JP2008067627A - Non-amino organic acid producing bacteria and method for producing non-amino organic acid - Google Patents

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亜紀子 阪本
Shuichi Yumura
秀一 湯村
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円佳 米倉
Makoto Murase
誠 村瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bacterial strain producing non-amino organic acids in high efficiency and a method for efficiently producing a non-amino organic acid and its polymer by using the strain. <P>SOLUTION: A non-amino organic acid is produced by treating an organic raw material with a bacterial strain modified to increase the enzymatic activities of citrate synthase, lactate dehydrogenase and pyruvate carboxylase, especially a coryne-form bacteria or a bacterial strain belonging to the genus Bacillus or Rhizobium or a treated material of the bacteria in a reaction liquid containing carbonate ion, bicarbonate ion or carbon dioxide gas to afford the non-amino organic acid, and recovering the produced non-amino organic acid. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規な非アミノ有機酸生産菌およびそれを用いた非アミノ有機酸の製造に関するものである。   The present invention relates to a novel non-amino organic acid-producing bacterium and production of a non-amino organic acid using the same.

コハク酸などの非アミノ有機酸を発酵により生産する場合、通常、Anaerobiospirillum属、Actinobacillus属等の嫌気性細菌が用いられている(特許文献1及び2、非特許文献1)。嫌気性細菌を用いる場合は、生産物の収率が高いが、その一方では、増殖するために多くの栄養素を要求するために、培地中に多量のCSL(コーンスティープリカー)などの有機窒素源を添加する必要がある。これらの有機窒素源を多量に添加することは培地コストの上昇をもたらすだけでなく、生産物を取り出す際の精製コストの上昇にもつながり経済的でない。   When producing non-amino organic acids such as succinic acid by fermentation, anaerobic bacteria such as Anaerobiospirillum genus and Actinobacillus genus are usually used (Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Document 1). When anaerobic bacteria are used, the yield of the product is high, but on the other hand, a large amount of organic nitrogen sources such as CSL (corn steep liquor) in the medium because it requires many nutrients to grow. Need to be added. Adding a large amount of these organic nitrogen sources not only leads to an increase in culture medium cost, but also increases the purification cost when taking out the product, which is not economical.

また、コリネ型細菌のような好気性細菌を好気性条件下で一度培養し、菌体を増殖させた後、集菌、洗浄し、静止菌体として酸素を通気せずに非アミノ有機酸を生産する方法も知られている(特許文献3及び4)。この場合、菌体を増殖させるに当たっては、有機窒素の添加量が少なくてよく、簡単な培地で十分増殖できるため経済的ではあるが、非アミノ有機酸の生成量、生成濃度、及び菌体当たりの生産速度の向上、製造プロセスの簡略化等、改善の余地があった。また、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼの活性を増強させた細菌を用いた非アミノ有機酸の発酵生産などが報告されていたが(例えば、特許文献5参照)、シトレートシンターゼの活性を増強させた細菌を用いて非アミノ有機酸を製造することは、これまで報告されていなかった。
米国特許第5,143,834号公報 米国特許第5,504,004号公報 特開平11−113588号公報 特開平11−196888号公報 特開平11−196887号公報 International Journal of Systematic Bacteriology (1999), 49,207-216
In addition, aerobic bacteria such as coryneform bacteria are once cultured under aerobic conditions, and after growing the cells, they are collected and washed, and non-amino organic acids are used as stationary cells without aeration of oxygen. A production method is also known (Patent Documents 3 and 4). In this case, it is economical because the amount of organic nitrogen added is small and sufficient growth can be achieved using a simple medium. However, the amount of non-amino organic acid produced, the concentration, and the amount per cell There was room for improvement, such as improvement in production speed and simplification of the manufacturing process. In addition, fermentation production of non-amino organic acid using a bacterium with enhanced activity of phosphoenolpyruvate carboxylase has been reported (see, for example, Patent Document 5), but a bacterium with enhanced activity of citrate synthase. The production of non-amino organic acids using has not been previously reported.
US Pat. No. 5,143,834 US Pat. No. 5,504,004 JP-A-11-113588 JP 11-196888 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-196887 International Journal of Systematic Bacteriology (1999), 49,207-216

本発明の課題は、より生産効率の高い非アミノ有機酸の製造方法を提供することにある。   The subject of this invention is providing the manufacturing method of non-amino organic acid with higher production efficiency.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、シトレートシンターゼの活性が増強するように改変された細菌あるいはその処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に作用させることにより、有機原料の消費速度、コハク酸などの非アミノ有機酸の生成速度または収率が高まり、かつ、酢酸などの副生物が低下することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor used a bacterium or a treated product thereof modified so as to enhance the activity of citrate synthase as a carbonate ion, bicarbonate ion or carbon dioxide gas. It has been found that by acting on organic raw materials in the contained reaction liquid, the consumption rate of organic raw materials, the production rate or yield of non-amino organic acids such as succinic acid are increased, and by-products such as acetic acid are reduced. The present invention has been completed.

すなわち本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)非アミノ有機酸生産能を有し、シトレートシンターゼ活性が非改変株と比較して増強するように改変された細菌。
(2)さらに、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が非改変株に比べて低減するように改変された(1)の細菌。
(3)さらに、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が非改変株に比べて増強するように改変された(1)または(2)の細菌。
(4)さらに、アセテートキナーゼ、ホスフォトランスアセチラーゼ、ピルベートオキシダーゼおよびアセチルCoAハイドロラーゼからなる群より選ばれる1種類以上の酵素の活性が非改変株に比べて低減するように改変された(1)〜(3)のいずれかの細菌。
(5)コリネ型細菌、バチルス属細菌、又はリゾビウム属細菌からなる群より選ばれる、(1)〜(4)のいずれかの細菌。
(6)(1)〜(5)のいずれかの細菌または該細菌の処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に作用させて非アミノ有機酸を生成させ、該非アミノ有機酸を回収することを特徴とする非アミノ有機酸の製造方法。
(7)有機原料を嫌気的雰囲気下で作用させることを特徴する(6)の方法。
(8)有機原料がグルコースまたはシュークロースである(6)または(7)の方法。
(9)非アミノ有機酸がコハク酸である、(6)〜(8)のいずれかの有機酸の製造方法。
(10)(6)〜(9)のいずれかの方法により非アミノ有機酸を製造する工程、及び得られた非アミノ有機酸を重合させる工程を含む、非アミノ有機酸含有ポリマーの製造方法。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A bacterium having a non-amino organic acid-producing ability and modified so that citrate synthase activity is enhanced as compared with a non-modified strain.
(2) The bacterium according to (1), which is further modified so that lactate dehydrogenase activity is reduced as compared with an unmodified strain.
(3) The bacterium according to (1) or (2), further modified so that pyruvate carboxylase activity is enhanced as compared with an unmodified strain.
(4) Furthermore, the activity of one or more enzymes selected from the group consisting of acetate kinase, phosphotransacetylase, pyruvate oxidase, and acetyl CoA hydrolase was modified so as to be reduced compared to the unmodified strain ( The bacterium according to any one of 1) to (3).
(5) The bacterium of any one of (1) to (4) selected from the group consisting of coryneform bacteria, Bacillus bacteria, and Rhizobium bacteria.
(6) The non-amino organic acid obtained by allowing the bacterium of any one of (1) to (5) or a processed product of the bacterium to act on an organic raw material in a reaction solution containing carbonate ion, bicarbonate ion, or carbon dioxide gas. And producing the non-amino organic acid, wherein the non-amino organic acid is recovered.
(7) The method according to (6), wherein the organic raw material is allowed to act in an anaerobic atmosphere.
(8) The method according to (6) or (7), wherein the organic raw material is glucose or sucrose.
(9) The method for producing an organic acid according to any one of (6) to (8), wherein the non-amino organic acid is succinic acid.
(10) A method for producing a non-amino organic acid-containing polymer, comprising a step of producing a non-amino organic acid by any one of the methods (6) to (9) and a step of polymerizing the obtained non-amino organic acid.

本発明の製造方法によれば、迅速かつ高効率でコハク酸などの非アミノ有機酸を製造することができる。得られた非アミノ有機酸は食品添加物や医薬品、化粧品等に用いることができる。また、得られた非アミノ有機酸を原料として重合反応を行うことにより非アミノ有機酸含有ポリマーを製造することもできる。   According to the production method of the present invention, a non-amino organic acid such as succinic acid can be produced quickly and efficiently. The obtained non-amino organic acid can be used for food additives, pharmaceuticals, cosmetics and the like. Moreover, a non-amino organic acid containing polymer can also be manufactured by performing a polymerization reaction using the obtained non-amino organic acid as a raw material.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の細菌は、非アミノ有機酸生産能を有し、シトレートシンターゼの活性が増強するように改変された細菌である。以下、シトレートシンターゼをCSと表記することがある。
ここで、「非アミノ有機酸生産能を有する」とは、該細菌を培地中で培養したときに該培地中に非アミノ有機酸を生成蓄積することができることをいう。非アミノ有機酸はアミノ酸以外の有機酸を意味するが、コハク酸、リンゴ酸、フマル酸、クエン酸、イソクエン酸、2−オキソグルタル酸、シス−アコニット酸およびピルビン酸が好ましく、コハク酸が特に好ましい。
「CSの活性が増強した」とは、野生株などの非改変株と比較してCSの活性が増強したことを意味する。CSの活性は、非改変株と比較して、単位菌体重量当たり1.5倍以上増強されていることが好ましく、2倍以上増強されていることがより好ましい。
なお、CSはオキザロ酢酸をクエン酸に変換する反応を触媒する酵素であり、CS活性はMethods Enzymol. 13,3-11(1969)に記載された方法によって測定することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The bacterium of the present invention is a bacterium having a non-amino organic acid-producing ability and modified so that the activity of citrate synthase is enhanced. Hereinafter, citrate synthase is sometimes referred to as CS.
Here, “having the ability to produce a non-amino organic acid” means that a non-amino organic acid can be produced and accumulated in the medium when the bacterium is cultured in the medium. Non-amino organic acids mean organic acids other than amino acids, but succinic acid, malic acid, fumaric acid, citric acid, isocitric acid, 2-oxoglutaric acid, cis-aconitic acid and pyruvic acid are preferred, and succinic acid is particularly preferred. .
“CS activity is enhanced” means that CS activity is enhanced as compared to a non-modified strain such as a wild-type strain. The CS activity is preferably enhanced 1.5 times or more per unit cell weight, and more preferably 2 times or more, compared to the unmodified strain.
CS is an enzyme that catalyzes the reaction of converting oxaloacetic acid to citric acid, and CS activity can be measured by the method described in Methods Enzymol. 13, 3-11 (1969).

