JP2020000250A - ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体、それを含む微生物及びそれを用いるｌ−アミノ酸生産方法 - Google Patents

ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体、それを含む微生物及びそれを用いるｌ−アミノ酸生産方法 Download PDF

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Abstract

【課題】微生物を用い、高収率でＬ−アミノ酸を生産する方法の提供。【解決手段】新規なピルビン酸デヒドロゲナーゼ（pyruvate dehydrogenase）変異体、変異体をコードするポリヌクレオチド、該ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含む、Ｌ−アミノ酸の生産能を有するコリネバクテリウム属微生物及び微生物を利用したＬ−アミノ酸を生産する方法。【選択図】なし

Description

本願は新規なピルビン酸デヒドロゲナーゼ（pyruvate dehydrogenase）変異体、前記変異体をコードするポリヌクレオチド、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含むＬ−アミノ酸生産能を有するコリネバクテリウム属微生物及び前記微生物を用いてＬ−アミノ酸を生産する方法に関する。
ピルビン酸デヒドロゲナーゼ酵素複合体（pyruvate dehydrogenase multienzyme complex、PDHC）は、解糖過程で生成されるピルビン酸（pyruvate）をアセチル−ＣｏＡ（acetyＬ−CoA）に転換する役割を行う酵素として、ＴＣＡ経路への炭素流入を決定する重要な酵素である。ＰＤＨＣはピルビン酸デヒドロゲナーゼ（pyruvate dehydrogenase、Ｅ１ｐ）、ジヒドロリポアミドアセチルトランスフェラーゼ（Dihydrolipoamide acetyltransferase、E2p）、ジヒドロリポアミドデヒドロゲナーゼ（dihydrolipoamide dehydrogenase
、E3p）から構成される。この中、Ｅ１ｐ酵素はａｃｅＥ遺伝子により暗号化される。前
記ａｃｅＥ遺伝子欠損及び弱化によるＬ−リシン生産菌株におけるＬ−リシン生産変化に関しては知られているが（非特許文献１、非特許文献２）、Ｌ−アミノ酸生産能を高めるＥ１ｐ変異体に関しては報告されていない。
韓国登録特許 第１０‐０９２４０６５号 韓国公開特許 第１０‐２０１４‐０１１１４２１号 韓国登録特許第１０-０１５９８１２号 韓国登録特許第１０-００７３６１０号 韓国登録特許第１０-１１１７０２２号
Blombach et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 76:615, 2007 Buchholz J et al., Appl Environ Microbiol., 79(18):5566-75, 2013 Appl．Microbiol．Biothcenol（1999）52：541-545 J. Biol．Chem．1948. 176：367-388 Schreiner et al., J. Bacteriol. 187:6005, 2005 Binder et al., Genome Biology 2012, 13：R40
本発明者らは高濃度のＬ−アミノ酸生産に用いられるＥ１ｐ変異体及びそれを用いた微生物を開発するために鋭意努力した結果、Ｅ１ｐ変異体を開発し、前記変異体を含む微生物から高収率でＬ−アミノ酸を生産しうることを確認して、本発明を完成した。
本願の一つの目的は、新規ピルビン酸デヒドロゲナーゼ（pyruvate dehydrogenase）変異体を提供することにある。
本願の他の目的は、前記変異体をコードするポリヌクレオチドを提供することにある。
本願のもう一つの目的は、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含む、Ｌ−アミノ酸生産能を有するコリネバクテリウム属微生物を提供することにある。
本願のもう一つの目的は、（ａ）前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含む、Ｌ−アミノ酸生産能を有するコリネバクテリウム属微生物を培地で培養してＬ−アミノ酸を生産する段階；及び（ｂ）前記微生物または培地からＬ−アミノ酸を回収する段階を含む、Ｌ−アミノ酸を生産する方法を提供することにある。
本願のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を通じて、当該活性が弱化された酵素が得られる。このように、活性が弱化されたピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含む菌株を用いると、野生型ピルビン酸デヒドロゲナーゼタンパク質を含むＬ−アミノ酸生産菌株に比べてＬ−アミノ酸を高い効率で生産することができる。また、前記菌株を用いる場合には、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ欠損菌株とは異なり、前記菌株の成長をほとんど阻害せず、Ｌ−アミノ酸の効果的な生産をもたらすことができる。例えば、リシンは動物飼料の必須アミノ酸であって、産業的に大量生産が要求されるところ、本願のように高い効率でＬ−リシンを生産すれば、飼料製造の費用を切減する効果を得ることができる。
本願を具現する一つの様態は、配列番号１において１９０〜２０５番のアミノ酸部位または４１５〜４４０番のアミノ酸部位に一つ以上のアミノ酸変異を有する、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ（pyruvate dehydrogenase）変異体である。
本願における用語、「ピルビン酸デヒドロゲナーゼ（pyruvate dehydrogenase）」は、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ酵素複合体（pyruvate dehydrogenase multienzyme complex、PDHC）を構成する酵素の一つであり、ピルビン酸のアセチルＣｏＡへの転換に関与する。本願において前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼは、当該活性を有する限り、特に制限されないが、コリネバクテリウム属微生物、具体的にはコリネバクテリウム・グルタミカム由来のピルビン酸デヒドロゲナーゼであってもよいが、これに制限されるものではない。例えば、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼは配列番号１のアミノ酸配列またはこれと７５％以上、具体的には８０％以上、より具体的には８５％以上、さらに具体的には９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％または９９％以上の相同性を有するアミノ酸配列であってもよい。前記配列番号１のアミノ酸配列を有するＥ１ｐタンパク質は、配列番号２のポリヌクレオチド配列を有するａｃｅＥ遺伝子によりコードされるものであってもよいが、これに制限されるものではない。また、前記配列と相同性を有する配列として、実質的に配列番号１のタンパク質と同一であるか、相応する生物学的活性を有するアミノ酸配列であれば、一部の配列が欠失、変形、置換または付加されたアミノ酸配列を有する場合も本願のカテゴリーに含まれるのは自明である。本願においてピルビン酸デヒドロゲナーゼをコードするポリヌクレオチド配列であれば、本願のカテゴリーに含まれてもよい。例えば、前記配列番号２のポリヌクレオチド配列またはこれと７５％以上、具体的には８０％以上、より具体的には８５％以上、さらに具体的には９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％または９９％以上の相同性を有するポリヌクレオチド配列であってもよい。また、前記タンパク質をコードするポリヌクレオチド配列はコドンの縮退性（degeneracy）により、または前記タンパク質を発現させようとする生物で優先されるコドンを考慮して、コーディング領域から発現されるタンパク質のアミノ酸配列を変化させることのない範囲内でコーディング領域に多様な変形がなされてもよい。
