JP2016192902A - Method for manufacturing alginic acid-assimilating microorganism and target substance - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism that can assimilate alginic acid, and a method for producing a target substance by using the microorganism by a fermentation method.SOLUTION: A method for manufacturing a target substance in which a genus Vibrio bacterium that has a target substance production ability and alginic acid assimilation ability is cultured in culture medium containing a carbon source obtained from seaweed, the target substance is created and accumulated in the culture medium, and the target substance is recovered from the culture medium.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、細菌を用いた海藻バイオマスの利用に際し、有用物質生産の発酵生産時の微生物宿主となる新規微生物にかかわる。   The present invention relates to a novel microorganism serving as a microbial host at the time of fermentation production of useful substances when using seaweed biomass using bacteria.

エタノールなどの燃料やL−アミノ酸などの食品、飼料、医薬品に用いられる物質の大量生産には微生物を用いた発酵法が用いられ、産業上有用である。   Fermentation methods using microorganisms are used for mass production of substances used in fuels such as ethanol, foods such as L-amino acids, feeds, and pharmaceuticals, which are industrially useful.

微生物を用いた発酵の主原料にはサトウキビやトウモロコシといった食料穀物から生産される糖類、すなわち、グルコース、フラクトース、スクロース、廃糖蜜、澱粉加水分解物等が使用されている。   As main raw materials for fermentation using microorganisms, sugars produced from food grains such as sugar cane and corn, that is, glucose, fructose, sucrose, molasses, starch hydrolysate, and the like are used.

また、近年の世界的な人口増加による食料需要増などに起因する穀物価格上昇により、サトウキビやトウモロコシの茎や葉、ヤトロファ油などの非食料の陸上バイオマスから得られる糖類や油脂類も微生物を用いた発酵の主原料源として産業上有用である。   In addition, cereals and oils derived from non-food terrestrial biomass such as sugarcane, corn stalks and leaves, and Jatropha oil are also used by microorganisms due to the increase in grain prices due to the increase in food demand due to the global population increase in recent years. It is industrially useful as the main raw material source for fermentation.

しかしながら、非食料の陸上バイオマス生産には食料穀物生産と直接には競合しないものの、農地や農業用水、肥料利用などの点で食料穀物生産と間接的に競合するほか、世界的な土地収奪などの問題があることが課題として指摘されている(非特許文献1)。   However, while non-food terrestrial biomass production does not compete directly with food grain production, it competes indirectly with food grain production in terms of farmland, agricultural water, fertilizer use, etc. It is pointed out that there is a problem (Non-Patent Document 1).

そこで、微生物を用いた発酵の主原料として海藻を中心とした海洋性バイオマスに着目が集まっている。海洋性バイオマスは農地や農業用水、肥料を使用せず生産できる上、海藻のうち褐藻類には非食料部分も含めてサトウキビの2倍、トウモロコシの5倍の単位面積あたりの発酵主原料生産能力があることが知られている(非特許文献2)。褐藻類は著量にD-マンヌロン酸とL−グルロン酸の重合多糖であるアルギン酸、グルコース、マンニトールといった糖類を蓄える。   Therefore, attention has been focused on marine biomass centered on seaweed as the main raw material for fermentation using microorganisms. Marine biomass can be produced without the use of farmland, agricultural water, and fertilizers, and among the algae, brown algae, including non-food parts, is twice the sugar cane and five times the maize fermented main ingredient production capacity per unit area It is known that there is (Non-patent Document 2). Brown algae store significant amounts of sugars such as alginic acid, glucose and mannitol, which are polymerized polysaccharides of D-mannuronic acid and L-guluronic acid.

だが、褐藻類が蓄積する糖類を発酵の主原料とする上では、褐藻中の糖類の中に主たる成分として含むアルギン酸が微生物による資化が困難であることが産業上利用する上での課題として挙げられている(非特許文献3、非特許文献4、特許文献1、特許文献2)。すなわち、アルギン酸を資化できる微生物を入手することが褐藻類からの海洋性バイオマスを利用して有用物質を微生物によって発酵生産する上で重要であると考えられる。   However, when saccharides accumulated in brown algae are used as the main raw material for fermentation, it is difficult to assimilate by microorganisms the alginic acid contained as the main component in the saccharides in brown algae. (Non-patent document 3, Non-patent document 4, Patent document 1, and Patent document 2). That is, it is considered that obtaining microorganisms capable of assimilating alginic acid is important in producing useful substances by fermentation using microorganisms from marine biomass from brown algae.

アルギン酸を単一の炭素源として資化し、迅速に生育できる微生物を新規に単離、入手できれば、海洋性バイオマスからの有用物質生産を行う微生物による発酵法の宿主微生物として有用性があるが、アルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌を用いて目的物質を発酵法により生産する方法は知られていない。   If a microorganism that can assimilate alginic acid as a single carbon source and can grow rapidly can be newly isolated and obtained, it is useful as a host microorganism for fermentation using microorganisms that produce useful substances from marine biomass. There is no known method for producing a target substance by fermentation using Vibrio spp.

国際特許出願WO 2009/046375号International patent application WO 2009/046375 国際特許出願WO 2011/024858号International patent application WO 2011/024858

Bringezu,et al. (2009) United Nations Environmental ProgrammeBringezu, et al. (2009) United Nations Environmental Program Somerville,et al. (2010) Science. 329, p790-792.Somerville, et al. (2010) Science. 329, p790-792. Takeda,et al. (2011) Energy Environ. Sci.4 p2575-2581Takeda, et al. (2011) Energy Environ. Sci. 4 p2575-2581 Wargacki, et al. (2012) Science. 335.p308-313Wargacki, et al. (2012) Science. 335.p308-313

本発明は、アルギン酸を資化できる微生物、及び、その微生物を用いて目的物質を発酵法により生産する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a microorganism capable of assimilating alginic acid and a method for producing a target substance by fermentation using the microorganism.

本発明の発明者は、褐藻類を餌として日常的に摂取していると考えられるサザエ(学名:Turbo cornutus)の消化管から、アルギン酸を資化可能なビブリオ属細菌を分離した。さらに、アルギン酸資化可能なビブリオ属細菌にアミノ酸生産能を付与し、アミノ酸生産が可能なことを見出した。   The inventor of the present invention has isolated Vibrio spp. That can assimilate alginic acid from the digestive tract of Sazae (scientific name: Turbo cornutus), which is considered to be ingested on a daily basis by brown algae. Furthermore, the inventors have found that amino acids can be produced by imparting amino acid-producing ability to vibrio bacteria capable of assimilating alginic acid.

[1] アルギン酸資化能を有するビブリオ属に属する細菌であり、16SリボソームRNA配列が配列番号1と95%以上の相同性を示す配列を有する 、ビブリオ属細菌。
[2] 前記16Sリボソームが配列番号1を有する、前記記載のビブリオ属細菌。
[3] アルギン酸を単一の炭素源として生育できることを特徴とする、前記記載のビブリオ属細菌。
[4] 前記ビブリオ属細菌が、NITE P-01635株である、前記記載のビブリオ属細菌。
[5] 目的物質生産能を有し、かつアルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌を海藻類由来のバイオマス海藻類から得られた炭素源から抽出された炭素源を含む培地中で培養し、該培地中に目的物質を生成蓄積させ、同培地から目的物質を回収することを特徴とする、発酵法による目的物質の製造法。
[6] 前記アルギン酸資化能を有する細菌が、16Sリボソーム配列が配列番号1と95%以上の相同性を示す配列を有するビブリオ属細菌である、前記記載の方法。
[7] 前記アルギン酸資化能を有する細菌が、NITE P-01635株である、前記記載の方法。
[8] 前記目的物質が、L−リジン、L−オルニチン、L−アルギニン、L−ヒスチジン、L−シトルリン、L−イソロイシン、L−アラニン、L−バリン、L−ロイシン、グリシン、L−スレオニン、L−セリン、L−プロリン、L−フェニルアラニン、L−チロシン、L−トリプトファン、L−システイン、L−シスチン、L−メチオニン、L−グルタミン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン及びL−アスパラギンから選択される1種又はそれ以上のアミノ酸である、前記記載の方法。
[9] 前記目的物質が、エタノールである、前記記載の方法。
[10] 前記目的物質が、イソプロピルアルコール、アセトン、プロピレン、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1−プロパノール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、エチレングリコール、およびイソブタノールからなる群より選択される、前記記載の方法。
[11] 前記細菌がL−アミノ酸生合成系酵素の活性が増強されたビブリオ属細菌である、前記記載の方法。
[12] 前記細菌がL−アミノ酸を排出するタンパク質の活性が増強されたビブリオ属細菌である、前記記載の方法。
[13] 前記L−アミノ酸を排出するタンパク質が、ybjLである、前記記載の方法。
[14] 前記海藻類が褐藻類、紅藻類、および緑藻類に含まれる大型海藻であることを特徴とする、前記記載の方法。
[15] 前記海藻類から得られた炭素源がアルギン酸、セルロース、マンニトール、ペクチン、ガラクツロン酸、カラギーナン、寒天から選択される1種以上の炭素源である、前記記載の方法。
[16] 前記海藻類から得られた糖類抽出物がアルギン酸を含有することを特徴とす
る、前記記載の方法。
[17] 前記海藻類から得られた糖類抽出物がアルギン酸を含有し、アルギン酸の加水分解をアルギン酸加水分解酵素または酸による前処理によって行ってから培養を行うことを特徴とする、前記記載の方法。
[1] A bacterium belonging to the genus Vibrio having an ability to assimilate alginate, wherein the 16S ribosomal RNA sequence has a sequence having a homology of 95% or more with SEQ ID NO: 1.
[2] The Vibrio bacterium as described above, wherein the 16S ribosome has SEQ ID NO: 1.
[3] The Vibrio bacterium as described above, which can grow using alginic acid as a single carbon source.
[4] The Vibrio spp. Described above, wherein the Vibrio spp. Is NITE P-01635 strain.
[5] A Vibrio bacterium having an ability to produce a target substance and having an ability to assimilate alginate is cultured in a medium containing a carbon source extracted from a carbon source obtained from a seaweed-derived biomass seaweed, A method for producing a target substance by a fermentation method, characterized in that the target substance is produced and accumulated in a medium, and the target substance is recovered from the medium.
[6] The method as described above, wherein the bacterium having the ability to assimilate alginate is a Vibrio bacterium having a 16S ribosome sequence having a sequence having a homology of 95% or more with SEQ ID NO: 1.
[7] The method described in the above, wherein the bacterium having the ability to assimilate alginic acid is NITE P-01635 strain.
[8] The target substance is L-lysine, L-ornithine, L-arginine, L-histidine, L-citrulline, L-isoleucine, L-alanine, L-valine, L-leucine, glycine, L-threonine, Selected from L-serine, L-proline, L-phenylalanine, L-tyrosine, L-tryptophan, L-cysteine, L-cystine, L-methionine, L-glutamic acid, L-aspartic acid, L-glutamine and L-asparagine The method as described above, wherein said method is one or more amino acids.
[9] The method described in the above, wherein the target substance is ethanol.
[10] The target substance is isopropyl alcohol, acetone, propylene, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1-propanol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, ethylene glycol, And the method as described above, selected from the group consisting of isobutanol.
[11] The method described above, wherein the bacterium is a Vibrio bacterium having enhanced activity of an L-amino acid biosynthesis enzyme.
[12] The method described in the above, wherein the bacterium is a Vibrio bacterium with enhanced activity of a protein that excretes L-amino acids.
[13] The method described above, wherein the protein that excretes the L-amino acid is ybjL.
[14] The method as described above, wherein the seaweed is a large seaweed contained in brown algae, red algae, and green algae.
[15] The method as described above, wherein the carbon source obtained from the seaweed is one or more carbon sources selected from alginic acid, cellulose, mannitol, pectin, galacturonic acid, carrageenan, and agar.
[16] The method as described above, wherein the saccharide extract obtained from the seaweed contains alginic acid.
[17] The method as described above, wherein the saccharide extract obtained from the seaweed contains alginic acid, and the culture is carried out after the hydrolysis of alginic acid by pretreatment with an alginic acid hydrolase or acid. .

海洋性バイオマスからの有用物質生産が可能になる。   Production of useful substances from marine biomass becomes possible.

Vibrio sp.SA2株とVibrio rumoiensis Type strainとの16S rRNA遺伝子配列比較(上段がVibrio sp.SA2株の配列、下段がVibrio rumoiensis type strain S-株の配列、点線枠はギャップによる相違、実線枠は置換による相違)。16S rRNA gene sequence comparison between Vibrio sp.SA2 and Vibrio rumoiensis Type strain (upper sequence is Vibrio sp.SA2 strain, lower sequence is Vibrio rumoiensis type strain S-strain, dotted frame is due to gap, solid frame is Difference due to replacement). Viibrio sp. SA2株の16S rRNA遺伝子全長配列による分子系統樹(系統枝横の数字はブートストラップ値を示す)。Molecular phylogenetic tree based on the 16S rRNA gene full-length sequence of Viibrio sp. SA2 (numbers next to the branches indicate bootstrap values). Vibrio sp. SA2株のアルギン酸ナトリウム最少培地での試験管培養結果(1: Vibrio sp. SA2株の波長600nmの濁度、2: MG1655株の波長600nmの濁度)。Test tube culture results of Vibrio sp. SA2 strain in a sodium alginate minimal medium (1: Turbidity of Vibrio sp. SA2 strain at a wavelength of 600 nm, 2: Turbidity of MG1655 strain at a wavelength of 600 nm). グルコースまたはアルギン酸ナトリウムのみを炭素源とした最少液体培地での最大比増殖速度。Maximum specific growth rate in minimal liquid medium with glucose or sodium alginate alone as carbon source.

<1>本発明の細菌
本発明のビブリオ属細菌は、アルギン酸資化能を有するビブリオ属に属する細菌であり、16SリボソームRNA配列が配列番号1と95%以上の相同性を示す配列を有する、ビブリオ属細菌である。
<1> Bacteria of the present invention The Vibrio bacterium of the present invention is a bacterium belonging to the genus Vibrio having an alginate-assimilating ability, and the 16S ribosomal RNA sequence has a sequence showing 95% or more homology with SEQ ID NO: 1. Vibrio bacteria.

本発明においてアルギン酸とは、D-マンヌロン酸とL−グルロン酸の重合多糖を意味する。本明細書において使用する「アルギン酸」という用語は、β−1,4’−マンヌロノ−1,4’−L−グルロノグリカンとも呼ばれるβ−D−マンヌロン酸(M)とα−L−グルロン酸(G)の2種のウロン酸のピラノース環が主としてβ1→4結合した多糖を指す。アルギン酸中にはβ−D−マンヌロン酸のホモポリマー(以下、「ポリ(M)」または「Mブロック」とも呼ぶ)、α−L−グルロン酸のホモポリマー(以下、「ポリ(G)」または「Gブロック」とも呼ぶ)、β−D−マンヌロン酸とα−L−グルロン酸のヘテロポリマー(以下、「ポリ(MG)」または「MGブロック」とも呼ぶ)の領域が存在する。本発明のアルギン酸は、海藻類から取得されることが好ましい。   In the present invention, alginic acid means a polymerized polysaccharide of D-mannuronic acid and L-guluronic acid. As used herein, the term “alginic acid” refers to β-D-mannuronic acid (M) and α-L-guluronic acid (G), also referred to as β-1,4′-mannurono-1,4′-L-guluroglycan. ) Is a polysaccharide in which the pyranose rings of two uronic acids are mainly β1 → 4 linked. In alginic acid, β-D-mannuronic acid homopolymer (hereinafter also referred to as “poly (M)” or “M block”), α-L-guluronic acid homopolymer (hereinafter referred to as “poly (G)”) or There is a region of a heteropolymer of β-D-mannuronic acid and α-L-guluronic acid (hereinafter also referred to as “poly (MG)” or “MG block”). The alginic acid of the present invention is preferably obtained from seaweed.

本発明において「海藻類」とは、アオサ、アオノリなどの緑藻植物、アマノリ、オゴノリなどの紅藻植物、コンブ、アラメ、カジメ、ワカメ、ホンダワラなどの褐藻植物等、およびこれらから選択される複数種の組み合わせを指す。特に好ましくは、Macroalgaeと呼ばれる大型藻類である、褐藻植物である。褐藻植物は、光合成の初期同化産物として糖アルコールであるマンニトールを多く貯蔵している点において好ましい。本発明において用いうる褐藻植物には、褐藻綱カヤモノリ目(Scytosiphonales)、シオミドロ目(Ectocarpales)、ウイキョウモ目(Dictyosiphonales)、ナガマツモ目(Chordariales)、イソガワラ目(Ralfsiales)、ケヤリモ目(Sporochnales)、ウルシグサ目(Desmarestiales)、コンブ目(Laminariales)、ムチモ目(Cutleriales)、ウスバオオギ目(Syringodermatales)、クロガシラ目(Sphacelariales)、アミジグサ目(Dictyotales)、チロプテリス目(Tilopteridales)、アスコセイラ目(Ascoseirales)、ヒバマタ目(Fucales)、ドゥルビアエラ目(Durvilaeales)に属するものが挙げられるが、好ましくはマコンブ(Laminaria japonica)
である。マコンブは海洋バイオマスとして非常に生産量が高く、また大型であることから、目的物質生産のための原料として安定して大量に供給することができる。
In the present invention, “seaweed” refers to green algae plants such as Aosa and Aonori, red algae plants such as Amanori and Ogonori, brown algae plants such as Kombu, Alame, Kajime, Wakame, Honda Walla, etc., and a plurality of species selected from these Refers to a combination of Particularly preferred are brown algae plants, which are macroalgae called Macroalgae. Brown algae plants are preferred in that they store a large amount of mannitol, a sugar alcohol, as an initial assimilation product of photosynthesis. The brown algae plants that can be used in the present invention include the order of the brown algae class Cytosoniphonales, Ectocarpales, Dictyosiphonales, Chordariales, Ralphsiales, Ralphsiales, (Desmaresiales), Compositae (Laminariales), Musselid (Cuteralials), Usbaogi (Syringoderales), Sphazelarias, sigmoidea (Dicyotales), Tiropteris (es) Fucales), including but those belonging to Durubiaera th (Durvilaeales), preferably Laminaria japonica (Laminaria japonica)
It is. Macombu has a very high production volume as marine biomass and is large in size, and can be stably supplied in large quantities as a raw material for producing the target substance.

本発明において海藻は、生のもの、乾燥したものいずれも利用することが可能であるが、好ましくは生のものを利用する。生の海藻を利用することによって、エネルギー消費量が極めて高い海藻の乾燥工程を省略することができ、また海藻糖化液を得る工程において水を別途添加する必要性がほとんどなく有利である。本発明において海藻は必要に応じて膨潤させてもよい。   In the present invention, the seaweed can be either raw or dried, preferably raw. By using raw seaweed, it is possible to omit the drying process of seaweed with extremely high energy consumption, and there is almost no need to add water separately in the process of obtaining a seaweed saccharified solution, which is advantageous. In the present invention, the seaweed may be swollen as necessary.

本発明において海藻は、必要に応じて細片化されていても良い。海藻の細片化は公知の方法によって行うことができ、例えば、ハサミ、ミキサー、超音波処理、フレンチプレス、石臼、乳鉢、ホモジナイザー、ガラスビーズ、ミリングマシーンなどを用いて所望の大きさになるまで細片化することができる。   In the present invention, the seaweed may be fragmented as necessary. The seaweed can be fragmented by a known method, for example, using a scissors, a mixer, ultrasonic treatment, a French press, a stone mortar, a mortar, a homogenizer, glass beads, a milling machine, etc. until the desired size is obtained. Can be cut into pieces.