本発明の細菌は、本来的に非アミノ有機酸生産能を有する細菌又は育種により非アミノ有機酸生産能を付与された細菌において、CS活性を増強させる改変を行ったものでもよいし、CS活性を増強させる改変を行うことにより非アミノ有機酸生産能を有するようになったものでもよい。育種により非アミノ有機酸生産能を付与する手段としては、変異処理、遺伝子組換え処理などが挙げられ、例えば、コハク酸生産能を付与する場合は、後述するようなラクテートデヒドロゲナーゼ活性を低減するような改変やピルビン酸カルボキシラーゼ活性を増強するような改変などが挙げられる。   The bacterium of the present invention may be a bacterium that originally has a non-amino organic acid-producing ability or a bacterium that has been imparted with a non-amino organic acid-producing ability by breeding and that has been modified to enhance CS activity. It is also possible to have a non-amino organic acid-producing ability by performing a modification that enhances. Examples of means for imparting non-amino organic acid-producing ability by breeding include mutation treatment and gene recombination treatment. For example, when imparting succinic acid-producing ability, lactate dehydrogenase activity as described below is reduced. And other modifications that enhance pyruvate carboxylase activity.

本発明に用いる細菌は、以下に示すような細菌を親株として用い、該親株を改変するこ
とによって得ることができる。親株の種類は特に限定されないが、コリネ型細菌(coryneform bacterium)、バチルス属細菌、又はリゾビウム属細菌が好ましく、コリネ型細菌がより好ましい。
バチルス属細菌としては、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)、バチルス・プミルス(Bacillus pumilus)、バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)等が挙げられ、リゾビウム属細菌としては、リゾビウム・エトリ(Rhizobium etli)などが挙げられる。
コリネ型細菌としては、コリネバクテリウム属に属する細菌、ブレビバクテリウム属に属する細菌又はアースロバクター属に属する細菌が挙げられ、このうち好ましくは、コリネバクテリウム属又はブレビバクテリウム属に属するものが挙げられ、更に好ましくは、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)又はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)に属する細菌が挙げられる。
The bacterium used in the present invention can be obtained by using a bacterium as shown below as a parent strain and modifying the parent strain. The kind of the parent strain is not particularly limited, but is preferably a coryneform bacterium, a Bacillus bacterium, or a Rhizobium bacterium, and more preferably a coryneform bacterium.
Examples of Bacillus bacteria include Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus pumilus, Bacillus stearothermophilus, etc., and Rhizobium genus Examples of bacteria include Rhizobium etli.
Examples of coryneform bacteria include bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Brevibacterium, or bacteria belonging to the genus Arthrobacter, and among these, those belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium More preferably, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium ammoniagenes or Brevibacterium lactofermentum Bacteria belonging to

上記細菌の親株の特に好ましい具体例としては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ-233(FERM BP-1497)、同MJ-233 AB-41(FERM BP-1498)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス ATCC6872、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC31831、及びブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869等が挙げられる。なお、ブレビバクテリウム・フラバムは、現在、コリネバクテリウム・グルタミカムに分類される場合もあることから(Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleifer, K. H., International Journal of Systematic Bacteriology, 1991, vol. 41, p255-260)、本発明においては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ-233株、及びその変異株MJ-233 AB-41株はそれぞれ、コリネバクテリウム・グルタミカムMJ-233株及びMJ-233 AB-41株と同一の株であるものとする。
ブレビバクテリウム・フラバムMJ-233は、1975年4月28日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター)(〒305-8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P-3068として寄託され、1981年5月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、FERM BP-1497の受託番号で寄託されている。
Particularly preferred specific examples of the parent strains of the above bacteria include Brevibacterium flavum MJ-233 (FERM BP-1497), MJ-233 AB-41 (FERM BP-1498), Brevibacterium ammoniagenes ATCC6872, Coryne And bacteria glutamicum ATCC31831 and Brevibacterium lactofermentum ATCC13869. Brevibacterium flavum is currently sometimes classified as Corynebacterium glutamicum (Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleifer, KH, International Journal of Systematic Bacteriology , 1991, vol. 41, p255-260), in the present invention, the Brevibacterium flavum MJ-233 strain and the mutant MJ-233 AB-41 strain are the Corynebacterium glutamicum MJ-233 strain, respectively. And the same strain as the MJ-233 AB-41 strain.
Brevibacterium flavum MJ-233 was established on April 28, 1975 by the Ministry of International Trade and Industry, Ministry of International Trade and Industry, Microbial Industrial Technology Research Institute (currently the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center) (305-8566 Japan) Deposited as FERM P-3068 at Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, 1-chome, 1-chome, 1st 6th), transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on May 1, 1981, and deposited with a deposit number of FERM BP-1497 Has been.

本発明の方法において親株として用いられる上記細菌は、野生株だけでなく、UV照射やNTG処理等の通常の変異処理により得られる変異株、細胞融合もしくは遺伝子組換え法などの遺伝学的手法により誘導される組換え株などのいずれの株であってもよい。尚、上記遺伝子組み換え株の宿主としては、形質転換可能な微生物であれば、導入遺伝子と同じ属種であっても良いし、属種の異なるものであっても良いが、上述のような好気性細菌を宿主とするのが好ましい。   The bacterium used as a parent strain in the method of the present invention is not only a wild strain, but also a mutant obtained by normal mutation treatment such as UV irradiation or NTG treatment, genetic techniques such as cell fusion or gene recombination. Any strain such as a recombinant strain to be induced may be used. The host of the above-mentioned genetically modified strain may be the same genus species as that of the transgene or a different genus species as long as it is a transformable microorganism. It is preferable to use an aerial bacterium as a host.

CSの活性の増強は、遺伝子組換え法、例えば、CSをコードする遺伝子のコピー数を高めること、またはこの遺伝子のプロモーターを置換することによって行うことができる。
cs遺伝子を用いてCS活性が増強するように改変する場合、用いることのできる遺伝子は、CS活性を有するタンパク質をコードする限り特に限定されないが、例えば、配列番号15の塩基配列を有するブレビバクテリウム・フラバムMJ-233株由来の遺伝子(Cgl0829:BA000036の877838..879151)を挙げることができる。また、cs遺伝子は、CS活性を有するタンパク質をコードするものである限り、上記塩基配列の相補配列を有するDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNA、または上記塩基配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するDNAのようなホモログであってもよい。ここで、ストリンジェントな条件としては、通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC,0.1%S
DS、好ましくは、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度でハイブリダイズする条件が挙げられる。
また、cs遺伝子は、配列番号16のアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有し、CS活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。
さらに、cs遺伝子は、配列番号16のアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入または付加された配列を有し、CS活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。ここで、1または数個とは、好ましくは、1〜20個、より好ましくは1〜10個、特に好ましくは1〜5個を意味する。
Enhancement of CS activity can be performed by a genetic recombination method, for example, by increasing the copy number of a gene encoding CS, or by replacing the promoter of this gene.
When the cs gene is used to modify the CS activity so as to enhance, the gene that can be used is not particularly limited as long as it encodes a protein having CS activity. For example, Brevibacterium having the base sequence of SEQ ID NO: 15 -A gene derived from Flavam MJ-233 strain (Cgl0829: 8000038..879151 of BA000036) can be mentioned. In addition, as long as the cs gene encodes a protein having CS activity, DNA that hybridizes with a DNA having a complementary sequence of the base sequence under stringent conditions, or 80% or more with the base sequence, preferably It may be a homologue such as DNA having a homology of 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 99% or more. Here, the stringent conditions are 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% S, which is a condition for washing of ordinary Southern hybridization.
Conditions for hybridizing at a salt concentration corresponding to DS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS can be mentioned.
The cs gene encodes a protein having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 99% or more homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, and having CS activity. It may be DNA.
Furthermore, the cs gene may be DNA encoding a protein having a CS activity, having a sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16. . Here, one or several means preferably means 1 to 20, more preferably 1 to 10, particularly preferably 1 to 5.

また、ブレビバクテリウム・フラバムMJ-233以外のコリネ型細菌、または他の微生物又は動植物由来のcs遺伝子を使用することもできる。微生物または動植物由来のcs遺伝子は、既にその塩基配列が決定されている遺伝子、またはホモロジー等に基いてCS活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を微生物、動植物等の染色体より単離し、塩基配列を決定したものなどを使用することができる。また、塩基配列が決定された後には、その配列にしたがって合成した遺伝子を使用することもできる。これらはハイブリダイゼーション法やPCR法によりそのプロモーターおよびORF部分を含む領域を増幅することによって、取得することができる。   In addition, a coryneform bacterium other than Brevibacterium flavum MJ-233, or a cs gene derived from other microorganisms or animals and plants can also be used. For cs genes derived from microorganisms or animals and plants, the genes whose base sequences have already been determined, or genes encoding proteins with CS activity based on homology, etc., are isolated from the chromosomes of microorganisms, animals and plants, and the nucleotide sequences are determined. Can be used. In addition, after the base sequence is determined, a gene synthesized according to the sequence can be used. These can be obtained by amplifying a region containing the promoter and the ORF portion by a hybridization method or a PCR method.