本願に係るピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体は、配列番号１において１９０〜２０５
番のアミノ酸部位または４１５〜４４０番のアミノ酸部位に１以上、２以上、３以上、４以上、５以上、６以上、７以上、８以上、９以上または１０以上のアミノ酸変異を有してもよい。
ここで、前記本願に係るピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体は、配列番号１において１９０〜２０５番のアミノ酸部位で１以上、２以上、３以上または４以上のアミノ酸変異を有するものであってもよい。具体的に、前記配列番号１において１９０〜２０５番のアミノ酸部位で変異されるアミノ酸は１９０番、１９５番、１９９番及び２０１番のアミノ酸からなる群から選択されるものであってもよいが、これに制限されるものではない。
前記配列番号１において１９０〜２０５番のアミノ酸部位でのアミノ酸変異は、前記１９０〜２０５番のアミノ酸部位の一つ以上のアミノ酸が他の種類のアミノ酸に置換されるものであってもよく、より具体的には、１９０番、１９５番、１９９番及び２０１番アミノ酸の中で一つ以上のアミノ酸が他の種類のアミノ酸に置換されるものであってもよく、さらに具体的には１９０番グルタミン酸のバリンへの置換（Ｅ１９０Ｖ）、１９５番グルタミンのヒスチジンへの置換（Ｑ１９５Ｈ）、１９９番プロリンのセリンへの置換（Ｐ１９９Ｓ）及び２０１番チロシンのアラニンへの置換（Ｙ２０１Ａ）からなる群から選択される一つ以上であってもよいが、特にこれに制限されるものではない。
また、前記本願に係るピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体は、４１５〜４４０番部位に１以上、２以上、３以上、４以上、５以上または６以上のアミノ酸変異を有してもよい。具体的に、前記配列番号１において４１５〜４４０番のアミノ酸部位で変異されるアミノ酸は、４１８番、４２８番、４３２番、４３５番及び４３８番アミノ酸からなる群から選択されるものであってもよい。
前記配列番号１において４１５〜４４０番のアミノ酸部位でのアミノ酸変異は、前記４１５〜４４０番のアミノ酸部位の中で一つ以上のアミノ酸が他の種類のアミノ酸に置換されるものであってもよく、具体的には４１８番、４２８番、４３２番、４３５番及び４３８番アミノ酸の中で一つ以上のアミノ酸が他の種類のアミノ酸に置換されるものであってもよく、より具体的には４１８番チロシンのヒスチジンへの置換（Ｙ４１８Ｈ）、４２８番アスパラギンのアラニンへの置換（Ｎ４２８Ａ）、４３２番グルタミンのグルタミン酸への置換（Ｑ４３２Ｅ）、４３２番グルタミンのアラニンへの置換（Ｑ４３２Ａ）、４３５番リシンのアラニンへの置換（Ｋ４３５Ａ）及び４３８番ロイシンのプロリンへの置換（Ｌ４３８Ｐ）からなる群から選択される一つ以上であってもよいが、特にこれに制限されるものではない。
より具体的に、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体は配列番号１４〜３３からなる群から選択されるアミノ酸配列を有してもよい。
前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体は配列番号１４〜３３に記載されたアミノ酸配列を有するタンパク質だけではなく、前記アミノ酸配列と７５％以上、具体的には８０％以上、より具体的には８５％以上、さらに具体的には９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％または９９％以上の相同性を有する変異体であって、実質的に野生型に比べてピルビン酸デヒドロゲナーゼ活性が阻害されるものであれば、制限なく含まれてもよい。このような相同性を有する配列として実質的に配列番号１４〜３３に記載されたアミノ酸配列を有するタンパク質と同一であるか、相応する生物学的活性を有するアミノ酸配列であれば、一部の配列が欠失、変形、置換または付加されたアミノ酸配列を有する場合も、本願の範囲に含まれるのは自明である。
本願における用語、「相同性」は、二つのポリヌクレオチドまたはポリペプチド部分（
moiety）間の同一性のパーセントをいう。一つの部分から他の一つの部分までの配列間の相同性は周知の当該技術により決定されうる。例えば、相同性は、配列情報を整列して容易に入手可能なコンピュータプログラムを利用して二つのポリヌクレオチド分子または二つのポリペプチド分子間の配列情報を直接に整列して決定されてもよい。前記コンピュータプログラムはＢＬＡＳＴ(NCBI), ＣＬＣＭａｉｎＷｏｒｋｂｅｎｃｈ (CLC bio), ＭｅｇＡｌｉｇｎＴＭ(DNASTAR Inc)などであってもよい。また、ポリヌクレオチド間の相同
性は、相同領域間の安定された二本鎖を形成する条件下で、ポリヌクレオチドを混成化した後、一本鎖特異的ヌクレアーゼにより分解させて、分解された断片のサイズを決定することにより、決定してもよい。
本願のもう一つの様態は、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体をコードするポリヌクレオチドを提供する。
前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体については、前記で説明した通りである。具体的に、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体をコードするポリヌクレオチドは、配列番号１４〜３３に記載されたアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドであれば、本願のカテゴリーに含まれてもよい。それ以外に、前記ポリヌクレオチド配列と７５％以上、具体的には８０％以上、より具体的には８５％以上、さらに具体的には９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％または９９％以上の相同性を有するポリヌクレオチドであってもよい。
本願における用語、「ポリヌクレオチド」は、ヌクレオチド単位体が共有結合により長く鎖状に繋がったヌクレオチドの重合体であって、一般的に一定の長さ以上のＤＮＡまたはＲＮＡ鎖を意味し、本願では前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体をコードするポリヌクレオチドを意味する。前記ポリヌクレオチドは、遺伝暗号の縮退性（genetic code degeneracy）に起因して、同一のアミノ酸配列をコードする、多様なヌクレオチド配列を
有することができる。また、宿主細胞の種類に応じて発現を最適化するために、コドン最適化された配列を有することができる。
本願の具体的なもう一つの様態は、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含む、Ｌ−アミノ酸生産能を有するコレネバクテリウム属微生物である。
具体的に、前記微生物は突然変異により前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含んだり、前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体をコードするポリヌクレオチドを含むベクターにより形質転換されたものであってもよい。
本願における用語、「ベクター」は、宿主細胞に塩基のクローニング及び/または転移
のための任意の媒介物をいう。ベクターは他のＤＮＡ断片が結合して、結合された断片の複製をもたらすことができる複製単位（replicon）であってもよい。「複製単位」とは、生体内でＤＮＡ複製の自家ユニットとして機能する、即ち、自らの調節により複製可能である任意の遺伝的単位（例えば、プラスミド、ファージ、コスミド、染色体、ウィルス）をいう。本願においてベクターは宿主の中で複製可能であるものであれば、特に限定されず、当業界に公知の任意のベクターを用いてもよい。前記組換えベクターの製作に使用されるベクターは、天然状態であるか、組換えされた状態のプラスミド、コスミド、ウィルス、及びバクテリアファージであってもよい。例えば、ファージベクターまたはコスミドベクターとして、ｐＷＥ１５、Ｍ１３、λＥＭＢＬ３、λＥＭＢＬ４、λＦＩＸＩＩ、λＤＡＳＨＩＩ、λＺＡＰＩＩ、λｇｔ１０、λｇｔ１１、Ｃｈａｒｏｎ４Ａ及びＣｈａｒｏｎ２１Ａなどを使用してもよく、プラスミドベクターとして、ｐＤＺベクター、ｐＢＲ系、ｐＵＣ系、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ系、ｐＧＥＭ系、ｐＴＺ系、ｐＣＬ系及びｐＥＴ系などを使用してもよい。使用可能なベクターは、特に制限されるものではなく、公
