアミノ酸配列内の推定S−AM結合残基(S−AM結合残基と推定される残基)を同定し、次いでプラスミドを構築して、S−AMによるアロステリック制御に対して高い耐性を与えることが予想される特異的なアミノ酸置換を含むMetA変異体を発現させた。これらの変異体を発現する菌株では、メチオニンの産生が増大した(以下の実施例を参照)。
さまざまな酵素におけるその他の推定S−AM結合残基には、表9および表10に列挙した残基があるが、これらだけには限られない。表9および表10の1つまたは複数の残基を、非保存的残基、またはアラニンで(例えば、野生型の残基がアラニン以外である場合)置換することが可能である。配列のアラインメントから、S−AMに対するフィードバック感受性に関係があると思われる残基は、遠縁の細菌由来のさまざまなMetAおよびMetYタンパク質中で保存されていることが確認されている。
標準的な部位特異的突然変異誘発技法を使用して、アロステリック制御に対する感受性が低下した変異体を構築することが可能である。PCR増幅させた遺伝子を適切なシャトル・ベクターにクローニングした後、オリゴヌクレオチドを用いた部位特異的突然変異誘発を使用して、特異的なアミノ酸置換をコードする改変型対立遺伝子を得る。野生型遺伝子または改変型対立遺伝子を含むベクターを、C.glutamicum、または他の適切な宿主株に、対照ベクターと並行して形質転換することが可能である。得られた形質転換体を、例えばアミノ酸生産性、S−AMによるフィードバック阻害に対する耐性の向上、目的の酵素の活性、または最も興味深い変異対立遺伝子を同定するための当業者に知られている他の方法に関して、スクリーニングすることが可能である。アミノ酸生産性および/または酵素活性を測定するためのアッセイを使用してスクリーニング結果を確認し、有用な変異対立遺伝子を選択することが可能である。アミノ酸および関連代謝産物のレベルを定量化するための、高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)およびHPLC−質量分析法(MS)アッセイなどの技法は当業者には周知である。
突然変異誘発PCRなどの方法によって、コード配列内にランダムなアミノ酸置換を生じさせる方法を使用することが可能である(例えば、フィードバック阻害の低下をスクリーニングするため、あるいは変異をさらに導入して強化型の変異配列とするための変異体を産生させるため)。例えば、GeneMorph(登録商標)PCR突然変異誘発キット(米国カリフォルニア州ラ・ホーヤ所在のストラタジーン(Stratagene))を使用して、製造者の教示書に従ってPCR法を行い、中程度および高頻度の突然変異を得ることが可能である。他の方法も当分野では知られている。
宿主株に内在する他の酵素の存在下において、酵素の評価を行うことが可能である。幾つかの場合、該生物に内在しない生合成タンパク質(例えばエピソームにより発現されるタンパク質)の機能性を詳細に評価するための試薬を使用することが有用であろう。フィードバック阻害に関する表現型アッセイまたは酵素アッセイを使用して、野生型および変異型の生合成酵素の機能を確認することが可能である。クローニングした遺伝子の機能は、宿主生物(例えば、宿主の大腸菌またはC.glutamicum)の遺伝学的に解析されている突然変異体に対する補完性によって確認することが可能である。多くの大腸菌株が、大腸菌ストックセンター(E.coli Genetic Stock Center)(http://cgsc.biology.yale.edu/top.html)から公的に入手可能である。C.glutamicum突然変異体も記載されてきている。
[遺伝子の発現]
当分野で知られている方法を使用して、宿主細菌株中で細菌遺伝子を発現させることが可能である。幾つかの場合、細菌遺伝子(例えば、異種遺伝子および/または変異体遺伝
子)の過剰発現が、宿主株によるアミノ酸産生を増大させるであろう。遺伝子の過剰発現は、さまざまな方法によって達成することが可能である。例えば、多数の遺伝子コピーを発現させてもよいし、あるいは遺伝子(例えば、遺伝子の変異体対立遺伝子、または内在性遺伝子)上流のプロモーター、制御要素、および/またはリボソーム結合部位を、宿主株で最適に発現するように改変してもよい。さらに、宿主株が該宿主生物に固有な遺伝子のコピーを既に1つまたは複数有している場合でも、対応する遺伝子がさらに1コピー存在するだけで産生が増大する可能性がある。遺伝子を強力な構成的プロモーターまたは誘導性プロモーター(例えばtrc、lac)と作動可能なように連結させ、最大のアミノ酸産生を容易にする条件下で誘導することも可能である。mRNAの安定性を高めるための方法は当業者に知られており、これを使用してタンパク質が絶えず高レベルで発現されるのを確実にすることが可能である。例えば、キースリング、ジェイ(Keasling、J.)、Trends in Biotechnology 17:452〜460、1999を参照のこと。培地および培養条件の最適化によって、遺伝子の発現を増大させることも可能である。
細菌中での遺伝子の発現を容易にするための方法は報告されている。例えば、グエレロ、シーら(Guerrero、C、et al.)、Gene 138(1〜2):35〜41、1994;エイクマンス、ビー、ジェイら(Eikmanns、B.J.、et
al.)Gene 102(1):93〜8、1991;シュバルザー、エーおよびプフラー、エー(Schwarzer、AおよびPubler、A)Biotechnol.9(1):84〜7、1991;ラバレ、ジェーら(Labarre、J.、et al.)、J Bacteriol.175(4):1001〜7、1993;マルンブレス、エムら(Malumbres、M.、et al.)Gene 134(1):15〜24、1993;ジェンセン、ピー.アールおよびハマー、ケー(Jensen、P.R.およびHammer、K.)Biotechnol Bioeng、158(2〜3):191〜5、1998;マクリデス、エス、シー(Makrides、S.C.)Microbiol Rev.60(3):512〜38、1996;ツチヤら(Tsuchiya et al.)Bio/Technology 6:428〜431、1988;米国特許第5,965,931号;米国特許第4,601,893号;および米国特許第5,175,108号を参照のこと。
目的の遺伝子(例えば異種遺伝子または変異体遺伝子)は、適切なプロモーター、例えば該遺伝子本来のプロモーターまたは宿主株由来のプロモーター、ファージのプロモーター、充分に解析されている大腸菌プロモーターの1つ(例えばtac、trp、phoA、araBAD、またはこれらの変異体など)などと作動可能なように連結されなければならない。他の適切なプロモーターも利用可能である。1実施形態では、異種遺伝子は、宿主株の内在性ホモログのレベルより少なくとも2倍、5倍、または10倍高いレベルでの該異種遺伝子の発現を可能にするプロモーターと作動可能なように連結される。染色体へ組み込まれることによって遺伝子増幅の過程を助長するプラスミド・ベクターを使用することも可能である。例えば、ラインシャイドら(Reinscheid et al.)、Appl.Environ Microbiol.60:126〜132、1994)を参照のこと。この方法では、宿主(通常は大腸菌)内では複製し得るがC.glutamicumでは複製し得ないプラスミド・ベクターに、完全長の遺伝子をクローニングする。これらのベクターには、例えばpSUP301(サイモンら(Simon et al.)、Bio/Technol.1、784〜79、1983)、pKl8mobまたはpKl9mob(シュファーら(Schfer et al)、Gene 145:69〜73、1994)、PGEM−T(米国ウィスコンシン州マディソン所在のプロメガコーポレーション(Promega Corp.))、pCR2.1−TOPO(シューマン(Shuman)J Biol Chem.269:32678〜84、1994;米国特許第5,487,993号)、pCR.RTM.Blunt(オランダ国グロニ
ンゲン所在のインビトロゲン(Invitrogen);バーナードら(Bernard
et al.)、J Mol Biol.、234:534〜541、1993)、pEM1(シュランプら(Schrumpf et al.)J Bacteriol.173:4510〜4516、1991)またはpBGS8(シュプラットら(Spratt et al.)、Gene 41:337〜342、1996)がある。次いで、増幅させる遺伝子を含んだプラスミド・ベクターを、接合または形質転換によってC.glutamicumの所望の菌株内に入れる。接合の方法は、例えばシュファーら(Schfer et al)、(Appl Environ Microbiol.60:756〜759、1994)によって報告されている。形質転換の方法は、例えばチアバッチら(Thierbach et al.)(Appl Microbiol Biotechnol.29:356〜362、1988)、ダニカンおよびシブナン(DunicanおよびShivnan)(Bio/Technol.7:1067〜1070、1989)ならびにタウチら(Tauch et al.)(FEMS Microbiol
Lett.123:343〜347、1994)によって報告されている。遺伝的交差事象による相同的組換えの後では、得られた菌株は、宿主ゲノム中に所望の遺伝子が組み込まれている。
適切な発現プラスミドは、少なくとも1つの選択可能なマーカーも含み得る。選択可能なマーカーは、宿主細胞において抗生物質耐性を与えるヌクレオチド配列であってよい。これらの選択可能なマーカーには、アンピシリン、セファゾリン、アウグメンチン、セホキシチン、セフタジジム、セフチオファー、セファロチン、エンロフロキシン、カナマイシン、スペクチノマイシン、ストレプトマイシン、テトラサイクリン、チカルシリン、チルミコシン、またはクロラムフェニコール耐性遺伝子がある。他の選択可能なマーカーには、特定の宿主株中に存在する栄養要求性(例えばロイシン、アラニン、またはホモセリン要求性)を補完することが可能な遺伝子がある。
1実施形態では、異種遺伝子を発現させるために複製型ベクターが使用される。例示的な複製型ベクターには、以下のもの、すなわちa)選択可能なマーカー、例えば抗生物質マーカー、kanR(pACYC184由来)など;b)大腸菌の複製起点、P15a ori(pACYC184由来)など;c)C.glutamicumの複製起点、pBL1中で見られる複製起点など;d)プロモーター・セグメント、付随する抑制遺伝子を含んでも含まなくてもよい;およびe)ターミネーター・セグメントが含まれうる。プロモーター・セグメントはlac、trc、trcRBS、tac、またはλP/λP(大腸菌由来)、またはphoA、gpd、rplM、rpsJ(C.glutamicum由来)であってよい。抑制遺伝子は、lac、trc、trcRBS、tacに対してはlacI、λP/λPに対してはcI857であってよい。ターミネーター・セグメントは大腸菌のrrnB(ptrc99a由来)、T7ターミネーター(pET26由来)、またはC.glutamicum由来のターミネーター・セグメントであってよい。
他の実施形態では、異種遺伝子を発現させるために組込み型ベクター(integrative vector)が使用される。例示的な組込み型ベクターは:選択可能なマーカー、例えば抗生物質マーカー、kanR(pACYC184由来)など;b)大腸菌の複製起点、P15a ori(pACYC184由来)など;c)およびd)置換されるセグメント(pckまたはhom遺伝子など)に隣接するC.glutamicumゲノムの2つのセグメント;e)B.subtilis由来のsacB遺伝子;f)異種遺伝子の発現を調節するためのプロモーター・セグメント、付随する抑制遺伝子を含んでも含まなくてもよい;およびg)ターミネーター・セグメントを含むことが可能である。プロモーター・セグメントはlac、trc、trcRBS、tac、またはλP/λP(大腸菌由来)、またはphoA、gpd、rplM、rpsJ(C.glutamic
um由来)であってよい。抑制遺伝子は、lac、trc、trcRBS、tacに対してはlacI、λP/λPに対してはcIであってよい。ターミネーター・セグメントは大腸菌のrrnB(ptrc99a由来)、T7ターミネーター(pET26由来)、またはC.glutamicum由来のターミネーター・セグメントであってよい。考えられる組込み型または複製型のプラスミド、またはこれらのプラスミドを構築するために使用される試薬は、本明細書に記載するものだけには限られない。他のプラスミドは当業者によく知られている。
C.glutamicum由来のターミネーター・セグメントを使用するために、該ターミネーター配列および隣接する配列を1つの遺伝子セグメントによって供給することが可能である。この場合、前述の要素はプラスミド上で以下の順序、すなわちマーカー;複製起点;置換すべきセグメントに隣接するC.glutamicumゲノムのセグメント;プロモーター;C.glutamicumのターミネーター;sacB遺伝子として配置されるであろう。sacB遺伝子は、複製起点とC.glutamicumの隣接セグメントとの間に位置してもよい。組込みおよび切り出しによって、プロモーター、ターミネーター、および目的の遺伝子のみが挿入される。
前述のプラスミド要素の間の幾つかの可能な位置のうち1つにマルチクローニング部位を配置して、目的の特定の遺伝子(例えばlysCなど)のプラスミド中への挿入を容易にすることが可能である。複製型および組込み型ベクターのいずれについても、RP4mobなどの接合移入の起点を加えることによって、大腸菌とC.glutamicumとの間の遺伝子の移動を容易にすることが可能である。
1実施形態では、エピソーム性プラスミドを用いて宿主株中で細菌遺伝子を発現させる。適切なプラスミドには、コリネ型細菌などの選択された宿主株中で複製するプラスミドがある。多くの既知のプラスミド・ベクター、例えばpZ1(メンケルら(Menkel
et al.)、Applied Environ Microbiol.64:549〜554、1989)、pEKEx1(エイクマンスら(Eikmanns et al.)、Gene 102:93〜98、1991)またはpHS2−1(ソネンら(Sonnen et al.)、Gene 107:69〜74、1991)などは、潜在性(cryptic)プラスミドpHM1519、pBL1またはpGA1を基とするものである。使用可能な他のプラスミド・ベクターには、pCG4(米国特許第4,489,160号)、またはpNG2(サーウォルド−デービスら(Serwold−Davis et al.)、FEMS Microbiol Lett.66:119〜124、1990)、またはpAG1(米国特許第5,158,891号)に基づくベクターがある。別例として、1つまたは複数の遺伝子を、形質導入、トランスポゾン(ベルグ、ディー.イーおよびベルグ、シー.エム(Berg、D.E.およびBerg、C.M.)、Bio/Technol.1:417、1983)、Muファージ(特開平2−109985号)あるいは相同的組換えまたは非相同的組換え(「Experiments in Molecular Genetics」、Cold Spring Harbor
Lab.、1972年)を使用する方法によって宿主微生物の染色体中に組み込むことが可能である。
さらに、2つ以上の遺伝子を使用するか、あるいは遺伝子を他の生合成経路の遺伝子と組み合わせて使用して、特定の生合成経路、解糖、補充、またはアミノ酸輸送の1つまたは複数の酵素を増強することが、アミノ酸の生産に有利である可能性がある。
特定の遺伝子産物の発現を同時に弱化させて特定のアミノ酸の産生を最大にすることも有利である可能性がある。例えば、metKの発現またはMetKの活性を弱めることで、メチオニンからS−AMへの転換を妨げることによってメチオニン産生を増大させる可
能性がある。
核酸を宿主細胞に導入する方法は当分野で知られている。例えば、サムブルック、ジェーおよびラッセル、ディー、ダブリュー(Sambrook、J.およびRussell、D.W.)著「Molecular Cloning:A Laboratory Manual」、第3版、米国ニューヨーク州コールドスプリングハーバー所在のコールドスプリングハーバー出版(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、2001を参照のこと。適切な方法には、塩化カルシウムを使用する形質転換(マンデル、エムおよびヒガ、エー(Mandel、M.およびHiga、A.)J.Mol Biol.53:159、1970)、およびエレクトロポレーション(レスト、エム.イー.ファンデルら(Rest、M.E.van der、et al.)Appl Microbiol.Biotechnol.52:541〜545、1999)、または接合がある。
[細菌の培養]
目的の遺伝子(例えば、異種遺伝子、フィードバック阻害が低減された酵素をコードする変異体遺伝子)を含む細菌を、連続培養してもよいし、あるいはバッチ発酵工程(バッチ培養)によって培養してもよい。当業者に知られている他の工業的に使用されている変形工程には、供給バッチ(供給工程)または反復供給バッチ工程(反復供給工程)がある。周知の培養法の要約は、クミエル(Chmiel)(Bioprozesstechnik 1.Einfuhrung in die Bioverfahrenstechnik(Gustav Fischer Verlag、Stuttgart、1991))の教科書、あるいはストルハス(Storhas)(Bioreaktoren und periphere Einrichtungen(Vieweg Verlag、Braunschweig/Wiesbaden、1994))の教科書に記載されている。
使用する培養培地は、特定の宿主株の要件を満たすものである。さまざまな微生物に適した培養培地についての一般的説明は、米国細菌学協会(American Society for Bacteriology)の書籍「Manual of Methods for General Bacteriology」(米国ワシントン市、1981)に見出すことが可能であるが、培養培地の組成は、生成物の形成を最大にするために単純な増殖要件以外にも変更が加えられることが多いことは、当業者であれば理解しているであろう。
