JP2716506B2 - Method for high-density culture of recombinant DNA strain - Google Patents

Method for high-density culture of recombinant DNA strain

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はトリプトフアンプロモーターを有するプラス
ミドを保有する組換えDNA菌株を効率良く培養するため
の新規な高密度培養方法に関する。
The present invention relates to a novel high-density culture method for efficiently culturing a recombinant DNA strain having a plasmid having a tryptophan promoter.

(従来技術及び課題) トリプトフアンプロモーターを有するプラスミドを保
有する組換えDNA菌株を培養する場合、培地中にインド
ールアクリル酸を添加することにより、トリプトフアン
プロモーターの下流に導入した構造遺伝子に対応する酸
素の生成抑制が解除されることは知られている(例え
ば、特開昭60−87784号公報参照)。しかし、インドー
ルアクリル酸は微生物菌体の増殖を阻害するため、トリ
プトフアンプロモーターを有するプラスミドを保有する
組換えDNA菌株を高発現(目的酸素を著量産生させるこ
と)状態で高密度に培養することは困難であった。
(Prior art and problems) When culturing a recombinant DNA strain having a plasmid having a tryptophan promoter, the indoleacrylic acid is added to the medium to cope with the structural gene introduced downstream of the tryptophan promoter. It is known that the suppression of the generation of oxygen is released (see, for example, JP-A-60-87784). However, since indoleacrylic acid inhibits the growth of microbial cells, cultivate the recombinant DNA strain carrying a plasmid having a tryptophan promoter at high density (producing a significant amount of the target oxygen) at high density. It was difficult.

(発明の開示) 本発明者らは、前述した問題点を解消すべく鋭意検討
した結果、トリプトフアンプロモーターを有するプラス
ミドを保有する組換えDNA菌株を培養するに当り、培養
液に、好ましくは培養の対数増殖中期から後期の段階に
おいて、インドールアクリル酸を添加し、それ以後培地
中の溶存酸素濃度を3ppm以上に保持しつつ培養を行うこ
とにより、トリプトフアンプロモーターの下流に導込し
た構造遺伝子に対応した酸素が著量産生させることがで
き、さらにその状態で高密度に組換えDNA菌株を培養す
ることができることを見い出し、本発明を完成するに到
った。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, when culturing a recombinant DNA strain having a plasmid having a tryptophan promoter, a culture solution, In the middle to late stages of the logarithmic growth of the culture, the structure introduced into the downstream of the tryptophan promoter by adding indoleacrylic acid and then culturing while maintaining the dissolved oxygen concentration in the medium at 3 ppm or more. The present inventors have found that a large amount of oxygen corresponding to the gene can be produced, and that the recombinant DNA strain can be cultured at a high density in that state, thereby completing the present invention.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明に使用する微生物としては、トリプトフアンプ
ロモーターを有するプラスミドを保有する微生物であれ
ば特に限定されるものではない。例えば、トリプトフア
ンプロモーターの下流に構造遺伝子としてtrpAtrpB(ト
リプトフアンシンターゼ遺伝子)を有するエシエリヒア
・コリ(Escherichia coli)K−12YK2009(FERM P−79
57)、エシエリヒア・コリK−12YK2014(FERM P−832
8)などが挙げられる。
The microorganism used in the present invention is not particularly limited as long as it has a plasmid having a tryptophan promoter. For example, Escherichia coli K-12YK2009 (FERM P-79) having trpAtrpB (tryptophan synthase gene) as a structural gene downstream of the tryptophan promoter.
57), Escherichia coli K-12YK2014 (FERM P-832)
8).

前記微生物の培養に用いる培地において、炭素源とし
ては、例えば、グルコース、グリセロール、フラクトー
ス、シユクロース、糖蜜等の種々の炭水化物を使用する
ことができる。また、窒素源としては、例えば塩化アン
モニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の
アンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリ、硝酸アン
モニウム等の硝酸塩や、アンモニア等が好適に用いら
れ、無機物としては、例えばリン酸カリウム、硫酸マグ
ネシウム、鉄、マンガン、亜鉛等が用いられる。また、
必要に応じて、ビタミン、アミノ酸等の栄養源を添加す
ることもできる。
In the culture medium used for culturing the microorganism, various carbohydrates such as glucose, glycerol, fructose, sucrose and molasses can be used as the carbon source. As the nitrogen source, for example, ammonium salts such as ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium phosphate, nitrates such as sodium nitrate, potassium nitrate, and ammonium nitrate, and ammonia are preferably used. As inorganic substances, for example, potassium phosphate, Magnesium sulfate, iron, manganese, zinc and the like are used. Also,
If necessary, nutrients such as vitamins and amino acids can be added.