知された発現ベクターを使用してもよい。具体的には、ｐＤＺ（特許文献１；本願発明で全体として引用されて含まれる。）が使用されてもよいが、これに限定されない。
本願における用語、「形質転換」は、遺伝子を宿主細胞内に導入して宿主細胞内で発現できるようにすることであり、形質転換された遺伝子は宿主細胞内で発現することができれば、宿主細胞の染色体内挿入または染色体外に位置しているものであれ、制限なく含まれてもよい。
前記遺伝子は自体的に発現されるに必要なすべての要素を含むポリヌクレオチド構造体である、発現カセット（expression cassette）の形態で宿主細胞に導入されうる。前記
発現カセットは、通常、前記遺伝子に作動可能に連結されているプロモーター、転写終結信号、リボソーム結合部位及び翻訳終結信号を含む。前記発現カセットは、自己複製可能の発現ベクターの形態であってもよい。また、前記遺伝子は、それ自体またはポリヌクレオチド構造体の形態として宿主細胞に導入され、宿主細胞で発現に必要な配列と作動可能に連結されているものであってもよいが、これに制限されない。
前記微生物は、当該ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体の活性を有するタンパク質を含むか、当該タンパク質が発現できるように形質転換されるものであれば、原核微生物及び真核微生物いずれものであっても含まれてもよい。例えば、エシェリキア（Escherichia
）属、エルウィニア（Erwinia）属、セラチア（Serratia）属、プロビデンシア（Providencia）属、エンテロバクテリア（Enterobacteria）属、サルモネラ（Salmonella）属、ストレプトマイセス（Streptomyces）属、シュードモナス（Pseudomonas）属、ブレビバク
テリウム（Brevibacterium）属またはコリネバクテリウム（Corynebacterium）属などの
微生物菌株が含まれてもよい。具体的には、コリネバクテリウム属に属する微生物であり、より具体的にはコリネバクテリウム・グルタミカム（Corynebacterium glutamicum）であってもよいが、これに限定されない。
また、本願のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体タンパク質がＬ−アミノ酸生産能を有する微生物に含まれる場合、野生型ピルビン酸デヒドロゲナーゼタンパク質を含む微生物に比べて、細胞の成長をほとんど阻害せず、Ｌ−アミノ酸の生産能を向上させることができる。
本願における用語、「Ｌ−アミノ酸」は、各種炭素源からピルビン酸（Pyruvate）を経て生産されることができるすべてのＬ−アミノ酸を含み、具体的には生合成経路上にピルビン酸をアセチルＣｏＡ（acetyl CoA）に転換する段階を経ないＬ−アミノ酸であってもよい。より具体的には、Ｌ−リシン、Ｌ−トレオニン、Ｌ−メチオニン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−バリン、Ｌ−ロイシンまたはＬ−アラニンが含まれ、さらに具体的には、Ｌ−リシンまたは Ｌ−バリンであってもよい。
前記Ｌ−アミノ酸を生産する微生物はＬ−アミノ酸を生物体内で生産することができる原核または真核微生物菌株をすべて含み、その例として適用されうる微生物の種類は前述した通りである。前記Ｌ−アミノ酸を生産する微生物は、Ｌ−アミノ酸生産能を有すれば、微生物の種類に制限なく含まれ、野生型菌株及び組換え菌株の形態をすべて含む。
例えば、Ｌ−リシン生産能を有するコリネバクテリウム属微生物は、Ｌ−リシン類似体に耐性を有する変異株になるか、Ｌ−リシン生合成関連タンパク質の活性が非変異菌株に比べて強化されるように変形されたものであってもよい。具体的に、Ｌ−リシン生合成関連遺伝子１種以上の発現を向上させる場合、このような発現向上は遺伝子増幅、プロモーターまたは開始コドンのような配列の交替または変形、発現の向上のための変異の導入などにより達成されるが、これに制限されない。
また、Ｌ−リシン生合成関連遺伝子の例としては、Ｌ−リシン生合成経路上に位置する遺伝子を挙げることができ、具体的にジヒドロジピコリン酸シンターゼ遺伝子（ｄａｐＡ）、アスパルトキナーゼ遺伝子（ｌｙｓＣ）、ジヒドロジピコリン酸リダクターゼ遺伝子（ｄａｐＢ）、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ遺伝子（ｌｙｓＡ）、ジアミノピメリン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子（ｄｄｈ）、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子（ｐｐｃ）、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）、アスパルターゼ遺伝子（ａｓｐＢ）、ピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子（Ｐｙｃ）を挙げることができるが、これらに限定されない。また、ペントースリン酸経路上に存在するトランスケトラーゼ（ｔｋｔ）などを挙げることができるが、これに限定されない。
一方、前記Ｌ−リシン生産能を有することができるコリネバクテリウム属微生物はＬ−リシン生産と関連された当業界に公知された変異を含むようにして、Ｌ−リシン生産能を現すことができるが、これに制限されない。
Ｌ−トレオニン生産能を有する微生物は、特にこれに制限されないが、メチオニン要求性、トレオニン類似体に対する耐性、リシン類似体に対する耐性、イソロイシン類似体に対する耐性及び/またはメチオニン類似体に対する耐性を有する微生物であってもよい。
メチオニン類似体は、例えば、Ｄ, Ｌ−エチオニン、ノルロイシン、α−メチルメチオニン、及びＬ−メチオニン−Ｄ, Ｌ−スルホキシイミンで構成された群から選択される一つ以上の化合物であってもよく、トレオニン類似体はα−アミノ−β−ヒドロキシ吉草酸及びＤ, Ｌ−トレオニンヒドロキサメートで構成された群から選択される一つ以上の化合物であってもよく、リシン類似体はS−（２−アミノエチル）−Ｌ−システイン及びδ−メ
チル− Ｌ−リシンで構成された群から選択される一つ以上の化合物であってもよい。ま
た、 Ｌ−トレオニン生産能を有する微生物はＬ−トレオニン生合成中間体であるオキサ
ロ酢酸（ＯＡＡ）をホスホエノールピルビン酸（ＰＥＰ）に転換するのに関与するＰｃｋＡタンパク質の活性が弱化または不活性化された微生物、またはオキサロ酢酸からアスパラギン酸に転換するｌｙｓＣ遺伝子を抑制するＴｒｙＲが弱化または不活性化された微生物、またはブドウ糖流入に関与するｇａｌＰ遺伝子の発現を抑制するＧａｌＲが弱化または不活性化された微生物を含むことができるが、これに制限されない。
Ｌ−イソロイシン生産能を有する微生物は、Ｌ−イソロイシンまたはその誘導体に対して耐性を有する微生物であるか、Ｌ−イソロイシンまたはその誘導体によるフィードバック阻害が解除されるように遺伝子操作されたものであってもよい。前記Ｌ−イソロイシンの誘導体の例としては、４−チアイソロイシン（4-thiaisoleucine, thiaile）またはイ
ソロイシン−ヒドロキサメート（isoleucine-hydroxamate，ileHx）を挙げることができ
るが、これに制限されない。
Ｌ−バリン生産能を有する微生物は、Ｌ−バリンまたはその誘導体に耐性を有する微生物であるか、Ｌ−バリン生合成経路上の酵素がＬ−バリンまたはその誘導体によるフィードバックが解除されるように遺伝子操作された微生物であってもよい。その例として、Ｌ−バリンに対するフィードバック阻害が解除されたアセトヒドロキシ酸シンターゼ変異体を含む微生物を挙げることができるが、これに制限されない。また、前記微生物はＬ−バリンオペロンの発現が強化されるように変異されたものであってもよく、その例として、Ｌ−バリンオペロンの調節部位内のリーダーペプチドを暗号化するポリヌクレオチド配列全体または一部が欠損されＬ−バリンオペロンの発現が強化（特許文献２；明細書全体が参考資料として含まれることができるが、これに制限されない）されたものであってもよい。
