JP3861290B2 - ストレス耐性微生物及び発酵生産物の製造法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、発酵生産物の製造法に関し、詳しくは微生物を利用した発酵によるアミノ酸等の有用物質の製造法、及び微生物の生育及び／又は発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物に関する。
背景技術
細胞を高温、高浸透圧、代謝阻害、重金属の存在、ウイルス感染等のストレスにさらすと、ヒートショックタンパク質（以下、「ＨＳＰ」という）と呼ばれる一群のタンパク質が短時間に誘導合成され、ストレスに対する防御反応が起こる。このＨＳＰは、原核細胞から真核細胞まで広く相同性があり、大きくいくつかのグループ（ＨＳＰ６０群、ＨＳＰ７０群、ＨＳＰ９０群、ＴＲｉＣ群、その他の群）に分けられている（Hendrick,J.P.and Hartl,F.-V.Annu.Rev.Biochem.,62,349-384(1993)）。
ＨＳＰによるストレス耐性のメカニズムは、ＨＳＰが持つタンパク質の高次構造の形成（タンパク質の折り畳み（folding））機能による。すなわち、ストレスにより変性し、正しい高次構造がとれなくなったタンパク質にＨＳＰが結合し、正しい高次構造に折り畳み直す（refolding）ことにより、そのタンパク質の機能を正常に戻すことができる。
このようなタンパク質の高次構造形成におけるＨＳＰの機能は、変性タンパク質に対してだけではなく、正常な状態の細胞においても、タンパク質の折り畳み、会合（assembly）、および膜透過（transport）等の過程に分子シャペロンとして働くことが明らかとなりその重要性が認識され、注目を集めている（Ellis,R.J.et al.,Science,250,954-959(1990)）。シャペロン（chaperon）とは、介添え役を意味し、ＨＳＰが種々のタンパク質に結合してその機能を発揮することから名付けられた。
ＨＳＰは、上記のようなストレスに細胞がさらされると発現が誘導される。通常、この誘導は一時的であり、まもなく減衰し、新たな定常状態に達する。このＨＳＰの誘導は、転写レベルで行われることが明らかにされている（Cowing,D.C.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,80,2679-2683(1985),Zhou,Y.N.et al.,J.Bacteriol.,170,3640-3649(1988)）。一群のＨＳＰ遺伝子は、ヒートショックプロモーターと呼ばれるプロモーター構造を持ち、このヒートショックプロモーターに特有に機能するσ（シグマ）因子であるシグマ−３２（σ32）が存在することが知られている。σ32はｒｐｏＨ遺伝子によってコードされる半減期が約１分と非常に短いタンパク質であり、ＨＳＰの一時的な誘導と密接な関係があることが知られている（Straus,D.B.et al.,Nature.329,348-351(1987)）。σ32自身の発現調節は転写レベルおよび翻訳レベルで行われることが明らかにされているが、主たる調節は翻訳レベルで行われている。
ヒートショックによるＨＳＰの誘導は、σ32の合成量の増加と安定化の２つの機構によるものである。これらのうち、σ32の合成量の増加については、σ32の構造が熱により変化し、翻訳が促進されることが既に明らかになっており（Yura,T.et al.,Annu.Rev.Microbiol.,47,321-350(1993)）、σ32の安定化については、ＨＳＰ（ＤｎａＫ等）がσ32の分解に関与することが示されており、ＨＳＰによるフィードバック制御が働いていると考えられている（Tilly,K.et al.,Cell,34,641-646(1983),Liberek,K.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89,3516-3520(1994)）。
エシェリヒア・コリ（E.coli）では、ストレス存在下における上記のようなＨＳＰと細胞の生育との関係（Meury,J.et al.,FEMS Microbiol.Lett.,113,93-100(1993)）や、ヒト成長ホルモンの生産にｄｎａＫが、プロコラゲナーゼの分泌にｇｒｏＥが影響すること（Hockney,R.C.,Trends in Biotechnology 12,456(1994)）は知られているが、アミノ酸や核酸等の発酵生産物の生産性とＨＳＰとの関係は知られていない。さらに、コリネホルム細菌では、ＨＳＰと生育との関係は知られておらず、ＨＳＰと発酵生産物の生産性との関係も知られていない。
発明の開示
本発明は、ＨＳＰと微生物の生育及び発酵生産物の生産性との関係を明らかにし、アミノ酸等の有用物質の発酵生産において、微生物の生育及び／又は発酵生産物の生産を抑制するストレスの影響を減少させ、生産性や収率の低下を改善することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ＨＳＰをコードする遺伝子又はＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子を微生物に導入し、ＨＳＰの発現を増強させることによって、生産性や生育を改善させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、微生物を培地中に培養し、その培地中に発酵生産物を生成蓄積させ、該発酵生産物を採取する、微生物を利用した発酵生産物の製造法において、前記微生物が、ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与されたことを特徴とする方法である。
本発明はまた、発酵生産物を産生する微生物であって、ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は前記発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物である。
上記の本発明の方法及び本発明の微生物において、発酵生産物としてはアミノ酸、例えばＬ−スレオニン、Ｌ−リジン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン；核酸またはヌクレオシド、例えばグアニル酸、イノシン、イノシン酸；その他、ビタミン類、抗生物質等が挙げられる。
また、前記ストレスとしては、微生物の生育に好ましくない温度、培地の浸透圧または高濃度の発酵生産物が挙げられる。
また、ヒートショックタンパク質をコードする遺伝子として具体的にはｇｒｏＥが、σ因子をコードする遺伝子としてはｒｐｏＨが挙げられる。
本発明が適用される微生物としては、エシェリヒア属細菌またはコリネホルム細菌が挙げられる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明が適用される発酵生産物としては、微生物を用いた発酵生産により製造されるものであれば特に制限されないが、例えばＬ−スレオニン、Ｌ−リジン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン等の種々のＬ−アミノ酸；グアニル酸、イノシン、イノシン酸等の核酸類またはヌクレオシド；ビタミン類、抗生物質など、微生物により生産されるものが挙げられる。また、現在微生物を利用して生産されていない物質であっても、遺伝子組換え等により生産されるようになった物質についても本発明は適用され得る。上記の物質の中では、特にアミノ酸のように、培地中に分泌され、培地の浸透圧を高めるものについては、本発明の方法は好適に適用され得る。
ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は前記発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与される微生物としては、発酵により発酵生産物を産生するものであれば特に制限されず、エシェリヒア属細菌、コリネホルム細菌、バチルス属細菌、セラチア属細菌等、従来物質生産に用いられてきたものが挙げられる。好ましくは、その微生物において、プラスミドの複製開始起点を含むＤＮＡ断片が取得されていて、ＨＳＰ遺伝子又はＨＳＰ遺伝子に特有なσ因子をコードする遺伝子が機能し、これらの遺伝子のコピー数を上昇させることが可能な微生物である。尚、上記のコリネホルム細菌とは、バージーズ・マニュアル・オブ・デターミネイティブ・バクテリオロジー（Bargey's Manual of Determinative Bacteriology）第8版599頁（1974）に定義されている一群の微生物であり、好気性，グラム陽性，非抗酸性，胞子形成能を有しない桿菌であり、コリネバクテリウム属細菌、及び従来ブレビバクテリウム属に分類されていたが現在コリネバクテリウム属細菌として統合されたブレビバクテリウム属細菌、さらにコリネバクテリウム属細菌と非常に近縁なブレビバクテリウム属細菌を含む。