海藻に含まれるアルギン酸、セルロース、マンニトール、ペクチン、ガラクツロン酸、カラギーナン、寒天などの炭素源は海藻から以下の方法で抽出される。
(1)抽出工程
原料海藻をよく洗浄した後、アルカリを加えて加熱し、藻体中のアルギン酸を可溶化する。海藻に含まれているアルギン酸は、海水中のミネラルと塩をつくり、不溶性のゼリー状態で細胞壁間に充填されている。海藻にナトリウム塩を加えることで、アルギン酸の不溶性塩が水溶性のアルギン酸ナトリウムに置換され、藻体外に溶出する。
(2)ろ過工程
アルギン酸が十分に溶け出したら、ろ過して不溶性成分を除き、アルギン酸ナトリウムの溶液を得る。可溶化したアルギン酸の粘性により、抽出液は高い粘性を帯びる。これをろ過するためには大量の水を加えて希釈し、粘性を下げる。
(3)析出
アルギン酸ナトリウムの水溶液に酸を加えて pH を下げ、再び不溶性のアルギン酸として析出させる。酸の代わりにカルシウム塩を用いると、これも不溶性のアルギン酸カルシウムとして析出させることもできる。
(4)乾燥
析出したアルギン酸を脱水した後よく洗浄し、乾燥させてアルギン酸を得る。このアルギン酸をアルカリで中和すれば、アルギン酸塩となる。中和に用いるアルカリにナトリウムを使えばアルギン酸ナトリウムに、カリウムを使えばアルギン酸カリウムとなる。
Carbon sources such as alginic acid, cellulose, mannitol, pectin, galacturonic acid, carrageenan and agar contained in seaweed are extracted from seaweed by the following method.
(1) Extraction process After thoroughly washing the raw seaweed, alkali is added and heated to solubilize alginic acid in the alga body. Alginic acid contained in seaweed produces minerals and salts in seawater and is filled between cell walls in an insoluble jelly state. By adding a sodium salt to seaweed, the insoluble salt of alginic acid is replaced with water-soluble sodium alginate and is eluted out of the alga.
(2) Filtration step When the alginic acid is sufficiently dissolved, the insoluble component is removed by filtration to obtain a sodium alginate solution. Due to the viscosity of the solubilized alginic acid, the extract is highly viscous. In order to filter this, a large amount of water is added to dilute to lower the viscosity.
(3) Precipitate An acid is added to an aqueous solution of sodium alginate to lower the pH and precipitate again as insoluble alginic acid. If a calcium salt is used instead of an acid, it can also be precipitated as insoluble calcium alginate.
(4) Dehydrated and precipitated alginic acid is washed thoroughly and dried to obtain alginic acid. If this alginic acid is neutralized with an alkali, it becomes an alginate. If sodium is used as the alkali used for neutralization, it becomes sodium alginate, and if potassium is used, it becomes potassium alginate.

上記のような工程で取得されたアルギン酸は、アルギン酸リアーゼによる酵素分解反応または酸による加水分解反応を行った後に、培地の炭素源として用いることが望ましい。例えば、海藻から発酵の主たる原料となる炭素源を得るには、海藻に塩酸やリン酸のような無機酸、硫酸のようなスルホン酸、酢酸、ギ酸のようなカルボン酸といった酸を添加して酸処理することにより海藻中の多糖の分解、すなわち糖化を促した海藻糖化液を得ることができる。   The alginic acid obtained in the above process is desirably used as a carbon source for the medium after performing an enzymatic degradation reaction with an alginate lyase or a hydrolysis reaction with an acid. For example, in order to obtain a carbon source as a main raw material for fermentation from seaweed, an acid such as inorganic acid such as hydrochloric acid or phosphoric acid, sulfonic acid such as sulfuric acid, carboxylic acid such as acetic acid or formic acid is added to seaweed. By the acid treatment, a seaweed saccharified solution in which decomposition of polysaccharides in seaweed, that is, saccharification is promoted can be obtained.

また、海藻から発酵の主たる原料となる炭素源を得るにはアルギン酸リアーゼ(EC.4.2.2.3)またはλ-カラギナーゼ(Lambda-carrageenase、EC 3.2.1.162)またはペクチナーゼの酵素活性を持つ酵素で酵素処理することが望ましい。酵素処理することで海藻中の多糖の分解、すなわち糖化を促した海藻糖化液を得ることができる。
前述の海藻糖化液を得るための工程である海藻の細片化、膨潤、酸処理、酵素処理の工程はそれぞれを独立して連続して行ってもよいし、いずれかの工程を同時に行ってもよい。また、これらの工程の順序を変えて行ってもよい。
In addition, to obtain a carbon source as the main raw material for fermentation from seaweed, enzymatic treatment with an enzyme having the enzymatic activity of alginate lyase (EC.4.2.2.3), λ-carrageenase (Lambda-carrageenase, EC 3.2.1.162) or pectinase It is desirable to do. By performing the enzyme treatment, a seaweed saccharified solution in which decomposition of polysaccharides in seaweed, that is, saccharification is promoted can be obtained.
The above-mentioned seaweed fragmentation, swelling, acid treatment, and enzyme treatment steps for obtaining the seaweed saccharified solution may be performed independently and continuously, or any of the steps may be performed simultaneously. Also good. Further, the order of these steps may be changed.

アルギン酸リアーゼは、上述した酵素を利用することが出来、細胞内で直接発現させて
使用することも出来るし、別途単離したアルギン酸リアーゼを海藻処理物と反応させてアルギン酸を得てもよい。
As the alginate lyase, the above-described enzyme can be used, and it can be directly expressed in cells and used. Alternatively, alginate lyase isolated separately may be reacted with a processed seaweed to obtain alginate.

ペクチナーゼはポリガラクツロナーゼ、ペクチンリアーゼ、ペクチンエステラーゼ、ペクチンメチルエステラーゼなどが利用できる。   As the pectinase, polygalacturonase, pectin lyase, pectin esterase, pectin methyl esterase and the like can be used.

海藻に含まれるセルロースは、アルギン酸を含む多糖類を抽出、分離した後に、セルラーゼを加えることによって分解することが出来る。本発明において、セルラーゼとは、エンド−1,4−β−グルカナーゼとも称し、セルロースのβ1→4グルコシド結合を加水分解し、おもにセロビオースを生成する酵素を意味する。セルラーゼは、高等植物、細菌、糸状菌、木材腐朽菌、軟体動物などに存在する。本発明においては、セルラーゼの由来は問われず、微生物から抽出・精製したもの、或いは分子生物学的に製造したものを用いることもできる。   Cellulose contained in seaweed can be decomposed by adding cellulase after extracting and separating polysaccharides containing alginic acid. In the present invention, cellulase is also referred to as endo-1,4-β-glucanase, and means an enzyme that mainly hydrolyzes β1 → 4 glucoside bonds of cellulose to produce cellobiose. Cellulase is present in higher plants, bacteria, filamentous fungi, wood-rotting fungi, mollusks and the like. In the present invention, the origin of cellulase is not limited, and those extracted and purified from microorganisms or those produced by molecular biology can also be used.

本発明の微生物は上記に例示される抽出工程により精製したアルギン酸塩を資化出来る微生物である。本発明においてアルギン酸塩とは、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムを意味し、本発明の微生物は、アルギン酸、アルギン酸塩を炭素源として最少培地で生育できる微生物が好ましい。例えば培地中のアルギン酸を0.5g/L以上、望ましくは1g/L以上、さらに望ましくは2.5g/L以上資化できる微生物が好ましい。本発明においては、微生物の栄養増殖に必要な成分を最小限に含む培地を最少培地とする。   The microorganism of the present invention is a microorganism that can assimilate alginate purified by the extraction process exemplified above. In the present invention, alginates mean sodium alginate and potassium alginate, and the microorganism of the present invention is preferably a microorganism capable of growing in a minimal medium using alginic acid and alginate as a carbon source. For example, a microorganism capable of assimilating alginic acid in the medium at 0.5 g / L or more, desirably 1 g / L or more, more desirably 2.5 g / L or more is preferable. In the present invention, a medium containing a minimum amount of components necessary for vegetative growth of microorganisms is defined as a minimum medium.

なお、本発明の微生物は、ビブリオ属細菌に属し、種名は、Vibrio rumoiensis またはVibrio alginovoraから選択される。   The microorganism of the present invention belongs to the genus Vibrio, and the species name is selected from Vibrio rumoiensis or Vibrio alginovora.

本発明の微生物は、16SリボソームRNA配列が配列番号1と95%以上の相同性を示す配列を有する特徴があるが、望ましくは96%以上、97%以上、98%以上、99%以上の相同性を有することが好ましい。定義される16SリボソームRNAを有するかどうかは、例えば16SリボソームRNA遺伝子の塩基配列データと既知種の配列データとを比較し、既知種の配列データとを比較し系統解析を行って決定することができる。系統解析及び系統樹の作成方法は、例えば以下の手順に従って行なう。   The microorganism of the present invention is characterized in that the 16S ribosomal RNA sequence has a sequence having a homology of 95% or more with SEQ ID NO: 1, but preferably 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more. It is preferable to have properties. Whether or not it has a defined 16S ribosomal RNA can be determined, for example, by comparing the base sequence data of the 16S ribosomal RNA gene with the sequence data of a known species, comparing the sequence data of a known species and performing phylogenetic analysis. it can. The phylogenetic analysis and the phylogenetic tree creation method are performed, for example, according to the following procedure.

まず細菌から鋳型となるゲノムDNAを抽出する。細菌からDNAを抽出する方法は公知であり、いずれの方法を使用してもよい。一般的には、細胞をリゾチームなどの細胞壁分解酵素で処理する方法、ガラスビーズによる物理的破壊方法、凍結融解を繰り返す処理方法などが使用される。また市販のDNA抽出用の試薬も使用することができる。ゲノムDNAは必ずしもインタクトな状態で抽出されなくてもよい。従って、試料のコンタミネーションの可能性が低く、操作が簡単で、迅速に行なうことのできる方法を適宜選択することができる。   First, genomic DNA as a template is extracted from bacteria. Methods for extracting DNA from bacteria are known and any method may be used. In general, a method of treating cells with a cell wall degrading enzyme such as lysozyme, a physical destruction method using glass beads, a treatment method of repeating freeze-thawing, and the like are used. Commercially available reagents for DNA extraction can also be used. Genomic DNA does not necessarily have to be extracted in an intact state. Therefore, it is possible to appropriately select a method that has a low possibility of sample contamination, is easy to operate, and can be performed quickly.

次にポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により16SリボソームRNAをコードする標的DNAを増幅する。PCRにおいて使用されるプライマーの配列は、少なくともラクノスピラ科に属する全ての既知細菌の16SリボソームRNAをコードする標的DNAが増幅されるよう適宜設計することができるが、通常、生物種を超えて保存された配列からなるプライマー(ユニバーサルプライマー)が使用される。またPCRの条件は特に限定されず、通常用いられる範囲内で適宜選択することができる。市販のPCR用試薬を使用して、添付の説明書に従って反応を行うことができる。   Next, the target DNA encoding 16S ribosomal RNA is amplified by polymerase chain reaction (PCR). The primer sequences used in PCR can be designed as appropriate so that at least target DNAs encoding 16S ribosomal RNAs of all known bacteria belonging to the family Lacnospiridae can be amplified, but are usually conserved across species. A primer (universal primer) consisting of the above sequences is used. The PCR conditions are not particularly limited, and can be appropriately selected within the range usually used. The reaction can be performed using a commercially available PCR reagent according to the attached instructions.

PCRで増幅されたDNA断片は、必要に応じてスピンカラムなどを用いて精製されたのち、その塩基配列が決定される。塩基配列の決定は定法に従って行なうことができる。   A DNA fragment amplified by PCR is purified using a spin column or the like as necessary, and then its base sequence is determined. The base sequence can be determined according to a standard method.

決定された塩基配列は、適当な遺伝子配列データベース及び相同性検索プログラムを用いて、既知の細菌16SリボソームDNA配列とのホモロジー検索を行うことにより、最も高い相同性を示す既知配列を抽出することができる。例えば、日本DNAデータバンク(DDBJ)のホームページを通じて、BLASTやFASTAが利用できる。プログラムとしてblastnやfastaを選択し、決定された塩基配列をクエリーとし、検索対象データベースとして16S rRNA(Prokaryotes)を選択して検索を実施すれば、高い相同性を示す既知配列が抽出され出力される。細菌の16SリボソームRNA遺伝子の塩基配列のデータセットを含む限り、いかなる他の遺伝子配列データベースも利用することができる。また、上記以外の自体公知の相同性検索プログラムを用いることもできる。   From the determined base sequence, a known sequence showing the highest homology can be extracted by performing a homology search with a known bacterial 16S ribosomal DNA sequence using an appropriate gene sequence database and homology search program. it can. For example, BLAST and FASTA can be used through the homepage of the Japan DNA Data Bank (DDBJ). If blastn or fasta is selected as a program, the determined base sequence is used as a query, 16S rRNA (Prokaryotes) is selected as a search target database, and a search is performed, a known sequence showing high homology is extracted and output. . Any other gene sequence database can be used as long as it contains a dataset of bacterial 16S ribosomal RNA gene sequences. Other than the above-mentioned homology search programs known per se can also be used.

増幅したDNAの塩基配列に基づき分子進化系統樹を推定し、単離された細菌の分類学的位置を特定することもできる。分子進化系統樹解析ソフトはインターネット等でも公開されており、それらを利用することができる(CLUSTAL W等)。系統樹解析の結果、単離された細菌がラクノスピラ科に属する細菌と同じクラスターにある場合、当該細菌を本発明のビブリオ属に属する細菌として同定することができる。   A molecular evolutionary phylogenetic tree can be estimated based on the base sequence of the amplified DNA, and the taxonomic position of the isolated bacterium can be specified. Molecular evolutionary phylogenetic tree analysis software is also available on the Internet and can be used (CLUSTAL W etc.). As a result of phylogenetic tree analysis, when the isolated bacterium is in the same cluster as the bacterium belonging to the family Lacnospiridae, the bacterium can be identified as a bacterium belonging to the genus Vibrio of the present invention.

本発明の微生物は、上記に示される海藻及び海藻を食源として生育する生物から取得されえる。例えば、サザエ、アワビ、タツナミガイ、ウマヅラハギ、ブダイ、マダイ、ベラ等から取得されえる。   The microorganism of the present invention can be obtained from the seaweed and the organism that grows using seaweed as a food source. For example, it can be obtained from Sazae, abalone, sea cucumber, horse mackerel, hailfish, red sea bream, spatula and the like.

一態様において、本発明の細菌は、配列番号1で表される核酸配列と95%以上の相同性を有する核酸配列を含む16SリボソームRNA遺伝子、好ましくは配列番号1で表される核酸配列を含む16SリボソームRNA遺伝子を有する。ここで配列番号1は、後述するビブリオ属に属する本発明の細菌の1つ(NITE P-01635株)の16SリボソームRNA遺伝子の配列を示す。核酸配列間の相同性は、上記の相同性検索プログラムBLASTを使用して計算される   In one aspect, the bacterium of the present invention comprises a 16S ribosomal RNA gene comprising a nucleic acid sequence having 95% or more homology with the nucleic acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, preferably the nucleic acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. It has a 16S ribosomal RNA gene. Here, SEQ ID NO: 1 shows the sequence of the 16S ribosomal RNA gene of one of the bacteria of the present invention (NITE P-01635 strain) belonging to the genus Vibrio described later. Homology between nucleic acid sequences is calculated using the above homology search program BLAST

細菌が上記16SリボソームRNA遺伝子を有することは、上述の16SリボソームRNA遺伝子の塩基配列の解析方法を用いて確認することができる。あるいは、下記に詳述する本発明の検出用試薬及び検出方法に従って、該遺伝子を特異的に検出し得るプライマー又はプローブを用いて、自体公知の方法(PCR、サザンブロッティング、DNAアレイ等)により調べることが出来る。   It can be confirmed that the bacterium has the 16S ribosomal RNA gene using the above-described method for analyzing the base sequence of the 16S ribosomal RNA gene. Alternatively, in accordance with the detection reagent and detection method of the present invention described in detail below, using a primer or probe that can specifically detect the gene, a method known per se (PCR, Southern blotting, DNA array, etc.) is used. I can do it.

本発明者らが単離した、本発明の細菌の一例の菌株(NITE P-01635株 本明細書中では、Vibrio sp. SA2とも呼ぶ)は、受託番号NITE P-01635で、独立行政法人製品評価技術基盤機構(千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に国内寄託されている(受託日:2013年6月13日)。   An example of a strain of the bacterium of the present invention isolated by the present inventors (NITE P-01635 strain, also referred to herein as Vibrio sp. SA2) is the accession number NITE P-01635, which is an independent administrative corporation product. It is deposited in Japan with the Evaluation Technology Infrastructure Organization (Room No. 2-5-8 Kazusa Kamashitsu, Kisarazu City, Chiba Prefecture) (Contract date: June 13, 2013).

なお、本発明の微生物は、さらに物質生産能を有するように改変されていることが好ましい。   In addition, it is preferable that the microorganism of the present invention is further modified so as to have a substance-producing ability.

本発明において、目的物質とは、本発明の微生物を用いて、目的物質が生産されれば、目的物質は問わないが、例えば、L−アミノ酸、核酸、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、プロピレン、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1−プロパノール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、エチレングリコール、およびイソブタノールが望ましい。   In the present invention, the target substance is not limited as long as the target substance is produced using the microorganism of the present invention. For example, L-amino acid, nucleic acid, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, propylene, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1-propanol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, ethylene glycol, and isobutanol are preferred.

本発明において、L−アミノ酸とは、L−リジン、L−オルニチン、L−アルギニン、L−ヒスチジン、L−シトルリン、L−イソロイシン、L−アラニン、L−バリン、L−
ロイシン、グリシン、L−スレオニン、L−セリン、L−プロリン、L−フェニルアラニン、L−チロシン、L−トリプトファン、L−システイン、L−シスチン、L−メチオニン、L−グルタミン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン及びL−アスパラギンから選択される1種又はそれ以上のアミノ酸を意味する。
In the present invention, L-amino acid means L-lysine, L-ornithine, L-arginine, L-histidine, L-citrulline, L-isoleucine, L-alanine, L-valine, L-
Leucine, glycine, L-threonine, L-serine, L-proline, L-phenylalanine, L-tyrosine, L-tryptophan, L-cysteine, L-cystine, L-methionine, L-glutamic acid, L-aspartic acid, L -Means one or more amino acids selected from glutamine and L-asparagine.

本発明において、核酸とは、プリンヌクレオシド、およびプリンヌクレオチドが挙げられる。プリンヌクレオシドとしては、イノシン、グアノシン、キサントシン、およびアデノシンが挙げられる。本発明の細菌は、1種のプリンヌクレオシドの生産能を有していてもよく、2種またはそれ以上のプリンヌクレオシドの生産能を有していてもよい。本発明においては、1種のプリンヌクレオシドが製造されてもよく、2種またはそれ以上のプリンヌクレオシドが製造されてもよい。プリンヌクレオチドとしては、プリンヌクレオシドの5’−リン酸エステルが挙げられる。プリンヌクレオシドの5’−リン酸エステルとしては、イノシン酸(イノシン−5’−リン酸エステル;IMP)、グアニル酸(グアノシン−5’−リン酸エステル;GMP)、キサンチル酸(キサントシン−5’−リン酸エステル;XMP)、およびアデニル酸(アデノシン−5’−リン酸エステル;AMP)が挙げられる。   In the present invention, the nucleic acid includes purine nucleosides and purine nucleotides. Purine nucleosides include inosine, guanosine, xanthosine, and adenosine. The bacterium of the present invention may have the ability to produce one kind of purine nucleoside, or may have the ability to produce two or more kinds of purine nucleosides. In the present invention, one kind of purine nucleoside may be produced, or two or more kinds of purine nucleosides may be produced. Purine nucleotides include 5'-phosphate esters of purine nucleosides. Examples of 5'-phosphate esters of purine nucleosides include inosinic acid (inosine-5'-phosphate ester; IMP), guanylic acid (guanosine-5'-phosphate ester; GMP), xanthylic acid (xanthosine-5'-). Phosphate ester; XMP), and adenylic acid (adenosine-5′-phosphate ester; AMP).

本発明において、L−アミノ酸の生産能力を有するように改変するためには、以下の方法が選択される。   In the present invention, the following method is selected for modification to have L-amino acid production ability.