本願の具体的なもう一つの様態は、（ａ）前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含
むＬ−アミノ酸生産能を有するコリネバクテリウム属微生物を培地で培養してＬ−アミノ酸を生産する段階；及び（ｂ）前記微生物または培地からＬ−アミノ酸を回収する段階を含む、Ｌ−アミノ酸を生産する方法である。
前記Ｌ−アミノ酸生産能を有するコリネバクテリウム属微生物などについては、前述の通りである。
本願における用語、「培養」は、前記微生物を適当に人工的に調節した環境条件で生育させることを意味する。本願の培養過程は、当業界で知られている適当な培地と培養条件に応じて行うことができる。具体的な培養温度、培養時間及び培地のｐＨなどの条件は、当業者の一般的な知識または従来の公知の方法によって行うことができ、これにより適切に調節されてもよい。具体的には、これらの公知の培養方法は、文献[Chmiel; Bioprozesstechnik 1 Einfuhrung indie Bioverfahrenstechnik(Gustav Fischer Verlag，Stuttgart，1991)、及びStorhas; Bioreaktoren und periphere Einrichtungen(Vieweg Verlag，Braunschweig/Wiesbaden，1994)]に詳細に記述されている。また、培養方法には回分式培
養（batch culture）、連続式培養（cintinuous culture）及び流加式培養（fed-batch culture）が含まれてもよく、具体的には、バッチ工程または注入バッチまたは反復注入バッチ工程（fed batch or repeated fed batch process）において連続式で培養してもよ
いが、これに限定されるものではない。
培養に使用される培地は適切な方法で特定菌株の要件を満たす必要がある。前記培地で用いられる炭素源としては、グルコース、サッカロース、ラクトース、フルクトース、マルトース、でん粉、セルロースのような糖及び炭水化物、大豆油、ひまわり油、ヒマシ油、ココナッツ油などの油及び脂肪、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸のような脂肪酸、グリセロール、エタノールのようなアルコール、酢酸のような有機酸などが含まれてもよいが、これに限定されるものではない。これら物質は、個別または混合物として用いられてもよく、これに限定されない。用いられてもよい窒素源としては、ペプトン、酵母エキス、肉汁、麦芽エキス、トウモロコシ浸漬液、大豆、小麦、及び尿素または無機化合物、例えば硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及び硝酸アンモニウムなどが含まれてもよく、窒素源も個別または混合物として用いられてもよく、これに限定されない。用いられてもよいリン源としては、リン酸二水素カリウムまたはリン酸水素二カリウムまたは相応するナトリウム含有塩などが含まれてもよく、これに限定されない。また、培養培地は成長に必要な硫酸マグネシウムまたは硫酸鉄のような金属塩を含有してもよい。最後に、前記物質に加えてアミノ酸及びビタミンのような必須成長物質が用いられてもよい。また、培養培地に適切な前駆体が用いられてもよい。前記原料は、培養過程で培養物に適切な方法によって回分式または連続式で添加してもよいが、これに限定されない。
また、培養中に水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、アンモニア、リン酸及び硫酸のような化合物を培養物に適切な方法で添加して、培養物のｐＨを調整してもよい。培養中には脂肪酸ポリグリコールエステルのような消泡剤を使用して気泡生成を抑制してもよい。また、培養物の好気状態を維持するために、培養物内に酸素または酸素含有気体を注入したり、嫌気及び微好気状態を維持するために気体の注入なしに、あるいは窒素、水素または二酸化炭素ガスを注入してもよい。培養物の温度は、通常、２７℃〜３７℃、具体的には、３０℃〜３５℃である。培養期間は、所望の有用物質の生成量を得るまで継続されてもよく、具体的には１０〜１００時間であってもよい。Ｌ−アミノ酸は、培養培地中に排出されるか、微生物中に含まれてもよい。
また、本願のＬ−アミノ酸を生産する方法には、培養された微生物または培養培地からＬ−アミノ酸を回収する方法は、当業界に広く知られている。前記Ｌ−アミノ酸の回収方
法には、濾過、陰イオン交換クロマトグラフィー、結晶化及びＨＰＬＣなどが使用されてもよいが、これらの例に限定されるものではない。
以下、本発明を実施例を通じてより詳細に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明を例示的に説明するためのもので、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１：人工突然変異法を用いたＥ１ｐ変異ライブラリ製作
本実施例では、変異型Ｅ１ｐを獲得するために下記の方法で染色体内1次交差挿入用ベ
クターのライブラリを製作した。コリネバクテリウム・グルタミカムＡＴＣＣ１３０３２由来のＥ１ｐ（配列番号１）を暗号化するａｃｅＥ遺伝子（配列番号２）を対象に、エラープローンＰＣＲ（Error-prone PCR）法を行い、塩基置換変異がランダムに導入された
ａｃｅＥ遺伝子変異体（２８５２ｂｐ）を獲得した。エラープローンＰＣＲはＧｅｎｅＭｏｒｐｈＩＩランダム変異導入キット（GenemorphII Random Mutagenesis Kit、Stratagene）を使用して行い、コリネバクテリウム・グルタミカムＡＴＣＣ１３０３２のゲノムＤＮＡを鋳型としてプライマー１（配列番号３）及びプライマー２（配列番号４）を使用した。
プライマー１（配列番号３）：５’-ＴＧＧＧＡＣＣＧＧＧＡＡＡＣＣＧＧＧ-３’
プライマー２（配列番号４）：５’-ＧＡＴＴＴＡＴＣＴＧＴＣＣＣＴＴＧＡ-３’
増幅された遺伝子断片内に変異が１ｋｂあたり０〜３．５個が導入されるようにして、ＰＣＲ条件は、変性９６℃、３０秒；アニーリング５３℃、３０秒；及び重合反応７２℃、２分を３０回繰り返した。
増幅された遺伝子断片をｐＣＲ２．１-ＴＯＰＯＴＡクローニングキット（Invitrogen
）を用いてｐＣＲ２．１-ＴＯＰＯベクター（以下、「ｐＣＲ２．１」）に連結し、大腸
菌ＤＨ５αで形質転換してカナマイシン（２５ｍｇ/Ｌ）が含まれているＬＢ固体培地に
塗抹した。形質転換されたコロニーの２０種を選別した後、プラスミドを獲得してポリヌクレオチド配列を分析した結果、１．４変異/ｋｂの頻度で異なる位置に変異が導入され
たことを確認した。約２０，０００個の形質転換された大腸菌コロニーを取り、プラスミドを抽出して、これをｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ｍｔ）ライブラリと命名した。
また、対照群として使用するための野生型のａｃｅＥ遺伝子を有するプラスミドを製作した。プライマー１（配列番号３）及びプライマー２（配列番号４）を用いて、コリネバクテリウム・グルタミカムＡＴＣＣ１３０３２のゲノムＤＮＡを鋳型として、前記のような条件でＰＣＲした。ポリメラーゼはＰｆｕＵｌｔｒａＨｉｇｈ-ＦｉｄｅｌｉｔｙＤＮ
Ａポリメラーゼ（Stratagene）を使用した。製作されたプラスミドをｐＣＲ２．１-ａｃ
ｅＥ（ＷＴ）と命名した。
実施例２：ａｃｅＥ欠損菌株製作
ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ（前記微生物はＫＦＣＣ１０８８１として公開されたが、ブダペスト条約下の国際寄託機関に再寄託されて、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐとして寄託番号が与えられた、特許文献３）菌株を親菌株としｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ｍｔ）ライブラリを導