糖および炭水化物、例えばグルコース、スクロース、ラクトース、フルクトース、マルトース、デンプンおよびセルロースなど;油および脂質、例えば大豆油、ヒマワリ油、ラッカセイ油およびココナッツ油など;脂肪酸、例えばパルミチン酸、ステアリン酸およびリノール酸など;アルコール、例えばグリセロールおよびエタノールなど;および有機酸、例えば酢酸などを、炭素の供給源として個別に、あるいは混合物として使用することが可能である。
窒素を含む有機化合物、例えばペプトン、酵母エキス、肉エキス、麦芽エキス、コーンスティープリカー、大豆タンパク質加水分解物、大豆粉および尿素など、または無機化合物、例えば硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウムおよび硝酸アンモニウムなどを、窒素の供給源として使用することが可能である。窒素の供給源は個別に、あるいは混合物として使用することが可能である。
リン酸、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、またはナトリウムを含むこれらの塩を、リン供給源として使用することが可能である。
例えば硫酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、HSなどの還元供給源、硫化物、硫化物の誘導体、メチルメルカプタン、チオグリコライト、チオシアネート、およびチオ尿素などのイオウを含む有機および無機化合物を、イオウを含むアミノ酸を調製するためのイオウ供給源として使用することが可能である。
培養培地は、増殖に必要な金属塩、例えば硫酸マグネシウムまたは硫酸鉄を含むことも可能である。アミノ酸およびビタミン(例えばコバラミン)などの必須の増殖物質を、前述の物質に加えて使用することが可能である。さらに適切な前駆物質を培養培地に加えてもよい。言及した出発物質は1つのバッチとして培養物に加えてもよいし、あるいは培養中に複数回供給されてもよい。
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カルシウム、アンモニアまたはアンモニア水などの塩基性化合物、あるいはリン酸または硫酸などの酸性化合物を適切な方法で使用して、pHを調節することが可能である。例えば脂肪酸ポリグリコールエステルなどの消泡剤を使用して、気泡の発生を調節することが可能である。例えば抗生物質などの選択作用を有する適切な物質を培地に加えて、プラスミドの安定性を保つことが可能である。好気性条件を保つためには、酸素または酸素を含む気体混合物、例えば空気などを、培養物中に導入する。培養物の温度は典型的には20〜45℃、好ましくは25〜40℃である。所望の産物が最大限形成されるまで、通常は10時間〜160時間以内で培養を続ける。
このようにして得た発酵ブロスは、乾燥重量で2.5〜25重量%の目的のアミノ酸を含み得る。生産用微生物の増殖および代謝が、発酵サイクルのある時期、好ましくは発酵期間の少なくとも30%の間の炭水化物添加速度によって制限されるように発酵が行われると好都合である可能性もある。例えば、発酵培地中で使用可能な糖の濃度を、この期間中は≦3g/lに維持する。
次いで発酵ブロスをさらに処理することが可能である。バイオマス全部または一部分を、任意の固体−液体分離法、例えば遠心分離、濾過、デカント、またはこれらの組合せなどによって発酵ブロスから取り出してもよいし、あるいはバイオマスが完全にブロス中に含まれたままでもよい。次いで、周知の方法によって、例えば多重効用蒸発器、薄膜蒸発器、流下液膜式蒸発器によって、あるいは逆浸透によって、ブロスから水を除去する。濃縮された発酵ブロスを、次いで凍結乾燥、スプレー乾燥、流動床乾燥などの方法によって、あるいは他の方法によって後処理して、好ましくは自由流動性の微粉末を得ることが可能である。
この自由流動性の微粉末は、次いで適切な圧縮処理または造粒処理によって、粗粒子状で、容易に自由流動する、保存可能かつほとんど無塵の産物へと転換可能である。造粒または圧縮においては、従来の有機または無機の補助物質または担体、例えばデンプン、ゼラチン、セルロース誘導体、または類似の物質(食品加工において結合剤、ゲル化剤または増粘剤として従来使用されている物質など)、あるいは他の物質、例えばシリカ、ケイ酸(塩)またはステアリン酸(塩)などを使用することが有利である可能性がある。
しかしながら、別例として、食品加工において周知の従来の有機または無機担体物質、例えばシリカ、ケイ酸(塩)、グリット、ぬか、穀粉、デンプン、糖または他の物質に産物を吸収させることも可能であり、かつ/あるいは従来の増粘剤または結合剤を用いて混合し安定化させることも可能である。
最後に、DE−C−4100920に記載されたのと同様に、フィルム形成物質、例えば金属炭酸塩、シリカ、ケイ酸(塩)、アルギン酸(塩)、ステアリン酸(塩)、デンプン、ゴムおよびセルロースエーテルなどを使用するコーティング処理によって、産物を動
物の胃、特に反芻動物の胃による消化に対して安定な状態にすることが可能である。
バイオマスが処理中に分離除去される場合、他の無機固体、例えば発酵中に添加される固体は一般に除去される。
本発明の1態様では、バイオマスは70%まで、好ましくは80%まで、好ましくは90%まで、好ましくは95%まで、および特に好ましくは100%までの程度まで分離除去することが可能である。本発明の他の態様では、バイオマスの20%まで、好ましくは15%まで、好ましくは10%まで、好ましくは5%までのバイオマスを分離除去し、バイオマスを分離除去しないことが特に好ましい。
発酵ブロスの溶液中に形成または添加され、該溶液中に存在する有機物質を、適切な処理によって保持または分離することが可能である。これらの有機物質には、場合によって所望のL−アミノ酸以外に生産され、場合によっては発酵に使用された微生物により放出される有機副産物が含まれる。該副産物はL−リジン、L−バリン、L−スレオニン、L−アラニン、L−メチオニン、L−イソロイシン、またはL−トリプトファンからなる群から選択されるL−アミノ酸を含む。該副産物はビタミンB1(チアミン)、ビタミンB2(リボフラビン)、ビタミンB5(パントテン酸)、ビタミンB6(ピリドキシン)、ビタミンB12(シアノコバラミン)、ニコチン酸/ニコチンアミドおよびビタミンE(トコフェロール)からなる群から選択されるビタミンを含む。該副産物は、酢酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸またはフマル酸などの1〜3個のカルボキシル基を有する有機酸も含む。最後に、該副産物は糖、例えばトレハロースも含む。該副産物が産物の栄養価を改善する場合、これらの化合物が望まれる場合もある。
L−アミノ酸および/またはD−アミノ酸および/またはラセミ混合物D、L−アミノ酸を含めたこれらの有機物質を、適切な処理工程中に固体状または液体状の濃縮物または純粋な物質として、必要に応じて加えることも可能である。既述のこれらの有機物質は個別に、あるいは混合物として、得られた発酵ブロスまたは濃縮した発酵ブロスに加えることが可能であり、あるいは乾燥処理または造粒処理中に加えることも可能である。同様に、有機物質または数種類の有機物質の混合物を発酵ブロスに添加すること、他の有機物質または数種類の有機物質の他の混合物を後の処理工程、例えば造粒中に添加することも可能である。前述の産物は、食品添加物、すなわち動物栄養用の食品添加物として使用することが可能である。食品添加物として使用するためのアミノ酸の調製方法に関しては、例えばその内容を本願明細書に援用する、国際公開公報第02/18613号パンフレットを参照のこと。
[アスパラギン酸由来のアミノ酸の産生を増大させるための遺伝子発現用ベクターの構築]
アスパラギン酸由来のアミノ酸の産生と関係がある遺伝子を発現させるための、プラスミドを作製した。多くの標的遺伝子を図1および図2に示す。これらの図はアスパラギン酸由来のアミノ酸の産生に直接関与する生合成遺伝子の大部分を示している。これらのプラスミドは、自律的に複製するものでも宿主C.glutamicumの染色体中に組み込まれるものでもよいが、該プラスミドを報告されているようにエレクトロポレーションによってコリネバクテリウムの菌株中に導入した(フォレッティー、エム、ティーら(Follettie、M.T.et al.)J Bacteriol.167:695〜702、1993を参照のこと)。全てのプラスミドは、抗生物質カナマイシンに対する耐性を与えるkanR遺伝子を含む。形質転換体を、カナマイシン(25mg/L)を含む培地上で選択した。
エピソーム性プラスミドからの発現用に、C.glutamicumの低コピー数の潜
在性pBL1プラスミドの誘導体を使用してベクターを構築した(サンタマリアら(Santamaria et al.)J.Gen.Microbiol.130:2237〜2246、1984を参照のこと)。エピソーム性プラスミドは、C.glutamicum中でのプラスミドの複製を可能にするレプリカーゼをコードする配列を含み;したがって、これらのプラスミドは、染色体中へ組み込まれずに増幅可能である。プラスミドMB3961およびMB4094を、本明細書に記載するエピソーム性発現プラスミドを構築するために使用したベクターの骨格とした(図3および4を参照のこと)。プラスミドMB4094が含む複製起点は、MB3961と比較してコリネバクテリウム中での使用に関して改善されており;したがって、この骨格を多くの試験用に使用した。MB3961およびMB4094のいずれも、pTrc99A(アマンら(Amann et al.)、Gene 69:301〜315、1988を参照のこと)由来の制御配列を含む。lacIq−trc IPTG誘導性プロモーター・カセットの3’部分は、目的の遺伝子が、該遺伝子の開始部位と隣接するNcoI部位を備えたNcoI−NotI適合性の突出部を含む断片として挿入されうるように、ポリリンカー内に存在する(KpnIなどの他のポリリンカー部位をNotI部位の代わりに使用することも可能である)。さらに、改変型trcプロモーター(trcRBS)およびC.glutamicumのgpd、rplM、およびrpsJプロモーターなどの有用なプロモーターを、MB3961およびMB4094骨格のNheI−NcoI断片などの好都合な制限断片に挿入することが可能である。trcRBSプロモーターは、発現タンパク質のレベルを増大させることが示された改変型リボゾーム結合部位を含む。遺伝子の発現に関するこれらの検討に使用したプロモーターの配列を表7に示す。
Figure 2007525951
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遺伝子欠失によって本来のC.glutamicumの遺伝子を不活性化させるためのプラスミドも設計した。幾つかの場合、これらの構築物では本来の遺伝子が欠失し、かつ宿主染色体の欠失の生じた遺伝子座に異種遺伝子が挿入される。表8に、欠失させた内在性遺伝子、および導入された場合には異種遺伝子を列挙する。欠失プラスミドは、欠失事象の標的遺伝子の上流および下流の領域と相同なヌクレオチド配列を含み;場合よっては、これらの配列は不活性化される遺伝子のコード配列の一部を含む。これらの隣接する配列を使用して相同的組換えを容易にする。1回の交差事象により、プラスミドは宿主染色体上の欠失させる遺伝子の上流および下流の部位に送られる。欠失プラスミドは、Bacillus subtilis由来のレバンスクラーゼ遺伝子をコードするsacB遺伝子も含む。組込み型プラスミドを含む形質転換体を、カナマイシンを欠くBHI培地で画線培養した。1日後、10%スクロースを含むBHI培地上でコロニーを画線培養した。この手順によって、sacB遺伝子が切除されている菌株が選択されるが、これは、sacB遺伝子がスクロースを重合させてC.glutamicumに対して有毒なレバンを形成するからである(ジャガー、ダブリューら(Jager、W.、et al.)J.Bacteriol.174:5462〜5465、1992を参照のこと)。スクロースを含む培地で形質転換体を増殖させる間に、sacBにより組換え事象に関する陽性選択が可能となり、その結果、完全な欠失を生じるか、または、組込み型プラスミドの特定の目的遺伝子の誘導的発現を制御するカセット以外の部分全ての除去がもたらされる(ジャガー、ダブリューら(Jager、W.、et al.)J.Bacteriol.174:5462〜5465、1992を参照のこと)。PCR、および診断用培地上での増殖を使用して、期待される組換え事象がスクロース耐性コロニー中で起こったことを確認した。図5〜12Aに、本明細書に記載する欠失プラスミドを示す。
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[アスパラギン酸由来のアミノ酸の産生を増大させるための遺伝子の単離]
アスパルトキナーゼα(lysC−α)およびβ(lysC−β)、およびMycobacterium smegmatis由来のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ(asd)(Corynebacterium glutamicumにおけるlysC/asdのホモログ)の野生型対立遺伝子;アスパルトキナーゼ−asd(lysC−asd)、dapA、およびStreptomyces coelicolor由来のhom、Thermobifida fusca由来のmetAおよびmetYA、ならびにErwinia chrysanthemi由来のdapAおよびppcをコードする遺伝子を、それぞれの生物から単離したゲノムDNAを使用するPCR増幅によって得る。さらに、場合によっては、それぞれの遺伝子に対応する野生型対立遺伝子を、C.glutamicumから単離する。続いてアンプリコンを配列確認用にpBluescriptSKIIにクローニングし;特定の場合、活性型の対立遺伝子を産生するためにこれらのベクターにおいて部位特異的突然変異誘発も行う。ゲノムDNAは、37℃で72時間BHI培地において増殖させたM.smegmatisから、QIAGEN Genomic−tip(商品名)を使用して製造者のキット(米国カリフォルニア州ヴァレンシア所在のキアゲン(Qiagen))の推奨に従って単離する。S.coelicolor由来のゲノムDNAを単離するためには、「塩析法」(キーザー、ティーら(Kieser、T.、et.al.)著「Practical Streptomyces
Genetics」、pp.169〜170、英国ノリッジ所在のジョン・アイネス・ファウンデーション(John Innes Foundation)、2000年)に記載されている)を、TYE培地(ATCC培地1877ISP培地1)中で25℃において7日間増殖させた細胞に使用する。
T.fuscaからゲノムDNAを単離するためには、50℃で5日間TYG培地(ATCC培地741)中において細胞を増殖させる。100mlの培養物を遠心分離にかけ(5000rpm、4℃で10分間)、40mlの10mM Tris、20mM EDTA pH8.0で2回洗浄する。細胞ペレットを、10mM Tris、20mM EDTA pH8.0に懸濁して最終体積40mlとする。この懸濁液を、Microfluidizer(R)(米国マサチューセッツ州ニュートン所在のミクロフルイディクスコーポレーション(Microfluidics Corporation))に10サイクル通し回収する。この装置を別のバッファー20mlで洗浄し回収する。溶解した細胞の最終体積は60mlである。溶解した細胞の懸濁液からイソプロパノール沈殿によってDNAを沈殿させ、ペレットを2mlのTE pH8.0に再懸濁する。サンプルをフェノール/クロロホルムで抽出し、DNAをイソプロパノールでもう1度沈殿させる。E.chrysanthemiからDNAを単離するためには、Genomic Tip 500/Gを使用して、大腸菌に関して説明したのと同様に(Qiagenのゲノム・プロトコル)ゲノムDNAを調製した。
M.smegmatisのlysC−asdオペロンのPCR増幅用に、lysC遺伝子の上流の配列およびasdの停止コドン近くの配列に従いプライマーを設計する。上流プライマーは5’−CCGTGAGCTGCTCGGATGTGACG−3’(配列番号:_)であり、下流プライマーは5’−TCAGAGGTCGGCGGCCAACAGTTCTGC−3’(配列番号:_)である。10μlの10×Cloned Pfuバッファー、8μlのdNTP混合物(それぞれ2.5mM)、2μlの各プライマー(20uM)、1μlのPfu Turbo、10ngのゲノムDNAおよび水を含む最終反応体積100μlの反応混合物中で、Pfu Turbo(ストラタジーン(Stratagene)、米国カリフォルニア州ラ・ホーヤ所在)を使用して遺伝子を増幅させる。反応条件は、94℃で2分間、次に94℃で30秒間、60℃で30秒間、72℃で9分間のサイクルを28サイクルとする。4分間72℃の最終的な伸長反応で反応を終了させ、次いで反応混合物を4℃まで冷却する。得られた産物を、キアゲン(Qiagen)のゲ
ル抽出プロトコル、次にpBluescript SK II−のSmaI部位への平滑末端ライゲーションによって精製する。ライゲーション反応物で大腸菌DH5αを形質転換し、青色/白色スクリーニングによって選択する。陽性の形質転換体を処理して、キアゲンの方法によってプラスミドDNAを単離し、塩基配列決定する。MB3902が得られたプラスミドであり、このプラスミドは期待通りの挿入物を含んでいる。