<アミノ酸生産菌>
L−アミノ酸生産能を有するビブリオ属細菌は、上記のようなビブリオ属細菌の野生株にL−アミノ酸生産能を付与することにより取得され得る。L−アミノ酸生産能を付与するためには、従来のコリネ型細菌、エシェリヒア属細菌等の育種に使用されてきた、栄養要求性変異株、L−アミノ酸アナログ耐性、または代謝制御変異株、L−アミノ酸生合成系酵素の活性が増強された組み換え株等の創製法を利用して育種することができる(アミノ酸発酵(株)学会出版センター)。L−アミノ酸生産菌の育種において、付与される栄養要求性、L−アミノ酸アナログ耐性、代謝制御変異等の性質の付与と、L−アミノ酸生合成系酵素の活性の増強が組み合わされてもよい。
以下、各種アミノ酸生産能を付与するための方法を例示する。
<Amino acid producing bacteria>
Vibrio bacteria having L-amino acid-producing ability can be obtained by imparting L-amino acid-producing ability to a wild strain of Vibrio bacteria as described above. In order to confer L-amino acid-producing ability, an auxotrophic mutant strain, an L-amino acid analog resistant or metabolically controlled mutant strain, which has been used for breeding conventional coryneform bacteria, Escherichia bacteria, etc., L- Breeding can be carried out using a method of creating a recombinant strain with enhanced activity of an amino acid biosynthesis enzyme (Amino Acid Fermentation Co., Ltd. Publishing Center). In breeding L-amino acid-producing bacteria, imparting properties such as auxotrophy, L-amino acid analog resistance, and metabolic control mutations may be combined with enhancement of the activity of L-amino acid biosynthetic enzymes.
Hereinafter, a method for imparting various amino acid-producing ability will be exemplified.

L−リジン生産菌
例えば、L−リジン生産菌は、L−ホモセリン、又はL−スレオニン及びL−メチオニンを要求する変異株(特公昭48-28078号、特公昭56-6499号)、イノシトールまたは酢酸を要求する変異株(特開昭55-9784号、特開昭56-8692号)、又はオキサリジン、リジンハイドロキサメート、S−(2−アミノエチル)-L−システイン、γ−メチルリジン、α−クロロカプロラクタム、DL−α−アミノ−ε−カプロラクタム、α−アミノ−ラウリルラクタム、アスパラギン酸−アナログ、スルファ剤、キノイド、又はN−ラウロイルロイシンに耐性を有する変異株として育種することができる。特にL−リジンアナログとして、S-(2-アミノエチル)-L−システイン(AEC)に耐性を有する変異株として育種することが好ましい。
L-lysine producing bacteria For example, L-lysine producing bacteria are L-homoserine, or mutant strains requiring L-threonine and L-methionine (Japanese Patent Publication Nos. 48-28078 and 56-6499), inositol or acetic acid. Mutants that require oxidase (JP 55-9784, JP 56-8692), or oxalidine, lysine hydroxamate, S- (2-aminoethyl) -L-cysteine, γ-methyllysine, α- It can be bred as a mutant strain resistant to chlorocaprolactam, DL-α-amino-ε-caprolactam, α-amino-lauryllactam, aspartic acid-analog, sulfa drug, quinoid, or N-lauroylleucine. In particular, it is preferable to breed as a mutant having resistance to S- (2-aminoethyl) -L-cysteine (AEC) as an L-lysine analog.

ビブリオ属細菌から変異株を得るための変異処理法としては、紫外線照射、またはN−メチル−N'−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)もしくは亜硝酸等の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理する方法が挙げられる。また、ビブリオ属細菌の自然突然変異株を選択することによっても、L−アミノ酸生産能を有するビブリオ属細菌を得ることができる。   Mutation treatment methods for obtaining mutants from Vibrio spp. Include ultraviolet irradiation, or mutations commonly used for mutation treatments such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) or nitrous acid. The method of processing with an agent is mentioned. Moreover, Vibrio bacteria having L-amino acid-producing ability can also be obtained by selecting natural mutants of Vibrio bacteria.

L−アミノ酸アナログ耐性変異株は、例えば、変異処理したビブリオ属細菌を種々の濃度のL−アミノ酸アナログを含有する寒天培地に接種し、コロニーを形成する菌株を選択
することにより、取得することができる。
An L-amino acid analog-resistant mutant strain can be obtained by, for example, inoculating a mutated Vibrio bacterium into an agar medium containing various concentrations of an L-amino acid analog and selecting a strain that forms a colony. it can.

また、栄養要求性変異株は、ビブリオ属細菌のコロニーを目的の栄養物質(例えば、L−アミノ酸)を含む寒天培地に形成させ、これを前記栄養物質を含まない寒天培地にレプリカし、同栄養物質を含まない寒天培地で生育できない菌株を選択することにより、取得することができる。   In addition, the auxotrophic mutant strain is formed by forming a colony of Vibrio bacteria on an agar medium containing a target nutrient substance (for example, L-amino acid) and replicating the colony to an agar medium not containing the nutrient substance. It can be obtained by selecting a strain that cannot grow on an agar medium containing no substance.

次に、L−リジン生合成系酵素の活性の増強によってL−リジン生産能を付与又は増強する方法を、以下に例示する。   Next, a method for imparting or enhancing L-lysine production ability by enhancing the activity of the L-lysine biosynthesis enzyme will be exemplified below.

L−リジン生産能は、例えば、ジヒドロジピコリン酸合成酵素活性及び/又はアスパルトキナーゼ活性を増強することによって付与することができる。   The ability to produce L-lysine can be imparted, for example, by enhancing dihydrodipicolinate synthase activity and / or aspartokinase activity.

ビブリオ属細菌のジヒドロジピコリン酸合成酵素活性及び/又はアスパルトキナーゼ活性を増強するには、ジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードする遺伝子断片及び/又はアスパルトキナーゼをコードする遺伝子断片を、ビブリオ属で機能するベクター、好ましくはマルチコピー型ベクターと連結して組み換えDNAを作製し、これをビブリオ属細菌の宿主に導入して形質転換すればよい。形質転換株の細胞内のジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードする遺伝子及び/又はアスパルトキナーゼをコードする遺伝子のコピー数が上昇する結果、これらの酵素の活性が増強される。以下、ジヒドロジピコリン酸合成酵素をDDPS、アスパルトキナーゼをAK、アスパルトキナーゼIIIをAKIIIと略すことがある。   In order to enhance the dihydrodipicolinate synthase activity and / or aspartokinase activity of Vibrio spp., The gene fragment encoding dihydrodipicolinate synthase and / or the gene fragment encoding aspartokinase functions in Vibrio A recombinant DNA is prepared by ligating with a vector to be used, preferably a multicopy vector, and this is introduced into a host of Vibrio bacteria and transformed. As a result of an increase in the copy number of the gene encoding dihydrodipicolinate synthase and / or the gene encoding aspartokinase in the cells of the transformed strain, the activities of these enzymes are enhanced. Hereinafter, dihydrodipicolinate synthase may be abbreviated as DDPS, aspartokinase as AK, and aspartokinase III as AKIII.

DDPSをコードする遺伝子及びAKをコードする遺伝子の供与微生物としては、ビブリオ属に属する微生物中でDDPS活性及びAK活性を発現することができる微生物であれば、いかなる微生物でも使用できる。微生物は、野生株及びそれから誘導した変異株のいずれでもよい。具体的にはE. coli(エシェリヒア・コリ(Escherichia coli))K-12株及びビブリオ・ナトリージェンスIFO15636株等が挙げられる。エシェリヒア属細菌由来のDDPSをコードする遺伝子(dapA、Richaud, F. et al. J. Bacteriol., 297 (1986))及びAKIIIをコードする遺伝子(lysC、Cassan, M., Parsot, C., Cohen, G.N. and Patte, J.C., J. Biol. Chem., 261, 1052(1986))は、いずれも塩基配列が明らかにされているので、これらの遺伝子の塩基配列に基づいてプライマーを合成し、E. coli K-12やビブリオ・ナトリージェンスIFO15636等の微生物の染色体DNAを鋳型とするPCR法により、これらの遺伝子を取得することが可能である。   Any microorganism that can express DDPS activity and AK activity among microorganisms belonging to the genus Vibrio can be used as a microorganism that provides a gene encoding DDPS and a gene encoding AK. The microorganism may be either a wild strain or a mutant derived therefrom. Specific examples include E. coli (Escherichia coli) K-12 strain and Vibrio natrigens IFO15636 strain. A gene encoding DDPS derived from bacteria belonging to the genus Escherichia (dapA, Richaud, F. et al. J. Bacteriol., 297 (1986)) and a gene encoding AKIII (lysC, Cassan, M., Parsot, C., Cohen , GN and Patte, JC, J. Biol. Chem., 261, 1052 (1986)), the base sequences have been elucidated, and primers were synthesized based on the base sequences of these genes. These genes can be obtained by a PCR method using a chromosomal DNA of a microorganism such as E. coli K-12 or Vibrio natrigens IFO15636.

また、ビブリオ属の遺伝子は以下のGenBankのデータベースを利用することによって取得できる。
Vibrio cholerae O1 biovar eltor str. N16961 chromosome I, complete sequence; AE003852
Vibrio cholerae O1 biovar eltor str. N16961 chromosome II, complete sequence; AE003853
Vibrio parahaemolyticus RIMD 2210633 chromosome I, complete sequence; BA000031
Vibrio parahaemolyticus RIMD 2210633 chromosome II, complete sequence; BA000032
Vibrio fischeri ES114 chromosome I, complete sequence; CP000020
Vibrio fischeri ES114 chromosome II, complete sequence; CP000021
Vibrio vulnificus CMCP6 chromosome I, complete sequence; AE016795
Vibrio vulnificus CMCP6 chromosome II, complete sequence; AE016796
Vibrio vulnificus YJ016 chromosome I, complete sequence; BA000037
Vibrio vulnificus YJ016 chromosome II, complete sequence; BA000038
Vibrio gene can be obtained by using the following GenBank database.
Vibrio cholerae O1 biovar eltor str.N16961 chromosome I, complete sequence; AE003852
Vibrio cholerae O1 biovar eltor str.N16961 chromosome II, complete sequence; AE003853
Vibrio parahaemolyticus RIMD 2210633 chromosome I, complete sequence; BA000031
Vibrio parahaemolyticus RIMD 2210633 chromosome II, complete sequence; BA000032
Vibrio fischeri ES114 chromosome I, complete sequence; CP000020
Vibrio fischeri ES114 chromosome II, complete sequence; CP000021
Vibrio vulnificus CMCP6 chromosome I, complete sequence; AE016795
Vibrio vulnificus CMCP6 chromosome II, complete sequence; AE016796
Vibrio vulnificus YJ016 chromosome I, complete sequence; BA000037
Vibrio vulnificus YJ016 chromosome II, complete sequence; BA000038

アルギン酸リアーゼ活性を持ちアルギン酸を分解できることが知られているビブリオ属
細菌としては以下の微生物種を挙げることができる
Vibrio alginolytics
Vibrio splendidus
Vibrio kanaloaei
Vibrio pomeroyi
Vibrio chagasii
Vibrio lentus
Vibrio cyclitrophicus
Vibrio crassostreae
Vibrio halitiocoli
Examples of Vibrio bacteria that are known to have alginic acid lyase activity and can degrade alginic acid include the following microbial species:
Vibrio alginolytics
Vibrio splendidus
Vibrio kanaloaei
Vibrio pomeroyi
Vibrio chagasii
Vibrio lentus
Vibrio cyclitrophicus
Vibrio crassostreae
Vibrio halitiocoli

また、ビブリオ属の遺伝子は下記表に記載のGenBankのデータベースのIDを参照することによって取得できる。具体的には、NCBIのURL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/から下記表のAssembly IDを入力し、各々のAssembly IDについてWGS(Whole Genome Sequence) Projectのページからダウンロードすることによってビブリオ属の遺伝子を取得することができる。   Vibrio gene can be obtained by referring to the GenBank database ID shown in the following table. Specifically, enter the Assembly ID shown in the table below from the NCBI URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ and download each Assembly ID from the WGS (Whole Genome Sequence) Project page. The gene of the genus Vibrio can be obtained.

本発明に用いるDDPS及びAKは、L−リジンによるフィードバック阻害を受けないものであることが好ましい。ビブリオ属由来の野生型DDPSはL−リジンによるフィードバック阻害を受けることが知られており、ビブリオ属由来の野生型AKIIIはL−リジンによる抑制及びフィードバック阻害を受けることが知られている。したがって、ビブリオ属細菌に導入するdapA及びlysCは、それぞれL−リジンによるフィードバック阻害が解除される変異を有するDDPS及びAKIIIをコードするものであることが好ましい。   DDPS and AK used in the present invention are preferably those that are not subject to feedback inhibition by L-lysine. Wild-type DDPS derived from Vibrio is known to undergo feedback inhibition by L-lysine, and wild-type AKIII from Vibrio is known to undergo inhibition and feedback inhibition by L-lysine. Therefore, it is preferable that dapA and lysC introduced into Vibrio bacteria encode DDPS and AKIII having a mutation that cancels feedback inhibition by L-lysine, respectively.

尚、本発明においては、DDPS及びAKは必ずしも変異型である必要はない。例えば、コリネバクテリウム属細菌由来のDDPSはもともとL−リジンによるフィードバック阻害を受けないことが知られている。   In the present invention, DDPS and AK do not necessarily need to be mutated. For example, it is known that DDPS derived from Corynebacterium is not subject to feedback inhibition by L-lysine.

また、アルパルトキナーゼをコードする遺伝子は、ホモログが存在することがあり、アスパルトキナーゼ活性を有する限り、遺伝子源は限定されない。   In addition, homologs may exist for genes encoding aspartokinase, and the gene source is not limited as long as it has aspartokinase activity.

ここで、「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。この条件を明確に数値化することは困難であるが、一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば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97%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、あるい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×S
SC、0.1%SDS、好ましくは、0.1×SSC、0.1%SDS、さらに好ましくは、68℃、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度、温度で、1回、より好ましくは2〜3回洗浄する条件が挙げられる。
Here, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Although it is difficult to clearly quantify this condition, for example, highly homologous DNAs, for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 97%. 60 ° C., 1 × S, which is a condition in which DNAs having the above homology hybridize and DNAs having lower homology do not hybridize, or washing conditions of normal Southern hybridization
SC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably 68 ° C., 0.1 × SSC, salt concentration and temperature corresponding to 0.1% SDS once, more preferably 2-3 times The conditions to wash | clean are mentioned.

なお、アスパルトキナーゼ活性は、Miyajima,R et al;The Journal of Biochemistry(1968),63(2),139-148に記載される方法によって測定することができる。また遺伝子はいずれも野生型遺伝子には限られず、アスパルトキナーゼ活性を有する限り、各遺伝子の上記のオープンリーディングフレームにコードされるアミノ酸配列において、1若しくは複数の位置での1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入又は付加等を含むアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする、変異体又は人為的な改変体であってもよい。ここで、「1若しくは数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置や種類によっても異なるが、具体的には1〜20個、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個を意味する。上記の1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加は、上記機能が維持される保存的変異である。保存的変異とは、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu、Ile、Val間で、極性アミノ酸である場合には、Gln、Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys、Arg、His間で、酸性アミノ酸である場合には、Asp、Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser、Thr間でお互いに置換する変異である。   Aspartokinase activity can be measured by the method described in Miyajima, R et al; The Journal of Biochemistry (1968), 63 (2), 139-148. In addition, the genes are not limited to wild-type genes, and as long as they have aspartokinase activity, one or several amino acids at one or more positions in the amino acid sequence encoded by the above open reading frame of each gene It may be a mutant or artificially modified protein that encodes a protein having an amino acid sequence including substitution, deletion, insertion, or addition. Here, “1 or several” varies depending on the position and type of the protein in the three-dimensional structure of the amino acid residue, but specifically 1 to 20, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 10. Mean 5. The substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acids is a conservative mutation that maintains the above function. A conservative mutation is a polar amino acid between Phe, Trp, and Tyr when the substitution site is an aromatic amino acid, and between Leu, Ile, and Val when the substitution site is a hydrophobic amino acid. In this case, between Gln and Asn, when it is a basic amino acid, between Lys, Arg, and His, when it is an acidic amino acid, between Asp and Glu, when it is an amino acid having a hydroxyl group Is a mutation that substitutes between Ser and Thr.

保存的変異の代表的なものは、保存的置換であり、保存的置換とみなされる置換としては、具体的には、AlaからSer又はThrへの置換、ArgからGln、His又はLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、His又はAspへの置換、AspからAsn、Glu又はGlnへの置換、CysからSer又はAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、Asp又はArgへの置換、GluからGly、Asn、Gln、Lys又はAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、Arg又はTyrへの置換、IleからLeu、Met、Val又はPheへの置換、LeuからIle、Met、Val又はPheへの置、LysからAsn、Glu、Gln、His又はArgへの置換、MetからIle、Leu、Val又はPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、Ile又はLeuへの置換、SerからThr又はAlaへの置換、ThrからSer又はAlaへの置換、TrpからPhe又はTyrへの置換、TyrからHis、Phe又はTrpへの置換、及び、ValからMet、Ile又はLeuへの置換が挙げられる。   Typical conservative mutations are conservative substitutions. Specifically, substitutions considered as conservative substitutions include substitution from Ala to Ser or Thr, substitution from Arg to Gln, His or Lys. , Asn to Glu, Gln, Lys, His or Asp, Asp to Asn, Glu or Gln, Cys to Ser or Ala, Gln to Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg Substitution, Glu to Gly, Asn, Gln, Lys or Asp substitution, Gly to Pro substitution, His to Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr substitution, Ile to Leu, Met, Val or Phe Substitution, Leu to Ile, Met, Val or Phe, Lys to Asn, Glu, Gln, His or Arg, Met to Ile, Leu, Val or Phe, Phe to Trp, Tyr, Met, Ile or Leu substitution, Ser to Thr or Ala substitution, Thr to Ser or Ala substitution, Trp to Phe or Tyr substitution, Tyr to His, Phe or Trp substitution, and Val To Met, Ile or Leu It is.

各遺伝子の上記オープンリーディングフレームにコードされるアミノ酸配列全体に対して、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97%以上の相同性を有し、かつ、アスパルトキナーゼ活性を有するタンパク質をコードする配列を用いることも出来る。なお、アミノ酸配列の相同性は、例えばKarlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993))やFASTA(Methods Enzymol., 183, 63 (1990))を用いて決定することができる。このアルゴリズムBLASTに基づいて、BLASTNやBLASTXとよばれるプログラムが開発されている (http://www.ncbi.nlm.nih.gov参照)。   80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 97% or more homology to the entire amino acid sequence encoded by the open reading frame of each gene, and A sequence encoding a protein having aspartokinase activity can also be used. For the homology of amino acid sequences, for example, the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993)) or FASTA (Methods Enzymol., 183, 63 (1990)) by Karlin and Altschul) is used. Can be determined. Based on this algorithm BLAST, programs called BLASTN and BLASTX have been developed (see http://www.ncbi.nlm.nih.gov).

遺伝子のクローニングに使用されるプラスミドとしては、エシェリア属細菌等の微生物において複製可能なものであればよく、具体的には、pBR322、pTWV228、pMW119、pUC19等が挙げられる。   The plasmid used for gene cloning may be any plasmid that can be replicated in microorganisms such as Escherichia bacteria. Specific examples include pBR322, pTWV228, pMW119, and pUC19.

また、ビブリオ属で機能するベクターとは、例えばビブリオ属で自律複製出来るプラスミドであれば、いずれでも用いることが出来る。ベクタープラスミドとしては、pUC系、pACYC184系、IncQ由来のoriを持つvector plasmidならどのようなものでも使用できる.選択に用いるマーカー遺伝子としてはTn903由来カナマイシン耐性遺伝子、Tn9由来クロラムフェニコール耐性遺伝子、ストレプトマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子等を用いることができる。   Any vector that functions in the genus Vibrio can be used as long as it is a plasmid that can autonomously replicate in the genus Vibrio. Any vector plasmid having an ori derived from pUC, pACYC184, or IncQ can be used. As a marker gene used for selection, a Tn903-derived kanamycin resistance gene, a Tn9-derived chloramphenicol resistance gene, a streptomycin resistance gene, a tetracycline resistance gene, or the like can be used.

dapA及びlysCとビブリオ属細菌で機能するベクターを連結して組み換えDNAを調製するには、dapA及びlysCを含むDNA断片の末端に合うような制限酵素でベクターを切断する。連結は、T4 DNAリガーゼ等のリガーゼを用いて行うのが普通である。dapA及びlysCは、それぞれ別個のベクターに搭載してもよく、同一のベクターに搭載してもよい。   In order to prepare a recombinant DNA by ligating dapA and lysC and a vector that functions in Vibrio bacteria, the vector is cleaved with a restriction enzyme that matches the ends of the DNA fragment containing dapA and lysC. Ligation is usually performed using a ligase such as T4 DNA ligase. dapA and lysC may be mounted on separate vectors or on the same vector.