具体的には、例えば、発酵生産物がＬ−スレオニンの場合はエシェリヒア・コリVKPM B-3996(RIA 1867)（米国特許第5,175,107号参照）、コリネバクテリウム・アセトアシドフィラムAJ12318(FERM BP-1172)（米国特許第5,188,949号参照）等であり、Ｌ−リジンの場合はエシェリヒア・コリAJ11442(NRRL B-12185,FERMBP-1543)（米国特許第4,346,170号参照）、エシェリヒア・コリW3110(tyrA)（同株はエシェリヒア・コリW3110(tyrA)/pHATerm(FERM BP-3653)からプラスミドpHATermを脱落させることにより得られる。WO 95/16042国際公開パンフレット参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12435(FERM BP-2294)（米国特許第5,304,476号）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ3990(ATCC31269)（米国特許第4,066,501号参照）等であり、Ｌ−グルタミン酸の場合はエシェリヒア・コリAJ12624(FERM BP-3853)（フランス特許出願公開第2,680,178号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12821(FERM BP-4172)（特開平5-26811号、フランス特許出願公開第2,701,489号）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12475(FERM BP-2922)（米国特許第5,272,067号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ13029(FERM BP-5189)（JP 95/01586号国際公開パンフレット参照）等であり、Ｌ−ロイシンの場合はエシェリヒア・コリAJ11478(FERM P-5274)（特公昭62-34397号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ3718(FERM P-2516)（米国特許第3,970,519号参照）等であり、Ｌ−イソロイシンの場合はエシェリヒア・コリKX141(VKPM B-4781)（欧州特許出願公開第519,113号参照）、ブレビバクテリウム・フラバムAJ12149(FERM BP-759)（米国特許第4,656,135号参照）等であり、Ｌ−バリンの場合はエシェリヒア・コリVL1970(VKPM B-4411)（欧州特許出願公開第519,113号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12341(FERM BP-1763)（米国特許第5,188,948号参照）等であり、Ｌ−フェニルアラニンの場合は、エシェリヒア・コリAJ12604(FERM BP-3579)（特開平5-236947号、欧州特許出願公開第488,424号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12637(FERM BP-4160)（フランス特許出願公開第2,686,898号参照）等である。
本発明の方法に用いる微生物は、上記のような微生物であって、ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は前記発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物である。前記微生物に導入される遺伝子は、ＨＳＰをコードする遺伝子とＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子のいずれか一方でもよく、両方でもよい。
「ＨＳＰの発現量が増強される」とは、もともとＨＳＰを産生する微生物のＨＳＰ産生量が増加することに加えて、ＨＳＰを本来的には実質的に発現しない微生物がＨＳＰを発現するようになることも含む意味である。ＨＳＰの発現量の増強は、具体的には、例えば、外来の又は内在性の（endogenous）のＨＳＰ遺伝子を微生物細胞内に導入して発現させることにより実現される。その際、微生物細胞内で自律複製可能なベクター、特にマルチコピー型のプラスミドをベクターとして用いると、ＨＳＰ遺伝子の細胞内コピー数を高めることができる。また、発現効率のよいプロモーターを用いてＨＳＰ遺伝子当たりの発現量を高めることによってもＨＳＰの発現を効率的に増強することができる。さらに、ＨＳＰ遺伝子固有のプロモーターに特有に機能するσ因子遺伝子を微生物細胞内に導入することによっても、ＨＳＰを増強することができる。
ＨＳＰをコードする遺伝子としては、ｇｒｏＥ（ＧｒｏＥＬＳ遺伝子等）、ｄｎａＫ（ＤｎａＫ遺伝子）、ｄｎａＪ（ＤｎａＪ遺伝子）等が挙げられるが、これらの中ではｇｒｏＥが好ましい。また、これらの遺伝子に特有に機能するσ因子としてはσ32をコードするｒｐｏＨが挙げられる。これらの遺伝子の起源となる微生物としては、各々の遺伝子がエシェリヒア属細菌またはコリネホルム細菌細胞中で機能することができるものであれば特に制限されないが、具体的にはエシェリヒア属細菌及びコリネホルム細菌が挙げられる。
エシェリヒア・コリのｒｐｏＨ遺伝子およびｇｒｏＥ遺伝子は、その塩基配列が既に報告されており（ｒｐｏＨ：J.Bacteriol.170,3479-3484(1988)、ｇｒｏＥ：Nature,333,330-334(1988)）、その配列に基づいて合成したオリゴヌクレオチドプライマーを用いたＰＣＲ法（ポリメラーゼチェインリアクション）により増幅することによってエシェリヒア・コリ染色体から得られる。ｒｐｏＨ遺伝子増幅用のプライマーの塩基配列としては、配列番号１及び２に記載の配列が、ｇｒｏＥ遺伝子増幅用のプライマーとしては、配列番号３及び４に記載の配列が挙げられる。
また、ブレビバクテリウム・フラバムのｄｎａＫ遺伝子及びｇｒｏＥ遺伝子が、エシェリヒア・コリ及びバチルス・サブチリス由来のｄｎａＫ遺伝子間、及びｇｒｏＥ遺伝子間で保存されているアミノ酸配列を基に作成したプライマーを用いたＰＣＲ法により、単離されており、これらの遺伝子は、他の微生物由来のｄｎａＫ遺伝子又はｇｒｏＥ遺伝子と高い相同性を示すことが報告されている（９４年度日本分子生物学会大会講演要旨集第３９５頁）。この事実から、他のＨＳＰをコードする遺伝子（ｄｎａＪ遺伝子及びｒｐｏＨ遺伝子等）についても同様に、エシェリヒア・コリ由来の各々の遺伝子と相同性が高いことが予想される。したがって、エシェリヒア・コリ由来のＨＳＰをコードする遺伝子を用いたハイブリダイゼーションにより、あるいはこれらの遺伝子の一部の配列を用いたＰＣＲ法によって、コリネホルム細菌から各々の遺伝子を単離することは容易であると考えられる。
上記のようにして得られた遺伝子をエシェリヒア属細菌に導入するには、例えば、上記遺伝子を含むＤＮＡ断片をエシェリヒア属細菌細胞内において自律複製可能なベクターＤＮＡに接続し、得られた組換えベクターでエシェリヒア属細菌を形質転換すればよい。また、上記遺伝子を、エシェリヒア属細菌以外の微生物に導入するには、その微生物細胞内において自律複製可能なベクターＤＮＡに上記遺伝子を含むＤＮＡ断片を接続し、得られた組換えベクターで前記微生物を形質転換すればよい。
本発明において用いることのできるベクターＤＮＡとしては、プラスミドベクターＤＮＡが好ましく、遺伝子が導入される微生物がエシェリヒア属細菌の場合には、例えばpUC19、pUC18、pBR322、pHSG299、pHSG399、RSF1010等が挙げられる。他にもファージＤＮＡのベクターも利用できる。ＨＳＰの発現を効率的に達成するために、ＨＳＰ遺伝子固有のプロモーターに代えてｌａｃ、ｔｒｐ、ＰＬ等の微生物内で働くプロモーターを用いてもよい。尚、ＨＳＰ遺伝子又はＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子を微生物に導入するには、これらの遺伝子を含むＤＮＡをトランスポゾン（Berg,D.E.and Berg,C.M.,Bio/Technol.,1,417(1983)）、Ｍｕファージ（特開平２−１０９９８５）または相同性組換え（Experiments in Molecular Genetics,Cold Spring Harbor Lab.(1972)）を用いた方法で前記微生物の染色体に組み込んでもよい。
本発明において用いることのできるベクターＤＮＡとしては、遺伝子が導入される微生物がコリネホルム細菌の場合には、コリネホルム細菌で自律複製可能なプラスミドベクター、例えばｐＡＭ３３０（特公平１−１１２８０号公報参照）や、ｐＨＭ１５１９（特開昭５８−７７８９５号公報参照）等が挙げられる。
形質転換の方法は、通常の微生物の形質転換体の作製と特に変わるところはなく、例えばエシェリヒア属細菌の場合には、D.M.Morrisonの方法（Methods in Enzymology 68,326(1979)）あるいは受容菌細胞を塩化カルシウムで処理してＤＮＡの透過性を増す方法（Mandel,M.and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,159(1970)）等により行うことができる。また、コリネホルム細菌の形質転換は、上記のMandelらの方法、またはバチルス・ズブチリスについて報告されている様に細胞がＤＮＡを取り込み得る様に増殖段階（いわゆるコンピテントセル）に導入する方法（Duncan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E.,Gene,1,153(1977)）により行うことができる。あるいは、バチルス・ズブチリス、放線菌類および酵母について知られている様に（Chang,S.and Choen,S.N.,Molec.Gen.,Genet.,168.111(1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature,274,398(1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75 1929(1978)）、ＤＮＡ受容菌を組換えＤＮＡを容易に取り込むプロトプラストまたはスフェロプラストにして組換えＤＮＡを導入することも可能である。さらに、電気パルス法（杉本ら,特開平2-207791号公報）によっても、組換えＤＮＡをブレビバクテリウム属またはコリネバクテリウム属細菌に導入することができる。
通常の微生物は、培養温度の上昇、発酵生産物や高濃度の培地成分による高浸透圧、あるいは目的とする発酵生産物の産生に伴う代謝異常等によるストレスを受けると、生育が抑制されたり発酵生産物の生産性や収率が低下するが、ＨＳＰの発現を増強させることによって、これらのストレスに対する耐性を付与することができる。その結果、前記のようなストレスを微生物が受ける環境下で、発酵生産物の生産性を向上させることができる。尚、ストレスに対する耐性とは、完全な耐性を意味するものではなく、ストレスから受ける影響を減少させる性質も含む。また、導入する遺伝子の種類や宿主微生物の種類によっては、生育の抑制と発酵生産物の生産性や収率の低下の両方が解消されるものとは限らず、生育は抑制されるが発酵生産物の収率が向上する場合がある。本発明の方法により耐性を付与することができるストレスとしては、微生物の生育に好ましくない温度、培地の浸透圧、培地中の高濃度のアミノ酸等が挙げられる。
本発明の方法に用いる発酵生産用の培地は、利用される微生物に応じて従来より用いられてきた周知の培地を用いてかまわない。つまり、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である。本発明を実施するための特別な培地は必要とされない。