CSの活性を高めるためには、例えば、上記のようなDNAを宿主微生物で機能しうるプラスミドに発現可能に組込み、宿主微生物に導入すればよい。
cs遺伝子を組み込むことができるプラスミドベクターとしては、宿主細菌内での複製増殖機能を司る遺伝子を少なくとも含むものであれば特に制限されない。コリネ型細菌に遺伝子を導入するために使用できるプラスミドの具体例としては、特開平3−210184号公報に記載のプラスミドpCRY30;特開平2−72876号公報及び米国特許5,185,262号明細書公報に記載のプラスミドpCRY21、pCRY2KE、pCRY2KX、pCRY31、pCRY3KE及びpCRY3KX;特開平1−191686号公報に記載のプラスミドpCRY2およびpCRY3;特開昭58−67679号公報に記載のpAM330;特開昭58−77895号公報に記載のpHM1519;特開昭58−192900号公報に記載のpAJ655、pAJ611及びpAJ1844;特開昭57−134500号公報に記載のpCG1;特開昭58−35197号公報に記載のpCG2;特開昭57−183799号公報に記載のpCG4およびpCG11等を挙げることができる。
それらの中でもコリネ型細菌の宿主−ベクター系で用いられるプラスミドベクターとしては、コリネ型細菌内でプラスミドの複製増殖機能を司る遺伝子とコリネ型細菌内でプラスミドの安定化機能を司る遺伝子とを有するものが好ましく、例えば、プラスミドpCRY30、pCRY21、pCRY2KE、pCRY2KX、pCRY31、pCRY3KEおよびpCRY3KX等が好適に使用される。
In order to increase the activity of CS, for example, the above DNA may be incorporated into a plasmid capable of functioning in the host microorganism so that it can be expressed and introduced into the host microorganism.
The plasmid vector into which the cs gene can be incorporated is not particularly limited as long as it contains at least a gene that controls the replication growth function in the host bacterium. Specific examples of plasmids that can be used to introduce genes into coryneform bacteria include plasmid pCRY30 described in JP-A-3-210184; JP-A-2-72876 and US Pat. No. 5,185,262. Plasmids pCRY21, pCRY2KE, pCRY2KX, pCRY31, pCRY3KE and pCRY3KX described in the publication; plasmids pCRY2 and pCRY3 described in JP-A-1-191686; PHM1519 described in JP-A-77895; pAJ655, pAJ611 and pAJ1844 described in JP-A-58-192900; pCG1 described in JP-A-57-134500; pCG2 described in JP-A-58-35197 It can be mentioned pCG4 and pCG11 like described in JP 57-183799 JP.
Among them, plasmid vectors used in the host-vector system of coryneform bacteria have a gene responsible for the replication and replication function of the plasmid in coryneform bacteria and a gene responsible for the plasmid stabilization function in coryneform bacteria. For example, plasmids pCRY30, pCRY21, pCRY2KE, pCRY2KX, pCRY31, pCRY3KE and pCRY3KX are preferably used.

なお、DNAの切断、連結、その他、染色体DNAの調製、PCR、プラスミドDNAの調製、形質転換、プライマーとして用いるオリゴヌクレオチドの設定等の方法は、当業者によく知られている通常の方法を採用することができる。これらの方法は、Sambrook, J., Fritsch, E. F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989)等に記載されている。   In addition, DNA cleavage, ligation, and other methods such as chromosomal DNA preparation, PCR, plasmid DNA preparation, transformation, setting of oligonucleotides used as primers, etc. adopt ordinary methods well known to those skilled in the art. can do. These methods are described in Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T., “Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition”, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989), etc.

cs遺伝子を、上記したようなコリネ型細菌内で複製可能なプラスミドベクターの適当な部位に挿入して得られる組み換えベクターで、コリネ型細菌、例えばブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)MJ-233株(FERM BP-1497)を形質転換することにより、cs遺伝子の発現が増加したコリネ型細菌が得られる。
形質転換は、例えば、電気パルス法(Res. Microbiol., Vol.144, p.181-185, 1993)
等によって行うことができる。
また、CSの活性の増強は、公知の相同組換え法によって染色体上でcs遺伝子を多コピー化させることによって行うこともできる。
また、CSの活性の増強は、宿主染色体上でcs遺伝子のプロモーターを置換または改変することによっても行うことができる。プロモーター置換の方法としては、例えば、sacB遺伝子を用いる方法(Schafer,A.et al.Gene 145 (1994)69-73)が挙げられる。
A recombinant vector obtained by inserting the cs gene into an appropriate site of a plasmid vector capable of replicating in the coryneform bacterium as described above, such as a coryneform bacterium such as Brevibacterium flavum (MJ-233 strain). By transforming (FERM BP-1497), coryneform bacteria with increased cs gene expression can be obtained.
Transformation is performed by, for example, the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993).
Etc.
The CS activity can also be enhanced by making multiple copies of the cs gene on the chromosome by a known homologous recombination method.
The CS activity can also be enhanced by replacing or modifying the cs gene promoter on the host chromosome. Examples of the promoter replacement method include a method using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73).

上記組み換えプラスミドによる導入または染色体上への相同組換えにおいて、cs遺伝子を発現させるためのプロモーター、または染色体上のcs遺伝子のプロモーターを置換するために使用するプロモーターは、宿主細菌で機能しうるものであれば特に制限されないが、嫌気的条件下で転写活性が抑制されないプロモーターが好ましく、例えば、大腸菌で用いられるtacプロモーターや、trcプロモーターなどが挙げられる。
このように、プロモーターを適宜選択することによって、cs遺伝子の発現量の調節が可能である。
以上、コリネ型細菌を用いる例を述べたが、他の細菌を用いる場合も同様の方法によって、CSの活性増強を達成することができる。
In the introduction by the above-described recombinant plasmid or homologous recombination on the chromosome, the promoter for expressing the cs gene or the promoter used for replacing the promoter of the cs gene on the chromosome is one that can function in the host bacteria. The promoter is not particularly limited, but a promoter whose transcriptional activity is not suppressed under anaerobic conditions is preferable, and examples thereof include a tac promoter used in E. coli and a trc promoter.
As described above, the expression level of the cs gene can be controlled by appropriately selecting a promoter.
As mentioned above, although the example using coryneform bacteria was described, CS activity enhancement can be achieved by the same method also when using other bacteria.

本発明の細菌は、CSの活性増強に加えて、ラクテートデヒドロゲナーゼ(LDHともよぶ)活性が低減するように改変された細菌であってもよい。ここで、「LDH活性が低減された」とは、非改変株と比較してLDH活性が低下していることをいう。LDH活性は、非改変株と比較して、単位菌体重量当たり10%以下に低減化されていることが好ましい。また、LDH活性は完全に欠損していてもよい。LDH活性が低下したことは、公知の方法(L.Kanarek and R.L.Hill, J. Biol. Chem.239, 4202 (1964))によりLDH活性を測定することによって確認することができる。コリネ型細菌のLDH活性の低減した株の具体的な作製方法としては、特開平11−206385号公報に記載されている染色体への相同組換えによる方法、あるいは、sacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)等が挙げられる。LDH活性が低減されcs遺伝子の発現が増強されたコリネ型細菌は、例えば、LDH遺伝子が破壊された細菌を作製し、該細菌をcs遺伝子を含む組換えベクターで形質転換することにより得ることができる。ただし、LDH活性低減のための改変操作とCSの活性増強のため改変操作はどちらを先に行ってもよい。   The bacterium of the present invention may be a bacterium modified so that lactate dehydrogenase (also referred to as LDH) activity is reduced in addition to the enhancement of CS activity. Here, “LDH activity is reduced” means that LDH activity is reduced as compared to an unmodified strain. The LDH activity is preferably reduced to 10% or less per unit cell weight as compared to the unmodified strain. LDH activity may be completely absent. The decrease in LDH activity can be confirmed by measuring LDH activity by a known method (L. Kanarek and RL Hill, J. Biol. Chem. 239, 4202 (1964)). As a specific method for producing a strain having a reduced LDH activity of a coryneform bacterium, a method by homologous recombination to a chromosome described in JP-A-11-206385 or a method using a sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). Coryneform bacterium with reduced LDH activity and enhanced cs gene expression can be obtained, for example, by preparing a bacterium with a disrupted LDH gene and transforming the bacterium with a recombinant vector containing the cs gene. it can. However, either the modification operation for reducing LDH activity or the modification operation for enhancing CS activity may be performed first.

また、本発明に用いる細菌は、CSの活性増強に加えて、ピルビン酸カルボキシラーゼ(以下、PCとも呼ぶ)の活性が増強するように改変された細菌であってもよい。「PC活性が増強される」とは、PC活性が野生株又は親株等の非改変株に対して、単位菌体重量あたり好ましくは1.5倍以上、より好ましくは3倍以上増加していることをいう。PC活性が増強されたことは、公知の方法(Magasanikの方法[J.Bacteriol., 158, 55-62, (1984)])によりPC活性を測定することによって確認することができる。このような細菌は、例えば、cs遺伝子の発現増強されたコリネ型細菌に、pc遺伝子を導入することにより得ることができる。なお、PC活性の増強とCS活性増強のための改変操作はいずれの操作を先に行ってもよい。   Further, the bacterium used in the present invention may be a bacterium modified so that the activity of pyruvate carboxylase (hereinafter also referred to as PC) is enhanced in addition to the enhancement of CS activity. “The PC activity is enhanced” means that the PC activity is preferably increased by 1.5 times or more, more preferably by 3 times or more per unit cell weight relative to an unmodified strain such as a wild strain or a parent strain. Say. The enhanced PC activity can be confirmed by measuring the PC activity by a known method (Magasanik's method [J. Bacteriol., 158, 55-62, (1984)]). Such a bacterium can be obtained, for example, by introducing the pc gene into a coryneform bacterium with enhanced expression of the cs gene. Note that any of the modification operations for enhancing PC activity and CS activity may be performed first.

pc遺伝子の導入は、上記cs遺伝子の導入と同様にして行うことができる。具体的には、例えば、特開平11-196888号公報に記載の方法と同様にして、pc遺伝子をコリネ型細菌中で高発現させることにより行うことができる。具体的なpc遺伝子としては、例えば、コリネバクテリウム・グルタミカム由来のpc遺伝子(Peters-Wendisch, P.G. et al. Microbiology, vol.144 (1998) p915-927)(配列番号17)などを用いることができる。また、pc遺伝子は、配列番号17の塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNA、または配列番号17の塩基配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するDNAであって、PC活性を有するタンパク質をコードするDNAも好適に用いることができる。
さらに、コリネバクテリウム・グルタミカム以外のコリネ型細菌、または他の微生物又は動植物由来のpc遺伝子を使用することもできる。特に、以下に示す微生物または動植物由来のpc遺伝子は、その配列が既知(以下に文献を示す)であり、上記と同様にしてハイブリダイゼーションにより、あるいはPCR法によりそのORF部分を増幅することによって、取得することができる。
ヒト [Biochem.Biophys.Res.Comm., 202, 1009-1014, (1994)]
マウス[Proc.Natl.Acad.Sci.USA., 90, 1766-1779, (1993)]
ラット[GENE, 165, 331-332, (1995)]
酵母;サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)
[Mol.Gen.Genet., 229, 307-315, (1991)]
シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)
[DDBJ Accession No.; D78170]
バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)
[GENE, 191, 47-50, (1997)]
リゾビウム・エトリ(Rhizobium etli)
[J.Bacteriol., 178, 5960-5970, (1996)]
The introduction of the pc gene can be performed in the same manner as the introduction of the cs gene. Specifically, for example, it can be carried out by highly expressing the pc gene in coryneform bacteria in the same manner as described in JP-A-11-196888. As a specific pc gene, for example, a pc gene derived from Corynebacterium glutamicum (Peters-Wendisch, PG et al. Microbiology, vol. 144 (1998) p915-927) (SEQ ID NO: 17) can be used. it can. Further, the pc gene is DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17, or 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17. Particularly preferably, DNA having a homology of 99% or more and encoding a protein having PC activity can also be suitably used.
Furthermore, pc genes derived from coryneform bacteria other than Corynebacterium glutamicum, or from other microorganisms or animals and plants can also be used. In particular, the microorganism or animal or plant-derived pc gene shown below has a known sequence (shown below), and by amplifying the ORF portion by hybridization or PCR as described above, Can be acquired.
Human [Biochem.Biophys.Res.Comm., 202, 1009-1014, (1994)]
Mouse [Proc.Natl.Acad.Sci.USA., 90, 1766-1779, (1993)]
Rat [GENE, 165, 331-332, (1995)]
Yeast; Saccharomyces cerevisiae
[Mol.Gen.Genet., 229, 307-315, (1991)]
Schizosaccharomyces pombe
[DDBJ Accession No .; D78170]
Bacillus stearothermophilus
[GENE, 191, 47-50, (1997)]
Rhizobium etli
[J. Bacteriol., 178, 5960-5970, (1996)]