S.coelicolor遺伝子を増幅させるためのプライマー対は:5’−ACCGCACTTTCCCGAGTGAC−3’(配列番号:_)と5’−TCATCGTCCGCTCTTCCCCT−3’(lysC−asd)(配列番号:_);5’−ATGGCTCCGACCTCCACTCC−3’(配列番号:_)と5’−CGTGCAGAAGCAGTTGTCGT−3’(dapA)(配列番号:_);ならびに5’−TGAGGTCCGAGGGAGGGAAA−3’(配列番号:_)と5’−TTACTCTCCTTCAACCCGCA−3’(hom)(配列番号:_)である。T.fusca由来のmetYAオペロンを増幅させるためのプライマー対は、5’−CATCGACTACGCCCGTGTGA−3’(配列番号:_)と5’−TGGCTGTTCTTCACCGCACC−3’(配列番号:_)である。E.chrysanthemi遺伝子を増幅させるためのプライマー対は5’−TTGACCTGACGCTTATAGCG−3’(配列番号:_)と5’−CCTGTACAAAATGTTGGGAG−3’(dapA)(配列番号:_);および5’−ATGAATGAACAATATTCCGCCA−3’(配列番号:_)と5’−TTAGCCGGTATTGCGCATCC−3’(ppc)(配列番号:_)である。
遺伝子の増幅は、上記と同様の方法によって、あるいはエッペンドルフ(ドイツ国ハンブルグ、エッペンドルフ所在)のTripleMaster(R)PCRシステムを使用することによって行った。平滑末端ライゲーションを行って、pBluescript SK II−のSmaI部位にアンプリコンをクローニングした。得られたプラスミドはMB3947(S.coelicolor lysC−asd)、MB3950(S.coelicolor dapA)、MB4066(S.coelicolor hom)、MB4062(T.fusca metYA)、MB3995(E.chrysanthemi dapA)、およびMB4077(E.chrysanthemi ppc)であった。これらのプラスミドを用いて、挿入物の配列確認、続いて発現ベクターへのクローニングを実施した。これらのベクターのサブセットにも部位特異的突然変異誘発を施して、特定の遺伝子の脱制御型対立遺伝子を産生させた。
[アスパラギン酸由来のアミノ酸の産生に関与する遺伝子の活性を増大させるための特異的置換]
部位特異的突然変異誘発を、実施例2に記載した異種遺伝子を含む幾つかのpBluescript SK II−プラスミドに対して行った。部位特異的突然変異誘発は、ストラタジーンのQuikChange(R)部位特異的突然変異誘発キットを使用して行った。異種アスパルトキナーゼ(lysC/ask)遺伝子用には、C.glutamicumタンパク質においてT311I、S301Y、A279P、およびG345Dアミノ酸置換に対応する置換突然変異体を構築した。これらの置換は、リジンとスレオニンの組合せによるフィードバック阻害を低下させ得る。いずれの場合も、突然変異型のlysC/ask対立遺伝子は、異種asd遺伝子を有するオペロン中で発現した。M.smegmatisのフィードバック耐性lysC対立遺伝子を構築するために使用したオリゴヌクレオチドは、:5’−GGCAAGACCGACATCATATTCACGTGTGCGCGTG−3’(配列番号:_)および5’−CACGCGCACACGTGAATATGATGTCGGTCTTGCC−3’(T311I)(配列番号:_);5’−GGTGCTGCAGAACATCTACAAGATCGAGGACGGCAA−3’(配
列番号:_)および5’−TTGCCGTCCTCGATCTTGTAGATGTTCTGCAGCACC−3’(S301Y)(配列番号:_);5’−GACGTTCCCGGCTACGCCGCCAAGGTGTTCCGC−3’(配列番号:_)および5’−GCGGAACACCTTGGCGGCGTAGCCGGGAACGTC−3’(A279P)(配列番号:_);ならびに5’−GTACGACGACCACATCGACAAGGTGTCGCTGATCG−3’および5’−CGATCAGCGACACCTTGTCGATGTGGTCGTCGTAC−3’(G345D)(配列番号:_)であった。S.coelicolorのフィードバック耐性lysC対立遺伝子を構築するために使用したオリゴヌクレオチドは、:5’−CGGGCCTGACGGACATCRTCTTCACGCTCCCCAAG−3’(配列番号:_)および5’−CTTGGGGAGCGTGAAGAYGATGTCCGTCAGGCCCG−3’(S314I/S314V)(配列番号:_);ならびに5’−GTCGTGCAGAACGTGTACGCCGCCTCCACGGGC−3’(配列番号:_)および5’−GCCCGTGGAGGCGGCGTACACGTTCTGCACGAC−3’(S304Y)(配列番号:_)であった。
部位特異的突然変異誘発を行って、アスパラギン酸由来のアミノ酸の産生と関係がある他のタンパク質の脱制御型対立遺伝子を作製することが可能である。例えば、C.glutamicumのhom遺伝子のV59A、G378E、またはカルボキシ末端の短縮に対応する、突然変異体を作製することが可能である。Transformer(TM)部位特異的突然変異誘発キット(ビーディーバイオサイエンシズクロンテック(BD Biosciences Clontech))を使用して、S.coelicolorのhom置換体(G362E)を作製した。オリゴヌクレオチド5’−GTCGACGCGTCTTAAGGCATGCAAGC−3’(配列番号:_)および5’−CGACAAACCGGAAGTGCTCGCCC−3’(配列番号:_)を使用して、突然変異体を構築した。部位特異的突然変異誘発を使用して、T.fuscaおよびC.glutamicumのmetAおよびmetY遺伝子の特定の対立遺伝子も作製した(本明細書の実施例5および実施例6を参照されたい)。類似の戦略を使用して、経路の他のタンパク質の脱制御型対立遺伝子を構築することも可能である。例えば、オリゴヌクレオチド5’−TTCATCGAACAGCGCTCGCACCTGCTGACCGCC−3’(配列番号:_)および5’−GGCGGTCAGCAGGTGCGAGCGCTGTTCGATGAA−3’(配列番号:_)を使用して、C.glutamicumのpyc突然変異体(P458S)に対応する、S.coelicolorのpyc遺伝子の置換体を作製することが可能である。部位特異的突然変異誘発を使用して、前述の脱制御型dapA対立遺伝子に対応する置換を導入することも可能である。
次いで、異種遺伝子(およびC.glutamicum遺伝子)の野生型および脱制御型対立遺伝子を、発現に適したベクターにクローニングした。概略的には、オリゴヌクレオチドを使用してPCRを実施し、遺伝子をNcoI−NotI断片としてクローニングしやすくした。DNA配列の分析を行って、増幅期間中に突然変異が導入されなかったことを確認した。場合によっては、同じプロモーターから2つ以上の異種または内在性の遺伝子を発現させるために合成オペロンを構築した。一例として、trcRBSプロモーターからC.glutamicumのmetA、metY、およびmetH遺伝子を発現させるようにプラスミドMB4278を作製した。図12B〜12Cは、trcRBSプロモーターからmetH遺伝子の停止コドンにわたる、MB4278中のDNA配列を示す。この構築物中の遺伝子の順序はmetAYHである。図12B〜12C中、オープンリーディングフレームを大文字で示す。この構築物が、それぞれのオープンリーディングフレームの前に同一のDNA伸長部分が先行するように作出されていることに留意されたい。この保存的配列は、C.glutamicumタンパク質が効率良く翻訳されやすくするリボソーム結合配列として働く。類似の遺伝子間配列を使用して、他の合成オペロンを
構築した。
[ホモセリン・デヒドロゲナーゼの他のスレオニン非感受性突然変異体の単離]
実施例2でS.coelicolorからクローニングしたhom遺伝子を、Stratageneから入手したGeneMorph(登録商標)ランダム突然変異誘発キットを使用するエラー・プローン(error prone)PCRに供する。このキットに指定の条件下で、オリゴヌクレオチドプライマー5’−CACACGAAGACACCATGATGCGTACGCGTCCGCT−3’(BbsI部位を含み、切断によりNcoIに適合する突出部を生じる)(配列番号:_)、および5’−ATAAGAATGCGGCCGCTTACTCTCCTTCAACCCGCA−3’(NotI部位を含む)(配列番号:_)を使用して、プラスミドMB4066からhom遺伝子を増幅させる。得られた突然変異群をBbsIおよびNotIで消化し、MB4094プラスミド骨格中にtrcRBSプロモーターを含むNcoI/NotIで消化したエピソーム性プラスミドにライゲーションし、C.glutamicum ATCC13032を形質転換する。形質転換した細胞を、カナマイシン(25mg/L)、20mg/LのAHV(α−アミノ、β−ヒドロキシ吉草酸;スレオニン類似体)および0.01mMのIPTGを含む、コリネバクテリウム用の指定培地(ギルエ、エスら(Guillouet、S.、et
al.)Appl.Environ.Microbiol.65:3100〜3107、1999を参照)を含む寒天プレート上で平板培養する。30℃で72時間の後、得られた形質転換体を、スレオニンを補充した指定培地の寒天プレート(予め指標のC.glutamicum菌株MA−331(hom−thrBΔ)の細胞約10個を塗り広げたもの)に対してレプリカ平板培養し、ホモセリン放出についてスクリーニングする。フィードバック耐性と推定される突然変異体は、レプリカ平板培養した形質転換体の周囲に指標菌株が輪状に増殖することによって同定される。これらのコロニーのそれぞれから、前述のプライマー対を使用してhom遺伝子をPCR増幅させ、アンプリコンを前と同様に消化し、前述のエピソーム性プラスミドにライゲーションする。続いて、これらの推定hom突然変異体のそれぞれを用いてC.glutamicumのATCC13032を再度形質転換し、25mg/Lのカナマイシンおよび0.01mMのIPTGを含む最小培地寒天プレートで平板培養する。それぞれの形質転換体から1つのコロニーを、10、20、50、および100mg/LのAHVを含むコリネバクテリウム用の指定培地に対してレプリカ平板培養し、該スレオニン類似体に対する最高レベルの耐性に基づいて仕分ける。それぞれの群からの代表を最小培地中でOD2.0まで増殖させ、遠心分離によって細胞を採取し、チャサグノール、シーら(Chassagnole、C.、et al.)、Biochem.J.356:415〜423、2001中に参照されるのと同様に、20mMのスレオニンの存在下および不在下においてホモセリン・デヒドロゲナーゼ活性をアッセイする。フィードバック耐性を示す培養物からhom遺伝子をPCR増幅し、塩基配列を決定する。得られたプラスミドを使用して発現プラスミドを作製し、アミノ酸産生を増大させる。
[ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ(MetA)およびO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ(metY)の、フィードバック耐性突然変異体の単離]
T.fuscaからクローニングした異種metA遺伝子を、ストラタジーンから入手したGeneMorph(登録商標)ランダム突然変異誘発キットを使用するエラー・プローンPCRに供する。このキット指定の条件下で、オリゴヌクレオチドプライマー5’−CACACACCTGCCACACATGAGTCACGACACCACCCCTCC−3’(BspMI部位を含み、切断によりNcoIに適合する突出部を生じる)(配列番号:_)、および5’−ATAAGAATGCGGCCGCTTACTGCGCCAGCAGTTCTT−3’(NotI部位を含む)(配列番号:_)を使用して、プラスミ
ドMB4062からmetA遺伝子を増幅させる。得られた突然変異アンプリコンを消化し、実施例4に記載のNcoI/NotIで消化したエピソーム性プラスミドにライゲーションし、次いでC.glutamicum菌株MA−428を形質転換する。MA−428は、組込み型プラスミドMB4192で形質転換されているATCC13032の誘導体である。組換え事象に関する選択の後、得られる菌株MA−428は、S.coelicolorの脱制御型hom遺伝子が挿入される形でhom−thrBが欠失する。上記の形質転換されたMA−428細胞を、カナマイシン(25mg/L)、0.01mMのIPTG、および100μg/mlまたは500μg/mlのトリフルオロメチオニン(TFM;メチオニン類似体)を含む最小培地寒天プレート上で平板培養する。30℃で72時間の後、得られた形質転換体を、予めATCC(#204524)から入手した指標菌株S.cerevisiae B−7588(MATa ura3−52、ura3−58、leu2−3、leu2−112、trp1−289、met2、HIS3+)の細胞を約10個塗り広げた最小寒天プレートでレプリカ平板培養し、O−アセチルホモセリンの放出に関してスクリーニングする。フィードバック耐性を推定される突然変異体は、O−アセチルホモセリン(OAH)の放出によって同定されるが、これはOAHの放出によりレプリカ平板培養した形質転換体の周囲に指標菌株が輪状に増殖することができるからである。
これらの栄養共生コロニーのそれぞれから、前述のプライマー対を使用してmetA遺伝子をPCR増幅させ、BspMIおよびNotIで消化し、実施例4に記載したNotI/NcoIで消化したエピソーム性プラスミドにライゲーションする。続いて、これらの推定metA突然変異対立遺伝子のそれぞれを用いて、C.glutamicumのATCC13032を再度形質転換し、25mg/Lのカナマイシンを含む最小培地寒天プレートで平板培養する。それぞれの形質転換体からの1つのコロニーを、100、200、500、および1000μg/mlのTFMならびに0.01mMのIPTGを含む最小培地でレプリカ平板培養し、該メチオニン類似体に対する最高レベルの耐性に基づいて仕分ける。それぞれの群からの代表を最小培地中でOD2.0まで増殖させ、細胞を遠心分離によって採取し、ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ活性を、20mMのメチオニンまたはS−AMの存在下および不在下において、クレディッヒおよびトムキンス(KredichおよびTomkins)(J.Biol.Chem.241:4955〜4965、1966)によって記載された方法によって測定する。フィードバック耐性を示す培養物からmetA遺伝子をPCR増幅させ、塩基配列を決定する。得られたプラスミドを使用して発現プラスミドを作製し、アミノ酸産生を増大させる。
同様の方法で、T.fusca由来のmetY遺伝子を突然変異誘発PCRに供する。オリゴヌクレオチドプライマー5’−CACAGGTCTCCCATGGCACTGCGTCCTGACAGGAG−3’(BsaI部位を含み、切断によりNcoIに適合する突出部を生じる)(配列番号:_)、および5’−ATAAGAATGCGGCCGCTCACTGGTATGCCTTGGCTG−3’(NotI部位を含む)(配列番号:_)を用いて、前述と同様のエピソーム性プラスミドへのクローニング、およびストラタジーンから入手したGeneMorph(登録商標)ランダム突然変異誘発キットの仕様書に従い突然変異誘発反応を行う。主な違いは、高レベルのO−アセチルホモセリンを既に産生しているC.glutamicum菌株を、突然変異metY群で形質転換することである。この菌株MICmet2は、trcRBSプロモーターの制御下に前述の脱制御型T.fusca metA対立遺伝子を含むプラスミドMB4286の改変型で、MA−428を形質転換することによって構築する。形質転換後、sacB選択システムにより、内在性mcbR遺伝子座の欠失、および脱制御型の異種metA対立遺伝子による置換が可能となる。
T.fuscaのmetY変異体で形質転換されたMICmet2菌株を、25mg/
Lのカナマイシン、0.25mMのIPTG、および阻害濃度の毒性メチオニン類似体(例えば、エチオニン、セレノメチオニン、TFM)を含む最小寒天プレート上に塗り広げる。形質転換体は、これら3つの異なるメチオニン類似体の個別あるいは二重または三重の組合せの存在下で増殖し得る。選択プレート上で増殖するコロニーからmetY遺伝子を増幅させ、アンプリコンを消化し、実施例4に記載したエピソーム性プラスミドにライゲーションし、得られたプラスミドでMICmet2を形質転換する。形質転換体を、25mg/Lのカナマイシンを含む最小培地寒天プレート上で増殖させる。得られたコロニーを、10倍程度の毒性メチオニン類似体(エチオニン、TFM、およびセレノメチオニン)(および0.01mMのIPTG)を含む寒天プレート上でレプリカ平板培養し、類似体への感受性に基づいて仕分ける。それぞれの群からの代表を最小培地中でOD2.0まで増殖させ、細胞を遠心分離によって採取し、O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼの酵素活性を、20mMのメチオニンの存在下または不在下において、クレディッヒおよびトムキンス(KredichおよびTomkins)(J.Biol.Chem.241:4955〜4965、1966)(実施例9参照)の方法の変法によって測定する。フィードバック耐性を示す培養物からmetY遺伝子をPCR増幅させ、塩基配列決定する。得られたプラスミドを使用して発現プラスミドを作製し、アミノ酸産生を増大させる。T.fusca由来のフィードバック耐性のmetYおよびmetA変異体を含む発現プラスミドは以下のように構築する。T.fuscaのmetYAオペロンは、オリゴヌクレオチド5’−CACACACATGTCACTGCGTCCTGACAGGAGC−3’(PciI部位を含み、切断によりNcoIに適合する突出部を生じる、また、第2のコドンをAla>Serに変える)(配列番号:_)、および5’−ATAAGAATGCGGCCGCTTACTGCGCCAGCAGTTCTT−3’(NotI部位を含む)(配列番号:_)を使用して増幅させる。アンプリコンをPciIおよびNotIで消化し、NotI、HaeIIIメチラーゼ、およびNcoIで連続的に処理した前述のエピソーム性プラスミドに、消化断片をライゲーションする。ストラタジーンのQuikChange(R)部位特異的突然変異誘発キットを使用して行う、部位特異的突然変異誘発を使用して、T.fuscaのmetAおよびmetYの上記置換突然変異体を、オペロンとして脱制御型対立遺伝子を発現する1つのプラスミド中に取り込ませる。得られたプラスミドを使用して、アミノ酸産生を増大させる。