入するためのａｃｅＥ欠損菌株を製作した。
ａｃｅＥ欠損ベクターを製作するために、野生型コリネバクテリウム・グルタミカムＡＴＣＣ１３０３２の染色体を鋳型とし、プライマー３（配列番号５）及びプライマー４（配列番号６）、プライマー５（配列番号７）及びプライマー６（配列番号８）を用いてＰＣＲを行った。
プライマー３（配列番号５）：５’-ＧＣＡＧＧＴＣＧＡＣＴＣＴＡＧＡＴＧＣＧＡＴ
ＴＣＧＣＧＴＣＡＡＡＣＧＴＧ-３’
プライマー４（配列番号６）：５’-ＧＴＣＣＣＴＴＧＡＧＧＴＧＡＴＧＴＧＡＡＴＣ
ＣＡＴＣＣＡＣＴ-３’
プライマー５（配列番号７）：５’-ＡＧＴＧＧＡＴＧＧＡＴＴＣＡＣＡＴＣＡＣＣＴ
ＣＡＡＧＧＧＡＣ-３’
プライマー６（配列番号８）：５’-ＣＣＧＧＧＧＡＴＣＣＴＣＴＡＧＡＣＧＡＡＧＣ
ＧＣＣＧＴＧＡＧＣＡＡＴＴＣ-３’
ＰＣＲ条件は、９５℃で５分間変性した後、９５℃で３０秒変性、５５℃で３０秒アニーリング、７２℃で３０秒重合を３０回繰り返した後、７２℃で７分間重合反応を行った。
その結果、ａｃｅＥ遺伝子の５’末端と３’末端をそれぞれ含む５２１ｂｐの配列番号９と５３８ｂｐの配列番号１０を収得した。
増幅された配列番号９と配列番号１０を鋳型とし、プライマー３（配列番号５）及びプライマー６（配列番号８）でＰＣＲを行った。 ＰＣＲ条件は、９５℃で５分間変性した
後、９５℃で３０秒変性、５５℃で３０秒アニーリング、７２℃で６０秒重合を３０回繰り返した後、７２℃で７分間重合反応を行った。
その結果、ａｃｅＥ遺伝子の５’末端と３’末端が連結された１０２９ｂｐの配列番号１１（以下、△ａｃｅＥ）が増幅された。
コリネバクテリウム・グルタミカム内で複製が不可能なｐＤＺベクター（特許文献１）と増幅された△ａｃｅＥ断片を制限酵素ＸｂａＩで処理した後、ＤＮＡ接合酵素を利用して連結した後、クローニングすることによりプラスミドを獲得し、これをｐＤＺ-△ａｃ
ｅＥと命名した。
ｐＤＺ-△ａｃｅＥをＬ−リシン生産菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムＫ
ＣＣＭ１１０１６Ｐに電気パルス法（非特許文献３）にそれぞれ形質転換した後、カナマイシン（kanamycin）２５ｍｇ/Ｌを含有した選別培地で形質転換菌株を獲得した。２次組換え過程（cross-over）でゲノム上に挿入されたＤＮＡ断片△ａｃｅＥによってａｃｅＥ遺伝子が不活性化された菌株を獲得し、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥと命名した。
実施例３：Ｅ１ｐ人工突然変異ライブラリ製作及びＬ−リシン生産能が増加した菌株選別
前記製作されたＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ菌株を親菌株として前記製作されたｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ｍｔ）ライブラリを相同染色体の組換えによって形質転換してカ
ナマイシン（２５ｍｇ/Ｌ）が含まれた複合平板培地に塗抹して、約１０，０００個のコ
ロニーを確保し、各コロニーをＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ/ｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ
（ｍｔ）-１からＫＣＣＭ１１０１６Ｐ/ｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ｍｔ）-１００００までと命名した。
また、前記製作されたｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ＷＴ）のベクターをＫＣＣＭ１１０１
６Ｐ△ａｃｅＥ菌株に形質転換して、対照群菌株を製作し、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ/ｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ＷＴ）と命名した。
<複合平板培地（ｐＨ７．０）>
グルコース１０ｇ、ペプトン１０ｇ、牛肉エキス５ｇ、酵母エキス５ｇ、脳心臓 浸出
液（Brain Heart Infusion）１８．５ｇ、塩化ナトリウム２．５ｇ、ウレア２ｇ、ソルビトール９１ｇ、寒天２０ｇ（蒸留水１Ｌあたり）
確保された１０，０００個のコロニーをそれぞれ３００μｌの選別培地に接種して９６ディープウェルプレートで３２℃、１０００ｒｐｍで約２４時間培養した。培養液に生産されたＬ−リシンの生産量を分析するためにニンヒドリン方法を用いた（非特許文献４）。培養が完了した後、培養上清液１０μｌとニンヒドリン反応溶液１９０μlとを６５℃
で３０分間反応させた後、波長５７０ｎｍで分光光度計（spectrophotometer）で吸光度
を測定し、対照区ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ/ｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ＷＴ）菌株の吸光度と比較して１０％以上増加した吸光度を示す変異菌株２５６コロニーを選別した。その他コロニーは対照区に比べて類似または減少した吸光度を示した。
<選別培地（ｐＨ８．０）>
グルコース１０ｇ、（ＮＨ４）２ＳＯ４５．５ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ１．２ｇ、ＫＨ２ＰＯ４０．８ｇ、Ｋ２ＨＰＯ４１６．４ｇ、ビオチン１００μｇ、チアミンＨＣｌ１０００μｇ、パントテン酸カルシウム２０００μｇμｇ、ニコチン酸アミド２０００μｇ（蒸留水1Ｌあたり）
選別された２５６個の菌株は、前記のような方法でニンヒドリン反応を繰り返し行い、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ/ｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ＷＴ）菌株に比べてＬ−リシン生産能が向上された菌株の上位５３種を選別した。
実施例４：Ｅ１ｐ人工突然変異ライブラリ選別株のＬ−リシン生産能の確認
前記実施例３で選別した５３種の菌株のＬ−リシン生産能を比較するために以下のような方法で培養し、培養液の成分を分析した。
種培地２５ｍｌを含有する２５０ｍｌコーナーバブルフラスコに各菌株を接種し、３０℃で２０時間、２００ｒｐｍで振とう培養した。リシン生産培地２４ｍｌを含有する２５０ｍｌコーナーバブルフラスコに１ｍｌの種培養液を接種し、３０℃で７２時間、２００ｒｐｍで振とう培養した。 ＨＰＬＣを利用して、Ｌ−リシンの濃度を分析した。
<種培地（ｐｈ７．０）>
グルコース２０ｇ、ペプトン１０ｇ、酵母エキス５ｇ、ウレア１．５ｇ、ＫＨ２ＰＯ４４ｇ、Ｋ２ＨＰＯ４８ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ０．５ｇ、ビオチン１００μｇ、チアミンＨＣｌ１０００μｇ、パントテン酸カルシウム２０００μｇ、ニコチン酸アミド２０００μｇ（蒸留水1Lあたり）
<リシン生産培地（ｐＨ７．０）>
グルコース１００ｇ、（ＮＨ４）２ＳＯ４４０ｇ、大豆タンパク質２．５ｇ、トウモロコシ浸漬固形分（Corn Steep Solids）５ｇ、ウレア３ｇ、ＫＨ２ＰＯ４１ｇ、ＭｇＳＯ
４・７Ｈ２Ｏ０．５ｇ、ビオチン１００μｇ、チアミン塩酸塩１０００μｇ、パントテン酸カルシウム２０００μｇ 、ニコチン酸アミド３０００μｇ、ＣａＣＯ３３０ｇ（蒸留
水1Ｌあたり）。
５３種の菌株のうちＬ−リシン濃度の上位１０個の菌株を選別して、前記培養及び分析を繰り返して行い、分析されたＬ−リシンの濃度は、表１の通りである。
Ｌ−リシン濃度分析の結果、１０種の選別株のＬ−リシン収率が対照群ＫＣＣＭ１１０
１６Ｐ△ａｃｅＥ/ｐＣＲ２．１-ａｃｅＥ（ＷＴ）菌株に比べて最大２２％増加したことを確認した。
実施例５：Ｅ１ｐ人工突然変異ライブラリ選別株のａｃｅＥ遺伝子変異の確認
前記実施例４で選別された１０種の菌株のＥ１ｐに導入された変異を確認するため、ａｃｅＥ変異体のポリヌクレオチド配列を分析した。ポリヌクレオチド配列を決定するためにプライマー１（配列番号３）及びプライマー２（配列番号４）を使用してＰＣＲを行った。