さらに、本発明の細菌は、CS活性の増強に加えて、アセテートキナーゼ(以下、ACKとも呼ぶ)、ホスフォトランスアセチラーゼ(以下、PTAとも呼ぶ)、ピルベートオキシダーゼ(以下、POXBとも呼ぶ)およびアセチルCoAハイドロラーゼ(以下、ACHとも呼ぶ)からなる群より選ばれる1種類以上の酵素の活性が低減するように改変された細菌であってもよい。   Furthermore, in addition to the enhancement of CS activity, the bacterium of the present invention comprises acetate kinase (hereinafter also referred to as ACK), phosphotransacetylase (hereinafter also referred to as PTA), pyruvate oxidase (hereinafter also referred to as POXB) and It may be a bacterium modified so that the activity of one or more enzymes selected from the group consisting of acetyl CoA hydrolase (hereinafter also referred to as ACH) is reduced.

PTAとACKはいずれか一方を活性低下させてもよいが、酢酸の副生を効率よく低減させるためには、両方の活性を低下させることがより好ましい。
「PTA活性」とは、アセチルCoAにリン酸を転移してアセチルリン酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「PTA活性が低減するように改変された」とは、PTA活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。PTA活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、単位菌体重量当たり10%以下に低下していることがより好ましい。また、PTA活性は完全に消失していてもよい。PTA活性が低下したことは、Klotzschらの方法(Klotzsch, H. R., Meth Enzymol. 12, 381-386(1969))により、PTA活性を測定することによって確認することができる。
Either PTA or ACK may decrease the activity, but it is more preferable to decrease both activities in order to efficiently reduce the byproduct of acetic acid.
“PTA activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of transferring phosphoric acid to acetyl-CoA to produce acetyl phosphate. “Modified to reduce PTA activity” means that the PTA activity is lower than that of an unmodified strain such as a wild strain. The PTA activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less per unit cell weight, compared to the unmodified strain. Moreover, PTA activity may be completely lost. The decrease in PTA activity can be confirmed by measuring PTA activity by the method of Klotzsch et al. (Klotzsch, HR, Meth Enzymol. 12, 381-386 (1969)).

「ACK活性」は、アセチルリン酸とADPから酢酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「ACK活性が低減するように改変された」とは、ACK活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。ACK活性は非改変株と比較して、菌体当たり30%以下に低下していることが好ましく、菌体当たり10%以下に低下していることがより好ましい。また、ACK活性は完全に消失していてもよい。ACK活性が低下したことは、Ramponiらの方法(Ramponi G., Meth. Enzymol. 42,409-426(1975))により、ACK活性を測定することによって確認することができる。   “ACK activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing acetic acid from acetyl phosphate and ADP. “Modified to reduce ACK activity” means that ACK activity is lower than that of an unmodified strain, for example, a wild strain. The ACK activity is preferably reduced to 30% or less per microbial cell, and more preferably 10% or less per microbial cell, compared to the unmodified strain. Further, the ACK activity may be completely lost. The decrease in ACK activity can be confirmed by measuring the ACK activity by the method of Ramponi et al. (Ramponi G., Meth. Enzymol. 42, 409-426 (1975)).

なお、コリネバクテリウム・グルタミカム(ブレビバクテリウム・フラバムに分類されるものも含む)においては、Microbiology. 1999 Feb;145 (Pt 2):503-13に記載されているように、両酵素はpta−ackオペロン(GenBank Accession No. X89084)にコードされているため、pta遺伝子を破壊した場合は、PTA及びACKの両酵素の活性を低下させることができる。   In Corynebacterium glutamicum (including those classified as Brevibacterium flavum), both enzymes are pta as described in Microbiology. 1999 Feb; 145 (Pt 2): 503-13. Since it is encoded by the ack operon (GenBank Accession No. X89084), when the pta gene is disrupted, the activities of both PTA and ACK enzymes can be reduced.

PTAおよびACKの活性低下は、公知の方法、例えば、相同組換えを利用する方法やsacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)に従ってこれらの遺伝子を破壊することによって行うことができる。具体的には、特開2006-000091号公報や後
述の実施例に開示された方法に従って行うことができる。pta遺伝子およびack遺伝子としては、上記GenBank Accession No. X89084の塩基配列を有する遺伝子のほか、宿主染色体上のpta遺伝子およびack遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有する遺伝子を用いることもできる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNAであれば、相同組換えは起こり得る。
The decrease in PTA and ACK activity can be achieved by disrupting these genes according to known methods, for example, using homologous recombination or using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). Can be done. Specifically, it can be performed according to the method disclosed in JP-A-2006-000091 and the examples described later. As the pta gene and the ack gene, in addition to the gene having the base sequence of the above GenBank Accession No. X89084, a gene having a degree of homology that causes homologous recombination with the pta gene and the ack gene on the host chromosome can also be used. . Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur as long as it is a DNA that can hybridize with the above gene under stringent conditions.

「POXB活性」は、ピルビン酸と水から酢酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「POXB活性が低減するように改変された」とは、POXB活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。POXB活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、10%以下に低下していることがより好ましい。「低下」には活性が完全に消失した場合も含まれる。POXB活性が低下したことは、Changらの方法(Chang Y. and Cronan J. E. JR, J.Bacteriol.151,1279-1289(1982))により、POXB活性を測定することによって確認することができる。   “POXB activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing acetic acid from pyruvic acid and water. “Modified to reduce POXB activity” means that POXB activity is lower than that of an unmodified strain such as a wild strain. The POXB activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less, compared to the unmodified strain. “Decrease” includes the case where the activity is completely lost. The decrease in POXB activity can be confirmed by measuring POXB activity by the method of Chang et al. (Chang Y. and Cronan J. E. JR, J. Bacteriol. 151, 1279-1289 (1982)).

POXB活性の低下は、公知の方法、例えば、相同組換えを利用する方法やsacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)に従ってpoxB遺伝子を破壊することにより行うことができる。具体的には、WO2005/113745や後述の実施例に開示された方法に従って行うことができる。poxB遺伝子としては、例えば、GenBank Accession No.Cgl2610(GenBank Accession No. BA000036の2776766-2778505番目の相補鎖)の塩基配列を有する遺伝子が挙げられるが、宿主細菌の染色体DNA上のpoxB遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有していればよいため、該配列の相同遺伝子も使用することができる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNAであれば、相同組換えは起こり得る。   The decrease in POXB activity can be achieved by disrupting the poxB gene according to a known method such as a method using homologous recombination or a method using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). It can be carried out. Specifically, it can be performed according to the methods disclosed in WO2005 / 113745 and the examples described later. Examples of the poxB gene include GenBank Accession No. The gene has the base sequence of Cgl2610 (the 2776766-2778505th complementary strand of GenBank Accession No. BA000036), but has homology to the extent that homologous recombination occurs with the poxB gene on the chromosomal DNA of the host bacterium. Therefore, a homologous gene of the sequence can also be used. Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur as long as it is a DNA that can hybridize with the above gene under stringent conditions.

「ACH活性」は、アセチルCoAと水から酢酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「ACH活性が低減するように改変された」とは、ACH活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。ACH活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、10%以下に低下していることがより好ましい。尚、「低下」には活性が完全に消失した場合も含まれる。ACH活性は、Gergely,J.,らの方法(Gergely,J., Hele,P. & Ramkrishnan,C.V. (1952) J.Biol.Chem. 198 p323-334)により測定することが出来る。   “ACH activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing acetic acid from acetyl-CoA and water. “Modified to reduce ACH activity” means that ACH activity is lower than that of a non-modified strain such as a wild-type strain. The ACH activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less, compared to the unmodified strain. The “decrease” includes the case where the activity is completely lost. ACH activity can be measured by the method of Gergely, J., et al. (Gergely, J., Hele, P. & Ramkrishnan, C.V. (1952) J. Biol. Chem. 198 p323-334).

ACH活性の低下は、公知の方法、例えば、相同組換えを利用する方法やsacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)に従ってach遺伝子を破壊することによって行うことができる。具体的には、WO2005/113744や後述の実施例に開示された方法に従って行うことができる。ach遺伝子としては、例えば、GenBank Accession No.Cgl2569(GenBank Accession No.BA000036の2729376..2730917番目の相補鎖)の塩基配列を有する遺伝子が挙げられるが、宿主細菌の染色体DNA上のach遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有していればよいため、該配列の相同遺伝子も使用することができる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNAであれば、相同組換えは起こり得る。   The decrease in ACH activity can be achieved by disrupting the ach gene according to a known method, for example, a method using homologous recombination or a method using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). It can be carried out. Specifically, it can be carried out according to the methods disclosed in WO2005 / 113744 and examples described later. Examples of the ach gene include GenBank Accession No. A gene having the base sequence of Cgl2569 (the 2729376..2730917 complementary strand of GenBank Accession No. BA000036) is mentioned, but it has homology to the extent that homologous recombination occurs with the ach gene on the chromosomal DNA of the host bacterium. Therefore, a homologous gene of the sequence can also be used. Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur as long as it is a DNA that can hybridize with the above gene under stringent conditions.

なお、本発明において使用する細菌は、CS活性を増強する改変に加え、上記改変のうちの2種類以上の改変を組み合わせて得られる細菌であってもよい。複数の改変を行う場合、その順番は問わない。   Note that the bacterium used in the present invention may be a bacterium obtained by combining two or more of the above modifications in addition to the modification that enhances the CS activity. When making a plurality of modifications, the order does not matter.