培養温度は、通常20℃〜50℃、好ましくは30〜40℃の
範囲内であり、培養中の培地のpHは一般に6〜9、好ま
しくは7〜8の範囲内が適しており、アルカリ性物質を
培地に添加することによって調節することができる。
The cultivation temperature is usually in the range of 20 ° C to 50 ° C, preferably 30 to 40 ° C, and the pH of the medium during culturing is generally in the range of 6 to 9, preferably 7 to 8, Can be adjusted by adding to the medium.

アルカリ性物質としては、例えば、アンモニア、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の
水溶液が好適に用いられる。
As the alkaline substance, for example, an aqueous solution of ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide or the like is suitably used.

培養は通気撹拌条件の下に好気的に行うことができ
る。
The culture can be performed aerobically under aeration and stirring conditions.

培地へのインドールアクリル酸の添加時期は、好適に
は、培養の対数増殖中期から後期(通常、培養3〜8時
間目)であり、またその添加量は厳密に制限されるもの
ではないが、一般には10〜300mg/l、好ましくは25〜200
mg/lの範囲内が適当である。インドールアクリル酸の添
加後に培地中の溶存酸素レベルを3ppm以上に保持しつつ
培養を行なう。培地中の溶存酸素レベルを上記範囲に維
持する方法としては例えば、加圧空気又は/および酸素
ガスを通気する方法が挙げられる。培地中の溶存酸素レ
ベルの上限は微生物菌体に対する増殖阻害が起こらない
8ppm程度であり、好適な溶存酸素濃度範囲は3〜5ppmで
ある。
The timing of adding indole acrylic acid to the medium is preferably from the middle to late logarithmic growth of the culture (usually, 3 to 8 hours of culture), and the amount of addition is not strictly limited, Generally 10 to 300 mg / l, preferably 25 to 200
The range of mg / l is appropriate. After the addition of indole acrylic acid, the culture is performed while maintaining the dissolved oxygen level in the medium at 3 ppm or more. As a method for maintaining the dissolved oxygen level in the culture medium within the above range, for example, a method of passing pressurized air or / and oxygen gas may be mentioned. Upper limit of dissolved oxygen level in culture medium does not inhibit growth of microbial cells
It is about 8 ppm, and a suitable dissolved oxygen concentration range is 3 to 5 ppm.

なお、本明細書において培地中の溶存酸素レベル(濃
度)は、オリエンタル電気(株)製ユニバーサル・オキ
シゲン・アナライザー、タイプRAにより測定したときの
値である。
In the present specification, the dissolved oxygen level (concentration) in the medium is a value measured by a Universal Oxygen Analyzer Type RA manufactured by Oriental Electric Co., Ltd.

以上に述べた本発明の方法によれば、トリプトフアン
プロモーターを有するプラスミドを含有する組換えDNA
菌株を、プロモーターの下流に導込した遺伝子に対応す
る酸素を高収量で産生させた状態のまま、高収量で培養
することができ、工業的な利用に大いに貢献し得るもの
である。
According to the method of the present invention described above, a recombinant DNA containing a plasmid having a tryptophan promoter
The strain can be cultured at a high yield while producing a high yield of oxygen corresponding to the gene introduced downstream of the promoter, thereby greatly contributing to industrial use.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例1 下記第1表に示す組成の培地50mlを500ml用三角フラ
スコに分注し、120℃、15分間滅菌処理したものに、エ
シエリヒア・コリK−12YK−2009(FERM P−7957)を一
白金耳量植菌し、さらに120℃、10分間滅菌した50%グ
ルコース溶液の2mlを添加したのち、37℃にて1日間振
盪培養(前培養)後、120℃、15分間滅菌処理した同培
地1000mlを含む2l容通気撹拌槽に、滅菌剤50%グルコー
ス溶液20mlを添加後、前培養物20mlを植菌し、37℃、pH
7.2(25%アンモニア水で調整)で培養した。なおグル
コースは培養中培養液中の濃度が0.1〜2(wt/vol)%
となるように逐次追加した。撹拌回転数は1000rpm、通
気量は始発1VVMに調整した。培養開始6時間後にインド
ールアクリル酸を100mg/lの濃度で添加した後、酸素ガ
スを空気に混合して通気することにより、下記第2表に
示す実施区となるように培養液中の溶存酸素レベルを維
持しながら培養を行った。培養20時間後に培養を終了
し、培養液500mlから遠心分離(8000rpm、20分間、4
℃)により回収した湿菌体の重量およびトリプトフアン
シンターゼ比活性を測定した。結果を対照として空気の
みで培養した場合を100とする相対値で第2表に示す。
なお、トリプトフアンシンターゼ比活性は、一定時間培
養後の菌体を遠心分離して集菌し、100mMトリス塩酸緩
衝液(pH7.8)にて一度洗浄後、湿菌体の200mgを秤量
し、同緩衝液の1mlを添加後、菌体破砕装置(ブランソ
ン200)にて菌体を破砕したのち、遠心分離(12000rp
m、40分間、4℃)により得た上澄液を常法に従いYanof
skyらの方法[Method in Enzymology,vol.5,794(196
2)参照]により測定した。
Example 1 A 50 ml culture medium having the composition shown in Table 1 below was dispensed into a 500 ml Erlenmeyer flask, sterilized at 120 ° C. for 15 minutes, and added with Escherichia coli K-12YK-2009 (FERM P-7957). After adding 2 ml of a 50% glucose solution sterilized at 120 ° C. for 10 minutes, shaking culture (pre-culture) at 37 ° C. for 1 day, and then sterilized at 120 ° C. for 15 minutes, the same medium After adding 20 ml of a sterilizing agent 50% glucose solution to a 2 liter aeration-stirring tank containing 1000 ml, inoculate 20 ml of the preculture, and then incubate at 37 ° C, pH
The cells were cultured in 7.2 (adjusted with 25% aqueous ammonia). The concentration of glucose in the culture solution during the culture was 0.1 to 2 (wt / vol)%.
Were added sequentially so that The stirring rotation speed was adjusted to 1000 rpm, and the aeration amount was adjusted to the initial 1 VVM. After 6 hours from the start of the culture, indoleacrylic acid was added at a concentration of 100 mg / l, and oxygen gas was mixed with air and aerated, so that the dissolved oxygen in the culture solution was adjusted so as to obtain the working group shown in Table 2 below. Culture was performed while maintaining the level. After 20 hours of cultivation, the culture is terminated and centrifuged (8000 rpm, 20 minutes, 4 minutes) from 500 ml of the culture solution.
C.) and the specific activity of tryptophan synthase was measured. The results are shown in Table 2 as relative values when the cells were cultured in air alone as a control, with 100 being the relative value.
The specific activity of tryptophan synthase was determined by centrifuging the cells after culturing for a certain period of time, collecting the cells, washing once with 100 mM Tris-HCl buffer (pH 7.8), and weighing 200 mg of the wet cells. After adding 1 ml of the same buffer, the cells are disrupted by a cell disrupter (Branson 200), and then centrifuged (12000 rp).
m, 40 minutes, 4 ° C.).
Sky et al. [Method in Enzymology, vol.5, 794 (196
2)].

