JP4428999B2 - Method for producing non-amino organic acid - Google Patents

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Description

本発明は、コリネ型細菌等の細菌を用いた非アミノ有機酸の製造法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a non-amino organic acid using a bacterium such as a coryneform bacterium.

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

また、コリネ型細菌のような好気性細菌を好気性条件下で一度培養し、菌体を増殖させた後、集菌、洗浄し、静止菌体として酸素を通気せずに非アミノ有機酸を生産する方法も知られている(例えば、特許文献3又は4参照)。この場合、菌体を増殖させるに当たっては、有機窒素の添加量が少なくてよく、簡単な培地で十分増殖できるため経済的ではあるが、目的とする有機酸の生成量、生成濃度、及び菌体当たりの生産速度の向上、製造プロセスの簡略化等、改善の余地があった。また、好気性細菌を用いた場合に、目的の非アミノ有機酸以外にアミノ酸が副生するということも、非アミノ有機酸の収量をさらに向上させる上での改善すべき点であった。また、非アミノ有機酸の製造に用いる微生物については、遺伝子改変微生物(特許文献4又は5参照)も報告されていたが、非アミノ有機酸の収量などのさらなる改善のために、新たな微生物の創出が求められていた。   In addition, aerobic bacteria such as coryneform bacteria are once cultured under aerobic conditions, and after growing the cells, they are collected and washed, and non-amino organic acids are used as stationary cells without aeration of oxygen. A production method is also known (see, for example, Patent Document 3 or 4). In this case, the amount of organic nitrogen added may be small in order to grow the cells, and it is economical because it can be sufficiently grown on a simple medium. There was room for improvement, such as improvement of the production speed per hit and simplification of the manufacturing process. In addition, when an aerobic bacterium is used, amino acids are by-produced in addition to the target non-amino organic acid, which should be improved in order to further improve the yield of the non-amino organic acid. In addition, for microorganisms used for the production of non-amino organic acids, genetically modified microorganisms (see Patent Document 4 or 5) have also been reported. However, in order to further improve the yield of non-amino organic acids, Creation was required.

一般に、微生物は、アンモニアを同化してグルタミン酸を生成するために少なくとも以下の2種類の生合成経路を持つことが知られている。前者はグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)によりアンモニアとα−ケトグルタル酸からグルタミン酸を生成する経路(GDH経路)で、後者は、先ずグルタミンシンセターゼ(GS)によりアンモニアとグルタミン酸からグルタミンを生成し、生じたグルタミンとα−ケトグルタル酸からグルタメートシンターゼ(GOGAT)によって2分子のグルタミン酸を生成する経路(GS-GOGAT経路)である(例えば、非特許文献2参照)。   In general, microorganisms are known to have at least the following two biosynthetic pathways in order to assimilate ammonia to produce glutamic acid. The former is a pathway that produces glutamate from ammonia and α-ketoglutarate (GDH pathway) by glutamate dehydrogenase (GDH), and the latter first produces glutamine from ammonia and glutamate by glutamine synthetase (GS). This is a pathway (GS-GOGAT pathway) in which two molecules of glutamate are generated from α-ketoglutarate by glutamate synthase (GOGAT) (see, for example, Non-Patent Document 2).

コリネ型細菌において、GDH遺伝子単独の欠損株(例えば、非特許文献3参照)、又はGOGAT遺伝子単独の欠損株(例えば、非特許文献4参照)が報告されているが、これらの株はいずれも、グルタミン酸要求性を示さず、非欠損株と比較してもグルタミン酸生成においても大きな変化はなかった。その理由として、上記2種類の生合成経路のうちのもう一方の生合成経路によってグルタミン酸が生成した可能性、または、他のアンモニア同化酵素およびアミノ基転移酵素、例えばアラニンデヒドロゲナーゼなどによってグルタミン酸が生成した可能性などが考えられるが、実際は明らかになっていない(例えば、非特許文献5参照)。従って、これらの知見のみからは、上記2種類のアンモニア同化経路の両方を破壊した場合に、グルタミン酸生産が実際に低減されるか否かは予測困難であった。したがって、グルタミン酸生合成経路を効率的に破壊する方法は知られていなかった。   In the coryneform bacterium, a GDH gene-only defective strain (for example, see Non-patent Document 3) or a GOGAT gene-only defective strain (for example, see Non-Patent Document 4) has been reported. No glutamic acid requirement was exhibited, and there was no significant change in glutamic acid production compared to non-deficient strains. The reason for this is that glutamic acid may be generated by the other biosynthetic pathway of the above two types of biosynthetic pathways, or glutamic acid may be generated by other ammonia anabolic enzymes and aminotransferases such as alanine dehydrogenase. Although the possibility etc. are considered, it is not clarified actually (for example, refer nonpatent literature 5). Therefore, from these findings alone, it was difficult to predict whether glutamate production would actually be reduced when both of the two ammonia assimilation pathways were destroyed. Therefore, a method for efficiently destroying the glutamate biosynthesis pathway has not been known.