炭素源としては、グルコース、ラクトース、ガラクトース、フラクトースやでんぷんの加水分解物などの糖類、グリセロールやソルビトールなどのアルコール類、フマール酸、クエン酸、コハク酸等の有機酸類等を用いることができる。
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、Ｌ−チロシ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。
培養は、利用される微生物に応じて従来より用いられてきた周知の条件で行ってかまわない。例えば、好気的条件下で１６〜１２０時間培養を実施するのがよく、培養温度は２５℃〜４５℃に、培養中ｐＨは５〜８に制御する。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。
培養終了後の培地液からの代謝産物の採取は、本願発明において特別な方法が必要とされることはない。すなわち、本発明は従来より周知となっているイオン交換樹脂法、沈澱法その他の方法を組み合わせることにより実施できる。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
実施例１ ｒｐｏＨ遺伝子及びｇｒｏＥ遺伝子導入用プラスミドの作製
＜１＞ｒｐｏＨ遺伝子およびｇｒｏＥ遺伝子のクローニング
エシェリヒア・コリのｒｐｏＨ遺伝子及びｇｒｏＥ遺伝子を、ＰＣＲ（ポリメラーゼ・チェイン・リアクション）法によりクローニングした。ＰＣＲ法に用いるプライマーは、既に報告されているエシェリヒア・コリのｒｐｏＨ遺伝子（J.Bacteriol.,170,3479-3484(1988)）およびｇｒｏＥ遺伝子（Nature,333,330-334(1988)）の配列をもとに合成した。ｒｐｏＨ遺伝子の増幅用プライマーとしては、配列番号１（５’側）及び配列番号２（３’側）に示すオリゴヌクレオチドを、ｇｒｏＥ遺伝子の増幅用プライマーとしては、配列番号３（５’側）及び配列番号４（３’側）に示すヌクレオチド配列を有するオリゴヌクレオチドを、それぞれ合成した。
（ｒｐｏＨ遺伝子増幅用プライマー）
（ｇｒｏＥ遺伝子増幅用プライマー）
E.coli K-12株から斉藤らの方法（Saito,H.and Miura,K.,Biochem.Biophys.Acta.,72,619(1963)）により染色体ＤＮＡを抽出し、これを鋳型とし、上記オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、ＰＣＲ反応を行った。
ＰＣＲ反応は、熱変性（９４℃、１分）、アニーリング（３７℃、２分）、及びポリメラーゼ反応（７２℃、３分）からなるサイクルを２５サイクル行った。
得られた増幅産物の両末端を、市販のＤＮＡ末端平滑化キット（宝酒造社製、Blunting kit）を用いて平滑末端化した後、ベクタープラスミドｐＳＴＶ２８（宝酒造社製）のＨｉｎｃII部位にそれぞれクローニングし、プラスミドｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨおよびｐＳＴＶ２８−ｇｒｏＥを得た。
＜２＞ｒｐｏＨ遺伝子を含むプラスミドおよびｇｒｏＥ遺伝子を含むプラスミドへのコリネホルム細菌由来の複製起点の導入
ｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨを、コリネホルム細菌細胞内で自律複製可能にするために、既に取得されているコリネホルム細菌で自律複製可能なプラスミドｐＨＭ１５１９（Miwa,k.et.al.,Agric.Biol.Chem.,48(1984)2901-2903）由来の複製起点（特開平５−００７４９１号公報）をｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨに導入した。具体的には、ｐＨＭ１５１９を制限酵素ＢａｍＨＩおよびＫｐｎＩで消化し、複製起点を含むＤＮＡ断片を取得し、得られた断片をＤＮＡ末端平滑化キット（宝酒造社製、Ｂｌｕｎｔｉｎｇ ｋｉｔ）を用いて平滑末端化した後、その末端にＫｐｎＩリンカー（宝酒造社製）を連結し、それをｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨのＫｐｎＩ部位に挿入してｐＲＰＨを取得した。また、対照として、ｒｐｏＨ遺伝子を持たないプラスミドｐＨＳＧ３９９を用い、そのＳａｌＩ部位に同様にＳａｌＩリンカー（宝酒造社製）を用いてｐＨＭ１５１９由来の複製起点を挿入してｐＳＡＣ４を取得した。
実施例２ ｒｐｏＨ遺伝子を導入したＬ−グルタミン酸生産菌によるＬ−グルタミン酸生産
Ｌ−グルタミン酸生成能を有するブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムＡＪ１２８２１（ＦＥＲＭ ＢＰ−４１７２）に、上記の様にして作製したｐＲＰＨとｐＳＡＣ４とを導入し、それぞれのプラスミドが導入された形質転換体のＬ−グルタミン酸生産性を評価した。ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム細胞へのプラスミドの導入は、電気パルス法（特開平２−２０７７９１）により行った。
プラスミドが導入された形質転換体は、４μｇ／ｍｌのクロラムフェニコールを含むＣＭ２Ｇプレート培地（ポリペプトン１０ｇ、酵母エキス１０ｇ、グルコース５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ、寒天１５ｇを純水１Ｌに含む。ｐＨ７．２）にて選択した。
得られた形質転換体のＬ−グルタミン酸の生産性の評価は以下の様にして行った。ＣＭ２Ｇプレート培地にて各形質転換体を培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース８０ｇ、ＫＨ2ＰＯ4１ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．４ｇ、（ＮＨ4）2ＳＯ4３０ｇ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、ＭｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、大豆加水分解液１５ｍｌ、サイアミン塩酸塩２００μｇ、ビオチン３００μｇ、クロラムフェニコール４ｍｇおよびＣａＣＯ3５０ｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは８．０に調整されている）中で、３５℃で２０時間培養した。尚、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムの好適な培養温度は、通常３１〜３２℃である。
培養後、菌体濃度、及び培地中に蓄積されたＬ−グルタミン酸の量を測定した。Ｌ−グルタミン酸の定量は、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ−２１０を使用して行った。菌体濃度は、０．２Ｎ塩酸で５１倍に希釈した培養液の６６０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ660）により測定した。結果を表１に示す。
この結果から明らかなように、ｒｐｏＨ遺伝子を導入されたブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムＬ−グルタミン酸生産菌は、生育は抑制されたがＬ−グルタミン酸生産性が向上した。
実施例３ ｒｐｏＨ遺伝子を導入したＬ−リジン生産菌によるＬ−リジン生産
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム ＡＴＣＣ１３８６９から変異誘導された、Ｓ−（２−アミノエチル）−Ｌ−システインに耐性を示し、Ｌ−リジン生成能を有するブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムＡＪ１２４３５（ＦＥＲＭ ＢＰ−２２９４）に、上記の様にして作製したｐＲＰＨとｐＳＡＣ４とを導入し、それぞれのプラスミドが導入された形質転換体のＬ−リジン生産性を評価した。
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム細胞へのプラスミドの導入は、電気パルス法（特開平２−２０７７９１）により行った。
プラスミドが導入された形質転換体は、４μｇ／ｍｌのクロラムフェニコールを含むＣＭ２Ｇプレート培地（ポリペプトン１０ｇ、酵母エキス１０ｇ、グルコース５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ、寒天１５ｇを純水１Ｌに含む。ｐＨ７．２）にて選択した。
得られた形質転換体のＬ−リジン生産性の評価は以下の様にして行った。ＣＭ２Ｇプレート培地にて各形質転換体を培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース１００ｇ、ＫＨ2ＰＯ4１ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．４ｇ、（ＮＨ4）2ＳＯ4３０ｇ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、ＭｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、大豆加水分解液１５ｍｌ、サイアミン塩酸塩２００μｇ、ビオチン３００μｇ、クロラムフェニコール４ｍｇおよびＣａＣＯ3５０ｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは８．０に調整されている）中で、３１．５℃で６０時間培養した。培養後、菌体濃度、及び培地中に蓄積されたＬ−リジンの量を測定した。Ｌ−リジンの定量は、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ−２１０を使用して、Ｌ−リジン塩酸塩の量として行った。菌体濃度は、０．２Ｎ塩酸で５１倍に希釈した培養液の６６０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ660）により測定した。結果を表２に示す。