最小培地:脱イオン水(pH7.2)1リットル当たり、10gのスクロース、1gのNHPO、0.2gのKCl、0.2gのMgSO−7HO、30μgのビオチン、および1mlのTE。微量元素溶液(TE)は、脱イオン水1リットル当たり、88mgのNa−10HO、37mgの(NHMo27−4HO、8.8mgのZnSO−7HO、270mgのCuSO−5HO、7.2mgのMnCl−4HO、および970mgのFeCl−6HOを含む(栄養要求性の要件を満たすことが必要であるときは、アミノ酸およびプリンを終濃度30mg/Lまで補う)。
[細菌アミノ酸配列中のS−AM結合残基の同定]
アミノ酸産生を制御する多くの酵素は、S−AMによるアロステリック性フィードバック阻害を受ける。本発明者らは、(例えば、S−AMの結合またはS−AM誘導型アロステリック効果に対する耐性を介して)S−AM制御に対する耐性を有するこれらの酵素の変異体は、フィードバック阻害に耐性が有するであろうと仮定した。細菌DNAメチルトランスフェラーゼ中のS−AM結合モチーフが同定されている(ロスら(Roth et
al.)、J.Biol.Chem.、273:17333〜17342、1998)。ロスら(Roth et al.)は、EcoRV α−アデニン−N−DNAメチルトランスフェラーゼ中の、該酵素によるS−AM結合に重要と思われる高度に保存されたアミノ酸モチーフを同定した。本発明者らはC.glutamicumの以下のタンパ
ク質:MetA、MetY、McbR、LysC、MetB、MetC、MetE、MetH、およびMetKのアミノ酸配列中の関連モチーフを検索した。S−AM結合モチーフと推定されるモチーフが、MetA、MetY、McbR、LysC、MetB、MetC、MetH、およびMetK中で同定された。酵母菌タンパク質中のS−AM結合モチーフと類似している、metY中の付加的残基も同定した(ピンタードら(Pintard.et al.)、Mol.Cell Biol.、20(4):1370〜1381、2000)。
S−AMの結合に関与する可能性のある各タンパク質の残基を、表9に列挙する。
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他の生物種由来のMetAおよびMetY配列のアラインメントを使用して、S−AM結合に関与すると推定される別の残基を同定した。これらの残基を表10に列挙する。
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MetAおよびMetY遺伝子を、実施例2中に記載されたのと同様にC.gluta
micumおよびT.fuscaからクローニングした。表11は、MetAおよびMetY遺伝子の野生型および突然変異対立遺伝子を発現させるために使用したプラスミドおよび菌株を列挙する。表12および13は、発現用に使用したプラスミド、ならびにMetAおよびMetY変異体を作製するための部位特異的突然変異誘発に使用したオリゴヌクレオチドを列挙する。
[MetAおよびMetYアッセイ用のタンパク質抽出物の調製]
C.glutamicumのシングルコロニーを種培養培地に接種し(以下の実施例10参照)、33℃で攪拌しながら24時間増殖させた。この種培養物を生産用大豆培地(40mL)(実施例10)中で1:20に希釈し、8時間増殖させた。遠心分離により回収した後、ペレットを等体積の水で1回洗浄した。250μlの溶解バッファー(1mlのHEPESバッファー、pH7.5、0.5mlの1M KOH、10μlの0.5M
EDTA、水を加えて5mlとしたもの)、30μlのプロテアーゼ阻害剤カクテル、および等体積の酸で洗浄した0.1mmガラス・ビーズ中にペレットを再懸濁させた。この混合物を、渦流混合してから氷上に15秒間置き、これを8回繰り返した。4,000rpmで5分間の遠心分離処理後、上清を除去し、10,000rpmで20分間再度遠心分離にかけた。ブラッドフォード・アッセイを使用して、透明な上清中のタンパク質濃度を測定した。
[エピソーム性プラスミドを含むC.glutamicum菌株中のMetA活性の定量]
内在性metA遺伝子およびエピソーム性metA遺伝子を発現するC.glutamicum中のMetA活性を測定した。クレディッヒおよびトムキンス(KredichおよびTomkins)(J.Biol.Chem.241(21):4955〜4965、1966)によって記載されたプロトコルを使用して、粗製タンパク質抽出物中のMetA活性をアッセイした。タンパク質抽出物の調製については実施例7に記載する。簡潔に述べれば、1μgのタンパク質抽出物をマイクロタイタープレートに加えた。該マイクロタイタープレートの各ウエルに、反応混合物(250μl;100mMのtris−HCl pH7.5、2mMの5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)(DTN)、2mMのEDTAナトリウム、2mMのアセチルCoA、2mMのホモセリン)を加えた。反応工程中、MetA活性によりCoAがアセチル−CoAから遊離する。ジスルフィド交換がCoAとDTNの間で起こり、チオニトロ安息香酸が産生する。チオニトロ安息香酸の産生を、分光光度計によって追跡する。412nmにおける吸光度を、5分毎に30分間測定した。タンパク質抽出物を含まないウエルを対照として含めた。MetA活性の阻害は、S−アデノシルメチオニン(S−AM;0.02mM、0.2mM、2mM)およびメチオニン(0.5mM、5mM、50mM)を加えることによって測定した。反応混合物をタンパク質抽出物に加える前に、阻害剤を反応混合物に直接加えた。
in vitroでのO−アセチルトランスフェラーゼの活性を、内在性ならびにエピソーム性のC.glutamicumのMetAおよびMetY遺伝子を含むC.glutamicum菌株MA−442およびMA−449由来の粗製タンパク質抽出物中で測定した。エピソーム性のmetAおよびmetY遺伝子は合成オペロンとして発現された;metAYオペロンの核酸配列は図12B〜12CのmetAYHオペロンに示す通りであるが、metH配列のみを欠いている。trcRBSプロモーターを、これらのエピソーム性プラスミド中で使用した。MA−442は、metA−metYの順でエピソーム性遺伝子を発現する。MA−449は、metY−metAの順でエピソーム性遺伝子を発現する。プラスミド上に存在するMetAおよびMetY遺伝子の発現を誘導するIPTGの存在下および不在下で、実験を行った。図13はMetA活性の経時変化を示す
。8時間および20時間培養物由来のサンプルでは、遺伝子がMetA−MetY(MA−442)の配置であったときのみ、MetA活性が観察された。対照的に、菌株MA−449(MetY−MetA)由来の抽出物中のMetA活性は、誘導の有無に関わらず、8時間および20時間の時点において、タンパク質を含まない対照サンプルに対して有意に増大することはなかった。このデータは、これら2つの遺伝子がmetY−metAの配置である場合metAの発現が低いことを示したノーザン・ブロット分析と一致する。
次に、菌株MA−442由来の抽出物のフィードバック阻害に対する感度を試験した。MA−442抽出物を、5mMのメチオニン、0.2mMのS−AMの存在下、あるいはメチオニンまたはS−AMを付加せずにアッセイし、MetA活性は前に記載したのと同様にアッセイした。図14中に示したように、5mMのメチオニンおよび0.2mMのS−AMの存在下でMetA活性が低下した。したがって、MetAのアロステリック抑制を低減することによりMetA活性が増大し、より高レベルのメチオニンの産生が可能になりうる。アロステリック抑制は一層低レベルのメチオニンまたはS−AMでも観察されると考えられる。それにもかかわらず、試験したレベルは、メチオニンなどのアミノ酸を産生するために作出した菌株中で生理学的に適切なレベルである。T.fuscaのエピソーム性MetAを発現するC.glutamicum菌株(菌株MA−578およびMA−579)、またはT.fuscaのエピソーム性MetAとMetYの両方を発現する菌株(菌株MA−456およびMA−570)を構築し、これらの菌株から抽出物を調製し、MetA活性に関してアッセイした。それぞれのエピソーム性遺伝子と関係がある制御要素を表12に列挙する。それぞれの菌株の抽出物中のMetA活性の変化率は、タンパク質1ng当たりの時間で割ったOD412の変化を計算することによって測定した。これらのアッセイの結果は図15に示す。図15は菌株MA−578が誘導条件下で約2.75単位(OD412の変化/時間/1ngタンパク質)の変化率を示し、一方で非誘導条件下での変化率は約1であったことを示している。菌株MA−579は誘導条件下で約2.5の変化率を示し、非誘導条件下では約0.4の変化率を示した。構成的プロモーターの制御下でmetAおよびmetYを発現する菌株MA−456は、約2.2の変化率を示した。菌株MA−570は誘導条件下で約1の変化率、非誘導条件下では約0.3の変化率を示した。陰性対照サンプル(タンパク質なし)は約0.1の変化率を示した。これらのデータは、C.glutamicumにおけるT.fuscaのmetAのエピソームによる発現は、MetA活性の変化率を増大させることを示す。その増大は、C.glutamicumにおけるC.glutamicumのMetAのエピソームによる発現に関して観察した増大と類似していた。
[エピソーム性プラスミドを含むC.glutamicum菌株中のMetY活性の定量]
数種類のC.glutamicum菌株における、T.fuscaのエピソーム性MetYのin vitro活性を測定した。クレディッヒおよびトムキンス(KredichおよびTomkins)(J.Biol.Chem.241(21):4955〜4965、1966)の改変型プロトコルを使用して、C.glutamicumの粗製タンパク質抽出物中のMetY活性をアッセイした。粗製タンパク質抽出物は、記載したのと同様に調製した。簡潔に述べると、900μlの反応混合物(50mMのTris pH7.5、1mMのEDTA、1mMの硫化ナトリウム9水和物(NaS)、0.2mMのピリドキサール−5−リン酸(PLP))を、45μgのタンパク質抽出物と混合した。ゼロ時点で、O−アセチルホモセリン(OAH;トロントリサーチケミカルズインコーポレイテッド社(Toronto Research Chemicals Inc))を、0.625mMの終濃度となるように加えた。ゼロ時点における反応混合物をすぐに200μl採取した。反応混合物の残りは30℃でインキュベートした。10分間隔で3
回200μlサンプルを採取した。30℃から取り出した直後に、125μlの1mM亜硝酸を加えることによってホモシステインのチオール基をニトロソ化してS−ニトロソチオールを形成させて、反応を停止させた。5分後、(過剰の亜硝酸を除去する)30μlの0.5%スルファミン酸アンモニウムを加え、サンプルを攪拌した。2分後、400μlの検出溶液(0.4N HCl中の1%HgCl2を1部、0.4N HCl中の3.44%スルファニルアミドを4部、0.4N HCl中の0.1%1−ナフチルエチレンジアミン2塩酸塩を2部)を加え、溶液を攪拌した。水銀イオンの存在下において、S−ニトロソチオールが迅速に分解して亜硝酸を生じ、スルファニルアミドをジアゾ化し、これがナフチルエチレンジアミンと結合して発色団として安定したアゾ染料を生じる。5分後、溶液をマイクロタイター皿に移し、540nmにおける吸光度を測定した。タンパク質抽出物を含まない反応物を対照として含めた。
これらのアッセイの結果を図16に示す。構成的プロモーターの制御下においてエピソーム性のT.fuscaの野生型metAおよびmetY対立遺伝子を発現する菌株MA−456は、0.04の変化率を示した。誘導型プロモーターの制御下においてエピソーム性のT.fuscaの野生型metAおよびmetY対立遺伝子を発現する菌株MA−570は、誘導条件下で約0.038の変化率、非誘導条件下では0.01未満の変化率を示した。したがって、異種MetYの発現は、内在性MetYの酵素活性より有意に高い酵素活性をもたらす。
Figure 2007525951
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[アスパラギン酸由来のアミノ酸を産生および検出するための方法]
アスパラギン酸由来のアミノ酸を振とうフラスコで産生するために、それぞれの菌株を寒天プレートから125mlのエルレンマイヤー・フラスコ中の10mlの種培養培地に接種した。この種培養物を、250rpmの振とう装置で31℃にて16時間インキュベートした。アミノ酸の産生を調べるための培養物は、125mlのエルレンマイヤー・フラスコ中の10mlのバッチ生産培地で種培養物を1:20に希釈することによって調製した。適切な場合、IPTGを1連の培養物に加えて、IPTG制御型遺伝子の発現を誘導した(終濃度0.25mM)。メチオニン発酵は、攪拌しながら(250rpm)31℃で60〜66時間行った。本明細書で報告する試験に関しては、ほぼ全ての場合、複数の形質転換体を並行して発酵産生し、各形質転換体は2連で増殖させることが多かった。報告されている大部分のデータ・ポイントは、代表的な形質転換体、および同時に増殖させた対照菌株に関する少なくとも2回の発酵の平均を表している。
培養後、得られたブロス中のアミノ酸レベルを液体クロマトグラフィー−質量分析法(LCMS)を使用して測定した。約1mlの培養物を採取し、遠心分離にかけて細胞および粒子状残骸をペレット状にした。得られた上清画分を、0.1%ギ酸水溶液で1:5000に希釈し、10μL分を逆相HPLCカラム(ウォーターズ(Waters)のAtlantis(R)C18、2.1×150mm)に注入した。0.1%ギ酸/アセトニ
トリル(「B」)と0.1%ギ酸/水(「A」)の勾配混合物(1%B→50%B(4分間)、50%B(0.2分間)、50%B→1%(1分間)、1%(1.8分間))を使用して、0.350mL/分の流速で化合物を溶出させた。正イオンのエレクトロスプレーイオン化を使用して、三連四重極型質量分析装置を用いて溶出化合物を検出した。この装置をMRM様式で操作して、アミノ酸を検出した(リジン:147→84(15eV);メチオニン:150→104(12eV);スレオニン/ホモセリン:120→74(10eV);アスパラギン酸:134→88(15eV);グルタミン酸:148→84(15eV);O−アセチルホモセリン:162→102(12eV);およびホモシステイン:136→90(15eV))。場合によっては、類似の方法を使用して他のアミノ酸を定量した(例えばホモシスチン、グリシン、S−アデノシルメチオニン)。同一条件下で注入したアミノ酸標準物との比較によって、個々のアミノ酸を定量した。この質量分析法を使用することによって、ホモセリンとスレオニンを区別することは不可能である。したがって必要な場合は、蛍光標識を用いてサンプルをさらに誘導体化し、液体クロマトグラフィーおよび蛍光検出に供した。この方法を使用してホモセリンおよびスレオニンを解析し、かつLCMS法を使用して測定した濃度を確認した。
[生産アッセイ用の種培養培地]
グルコース 100g/L
酢酸アンモニウム 3g/L
KHPO 1g/L
MgSO−7HO 0.4g/L
FeSO−7HO 10mg/L
MnSO−4HO 10mg/L
ビオチン 50μg/L
チアミン−HCl 200μg/L
大豆タンパク質 15ml/L
加水分解産物(合計窒素7%)
酵母エキス 5g/L
pH7.5
[生産アッセイ用のバッチ生産培地]
グルコース 50g/L
(NHSO 45g/L
KHPO 1g/L
MgSO−7HO 0.4g/L
FeSO−7HO 10mg/L
MnSO−4HO 10mg/L
ビオチン 50μg/L
チアミン−HCl 200μg/L
大豆タンパク質 15ml/L
加水分解産物(合計窒素7%)
CaCO 50g/L
コバラミン 1μg/ml
pH7.5
(リジンが生産対象のアスパラギン酸由来のアミノ酸であるとき、コバラミン添加は必要ない)
[異種の野生型lysCおよび突然変異型lysCは、C.glutamicumおよびB.lactofermentumにおいてリジン産生を増大させる]
アスパルトキナーゼは、コリネバクテリウム中でのリジン産生の律速活性であることが
多い。アスパルトキナーゼ活性を制御するための主な機構は、リジンとスレオニンの組合せによるアロステリック制御である。アスパルトキナーゼおよびアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼをコードする異種オペロンを、実施例2に記載したのと同様にM.smegmatisおよびS.coelicolorからクローニングした。部位特異的突然変異誘発を使用して、脱制御型の対立遺伝子を作製し(実施例3参照)、これらの改変型遺伝子をコリネバクテリウム中での発現に適したベクター中に挿入した(実施例1)。得られたプラスミドおよび野生型の相当物を、C.glutamicum野生型菌株ATCC13032およびB.lactofermentum野生型菌株ATCC13869を含めた菌株に形質転換し、これらをリジン産生に関して分析した(図17)。
菌株MA−0014、MA−0025、MA−0022、MA−0016、MA−0008およびMA−0019は、MB3961骨格を有するプラスミドを含む(実施例1参照)。生産用培地にIPTGを加えて、野生型または脱制御型の異種lysC−asdオペロンの発現を増大させると、リジンの産生が促進された。菌株ATCC13869は、これらの菌株の形質転換していない対照株である。M.smegmatisのS301Y、T311I、およびG345D対立遺伝子を含むプラスミドは、リジン産生の増大において最も有効であり、これらの対立遺伝子を改良型ベクターによる発現用に選択した。脱制御型のM.smegmatisの対立遺伝子を含む改良型ベクターで、C.glutamicum(ATCC13032)を形質転換して、菌株MA−0333、MA−0334、MA−0336、MA−0361、およびMA−0362を作製した(プラスミドはtrcRBSプロモーターまたはgpdプロモーターのいずれかと、MB4049骨格を含む;実施例1参照)。菌株ATCC13032(A)は、形質転換されていない、菌株MA−0333、MA−0334およびMA−0336の対照株である。菌株ATCC13032(B)は、形質転換されていない、菌株MA−0361およびMA−0362の対照株である。菌株MA−0333、MA−0334、MA−0336、MA−0361、およびMA−0362はいずれも、リジン産生の改善を示した。例えば菌株MA−0334は、50g/Lグルコースから20g/Lを超えるリジンを産生した。さらに、T311IおよびG345D対立遺伝子は、trcRBSプロモーターまたはgpdプロモーターから発現されると有効であることが示された。