コハク酸などの非アミノ有機酸の製造反応に上記細菌を用いるに当たっては、寒天培地等の固体培地で斜面培養したものを直接反応に用いても良いが、上記細菌を予め液体培地で培養(種培養)したものを用いるのが好ましい。このように種培養した細菌を有機原料を含む培地で増殖させながら、有機原料と反応させることによっても製造することができる。また、増殖させて得られた菌体を有機原料を含む反応液中で有機原料と反応させることによっても製造することができる。なお、好気性コリネ型細菌を本発明の方法に用いるためには、先ず菌体を通常の好気的な条件で培養した後用いることが好ましい。培養に用いる培地は、通常微生物の培養に用いられる培地を用いることができる。例えば、硫酸アンモニウム、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム等の無機塩からなる組成に、肉エキス、酵母エキス、ペプトン等の天然栄養源を添加した一般的な培地を用いることができる。培養後の菌体は、遠心分離、膜分離等によって回収され、反応に用いられる。   When using the bacterium in the production reaction of a non-amino organic acid such as succinic acid, a slant culture in a solid medium such as an agar medium may be used for the direct reaction. However, the bacterium is previously cultured in a liquid medium (seed It is preferable to use those cultured. The bacterium thus seed-cultured can also be produced by reacting with an organic raw material while growing on a medium containing the organic raw material. Moreover, it can manufacture also by making the microbial cell obtained by making it grow react with an organic raw material in the reaction liquid containing an organic raw material. In order to use an aerobic coryneform bacterium in the method of the present invention, it is preferable to first use the cells after culturing them under normal aerobic conditions. As a medium used for culture, a medium usually used for culture of microorganisms can be used. For example, a general medium in which a natural nutrient source such as meat extract, yeast extract or peptone is added to a composition composed of inorganic salts such as ammonium sulfate, potassium phosphate and magnesium sulfate can be used. The cultured cells are collected by centrifugation, membrane separation, etc. and used for the reaction.

本発明では細菌の菌体の処理物を使用することもできる。菌体の処理物としては、例えば、菌体をアクリルアミド、カラギーナン等で固定化した固定化菌体、菌体を破砕した破砕物、その遠心分離上清、又はその上清を硫安処理等で部分精製した画分等が挙げられる。   In the present invention, a treated product of bacterial cells can also be used. Examples of treated cells include, for example, immobilized cells obtained by immobilizing cells with acrylamide, carrageenan, etc., crushed materials obtained by crushing cells, centrifugation supernatants thereof, or partial supernatants thereof by ammonium sulfate treatment, etc. Examples include purified fractions.

本発明の製造方法に用いる有機原料としては、本微生物が資化して非アミノ有機酸を生成させうる炭素源であれば特に限定されないが、通常、ガラクトース、ラクトース、グルコース、フルクトース、グリセロール、シュークロース、サッカロース、デンプン、セルロース等の炭水化物;グリセリン、マンニトール、キシリトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質が用いられ、このうちグルコース、フルクトース、グリセロールおよびシュークロースが好ましく、特にグルコースおよびシュークロースが好ましい。   The organic raw material used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as it is a carbon source that can be assimilated by the present microorganism to produce a non-amino organic acid, but is usually galactose, lactose, glucose, fructose, glycerol, sucrose. Carbohydrates such as saccharose, starch and cellulose; fermentable carbohydrates such as polyalcohols such as glycerin, mannitol, xylitol and ribitol are used, among which glucose, fructose, glycerol and sucrose are preferred, especially glucose and sucrose Is preferred.

また、上記発酵性糖質を含有する澱粉糖化液、糖蜜なども使用される。これらの発酵性糖質は、単独でも組み合わせても使用できる。上記有機原料の使用濃度は特に限定されないが、非アミノ有機酸の生成を阻害しない範囲で可能な限り高くするのが有利であり、通常、5〜30%(W/V)、好ましくは10〜20%(W/V)の範囲内で反応が行われる。また、反応の進行に伴う上記有機原料の減少にあわせ、有機原料の追加添加を行っても良い。   Moreover, the starch saccharified liquid, molasses, etc. containing the said fermentable saccharide | sugar are also used. These fermentable carbohydrates can be used alone or in combination. The use concentration of the organic raw material is not particularly limited, but it is advantageous to make it as high as possible within the range not inhibiting the production of non-amino organic acid, and is usually 5 to 30% (W / V), preferably 10 to 10%. The reaction is carried out within the range of 20% (W / V). Further, additional addition of organic raw materials may be performed in accordance with the decrease of the organic raw materials as the reaction proceeds.

上記有機原料を含む反応液としては特に限定されず、例えば、細菌を培養するための培地であってもよいし、リン酸緩衝液等の緩衝液であってもよい。反応液は、窒素源や無機塩などを含む水溶液であることが好ましい。ここで、窒素源としては、本微生物が資化して非アミノ有機酸を生成させうる窒素源であれば特に限定されないが、具体的には、アンモニウム塩、硝酸塩、尿素、大豆加水分解物、カゼイン分解物、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの各種の有機、無機の窒素化合物が挙げられる。無機塩としては各種リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カリウム、マンガン、鉄、亜鉛等の金属塩が用いられる。また、ビオチン、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸等のビタミン類、ヌクレオチド、アミノ酸などの生育を促進する因子を必要に応じて添加する。また、反応時の発泡を抑えるために、培養液には市販の消泡剤を適量添加しておくことが望ましい。   The reaction solution containing the organic raw material is not particularly limited, and may be, for example, a medium for culturing bacteria or a buffer solution such as a phosphate buffer solution. The reaction solution is preferably an aqueous solution containing a nitrogen source, an inorganic salt, and the like. Here, the nitrogen source is not particularly limited as long as it is a nitrogen source that can be assimilated by the microorganism to produce a non-amino organic acid. Specifically, ammonium salt, nitrate, urea, soybean hydrolysate, casein Various organic and inorganic nitrogen compounds such as degradation products, peptone, yeast extract, meat extract, corn steep liquor and the like can be mentioned. As the inorganic salt, various phosphates, sulfates, magnesium, potassium, manganese, iron, zinc, and other metal salts are used. In addition, factors that promote growth such as vitamins such as biotin, pantothenic acid, inositol, and nicotinic acid, nucleotides, and amino acids are added as necessary. In order to suppress foaming during the reaction, it is desirable to add an appropriate amount of a commercially available antifoaming agent to the culture solution.

反応液のpHは、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を添加することによって調整することができる。本反応におけるpHは、通常、pH5〜10、好ましくはpH6〜9.5であることが好ましいので、反応中も必要に応じて反応液のpHはアルカリ性物質、炭酸塩、尿素などによって上記範囲内に調節する。   The pH of the reaction solution can be adjusted by adding sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, magnesium carbonate, sodium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide or the like. Since the pH in this reaction is usually pH 5 to 10, preferably 6 to 9.5, the pH of the reaction solution is within the above range depending on the alkaline substance, carbonate, urea, etc. as necessary even during the reaction. Adjust to.

本発明で用いる反応液としては、水、緩衝液、培地等が用いられるが、培地が最も好ま
しい。培地には、例えば上記した有機原料と炭酸イオン、重炭酸イオン又は二酸化炭素ガスを含有させ、嫌気的条件で反応させることができる。炭酸イオン又は重炭酸イオンは、中和剤としても用いることのできる炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウムから供給されるが、必要に応じて、炭酸若しくは重炭酸又はこれらの塩或いは二酸化炭素ガスから供給することもできる。炭酸又は重炭酸の塩の具体例としては、例えば炭酸マグネシウム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等が挙げられる。そして、炭酸イオン、重炭酸イオンは、1~500mM、好ましくは2~300mM、さらに好ましくは3〜200mMの濃度で添加する。二酸化炭素ガスを含有させる場合は、溶液1L当たり50mg〜25g、好ましくは100mg〜15g、さらに好ましくは150mg〜10gの二酸化炭素ガスを含有させる。
As the reaction solution used in the present invention, water, a buffer solution, a medium, or the like is used, and a medium is most preferable. The medium can contain, for example, the above organic raw materials and carbonate ions, bicarbonate ions, or carbon dioxide gas, and can be reacted under anaerobic conditions. Carbonate ions or bicarbonate ions are supplied from magnesium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, which can also be used as a neutralizing agent. It is also possible to supply from the salt or carbon dioxide gas. Specific examples of the carbonate or bicarbonate salt include magnesium carbonate, ammonium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium bicarbonate, sodium bicarbonate, and potassium bicarbonate. Carbonate ions and bicarbonate ions are added at a concentration of 1 to 500 mM, preferably 2 to 300 mM, more preferably 3 to 200 mM. When carbon dioxide gas is contained, 50 mg to 25 g, preferably 100 mg to 15 g, more preferably 150 mg to 10 g of carbon dioxide gas is contained per liter of the solution.

本反応に用いる細菌の生育至適温度は、通常、25℃〜35℃である。反応時の温度は、通常、25℃〜40℃、好ましくは30℃〜37℃である。反応に用いる菌体の量は、特に規定されないが、1〜700g/L、好ましくは10〜500g/L、さらに好ましくは20〜400g/Lが用いられる。反応時間は1時間〜168時間が好ましく、3時間〜72時間がより好ましい。   The optimal growth temperature for bacteria used in this reaction is usually 25 ° C to 35 ° C. The temperature during the reaction is usually 25 ° C to 40 ° C, preferably 30 ° C to 37 ° C. Although the quantity of the microbial cell used for reaction is not prescribed | regulated, 1-700 g / L, Preferably it is 10-500 g / L, More preferably, 20-400 g / L is used. The reaction time is preferably 1 hour to 168 hours, more preferably 3 hours to 72 hours.

細菌の培養時は、通気、攪拌し酸素を供給することが必要である。一方、非アミノ有機酸の生成反応は、通気、攪拌して行ってもよいが、通気せず、酸素を供給しない嫌気的雰囲気下で行ってもよい。ここで言う嫌気的雰囲気下は、例えば容器を密閉して無通気で反応させる、窒素ガス等の不活性ガスを供給して反応させる、二酸化炭素ガス含有の不活性ガスを通気する等の方法によって得ることができる。   When culturing bacteria, it is necessary to supply oxygen by aeration and agitation. On the other hand, the production reaction of the non-amino organic acid may be performed by aeration and stirring, but may be performed in an anaerobic atmosphere without aeration and without supplying oxygen. Under the anaerobic atmosphere here, for example, the container is sealed and reacted without aeration, supplied with an inert gas such as nitrogen gas and reacted, or the inert gas containing carbon dioxide gas is vented. Obtainable.