表２に示されるように、ｒｐｏＨ遺伝子を導入されたブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムＬ−リジン生産菌は、生育がよく、Ｌ−リジン生産性も向上した。この結果は、Ｌ−リジンの蓄積による浸透圧の上昇による影響が緩和された結果であると推定される。
実施例４ ｇｒｏＥ遺伝子を導入したＬ−フェニルアラニン生産性エシェリヒア・コリによるＬ−フェニルアラニン生産
エシェリヒア・コリＫ１２株から育種されたフェニルアラニン生産菌ＡＪ１２６０４株（ＦＥＲＭ ＢＰ−３５７９）に、上記の様に作成したｐＳＴＶ２８−ｇｒｏＥあるいはｐＳＴＶ２８を導入し、それぞれのプラスミドが導入された形質転換体のＬ−フェニルアラニン生産性を評価した。
プラスミドの導入は、電気パルス法（特開平２−２０７７９１）を用いた。プラスミドが導入された形質転換体は、４０μｇ／ｍｌのクロラムフェニコールを含むＬプレート培地（ポリペプトン１０ｇ、酵母エキス５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ、寒天１５ｇを純水１Ｌに含む。ｐＨ７．２）にて選択した。
得られた形質転換体のＬ−フェニルアラニンの生産性の評価は以下の様にして行った。４０ｍｇ／Ｌのクロラムフェニコールを含むＬプレート培地にて培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース２０ｇ、Ｎａ2ＨＰＯ4２９．４ｇ、ＫＨ2ＰＯ4６ｇ、ＮａＣｌ１ｇ、ＮＨ4Ｃｌ２ｇ、クエン酸ナトリウム１０ｇ、グルタミン酸ナトリウム０．４ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ３ｇ、ＫＣｌ０．２３ｇ、サイアミン塩酸塩２ｍｇ、Ｌ−チロシン７５ｍｇおよびクロラムフェニコール４０ｍｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは７．０に調整されている）中で、４５℃で４０時間培養した。培養後、菌体濃度、及び培地中に蓄積されたＬ−フェニルアラニンの量を測定した。Ｌ−フェニルアラニンの定量は、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ−２１０を使用して行った。菌体濃度は、純水で５１倍に希釈した培養液の６６０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ660）により測定した。その結果を表３に示す。
この結果から、ｇｒｏＥ遺伝子が導入されたE.coliは、Ｌ−フェニルアラニン生産性が向上したことが明らかである。
実施例５ ｒｐｏＨ遺伝子を導入したＬ−リジン生産性エシェリヒア・コリによるＬ−リジン生産
Ｌ−リジン生産の宿主には、エシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株を用いた。Ｗ３１１０（ｔｙｒＡ）株は、欧州特許公開９２年４８８４２４号公報に詳しい記載があるが、その調製方法について簡単にふれると以下の通りである。
国立遺伝学研究所（静岡県三島市）よりE.coli Ｗ３１１０株を入手した。同株をストレプトマイシン含有のＬＢプレートにまき、コロニーを形成する株を選択してストレプトマイシン耐性株を取得した。選択したストレプトマイシン耐性株と、E.coli K-12 ME8424株を混合して、完全培地（L-Broth:1％ Bacto trypton,0.5％ Yeast extract,0.5％ NaCl）で３７℃の条件下、１５分間静置培養して接合を誘導した。E.coli K-12 ME8424株は、（HfrPO45,thi,relA1,tyrA::Tn10,ung-1.nadB）の遺伝形質を有し、国立遺伝学研究所より入手できる。その後、培養物を、ストレプトマイシン、テトラサイクリンおよびＬ−チロシンを含有する完全培地（L-Broth:1％ Bacto trypton,0.5％ Yeast extract,0.5％ NaCl,1.5％ agar）にまき、コロニーを形成する株を選択した。この株を、E.coli Ｗ３１１０（ｔｙｒＡ）株と命名した。
欧州特許公開９２年４８８４２４号公報には、この菌株にプラスミドを導入して形成される株が多く記載されている。たとえば、プラスミドｐＨＡＴｅｒｍを導入して得られる株は、エシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ｐＨＡＴｅｒｍと命名され、１９９１年１１月１６日に通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（郵便番号３０５ 日本国茨城県つくば市東一丁目１番３号）に、ブダペスト条約に基づき国際寄託されており、ＦＥＲＭ ＢＰ−３６５３の受託番号が付与されている。この菌株からプラスミドｐＨＡＴｅｒｍを常法により脱落させることによってエシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株を取得することができる。
このエシェリヒア．コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株に、リジン生合成遺伝子を持つプラスミドＲＳＦＤ８０を実施例４に示した方法で導入した。ＲＳＦＤ８０は、ＷＯ ９５／１６０４２号国際公開パンフレットに記載されており、Ｌ−リジンによるフィードバック阻害が解除されたジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードするＤＮＡと、Ｌ−リジンによるフィードバック阻害が解除されたアスパルトキナーゼをコードするＤＮＡを含んでいる。ＲＳＦＤ８０プラスミドを保持するE.coli JM109株は、ＡＪ１２３９６と命名され、１９９３年１０月２８日に通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（郵便番号３０５ 日本国茨城県つくば市東一丁目１番３号）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の受託番号で寄託されている。
ＲＳＦＤ８０が導入されたＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株の形質転換体は、５０μｇ／ｍｌのストレプトマイシンを含むプレート培地にて選択した。
一方、ｒｐｏＨ遺伝子導入用のプラスミドは次にように構築した。実施例１の＜１＞に示した方法によりｒｐｏＨ遺伝子をＰＣＲ法により増幅し、得られた増幅産物の両端を市販のＤＮＡ末端平滑化キット（宝酒造社製、Ｂｌｕｎｔｉｎｇ ｋｉｔ）を用いて平滑末端化した後、ベクタープラスミドｐＭＷ１１９（和光純薬社製）のＨｉｎｃＩＩ部位にクローニングし、プラスミドｐＭＷｒｐｏＨを得た。このプラスミドは上記の方法によりエシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ＲＳＦＤ８０株へ導入した。プラスミドが導入された形質転換体は５０μｇ／ｍｌのストレプトマイシンと５０μｇ／ｍｌのアンピシリンを含むＬプレート培地にて選択した。
以上のようにして得られたエシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ＲＳＦＤ８０株、エシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ＲＳＦＤ８０＋ｐＭＷｒｐｏＨ株のＬ−リジン生産性を評価した。
得られた形質転換体のＬ−リジン生産性の評価は以下の様にして行った。Ｌプレート培地にて培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース４０ｇ、ＫＨ2ＰＯ4１ｇ、ＭｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、酵母エキス２ｇ、Ｌ−チロシン０．１ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ１ｇ、ＣａＣＯ3２５ｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは７．０に調整されている）中で３７℃で３０時間培養した。この時、Ｌ−リジン塩酸塩を初添で４０ｇ／Ｌ加えたものについても培養を行った。Ｌ−リジンの定量を、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ２１０を使用して行った。表４に、Ｌ−リジンの増加量（培養後の培地中のＬ−リジン量から初添Ｌ−リジン量を引いたもの）を、Ｌ−リジン塩酸塩の量として示した。
この結果から、ｒｐｏＨ遺伝子が導入されたエシェリヒア・コリは高濃度のＬ−リジン存在下でも、ｒｐｏＨ遺伝子が導入されていない菌株よりＬ−リジンの生産性が向上していることが明らかである。
産業上の利用可能性
本発明により、ＨＳＰと微生物の生育及び発酵生産物の生産性との関係が明らかにされ、アミノ酸等の有用物質の発酵生産において、ストレスの影響を減少させ、生産性や収率の低下を改善することができる。
配列表
(1)一般情報
(i)出願人：味の素株式会社
(ii)発明の名称：ストレス耐性微生物及び発酵生産物の製造法
(iii)配列数：４
(iv)連絡先：
(A)宛名：味の素株式会社
(B)番地：京橋１丁目１５−１
(C)市 ：中央区
(D)州 ：東京都
(E)国 ：日本国
(F)ZIP ：１０４
(v)コンピュータ読取り可能形式
(A)媒体：
(B)コンピュータ：
(C)操作システム：
(D)ソフトウェア：
(vi)現行出願データ
(A)出願番号
(B)出願日
(C)分類
(viii)代理人／事務所情報
(A)名前：
(B)登録番号：
(C)整理番号：
(ix)通信情報
(A)電話番号：
(B)ファクシミリ番号：
(2)配列番号１に関する情報
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号１
(2)配列番号２に関する情報
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号２
(2)配列番号３に関する情報
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号３
(2)配列番号４に関する情報