[S.coelicolorのhomG362E変異体は、C.glutamicum菌株MA−0331においてホモセリンへの炭素の流れを増大させる]
実施例11に示したように、アスパルトキナーゼの脱制御によって、アスパラギン酸由来のアミノ酸への炭素の流れが増大した。原理上、アスパルトキナーゼ活性は、脱制御型lysC対立遺伝子を使用することによって、かつ/あるいはアロステリック制御を仲介する小分子(リジンまたはスレオニン)の排除によって、増大させることが可能であると思われる。図18(菌株MA−0331)は、hom−thrB遺伝子座が不活性化されると、高レベルのリジンがブロス中に蓄積したことを示す。HomおよびthrBは、スレオニンの産生に必要とされる2つのタンパク質、ホモセリン・デヒドロゲナーゼおよびホモセリン・キナーゼをそれぞれコードする。thrB遺伝子のみが欠失した場合は、リジンの蓄積も観察された(図21中の菌株MA−0933を参照(MA−0933は1例であるが、MA−0933とMA−0331を直接比較することは適切ではない。何故ならこれらの菌株の遺伝的背景は異なるからである)。
メチオニン経路の中間体への炭素の流れを増大させるために、S.coelicolorのhom遺伝子の脱制御型と推定される変異体で、MA−0331を形質転換した。同様の戦略を使用して、thrB欠失のみを含む菌株を作出した。菌株MA−0384、MA−0386、およびMA−0389は、それぞれrplM、gpd、およびtrcRBSプロモーターの制御下にあるS.coelicolorのhomG362E変異体を含
む。これらのプラスミドは、部位特異的突然変異誘発法の一部として導入した他の置換(G43S)も含むが、その後の実験から、G43S置換はHom活性を増大させないことが示唆された。図18は、菌株MA−0331、MA−0384、MA−0386、およびMA−0389を使用して行った振とうフラスコの実験の結果を示すが、該実験では、リジンおよびホモセリンなどのアスパラギン酸由来のアミノ酸に関してブロスを分析した。S.coelicolorのhomG362E遺伝子を発現する菌株は、リジン産生の劇的な低下、およびホモセリンのレベルの有意な増大を示す。ブロスのホモセリンのレベルは、MA−0389などの菌株中では5g/Lを超えていた。ホモセリンの有意なレベルは細胞内で依然として保たれており、一部のホモセリンは他の産物に転換されたと考えられる。homならびにhom下流の脱制御型lysCおよび他の遺伝子の過剰発現は、メチオニンを含めたホモセリン系アミノ酸の産生を増大させる可能性がある(以下参照)。
[異種のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(Ppc)酵素は、アスパラギン酸由来のアミノ酸への炭素の流れを増大させる]
ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(Ppc)、およびピルビン酸カルボキシラーゼ(Pyc)はオキサロ酢酸(OAA)、すなわちアスパラギン酸由来のアミノ酸産生に直接供給されるクエン酸サイクルの中間体の合成を触媒する。E.chrysanthemiの野生型ppc遺伝子を、IPTG誘導型trcRBSプロモーターの制御下にある発現ベクターにクローニングした。このプラスミドで、リジン高産生菌株MA−0331およびMA−0463を形質転換した(図19)。菌株をIPTGの不在下または存在下で増殖させ、アスパラギン酸を含めたアスパラギン酸由来のアミノ酸の産生に関して分析した。菌株MA−0331はhom−thrBΔ突然変異を含み、一方MA−0463は、欠失したhom−thrB遺伝子座にM.smegmatisのlysC(T311I)−asdオペロンが組み込まれている。このlysC−asdオペロンはC.glutamicumのgpdプロモーターの制御下にある。図19は、E.chrysanthemiのppc遺伝子が、アスパラギン酸の蓄積を増大させたことを示す。この違いは、利用可能なアスパラギン酸の大部分をリジンに転換した菌株中でも検出可能であった。
[異種のジヒドロジピコリン酸シンターゼ(dapA)酵素は、リジン産生を増大させる]
ジヒドロジピコリン酸シンターゼは、炭素をホモセリン系アミノ酸の産生ではなくリジンの生合成へと向かわせる分岐点の酵素である。DapAはアスパラギン酸−B−セミアルデヒドを、2,3−ジヒドロジピコリン酸に転換する。E.chrysanthemiおよびS.coelicolorの野生型dapA遺伝子を、trcRBSおよびgpdプロモーターの制御下の発現ベクターにクローニングした。得られたプラスミドで、高レベルのリジンを産生するように作出された2つの菌株、菌株MA−0331およびMA−0463を形質転換した(実施例13参照)。M.smegmatisのlysC(T311I)−asdオペロンの発現を増大させるために、MA−0463を作出した。この操作により、DapA触媒反応の基質であるアスパラギン酸−B−セミアルデヒドの産生が誘導されると予想される。菌株MA−0481、MA−0482、MA−0472、MA−0501、MA−0502、MA−0492、MA−0497を振とうフラスコ中で増殖させ、リジンを含めたアスパラギン酸由来のアミノ酸に関してブロスを分析した。図20に示すように、E.chrysanthemiまたはS.coelicolorのdapA遺伝子の発現増大によって、MA−0331およびMA−0463をバックグランドとしたうえでのリジン産生が増大する。菌株MA−0502は、50g/Lグルコースの工程でほぼ35g/Lのリジンを産生した。これらの異種dapA遺伝子の脱制御型変
異体を構築することによって、さらなるリジン改良体を作出することが可能であろう。
[高レベルのホモセリンを産生する菌株の構築]
高レベルのホモセリン系アミノ酸を産生する菌株は、遺伝子工学的手法と突然変異誘発法の組合せによって作製することが可能である。1例として、5つの異なる遺伝的操作を行って、>10g/Lのホモセリンを産生するMA−1378菌株を構築した(図21)。MA−1378を作製するために、野生型C.glutamicumを、最初にニトロソグアニジン(NTG)による突然変異誘発(J.H.ミラー(J.H.Miller)著「A short course in bacterial genetics」、コールドスプリングハーバー出版(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、1992年、143ページ中に記載された手順に基づく)、次に高レベルのエチオニン(毒性のメチオニン類似体)を含む最小プレート上で増殖したコロニーの選択を実施して突然変異させた。次いで、プラスミドMB4154を使用して得られたエチオニン耐性菌株の1つ(MA−0422)において内在性のmcbR遺伝子座を欠失させ、菌株MA−0622を作製した。McbRは、メチオニンなどのイオウ含有アミノ酸の産生に必要とされる幾つかの遺伝子の発現を制御する転写抑制因子である(レイ、ディー、エー、ピューラー、エー、およびカリノフスキー、ジェー(Rey、D.A.、Puhler、A.およびKalinowski、J.、J.Biotechnology103:51〜65、2003)を参照のこと)。幾つかの場合、McbRの不活性化によってホモセリン系アミノ酸のレベルが上昇した菌株が作製されたことが観察された。プラスミドMB4084を使用してMA−0622のthrB遺伝子座を欠失させるとリジンおよびホモセリンの蓄積を引き起こしたが、メチオニンおよびメチオニン経路の中間体もそれより低い程度で蓄積した。この操作によりMA−0933が得られた。前に記載したように、リジンおよびホモセリンの蓄積は、スレオニン産生の欠如によるlysCの脱制御の結果であったと考えられる。アスパラギン酸−B−セミアルデヒドおよび下流のアミノ酸への炭素の流れをさらに最適化するために、M.smegmatisのlysC(T311I)−asdオペロンを発現するエピソーム性プラスミドでMA−0933を形質転換した(菌株MA−1162)。次いで、ホモセリン高産生菌株MA−1162を、NTGを用いて突然変異誘発し、通常増殖を阻害するレベルの塩化メチオニンメチルスルホニウム(MMSC)を含む最小培地プレート上でコロニーを選択した。MA−1378は、このようなMMSC耐性菌株の1つであった。
[異種のホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ(MetA)酵素は、ホモセリン系アミノ酸への炭素の流れを増大させる]
MetAは、メチオニン生合成を行う工程の酵素である。T.fuscaの野生型metA遺伝子を、発現ベクターのtrcRBSプロモーター制御下にクローニングした。このプラスミドで、ホモセリン高産生菌株を形質転換して、MetA活性の増大を試験した(図22および23)。MA−0428、MA−0933、およびMA−1514は、ホモセリン高産生菌株の例であった。MA−0428は、プラスミドMB4192(実施例1参照)で処理してhom−thrB遺伝子座を欠失させgpd−S.coelicolorのhom(G362E)発現カセットを組み込んだ、野生型ATCC13032の誘導体である。ノボビオシンを使用して菌株MA−1378からM.smegmatisのlysC(T311I)−asdオペロン・プラスミドを脱落させることによって、MA−1514を構築した。この操作を行って、T.fuscaのmetA遺伝子および選択可能なkanRマーカーを含むエピソーム性プラスミドによる形質転換を可能にした。菌株MA−1559は、trcRBSプロモーターの制御下にあるT.fuscaのmetA遺伝子を用いた菌株MA−1514の形質転換から得られた。MA−0933については、実施例15に記載したとおりである。これらのホモセリン高産生菌株のそれぞれにお
いてT.fuscaのmetA発現を誘導することにより、培養ブロス中にO−アセチルホモセリンが蓄積した。例えば菌株MA−1559は、9g/Lを超えるOAHレベルを示した。他の操作を加えて、メチオニンを含めた他の産物へのOAHの転換を誘導することも可能である。
[C.glutamicumにおけるメチオニン産生に対するmetA変異体の影響]
C.glutamicumのホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ(MetA)変異体を、MetAをコードするDNAの部位特異的突然変異誘発によって作製した(実施例6)。C.glutamicum菌株MA−0622およびMA−0699を、233位のリジンがアラニンに変異しているMetA(MetA(K233A))をコードする高コピー数プラスミドMB4236を用いて形質転換した。このプラスミドは、C.glutamicumのmetY遺伝子の野生型コピーも含んでいる。菌株MA−0699は、プラスミドMB4192を用いてMA−0622を形質転換して、hom−thrB遺伝子座を欠失させ、かつgpd−S.coelicolorのhom(G362E)発現カセットを組み込むことによって構築した。metAおよびmetYは、改変型のtrcプロモーターの制御下において合成metAYオペロンで発現される。この菌株をIPTG誘導の存在下または不在下で培養し、メチオニンの生産性をアッセイした。それぞれの菌株からのメチオニン産生を図24にプロットする。示されるように、MA−622およびMA−699の個々の形質転換体は、誘導条件下で培養すると、それぞれ3000μMを超えるメチオニンを産生した。構成的プロモーターの制御下でS.coelicolorのhomG362E変異体を発現するMA−699菌株は、IPTGの不在下で3000μMを超えるメチオニンを産生した。IPTG誘導の結果、1000〜2500μM高いメチオニン産生がもたらされた。これらのデータは、MetA(K233A)の発現がメチオニン産生を増大させることを示している。メチオニン生合成の複数のポイントについて操作を加えることによって、産生をさらに増大させることが可能である。
[実施例17]
[C.glutamicumにおけるメチオニン産生に対するmetY変異体の影響]
C.glutamicumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ(MetY)変異体を、MetYをコードするDNAの部位特異的突然変異誘発によって作製した(実施例6)。C.glutamicum菌株MA−622および菌株MA−699を、231位のアスパラギン酸がアラニンに変異しているMetY(MetY(D231A))をコードする高コピー数プラスミドMB4238を用いて形質転換した。このプラスミドはC.glutamicumのmetA遺伝子の野生型コピーも含み、このmetA遺伝子は実施例16に記載したように発現される。この菌株をIPTG誘導の存在下または不在下で培養し、メチオニン生産性をアッセイした。それぞれの菌株からのメチオニン産生を図25にプロットする。図示されるように、MA−622の個々の形質転換体は、MetY(D231A)の発現を誘導する条件下で培養すると、それぞれ1800μMを超えるメチオニンを産生した。MA−622菌株は、個々の形質転換体によって産生されるメチオニンのレベルに変動がみられた(すなわち、形質転換体1および2は誘導条件下で約1800μMのメチオニンを産生し、一方形質転換体3および4は誘導条件下で4000μMを超えるメチオニンを産生した)。S.coelicolorのHom変異体を発現するMA−699菌株は、IPTGの不在下で約3000μMのメチオニンを産生した。IPTG誘導により、メチオニン産生が1500〜2000μM増大した。これらのデータは、MetY(D231A)の発現によりメチオニン産生が増大することを示している。菌株MA−699は、MA−622と比べてもメチオニン産生が高かった。菌株MA−699でMetY(D231A)を発現させると、該菌株中のメチオニン産生がさらに増大した。
metYの第2の変異体対立遺伝子をC.glutamicum中で発現させ、メチオニン産生に対するその影響をアッセイした。C.glutamicumのMA−622株およびMA−699株を、232位のグリシンがアラニン変異しているMetY(MetY(G232A))をコードする高コピー数プラスミドMB4239を用いて形質転換した。該菌株をIPTG誘導の存在下または不在下で培養し、メチオニン生産性をアッセイした。それぞれの菌株からのメチオニン産生を図26にプロットする。図示されるように、MA−622の個々の形質転換体は、MetY(G232A)の発現を誘導する条件下で培養すると、それぞれ1700μMを超えるメチオニンを産生した。MA−699菌株は、IPTGの不在下で約3000μMのメチオニンを産生した。IPTG誘導により、メチオニン産生は2000〜3000μM増大した。これらのデータは、MetY(G232A)の発現がメチオニン産生を増大させることを示している。菌株MA−699は、MA−622と比べてもメチオニン産生が高かった。菌株MA−699でMetY(G232A)を発現させると、該菌株中のメチオニン産生がさらに増大した。
[metAおよびmetYの野生型および突然変異対立遺伝子を発現するC.glutamicum菌株におけるメチオニン産生]
5つの異なるC.glutamicum菌株においてメチオニン産生をアッセイした。これらの菌株のうち4つは、表14に列挙するように、C.glutamicumのエピソーム性のmetA対立遺伝子およびmetY対立遺伝子の固有の組合せを発現する。第5の菌株MA−622は、エピソーム性のmetAまたはmetY対立遺伝子を含まない。それぞれの菌株によって産生されたメチオニンの量(g/L)を表14に列挙する。
最高レベルのメチオニン産生は、野生型metAと変異体metYの組合せ、または野生型metYと変異体metAの組合せのいずれかを発現する菌株で観察された。
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[異種遺伝子と天然の遺伝子の両方を使用する遺伝的操作の組合せにより、アスパラギン酸由来のアミノ酸の産生が誘導される]
前述のように、遺伝子の組合せによって、コリネバクテリウムをアスパラギン酸由来のアミノ酸産生用に最適化することが可能である。以下は、多重操作がどのようにしてメチオニンの産生を増大させうるかを示す例である。図27は、菌株MA−2028およびMA−2025による幾つかのアスパラギン酸由来のアミノ酸の産生を、それぞれの親菌株MA−1906およびMA−1907の能力とともに示す。MA−1906は、プラスミドMB4276を使用してMA−0622の本来のpck遺伝子座を欠失させて、pckをM.smegmatisのlysC(T311I)−asdオペロンの構成的発現用カセットで置換することによって構築した。MA−1907は、MB4276でMA−0933を同様に形質転換して作製した。MA−2028およびMA−2025は、C.glutamicumの合成metAYHオペロン(実施例3参照)の誘導的発現用エピソーム性プラスミドであるMB4278を用いて、それぞれの親株を形質転換することによって構築した。親菌株MA−1906およびMA−1907は、リジンまたはリジンおよびホモセリンをそれぞれ産生し;メチオニンおよびメチオニン経路の中間体も、これらの菌株によって産生される。リジンおよびホモセリンについての目盛りは左側のy軸上にあり;メチオニンおよびO−アセチルホモセリンについての目盛りは右側のy軸上にある。IPTG誘導によって、MA−2028はリジンのレベルの低下、およびメチオニンのレベルの増大を示した。MA−2025も、IPTG依存的にリジン産生が低下し、かつメチオニンおよびO−アセチルホモセリンの産生が増大した。