プライマー１（配列番号３）：５’-ＴＧＧＧＡＣＣＧＧＧＡＡＡＣＣＧＧＧ-３’
プライマー２（配列番号４）：５’-ＧＡＴＴＴＡＴＣＴＧＴＣＣＣＴＴＧＡ-３’
確保された各々の変異型ａｃｅＥ遺伝子断片のポリヌクレオチド配列の分析を通じて、変異型ａｃｅＥ遺伝子のポリヌクレオチド配列を確認し、配列番号２のポリヌクレオチド配列と比較して、これにより、変異型Ｅ１ｐのアミノ酸配列を確認した。選別された菌株のＥ１ｐアミノ酸配列の変異情報は、表２の通りである。
実施例６：Ｅ１ｐ変異染色体導入用ベクター製作
前記実施例５で確認されたＥ１ｐ変異適用の効果を確認するために、これを染色体上に導入することができるベクターを製作した。
報告されたポリヌクレオチド配列に基づいて、５’末端にＸｂａＩ制限酵素部位を挿入したプライマー９（配列番号１２）と３’末端にＸｂａＩ制限酵素部位を挿入したプライマー１０（配列番号１３）とを合成した。このプライマー対を用いて、前記選別された１０種の染色体をそれぞれ鋳型としてＰＣＲを行い、１０種の変異型ａｃｅＥ（ｍｔ）遺伝子断片を増幅した。ＰＣＲ条件は、９４℃で５分間変性した後、９４℃で３０秒変性、５６℃で３０秒アニーリング、７２℃で２分重合を３０回繰り返した後、７２℃で７分間重合反応を行った。
プライマー９（配列番号１２）：５’-ＡＡＴＣＴＡＧＡＴＧＧＧＡＣＣＧＧＧＡＡＡ
ＣＣＧＧＧ-３’
プライマー１０（配列番号１３）：５’-ＡＡＴＣＴＡＧＡＧＡＴＴＴＡＴＣＴＧＴＣ
ＣＣＴＴＧＡ-３’
ＰＣＲで増幅された１０種の遺伝子断片を制限酵素ＸｂａＩで処理して、それぞれのＤＮＡ切片を獲得した後、これを制限酵素ＸｂａＩ末端を有する染色体導入用ｐＤＺベクターに連結した後、大腸菌ＤＨ５αで形質転換して、カナマイシン（２５ｍｇ/Ｌ）が含ま
れたＬＢ固体培地に塗抹した。
ＰＣＲを通じて目的とした遺伝子が挿入されたベクターで形質転換されたコロニーを選別した後、通常的に知られているプラスミド抽出法を用いてプラスミドを獲得し、このプラスミドのＥ１ｐに挿入された変異に応じて、それぞれｐＤＺ-Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、
ｐＤＺ -Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ｐＤＺ-Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ｐＤＺ-Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ｐＤＺ-Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ｐＤＺ-Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ｐＤＺ-Ｅ１ｐ
（Ｑ４３２Ａ）、ｐＤＺ-Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ｐＤＺ- Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）、ｐＤ
Ｚ-Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）と命名した。
実施例７：ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ由来のＥ１ｐ変異導入菌株製作及びＬ−リシン生産能の比較
前記実施例６で製造した新規変異導入用ベクター１０種を利用して、２段階相同染色体組換えを介してＬ−リシン生産菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムＫＣＣＭ１１０１６Ｐを形質転換させた。その後、ポリヌクレオチド配列の分析により、染色体上のＥ１ｐ変異が導入された菌株を選別し、挿入されたＥ１ｐ変異に応じて、それぞれＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ） 、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ
１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）と命名した。
実施例４と同様の方法で培養して、そこからＬ−リシンの濃度を分析し、製作された菌株の成長速度を測定するために培養開始１８時間後の残留糖濃度を測定した（表３）。
新規変異株１０種（ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（ Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ ::
Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＣＣＭ１
１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）は、親菌株に比べて糖消費の速度が小幅下落してリシンの生産能は、最大１０％増加した。
そこで、本発明者らは、前記Ｌ−リシン生産能が向上された菌株の中で、代表的な菌株
であるＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）をコリネバクテリウム・グルタミカム「ＣＡ０１-２２８９」と命名し、２０１４年１０月２３日付でブダペスト条約下の
国際寄託機関である韓国微生物保存センター（ＫＣＣＭ）に寄託し、受託番号ＫＣＣＭ１１５９０Ｐを与えられた。
考察の結果、１０種のＥ１ｐ変異（Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）（配列番号１４）、Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）（配列番号１５）、Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）（配列番号１６）、Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）（配列番号１７）、Ｅ１ｐ （Ｐ１９９Ｓ）（配列番号１８）、Ｅ１ｐ（Ｋ４３
５Ａ）（配列番号１９）、Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）（配列番号２０）、Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）（配列番号２１）、Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）（配列番号２２）、Ｅ１ｐ （Ｎ４２８Ａ）
（配列番号２３））は、Ｅ１ｐタンパク質の二つのグループ（１９０番目のアミノ酸残基から２０１番目のアミノ酸残基、４１８番目のアミノ酸残基から４３８番目のアミノ酸残基）に分かれ、集中して分布していた。
各グループに属する変異が組み合わせで含まれている菌株の１０種（ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ、Ｑ１９５Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ、Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ、Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣ
ＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ、Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ、Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ、Ｙ２０
１Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ、Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１１０