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号４
本発明は、発酵生産物の製造法に関し、詳しくは微生物を利用した発酵によるアミノ酸等の有用物質の製造法、及び微生物の生育及び／又は発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物に関する。
背景技術
細胞を高温、高浸透圧、代謝阻害、重金属の存在、ウイルス感染等のストレスにさらすと、ヒートショックタンパク質（以下、「ＨＳＰ」という）と呼ばれる一群のタンパク質が短時間に誘導合成され、ストレスに対する防御反応が起こる。このＨＳＰは、原核細胞から真核細胞まで広く相同性があり、大きくいくつかのグループ（ＨＳＰ６０群、ＨＳＰ７０群、ＨＳＰ９０群、ＴＲｉＣ群、その他の群）に分けられている（Hendrick,J.P.and Hartl,F.-V.Annu.Rev.Biochem.,62,349-384(1993)）。
ＨＳＰによるストレス耐性のメカニズムは、ＨＳＰが持つタンパク質の高次構造の形成（タンパク質の折り畳み（folding））機能による。すなわち、ストレスにより変性し、正しい高次構造がとれなくなったタンパク質にＨＳＰが結合し、正しい高次構造に折り畳み直す（refolding）ことにより、そのタンパク質の機能を正常に戻すことができる。
このようなタンパク質の高次構造形成におけるＨＳＰの機能は、変性タンパク質に対してだけではなく、正常な状態の細胞においても、タンパク質の折り畳み、会合（assembly）、および膜透過（transport）等の過程に分子シャペロンとして働くことが明らかとなりその重要性が認識され、注目を集めている（Ellis,R.J.et al.,Science,250,954-959(1990)）。シャペロン（chaperon）とは、介添え役を意味し、ＨＳＰが種々のタンパク質に結合してその機能を発揮することから名付けられた。
ＨＳＰは、上記のようなストレスに細胞がさらされると発現が誘導される。通常、この誘導は一時的であり、まもなく減衰し、新たな定常状態に達する。このＨＳＰの誘導は、転写レベルで行われることが明らかにされている（Cowing,D.C.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,80,2679-2683(1985),Zhou,Y.N.et al.,J.Bacteriol.,170,3640-3649(1988)）。一群のＨＳＰ遺伝子は、ヒートショックプロモーターと呼ばれるプロモーター構造を持ち、このヒートショックプロモーターに特有に機能するσ（シグマ）因子であるシグマ−３２（σ32）が存在することが知られている。σ32はｒｐｏＨ遺伝子によってコードされる半減期が約１分と非常に短いタンパク質であり、ＨＳＰの一時的な誘導と密接な関係があることが知られている（Straus,D.B.et al.,Nature.329,348-351(1987)）。σ32自身の発現調節は転写レベルおよび翻訳レベルで行われることが明らかにされているが、主たる調節は翻訳レベルで行われている。
ヒートショックによるＨＳＰの誘導は、σ32の合成量の増加と安定化の２つの機構によるものである。これらのうち、σ32の合成量の増加については、σ32の構造が熱により変化し、翻訳が促進されることが既に明らかになっており（Yura,T.et al.,Annu.Rev.Microbiol.,47,321-350(1993)）、σ32の安定化については、ＨＳＰ（ＤｎａＫ等）がσ32の分解に関与することが示されており、ＨＳＰによるフィードバック制御が働いていると考えられている（Tilly,K.et al.,Cell,34,641-646(1983),Liberek,K.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89,3516-3520(1994)）。
エシェリヒア・コリ（E.coli）では、ストレス存在下における上記のようなＨＳＰと細胞の生育との関係（Meury,J.et al.,FEMS Microbiol.Lett.,113,93-100(1993)）や、ヒト成長ホルモンの生産にｄｎａＫが、プロコラゲナーゼの分泌にｇｒｏＥが影響すること（Hockney,R.C.,Trends in Biotechnology 12,456(1994)）は知られているが、アミノ酸や核酸等の発酵生産物の生産性とＨＳＰとの関係は知られていない。さらに、コリネホルム細菌では、ＨＳＰと生育との関係は知られておらず、ＨＳＰと発酵生産物の生産性との関係も知られていない。
発明の開示
本発明は、ＨＳＰと微生物の生育及び発酵生産物の生産性との関係を明らかにし、アミノ酸等の有用物質の発酵生産において、微生物の生育及び／又は発酵生産物の生産を抑制するストレスの影響を減少させ、生産性や収率の低下を改善することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ＨＳＰをコードする遺伝子又はＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子を微生物に導入し、ＨＳＰの発現を増強させることによって、生産性や生育を改善させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、微生物を培地中に培養し、その培地中に発酵生産物を生成蓄積させ、該発酵生産物を採取する、微生物を利用した発酵生産物の製造法において、前記微生物が、ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与されたことを特徴とする方法である。
本発明はまた、発酵生産物を産生する微生物であって、ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は前記発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物である。
上記の本発明の方法及び本発明の微生物において、発酵生産物としてはアミノ酸、例えばＬ−スレオニン、Ｌ−リジン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン；核酸またはヌクレオシド、例えばグアニル酸、イノシン、イノシン酸；その他、ビタミン類、抗生物質等が挙げられる。
また、前記ストレスとしては、微生物の生育に好ましくない温度、培地の浸透圧または高濃度の発酵生産物が挙げられる。
また、ヒートショックタンパク質をコードする遺伝子として具体的にはｇｒｏＥが、σ因子をコードする遺伝子としてはｒｐｏＨが挙げられる。
本発明が適用される微生物としては、エシェリヒア属細菌またはコリネホルム細菌が挙げられる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明が適用される発酵生産物としては、微生物を用いた発酵生産により製造されるものであれば特に制限されないが、例えばＬ−スレオニン、Ｌ−リジン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−ロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−バリン、Ｌ−フェニルアラニン等の種々のＬ−アミノ酸；グアニル酸、イノシン、イノシン酸等の核酸類またはヌクレオシド；ビタミン類、抗生物質など、微生物により生産されるものが挙げられる。また、現在微生物を利用して生産されていない物質であっても、遺伝子組換え等により生産されるようになった物質についても本発明は適用され得る。上記の物質の中では、特にアミノ酸のように、培地中に分泌され、培地の浸透圧を高めるものについては、本発明の方法は好適に適用され得る。
ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は前記発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与される微生物としては、発酵により発酵生産物を産生するものであれば特に制限されず、エシェリヒア属細菌、コリネホルム細菌、バチルス属細菌、セラチア属細菌等、従来物質生産に用いられてきたものが挙げられる。好ましくは、その微生物において、プラスミドの複製開始起点を含むＤＮＡ断片が取得されていて、ＨＳＰ遺伝子又はＨＳＰ遺伝子に特有なσ因子をコードする遺伝子が機能し、これらの遺伝子のコピー数を上昇させることが可能な微生物である。尚、上記のコリネホルム細菌とは、バージーズ・マニュアル・オブ・デターミネイティブ・バクテリオロジー（Bargey's Manual of Determinative Bacteriology）第8版599頁（1974）に定義されている一群の微生物であり、好気性，グラム陽性，非抗酸性，胞子形成能を有しない桿菌であり、コリネバクテリウム属細菌、及び従来ブレビバクテリウム属に分類されていたが現在コリネバクテリウム属細菌として統合されたブレビバクテリウム属細菌、さらにコリネバクテリウム属細菌と非常に近縁なブレビバクテリウム属細菌を含む。