菌株MA−1743は、遺伝子操作の組合せを使用してどのようにメチオニン産生株を作製することが可能であるかを示す別例である。菌株MA−1743は、metAYH発現プラスミドMB4278を用いたMA−1667の形質転換によって作製された。MA−1667は、最初に菌株MA−0422(実施例15参照)をプラスミドMB4084で処理してthrBを欠失させ、次にプラスミドMB4286を使用してmcbR遺伝子座を欠失させ、かつtrcRBS−T.fuscaのmetAを含む発現カセットでmcbRを置換することによって構築した。この例、およびtrcRBSが1コピー組み込まれた他の例では、(アミノ酸産生による判断では)エピソーム性プラスミドに関して見られたほど、発現は強く制御されないようである。これは、阻害剤タンパク質lacIqのレベルの低下によるものである可能性がある。菌株MA−1743のIPTG誘導により、O−アセチルホモセリンを含めたメチオニンおよび経路の中間体の産生が誘導される(図28;リジンおよびホモセリンに関する目盛りは左側のy軸上にあり;メチオニンおよびO−アセチルホモセリンに関する目盛りは右側のy軸上にある)。
菌株MA−1688およびMA−1790は、metAYH発現プラスミドMB4278を含めた複数の遺伝子を用いて作出した、別の2菌株である(図29参照;リジンおよびホモセリンに関する目盛りは左側のy軸上にあり;メチオニンおよびO−アセチルホモセリンに関する目盛りは右側のy軸上にある)。MA−0569をMB4278で形質転換することによってMA−1688を作製した。MA−0569は、MB4192およびMB4165を連続的に使用して、最初にhom−thrB遺伝子座を欠失させてgpd−S.coelicolorのhom(G362E)発現カセットを組み込み、次いでmcbRを欠失させることによって構築した。MA−1790の構築には、幾つかの工程を必要とした。最初に、MA−0428のNTG突然変異誘導体を、SalmonellaのmetE突然変異体の増殖を可能にする能力に基づいて同定した。簡潔に述べると、突然変異を誘発したMA−0428細胞の集団を、スレオニンおよび菌叢(10個を超える数のSalmonella metE突然変異体の細胞)を含む最小培地で平板培養した。Salmonella metE突然変異体は、増殖するためにメチオニンを必要とする。肉眼で調べた後、輪状に増殖したSalmonellaに囲まれたコリネバクテリウムのコロニー(例えばMA−0600)を単離し、振とうフラスコ分析に供した。次に菌株MA−600を前述と同様に突然変異誘発してエチオニン耐性とし、得られた1菌株をMA−0993と名付けた。次いでプラスミドMB4165を使用してMA−0993
からmcbR遺伝子座を欠失させ、この操作により得られたのがMA−1421であった。MA−1421をMB4278で形質転換することによってMA−1790を作製した。図29は、IPTG誘導によりMA−1688とMA−1790のいずれにおいてもメチオニン産生が刺激され、リジンおよびホモセリンの力価が低下することを示している。
図30は、菌株MA−1688およびその親菌株の代謝産物レベルを示す。リジンおよびホモセリンに関する目盛りは左側のy軸上にあり;メチオニンおよびO−アセチルホモセリンに関する目盛りは右側のy軸上にある。菌株MA−1668は、プラスミドMB4287を用いたMA−0993の形質転換によって作製された。MB4287を用いた操作の結果、mcbR遺伝子座の欠失、およびC.glutamicumのmetA(K233A)−metBにより置換がもたらされる。菌株MA−1668は約2g/Lのメチオニンを産生し、かつ元の菌株に対して低レベルのリジンおよびホモセリンを産生する。菌株MA−1668は、さらなる分子操作を加えて改良する余地がある。
表15に、以上の試験で使用した菌株を列挙する。表中の「::」は、「::」の後の発現構築物が、「::」の前に記載された遺伝子座に組み込まれることを示す。EthR6およびEthR10は、独立に単離したエチオニン耐性突然変異を表す。Mcf3突然変異は、SalmonellaのmetE突然変異体の増殖を可能にする能力を与える(実施例19参照)。Mms13突然変異は、塩化メチオニンメチルスルホニウム耐性を与える(実施例15参照)。表中、「episomal」はエピソーム性であることを意味する。
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本発明の幾つかの実施形態を記載してきた。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、さまざまな変更形態を作製することが可能であることは理解されよう。したがって他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸の生合成を示す図。 メチオニン生合成経路を示す図。 プラスミドMB3961(ベクター骨格プラスミド)の制限地図。 プラスミドMB4094(ベクター骨格プラスミド)の制限地図。 プラスミドMB4083(hom−thrB欠失構築物)の制限地図。 プラスミドMB4084(thrB欠失構築物)の制限地図。 プラスミドMB4165(mcbR欠失構築物)の制限地図。 プラスミドMB4169(hom−thrB欠失/gpd−M.smegmatis lysC(T311I)−asd置換構築物)の制限地図。 プラスミドMB4192(hom−thrB欠失/gpd−S.coelicolor hom(G362E)置換構築物)の制限地図。 プラスミドMB4276(pck欠失/gpd−M.smegmatis lysC(T311I)−asd置換構築物)の制限地図。 プラスミドMB4286(mcbR欠失/trcRBS−T.fusca metA置換構築物)の制限地図。 プラスミドMB4287(mcbR欠失/trcRBS−C.glutamicum metA(K233A)−metB置換構築物)の制限地図。 MB4278(trcRBS−C.glutamicum metAYH)の、trcRBSプロモーターからmetH遺伝子の停止コドンまでのDNA配列のヌクレオチド配列を示す図。 MB4278(trcRBS−C.glutamicum metAYH)の、trcRBSプロモーターからmetH遺伝子の停止コドンまでのDNA配列のヌクレオチド配列を示す図。 C.glutamicumの2つの菌株、MA−442およびMA−449由来のC.glutamicum MetAの、IPTGの存在下および不在下におけるin vitroでのO−アセチルトランスフェラーゼ活性を測定するアッセイの結果を示すグラフ。 C.glutamicumの菌株MA−442におけるMetAの、メチオニンおよびS−AMによる阻害に対する感受性を測定するアッセイの結果を示すグラフ。 C.glutamicum菌株MA−456、MA570、MA−578、およびMA−479中で発現されるT.fusca MetAのin vitroでのO−アセチルトランスフェラーゼ活性を測定するアッセイの結果を示すグラフ。変化率は、OD412の変化を時間で割ったタンパク質1ナノグラム当たりの測定値である。 C.glutamicum菌株MA−456およびMA−570中で発現されるT.fusca MetYのin vitroでのMetY活性を測定するアッセイの結果を示すグラフ。変化率は、タンパク質1ナノグラム当たりの、時間で割ったOD412の変化として定義される。 異種の野生型lysCおよび変異型lysCを発現するC.glutamicumおよびB.lactofermentumの菌株における、リジン産生を測定するアッセイの結果を示すグラフ。 S.coelicolor hom G362E変異体の存在下および不在下における、C.glutamicum菌株MA−0331でのリジンおよびホモセリン産生を測定するアッセイの結果を示すグラフ。 E.chrysanthemi ppcの存在下および不在下における、C.glutamicum菌株MA−0331およびMA−0463中のアスパラギン酸濃度を測定する任意のアッセイの結果を示すグラフ。 異種の野生型dapA遺伝子で形質転換したC.glutamicum菌株MA−0331およびMA−0463におけるリジン産生を測定するアッセイの結果を示すグラフ。 C.glutamicum菌株MA−1378およびその親菌株における代謝産物レベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。 IPTGの存在下および不在下で増殖させたC.glutamicum菌株MA−0428、MA−0579、MA−1351、MA−1559中のホモセリンおよびO−アセチルホモセリンのレベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。IPTGは、T.fuscaのmetA遺伝子を有するエピソーム性プラスミドの発現を誘導する。 C.glutamicum菌株MA−1559およびその親菌株における代謝産物レベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。 突然変異ポリペプチドMetA K233Aを発現するC.glutamicumの2つの菌株MA−622およびMA−699を発酵させたブロスにおけるメチオニン濃度を示すグラフ。IPTGの存在下および不在下で培養した細胞による産生について示す。 突然変異ポリペプチドMetY D231Aを発現するC.glutamicumの2つの菌株MA−622およびMA−699を発酵させたブロスにおけるメチオニン濃度を示すグラフ。IPTGの存在下および不在下で培養した細胞による産生について示す。 C.glutamicumの突然変異ポリペプチドMetY G232Aを発現するC.glutamicumの2つの菌株MA−622およびMA−699を発酵させたブロスにおけるメチオニン濃度を示すグラフ。IPTGの存在下および不在下で培養した細胞による産生について示す。 C.glutamicum菌株MA−1906、MA−2028、MA−1907、およびMA−2025における代謝産物レベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。菌株はIPTGの存在下および不在下で増殖させた。 C.glutamicum菌株MA−1667およびMA−1743における代謝産物レベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。菌株はIPTGの存在下および不在下で増殖させた。 C.glutamicum菌株MA−0569、MA−1688、MA−1421、およびMA−1790における代謝産物レベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。菌株はIPTGの存在下および/または不在下で増殖させた。 C.glutamicum菌株MA−1668およびその親菌株における代謝産物レベルを測定するアッセイの結果を示すグラフ。

Claims (96)

  1. 腸内細菌科の細菌またはコリネ型細菌であって、
    (a)異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (b)異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (c)異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (d)異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (e)異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (f)異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (g)異種細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (h)異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (i)異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (j)異種細菌のmcbR遺伝子産物ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (k)異種細菌のO−スクシニルホモセリン/アセチルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (l)異種細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (m)異種細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (n)異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と
    のうちの少なくとも1つを含む細菌。
  2. 前記細菌が大腸菌である請求項1に記載の細菌。
  3. 前記細菌がCorynebacterium glutamicumである請求項1に記載の細菌。
  4. 前記配列が、フィードバック阻害が低減されたポリペプチドをコードする、請求項1に記載の細菌。
  5. 前記ポリペプチドが腸内細菌類のポリペプチド、放線菌のポリペプチドまたはその変異体から選択される請求項1に記載の細菌。
  6. 前記ポリペプチドが、放射菌類のMycobacterium smegmatis、Streptomyces coelicolor、Thermobifida fusca、Amycolatopsis mediterranei、およびCorynebacterium glutamicumを含むコリネ型細菌の生物種のうちの1種のポリペプチドである請求項5に記載の細菌。
  7. 前記ポリペプチドが、腸内細菌科のErwinia chysanthemiおよび大腸菌の生物種のうちの1種のポリペプチドである請求項5に記載の細菌。
  8. 前記異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体が、
    (a)Mycobacterium smegmatisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Amycolatopsis mediterraneiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Streptomyces coelicolorのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Thermobifida fuscaのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (e)Erwinia chrysanthemiのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (f)Shewanella oneidensisのアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項1に記載の細菌。
  9. 前記異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体が、
    (a)Mycobacterium smegmatisのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Amycolatopsis mediterraneiのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Streptomyces coelicolorのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Thermobifida fuscaのアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項1に記載の細菌。
  10. 前記異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体が、
    (a)Mycobacterium smegmatisのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Erwinia chrysanthemiのホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項1に記載の細菌。
  11. 前記異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体が、
    (a)Mycobacterium smegmatisのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項1に記載の細菌。
  12. 前記細菌が、
    (a)異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (b)異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (c)異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (d)異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (e)異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (f)異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (g)異種細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (h)異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (i)異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (j)異種細菌のmcbR遺伝子産物ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (k)異種細菌のO−スクシニルホモセリン/アセチルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (l)異種細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (m)異種細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (n)異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と