反応液(培養液)中に蓄積した非アミノ有機酸は、常法に従って、反応液より回収(分離・精製)することができる。具体的には、遠心分離、ろ過等により菌体等の固形物を除去した後、イオン交換樹脂等で脱塩し、その溶液から結晶化あるいはカラムクロマトグラフィーにより非アミノ有機酸を分離・精製することができる。   The non-amino organic acid accumulated in the reaction solution (culture solution) can be recovered (separated and purified) from the reaction solution according to a conventional method. Specifically, after removing solids such as bacterial cells by centrifugation, filtration, etc., desalting with an ion exchange resin or the like, and separating and purifying the non-amino organic acid from the solution by crystallization or column chromatography be able to.

さらに本発明においては、上記した本発明の方法によりコハク酸などの非アミノ有機酸を製造した後に、得られた非アミノ有機酸を原料として重合反応を行うことにより非アミノ有機酸含有ポリマーを製造することができる。近年、環境に配慮した工業製品が数を増す中、植物由来の原料を用いたポリマーに注目が集まってきており、特に、本発明において製造されるコハク酸は、ポリエステルやポリアミドといったポリマーに加工されて用いる事が出来る。コハク酸含有ポリマーとして具体的には、ブタンジオールやエチレングリコールなどのジオールとコハク酸を重合させて得られるコハク酸ポリエステル、ヘキサメチレンジアミンなどのジアミンとコハク酸を重合させて得られるコハク酸ポリアミドなどが挙げられる。また、本発明の製造法により得られる非アミノ有機酸または該非アミノ有機酸を含有する組成物は食品添加物や医薬品、化粧品などに用いることができる。   Further, in the present invention, after producing a non-amino organic acid such as succinic acid by the above-described method of the present invention, a non-amino organic acid-containing polymer is produced by performing a polymerization reaction using the obtained non-amino organic acid as a raw material. can do. In recent years, with the increase in the number of environmentally friendly industrial products, attention has been focused on polymers using plant-derived raw materials. In particular, succinic acid produced in the present invention is processed into polymers such as polyester and polyamide. Can be used. Specific examples of succinic acid-containing polymers include succinic acid polyesters obtained by polymerizing diols such as butanediol and ethylene glycol and succinic acid, succinic acid polyamides obtained by polymerizing diamines such as hexamethylenediamine and succinic acid, and the like. Is mentioned. The non-amino organic acid obtained by the production method of the present invention or the composition containing the non-amino organic acid can be used for food additives, pharmaceuticals, cosmetics and the like.

[実施例]
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されるものではない。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<PoxB欠損、ACH欠損、PTA欠損、ACK欠損、PC増強株の作製>
(A)MJ233株ゲノムDNAの抽出
A培地[尿素 2g、(NH42SO4 7g、KH2PO4 0.5g、K2HPO4 0.5g、MgSO4・7H2O 0.5g、FeSO4・7H2O 6mg、MnSO4・4−5H2O6mg、ビオチン 200μg、チアミン 100μg、イーストエキストラクト 1
g、カザミノ酸 1g、グルコース 20g、蒸留水1Lに溶解]10mLに、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株を対数増殖期後期まで培養し、遠心分離(10000g、5分)により菌体を集めた。得られた菌体を10mg/mLの濃度にリゾチームを含む10mM NaCl/20mMトリス緩衝液(pH8.0)/1mM EDTA・2Na溶液0.15mLに懸濁した。次に、上記懸濁液にプロテナーゼKを、最終濃度が100μg/mLになるように添加し、37℃で1時間保温した。さらにドデシル硫酸ナトリウムを最終濃度が0.5%になるように添加し、50℃で6時間保温して溶菌した。この溶菌液に、等量のフェノール/クロロフォルム溶液を添加し、室温で10分間ゆるやかに振盪した後、全量を遠心分離(5,000×g、20分間、10〜12℃)し、上清画分を分取し、酢酸ナトリウムを0.3Mとなるように添加した後、2倍量のエタノールを加え混合した。遠心分離(15,000×g、2分)により回収した沈殿物を70%エタノールで洗浄した後、風乾した。得られたDNAに10mMトリス緩衝液(pH7.5)−1mM EDTA・2Na溶液5mLを加え、4℃で一晩静置し、以後のPCRの鋳型DNAに使用した。
<Preparation of PoxB deficiency, ACH deficiency, PTA deficiency, ACK deficiency, PC enhanced strain>
(A) Extraction of MJ233 strain genomic DNA A medium [urea 2 g, (NH 4 ) 2 SO 4 7 g, KH 2 PO 4 0.5 g, K 2 HPO 4 0.5 g, MgSO 4 .7H 2 O 0.5 g, FeSO 4 · 7H 2 O 6mg, MnSO 4 · 4-5H 2 O6mg, biotin 200 [mu] g, thiamine 100 [mu] g, yeast extract 1
g, dissolved in 1 g of casamino acid, 20 g of glucose, and 1 L of distilled water] In 10 mL, Brevibacterium flavum MJ-233 strain was cultured until the late logarithmic growth phase, and the cells were collected by centrifugation (10000 g, 5 minutes). . The obtained cells were suspended in 0.15 mL of a 10 mM NaCl / 20 mM Tris buffer solution (pH 8.0) / 1 mM EDTA · 2Na solution containing lysozyme at a concentration of 10 mg / mL. Next, proteinase K was added to the suspension so that the final concentration was 100 μg / mL, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour. Further, sodium dodecyl sulfate was added to a final concentration of 0.5%, and the mixture was incubated at 50 ° C. for 6 hours for lysis. To this lysate, add an equal amount of phenol / chloroform solution, shake gently at room temperature for 10 minutes, and then centrifuge (5,000 × g, 20 minutes, 10-12 ° C.) to obtain a supernatant. The fraction was collected and sodium acetate was added to a concentration of 0.3 M, and then twice as much ethanol was added and mixed. The precipitate collected by centrifugation (15,000 × g, 2 minutes) was washed with 70% ethanol and then air-dried. To the obtained DNA, 5 mL of a 10 mM Tris buffer (pH 7.5) -1 mM EDTA · 2Na solution was added and left overnight at 4 ° C., and used as template DNA for subsequent PCR.

(B)poxB 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来poxB遺伝子の内部配列を欠失したDNA断片の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子周辺の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4)を用いたクロスオーバーPCRによって行った。poxB遺伝子の5’末端側領域のDNA断片は配列番号1と配列番号2、3’末端側領域のDNA断片は配列番号3と配列番号4の合成DNAをそれぞれプライマーとしてPCRを行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、 0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で45秒からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。次に得られた二つの増幅産物を鋳型として配列番号1および配列番号4の合成DNAをプライマーとしてPCRを行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、 0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で1分20秒からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたpoxB遺伝子の内部配列が欠失したDNA断片はQIAquick PCR Purification Kit(QIAGEN製)を用いて精製後、制限酵素XhoIおよびSa
cIで切断した。これによって生じた約1.0kbのDNA断片は0.8%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することで検出し、QIAquick
Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、pKMB1(sacB遺伝子を含むプラスミド:特開2005−95169)を制限酵素XhoIおよびSacIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲー
ションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素XhoIおよびSacIで切断することにより約1.0kbの挿入断片が
認められ、これをpOXB11と命名した(図1)。
(B) Construction of a plasmid for destruction of poxB Obtaining a DNA fragment lacking the internal sequence of the poxB gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was reported using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome sequence. Synthetic DNA (SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4) designed based on the sequence around the gene (GenBank Database Accession No. BA00000036) of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 Performed by crossover PCR. PCR was performed using the DNA fragments in the 5 ′ end region of the poxB gene as SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, and the DNA fragments in the 3 ′ end region as synthetic primers of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, respectively. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. Next, PCR was performed using the obtained two amplification products as templates and the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 4 as primers. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment lacking the internal sequence of the poxB gene was purified using a QIAquick PCR Purification Kit (manufactured by QIAGEN), and then the restriction enzymes XhoI and Sa
Cut with cI. The resulting DNA fragment of about 1.0 kb was detected by separation by gel electrophoresis with 0.8% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) and then visualized by staining with ethidium bromide, and QIAquick
The gel was collected from the gel using Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). This DNA fragment was mixed with DNA prepared by cleaving pKMB1 (plasmid containing sacB gene: JP-A-2005-95169) with restriction enzymes XhoI and SacI, and ligation kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes XhoI and SacI, and an inserted fragment of about 1.0 kb was recognized, and this was named pOXB11 (FIG. 1).

(C)ach 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ach遺伝子の内部配列を欠失したDNA断片の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子周辺の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8)を用いたクロスオーバーPCRによって行った。ach遺伝子の5’末端側領域のDNA断片は配列番号5と配列番号6、3’末端側領域のDNA断片は配列番号7と配列番号8の合成DNAをそれぞれプライマーとしてPCRを行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、 0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で45秒からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。次に得られた二つの増幅産物を鋳型として配列番号5および配列番号8の合成DNAをプライマーとしてPCRを行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、 0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で1分20秒からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたach遺伝子の内部配列が欠失したDNA断片はQIAquick PCR Purification
Kit(QIAGEN製)を用いて精製後、制限酵素SalIおよびSacIで
切断した。これによって生じた約1.0kbのDNA断片は0.8%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することで検出し、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、pKMB1(特開2005−95169)を制限酵素XhoIおよびSa
cIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素MluIおよびSacIで切断することにより約1.1kbの挿入断片が認められ、これをpACH22と命名した(図2)。
(C) Construction of plasmid for ach disruption Obtaining a DNA fragment lacking the internal sequence of the ach gene from Brevibacterium flavum MJ233 strain was reported using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome sequence. Synthetic DNA (SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8) designed based on the sequence around the gene (GenBank Database Accession No. BA00000036) of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 Performed by crossover PCR. The DNA fragments in the 5 ′ terminal region of the ach gene were subjected to PCR using SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, and the DNA fragments in the 3 ′ terminal region were subjected to PCR using the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. Next, PCR was performed using the obtained two amplification products as templates and the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 8 as primers. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment from which the internal sequence of the ach gene was deleted was QIAquick PCR Purification.
After purification using Kit (manufactured by QIAGEN), it was cleaved with restriction enzymes SalI and SacI. The resulting DNA fragment of about 1.0 kb was separated by 0.8% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by staining with ethidium bromide, and QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN From the gel. From this DNA fragment, pKMB1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) was converted into restriction enzymes XhoI and Sa.
mixed with DNA prepared by digestion with cI, and ligation kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes MluI and SacI, and an insertion fragment of about 1.1 kb was observed, which was designated as pACH22 (FIG. 2).