具体的には、例えば、発酵生産物がＬ−スレオニンの場合はエシェリヒア・コリVKPM B-3996(RIA 1867)（米国特許第5,175,107号参照）、コリネバクテリウム・アセトアシドフィラムAJ12318(FERM BP-1172)（米国特許第5,188,949号参照）等であり、Ｌ−リジンの場合はエシェリヒア・コリAJ11442(NRRL B-12185,FERMBP-1543)（米国特許第4,346,170号参照）、エシェリヒア・コリW3110(tyrA)（同株はエシェリヒア・コリW3110(tyrA)/pHATerm(FERM BP-3653)からプラスミドpHATermを脱落させることにより得られる。WO 95/16042国際公開パンフレット参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12435(FERM BP-2294)（米国特許第5,304,476号）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ3990(ATCC31269)（米国特許第4,066,501号参照）等であり、Ｌ−グルタミン酸の場合はエシェリヒア・コリAJ12624(FERM BP-3853)（フランス特許出願公開第2,680,178号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12821(FERM BP-4172)（特開平5-26811号、フランス特許出願公開第2,701,489号）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12475(FERM BP-2922)（米国特許第5,272,067号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ13029(FERM BP-5189)（JP 95/01586号国際公開パンフレット参照）等であり、Ｌ−ロイシンの場合はエシェリヒア・コリAJ11478(FERM P-5274)（特公昭62-34397号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ3718(FERM P-2516)（米国特許第3,970,519号参照）等であり、Ｌ−イソロイシンの場合はエシェリヒア・コリKX141(VKPM B-4781)（欧州特許出願公開第519,113号参照）、ブレビバクテリウム・フラバムAJ12149(FERM BP-759)（米国特許第4,656,135号参照）等であり、Ｌ−バリンの場合はエシェリヒア・コリVL1970(VKPM B-4411)（欧州特許出願公開第519,113号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12341(FERM BP-1763)（米国特許第5,188,948号参照）等であり、Ｌ−フェニルアラニンの場合は、エシェリヒア・コリAJ12604(FERM BP-3579)（特開平5-236947号、欧州特許出願公開第488,424号参照）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12637(FERM BP-4160)（フランス特許出願公開第2,686,898号参照）等である。
本発明の方法に用いる微生物は、上記のような微生物であって、ＨＳＰをコードする遺伝子及びＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるＨＳＰの発現量が増強され、微生物の生育及び／又は前記発酵生産物の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物である。前記微生物に導入される遺伝子は、ＨＳＰをコードする遺伝子とＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子のいずれか一方でもよく、両方でもよい。
「ＨＳＰの発現量が増強される」とは、もともとＨＳＰを産生する微生物のＨＳＰ産生量が増加することに加えて、ＨＳＰを本来的には実質的に発現しない微生物がＨＳＰを発現するようになることも含む意味である。ＨＳＰの発現量の増強は、具体的には、例えば、外来の又は内在性の（endogenous）のＨＳＰ遺伝子を微生物細胞内に導入して発現させることにより実現される。その際、微生物細胞内で自律複製可能なベクター、特にマルチコピー型のプラスミドをベクターとして用いると、ＨＳＰ遺伝子の細胞内コピー数を高めることができる。また、発現効率のよいプロモーターを用いてＨＳＰ遺伝子当たりの発現量を高めることによってもＨＳＰの発現を効率的に増強することができる。さらに、ＨＳＰ遺伝子固有のプロモーターに特有に機能するσ因子遺伝子を微生物細胞内に導入することによっても、ＨＳＰを増強することができる。
ＨＳＰをコードする遺伝子としては、ｇｒｏＥ（ＧｒｏＥＬＳ遺伝子等）、ｄｎａＫ（ＤｎａＫ遺伝子）、ｄｎａＪ（ＤｎａＪ遺伝子）等が挙げられるが、これらの中ではｇｒｏＥが好ましい。また、これらの遺伝子に特有に機能するσ因子としてはσ32をコードするｒｐｏＨが挙げられる。これらの遺伝子の起源となる微生物としては、各々の遺伝子がエシェリヒア属細菌またはコリネホルム細菌細胞中で機能することができるものであれば特に制限されないが、具体的にはエシェリヒア属細菌及びコリネホルム細菌が挙げられる。
エシェリヒア・コリのｒｐｏＨ遺伝子およびｇｒｏＥ遺伝子は、その塩基配列が既に報告されており（ｒｐｏＨ：J.Bacteriol.170,3479-3484(1988)、ｇｒｏＥ：Nature,333,330-334(1988)）、その配列に基づいて合成したオリゴヌクレオチドプライマーを用いたＰＣＲ法（ポリメラーゼチェインリアクション）により増幅することによってエシェリヒア・コリ染色体から得られる。ｒｐｏＨ遺伝子増幅用のプライマーの塩基配列としては、配列番号１及び２に記載の配列が、ｇｒｏＥ遺伝子増幅用のプライマーとしては、配列番号３及び４に記載の配列が挙げられる。
また、ブレビバクテリウム・フラバムのｄｎａＫ遺伝子及びｇｒｏＥ遺伝子が、エシェリヒア・コリ及びバチルス・サブチリス由来のｄｎａＫ遺伝子間、及びｇｒｏＥ遺伝子間で保存されているアミノ酸配列を基に作成したプライマーを用いたＰＣＲ法により、単離されており、これらの遺伝子は、他の微生物由来のｄｎａＫ遺伝子又はｇｒｏＥ遺伝子と高い相同性を示すことが報告されている（９４年度日本分子生物学会大会講演要旨集第３９５頁）。この事実から、他のＨＳＰをコードする遺伝子（ｄｎａＪ遺伝子及びｒｐｏＨ遺伝子等）についても同様に、エシェリヒア・コリ由来の各々の遺伝子と相同性が高いことが予想される。したがって、エシェリヒア・コリ由来のＨＳＰをコードする遺伝子を用いたハイブリダイゼーションにより、あるいはこれらの遺伝子の一部の配列を用いたＰＣＲ法によって、コリネホルム細菌から各々の遺伝子を単離することは容易であると考えられる。
上記のようにして得られた遺伝子をエシェリヒア属細菌に導入するには、例えば、上記遺伝子を含むＤＮＡ断片をエシェリヒア属細菌細胞内において自律複製可能なベクターＤＮＡに接続し、得られた組換えベクターでエシェリヒア属細菌を形質転換すればよい。また、上記遺伝子を、エシェリヒア属細菌以外の微生物に導入するには、その微生物細胞内において自律複製可能なベクターＤＮＡに上記遺伝子を含むＤＮＡ断片を接続し、得られた組換えベクターで前記微生物を形質転換すればよい。
本発明において用いることのできるベクターＤＮＡとしては、プラスミドベクターＤＮＡが好ましく、遺伝子が導入される微生物がエシェリヒア属細菌の場合には、例えばpUC19、pUC18、pBR322、pHSG299、pHSG399、RSF1010等が挙げられる。他にもファージＤＮＡのベクターも利用できる。ＨＳＰの発現を効率的に達成するために、ＨＳＰ遺伝子固有のプロモーターに代えてｌａｃ、ｔｒｐ、ＰＬ等の微生物内で働くプロモーターを用いてもよい。尚、ＨＳＰ遺伝子又はＨＳＰ遺伝子に特有に機能するσ因子を微生物に導入するには、これらの遺伝子を含むＤＮＡをトランスポゾン（Berg,D.E.and Berg,C.M.,Bio/Technol.,1,417(1983)）、Ｍｕファージ（特開平２−１０９９８５）または相同性組換え（Experiments in Molecular Genetics,Cold Spring Harbor Lab.(1972)）を用いた方法で前記微生物の染色体に組み込んでもよい。
本発明において用いることのできるベクターＤＮＡとしては、遺伝子が導入される微生物がコリネホルム細菌の場合には、コリネホルム細菌で自律複製可能なプラスミドベクター、例えばｐＡＭ３３０（特公平１−１１２８０号公報参照）や、ｐＨＭ１５１９（特開昭５８−７７８９５号公報参照）等が挙げられる。
形質転換の方法は、通常の微生物の形質転換体の作製と特に変わるところはなく、例えばエシェリヒア属細菌の場合には、D.M.Morrisonの方法（Methods in Enzymology 68,326(1979)）あるいは受容菌細胞を塩化カルシウムで処理してＤＮＡの透過性を増す方法（Mandel,M.and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,159(1970)）等により行うことができる。また、コリネホルム細菌の形質転換は、上記のMandelらの方法、またはバチルス・ズブチリスについて報告されている様に細胞がＤＮＡを取り込み得る様に増殖段階（いわゆるコンピテントセル）に導入する方法（Duncan,C.H.,Wilson,G.A.and Young,F.E.,Gene,1,153(1977)）により行うことができる。あるいは、バチルス・ズブチリス、放線菌類および酵母について知られている様に（Chang,S.and Choen,S.N.,Molec.Gen.,Genet.,168.111(1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and Hopwood,O.A.,Nature,274,398(1978);Hinnen,A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75 1929(1978)）、ＤＮＡ受容菌を組換えＤＮＡを容易に取り込むプロトプラストまたはスフェロプラストにして組換えＤＮＡを導入することも可能である。さらに、電気パルス法（杉本ら,特開平2-207791号公報）によっても、組換えＤＮＡをブレビバクテリウム属またはコリネバクテリウム属細菌に導入することができる。
通常の微生物は、培養温度の上昇、発酵生産物や高濃度の培地成分による高浸透圧、あるいは目的とする発酵生産物の産生に伴う代謝異常等によるストレスを受けると、生育が抑制されたり発酵生産物の生産性や収率が低下するが、ＨＳＰの発現を増強させることによって、これらのストレスに対する耐性を付与することができる。その結果、前記のようなストレスを微生物が受ける環境下で、発酵生産物の生産性を向上させることができる。尚、ストレスに対する耐性とは、完全な耐性を意味するものではなく、ストレスから受ける影響を減少させる性質も含む。また、導入する遺伝子の種類や宿主微生物の種類によっては、生育の抑制と発酵生産物の生産性や収率の低下の両方が解消されるものとは限らず、生育は抑制されるが発酵生産物の収率が向上する場合がある。本発明の方法により耐性を付与することができるストレスとしては、微生物の生育に好ましくない温度、培地の浸透圧、培地中の高濃度のアミノ酸等が挙げられる。