１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ、Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ、Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ、Ｑ４３２Ａ）を製
作し、前記のような方法でリシン生産能を測定した（表４）。
前記の表に示したように、新規の変異の組み合わせを導入株１０種すべて親菌株に比べて糖消費速度が小幅下落して、リシンの生産能は最大１５．６％増加した。これは新規変異１種が導入された場合より、組み合わせで導入される場合、より大きなリシン生産能の増加効果を示すことがあることを意味する。
前記の結果は、Ｅ１ｐタンパク質の新規変異である１０種は、糖消費速度が大幅に減少していないながらリシン生産能を親菌株に比べて大幅に増加させるのに効果的な変異であり、１９０番目のアミノ酸残基から２０５番目のアミノ酸残基、または４１５番目のアミノ酸残基から４４０番目のアミノ酸残基が、前記効果を示す主要な部分であることを示す。
実施例８：Ｅ１ｐ変異株のピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体（Pyruvate Dehydrogenase Complex、PDHC）活性の測定
先行文献に報告された方法（非特許文献５）を介して前記選別された菌株を対象にＰＤＨＣ活性を測定した。対照群として使用したＫＣＣＭ１１０１６Ｐ、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ及び選別菌株１０種（ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ （Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１
１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）を実施例４に記載された種培地２５ｍＬに接種した後、対数期後半まで培養した。遠心分離により菌体を回収した後、１００ｍＭＴｒｉｓ-ＨＣｌ（ｐＨ７．２、３
ｍＭＬ−システイン、１０ｍＭＭｇＣｌ２）緩衝溶液で２回洗浄し、同じ緩衝溶液２ｍＭで最終懸濁した。菌体懸濁液を一般的なガラスビーズボルテックス法で１０分間物理的に破砕した後、２回の遠心分離（１３，０００ｒｐｍ、４℃、３０分）を介して上清液を回収、ＰＤＨＣ酵素活性の測定のための粗酵素液（crude extract）として使用した。ＰＤ
ＨＣ酵素活性の測定のために、酵素活性測定用反応液（ＭｇＣｌ２１０ｍＭ、システイン３ｍＭ、ＮＡＤ２ｍＭ、チアミン二リン酸（thiamine diphosphate）０．９ｍＭ、クロルプロマジン（chlorpromazine）０．２５ｍＭ、ピルビン酸（pyruvate）６ｍＭ、Ｔｒｉｓ-ＨＣｌ緩衝溶液（ｐＨ７．２）中のＣｏＡ０．２ｍＭ）０．９５ｍＬに０．０５ｍＬの
粗酵素液を添加した後、３０℃で反応した。ＰＤＨＣ活性ユニット（unit）は、分あたり消費したＮＡＤＨμmol数として定義しており、酵素活性の測定結果は、下記表５の通り
である。
新規変異導入株のＰＤＨＣ活性は親菌株に比べ３５％〜５６％の活性を示した。
実施例９：ａｃｅＥ欠損菌株とのＬ−リシン生産能の比較
実施例２で製作したａｃｅＥ欠損菌株ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ及び選別菌株１０種（ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、 ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、Ｋ
ＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ））を比較評価するために酢酸アンモニウムを含む下記培地を用いて、実施例４と同様の方法で培養した。ＨＰＬＣを用いて、Ｌ−リシンの濃度を分析し、製作された菌株の成長速度を測定するために培養開始１８時間後の残留糖濃度を測定した（表６）。
<酢酸アンモニウムを含むリシンの生産培地（ｐＨ７．０）>
グルコース１００g、ＣＨ３ＣＯＯＮＨ３５ｇ、（ＮＨ４）２ＳＯ４４０ｇ、大豆タンパ
ク質２．５ｇ、トウモロコシ浸漬固形分（Corn Steep Solids）５ｇ、ウレア３ｇ、ＫＨ
２ＰＯ４１ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ０．５ｇ、ビオチン１００μｇ、チアミン塩酸塩１０００μｇ、パントテン酸カルシウム２０００μｇ、ニコチン酸アミド３０００μｇ、ＣａＣＯ３３０ｇ（蒸留水1Ｌあたり）
ＫＣＣＭ１１０１６Ｐ△ａｃｅＥ菌株は親菌株に比べて、リシン生産能が９．６％増加したが、成長速度が大幅に遅くなった。これに比べて変異導入菌株は酢酸アンモニウムを添加していない条件と類似な程度のリシン収率の増加幅と糖消費速度を示した。
前記の結果は、リシンの収率が増加するが、成長速度が大きく減少する特徴が現れるａｃｅＥ欠損菌株に比べて、本発明のａｃｅＥ変異導入菌株は成長速度において大きな差が
なく、高収率でリシンを生産することを示す。
実施例１０：ＫＦＣＣ１０７５０由来のＥ１ｐ変異導入菌株の製作及びＬ−リシン生産能の比較
コリネバクテリウム・グルタミカムに属する他の菌株において新規変異１０種の導入効果を確認するために、前記実施例７と同様の方法を用いて、Ｌ−リシン生産菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムＫＦＣＣ１０７５０（前記微生物はＫＦＣＣ１０７５０として公開されたが、ブダペスト条約の下、国際寄託機関に再寄託されて、ＫＣＣＭ１１３４７Ｐを与えられた、特許文献４）に１０種のＥ１ｐ変異がそれぞれ導入された菌株を製作してＫＦＣＣ１０７５０:: Ｅ１ｐ （Ｑ４３２Ｅ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＫＦＣＣ１０７５０ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）と命名した。 ＫＦＣＣ１０７５０
菌株を対照群として含む１１種の菌株を実施例４と同様の方法で培養して、そこからＬ−リシンの濃度を分析した（表７）。
その結果、新規変異導入株１０種は親菌株に比べてＬ−リシン生産能が最大１７％増加したことを確認した。
実施例１１：ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ由来のＥ１ｐ変異導入菌株の製作及びＬ−リシン生産能の比較
コリネバクテリウム・グルタミカムに属する他の菌株において新規変異１０種の効果を確認するために、前記実施例７と同様の方法を用いて、Ｌ−リシン生産菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムＫＣＣＭ１０７７０Ｐ（特許文献１）にＥ１ｐ変異が導入された菌株を製作してＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１０７７０Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）と命
名した。実施例４と同様の方法で培養して、そこからＬ−リシンの濃度を分析した（表８）。
その結果、新規変異導入株１０種は親菌株に比べてＬ−リシン生産能が最大１７％増加したことを確認した。
実施例１２：ＣＪ３Ｐ由来のＥ１ｐ変異導入菌株の製作及びＬ−リシン生産能の比較
コリネバクテリウム・グルタミカムに属する他の菌株においての効果も確認するために、前記実施例７と同様の方法でＬ−リシン生産菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムＣＪ３Ｐ（非特許文献６）にＥ１ｐ変異が導入された菌株を製作し、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、ＣＪ３Ｐ：：Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ＣＪ３
Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（
Ｙ４１８Ｈ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＣＪ３Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）と