(D)pta−ack 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来pta−ack遺伝子の内部配列を欠失したDNA断片の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子周辺の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12)を用いたクロスオーバーPCRによって行った。pta−ack遺伝子の5’末端側領域のDNA断片は配列番号9と配列番号10、3’末端側領域のDNA断片は配列番号11と配列番号12の合成DNAをそれぞれプライマーとしてPCRを行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、 0.
2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で45秒からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。次に得られた二つの増幅産物を鋳型として配列番号9および配列番号12の合成DNAをプライマーとしてPCRを行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、 0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で1分20秒からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたpta−ack遺伝子の内部配列が欠失したDNA断片はQIAquick PCR Purification Kit(QIAGEN製)を用いて精製後、制限酵素SacIおよびSphIで切断した。これによって生じた約1.1kbの
DNA断片は0.8%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することで検出し、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、pKMB1(特開2005−95169)を制限酵素SacIおよびSphIで切断して調製したDNAと混合し、ライ
ゲーションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより約1.1kbの挿入断片が認められ、これをpTACK1と命名した(図3)。
(D) Construction of plasmid for destroying pta-ack The DNA fragment lacking the internal sequence of pta-ack gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome. Synthetic DNA (SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12) designed based on the sequence around the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain (GenBank Database Accession No. BA00000036) whose sequence has been reported ) Was used for crossover PCR. PCR was carried out using the DNA fragments of the 5 ′ terminal region of the pta-ack gene as SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10, and the DNA fragments of the 3 ′ terminal region of the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12, respectively. Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.5 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.
2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. Next, PCR was performed using the obtained two amplification products as templates and the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 12 as primers. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment lacking the internal sequence of the pta-ack gene was purified using QIAquick PCR Purification Kit (manufactured by QIAGEN), and then cleaved with restriction enzymes SacI and SphI. The resulting DNA fragment of about 1.1 kb was detected by separation by 0.8% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN From the gel. This DNA fragment was mixed with DNA prepared by cleaving pKMB1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) with restriction enzymes SacI and SphI, and ligation kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes SacI and SphI, and an insertion fragment of about 1.1 kb was observed, which was named pTACK1 (FIG. 3).

<PoxB/ACH/PTA/ACK欠損株の作製>
(A)PoxB欠損株の作製
poxB遺伝子欠損株作製の供試菌株は、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH(LDH遺伝子が破壊された株:特開2005−95169)とし、形質転換用プラスミドDNAは、上記実施例1の(B)で構築したpOXB11を用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。ブレビバクテリウムの形質転換は、電気パルス法(Res.Microbiol.、Vol.144, p.181-185, 1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 50μg/mLを含むLBG寒天培地に塗抹した。この培地上に生育した株は、pOXB11がブレビバクテリウム・フラバムMJ233株菌体内で複製不可能なプラスミドであるため、該プラスミドのpoxB遺伝子とブレビバクテリウム・フラバムMJ233株ゲノム上の同遺伝子との間で相同組み換えを起こした結果、同ゲノム上に該プラスミドに由来するカナマイシン耐性遺伝子およびsacB遺伝子が挿入されているはずである。次に、上記相同組み換え株をカナマイシン25μg/mLを含むLBG培地にて液体培養した。この培養液の菌体数約100万相当分を10%ショ糖含有LBG培地に塗抹にした結果、2回目の相同組み換えによりsacB遺伝子が脱落しショ糖非感受性となったと考えられる株を数十個得た。この様にして得られた2回目の相同組み換え株の中には、そのpoxB遺伝子がpOXB11に由来する変異型に置き換わったものと野生型に戻ったものが含まれる。poxB遺伝子が変異型であるか野生型であるかの判定は、poxB遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号1および配列番号4)を用いて分析することによって行うことができ、野生型では1518bp、欠失領域を持つ変異型では981bpのDNA断片を生成する。上記
方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
<Preparation of PoxB / ACH / PTA / ACK deficient strain>
(A) Preparation of PoxB-deficient strain The test strain for preparation of the poxB gene-deficient strain was Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH (LDH disrupted strain: JP-A-2005-95169), and the plasmid DNA for transformation was It was prepared from Escherichia coli JM110 strain transformed with the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) using pOXB11 constructed in Example 1 (B). Brevibacterium is transformed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993), and the obtained transformant is smeared on an LBG agar medium containing 50 μg / mL of kanamycin. did. Since the strain grown on this medium is a plasmid in which pOXB11 cannot replicate in the Brevibacterium flavum MJ233 strain, the plasmid poxB gene and the same gene on the genome of Brevibacterium flavum MJ233 strain As a result of homologous recombination, the kanamycin resistance gene and sacB gene derived from the plasmid should be inserted on the same genome. Next, the homologous recombination strain was subjected to liquid culture in an LBG medium containing 25 μg / mL kanamycin. As a result of smearing about 1 million cells of this culture on LBG medium containing 10% sucrose, sacB gene was eliminated by the second homologous recombination, and several tens of strains considered to be insensitive to sucrose were obtained. I got it. Among the homologous recombination strains obtained in the second round as described above, those in which the poxB gene is replaced with a mutant type derived from pOXB11 and those in which the wild type is restored. Whether the poxB gene is a mutant type or a wild type can be determined by analyzing the poxB gene using primers (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 4) for PCR amplification. In the case of a mutant having a deletion region of 1518 bp, a DNA fragment of 981 bp is generated. As a result of analyzing the strain that became insensitive to sucrose by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPoxB / ΔLDH.

(B)ACH欠損株の作製
ach遺伝子欠損株作製の供試菌株は、上記(A)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPoxB/ΔLDHとし、形質転換用プラスミドDNAは、上記実施例1の(C)で構築したpACH22を用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。ブレビバクテリウムの形質転換および2回相同組換え体の選抜は、上記(A)示した方法で行い、数十個のショ糖非感受性コロニーを得た。これらのうちach遺伝子が変異型であるか野生型であるかの判定は、ach遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号5および配列番号8)を用いて分析することによって行うことができ、野生型では1228bp、欠失領域を持つ変異型では1003bpのDNA断片を生成する。上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(B) Production of ACH-deficient strain The test strain for producing the ach gene-deficient strain was Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPoxB / ΔLDH produced in (A) above. It was prepared from E. coli strain JM110 transformed by the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) using pACH22 constructed in (C). Brevibacterium transformation and selection of homologous recombinants twice were performed by the method shown in (A) above, and several sucrose-insensitive colonies were obtained. Of these, the determination of whether the ach gene is a mutant type or a wild type can be performed by analyzing using primers (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 8) for PCR amplification of the ach gene, In the wild type, a DNA fragment of 1228 bp is generated, and in the mutant type having a deletion region, a DNA fragment of 1003 bp is generated. As a result of analyzing the sucrose-insensitive strain by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH.

(C)PTA−ACK欠損株の作製
pta−ack遺伝子欠損株作製の供試菌株は、上記(B)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHとし、形質転換用プラスミドDNAは、上記実施例1の(D)で構築したpTACK1を用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。ブレビバクテリウムの形質転換および2回相同組換え体の選抜は、上記(A)示した方法で行い、数十個のショ糖非感受性コロニーを得た。これらのうちpta−ack遺伝子が変異型であるか野生型であるかの判定は、pta−ack遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号9および配列番号12)を用いて分析することによって行うことができ、野生型では1645bp、欠失領域を持つ変異型では1086bpのDNA断片を生成する。上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(C) Preparation of PTA-ACK deficient strain The test strain for preparation of the pta-ack gene deficient strain was Brevibacterium flavum MJ233 / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH prepared in (B) above, and the plasmid DNA for transformation was It was prepared from E. coli strain JM110 transformed by the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) using pTACK1 constructed in (D) of Example 1 above. Brevibacterium transformation and selection of homologous recombinants twice were performed by the method shown in (A) above, and several sucrose-insensitive colonies were obtained. Of these, the determination of whether the pta-ack gene is a mutant type or a wild type is performed by analyzing the pta-ack gene using primers (SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 12) for PCR amplification. In the wild type, a DNA fragment of 1645 bp is generated, and in a mutant type having a deletion region, a DNA fragment of 1086 bp is generated. As a result of analyzing the strain that became insensitive to sucrose by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH. .

(D)PC増強株の作製
上記(C)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHにpMJPC1(PC増強用プラスミド:特開2005−95169)を導入し、PC増強を施した。
形質転換は大腸菌DH5α株から調製したpMJPC1プラスミドDNAを、上記(A)に記載した電気パルス法により導入することによって行った。得られた形質転換体をカナマイシン25μg/mLを含むLBG寒天培地に塗抹し、この培地上に生育した株から、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを抽出、制限酵素切断による解析を行った結果、同株がpMJPC1を保持していることを確認し、これをブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(D) Production of PC-enhanced strain pMJPC1 (PC-enhanced plasmid: JP-A 2005-95169) was introduced into Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH produced in (C) above, and PC Reinforced.
Transformation was performed by introducing pMJPC1 plasmid DNA prepared from E. coli DH5α strain by the electric pulse method described in (A) above. The obtained transformant was smeared on an LBG agar medium containing 25 μg / mL of kanamycin, liquid culture was carried out from a strain grown on this medium by a conventional method, and plasmid DNA was extracted and analyzed by restriction enzyme digestion. As a result, it was confirmed that the same strain had pMJPC1, and this was named Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH.