本発明の方法に用いる発酵生産用の培地は、利用される微生物に応じて従来より用いられてきた周知の培地を用いてかまわない。つまり、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である。本発明を実施するための特別な培地は必要とされない。
炭素源としては、グルコース、ラクトース、ガラクトース、フラクトースやでんぷんの加水分解物などの糖類、グリセロールやソルビトールなどのアルコール類、フマール酸、クエン酸、コハク酸等の有機酸類等を用いることができる。
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、Ｌ−チロシ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。
培養は、利用される微生物に応じて従来より用いられてきた周知の条件で行ってかまわない。例えば、好気的条件下で１６〜１２０時間培養を実施するのがよく、培養温度は２５℃〜４５℃に、培養中ｐＨは５〜８に制御する。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。
培養終了後の培地液からの代謝産物の採取は、本願発明において特別な方法が必要とされることはない。すなわち、本発明は従来より周知となっているイオン交換樹脂法、沈澱法その他の方法を組み合わせることにより実施できる。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
実施例１ ｒｐｏＨ遺伝子及びｇｒｏＥ遺伝子導入用プラスミドの作製
＜１＞ｒｐｏＨ遺伝子およびｇｒｏＥ遺伝子のクローニング
エシェリヒア・コリのｒｐｏＨ遺伝子及びｇｒｏＥ遺伝子を、ＰＣＲ（ポリメラーゼ・チェイン・リアクション）法によりクローニングした。ＰＣＲ法に用いるプライマーは、既に報告されているエシェリヒア・コリのｒｐｏＨ遺伝子（J.Bacteriol.,170,3479-3484(1988)）およびｇｒｏＥ遺伝子（Nature,333,330-334(1988)）の配列をもとに合成した。ｒｐｏＨ遺伝子の増幅用プライマーとしては、配列番号１（５’側）及び配列番号２（３’側）に示すオリゴヌクレオチドを、ｇｒｏＥ遺伝子の増幅用プライマーとしては、配列番号３（５’側）及び配列番号４（３’側）に示すヌクレオチド配列を有するオリゴヌクレオチドを、それぞれ合成した。
（ｒｐｏＨ遺伝子増幅用プライマー）
ＰＣＲ反応は、熱変性（９４℃、１分）、アニーリング（３７℃、２分）、及びポリメラーゼ反応（７２℃、３分）からなるサイクルを２５サイクル行った。
得られた増幅産物の両末端を、市販のＤＮＡ末端平滑化キット（宝酒造社製、Blunting kit）を用いて平滑末端化した後、ベクタープラスミドｐＳＴＶ２８（宝酒造社製）のＨｉｎｃII部位にそれぞれクローニングし、プラスミドｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨおよびｐＳＴＶ２８−ｇｒｏＥを得た。
＜２＞ｒｐｏＨ遺伝子を含むプラスミドおよびｇｒｏＥ遺伝子を含むプラスミドへのコリネホルム細菌由来の複製起点の導入
ｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨを、コリネホルム細菌細胞内で自律複製可能にするために、既に取得されているコリネホルム細菌で自律複製可能なプラスミドｐＨＭ１５１９（Miwa,k.et.al.,Agric.Biol.Chem.,48(1984)2901-2903）由来の複製起点（特開平５−００７４９１号公報）をｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨに導入した。具体的には、ｐＨＭ１５１９を制限酵素ＢａｍＨＩおよびＫｐｎＩで消化し、複製起点を含むＤＮＡ断片を取得し、得られた断片をＤＮＡ末端平滑化キット（宝酒造社製、Ｂｌｕｎｔｉｎｇ ｋｉｔ）を用いて平滑末端化した後、その末端にＫｐｎＩリンカー（宝酒造社製）を連結し、それをｐＳＴＶ２８−ｒｐｏＨのＫｐｎＩ部位に挿入してｐＲＰＨを取得した。また、対照として、ｒｐｏＨ遺伝子を持たないプラスミドｐＨＳＧ３９９を用い、そのＳａｌＩ部位に同様にＳａｌＩリンカー（宝酒造社製）を用いてｐＨＭ１５１９由来の複製起点を挿入してｐＳＡＣ４を取得した。
実施例２ ｒｐｏＨ遺伝子を導入したＬ−グルタミン酸生産菌によるＬ−グルタミン酸生産
Ｌ−グルタミン酸生成能を有するブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムＡＪ１２８２１（ＦＥＲＭ ＢＰ−４１７２）に、上記の様にして作製したｐＲＰＨとｐＳＡＣ４とを導入し、それぞれのプラスミドが導入された形質転換体のＬ−グルタミン酸生産性を評価した。ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム細胞へのプラスミドの導入は、電気パルス法（特開平２−２０７７９１）により行った。
プラスミドが導入された形質転換体は、４μｇ／ｍｌのクロラムフェニコールを含むＣＭ２Ｇプレート培地（ポリペプトン１０ｇ、酵母エキス１０ｇ、グルコース５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ、寒天１５ｇを純水１Ｌに含む。ｐＨ７．２）にて選択した。
得られた形質転換体のＬ−グルタミン酸の生産性の評価は以下の様にして行った。ＣＭ２Ｇプレート培地にて各形質転換体を培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース８０ｇ、ＫＨ2ＰＯ4１ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．４ｇ、（ＮＨ4）2ＳＯ4３０ｇ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、ＭｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、大豆加水分解液１５ｍｌ、サイアミン塩酸塩２００μｇ、ビオチン３００μｇ、クロラムフェニコール４ｍｇおよびＣａＣＯ3５０ｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは８．０に調整されている）中で、３５℃で２０時間培養した。尚、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムの好適な培養温度は、通常３１〜３２℃である。
培養後、菌体濃度、及び培地中に蓄積されたＬ−グルタミン酸の量を測定した。Ｌ−グルタミン酸の定量は、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ−２１０を使用して行った。菌体濃度は、０．２Ｎ塩酸で５１倍に希釈した培養液の６６０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ660）により測定した。結果を表１に示す。
実施例３ ｒｐｏＨ遺伝子を導入したＬ−リジン生産菌によるＬ−リジン生産
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム ＡＴＣＣ１３８６９から変異誘導された、Ｓ−（２−アミノエチル）−Ｌ−システインに耐性を示し、Ｌ−リジン生成能を有するブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムＡＪ１２４３５（ＦＥＲＭ ＢＰ−２２９４）に、上記の様にして作製したｐＲＰＨとｐＳＡＣ４とを導入し、それぞれのプラスミドが導入された形質転換体のＬ−リジン生産性を評価した。
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム細胞へのプラスミドの導入は、電気パルス法（特開平２−２０７７９１）により行った。
プラスミドが導入された形質転換体は、４μｇ／ｍｌのクロラムフェニコールを含むＣＭ２Ｇプレート培地（ポリペプトン１０ｇ、酵母エキス１０ｇ、グルコース５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ、寒天１５ｇを純水１Ｌに含む。ｐＨ７．２）にて選択した。
得られた形質転換体のＬ−リジン生産性の評価は以下の様にして行った。ＣＭ２Ｇプレート培地にて各形質転換体を培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース１００ｇ、ＫＨ2ＰＯ4１ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．４ｇ、（ＮＨ4）2ＳＯ4３０ｇ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、ＭｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、大豆加水分解液１５ｍｌ、サイアミン塩酸塩２００μｇ、ビオチン３００μｇ、クロラムフェニコール４ｍｇおよびＣａＣＯ3５０ｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは８．０に調整されている）中で、３１．５℃で６０時間培養した。培養後、菌体濃度、及び培地中に蓄積されたＬ−リジンの量を測定した。Ｌ−リジンの定量は、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ−２１０を使用して、Ｌ−リジン塩酸塩の量として行った。菌体濃度は、０．２Ｎ塩酸で５１倍に希釈した培養液の６６０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ660）により測定した。結果を表２に示す。
実施例４ ｇｒｏＥ遺伝子を導入したＬ−フェニルアラニン生産性エシェリヒア・コリによるＬ−フェニルアラニン生産
エシェリヒア・コリＫ１２株から育種されたフェニルアラニン生産菌ＡＪ１２６０４株（ＦＥＲＭ ＢＰ−３５７９）に、上記の様に作成したｐＳＴＶ２８−ｇｒｏＥあるいはｐＳＴＶ２８を導入し、それぞれのプラスミドが導入された形質転換体のＬ−フェニルアラニン生産性を評価した。
プラスミドの導入は、電気パルス法（特開平２−２０７７９１）を用いた。プラスミドが導入された形質転換体は、４０μｇ／ｍｌのクロラムフェニコールを含むＬプレート培地（ポリペプトン１０ｇ、酵母エキス５ｇ、ＮａＣｌ５ｇ、寒天１５ｇを純水１Ｌに含む。ｐＨ７．２）にて選択した。