L−リジンによるフィードバック阻害を受けない変異型ジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードするDNAとしては、118位のヒスチジン残基がチロシン残基に置換された配列を有するタンパク質をコードするDNAが挙げられる。また、L−リジンによるフィードバック阻害を受けない変異型アスパルトキナーゼをコードするDNAとしては、352位のスレオニン残基がイソロイシン残基に置換、323位のグリシン残基がアスパラギン残基に置換、318位のメチオニンがイソロイシンに置換された配列を有するAKIIIをコードするDNAが挙げられる(これらの変異体については米国特許第5661012号及び第6040160号明細書参照)。変異型DNAはPCRなどによる部位特異的変異法により取得することができる。   Examples of DNA encoding a mutant dihydrodipicolinate synthase that is not subject to feedback inhibition by L-lysine include DNA encoding a protein having a sequence in which the histidine residue at position 118 is substituted with a tyrosine residue. As a DNA encoding a mutant aspartokinase that is not subject to feedback inhibition by L-lysine, the threonine residue at position 352 is replaced with an isoleucine residue, the glycine residue at position 323 is replaced with an asparagine residue, 318 Examples include DNA encoding AKIII having a sequence in which the methionine at the position is replaced with isoleucine (see US Pat. Nos. 5,610,010 and 6,040,160 for these variants). Mutant DNA can be obtained by site-specific mutagenesis such as PCR.

なお、変異型変異型ジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードする変異型dapA及び変異型アスパルトキナーゼをコードする変異型lysCを含むプラスミドとして、広宿主域プラスミドRSFD80、pCAB1、pCABD2が知られている(米国特許第6040160号明細書)。RSFD80で形質転換されたエシェリヒア・コリ JM109株(米国特許第6040160号明細書)は、AJ12396と命名され、同株は1993年10月28日に通産省工業技術院生命工学工業技術研究所(現 独立行政法人 製品評価技術基盤機構 特許生物寄託センター)に受託番号FERM P-13936として寄託され、1994年11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-4859の受託番号のもとで寄託されている。RSFD80は、AJ12396株から、公知の方法によって取得することができる。   Wide host range plasmids RSFD80, pCAB1, and pCABD2 are known as plasmids containing mutant dapA encoding mutant mutant dihydrodipicolinate synthase and mutant lysC encoding mutant aspartokinase (USA) Patent No. 6040160). Escherichia coli JM109 strain (US Pat. No. 6,040,160) transformed with RSFD80 was named AJ12396, and this strain was established on October 28, 1993 at the Institute of Biotechnology, Ministry of International Trade and Industry. Deposited with the Patent Biological Depositary Center, National Institute of Product Evaluation Technology) under the deposit number FERM P-13936, transferred to the international deposit under the Budapest Treaty on November 1, 1994, under the deposit number of FERM BP-4859 Deposited at RSFD80 can be obtained from AJ12396 strain by a known method.

上記のように調製した組換えDNAをビブリオ属細菌に導入するには、十分な形質転換効率が得られる方法ならば、いかなる方法を用いてもよいが、例えば、エレクトロポレーション法(Canadian Journal of Microbiology, 43. 197(1997))が挙げられる。   Any method may be used for introducing the recombinant DNA prepared as described above into Vibrio bacteria so long as sufficient transformation efficiency can be obtained. For example, the electroporation method (Canadian Journal of Microbiology, 43. 197 (1997)).

DDPS活性及び/又はAK活性の増強は、dapA及び/又はlysCをビブリオ属細菌の染色体DNA上に多コピー存在させることによっても達成できる。ビブリオ属細菌の染色体DNA上にdapA及び/又はlysCを多コピーで導入するには、染色体DNA上に多コピー存在する配列を標的に利用して相同組換えにより行うことができる。染色体DNA上に多コピー存在する配列としては、レペッティブDNA、転移因子の端部に存在するインバーティッド・リピートなどが利用できる。あるいは、特開平2-109985号公報に開示されているように、dapA及び/又はlysCをトランスポゾンに搭載してこれを転移させて染色体DNA上に多コピー導入することも可能である。いずれの方法によっても形質転換株内のdapA及び/又はlysCのコピー数が上昇する結果、DDPS活性及び/又はAK活性が増幅される。   Enhancement of DDPS activity and / or AK activity can also be achieved by the presence of multiple copies of dapA and / or lysC on the chromosomal DNA of Vibrio bacteria. Introducing dapA and / or lysC in multiple copies onto the chromosomal DNA of Vibrio bacteria can be carried out by homologous recombination using a sequence present in multiple copies on the chromosomal DNA as a target. As a sequence present in multiple copies on chromosomal DNA, repetitive DNA, inverted repeats present at the end of a transposable element, and the like can be used. Alternatively, as disclosed in JP-A-2-109985, dapA and / or lysC can be mounted on a transposon and transferred to introduce multiple copies onto chromosomal DNA. In any method, as a result of an increase in the copy number of dapA and / or lysC in the transformant, DDPS activity and / or AK activity is amplified.

DDPS活性及び/又はAK活性の増幅は、上記の遺伝子増幅による以外に、dapA及び/又はlysCのプロモーター等の発現調節配列を強力なものに置換することによっても達成される(特開平1-215280号公報参照)。たとえば、lacプロモーター、trpプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター、ラムダファージのPRプロモーター、PLプロモーター、tetプロモーター、amyEプロモーター、spacプロモーター等が強力なプロモーターとして知られている。これらのプロモーターへの置換により、dapA及び/又はlysCの発現が強化されることによってDDPS活性及び/又はAK活性が増幅される。発現調節配列の置換は、dapA及び/又はlysCのコピー数を高めることと組み合わせてもよい。   Amplification of DDPS activity and / or AK activity can be achieved by replacing expression control sequences such as dapA and / or lysC promoters with strong ones in addition to the gene amplification described above (JP-A-1-215280). No. publication). For example, lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, PR promoter of lambda phage, PL promoter, tet promoter, amyE promoter, spac promoter and the like are known as strong promoters. By replacing these promoters, DDPS activity and / or AK activity is amplified by enhancing the expression of dapA and / or lysC. Substitution of expression regulatory sequences may be combined with increasing copy number of dapA and / or lysC.

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。
DNA cleavage, ligation, other preparation of chromosomal DNA, PCR, plasmid DNA
As methods for preparing, transforming, setting oligonucleotides used as primers, etc., ordinary methods well known to those skilled in the art can be employed. 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) and the like.

DDPS活性及び/又はAK活性の増強に加えて、他のL−リジン生合成に関与する酵素の活性を増強してもよい。そのような酵素としては、ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ(dapB)、ジアミノピメリン酸脱炭酸酵素(lysA)、ジアミノピメリン酸デヒドロゲナーゼ(ddh)(以上、国際公開第96/40934号パンフレット)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(ppc) (特開昭60-87788号公報)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(aspC)(特公平6-102028号公報)、ジアミノピメリン酸エピメラーゼ(dapF)(特開2003-135066号公報)、アスパラギン酸セミアルデヒド脱水素酵素(asd)(国際公開第00/61723号パンフレット)等のジアミノピメリン酸経路の酵素、あるいはホモアコニット酸ヒドラターゼ(特開2000-157276号公報)等のアミノアジピン酸経路の酵素等が挙げられる。尚、酵素名の後のカッコ内は、遺伝子名である(以下の記載においても同様)。   In addition to enhancing DDPS activity and / or AK activity, the activity of other enzymes involved in L-lysine biosynthesis may be enhanced. Examples of such enzymes include dihydrodipicolinate reductase (dapB), diaminopimelate decarboxylase (lysA), diaminopimelate dehydrogenase (ddh) (above, WO 96/40934 pamphlet), phosphoenolpyruvate carboxylase (ppc ) (Japanese Patent Laid-Open No. 60-87788), Aspartate aminotransferase (aspC) (Japanese Patent Publication No. 6-2002028), Diaminopimelate epimerase (dapF) (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-135066), Aspartate semialdehyde dehydration Examples thereof include enzymes of the diaminopimelate pathway such as elementary enzyme (asd) (WO 00/61723 pamphlet), and enzymes of the aminoadipate pathway such as homoaconite hydratase (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-157276). The parentheses after the enzyme name are gene names (the same applies to the following description).

本発明のビブリオ属細菌はL−リジン排出活性を増強させることによってL−リジン生産能が高められた細菌であってもよい。例えば、ybjE遺伝子の発現量を増加させること、lysE遺伝子の発現量を増加させることでL−リジン排出活性を高めることができる(特開2005-237379、WO97/23697号パンフレット)。   The Vibrio bacterium of the present invention may be a bacterium having enhanced L-lysine production ability by enhancing L-lysine excretion activity. For example, L-lysine excretion activity can be increased by increasing the expression level of the ybjE gene and increasing the expression level of the lysE gene (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-237379, WO97 / 23697 pamphlet).

さらに、本発明の細菌は、さらに、L−アミノ酸の生合成経路から分岐してL−アミノ酸以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素の活性や、L−アミノ酸の合成又は蓄積に負に機能する酵素活性が低下または欠損していてもよい。L−リジン生産において、このような酵素としては、ホモセリンデヒドロゲナーゼ、リジンデカルボキシラーゼ(cadA, ldcC)、マリックエンザイム等があり、該酵素の活性が低下または欠損した株は国際公開第WO95/23864号、第WO96/17930号パンフレット、第WO2005/010175号パンフレットを参照にして構築できる。   Furthermore, the bacterium of the present invention further functions negatively in the activity of an enzyme that catalyzes a reaction that produces a compound other than an L-amino acid by branching from the L-amino acid biosynthetic pathway, or in the synthesis or accumulation of an L-amino acid. The enzyme activity may be reduced or deficient. In the production of L-lysine, examples of such enzymes include homoserine dehydrogenase, lysine decarboxylase (cadA, ldcC), malic enzyme, and the like, and a strain in which the activity of the enzyme is reduced or deleted is disclosed in WO95 / 23864, It can be constructed with reference to WO96 / 17930 pamphlet and WO2005 / 010175 pamphlet.

これらの酵素活性を低下あるいは欠損させる方法としては、通常の変異処理法又は遺伝子組換え技術によって、ゲノム上の上記酵素の遺伝子に、細胞中の当該酵素の活性が低下または欠損するような変異を導入すればよい。このような変異の導入は、例えば、遺伝子組換えによって、ゲノム上の酵素をコードする遺伝子を欠損させたり、プロモーターやシャインダルガルノ(SD)配列等の発現調節配列を改変したりすることなどによって達成される。また、ゲノム上の酵素をコードする領域にアミノ酸置換(ミスセンス変異)を導入すること、また終止コドンを導入すること(ナンセンス変異)、一〜二塩基付加・欠失するフレームシフト変異を導入すること、遺伝子の一部分、あるいは全領域を欠失させることによっても達成出来る(J. Biol. Chem. 272:8611-8617(1997))。また、コード領域の全体又は一部が欠失したような変異酵素をコードする遺伝子を構築し、相同組換えなどによって、該遺伝子でゲノム上の正常遺伝子を置換すること、トランスポゾン、又はIS因子を該遺伝子に導入することによっても酵素活性を低下または欠損させることができる。   As a method for reducing or eliminating these enzyme activities, a mutation that reduces or eliminates the activity of the enzyme in the cell is applied to the gene of the enzyme on the genome by a usual mutation treatment method or gene recombination technique. What is necessary is just to introduce. Such mutations can be introduced, for example, by deleting a gene encoding an enzyme on the genome by genetic recombination or by modifying an expression regulatory sequence such as a promoter or Shine-Dalgarno (SD) sequence. Achieved. Also, introducing amino acid substitutions (missense mutations) into the region encoding the enzyme on the genome, introducing stop codons (nonsense mutations), and introducing frameshift mutations that add or delete one or two bases. It can also be achieved by deleting a part or the entire region of the gene (J. Biol. Chem. 272: 8611-8617 (1997)). In addition, a gene encoding a mutant enzyme in which all or part of the coding region has been deleted is constructed, and a normal gene on the genome is replaced with the gene by homologous recombination, transposon, or IS factor. By introducing it into the gene, the enzyme activity can be reduced or eliminated.

例えば、上記の酵素の活性を低下または欠損させるような変異を遺伝子組換えにより導入する為には、以下のような方法が用いられる。目的遺伝子の部分配列を改変し、正常に機能する酵素を産生しないようにした変異型遺伝子を作製し、該遺伝子を含むDNAでビブリオ属に属する細菌に形質転換し、変異型遺伝子とゲノム上の遺伝子で組換えを起こさせることにより、ゲノム上の目的遺伝子を変異型に置換することが出来る。このような相同組換えを利用した遺伝子置換は、「Redドリブンインテグレーション(Red-driven integration)」と呼ばれる方法(Datsenko, K. A, and Wanner, B. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 97:6640-6645 (2000))、Redドリブンインテグレーション法とλファージ由来
の切り出しシステム(Cho, E. H., Gumport, R. I., Gardner, J. F. J. Bacteriol. 184: 5200-5203 (2002))とを組合わせた方法(WO2005/010175号参照)等の直鎖状DNAを用いる方法や、温度感受性複製起点を含むプラスミドを用いる方法などがある(米国特許第6303383号; 特開平05-007491号公報)。また、上述のような相同組換えを利用した遺伝子置換による部位特異的変異導入は、宿主上で複製能力を持たないプラスミドを用いても行うことが出来る。
For example, in order to introduce a mutation that reduces or eliminates the activity of the above enzyme by genetic recombination, the following method is used. A partial gene of the target gene is modified to produce a mutant gene that does not produce a normally functioning enzyme, transformed into a bacterium belonging to the genus Vibrio with the DNA containing the gene, and the mutant gene and genome By causing recombination with a gene, the target gene on the genome can be replaced with a mutant. Such gene replacement using homologous recombination is a method called “Red-driven integration” (Datsenko, K. A, and Wanner, BL Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 97 : 6640-6645 (2000)), a combination of Red driven integration method and λ phage-derived excision system (Cho, EH, Gumport, RI, Gardner, JFJ Bacteriol. 184: 5200-5203 (2002)) And a method using a linear DNA such as WO2005 / 010175) and a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin (US Pat. No. 6,303,383; Japanese Patent Laid-Open No. 05-007491). Moreover, site-directed mutagenesis by gene replacement using homologous recombination as described above can also be performed using a plasmid that does not have replication ability on the host.

上記のようなL−リジン生合成に関与する酵素活性を増強する方法、酵素活性を低下させる方法は、他のL−アミノ酸生産菌の育種にも同様に適用することができる。以下、他のL−アミノ酸生産菌の育種方法について述べる。   The above-described method for enhancing the enzyme activity involved in L-lysine biosynthesis and the method for reducing the enzyme activity can be similarly applied to breeding other L-amino acid-producing bacteria. Hereinafter, methods for breeding other L-amino acid-producing bacteria will be described.

L−トリプトファン生産菌は、例えば、アントラニル酸合成酵素活性、ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼ活性もしくはトリプトファンシンターゼ活性のうち、1又は2以上の活性が増強するように改変することによって構築できる。ここで、アントラニル酸合成酵素及びホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼは、それぞれL−トリプトファン及びL−セリンによるフィードバック阻害を受けるため、脱感作型の変異酵素を保持させることにより、酵素活性をより強化することができる。具体的には、例えば、アントラニル酸合成酵素遺伝子(trpE)、及び/又はホスホグリセレートデヒドロゲナーゼ遺伝子(serA)を、フィードバック阻害を受けないように変異させ、得られた変異型遺伝子をビブリオ属に属する細菌に導入することによって、脱感作型酵素を保持する細菌を取得することができる。(国際公開第94/08031号パンフレット参照)   An L-tryptophan-producing bacterium can be constructed by, for example, modifying an anthranilate synthase activity, a phosphoglycerate dehydrogenase activity, or a tryptophan synthase activity so that one or more activities are enhanced. Here, since anthranilate synthase and phosphoglycerate dehydrogenase are subjected to feedback inhibition by L-tryptophan and L-serine, respectively, the enzyme activity can be further enhanced by retaining a desensitized mutant enzyme. it can. Specifically, for example, the anthranilate synthase gene (trpE) and / or the phosphoglycerate dehydrogenase gene (serA) is mutated so as not to be subjected to feedback inhibition, and the obtained mutant gene belongs to the genus Vibrio. By introducing into a bacterium, a bacterium that retains the desensitizing enzyme can be obtained. (See pamphlet of International Publication No.94 / 08031)

また、トリプトファンオペロンを含む組換えDNAが導入された細菌も、好適なL−トリプトファン生産菌である。具体的には、脱感作型アントラニル酸合成酵素をコードする遺伝子を含むトリプトファンオペロンを導入する方法が挙げられる。(特開昭57-71397号公報、特開昭62-244382号公報、米国特許第4,371,614明細書)。また、トリプトファンオペロンのうち、トリプトファンシンターゼをコードする遺伝子(trpBA)の発現を強化することによっても、L−トリプトファン生産能を向上又は付与することができる。トリプトファンシンターゼは、α及びβサブユニットからなり、それぞれtrpA、trpBによってコードされている。   A bacterium into which a recombinant DNA containing a tryptophan operon has been introduced is also a suitable L-tryptophan-producing bacterium. Specifically, a method for introducing a tryptophan operon containing a gene encoding a desensitized anthranilate synthase can be mentioned. (JP 57-71397, JP 62-244382, US Pat. No. 4,371,614). Moreover, L-tryptophan production ability can also be improved or imparted by enhancing expression of a gene (trpBA) encoding tryptophan synthase among tryptophan operons. Tryptophan synthase consists of α and β subunits and is encoded by trpA and trpB, respectively.

また、トリプトファンオペロンのリプレッサーであるtrpRを欠損させたり、trpRに変異を導入することによっても好適なL−トリプトファン生産菌が得られる(米国特許第4,371,614号公報、国際公開第WO2005/056776号パンフレット)。   A suitable L-tryptophan-producing bacterium can also be obtained by deleting trpR, which is a repressor of tryptophan operon, or by introducing a mutation into trpR (US Pat. No. 4,371,614, International Publication No. WO2005 / 056776). ).

さらに、L−トリプトファン生産菌は、L−フェニルアラニン及びL−チロシン要求性の形質を有するように改変することによっても構築できる。   Furthermore, L-tryptophan-producing bacteria can also be constructed by modifying them so as to have L-phenylalanine and L-tyrosine-requiring traits.

また、L−トリプトファン生産菌としては、3−フォスフォセリンフォスファターゼ(serB)活性を増大した株(US4,371,614)すること、フォスフォエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(pckA)を増大した株することによっても構築できる。   In addition, as L-tryptophan-producing bacteria, strains with increased 3-phosphoserine phosphatase (serB) activity (US4,371,614) and strains with increased phosphoenolpyruvate carboxykinase (pckA) may also be used. Can be built.