<CS増強株の作製>
(A)CS増強用プラスミドの構築
プロモーター領域を含むブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来シトレートシ
ンターゼ遺伝子の取得は上記実施例1の(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.AP005276)を基に設計した合成DNA(配列番号13および配列番号14)を用いたPCRによって行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で10秒、68℃で3分からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は2分、最終サイクルの68℃での保温は10分とした。PCR反応終了後、Takara Ex Taq(宝バイオ製)を0.1μL加え、さらに72℃で30分保温した。増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約2.1kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。回収したDNA断片を、PCR産物クローニングベクターpT7Blue T−Vector(Novagen製)と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PstIおよびKpnIで切断すること
により、約2.1kbの挿入断片が認められ、これをpCS3.0と命名した。
次に、pCS3.0を制限酵素PstIおよびKpnIで切切断して生じた約約4.4
kbのDNA断片を0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収し、プラスミドpC3.14(特開2005−95169)を制限酵素PstIおよびKpnIで切断す
ることによって調製したDNAと混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。このようにして得られたプラスミドDNAで大腸菌DH5α株を形質転換し、50μg/mLスペクチノマイシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で生育した白色コロニーを常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PstIおよびKpnIで切断することにより、約2.1kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpCS3.1と命名した(図4)。
<Creation of CS enhanced strain>
(A) Construction of plasmid for enhancing CS The acquisition of citrate synthase gene derived from Brevibacterium flavum strain MJ233 containing the promoter region was reported using the DNA prepared in (A) of Example 1 as a template, and the entire genome sequence was reported. It was performed by PCR using synthetic DNA (SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14) designed based on the sequence of the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 (GenBank Database Accession No. AP005276). Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1-fold concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 10 seconds and 68 ° C. for 3 minutes was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 10 minutes. After completion of the PCR reaction, 0.1 μL of Takara Ex Taq (Takara Bio) was added, and the mixture was further incubated at 72 ° C. for 30 minutes. Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 2.1 kb. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). The recovered DNA fragment was mixed with PCR product cloning vector pT7Blue T-Vector (manufactured by Novagen), and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes PstI and KpnI, an insert fragment of about 2.1 kb was recognized, and this was named pCS3.0.
Next, pCS3.0 was cleaved with restriction enzymes PstI and KpnI to give about 4.4.
A DNA fragment of kb was separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis, mixed with DNA prepared by cleaving plasmid pC3.14 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) with restriction enzymes PstI and KpnI, and ligated kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli DH5α strain was transformed with the plasmid DNA thus obtained, and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL spectinomycin and 50 μg / mLX-Gal. White colonies grown on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes PstI and KpnI, so that an insert fragment of about 2.1 kb was selected and named pCS3.1 (FIG. 4).

(B)CS増強株の作製
上記実施例2の(D)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHに、上記(A)で構築したpCS3.1を導入し、CS増強を施した。
形質転換はpCS3.1プラスミドDNAを、上記実施例2の(A)に記載した電気パルス法により導入することによって行った。得られた形質転換体をストレプトマイシン10μg/mLおよびカナマイシン25μg/mLを含むLBG寒天培地に塗抹し、この培地上に生育した株から、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを抽出、制限酵素切断による解析を行った結果、同株がpCS3.1を保持していることを確認し、これをブレビバクテリウム・フラバムMJ233/CS/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(B) Production of CS-enhanced strain pCS3.1 constructed in (A) above was added to Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH produced in (D) of Example 2 above. Introduced and enhanced CS.
Transformation was performed by introducing pCS3.1 plasmid DNA by the electric pulse method described in Example 2 (A). The obtained transformant was smeared on an LBG agar medium containing 10 μg / mL of streptomycin and 25 μg / mL of kanamycin, liquid culture was performed from a strain grown on this medium by a conventional method, and plasmid DNA was extracted and digested with restriction enzymes. As a result of analysis based on the above, it was confirmed that the same strain retained pCS3.1, and this was named Brevibacterium flavum MJ233 / CS / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH.

<CS増強株の評価>
100mLの種培養培地(尿素:4g、硫酸アンモニウム:14g、リン酸1カリウム
:0.5g、リン酸2カリウム0.5g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.5g、硫酸第一鉄・7水和物:20mg、硫酸マンガン・水和物:20mg、D−ビオチン:200μg、塩酸チアミン:200μg、酵母エキス:1g、カザミノ酸:1g、及び蒸留水:1000mLの培地100mL)を500mLの三角フラスコにいれ、120℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やし、あらかじめ滅菌した50%グルコース水溶液を4mL、無菌濾過した5%カナマイシン水溶液を50μL、2%ストレプトマイシン水溶液を50μL添加し、実施例3(B)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/CS/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株を接種して24時間30℃にて種培養した。但し、実施例2(D)で作製した対象株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株を培養する場合は、ストレプトマイシン添加は除いた。
得られた全培養液を10000g、5分の遠心分離により集菌し、菌体懸濁培地(硫酸マグネシウム・7水和物:1g、硫酸第一鉄・7水和物:40mg、硫酸マンガン・水和物:40mg、D−ビオチン:400μg、塩酸チアミン:400μg、リン酸一アンモニウム:0.8g、リン酸二アンモニウム:0.8g、塩化カリウム:0.3g、硫酸アンモニウム66g、及び蒸留水:1000mL)にOD660の吸光度が80になるように懸濁した。4ml反応器に前記の菌体懸濁液0.5mlに、基質溶液(グルコース:200g、炭酸マグネシウム:194g、及び蒸留水:1000mL)0.5mLを加えて、5〜6%炭酸ガス雰囲気下、35℃で22時間反応させた。
反応後、上述の条件で遠心分離し、上清の有機酸濃度を分析した結果、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/CS/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株は、対照株であるブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株と比較して、ジカルボン酸(コハク酸、リンゴ酸、フマル酸の総量)収率が9.3%増加し、同ジカルボン酸当たりの酢酸の副生量が58%減少していた。CSの増強によって明らかなジカルボン酸収率の向上および副生酢酸の低減効果が認められた。
<Evaluation of CS enhanced strain>
100 mL seed culture medium (urea: 4 g, ammonium sulfate: 14 g, monopotassium phosphate: 0.5 g, dipotassium phosphate 0.5 g, magnesium sulfate heptahydrate: 0.5 g, ferrous sulfate-7 water (Japanese product: 20 mg, manganese sulfate / hydrate: 20 mg, D-biotin: 200 μg, thiamine hydrochloride: 200 μg, yeast extract: 1 g, casamino acid: 1 g, and distilled water: 100 mL of 1000 mL medium) in a 500 mL Erlenmeyer flask The mixture was sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes. This was cooled to room temperature, 4 mL of 50% glucose aqueous solution sterilized in advance, 50 μL of 5% kanamycin aqueous solution filtered aseptically and 50 μL of 2% aqueous streptomycin solution were added, and Brevibacterium flavum MJ233 prepared in Example 3 (B) was added. / CS / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strain was inoculated and seed-cultured at 30 ° C. for 24 hours. However, addition of streptomycin was excluded when the target strain Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strain prepared in Example 2 (D) was cultured.
The obtained whole culture solution was collected by centrifugation at 10,000 g for 5 minutes, and the cell suspension medium (magnesium sulfate 7 hydrate: 1 g, ferrous sulfate 7 hydrate: 40 mg, manganese sulfate. Hydrate: 40 mg, D-biotin: 400 μg, thiamine hydrochloride: 400 μg, monoammonium phosphate: 0.8 g, diammonium phosphate: 0.8 g, potassium chloride: 0.3 g, ammonium sulfate 66 g, and distilled water: 1000 mL ) So that the absorbance of OD660 is 80. Add 0.5 mL of the substrate solution (glucose: 200 g, magnesium carbonate: 194 g, and distilled water: 1000 mL) to 0.5 mL of the above cell suspension in a 4 mL reactor, and in a 5 to 6% carbon dioxide atmosphere, The reaction was carried out at 35 ° C. for 22 hours.
After the reaction, the mixture was centrifuged under the conditions described above, and the organic acid concentration of the supernatant was analyzed. As a result, the Brevibacterium flavum MJ233 / CS / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strain Compared with the bacterial flavum MJ233 / PC / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strain, the yield of dicarboxylic acid (total amount of succinic acid, malic acid, fumaric acid) increased by 9.3%, and the dicarboxylic acid The amount of acetic acid produced as a by-product was reduced by 58%. The improvement of the dicarboxylic acid yield and the reduction effect of by-product acetic acid were recognized by the enhancement of CS.

プラスミドpOXB11の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pOXB11. プラスミドpACH22の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pACH22. プラスミドpTACK1の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pTACK1. プラスミドpCS3.1の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pCS3.1.

Claims (10)

非アミノ有機酸生産能を有し、シトレートシンターゼ活性が非改変株と比較して増強するように改変された細菌。 A bacterium having a non-amino organic acid-producing ability and modified so that citrate synthase activity is enhanced compared to an unmodified strain. さらに、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が非改変株に比べて低減するように改変された請求項1に記載の細菌。 Furthermore, the bacteria of Claim 1 modified | changed so that lactate dehydrogenase activity might be reduced compared with an unmodified strain. さらに、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が非改変株に比べて増強するように改変された請求項1または2に記載の細菌。 Furthermore, the bacterium according to claim 1 or 2, which has been modified so that pyruvate carboxylase activity is enhanced as compared with an unmodified strain. さらに、アセテートキナーゼ、ホスフォトランスアセチラーゼ、ピルベートオキシダーゼおよびアセチルCoAハイドロラーゼからなる群より選ばれる1種類以上の酵素の活性が非改変株に比べて低減するように改変された請求項1〜3のいずれか一項に記載の細菌。 Furthermore, it has been modified so that the activity of one or more enzymes selected from the group consisting of acetate kinase, phosphotransacetylase, pyruvate oxidase and acetyl-CoA hydrolase is reduced as compared to the unmodified strain. 4. The bacterium according to any one of 3. コリネ型細菌、バチルス属細菌、又はリゾビウム属細菌からなる群より選ばれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の細菌。 The bacterium according to any one of claims 1 to 4, which is selected from the group consisting of coryneform bacteria, Bacillus bacteria, or Rhizobium bacteria. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の細菌または該細菌の処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に作用させて非アミノ有機酸を生成させ、該非アミノ有機酸を回収することを特徴とする非アミノ有機酸の製造方法。 The bacterium according to any one of claims 1 to 5 or a processed product of the bacterium is allowed to act on an organic raw material in a reaction solution containing carbonate ion, bicarbonate ion, or carbon dioxide gas, thereby allowing a non-amino organic acid to be produced. A method for producing a non-amino organic acid, characterized in that the non-amino organic acid is recovered. 有機原料を嫌気的雰囲気下で作用させることを特徴する請求項6に記載の方法。 The method according to claim 6, wherein the organic raw material is allowed to act in an anaerobic atmosphere. 有機原料がグルコースまたはシュークロースである請求項6または7に記載の方法。 The method according to claim 6 or 7, wherein the organic raw material is glucose or sucrose. 非アミノ有機酸がコハク酸である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の有機酸の製造方法。 The method for producing an organic acid according to any one of claims 6 to 8, wherein the non-amino organic acid is succinic acid. 請求項6〜9のいずれか一項に記載の方法により非アミノ有機酸を製造する工程、及び得られた非アミノ有機酸を重合させる工程を含む、非アミノ有機酸含有ポリマーの製造方法。 The manufacturing method of a non-amino organic acid containing polymer including the process of manufacturing a non-amino organic acid by the method as described in any one of Claims 6-9, and the process of polymerizing the obtained non-amino organic acid.
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