第1表 (NH4)2SO4 3g KH2PO4 5〃 K2HPO4 5〃 MgSO4・7H2O 0.4〃 FeSO4・7H2O 0.1〃 酵母エキス 1〃 ペプトン 1〃 蒸溜水 1000ml (pH7.2) 実施例2 菌株をエシエリヒア・コリK−12YK−2014(FERM P−
8328)を使用する以外、実施例1と同様の実験を行っ
た。結果を第3表に示す。
Table 1 (NH 4 ) 2 SO 4 3g KH 2 PO 4 5〃 K 2 HPO 4 5MgSO MgSO 4・ 7H 2 O 0.4〃 FeSO 4・ 7H 2 O 0.1〃 yeast extract 1〃 peptone 1〃 distilled water 1000ml ( pH 7.2) Example 2 The strain was transformed into Escherichia coli K-12YK-2014 (FERM P-
The same experiment as in Example 1 was performed except that 8328) was used. The results are shown in Table 3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−87784(JP,A) 特開 昭61−247393(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-87784 (JP, A) JP-A-61-247393 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】トリプトフアンプロモーターを有するプラ
スミドを保有するエシエリヒア属に属する組換えDNA菌
株を培養するに当り、培養液にインドールアクリル酸を
添加した後、培養液中の溶存酸素濃度を3ppm以上に保持
しつつ培養を行うことを特徴とするエシエリヒア属に属
する組換えDNA菌株の培養方法。
1. When culturing a recombinant DNA strain belonging to the genus Escherichia carrying a plasmid having a tryptophan promoter, after adding indoleacrylic acid to the culture solution, the dissolved oxygen concentration in the culture solution is 3 ppm or more. A method for culturing a recombinant DNA strain belonging to the genus Escherichia, wherein the cultivation is carried out while maintaining the strain.
【請求項2】インドールアクリル酸の添加時期が培養の
対数増殖中期から後期である特許請求の範囲第1項記載
の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the indole acrylic acid is added in a period from the middle to late logarithmic growth of the culture.
【請求項3】培養液に加圧空気または/および酸素ガス
を添加することにより、培養液中の溶存酸素濃度を3ppm
以上に保持する特許請求の範囲第1項記載の方法。
3. A method of adding pressurized air or / and oxygen gas to a culture solution to reduce the concentration of dissolved oxygen in the culture solution to 3 ppm.
2. The method according to claim 1, wherein said method is retained.
【請求項4】組換えDNA菌株が、エシエリヒア・コリK
−12YK2009又はエシエリヒア・コリK−12YK2014である
特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の方法。
4. The recombinant DNA strain is Escherichia coli K.
The method according to any one of claims 1 to 3, which is -12YK2009 or Escherichia coli K-12YK2014.
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