L−トリプトファン、L−フェニルアラニン、L−チロシンは共に芳香族アミノ酸で生合成系が共通しており、芳香族アミノ酸の生合成系酵素をコードする遺伝子としては、デオキシアラビノ−ヘプツロン酸リン酸シンターゼ(aroG)、3−デヒドロキネートシンターゼ(aroB)、シキミ酸デヒドラターゼ、シキミ酸キナーゼ(aroL)、5−エノール酸ピルビルシキミ酸3−リン酸シンターゼ(aroA)、コリスミ酸シンターゼ(aroC)が挙げられる。(欧州出願公開763127号明細書)従って、これらの酵素をコードする遺伝子をプラスミド、あるいはゲノム上で多コピー化することにより、芳香族アミノ酸の生産能を向上させることができる。また、これらの遺伝子はチロシンリプレッサー(tyrR)によって制御さ
れることが知られており、tyrR遺伝子を欠損させることによって、芳香族アミノ酸の生合成系酵素活性を上昇させてもよい。(欧州特許763127号明細書参照)また、それぞれのアミノ酸生産能を強化する場合、目的とする芳香族アミノ酸以外の生合成系を弱化させてもよい。例えば、目的アミノ酸がL−トリプトファンの場合、L−フェニルアラニン生合成系、L−チロシン生合成系を弱化させてもよい。(US4,371,614)
L-tryptophan, L-phenylalanine, and L-tyrosine are all aromatic amino acids and have a common biosynthetic system. As a gene encoding an aromatic amino acid biosynthetic enzyme, deoxyarabino-heptulonic acid phosphate synthase (aroG), 3-dehydroquinate synthase (aroB), shikimate dehydratase, shikimate kinase (aroL), 5-enolic acid pyruvylshikimate 3-phosphate synthase (aroA), chorismate synthase (aroC). Therefore, the ability to produce aromatic amino acids can be improved by making multiple copies of genes encoding these enzymes on a plasmid or genome. In addition, these genes are known to be controlled by a tyrosine repressor (tyrR), and the biosynthetic enzyme activity of aromatic amino acids may be increased by deleting the tyrR gene. (See European Patent No. 763127) In addition, in the case of enhancing each amino acid-producing ability, biosynthetic systems other than the target aromatic amino acid may be weakened. For example, when the target amino acid is L-tryptophan, the L-phenylalanine biosynthesis system and the L-tyrosine biosynthesis system may be weakened. (US4,371,614)

また、3−デオキシ−D−アラビノヘプツロン酸−7−リン酸シンターゼ(aroF、aroG)は、芳香族アミノ酸によるフィードバック阻害を受けるので、フィードバック阻害を受けないように改変してもよい。例えば、エシェリヒア・コリのaroFを用いる場合、N末端より147番目のL−アスパラギン酸または181番目のL−セリンを他のアミノ酸残基に、aroGの場合、N末端より146番目のL−アスパラギン酸、147番目のL−メチオニン、150番目のL−プロリンもしくは202番目のL−アラニンの1アミノ酸残基、または157番目のL−メチオニン及び219番目のL−アラニンの2アミノ酸残基を他のアミノ酸に置換した変異型aroF、aroG遺伝子を宿主に導入することによって、芳香族アミノ酸生産菌を得ることができる。(EP0488424)   Moreover, since 3-deoxy-D-arabinohepturonic acid-7-phosphate synthase (aroF, aroG) receives feedback inhibition by an aromatic amino acid, it may be modified so as not to receive feedback inhibition. For example, when Escherichia coli aroF is used, L-aspartic acid at position 147 from the N-terminal or L-serine at position 181 from the other amino acid residue, and in the case of aroG, L-aspartic acid at position 146 from the N-terminus One amino acid residue of 147th L-methionine, 150th L-proline or 202th L-alanine, or two amino acid residues of 157th L-methionine and 219th L-alanine to other amino acids An aromatic amino acid-producing bacterium can be obtained by introducing a mutant aroF or aroG gene substituted in to a host. (EP0488424)

L−フェニルアラニン生産菌としては、上述のような改変のほかに、tyrA,tyrRを欠損させた株や、フェニルアラニン排出遺伝子であるyddG、又はyedA遺伝子を増幅した株を用いることができる。   As an L-phenylalanine-producing bacterium, in addition to the above-described modification, a strain in which tyrA and tyrR are deleted, a strain in which a phenylalanine excretion gene yddG or a yedA gene is amplified can be used.

L−スレオニン生産能を有するビブリオ属に属する細菌として好ましいものは、L−スレオニン生合成系酵素を強化するように改変することによって取得できる。L−スレオニン生合成系酵素をコードする遺伝子としては、アスパルトキナーゼIII遺伝子(lysC)、アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(asd)、thrオペロンにコードされるアスパルトキナーゼI遺伝子(thrA)、ホモセリンキナーゼ遺伝子(thrB)、スレオニンシンターゼ遺伝子(thrC)が挙げられる。これらの遺伝子は2種類以上導入してもよい。L−スレオニン生合成系遺伝子は、スレオニン分解が抑制されたビブリオ属に属する細菌に導入してもよい。例えば、スレオニンデヒドロゲナーゼ活性を低下させることによって、スレオニン分解を抑制することができる。   A preferable bacterium belonging to the genus Vibrio having L-threonine-producing ability can be obtained by modifying the L-threonine biosynthetic enzyme so as to enhance it. The genes encoding L-threonine biosynthetic enzymes include aspartokinase III gene (lysC), aspartate semialdehyde dehydrogenase gene (asd), aspartokinase I gene (thrA) encoded by the thr operon, homoserine kinase Gene (thrB) and threonine synthase gene (thrC). Two or more of these genes may be introduced. The L-threonine biosynthesis gene may be introduced into a bacterium belonging to the genus Vibrio in which threonine degradation is suppressed. For example, threonine degradation can be suppressed by reducing threonine dehydrogenase activity.

L−スレオニン生合成系酵素は、最終産物のL−スレオニンによって酵素活性が抑制される。従って、L−スレオニン生産菌を構築するためには、L−スレオニンによるフィードバック阻害を受けないようにL−スレオニン生合成系遺伝子を改変することが望ましい。thrA、thrB、thrC遺伝子は、スレオニンオペロンを構成しているが、スレオニンオペロンは、アテニュエーター構造を形成しており、スレオニンオペロンの発現は、培養液中のイソロイシン、スレオニンにより阻害を受け、また、アテニュエーションにより発現が抑制される。したがって、この改変は、アテニュエーション領域のリーダー配列あるいは、アテニュエーターを除去することにより達成出来る(Lynn, S. P., Burton, W. S., Donohue, T. J., Gould, R. M., Gumport, R. I., and Gardner, J. F. J. Mol. Biol. 194:59-69 (1987); 国際公開第02/26993号パンフレット; 国際公開第2005/049808号パンフレット参照)。   The enzyme activity of the L-threonine biosynthetic enzyme is suppressed by the final product, L-threonine. Therefore, in order to construct an L-threonine-producing bacterium, it is desirable to modify the L-threonine biosynthetic gene so that it is not subject to feedback inhibition by L-threonine. The thrA, thrB, and thrC genes constitute the threonine operon, but the threonine operon forms an attenuator structure, and the expression of the threonine operon is inhibited by isoleucine and threonine in the culture medium. The expression is suppressed by attenuation. Therefore, this modification can be achieved by removing the leader sequence of the attenuation region or the attenuator (Lynn, SP, Burton, WS, Donohue, TJ, Gould, RM, Gumport, RI, and Gardner, JFJ Mol. Biol. 194: 59-69 (1987); WO 02/26993 pamphlet; WO 2005/049808 pamphlet).

また、L−スレオニンによるフィ−ドバック阻害を受けないようにビブリオ属細菌を改変するために、α−アミノ−β−ヒドロキシ吉草酸(AHV)に耐性を付与してもよい。   Moreover, in order to modify Vibrio bacteria so as not to receive feedback inhibition by L-threonine, resistance may be imparted to α-amino-β-hydroxyvaleric acid (AHV).

また、アスパルトキナ−ゼIII遺伝子(lysC)は、L−リジンによるフィ−ドバック阻害を受けないように改変した遺伝子を用いることが望ましい。このようなフィ−ドバック阻害を受けないように改変したlysC遺伝子は、上述に記載した遺伝子より取得できる。   Further, aspartokinase III gene (lysC) is desirably a gene modified so as not to be subjected to feedback inhibition by L-lysine. The lysC gene modified so as not to receive such feedback inhibition can be obtained from the genes described above.

L−スレオニン生合成系酵素以外にも、解糖系、TCA回路、呼吸鎖に関する遺伝子やそ
れらの遺伝子の発現を制御する遺伝子、糖の取り込み遺伝子を強化することもL−スレオニン生産菌の育種に好適である。これらのL−スレオニン生産に効果がある遺伝子としては、トランスヒドロナーゼ遺伝子(pntAB)(欧州特許733712号明細書)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子(pepC)(国際公開95/06114号パンフレット)、ホスホエノールピルビン酸シンターゼ遺伝子(pps)(欧州特許877090号明細書)、コリネ型細菌あるいはバチルス属細菌のピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子(国際公開99/18228号パンフレット、欧州出願公開1092776号明細書)が挙げられる。
In addition to the L-threonine biosynthetic enzymes, strengthening the genes related to glycolysis, TCA cycle, respiratory chain, genes controlling the expression of these genes, and sugar uptake genes are also useful for breeding L-threonine producing bacteria. Is preferred. These genes effective for L-threonine production include transhydronase gene (pntAB) (European Patent 733712), phosphoenolpyruvate carboxylase gene (pepC) (International Publication No. 95/06114 pamphlet), phospho Examples include the enol pyruvate synthase gene (pps) (European Patent No. 877090), the pyruvate carboxylase gene of Coryneform bacteria or Bacillus bacteria (International Publication No. 99/18228, European Application Publication No. 1092776).

また、L−スレオニンに耐性を付与する遺伝子、及び/又はL−ホモセリンに耐性を付与する遺伝子の発現を強化することや、宿主にL−スレオニン耐性、及び/又はL−ホモセリン耐性を付与することも好適である。耐性を付与する遺伝子としては、rhtA遺伝子(Res. Microbiol. 154:123−135 (2003))、rhtB遺伝子(欧州特許出願公開第0994190号明細書)、rhtC遺伝子(欧州特許出願公開第1013765号明細書)、yfiK、yeaS遺伝子(欧州特許出願公開第1016710号明細書)が挙げられる。また宿主にL−スレオニン耐性を付与する方法は、欧州特許出願公開第0994190号明細書や、国際公開第90/04636号パンフレット記載の方法を参照出来る。   Moreover, strengthening the expression of genes that confer resistance to L-threonine and / or genes that confer resistance to L-homoserine, or confer L-threonine resistance and / or L-homoserine resistance to the host Is also suitable. Examples of genes that confer resistance include rhtA gene (Res. Microbiol. 154: 123-135 (2003)), rhtB gene (European Patent Application Publication No. 0994190), and rhtC gene (European Patent Application Publication No. 1013765). ), YfiK, yeaS gene (European Patent Application Publication No. 1016710). For methods for imparting L-threonine resistance to a host, the methods described in European Patent Application Publication No. 0994190 and International Publication No. 90/04636 can be referred to.

L−グルタミン酸生産能を有するビブリオ属細菌を構築するためには、L−グルタミン酸生合成に関与する酵素をコードする遺伝子の発現が増大するように改変することが望ましい。L−グルタミン酸生合成に関与する酵素としては、例えば、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(以下、「GDH」ともいう)(gdhA)、グルタミンシンテターゼ(glnA)、グルタミン酸シンターゼ(gltAB)、クエン酸シンターゼ(gltA)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(ppc)、ピルビン酸カルボキシラーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ(aceEF,
lpdA)、ピルビン酸キナーゼ(pykA, pykF)、ホスホエノールピルビン酸シンターゼ(ppsA)、エノラーゼ(eno)、ホスホグリセルムターゼ(pgmA, pgmI)、ホスホグリセリン酸キナーゼ(pgk)、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(gapA)、トリオースリン酸イソメラーゼ(tpiA)、フルトースビスリン酸アルドラーゼ(fbp)、ホスホフルクトキナーゼ(pfkA, pfkB)、グルコースリン酸イソメラーゼ(pgi)などが挙げられる。これらの酵素遺伝子の中では、CS、PEPC及びGDHのいずれか1種以上が好ましく、3種全てがより好ましい。(米国特許6,197,559号、6,331,419号明細書、欧州特許0999282号明細書)
In order to construct a Vibrio bacterium having L-glutamic acid-producing ability, it is desirable to modify so that expression of a gene encoding an enzyme involved in L-glutamic acid biosynthesis is increased. Examples of enzymes involved in L-glutamate biosynthesis include glutamate dehydrogenase (hereinafter also referred to as “GDH”) (gdhA), glutamine synthetase (glnA), glutamate synthase (gltAB), citrate synthase (gltA), phosphoenols. Pyruvate carboxylase (ppc), pyruvate carboxylase, pyruvate dehydrogenase (aceEF,
lpdA), pyruvate kinase (pykA, pykF), phosphoenolpyruvate synthase (ppsA), enolase (eno), phosphoglycerum mutase (pgmA, pgmI), phosphoglycerate kinase (pgk), glyceraldehyde-3- Examples thereof include phosphate dehydrogenase (gapA), triose phosphate isomerase (tpiA), furtose bisphosphate aldolase (fbp), phosphofructokinase (pfkA, pfkB), glucose phosphate isomerase (pgi) and the like. Among these enzyme genes, one or more of CS, PEPC and GDH are preferable, and all three are more preferable. (US Pat. Nos. 6,197,559, 6,331,419, European Patent 0999282)

また、さらに6−ホスホグルコン酸デヒドラターゼ活性もしくは2−ケト−3−デオキシ−6−ホスホグルコン酸アルドラーゼ活性、又はこれらの両方の活性が増大するように改変してもよい(欧州特許出願公開1352966号明細書)し、L−グルタミン酸を排出するタンパク質をコードするyhfK遺伝子(WO2005/085419号パンフレット)やybjL遺伝子(WO2008/133161パンフレット)エシェリヒア・コリ由来のybjL遺伝子を配列番号2に、アミノ酸配列を配列番号3に示す。   Further, the 6-phosphogluconate dehydratase activity, 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase activity, or both of these activities may be modified (European Patent Application Publication No. 1352966). The yhfK gene (WO2005 / 085419 pamphlet) and ybjL gene (WO2008 / 133161 pamphlet) encoding a protein that excretes L-glutamic acid and the ybjL gene derived from Escherichia coli are represented by SEQ ID NO. The number 3 is shown.

また、L−グルタミン酸生産能を有するビブリオ属に属する細菌としては、L−グルタミン酸の生合成経路から分岐して他の化合物を生成する反応を触媒する酵素の活性を低下または欠損させた細菌を用いてもよい。L−グルタミン酸の生合成経路から分岐してL−グルタミン酸以外の化合物を生成する反応を触媒する酵素としては、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ、イソクエン酸リアーゼ、リン酸アセチルトランスフェラーゼ、酢酸キナーゼ、アセトヒドロキシ酸シンターゼ、アセト乳酸シンターゼ、ギ酸アセチルトランスフェラーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デカルボキシラーゼ、1−ピロリンデヒドロゲナーゼなどが挙げられる。この中では特に、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を低下又は欠損させることが好ましく、2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性を低下又は欠損した菌株は、欧州特許0952221号公報、0955368号公報、米国特許5,378,616号公報を参照にして構築することが出来る。   Further, as a bacterium belonging to the genus Vibrio having L-glutamic acid-producing ability, a bacterium having a reduced or deficient activity of an enzyme that catalyzes a reaction that branches off from the biosynthetic pathway of L-glutamic acid to produce other compounds May be. Examples of the enzyme that catalyzes a reaction that branches from the biosynthetic pathway of L-glutamic acid to produce a compound other than L-glutamic acid include 2-oxoglutarate dehydrogenase, isocitrate lyase, phosphate acetyltransferase, acetate kinase, acetohydroxyacid synthase Acetolactate synthase, formate acetyltransferase, lactate dehydrogenase, glutamate decarboxylase, 1-pyrroline dehydrogenase and the like. Among these, it is particularly preferable to reduce or eliminate 2-oxoglutarate dehydrogenase activity, and strains that have reduced or lacked 2-oxoglutarate dehydrogenase activity are disclosed in European Patent Nos. 0952221, 0955368, and US Pat. No. 5,378,616. It can be constructed by reference.

L−ヒスチジン生産能を有する細菌としては、L−ヒスチジン生合成経路の酵素をコードする遺伝子の発現量が増大した細菌を用いてもよい。L−ヒスチジン生合成系酵素をコードする遺伝子としては、ATP フォスフォリボシルトランスフェラーゼ(hisG)、フォスフォリボシルAMP サイクロヒドロラーゼ(hisI)、フォスフォリボシル-ATP ピロフォスフォヒドラーゼ(phosphoribosyL−ATP pyrophosphohydrolase)(hisIE)、フォスフォリボシルフォルミミノ−5−アミノイニダゾールカルボキシアミドリボタイドイソメラーゼ(phosphoribosylformimino-5-aminoimidazole carboxamide ribotide Isomerase)(hisA)、アミドトランスフェラーゼ(amidotransferase)(hisH)、ヒスチヂノールフォスフェートアミノトランスフェラーゼ(hisC)、ヒスチヂノールフォスファターゼ(hisB)、ヒスチヂノールデヒドロゲナーゼ(hisD)等が挙げられる。   As a bacterium having the ability to produce L-histidine, a bacterium having an increased expression level of a gene encoding an enzyme of the L-histidine biosynthesis pathway may be used. Examples of genes encoding L-histidine biosynthetic enzymes include ATP phosphoribosyltransferase (hisG), phosphoribosyl AMP cyclohydrolase (hisI), phosphoribosyl-ATP pyrophosphohydrolase (phosphoribosy L-ATP pyrophosphohydrolase) hisIE), phosphoribosylformimino-5-aminoinidazole carboxyamide ribotide isomerase (hisA), amidotransferase (hisH), histidinol phosphate aminotransferase (hisH) hisC), histidinol phosphatase (hisB), histidinol dehydrogenase (hisD) and the like.

また、スルファグアニジン、D,L−1,2,4-triazole-3-alanine、及びストレプトマイシン耐性を付与することによってもL−ヒスチジン生産菌が得られる(ロシア2119536号)。   L-histidine-producing bacteria can also be obtained by conferring resistance to sulfaguanidine, D, L-1,2,4-triazole-3-alanine, and streptomycin (Russia 2119536).

L−システイン生産菌を構築するためには、シスタチオニン−β−リアーゼ活性が低下するように改変すること(特開2003-169668号公報)や、L−システインによるフィードバック阻害が低減されたセリンアセチルトランスフェラーゼを保持させるように改変することが好ましい。(特開平11-155571号公報)   In order to construct L-cysteine-producing bacteria, serine acetyltransferase is modified so that cystathionine-β-lyase activity is reduced (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-169668), and feedback inhibition by L-cysteine is reduced. It is preferable to modify so that (Japanese Patent Laid-Open No. 11-155571)

L−アルギニン生産菌を得るためには、α−メチルメチオニン、p−フルオロフェニルアラニン、D−アルギニン、アルギニンヒドロキサム酸、S−(2−アミノエチル)−システイン、α−メチルセリン、β−2−チエニルアラニン、又はスルファグアニジンに耐性を有するように改変することが好ましい。また、L−アルギニンによるフィードバック阻害に耐性な変異を有し、かつ、高い活性を有するN−アセチルグルタミン酸シンターゼを保持するように改変することも、L−アルギニン生産菌の育種法として好適である。   In order to obtain L-arginine-producing bacteria, α-methylmethionine, p-fluorophenylalanine, D-arginine, arginine hydroxamic acid, S- (2-aminoethyl) -cysteine, α-methylserine, β-2-thienylalanine Or modification to have resistance to sulfaguanidine. It is also suitable as a method for breeding L-arginine-producing bacteria to have a mutation resistant to feedback inhibition by L-arginine and to have a highly active N-acetylglutamate synthase.