    のうちの少なくとも2つを含む請求項1に記載の細菌。
  13. 前記細菌が、
    (a)異種細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (b)異種細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (c)異種細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (d)異種細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子と、
    (e)異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (f)異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (g)異種細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (h)異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (i)異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (j)異種細菌のmcbR遺伝子産物ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (k)異種細菌のO−スクシニルホモセリン/アセチルホモセリン(チオール)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (l)異種細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (m)異種細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と、
    (n)異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子と
    のうちの少なくとも3つを含む請求項1に記載の細菌。
  14. 異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  15. 前記異種細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体が、
    (a)Mycobacterium smegmatisのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Erwinia chrysanthemiのジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項14に記載の細菌。
  16. 異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  17. 前記異種細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドが、
    (a)Mycobacterium smegmatisのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Erwinia chrysanthemiのホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項16に記載の細菌。
  18. 異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  19. 前記異種細菌のO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、
    (a)Mycobacterium smegmatisのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Erwinia chrysanthemiのO−ホモセリン・アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項18に記載の細菌。
  20. 異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  21. 前記異種細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドが、
    (a)Mycobacterium smegmatisのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項20に記載の細菌。
  22. 異種細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  23. 前記異種細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、
    (a)マイコバクテリア属の生物種由来の、配列番号72もしくは配列番号73と少なくとも80%同一である細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Lactobacillus plantarumの5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体とから選択される請求項22に記載の細菌。
  24. 異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  25. 前記異種細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、
    (a)マイコバクテリア属の生物種由来の、配列番号75もしくは配列番号76と少なくとも80%同一である細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Lactobacillus plantarumの5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と
    から選択される請求項24に記載の細菌。
  26. 異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる核酸分子を含む大腸菌またはコリネ型細菌。
  27. 前記異種細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドが、
    (a)Mycobacterium smegmatisのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (b)Streptomyces coelicolorのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (c)Thermobifida fuscaのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体と、
    (d)Erwinia chrysanthemiのメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体から選択される請求項26に記載の細菌。
  28. 大腸菌またはコリネ型細菌であって、
    (a)細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (b)細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (c)細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (d)細菌のジヒドロジピコリン酸シンターゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と
    のうちの少なくとも2つを含む細菌。
  29. 前記少なくとも2つの遺伝子改変された核酸分子のうち少なくとも1つが、異種ポリペプチドをコードする請求項28に記載の細菌。
  30. 前記細菌が(a)および(b)、(a)および(c)、(a)および(d)、(b)および(c)、(b)および(d)、または(c)および(d)を含む、請求項28に記載の細菌。
  31. 前記細菌が(a)〜(e)のうちの少なくとも3つを含む請求項30に記載の細菌。
  32. 前記細菌は、
    (a)ホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドと、
    (b)ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドと、
    (c)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ・ポリペプチドと
    のうち1種または複数のポリペプチドの活性が対照と比較して低減している、請求項28に記載の細菌。
  33. 前記細菌が、内在性hom遺伝子または内在性thrB遺伝子に突然変異を有する請求
    項32に記載の細菌。
  34. 前記細菌が、内在性hom遺伝子および内在性thrB遺伝子における突然変異を有する請求項32に記載の細菌。
  35. 前記細菌が、内在性pck遺伝子に突然変異を有する請求項32に記載の細菌。
  36. 大腸菌またはコリネ型細菌であって、
    (a)細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (b)細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (c)細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (d)細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (e)細菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (f)細菌のO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (g)細菌の5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (h)細菌のO−スクシニルホモセリン(チオ)−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (i)細菌の5−メチルテトラヒドロプテロイルトリグルタメート−ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (j)細菌のメチオニン・アデノシルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (k)細菌のセリン・ヒドロキシルメチルトランスフェラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (l)細菌のシスタチオニンβ−リアーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と
    のうちの少なくとも2つを含む細菌。
  37. 前記少なくとも2つの遺伝子改変された核酸分子のうち少なくとも1つが、異種ポリペプチドをコードする請求項36に記載の細菌。
  38. 前記細菌が、(a)と、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  39. 前記細菌が、(b)と、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  40. 前記細菌が、(c)と、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  41. 前記細菌が、(d)と、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)お
    よび(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  42. 前記細菌が、(e)と、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  43. 前記細菌が、(f)と、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  44. 前記細菌が、(g)と、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  45. 前記細菌が、(h)と、(i)、(j)、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  46. 前記細菌が、(i)と、(j)(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  47. 前記細菌が、(j)と、(k)および(l)のうちの少なくとも1つとを含む請求項36に記載の細菌。
  48. 前記細菌が(k)および(l)を含む請求項36に記載の細菌。
  49. 前記細菌が(a)〜(l)のうちの少なくとも3つを含む請求項36に記載の細菌。
  50. 前記細菌は、
    (a)ホモセリン・キナーゼ・ポリペプチドと、
    (b)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ・ポリペプチドと、
    (c)ホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドと、
    (d)mcbR遺伝子産物ポリペプチドと
    のうちの1つまたは複数のポリペプチドの活性が対照と比較して低減されている請求項36に記載の細菌。
  51. 前記細菌が、内在性hom遺伝子、内在性thrB遺伝子、内在性pck遺伝子または内在性mcbR遺伝子に突然変異を有する請求項50に記載の細菌。
  52. 前記細菌が、内在性hom遺伝子および内在性thrB遺伝子に突然変異を有する請求項50に記載の細菌。
  53. 前記細菌が、内在性hom遺伝子、内在性thrB遺伝子、内在性pck遺伝子または内在性mcbR遺伝子のうちの2つ以上に突然変異を有する請求項50に記載の細菌。
  54. 大腸菌またはコリネ型細菌であって、
    (a)細菌のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (b)細菌のアスパルトキナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (c)細菌のアスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と、
    (d)細菌のホモセリン・デヒドロゲナーゼ・ポリペプチドまたはその機能的変異体をコードする配列からなる遺伝子改変された核酸分子と
    のうちの少なくとも2つを含む細菌。
  55. 前記少なくとも2つのポリペプチドのうちの少なくとも1つは、異種ポリペプチドをコードする請求項54に記載の細菌。
  56. 前記細菌が、(a)および(b)、(a)および(c)、(a)および(d)、(b)および(c)、(b)および(d)、または(c)および(d)を含む請求項54に記載の細菌。
  57. 前記細菌が(a)〜(d)のうちの少なくとも3つを含む請求項54に記載の細菌。
  58. 前記細菌は、
    (a)ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ・ポリペプチドと、
    (b)mcbR遺伝子産物ポリペプチドと
    のうちの1つまたは複数のポリペプチドの活性が対照と比較して低減されている請求項54に記載の細菌。
  59. 前記細菌が内在性pck遺伝子または内在性mcbR遺伝子に突然変異を有する請求項58に記載の細菌。
  60. 前記細菌が内在性pck遺伝子および内在性mcbR遺伝子に突然変異を有する請求項58に記載の細菌。
  61. アミノ酸または関連代謝産物を産生する方法であって、
    アミノ酸または代謝産物が産生される条件下で請求項1の細菌を培養する工程と、該培養物からアミノ酸または関連代謝産物を含んでなる組成物を回収する工程とからなる方法。
  62. 前記培養物の少なくとも一部を分画し、前記アミノ酸または代謝産物が豊富な画分を得る工程からさらになる請求項61に記載の方法。
  63. L−リジンまたは関連代謝産物を産生する方法であって、
    L−リジンが産生される条件下で請求項1または請求項28の細菌を培養する工程と、培養物からL−リジンまたは関連代謝産物を含んでなる組成物を回収する工程とからなる方法。
  64. 前記培養物の少なくとも一部を分画し、L−リジンに富む画分を得る工程からさらになる請求項63に記載の方法。
  65. メチオニンまたはS−アデノシルメチオニンを産生する方法であって、