得られた形質転換体のＬ−フェニルアラニンの生産性の評価は以下の様にして行った。４０ｍｇ／Ｌのクロラムフェニコールを含むＬプレート培地にて培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース２０ｇ、Ｎａ2ＨＰＯ4２９．４ｇ、ＫＨ2ＰＯ4６ｇ、ＮａＣｌ１ｇ、ＮＨ4Ｃｌ２ｇ、クエン酸ナトリウム１０ｇ、グルタミン酸ナトリウム０．４ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ３ｇ、ＫＣｌ０．２３ｇ、サイアミン塩酸塩２ｍｇ、Ｌ−チロシン７５ｍｇおよびクロラムフェニコール４０ｍｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは７．０に調整されている）中で、４５℃で４０時間培養した。培養後、菌体濃度、及び培地中に蓄積されたＬ−フェニルアラニンの量を測定した。Ｌ−フェニルアラニンの定量は、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ−２１０を使用して行った。菌体濃度は、純水で５１倍に希釈した培養液の６６０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ660）により測定した。その結果を表３に示す。
実施例５ ｒｐｏＨ遺伝子を導入したＬ−リジン生産性エシェリヒア・コリによるＬ−リジン生産
Ｌ−リジン生産の宿主には、エシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株を用いた。Ｗ３１１０（ｔｙｒＡ）株は、欧州特許公開９２年４８８４２４号公報に詳しい記載があるが、その調製方法について簡単にふれると以下の通りである。
国立遺伝学研究所（静岡県三島市）よりE.coli Ｗ３１１０株を入手した。同株をストレプトマイシン含有のＬＢプレートにまき、コロニーを形成する株を選択してストレプトマイシン耐性株を取得した。選択したストレプトマイシン耐性株と、E.coli K-12 ME8424株を混合して、完全培地（L-Broth:1％ Bacto trypton,0.5％ Yeast extract,0.5％ NaCl）で３７℃の条件下、１５分間静置培養して接合を誘導した。E.coli K-12 ME8424株は、（HfrPO45,thi,relA1,tyrA::Tn10,ung-1.nadB）の遺伝形質を有し、国立遺伝学研究所より入手できる。その後、培養物を、ストレプトマイシン、テトラサイクリンおよびＬ−チロシンを含有する完全培地（L-Broth:1％ Bacto trypton,0.5％ Yeast extract,0.5％ NaCl,1.5％ agar）にまき、コロニーを形成する株を選択した。この株を、E.coli Ｗ３１１０（ｔｙｒＡ）株と命名した。
欧州特許公開９２年４８８４２４号公報には、この菌株にプラスミドを導入して形成される株が多く記載されている。たとえば、プラスミドｐＨＡＴｅｒｍを導入して得られる株は、エシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ｐＨＡＴｅｒｍと命名され、１９９１年１１月１６日に通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（郵便番号３０５ 日本国茨城県つくば市東一丁目１番３号）に、ブダペスト条約に基づき国際寄託されており、ＦＥＲＭ ＢＰ−３６５３の受託番号が付与されている。この菌株からプラスミドｐＨＡＴｅｒｍを常法により脱落させることによってエシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株を取得することができる。
このエシェリヒア．コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株に、リジン生合成遺伝子を持つプラスミドＲＳＦＤ８０を実施例４に示した方法で導入した。ＲＳＦＤ８０は、ＷＯ ９５／１６０４２号国際公開パンフレットに記載されており、Ｌ−リジンによるフィードバック阻害が解除されたジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードするＤＮＡと、Ｌ−リジンによるフィードバック阻害が解除されたアスパルトキナーゼをコードするＤＮＡを含んでいる。ＲＳＦＤ８０プラスミドを保持するE.coli JM109株は、ＡＪ１２３９６と命名され、１９９３年１０月２８日に通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（郵便番号３０５ 日本国茨城県つくば市東一丁目１番３号）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の受託番号で寄託されている。
ＲＳＦＤ８０が導入されたＷ３１１０（ｔｙｒＡ）株の形質転換体は、５０μｇ／ｍｌのストレプトマイシンを含むプレート培地にて選択した。
一方、ｒｐｏＨ遺伝子導入用のプラスミドは次にように構築した。実施例１の＜１＞に示した方法によりｒｐｏＨ遺伝子をＰＣＲ法により増幅し、得られた増幅産物の両端を市販のＤＮＡ末端平滑化キット（宝酒造社製、Ｂｌｕｎｔｉｎｇ ｋｉｔ）を用いて平滑末端化した後、ベクタープラスミドｐＭＷ１１９（和光純薬社製）のＨｉｎｃＩＩ部位にクローニングし、プラスミドｐＭＷｒｐｏＨを得た。このプラスミドは上記の方法によりエシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ＲＳＦＤ８０株へ導入した。プラスミドが導入された形質転換体は５０μｇ／ｍｌのストレプトマイシンと５０μｇ／ｍｌのアンピシリンを含むＬプレート培地にて選択した。
以上のようにして得られたエシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ＲＳＦＤ８０株、エシェリヒア・コリＷ３１１０（ｔｙｒＡ）／ＲＳＦＤ８０＋ｐＭＷｒｐｏＨ株のＬ−リジン生産性を評価した。
得られた形質転換体のＬ−リジン生産性の評価は以下の様にして行った。Ｌプレート培地にて培養して細胞のリフレッシュを行い、リフレッシュされた各々の形質転換体を、グルコース４０ｇ、ＫＨ2ＰＯ4１ｇ、ＭｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ０．０１ｇ、酵母エキス２ｇ、Ｌ−チロシン０．１ｇ、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ１ｇ、ＣａＣＯ3２５ｇを純水１Ｌ中に含む培地（ＫＯＨを用いてｐＨは７．０に調整されている）中で３７℃で３０時間培養した。この時、Ｌ−リジン塩酸塩を初添で４０ｇ／Ｌ加えたものについても培養を行った。Ｌ−リジンの定量を、旭化成（株）製バイオテックアナライザーＡＳ２１０を使用して行った。表４に、Ｌ−リジンの増加量（培養後の培地中のＬ−リジン量から初添Ｌ−リジン量を引いたもの）を、Ｌ−リジン塩酸塩の量として示した。
産業上の利用可能性
本発明により、ＨＳＰと微生物の生育及び発酵生産物の生産性との関係が明らかにされ、アミノ酸等の有用物質の発酵生産において、ストレスの影響を減少させ、生産性や収率の低下を改善することができる。
配列表
(1)一般情報
(i)出願人：味の素株式会社
(ii)発明の名称：ストレス耐性微生物及び発酵生産物の製造法
(iii)配列数：４
(iv)連絡先：
(A)宛名：味の素株式会社
(B)番地：京橋１丁目１５−１
(C)市 ：中央区
(D)州 ：東京都
(E)国 ：日本国
(F)ZIP ：１０４
(v)コンピュータ読取り可能形式
(A)媒体：
(B)コンピュータ：
(C)操作システム：
(D)ソフトウェア：
(vi)現行出願データ
(A)出願番号
(B)出願日
(C)分類
(viii)代理人／事務所情報
(A)名前：
(B)登録番号：
(C)整理番号：
(ix)通信情報
(A)電話番号：
(B)ファクシミリ番号：
(2)配列番号１に関する情報
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号１
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号２
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号３
(i)配列の特徴
(A)長さ：20
(B)種類：核酸
(C)鎖の数：一本鎖
(D)トポロジー：直鎖状
(ii)分子タイプ：他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
(xi)配列の説明：配列番号４
Claims (6)
- 微生物を培地中に培養し、その培地中にアミノ酸を生成蓄積させ、該アミノ酸を採取する、微生物を利用したアミノ酸の製造法において、前記微生物に、ヒートショックタンパク質をコードする遺伝子及びヒートショックタンパク質遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるヒートショックタンパク質の発現量が増強され、アミノ酸の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与されたことを特徴とする方法。
- 前記ストレスが、微生物の生育に好ましくない温度、培地の浸透圧、または高濃度のアミノ酸である請求項１記載の方法。
- ヒートショックタンパク質をコードする遺伝子が、ｇｒｏＥである請求項１又は２記載の方法。
- σ因子をコードする遺伝子でｒｐｏＨである請求項１又は２記載の方法。
- 前記微生物が、エシェリヒア属細菌またはコリネホルム細菌である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- アミノ酸を産生する微生物であって、ヒートショックタンパク質をコードする遺伝子及びヒートショックタンパク質遺伝子に特有に機能するσ因子をコードする遺伝子の少なくとも一方が導入されて細胞内におけるヒートショックタンパク質の発現量が増強され、アミノ酸の生産を抑制するストレスに対する耐性が付与された微生物。
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