またL−アルギニン生産能を有するビブリオ属細菌として、L−アルギニン生合成に関与する酵素をコードする遺伝子の発現量を増大させた細菌を用いることが出来る。例えば、L−アルギニン生合成系酵素しては、N−アセチルグルタミン酸シンターゼ(argA)、N−アセチルグルタミルリン酸レダクターゼ(argC)、オルニチンアセチルトランスフェラーゼ(argJ)、N-アセチルグルタミン酸キナーゼ(argB)、アセチルオルニチントランスアミナーゼ(argD)、アセチルオルニチンデアセチラーゼ(argE)オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ(argF)、アルギニノコハク酸シンターゼ(argG)、アルギニノコハク酸リアーゼ(argH)カルバモイルリン酸シンターゼ(carAB)が挙げられる。中でもN-アセチルグルタミン酸シンターゼ遺伝子(argA)としては、野生型の15位〜19位に相当するアミノ酸配列が置換され、L−アルギニンによるフィードバック阻害が解除された変異型酵素をコードする変異型遺伝子を用いるとより好適である(欧州出願公開1170361号明細書)。   In addition, as a Vibrio bacterium having L-arginine-producing ability, a bacterium having an increased expression level of a gene encoding an enzyme involved in L-arginine biosynthesis can be used. For example, L-arginine biosynthetic enzymes include N-acetylglutamate synthase (argA), N-acetylglutamyl phosphate reductase (argC), ornithine acetyltransferase (argJ), N-acetylglutamate kinase (argB), acetyl Examples include ornithine transaminase (argD), acetylornithine deacetylase (argE) ornithine carbamoyltransferase (argF), argininosuccinate synthase (argG), and argininosuccinate lyase (argH) carbamoyl phosphate synthase (carAB). Among them, the N-acetylglutamate synthase gene (argA) is a mutant gene that encodes a mutant enzyme in which the amino acid sequence corresponding to the 15th to 19th positions of the wild type is substituted and feedback inhibition by L-arginine is released. It is more preferable to use (European Application Publication No. 1170361).

L−ロイシン生産菌は、ilvE遺伝子にコードされる分岐鎖アミノ酸トランスアミナーゼを不活性化させ、tyrB遺伝子にコードされる芳香族アミノ酸トランスアミナーゼの活性を増大させること(特開2004-024259)、または4-アザロイシン又は5,5,5−トリフルオロロイシン耐性を有するように改変することによって取得することができる。また、L−ロイシンによるイソプロピルリンゴ酸シンターゼのフィードバック阻害が脱感作する用に改変すること、(欧州特許第1067191号明細書)、β−2−チエニルアラニン及びβ−ヒドロキシロイシンに耐性を有するように改変すること(米国特許第5,763,231号明細書)によっても好適なL−ロイシン生産菌を構築することが出来る。   The L-leucine-producing bacterium inactivates the branched chain amino acid transaminase encoded by the ilvE gene and increases the activity of the aromatic amino acid transaminase encoded by the tyrB gene (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-024259), or 4- It can be obtained by modifying to have azaleucine or 5,5,5-trifluoroleucine resistance. Furthermore, the feedback inhibition of isopropylmalate synthase by L-leucine is modified for desensitization (European Patent No. 1067191), so as to be resistant to β-2-thienylalanine and β-hydroxyleucine. A suitable L-leucine-producing bacterium can also be constructed by modifying to (US Pat. No. 5,763,231).

L−イソロイシン生産菌は、6−ジメチルアミノプリン耐性(特開平5-304969号公報)
、L−イソロイシンハイドロキサメート耐性(特開平5-130882号公報)、チアイソロイシン耐性(特開平5-130882号公報)、DL−エチオニン耐性(特開平5-130882号公報)、またはアルギニンハイドロキサメート耐性(特開平5-130882号公報)を付与することによって取得することができる。また、組換え体ビブリオ属細菌は、L−イソロイシン生合成酵素であるスレオニンデアミナーゼあるいはアセトヒドロキシ酸シンターゼをコードする遺伝子をプラスミドで増強する方法(特開平2-458号公報、特開平2-42988号公報、特開平8-47397号公報)等によって得られる。
L-isoleucine-producing bacterium is resistant to 6-dimethylaminopurine (Japanese Patent Laid-Open No. 5-304969)
L-isoleucine hydroxamate resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 5-130882), thiisoleucine resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 5-130882), DL-ethionine resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 5-130882), or arginine hydroxamate It can be obtained by imparting resistance (Japanese Patent Laid-Open No. 5-130882). In addition, recombinant Vibrio bacteria can be obtained by using a plasmid to enhance a gene encoding threonine deaminase or acetohydroxy acid synthase, which is an L-isoleucine biosynthetic enzyme (JP-A-2-458, JP-A-2-42988). Gazette, JP-A-8-47397) and the like.

L−バリン生産菌は、WO96/06926に記載されているような、生育のためにリポ酸を要求する変異または/及びプロトンATPaseを欠損する変異を有するように改変すること、あるいは、少なくともilvG、ilvM、ilvE及びilvDの各遺伝子を発現し、ilvGMEDAオペロンを含むDNA断片を細胞内に導入することによって構築することができる。尚、ilvGMEDAオペロンは、L−バリン及び/又はL−イソロイシン及び/又はL−ロイシンによるオペロンの発現調節(アテニュエーション)を受けるので、生成するL−バリンによる発現抑制を解除するために、アテニュエーションに必要な領域が除去又は変異されていることが好ましい(米国特許5,998,178号明細書)。また、ilvGMEDAオペロンは、スレオニンデアミナーゼ活性を発現しないことが好ましい。   The L-valine-producing bacterium is modified so as to have a mutation requiring lipoic acid for growth or / and a mutation deficient in proton ATPase, as described in WO96 / 06926, or at least ilvG, It can be constructed by expressing each gene of ilvM, ilvE and ilvD and introducing a DNA fragment containing the ilvGMEDA operon into the cell. The ilvGMEDA operon is subject to expression regulation (attenuation) of the operon by L-valine and / or L-isoleucine and / or L-leucine, so that the expression suppression by the produced L-valine is released. It is preferable that a region necessary for nuation is removed or mutated (US Pat. No. 5,998,178). The ilvGMEDA operon preferably does not express threonine deaminase activity.

また、本発明に用いるL−アミノ酸生産菌は、固有の生合成系酵素をコードする遺伝子以外に、糖の取り込み、糖代謝(解糖系)、エネルギー代謝に関与する遺伝子が増幅されていてもよい。   In addition, the L-amino acid-producing bacterium used in the present invention may have a gene that is involved in sugar uptake, sugar metabolism (glycolysis), and energy metabolism in addition to a gene encoding a specific biosynthetic enzyme. Good.

糖代謝に関与する遺伝子としては、解糖系酵素をコードする遺伝子や糖の取り込み遺伝子が挙げられ、グルコース6−リン酸イソメラーゼ遺伝子(pgi;国際公開第01/02542号パンフレット)、ホスホエノールピルビン酸シンターゼ遺伝子(pps; 欧州出願公開877090号明細書)、ホスホグルコムターゼ遺伝子(pgm;国際公開03/04598号パンフレット)、フルクトース二リン酸アルドラーゼ遺伝子(fba;国際公開03/04664号パンフレット)、ピルビン酸キナーゼ遺伝子(pykF;国際公開03/008609号パンフレット)、トランスアルドラーゼ遺伝子(talB;国際公開03/008611号パンフレット)、フマラーゼ遺伝子(fum;国際公開01/02545号パンフレット)、ホスホエノールピルビン酸シンターゼ遺伝子(pps;欧州出願公開877090号パンフレット)、non-PTSシュクロース取り込み遺伝子遺伝子(csc;欧州出願公開149911号パンフレット)、シュクロース資化性遺伝子(scrABオペロン;国際公開第90/04636号パンフレット)が挙げられる。   Examples of genes involved in sugar metabolism include genes encoding glycolytic enzymes and sugar uptake genes. Glucose 6-phosphate isomerase gene (pgi; WO 01/02542 pamphlet), phosphoenolpyruvate Synthase gene (pps; European application 877090), phosphoglucomutase gene (pgm; WO 03/04598 pamphlet), fructose diphosphate aldolase gene (fba; WO 03/04664 pamphlet), pyruvate Kinase gene (pykF; WO 03/008609 pamphlet), transaldolase gene (talB; WO 03/008611 pamphlet), fumarase gene (fum; WO 01/02545 pamphlet), phosphoenolpyruvate synthase gene ( pps; European Application Publication No. 877090 pamphlet), non-PTS sucrose uptake gene Gene (csc; European Application Publication No. 149911 pamphlet) and sucrose utilization gene (scrAB operon; International Publication No. 90/04636 pamphlet).

エネルギー代謝に関与する遺伝子としては、トランスヒドロゲナーゼ遺伝子(pntAB;米国特許 5,830,716号明細書)、cytochromoe bo type oxidase遺伝子(cyoB 欧州特許出願公開1070376号明細書)が挙げられる。   Examples of genes involved in energy metabolism include a transhydrogenase gene (pntAB; US Pat. No. 5,830,716) and a cytochromoe bo type oxidase gene (cyoB European Patent Application Publication 1070376).

<イソプロピルアルコール生産菌>
イソプロピルアルコール生産能を付与又は増強するための方法としては、例えば、イソプロピルアルコール生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増大するように微生物を改変する方法が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、アセ卜酢酸デカルボキシラーゼ、イソプロピルアルコールデヒドロゲナーゼ、CoAトランスフェラーゼ、及びチオラーゼが挙げられる(WO2009/008377A1)。特に、これら4種酵素全ての活性を増強するのが好ましい。また、イソプロピルアルコール生産能を付与又は増強するための方法としては、例えば、GntR(gntR)の活性が低下するように微生物を改変する方法が挙げられる。GntRとは、グルコン酸の代謝系をコードするオペロンの発現を負に制御する転写因子を指す。同オペロンは、具体的には、グルコン酸の取り込み系とグルコン酸のリン酸化酵素をコードする。例えば、エシェリヒア・コリには、2つのグルコン酸の代謝系、GntI系とGntII系、が存在するが、GntRはそれら両方の発現を抑制
する。
<Isopropyl alcohol-producing bacteria>
Examples of a method for imparting or enhancing isopropyl alcohol production ability include a method of modifying a microorganism so that the activity of one or more enzymes selected from isopropyl alcohol biosynthesis enzymes is increased. Examples of such enzymes include, but are not limited to, acetoacetate decarboxylase, isopropyl alcohol dehydrogenase, CoA transferase, and thiolase (WO2009 / 008377A1). In particular, it is preferable to enhance the activities of all these four enzymes. Examples of the method for imparting or enhancing the ability to produce isopropyl alcohol include a method of modifying a microorganism so that the activity of GntR (gntR) is reduced. GntR refers to a transcription factor that negatively regulates the expression of an operon encoding the metabolic system of gluconic acid. Specifically, the operon encodes a gluconic acid uptake system and a gluconic acid phosphorylase. For example, Escherichia coli has two gluconic acid metabolic systems, GntI and GntII, but GntR suppresses the expression of both.

イソプロピルアルコール生産能を有する微生物は、乳酸デヒドロゲナーゼの活性が低下するように改変されていてよい。このような改変により、酸素供給が制限された培養条件下においても、乳酸の生産が抑制され、イソプロピルアルコールを効率よく生産することができる。酸素供給が制限された培養条件とは、気体として空気のみを用いる場合には、一般的に0.02vvm〜2.0vvm(vvm;通気容量〔mL〕/液容量〔mL〕/時間〔分〕)、回転数200〜600rpmのことをいう。   The microorganism having the ability to produce isopropyl alcohol may be modified so that the activity of lactate dehydrogenase is reduced. By such modification, the production of lactic acid can be suppressed and isopropyl alcohol can be produced efficiently even under culture conditions in which oxygen supply is limited. Culture conditions with limited oxygen supply are generally 0.02 vvm to 2.0 vvm (vvm; aeration volume [mL] / liquid volume [mL] / hour [minute] when only air is used as the gas. ), Which means a rotational speed of 200 to 600 rpm.

<アセトン生産菌>
アセトンは、イソプロピルアルコール生産におけるイソプロピルアルコールの前駆体である。よって、アセトン生産能は、イソプロピルアルコール生産能を付与又は増強するための方法を一部利用することにより、付与又は増強することができる。例えば、アセトン生産能は、イソプロピルアルコールデヒドロゲナーゼ以外の上記例示したイソプロピルアルコール生合成系酵素、すなわちアセ卜酢酸デカルボキシラーゼ、CoAトランスフェラーゼ、及びチオラーゼ、から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増大するように微生物を改変することにより、付与又は増強することができる。
<Acetone-producing bacteria>
Acetone is a precursor of isopropyl alcohol in isopropyl alcohol production. Therefore, the acetone production ability can be imparted or enhanced by partially using a method for imparting or enhancing isopropyl alcohol production ability. For example, the ability to produce acetone increases the activity of one or more enzymes selected from the above-exemplified isopropyl alcohol biosynthetic enzymes other than isopropyl alcohol dehydrogenase, ie, acetoacetate decarboxylase, CoA transferase, and thiolase. Thus, it can be imparted or enhanced by modifying the microorganism.

<エタノール生産菌>
また、エタノール生産能を有する微生物としては、乳酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(ldhA)を欠損し、ザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)由来のピルビン酸デカルボキシラーゼ遺伝子(pdc)およびアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子(adhB)が導入された変異株や、同株のホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子(ppc)をさらに欠損させた株が挙げられる(J Mol Microbiol Biotechnol 2004, 8, 243-254)。また、エタノール生産能を有する微生物としては、ピルビン酸・ギ酸リアーゼ遺伝子(pfl)およびフマル酸レダクターゼ遺伝子(frd)を欠損し、ザイモモナス・モビリス(Zymomonas
mobilis)由来のピルビン酸デカルボキシラーゼ遺伝子(pdc)およびアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子(adhB)が導入された株も挙げられる(Ann N Y Acad Sci. 2008, 1125, 363-372)。
<Ethanol-producing bacteria>
Moreover, as a microorganism capable of producing ethanol, a lactate dehydrogenase gene (ldhA) deficient and a mutation introduced with a pyruvate decarboxylase gene (pdc) and an alcohol dehydrogenase gene (adhB) derived from Zymomonas mobilis Strains, and strains in which the phosphoenolpyruvate carboxylase gene (ppc) of the strain is further deleted (J Mol Microbiol Biotechnol 2004, 8, 243-254). Moreover, as a microorganism capable of producing ethanol, a pyruvate / formate lyase gene (pfl) and a fumarate reductase gene (frd) are deleted, and Zymomonas mobilis (Zymomonas
mobilis) -derived pyruvate decarboxylase gene (pdc) and alcohol dehydrogenase gene (adhB) have also been introduced (Ann NY Acad Sci. 2008, 1125, 363-372).

<2>本発明の製造法
本発明の目的物質の製造法は、上述の方法によって目的物質生産能を有するように育種されたビブリオ属に属する微生物を海藻から得られた炭素源を含む培地で培養して、目的物質を該培地中に生成蓄積させ、該培地又は菌体より目的物質を回収する方法である。
<2> Production method of the present invention The production method of the target substance of the present invention is a medium containing a carbon source obtained from seaweed, which is a microorganism belonging to the genus Vibrio bred to have the target substance-producing ability by the above-mentioned method. In this method, the target substance is produced and accumulated in the medium by culturing, and the target substance is recovered from the medium or cells.

使用する培地は、微生物を用いた目的物質の発酵生産において従来より用いられてきた培地を用いることができる。すなわち、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じその他の有機成分を含有する通常の培地を用いることができる。ここで、炭素源としては、海藻から得られた炭素源を用いることが出来る。   As a medium to be used, a medium conventionally used in fermentation production of a target substance using microorganisms can be used. That is, a normal medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and other organic components as required can be used. Here, as the carbon source, a carbon source obtained from seaweed can be used.

海藻から得られた炭素源とは、アルギン酸、セルロース、グルコース、マンニトール、ペクチン、ガラクツロン酸、カラギーナン、寒天が挙げられる。褐藻類ではアルギン酸とマンニトールとグルコースを5:8:1の割合で含む(20 January 2012 VOL335 SCIENCE)
培地には海藻から得られた炭素源が含まれていれば、その他の糖源例えば、グルコース、スクロース、フルクトース、グリセロール、エタノールが含まれていても構わない。
Examples of the carbon source obtained from seaweed include alginic acid, cellulose, glucose, mannitol, pectin, galacturonic acid, carrageenan, and agar. Brown algae contain alginate, mannitol and glucose in a ratio of 5: 8: 1 (20 January 2012 VOL335 SCIENCE)
As long as the medium contains a carbon source obtained from seaweed, other sugar sources such as glucose, sucrose, fructose, glycerol, and ethanol may be contained.

窒素源としては、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等の無機アンモニウム塩、大豆加水分解物などの有機窒素、アンモニアガス、アンモニア水等を用いることができる。有機微量栄養源としては、ビタミンB1、L−ホモセリンなどの要求物質または酵母エキス等を適量含有させることが望ましい。これらの他に、必要に応じて
、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、鉄イオン、マンガンイオン等が少量添加される。また、本発明の微生物を培養する際には、ある一定濃度の塩を含んでいることがなお好ましい。塩とは目的物質がカウンタイオンと結合して塩化したものでもよいし、食塩(NaClでもよい)なお、本発明で用いる培地は、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じてその他の有機微量成分を含む培地であれば、天然培地、合成培地のいずれでもよい。
As the nitrogen source, inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate, organic nitrogen such as soybean hydrolysate, ammonia gas, aqueous ammonia and the like can be used. As an organic trace nutrient source, it is desirable to contain an appropriate amount of a required substance such as vitamin B1, L-homoserine or a yeast extract. In addition to these, a small amount of potassium phosphate, magnesium sulfate, iron ion, manganese ion or the like is added as necessary. Moreover, when culturing the microorganism of the present invention, it is more preferable to contain a certain concentration of salt. The salt may be a salt of the target substance combined with counter ions, or salt (may be NaCl). The medium used in the present invention is a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and other organic substances as required. As long as it is a medium containing a trace amount component, either a natural medium or a synthetic medium may be used.

また生育や生産性を向上させるようなL−アミノ酸を添加する場合がある。例えばL−リジン発酵の場合、L−スレオニン、L−ホモセリン、L−イソロイシンを、L−スレオニン発酵の場合、L−イソロイシン、L−リジン、L−グルタミン酸、L−ホモセリンを、L−トリプトファン発酵では、L−フェニルアラニン、L−チロシン等を添加することが好ましい。添加濃度は0.01-10g/L程度である。   In addition, L-amino acids that improve growth and productivity may be added. For example, in the case of L-lysine fermentation, L-threonine, L-homoserine, and L-isoleucine are used. In the case of L-threonine fermentation, L-isoleucine, L-lysine, L-glutamic acid, and L-homoserine are used in L-tryptophan fermentation. , L-phenylalanine, L-tyrosine and the like are preferably added. The addition concentration is about 0.01-10 g / L.

培養は好気的条件下で1〜7日間実施するのがよく、培養温度は24℃〜37℃、培養中のpHは5〜9がよい。尚、pH調整には無機あるいは有機の酸性あるいはアルカリ性物質、更にアンモニアガス等を使用することができる。発酵液からのL−アミノ酸の回収は通常イオン交換樹脂法、沈殿法その他の公知の方法を組み合わせることにより実施できる。なお、菌体内にL−アミノ酸が蓄積する場合には、例えば菌体を超音波などにより破砕し、遠心分離によって菌体を除去して得られる上清からイオン交換樹脂法などによって、L−アミノ酸を回収することができる。   The culture is preferably carried out under aerobic conditions for 1 to 7 days, the culture temperature is 24 ° C. to 37 ° C., and the pH during the culture is preferably 5 to 9. In addition, an inorganic or organic acidic or alkaline substance, ammonia gas or the like can be used for pH adjustment. The L-amino acid can be recovered from the fermentation broth by combining an ion exchange resin method, a precipitation method and other known methods. In addition, when L-amino acid accumulates in the microbial cell, for example, the microbial cell is crushed by ultrasonic waves, and the microbial cell is removed by centrifugation. Can be recovered.

尚、本発明においては、NaClを培地中に0.5%以上存在させることが好ましく、好ましくは0.5〜4%、さらに好ましくは0.7〜3.5%培地中に存在させることが好ましい。   In the present invention, NaCl is preferably present in the medium at 0.5% or more, preferably 0.5-4%, more preferably 0.7-3.5%.

<実施例1>Vibrio sp. SA2株の取得
石川県七尾市灘浦地区で採取されたサザエをアルギン酸資化可能新規微生物のスクリーニングに用いた(採取された場所 北緯:37.0981 東経:137.0499付近の海)。
<Example 1> Acquisition of Vibrio sp. SA2 strain Sazae collected in the Kasumura area of Nanao City, Ishikawa Prefecture was used for screening for new microorganisms capable of assimilating alginate (collected location: latitude north: 37.0981 east longitude: sea near 137.0499 ).