    メチオニンまたはS−アデノシルメチオニンが産生される条件下で請求項36の細菌を培養する工程と、培養物からメチオニンまたはS−アデノシルメチオニンを含んでなる組成物を回収する工程とからなる方法。
  66. 前記培養物の少なくとも一部を分画し、メチオニンまたはS−アデノシルメチオニンが豊富な画分を得る工程からさらになる請求項65に記載の方法。
  67. イソロイシンまたはスレオニンを産生する方法であって、
    イソロイシンまたはスレオニンが産生される条件下で請求項54の細菌を培養する工程と、培養物からイソロイシンまたはスレオニンを含んでなる組成物を回収する工程とから
    なる方法。
  68. 前記培養物の少なくとも一部を分画し、イソロイシンまたはスレオニンが豊富な画分を得る工程からさらになる請求項67に記載の方法。
  69. 変異体細菌タンパク質をコードする単離核酸であって、該細菌タンパク質が、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸または関連代謝産物からのアミノ酸産生を制御し、かつ前記変異体タンパク質が、野生型の該タンパク質と比較して高い活性を有することを特徴とする核酸。
  70. 前記細菌タンパク質が、アスパラギン酸ファミリーのアミノ酸または関連代謝産物からのアミノ酸産生を制御し、かつ前記変異体タンパク質は、野生型の該タンパク質と比較してS−アデノシルメチオニンによるフィードバック阻害が低減されている請求項69に記載の核酸。
  71. 細菌タンパク質の変異体をコードする単離核酸であって、該細菌タンパク質が、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20は、それぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tは、それぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなり、
    前記細菌タンパク質変異体が、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  72. S−アデノシルメチオニンによる前記細菌タンパク質変異体のフィードバック阻害が、前記細菌タンパク質と比較して低減されている請求項71に記載の核酸。
  73. 前記アミノ酸変異がアラニンへの変異である請求項71に記載の核酸。
  74. 請求項69に記載の核酸によってコードされるポリペプチド。
  75. 請求項71に記載の核酸によってコードされるポリペプチド。
  76. 請求項69に記載の核酸を含む細菌。
  77. 請求項71に記載の核酸を含む細菌。
  78. アミノ酸または関連代謝産物を産生する方法であって、
    請求項69に記載の核酸が発現し、アミノ酸が産生されうる条件下で、該核酸を含む遺伝子改変細菌を培養する工程と、該培養物からアミノ酸または関連代謝産物を含んでなる組成物を回収する工程とからなる方法。
  79. アミノ酸または関連代謝産物を産生する方法であって、
    請求項71に記載の核酸が発現し、アミノ酸が産生されうる条件下で、該核酸を含む遺伝子改変細菌を培養する工程と、該培養物からアミノ酸または関連代謝産物を含んでなる組成物を回収する工程とからなる方法。
  80. 細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする単離核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼの変異体であり、
    該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  81. 細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする単離核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、Xは任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼの変異体であり、
    該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  82. 細菌の変異型mcbR遺伝子産物をコードする単離核酸であって、該変異型mcbR遺伝子産物が、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のア
    ミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるmcbR遺伝子産物の変異体であり、
    該変異型mcbR遺伝子産物が、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  83. 細菌の変異体アスパルトキナーゼをコードする単離核酸であって、該変異体アスパルトキナーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるアスパルトキナーゼの変異体であり、
    該変異体アスパルトキナーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  84. 細菌の変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼをコードする単離核酸であって、該変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるO−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼの変異体であり、
    該変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  85. 細菌の変異体シスタチオニンβ−リアーゼをコードする単離核酸であって、該変異体シスタチオニンβ−リアーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m
    −X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるシスタチオニンβ−リアーゼの変異体であり、
    該変異体シスタチオニンβ−リアーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  86. 細菌の変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼをコードする単離核酸であって、該変異体5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX15〜X16は、それぞれ独立に、Xは任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなる5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼの変異体であり、
    該変異体ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼが、配列番号_のG、K、F14またはZ16のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  87. 細菌の変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼをコードする単離核酸であって、該変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるS−アデノシルメチオニン・シンセターゼの変異体であり、
    該変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸。
  88. 細菌の野生型ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸と、
    細菌の野生型O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸と、
    細菌の野生型mcbR遺伝子産物と比較してフィードバック阻害が低減された変異型mcbR遺伝子産物をコードする核酸と、
    細菌の野生型アスパルトキナーゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体アスパルトキナーゼをコードする核酸と、
    細菌の野生型O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体O−スクシニルホモセリン(チオール)−リアーゼをコードする核酸と、
    細菌の野生型シスタチオニンβ−リアーゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体シスタチオニンβ−リアーゼをコードする核酸と、
    細菌の野生型5−メチルテトラヒドロ葉酸ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体ホモシステイン・メチルトランスフェラーゼをコードする核酸と、
    細菌の野生型S−アデノシルメチオニン・シンセターゼと比較してフィードバック阻害が低減された変異体S−アデノシルメチオニン・シンセターゼ変異体をコードする核酸とのうち少なくとも2つ以上を含む細菌。
  89. (a)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼの変異体であり、
    該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸と、
    (b)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、
    −X−K−X−X−X−X−X−X−X10−X11−X12−X13−X13a−X13b−X13c−X13d−X13e−X13f−X13g−X13h−X13i−X13j−X13k−X13l−F14−X15−Z16−X17−X18−X19−X20−X21−X21a−X21b−X21c−X21d−X21e−X21f−X21g−X21h−X21i−X21j−X21k−X21l−X21m−X21n−X21o−X21p−X21q−X21r−X21s−X21t−D22(配列番号_)
    (式中、X、X〜X13、X15およびX17〜X20はそれぞれ独立に任意のアミノ酸であり、X13a〜X13lはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、X21a〜X21tはそれぞれ独立に任意のアミノ酸であるかまたは存在せず、Z16はバリン、アスパラギン酸、グリシン、イソロイシンおよびロイシンから選択される)のアミノ酸配列からなるO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼの変異体であり、
    該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、配列番号_のG、K、F14、Z16またはD22のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸と、
    (c)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸で
    あって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、
    −X−X−G−G−X−F−X−X−X10−X11(配列番号_)(式中、Xは任意のアミノ酸であり、Xはバリン、ロイシン、イソロイシンおよびアスパラギン酸から選択され、X11はバリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニンおよびメチオニンから選択される)のアミノ酸配列からなるO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼの変異体であり、
    該細菌タンパク質の変異体が、配列番号_のL、G、X、X11のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を含むことを特徴とする核酸と
    のうちの2つ以上を含む細菌。
  90. (a)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のグリシン231、リジン233、フェニルアラニン251およびバリン253の残基のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を有するC.glutamicumのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼであることを特徴とする核酸と、
    (b)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のグリシン81、アスパラギン酸287、フェニルアラニン269の残基のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を有するT.fuscaのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼであることを特徴とする核酸と、
    (c)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のグルタミン酸252にアミノ酸変異を有する大腸菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼであることを特徴とする核酸と、
    (d)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のM.lepraeのホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼのグリシン73、アスパラギン酸278およびチロシン260の残基のうち1つまたは複数に対応する残基にアミノ酸変異を有する放線菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼであることを特徴とする核酸と、
    (e)細菌の変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼをコードする核酸であって、該変異体ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼが、配列番号_のグリシン73、チロシン260およびアスパラギン酸278の残基のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を有するヒト結核菌のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼであることを特徴とする核酸と、
    (f)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、配列番号_のグリシン227、ロイシン229、アスパラギン酸231、グリシン232、グリシン233、フェニルアラニン235、アスパラギン酸236、バリン239、フェニルアラニン368、アスパラギン酸370、アスパラギン酸383、グリシン346およびリジン348の残基のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を有するC.glutamicumのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼであることを特徴とする核酸と、
    (g)細菌の変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼをコードする核酸であって、該変異体O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、配列番号_のグリシン240、アスパラギン酸244、フェニルアラニン379およびアスパラギン酸394の残基のうち1つまたは複数にアミノ酸変異を有するT.fuscaのO−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼであることを特徴とする核酸と
    のうちの2つ以上を含む細菌。
  91. エピソーム性のホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼまたはその変異体と、エピ
    ソーム性のO−アセチルトランスフェラーゼ・スルフヒドリラーゼまたはその変異体とをコードする核酸を含む細菌。
  92. 前記エピソーム性ホモセリンO−アセチルトランスフェラーゼおよび前記エピソーム性O−アセチルホモセリン・スルフヒドリラーゼが、前記細菌とは異なる種に由来する請求項91に記載の細菌。
  93. アスパラギン酸由来のアミノ酸を含む動物飼料添加剤の調製方法であって、
    (d)アスパラギン酸由来アミノ酸が産生されうる条件下で請求項1、28、36および54のいずれか一項に記載の細菌を培養する工程と、
    (e)該細菌の培養により生じたアスパラギン酸由来のアミノ酸の少なくとも一部を含んでなる組成物を回収する工程と、
    (f)回収された組成物を濃縮してアスパラギン酸由来のアミノ酸を富化する工程と、
    (g)任意選択で、1種または複数の物質を加えて、所望の動物飼料添加剤を得る工程と
    からなる方法。
  94. 前記細菌が大腸菌またはコリネ型細菌である請求項93に記載の方法。
  95. 前記細菌がCorynebacterium glutamicumである請求項94に記載の方法。
  96. 前記アスパラギン酸由来のアミノ酸が、リジン、メチオニン、スレオニンまたはイソロイシンのうちの1つまたは複数である請求項93に記載の方法。
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