命名した。実施例４と同様の方法で培養して、そこからＬ−リシンの濃度を分析した（表９）。
その結果、新規変異導入株１０種は親菌株に比べてＬ−リシン生産能が最大１９．５％増加したことを確認した。
前記の結果は、新規確保された１０種のＥ１ｐ変異（Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ）、Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ ）、Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ））がそれぞれＬ−リシン生産能の増加に優れた効果があることを意味する。
実施例１３：ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ由来のＥ１ｐ変異導入菌株の製作及びＬ−バリン生産能の比較
コリネバクテリウム・グルタミカムに属する他のアミノ酸の生産菌株でも選別されたＥ１ｐ変異１０種の効果を確認するために、前記実施例７と同様の方法でＬ−バリン生産菌株であるコリネバクテリウム・グルタミカムＫＣＣＭ１１２０１Ｐ（特許文献５）にＥ１ｐ変異が導入された菌株を製作して、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ｅ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ１９５Ｈ） 、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｐ１９９Ｓ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ:: Ｅ１ｐ（Ｋ４３５Ａ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｑ４３２Ａ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｙ２０１Ａ）、ＫＣＣＭ１１２０１Ｐ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）と命名した。
製作された菌株を評価するために下記に記載したＬ−バリン生産培地２５ｍＬを含有する２５０ｍＬコーナーバブルフラスコに各菌株を接種して、３０℃で７２時間、２００ｒｐｍで振とう培養した。ＨＰＬＣを用いて、Ｌ−バリンの濃度を分析した（表１０）。
<バリン生産培地（ｐＨ７．２）>
グルコース５０ｇ、（ＮＨ４）２ＳＯ４２０ｇ、トウモロコシ浸漬液（Corn Steep liquid）２０ｇ、ＫＨ２ＰＯ４１ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ０．５ｇ、ビオチン２００μｇ
、ＣａＣＯ３３０ｇ（蒸留水1Ｌあたり）。
その結果、新規変異導入株１０種は親菌株に比べてＬ−バリン生産能が最大２１％増加したことを確認した。
実施例１４：野生型由来のＥ１ｐ変異導入菌株の製作及びＬ−バリン生産能の比較
前記実施例７で選別されたＥ１ｐ変異１０種のうち、実施例１３で高いＬ−バリン収率の増加効果を示した４種の変異に対して、バリン生産能を再確認するために、前記実施例７と同様の方法でコリネバクテリウム・グルタミカムＡＴＣＣ１３０３２にＥ１ｐ変異が導入された菌株を製作し、ＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）、ＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）、ＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８Ｈ）、ＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）と命名した。
前記菌株のＬ−バリン生産能を確認するために、それぞれの菌株にＬ−バリン生合成過発現ベクターであるｐＥＣＣＧ１１７-ＤｖａｌＳ（特許文献２）を電気穿孔法で形質転
換した後、カナマイシン（kanamycin ）２５ｍｇ/Ｌを含有した選別培地で形質転換菌株
を獲得してＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｅ１９０Ｖ）_ＤｖａｌＳ、ＡＴＣＣ１３０
３２ :: Ｅ１ｐ（Ｌ４３８Ｐ）_ＤｖａｌＳ、ＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｙ４１８
Ｈ）_ＤｖａｌＳ、ＡＴＣＣ１３０３２ :: Ｅ１ｐ（Ｎ４２８Ａ）_ＤｖａｌＳと命名した。
前記菌株を実施例１３と同様の方法で培養して、そこからＬ−バリンの濃度を分析した（表１１）。
その結果、新規変異導入株４種は、対照群に比べてＬ−バリン生産能が最大３８％増加したことを確認した。
以上の説明から、本発明が属する技術分野の当業者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形で実施されることを理解できるだろう。これに関連し、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、前記の詳細な説明ではなく、後述する特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (8)

  1. 配列番号１の１９０位〜２０５位のアミノ酸領域又は４１５位〜４４０位のアミノ酸領域に少なくとも一つのアミノ酸の置換を含み、
    配列番号１の１９０位〜２０５位のアミノ酸領域における置換されたアミノ酸が、１９０位、１９５位、１９９位及び２０１位のアミノ酸からなる群から選択され、
    配列番号１の４１５位〜４４０位のアミノ酸領域における置換されたアミノ酸が、４１８位、４２８位、４３２位、４３５位及び４３８位のアミノ酸からなる群から選択される、
    ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体。
  2. 配列番号１の１９０位〜２０５位のアミノ酸領域におけるアミノ酸の置換が、１９０位でのグルタミン酸からバリンへの置換（Ｅ１９０Ｖ）、１９５位でのグルタミンからヒスチジンへの置換（Ｑ１９５Ｈ）、１９９位でのプロリンからセリンへの置換（Ｐ１９９Ｓ）、及び２０１位でのチロシンからアラニンへの置換（Ｙ２０１Ａ）からなる群から選択されるものである、請求項１に記載のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体。
  3. 前記配列番号１の４１５位〜４４０位のアミノ酸領域におけるアミノ酸の置換が、４１８位でのチロシンからヒスチジンへの置換（Ｙ４１８Ｈ）、４２８位でのアスパラギンからアラニンへの置換（Ｎ４２８Ａ）、４３２位でのグルタミンからグルタミン酸への置換（Ｑ４３２Ｅ）、４３２位でのグルタミンからアラニンへの置換（Ｑ４３２Ａ）、４３５位でのリシンからアラニンへの置換（Ｋ４３５Ａ）、及び４３８位でのロイシンからプロリンへの置換（Ｌ４３８Ｐ）からなる群から選択されるものである、請求項１に記載のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体。
  4. 前記ピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体のアミノ酸配列が、配列番号１４〜３３からなる群から選択される、請求項１に記載のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体をコードする、ポリヌクレオチド。
  6. Ｌ−アミノ酸を生産するコリネバクテリウム属の微生物であって、該微生物が請求項１〜４のいずれか１項に記載のピルビン酸デヒドロゲナーゼ変異体を含む、微生物。
  7. 前記微生物が、コリネバクテリウム・グルタミカムである、請求項６に記載の微生物。
  8. （ａ）請求項６に記載のコリネバクテリウム属微生物を培地で培養してＬ−アミノ酸を生産すること、及び
    （ｂ）前記培養された微生物又は培地からＬ−アミノ酸を回収すること
    を含む、Ｌ−アミノ酸を生産する方法。
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