120℃、0.15MPaで20分間オートクレーブ処理することにより滅菌したダイゴ人工海水SP溶液(和光純薬社製、組成は下記参照)に、前述のサザエの殻をハンマーで砕き、緑褐色の消化管内容物を青エーゼで1ループすくいとって懸濁した。重合度2000以上のアルギン酸ナトリウム(和光純薬社製一級試薬 300-400cP カタログ番号:192-09995)のみを炭素源として含むアルギン酸ナトリウム選抜寒天培地(組成は下記参照)にサザエ消化管の懸濁液を適宜ダイゴ人工海水で希釈してプレーティングした。培養温度25℃で培養時間75時間静置培養し、多数のコロニー形成を確認した。   Sterilization of Daigo artificial seawater SP solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., see below for composition) sterilized by autoclaving at 120 ° C and 0.15 MPa for 20 minutes. The object was suspended in blue ase by scooping 1 loop. The suspension of the gastrointestinal tract in the sodium alginate selective agar medium (see below for the composition) containing only sodium alginate with a polymerization degree of 2000 or more (first grade reagent 300-400cP, catalog number: 192-09995 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Was appropriately diluted with Daigo artificial seawater and plated. A stationary culture was performed at a culture temperature of 25 ° C. for a culture time of 75 hours to confirm the formation of a large number of colonies.

エーゼでコロニーをかきとり、生理食塩水に懸濁した後生理食塩水で3回洗浄した後、新たに調製したアルギン酸ナトリウム選抜寒天培地にプレーティングし、培養温度37℃で培養時間50時間静置培養し、コロニー形成を確認した株をさらにアルギン酸ナトリウム選抜寒天培地でSIして、LB液体培地に15g/LのNaClを追加添加した培地4mLに懸濁して試験管培養を行った。培養温度は37℃、往復撹拌速度120rpmの条件で試験管振とう培養して吸光度600nmのODが0.3程度になったところで等量の滅菌20%グリセロールを加え-80℃で冷凍してグリセロールストックを作製し、超低温庫で保存した。最も早期にシングルコロニーを形成した菌株をSA2株と命名した。   The colony is scraped with ASE, suspended in physiological saline, washed 3 times with physiological saline, then plated on a freshly prepared sodium alginate selection agar medium, and incubated at 37 ° C for 50 hours incubation time. Then, the strain in which colony formation was confirmed was further subjected to SI using a sodium alginate selection agar medium, and suspended in 4 mL of a medium in which 15 g / L NaCl was additionally added to the LB liquid medium, and cultured in a test tube. Culture at 37 ° C with a reciprocating agitation speed of 120rpm. When the absorbance at 600nm reaches an OD of about 0.3, add an equal amount of sterile 20% glycerol and freeze at -80 ° C to obtain a glycerol stock. Prepared and stored in ultra-low temperature storage. The strain that formed a single colony earliest was named SA2 strain.

ダイゴ人工海水SP組成
MgCl2・6H2O 9.474g/L
CaCl2・2H2O 1.328g/L
Na2SO4 3.505g/L
KCl 0.597g/L
NaHCO3 0.171g/L
KBr 0.085g/L
Na2B4O7・10H2O 0.034g/L
SrCl2 0.012g/L
NaF 3mg/L
LiCl 1mg/L
KI 0.07mg/L
CoCl2・6H2O 0.0002mg/L
AlCl3・6H2O 0.008mg/L
FeCl3・6H2O 0.006mg/L
Na2WO4・2H2O 0.0002mg/L
(NH4)6Mo7O24・4H2O 0.0008mg/L
NaCl 20.747g/L
Daigo artificial seawater SP composition
MgCl 2・ 6H 2 O 9.474g / L
CaCl 2・ 2H 2 O 1.328g / L
Na 2 SO 4 3.505g / L
KCl 0.597g / L
NaHCO 3 0.171g / L
KBr 0.085g / L
Na 2 B 4 O 7・ 10H 2 O 0.034g / L
SrCl 2 0.012g / L
NaF 3mg / L
LiCl 1mg / L
KI 0.07mg / L
CoCl 2・ 6H 2 O 0.0002mg / L
AlCl 3・ 6H 2 O 0.008mg / L
FeCl 3・ 6H 2 O 0.006mg / L
Na 2 WO 4・ 2H 2 O 0.0002mg / L
(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24・ 4H 2 O 0.0008mg / L
NaCl 20.747g / L

アルギン酸ナトリウム選抜寒天培地 組成
アルギン酸ナトリウム 5g/L
Na2HPO4 6 g/L
KH2PO4 3 g/L
NaCl 0.5 g/L
NH4Cl 1 g/L
NaCl 21.247g/L
MgSO4・7H2O 0.246g/L
Thiamine・HCl 10mg/L
MgCl2・6H2O 9.474g/L
CaCl2・2H2O 1.328g/L
Na2SO4 3.505g/L
KCl 0.597g/L
NaHCO3 0.171g/L
KBr 0.085g/L
Na2B4O7・10H2O 0.034g/L
SrCl2 0.012g/L
NaF 3mg/L
LiCl 1mg/L
KI 0.07mg/L
CoCl2・6H2O 0.0002mg/L
AlCl3・6H2O 0.008mg/L
FeCl3・6H2O 0.006mg/L
Na2WO4・2H2O 0.0002mg/L
(NH4)6Mo7O24・4H2O 0.0008mg/L
Bacto Agar 15g/L
Sodium alginate selection agar medium Composition Sodium alginate 5g / L
Na 2 HPO 4 6 g / L
KH 2 PO 4 3 g / L
NaCl 0.5 g / L
NH 4 Cl 1 g / L
NaCl 21.247g / L
MgSO 4・ 7H 2 O 0.246g / L
Thiamine ・ HCl 10mg / L
MgCl 2・ 6H 2 O 9.474g / L
CaCl 2・ 2H 2 O 1.328g / L
Na 2 SO 4 3.505g / L
KCl 0.597g / L
NaHCO 3 0.171g / L
KBr 0.085g / L
Na 2 B 4 O 7・ 10H 2 O 0.034g / L
SrCl 2 0.012g / L
NaF 3mg / L
LiCl 1mg / L
KI 0.07mg / L
CoCl 2・ 6H 2 O 0.0002mg / L
AlCl 3・ 6H 2 O 0.008mg / L
FeCl 3・ 6H 2 O 0.006mg / L
Na 2 WO 4・ 2H 2 O 0.0002mg / L
(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24・ 4H 2 O 0.0008mg / L
Bacto Agar 15g / L

<実施例2>Vibrio sp. SA2株の分子系統樹解析
SA2株のグリセロールストック50μLをLB液体培地に15g/LのNaClを添加した寒天培地で37℃、16時間静置培養して得た菌体から、PurElute Bacterial Genomid Kit(Edgebio社製)を用いて全ゲノムDNAを抽出した。得られた全ゲノムDNAを次世代シークエンサーMiseq(イルミナ社製)にて分析し、BLAST解析(非特許文献 Altshul, et al. ''Gapped BLAST and
PSI-BLAST: new generation of protein database search programs '' (1997) Nucleic
Acids Research. 25.p3389-3402)によって16S rRNA遺伝子全長の配列を取得した(配列
番号1)。その結果、SA2株はVibrio rumoiensis type strain S-1株(DSM19141株)と16S rRNA遺伝子全長配列の比較において99.5%の相同性を示した(2塩基のギャップによる相違と6塩基の置換による相違を含む。図1)。
<Example 2> Molecular phylogenetic analysis of Vibrio sp. SA2 strain
Using a PurElute Bacterial Genomid Kit (manufactured by Edgebio) from cells obtained by static culture of 50 μL of glycerol stock of SA2 strain on an agar medium supplemented with 15 g / L NaCl in LB liquid medium at 37 ° C. for 16 hours. Total genomic DNA was extracted. The obtained total genomic DNA was analyzed with the next-generation sequencer Miseq (manufactured by Illumina), and BLAST analysis (non-patent literature Altshul, et al. '' Gapped BLAST and
PSI-BLAST: new generation of protein database search programs '' (1997) Nucleic
Acids Research. 25.p3389-3402), the full length 16S rRNA gene sequence was obtained (SEQ ID NO: 1). As a result, SA2 strain showed 99.5% homology in comparison with Vibrio rumoiensis type strain S-1 strain (DSM19141 strain) and 16S rRNA gene full-length sequence (difference due to gap of 2 bases and difference due to substitution of 6 bases). Including Fig. 1).

得られたSA2株の16S rRNA遺伝子全長配列から分子系統樹推定ソフトウェアMEGA ver.5.0(非特許文献Tamura, et al. ''MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods '' (2011) Mol.Biol.Evol.28.p2731-2739)を用いて近隣結合法(非特許文献Saitou, et al. ''The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenic trees''
(1987) Mol.Biol.Evol.4.p406-425)によって分子系統樹を作製した(図2)。近隣結合法に用いる塩基置換モデルとしてはKimura 2-parameter modelを用いた (非特許文献imura. ''A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences'' (1980) J.Mol.Evol.16.p111-120
参照) 。また作製した分子系統樹の樹形の信頼性を評価するため、1000回反復してブートストラップ法による検証を行った。(Felsenstein.''Confidence limits on phylogenics: an approach using the bootstrap'' (1985) Evolution.39.p783-791参照)
Molecular phylogenetic tree estimation software MEGA ver.5.0 (non-patent document Tamura, et al. '' MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods '''(2011) Mol.Biol.Evol.28.p2731-2739) (Non-Patent Document Saitou, et al.''The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenic trees''
(1987) Mol. Biol. Evol. 4. p406-425), a molecular phylogenetic tree was prepared (FIG. 2). Kimura 2-parameter model was used as the base substitution model used in the neighborhood binding method (Non-Patent Document imura.``A simple method for evaluating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences '' (1980) J. Mol. .Evol.16.p111-120
See). In addition, in order to evaluate the reliability of the tree shape of the prepared molecular phylogenetic tree, we verified it by the bootstrap method 1000 times. (See Felsenstein. Confidence limits on phylogenics: an approach using the bootstrap "(1985) Evolution.39.p783-791)

分子系統解析の結果、SA2株はVibrio属の種によって形成されるクラスターに属することが明らかとなった。SA2株は、Vibrio rumoiensis、Vibrio litoralis、Vibrio caseiにより形成されるクラスターに属することがブートストラップ値98%で支持された。また、SA2株はVibrio rumoiensisとクラスターを形成し、そのクラスターは89%のブートストラップ値で支持された。以上の結果より、SA2株はVibrio属の近縁種であることが明らかになった。そのため、SA2株をVibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)と命名した。   Molecular phylogenetic analysis revealed that the SA2 strain belongs to a cluster formed by Vibrio species. It was supported that the SA2 strain belongs to a cluster formed by Vibrio rumoiensis, Vibrio litoralis, Vibrio casei with a bootstrap value of 98%. The SA2 strain also formed a cluster with Vibrio rumoiensis, which was supported with a bootstrap value of 89%. The above results revealed that the SA2 strain is a closely related species of the genus Vibrio. Therefore, the SA2 strain was named Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain).

<実施例3>DNA-DNAハイブリダイゼーション法によるVibrio sp. SA2株の種の同定
Vibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)は、BLAST解析から、16S rRNA遺伝子全長配列の相同性が、Vibrio rumoiensisと99.5%、Vibrio litoralisと97.9%、Vibrio caseiと96.3%であった。16S rRNA遺伝子全長配列の相同性が98.7%未満の微生物種は別種であると判断できるとの報告があるため、Vibrio sp. SA2株はVibrio rumoiensisとのみ同種の微生物である可能性が考えられた。(Stackebrandt, et al.''Taxonomic parameters revisited: tarnished gold standards.'' (2006)Microbiol. Today. 33.p152-155.)
<Example 3> Identification of Vibrio sp. SA2 strain species by DNA-DNA hybridization
According to BLAST analysis, Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain) had homology of the full-length 16S rRNA gene of 99.5% with Vibrio rumoiensis, 97.9% with Vibrio litoralis, and 96.3% with Vibrio casei. Vibrio sp. SA2 strain may be the same type of microorganism as Vibrio rumoiensis because it has been reported that microbial species with homology of the full-length 16S rRNA gene of less than 98.7% can be judged as different species. . (Stackebrandt, et al. “Taxonomic parameters revisited: tarnished gold standards” (2006) Microbiol. Today. 33.p152-155.)

そこで発明者らは、DNA-DNAハイブリッド形成試験によるVibrio sp. SA2株の種の同定をVibrio sp. SA2株とVibrio rumoiensis type strain の間で固定側DNAとプローブ側DNAを交換して3回ずつ実施した。(川村好章著‘’細菌の系統分類と同定方法’’(2000)日本細菌学雑誌.55.p545-584、鈴木健一朗ら編‘’微生物の分類・同定実験法 分子遺伝学・分子生物学的手法を中心に’’(2000)p34-47参照)   Therefore, the inventors identified the species of Vibrio sp. SA2 strain by DNA-DNA hybridization test by exchanging the fixed side DNA and the probe side DNA between Vibrio sp. SA2 strain and Vibrio rumoiensis type strain three times. Carried out. (Yoshiaki Kawamura, `` Systematic Classification and Identification of Bacteria '' (2000) The Japanese Journal of Bacteriology. 55.p545-584, edited by Kenichiro Suzuki, `` Classification and Identification of Microorganisms '' Molecular Genetics and Molecular Biology ”(2000) p34-47)

その結果、Vibrio sp. SA2株とVibrio rumoiensis type strainのゲノムDNAは36−39%の値を示し、平均で37.5%の相同値を示した(下記表2)。現在、微生物の種はDNA-DNAハイブリッド形成試験による相同値の比較の結果、70%以上の相同値を示す菌株同士を同種とすると定義されている(Wayne, et al.''Report of the ad hoc committee on reconciliation of approaches to bacterial systematics.'' (1987)Int. J. Syst. Bacteriol.37.p463-464.参照)。そのため、Vibrio sp. SA2株はVibrio rumoiensis type strainと別種に属する新規種の微生物であるとわかった。   As a result, the genomic DNA of Vibrio sp. SA2 strain and Vibrio rumoiensis type strain showed a value of 36-39% and an average of 37.5% homology (Table 2 below). At present, microbial species are defined as homologous strains showing homology values of 70% or more as a result of comparison of homology values by DNA-DNA hybridization test (Wayne, et al. Report of the ad). hoc committee on reconciliation of approaches to bacterial systematics. "(1987) Int. J. Syst. Bacteriol. 37.p463-464.). Therefore, Vibrio sp. SA2 strain was found to be a novel species of microorganism belonging to another species from Vibrio rumoiensis type strain.

<実施例4>Vibrio sp. SA2株の最少培地での試験管培養
従来のVibrio rumoiensisに属する微生物株の特徴として、40℃では高温すぎるため生育不可能であることと、アルギン酸リアーゼ活性を持たず、アルギン酸資化能がないことが報告されていた(Garrity, et al.(2005)Bergey's manual of systematic bacteriology 2nd Edition PartB p526-527)。そこで、発明者らはVibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)のグリセロールストックと、比較対照株としてエシェリヒア・コリMG1655株(ATCC 47076株)のグリセロールストックをLB NaCl15g/L添加寒天培地に50μLずつプレーティングし、シード培養として培養温度37℃で16時間静置培養した。シード培養後、寒天培地上で増殖した菌体をエーゼでかきとって1mLの滅菌生理食塩水に懸濁し、吸光度600nmの濁度を分光光度計U-2000(日立社製)で測定した。その後、メインの培養として下記に示す唯一の炭素源としてアルギン酸ナトリウムを添加した最少液体培地5mLに、吸光度600nmの濁度が0.05となるように植菌した。恒温振とう培養装置TVS062CA(アドバンテック社製)を用いて、37℃、70rpmの条件で連続9時間試験管培養を行なった。その結果、Vibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)のアルギン酸資化による有意な生育が見られた。そのため、Vibrio sp. SA2株は従来のVibrio rumoiensisに属する微生物株とは異なったアルギン酸資化能を有する新規微生物株であることが示された。
<Example 4> Test tube culture of Vibrio sp. SA2 strain in a minimal medium As a characteristic of a conventional microorganism strain belonging to Vibrio rumoiensis, it cannot grow because it is too hot at 40 ° C and does not have alginate lyase activity. It has been reported that there is no ability to assimilate alginate (Garrity, et al. (2005) Bergey's manual of systematic bacteriology 2nd Edition Part B p526-527). Therefore, the inventors of the present invention used a glycerol stock of Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain) and a glycerol stock of Escherichia coli MG1655 strain (ATCC 47076 strain) as a comparative control strain in an agar medium supplemented with LB NaCl 15 g / L. The cells were plated one by one and statically cultured at 37 ° C. for 16 hours as a seed culture. After seed culture, the cells grown on the agar medium were scraped with ase and suspended in 1 mL of sterile physiological saline, and the turbidity at an absorbance of 600 nm was measured with a spectrophotometer U-2000 (manufactured by Hitachi). Thereafter, inoculation was performed in 5 mL of a minimal liquid medium supplemented with sodium alginate as the only carbon source shown below as the main culture so that the turbidity at an absorbance of 600 nm was 0.05. Using a constant temperature shaking culture apparatus TVS062CA (manufactured by Advantech Co., Ltd.), the test tube was cultured for 9 hours continuously at 37 ° C. and 70 rpm. As a result, significant growth of Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain) by assimilation of alginic acid was observed. Therefore, it was shown that the Vibrio sp. SA2 strain is a novel microbial strain having an alginate assimilation ability different from the microbial strain belonging to the conventional Vibrio rumoiensis.

アルギン酸ナトリウム最少液体培地 組成
アルギン酸ナトリウム 2.5g/L
Na2HPO4 6 g/L
KH2PO4 3 g/L
NH4Cl 1 g/L
NaCl 15.5g/L
MgSO4・7H2O 0.246g/L
Thiamine・HCl 10mg/L
Sodium alginate minimal liquid medium Composition Sodium alginate 2.5g / L
Na 2 HPO 4 6 g / L
KH 2 PO 4 3 g / L
NH 4 Cl 1 g / L
NaCl 15.5g / L
MgSO 4・ 7H 2 O 0.246g / L
Thiamine ・ HCl 10mg / L

<実施例5>Vibrio sp. SA2株の最少培地での比最大増殖速度測定
Vibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)のグリセロールストックと、比較対照株としてエシェリヒア・コリMG1655株(ATCC 47076株)のグリセロールストックをLB NaCl 15g/L添加寒天培地に50μLずつプレーティングし、シード培養として培養温度37℃で16時間静置培養した。シード培養後、寒天培地上で増殖した菌体をエーゼでかきとって1mLの滅菌生理食塩水に懸濁し、吸光度600nmの濁度を分光光度計U-2000(日立社製)で測定した。その後、上記に示す唯一の炭素源としてアルギン酸ナトリウムを添加した最少液体培地5mLに、吸光度600nmの濁度が0.05となるように植菌した。恒温振とう培養装置TVS062CA(アドバンテック社製)を用いて、37℃、70rpmの条件で連続24時間試験管培養を行なった。
<Example 5> Specific maximum growth rate measurement in minimal medium of Vibrio sp. SA2 strain
Plate glycerol stock of Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain) and glycerol stock of Escherichia coli MG1655 strain (ATCC 47076 strain) as a comparison strain on agar medium supplemented with LB NaCl 15g / L, 50μL each, As a seed culture, static culture was performed at a culture temperature of 37 ° C. for 16 hours. After seed culture, the cells grown on the agar medium were scraped with ase and suspended in 1 mL of sterile physiological saline, and the turbidity at an absorbance of 600 nm was measured with a spectrophotometer U-2000 (manufactured by Hitachi). Thereafter, inoculation was carried out in 5 mL of a minimal liquid medium supplemented with sodium alginate as the only carbon source shown above so that the turbidity at an absorbance of 600 nm was 0.05. Using a constant temperature shaking culture apparatus TVS062CA (manufactured by Advantech Co., Ltd.), the test tube culture was performed continuously at 37 ° C. and 70 rpm for 24 hours.

同様の試験管培養をメインの培養に用いた培地を下記に示す2種の、グルコースを単一炭素源とするM9最少培地にそれぞれ変更して37℃、70rpmの条件で連続24時間試験管培養を行なった。結果を表3及び図3に示す。得られた生育のデータから、各々の条件での比最大増殖速度を測定した(図4)。その結果、アルギン酸ナトリウム最少液体培地でのVibrio sp. SA2株の比最大増殖速度がエシェリヒア・コリMG1655株のグルコースM9液体培地
での比増殖速度の約2倍であることが明らかとなった。
The same medium in the test tube culture was used for the main culture, and the following two types of M9 minimal medium with glucose as a single carbon source were used. Was done. The results are shown in Table 3 and FIG. From the obtained growth data, the specific maximum growth rate under each condition was measured (FIG. 4). As a result, it was clarified that the specific maximum growth rate of Vibrio sp. SA2 strain in the liquid culture medium with minimum sodium alginate was about twice the specific growth rate of Escherichia coli MG1655 strain in the glucose M9 liquid medium.

グルコースM9液体培地 組成
グルコース 2.5g/L
Na2HPO4 6 g/L
KH2PO4 3 g/L
NH4Cl 1 g/L
NaCl 0.5g/L
MgSO4・7H2O 0.246g/L
Thiamine・HCl 10mg/L
Glucose M9 liquid medium Composition glucose 2.5g / L
Na 2 HPO 4 6 g / L
KH 2 PO 4 3 g / L
NH 4 Cl 1 g / L
NaCl 0.5g / L
MgSO 4・ 7H 2 O 0.246g / L
Thiamine ・ HCl 10mg / L

グルコースM9 NaCl液体培地 組成
グルコース 2.5g/L
Na2HPO4 6 g/L
KH2PO4 3 g/L
NH4Cl 1 g/L
NaCl 15.5g/L
MgSO4・7H2O 0.246g/L
Thiamine・HCl 10mg/L
Glucose M9 NaCl liquid medium Composition glucose 2.5g / L
Na 2 HPO 4 6 g / L
KH 2 PO 4 3 g / L
NH 4 Cl 1 g / L
NaCl 15.5g / L
MgSO 4・ 7H 2 O 0.246g / L
Thiamine ・ HCl 10mg / L

<実施例6>Vibrio sp. SA2株のアルギン酸ナトリウム最少培地での生育可能温度測定
Vibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)のグリセロールストックと、比較対照株としてエシェリヒア・コリMG1655株(ATCC 47076株)のグリセロールストックをLB NaCl15g/L添加寒天培地に50μLずつプレーティングし、シード培養として培養温度37℃で16時間静置培養した。また、Vibrio rumoiensis S-1株(DSM 19141株)のグリセロールストックをLB NaCl15g/L添加寒天培地に50μLずつプレーティングし、シード培養として培養温度31.5℃で16時間静置培養した。シード培養後、寒天培地上で増殖した菌体をエーゼでかきとって1mLの滅菌生理食塩水に懸濁し、吸光度600nmの濁度を分光光度計U-2000(日立社製)で測定した。その後、上記に示す唯一の炭素源としてアルギン酸ナトリウムを添加した最少液体培地5mLに、吸光度600nmの濁度が0.05となるように植菌した。恒温振とう培養装置TVS062CA(アドバンテック社製)を用いて、培養温度条件を37℃から43℃まで1℃ずつ変更した上、70rpmの条件で連続24時間試験管培養を行なった。その結果、表4に示すようにVibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)は40℃の培養温度でアルギン酸ナトリウム最少液体培地で良好に生育し、Vibrio sp. SA2株(NITE P-01635株)が40℃でアルギン酸ナトリウムを資化可能な微生物であることが示された。以上の実験結果より、Vibrio sp. SA2株は従来のVibrio rumoiensisに属する微生物株とは異なった40℃の高温で生育可能なアルギン酸資化能を有する新規微生物種に属する新規微生物株であることが示された。
<Example 6> Measurement of viable temperature of Vibrio sp. SA2 strain in a sodium alginate minimal medium
Plate glycerol stock of Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain) and glycerol stock of Escherichia coli MG1655 strain (ATCC 47076 strain) as a comparison strain on agar medium supplemented with LB NaCl 15g / L, and seed. As culture, static culture was performed at a culture temperature of 37 ° C. for 16 hours. Also, 50 μL of glycerol stock of Vibrio rumoiensis S-1 strain (DSM 19141 strain) was plated on an agar medium supplemented with LB NaCl 15 g / L, and statically cultured as a seed culture at a culture temperature of 31.5 ° C. for 16 hours. After seed culture, the cells grown on the agar medium were scraped with ase and suspended in 1 mL of sterile physiological saline, and the turbidity at an absorbance of 600 nm was measured with a spectrophotometer U-2000 (manufactured by Hitachi). Thereafter, inoculation was carried out in 5 mL of a minimal liquid medium supplemented with sodium alginate as the only carbon source shown above so that the turbidity at an absorbance of 600 nm was 0.05. Using a constant-temperature shaking culture apparatus TVS062CA (manufactured by Advantech Co., Ltd.), the culture temperature condition was changed from 37 ° C. to 43 ° C. by 1 ° C., and the test tube culture was performed continuously at 70 rpm for 24 hours. As a result, as shown in Table 4, Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain) grew well in a sodium alginate minimal liquid medium at a culture temperature of 40 ° C., and Vibrio sp. SA2 strain (NITE P-01635 strain). ) Was shown to be a microorganism capable of assimilating sodium alginate at 40 ° C. From the above experimental results, it can be seen that Vibrio sp. SA2 strain is a new microbial strain belonging to a new microbial species having an ability to assimilate alginate that can grow at a high temperature of 40 ° C., which is different from the microbial strain belonging to Vibrio rumoiensis. Indicated.

<実施例7>Vibrio sp. SA2株へのL−グルタミン酸生産能付与
エシェリヒア・コリMG1655株のゲノムDNAをPurElute Bacterial Genomic kit(Edgebio社製)を用いて抽出した。得られたゲノムDNAをテンプレートとして、配列番号3に示したYbjLタンパク質をVibrio sp. SA2株において異種発現させるため、配列番号4、配列番号5に示したプライマーでPCR反応を行い、増幅されたDNAを定法にしたがい精製し、制限酵素HindIII、SalIで消化したベクターpMW219(ニッポンジーン社製)にIn-Fusion HD Cloning Kit(タカラバイオ社製)を用いて連結して、ybjL増幅発現用プラスミドpMW219-ybjLを構築した。
<Example 7> L-glutamic acid-producing ability imparted to Vibrio sp. SA2 strain Genomic DNA of Escherichia coli MG1655 strain was extracted using PurElute Bacterial Genomic kit (manufactured by Edgebio). In order to heterologously express the YbjL protein shown in SEQ ID NO: 3 in the Vibrio sp. SA2 strain using the obtained genomic DNA as a template, PCR reaction was performed with the primers shown in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5, and the amplified DNA The plasmid pMW219-ybjL was ligated to the vector pMW219 (Nippon Gene) digested with restriction enzymes HindIII and SalI using the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio) Built.

Vibrio sp. SA2株を、LB NaCl 15g/L液体培地40mLで坂口フラスコ2本にてOD600nmが0.5前後まで培養温度37℃、撹拌速度120rpmにて振とう培養した。得られた培養液80mLを回転速度7000rpm、運転時間7min、温度4℃の条件で遠心集菌した。氷上で冷やした滅菌された2mM HEPES, 100mM Sucrose,5mM CaCl2溶液15mLで2回洗浄(懸濁後、回転速度7000rpm、運転時間7min、温度4℃の条件で遠心集菌)の後、滅菌された10% グリセロール溶液1mLに懸濁し、Vibrio sp. SA2株のエレクトロコンピテントセルを取得した。Vibrio sp. SA2株の100μLにエタノール沈殿したpMW219-ybjLプラスミドDNA(1μg以上)を加え、1.8kV 25μFでエレクトロポレーションして、Vibrio sp. SA2株にpMW219-ybjLを導入した。エレクトロポレーションしたエレクトロコンピテントセルに、LB NaCl 15g/L液体培地を0.5mL添加し、37℃で2.5時間静置培養して回復培養としたあと、40 mg/Lのカナマイシンを含むLB NaCl 15g/L寒天培地で24時間静置培養を行い、コロニー形成を確認した。得られたコロニーをさらに40 mg/Lのカナマイシンを含むLB NaCl 15g/L寒天培地でSIして、40 mg/Lのカナマイシンを含むLB NaCl 15g/L液体培地4mLに懸濁して試験管培養を行った。培養温度は37℃、往復撹拌速度120rpmの条件で試験管振とう培養して吸光度600nmのODが0.3程度になったところで等量の滅菌20%グリセロールを加え-80℃で冷凍してグリセロールストックを作製し、得られた株のグリセロールストックをVibrio sp. SA2/ pMW219-ybjL株のグリセロールストックと命名した。   Vibrio sp. SA2 strain was cultured in 40 mL of LB NaCl 15 g / L liquid medium in two Sakaguchi flasks at a culture temperature of 37 ° C. and a stirring speed of 120 rpm until the OD600 nm was around 0.5. 80 mL of the obtained culture broth was collected by centrifugation under conditions of a rotation speed of 7000 rpm, an operation time of 7 min, and a temperature of 4 ° C. Sterilized after washing twice with 15 mL of sterilized 2 mM HEPES, 100 mM Sucrose, 5 mM CaCl2 solution chilled on ice (suspended, centrifuged at 7000 rpm, operating time 7 min, temperature 4 ° C) The suspension was suspended in 1 mL of a 10% glycerol solution to obtain an electrocompetent cell of Vibrio sp. SA2. PMW219-ybjL plasmid DNA (1 μg or more) precipitated with ethanol was added to 100 μL of Vibrio sp. SA2 strain, and electroporated at 1.8 kV 25 μF to introduce pMW219-ybjL into Vibrio sp. SA2. 0.5 mL of LB NaCl 15 g / L liquid medium was added to the electroporated electrocompetent cell, and the culture was allowed to stand at 37 ° C. for 2.5 hours for recovery culture.After that, 15 g of LB NaCl containing 40 mg / L kanamycin was added. Colony formation was confirmed by static culture for 24 hours on / L agar medium. The obtained colonies were further SI-treated with LB NaCl 15 g / L agar medium containing 40 mg / L kanamycin and suspended in 4 mL of LB NaCl 15 g / L liquid medium containing 40 mg / L kanamycin. went. Cultivate the tube at 37 ° C with a reciprocating stirring speed of 120rpm. When the OD at an absorbance of 600nm reaches about 0.3, add an equal amount of sterile 20% glycerol and freeze at -80 ° C to obtain a glycerol stock. The glycerol stock of the strain prepared and obtained was named the glycerol stock of Vibrio sp. SA2 / pMW219-ybjL strain.

アルギン酸ナトリウム5gを100mLの3N 硫酸に添加し、65℃で3時間加温処理を行った。得られたアルギン酸ナトリウム加水分解物溶液をKOHを加えてpHが7.0となるように調製し、アルギン酸ナトリウム加水分解物糖液を取得した。得られたアルギン酸ナトリウム加水分解物糖液を用いて下記に示すアルギン酸ナトリウム加水分解物最少液体培地を調製した。   5 g of sodium alginate was added to 100 mL of 3N sulfuric acid, followed by heating at 65 ° C. for 3 hours. The obtained sodium alginate hydrolyzate solution was adjusted to pH 7.0 by adding KOH, and a sodium alginate hydrolyzate sugar solution was obtained. The following sodium alginate hydrolyzate minimal liquid medium was prepared using the obtained sodium alginate hydrolyzate sugar solution.

アルギン酸ナトリウム加水分解物最少液体培地 組成
アルギン酸ナトリウム加水分解物 2.5g/L
Na2HPO4 6 g/L
KH2PO4 3 g/L
NH4Cl 1 g/L
NaCl 15.5g/L
MgSO4・7H2O 0.246g/L
Thiamine・HCl 10mg/L
カナマイシン 40mg/L
Sodium alginate hydrolyzate minimal liquid medium Composition Sodium alginate hydrolyzate 2.5g / L
Na 2 HPO 4 6 g / L
KH 2 PO 4 3 g / L
NH 4 Cl 1 g / L
NaCl 15.5g / L
MgSO 4・ 7H 2 O 0.246g / L
Thiamine ・ HCl 10mg / L
Kanamycin 40mg / L

Vibrio sp. SA2/ pMW219-ybjL株のグリセロールストックを融解し、各100μLを、40 mg/Lのカナマイシンを含むLB NaCl 15g/L寒天培地に均一に塗布し、30℃にて48時間静置培養した。得られたプレートのおよそ1/4量の菌体を、0.5mLの生理食塩水にけん濁し分光光度計U-2000(日立社製)で波長600nmの濁度を測定した。得られた菌を含むけん濁液を、L字試験管にはりこんだ5 mLの前述のアルギン酸ナトリウム加水分解物最少液体培地に、波長600nmの濁度が0.05になる液量を接種し、振とう培養装置TN-1506 (アドバンテック東洋社製)で回転攪拌数70rpm、34℃において22時間培養した。培養終了後、培地中に蓄積したL−グルタミン酸の量をバイオテックアナライザーAS310(サクラ精機社製)を用いて測定した。   Thaw glycerol stock of Vibrio sp. SA2 / pMW219-ybjL strain, apply 100 μL each uniformly to LB NaCl 15 g / L agar medium containing 40 mg / L kanamycin, and allow to stand at 30 ° C for 48 hours did. Approximately 1/4 amount of the cells on the obtained plate was suspended in 0.5 mL of physiological saline, and the turbidity at a wavelength of 600 nm was measured with a spectrophotometer U-2000 (manufactured by Hitachi). The obtained suspension containing the fungus is inoculated into a 5 mL sodium alginate hydrolyzate-minimum liquid medium filled in an L-shaped test tube with a volume of turbidity at a wavelength of 600 nm of 0.05, and shaken. The cells were cultured for 22 hours at 34 ° C. with a rotating stirring speed of 70 rpm in a culturing apparatus TN-1506 (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.). After completion of the culture, the amount of L-glutamic acid accumulated in the medium was measured using Biotech Analyzer AS310 (manufactured by Sakura Seiki Co., Ltd.).

結果を表5に示す。表5に示すように、アルギン酸を単一の炭素源として資化できる微生物として単離したVibrio sp. SA2株に、pMW219-ybjLを導入してL−グルタミン酸生産能を付与した菌株は、アルギン酸を単一の炭素源とする培地にて著量のL−グルタミン酸を蓄積した。   The results are shown in Table 5. As shown in Table 5, a strain obtained by introducing pMW219-ybjL to L-glutamic acid-producing ability by introducing pMW219-ybjL into a Vibrio sp. SA2 strain isolated as a microorganism capable of assimilating alginic acid as a single carbon source A significant amount of L-glutamic acid was accumulated in a medium with a single carbon source.

Claims (17)

アルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌であり、16SリボソームRNA配列が配列番号1と95%以上の相同性を示す配列を有する、ビブリオ属細菌。   A Vibrio bacterium having an ability to assimilate alginate, wherein the 16S ribosomal RNA sequence has a sequence having a homology of 95% or more with SEQ ID NO: 1. 前記16Sリボソームが配列番号1を有する、請求項1に記載のビブリオ属細菌。   The Vibrio bacterium according to claim 1, wherein the 16S ribosome has SEQ ID NO: 1. アルギン酸を単一の炭素源として生育できることを特徴とする、請求項1または2に記載のビブリオ属細菌。   The vibrio bacterium according to claim 1 or 2, characterized in that it can grow on alginic acid as a single carbon source. 前記ビブリオ属細菌が、NITE P-01635株である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のビブリオ属細菌。   The Vibrio bacterium according to any one of claims 1 to 3, wherein the Vibrio bacterium is NITE P-01635 strain. 目的物質生産能を有し、かつアルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌を海藻類から抽出された炭素源を含む培地中で培養し、該培地中に目的物質を生成蓄積させ、同培地から目的物質を回収することを特徴とする、発酵法による目的物質の製造法。   Vibrio bacteria having the ability to produce the target substance and having the ability to assimilate alginic acid are cultured in a medium containing a carbon source extracted from seaweeds, and the target substance is produced and accumulated in the medium. A method for producing a target substance by fermentation, wherein the substance is recovered. 前記アルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌が、16Sリボソーム配列が配列番号1と95%以上の相同性を示す配列を有する細菌である、請求項5に記載の方法。   6. The method according to claim 5, wherein the Vibrio bacterium having the ability to assimilate alginate is a bacterium having a 16S ribosome sequence having a sequence having a homology of 95% or more with SEQ ID NO: 1. 前記アルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌が、16Sリボソーム配列が配列番号1を有する細菌である、請求項5に記載の方法。   6. The method according to claim 5, wherein the Vibrio bacterium having an ability to assimilate alginate is a bacterium having a 16S ribosome sequence of SEQ ID NO: 1. 前記アルギン酸資化能を有するビブリオ属細菌が、NITE P-01635株である、請求項5に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the bacterium belonging to the genus Vibrio having an ability to assimilate alginic acid is NITE P-01635 strain. 前記目的物質が、L−リジン、L−オルニチン、L−L−アルギニン、L−ヒスチジン、L−シトルリン、L−イソロイシン、L−アラニン、L−バリン、L−ロイシン、グリシン、L−スレオニン、L−セリン、L−プロリン、L−フェニルアラニン、L−チロシン、L−トリプトファン、L−システイン、L−シスチン、L−メチオニン、L−グルタミン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン及びL−アスパラギンから選択される1種又はそれ以上のアミノ酸である、請求項5〜8のいずれか一項に記載の方法。   The target substance is L-lysine, L-ornithine, LL-arginine, L-histidine, L-citrulline, L-isoleucine, L-alanine, L-valine, L-leucine, glycine, L-threonine, L -Selected from serine, L-proline, L-phenylalanine, L-tyrosine, L-tryptophan, L-cysteine, L-cystine, L-methionine, L-glutamic acid, L-aspartic acid, L-glutamine and L-asparagine The method according to any one of claims 5 to 8, which is one or more amino acids. 前記目的物質が、エタノールである、請求項5〜8のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the target substance is ethanol. 前記目的物質が、イソプロピルアルコール、アセトン、プロピレン、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1−プロパノール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、エチレングリコール、およびイソブタノールからなる群より選択される、請求項5〜8のいずれか一項に記載の方法。   The target substance is isopropyl alcohol, acetone, propylene, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1-propanol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, ethylene glycol, and isobutanol 9. The method according to any one of claims 5 to 8, wherein the method is selected from the group consisting of: 前記細菌がL−アミノ酸生合成系酵素の活性が増強されたビブリオ属細菌である、請求項5〜9のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 5 to 9, wherein the bacterium is a Vibrio bacterium having enhanced activity of an L-amino acid biosynthesis enzyme. 前記細菌がL−アミノ酸を排出するタンパク質の活性が増強されたビブリオ属細菌である、請求項5〜9のいずれか一項の記載の方法。   The method according to any one of claims 5 to 9, wherein the bacterium is a Vibrio bacterium having an enhanced activity of a protein that excretes L-amino acids. 前記L−アミノ酸を排出するタンパク質がybjLである、請求項13に記載の方法。   14. The method according to claim 13, wherein the protein excreting L-amino acid is ybjL. 前記海藻類が褐藻類、紅藻類、および緑藻類に含まれる大型海藻であることを特徴とする、請求項5〜14のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the seaweed is a large seaweed contained in brown algae, red algae, and green algae. 前記海藻類から得られた炭素源がアルギン酸、セルロース、マンニトール、ペクチン、ガラクツロン酸、カラギーナン、寒天から選択される1種以上の炭素源であることを特徴とする、請求項5〜15のいずれか一項に記載の方法。   The carbon source obtained from the seaweed is at least one carbon source selected from alginic acid, cellulose, mannitol, pectin, galacturonic acid, carrageenan, and agar. The method according to one item. 前記海藻類から得られた糖類抽出物がアルギン酸を含有し、アルギン酸の加水分解をアルギン酸リアーゼによる酵素分解反応または酸による加水分解反応によって行ってから培養を行うことを特徴とする、請求項5〜16のいずれか一項に記載の方法。   The saccharide extract obtained from the seaweed contains alginic acid, and the culture is performed after the hydrolysis of alginic acid is performed by an enzymatic degradation reaction with an alginate lyase or a hydrolysis reaction with an acid. The method according to any one of 16.
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