グルタミン酸生合成系はコハク酸の前駆体の一つであるα‐ケトグルタル酸を基質としてグルタミン酸を合成するものの、コハク酸生合成系は複雑であって、コハク酸はα‐ケトグルタル酸以外にもフマル酸やイソクエン酸などを前駆体として合成されるため、コハク酸生合成系とグルタミン酸生合成系との関係は十分に検討されてこなかった。したがっ
て、上記のようなグルタミン酸生合成系遺伝子の破壊株がコハク酸などの非アミノ有機酸の製造に用いられることはなかった。
米国特許第5,142,834号公報 米国特許第5,504,004号公報 特開平11−113588号公報 特開平11−196888号公報 特開平11−206385号公報 International Journal of Systematic Bacteriology, vol. 49, p207-216、 1999年 Gottschalk G.著、Spriner-Verlag 2nd ed., New York, N.Y.、1986年 Bormann-El Kholy E.R., E.R., Eikmanns B.J., Gutmann M., Sahm H.著、Appl.Environ.Microbiol.、vol. 59、p2329-2331、1993年 Beckers G., Nolden L., Burkovski A.著、 Microbiology、 vol. 147、p2961-2970、2001年 M. Tesch, A.A. de Graaf, and H. Sahm.著、 Applied and Environmental Microbiology vol. 65、p1099-1109、1999年
The glutamic acid biosynthetic system synthesizes glutamic acid using α-ketoglutaric acid, which is one of the precursors of succinic acid, as a substrate, but the succinic acid biosynthetic system is complex. Since the acid and isocitric acid are synthesized as precursors, the relationship between the succinic acid biosynthetic system and the glutamic acid biosynthetic system has not been sufficiently studied. Therefore, a disrupted strain of the glutamate biosynthesis gene as described above has not been used for the production of non-amino organic acids such as succinic acid.
US Pat. No. 5,142,834 US Pat. No. 5,504,004 JP-A-11-113588 JP 11-196888 A JP-A-11-206385 International Journal of Systematic Bacteriology, vol. 49, p207-216, 1999 By Gottschalk G., Spriner-Verlag 2nd ed., New York, NY, 1986 Bormann-El Kholy ER, ER, Eikmanns BJ, Gutmann M., Sahm H., Appl.Environ.Microbiol., Vol. 59, p2329-2331, 1993 Beckers G., Nolden L., Burkovski A., Microbiology, vol. 147, p2961-2970, 2001 By M. Tesch, AA de Graaf, and H. Sahm, Applied and Environmental Microbiology vol. 65, p1099-1109, 1999

本発明の課題は、アミノ酸の副生を減少させてより生産効率の高い非アミノ有機酸の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for producing a non-amino organic acid having a higher production efficiency by reducing amino acid by-products.

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、グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化するようにに改変された細菌あるいはその処理物を、炭酸イオンもしくは重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に作用させることにより、副生アミノ酸が減少するとともに、非アミノ有機酸の生成量が増大することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has obtained a bacterium or a processed product thereof modified so that glutamate synthase (GOGAT) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity are reduced. It was found that by reacting with organic raw materials in a reaction solution containing ions, bicarbonate ions, or carbon dioxide gas, by-product amino acids are reduced and the amount of non-amino organic acid produced is increased, and the present invention is completed. It came to do.

すなわち本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1) グルタメートシンターゼ及びグルタミンシンセターゼのいずれか一方又は両方の活性、並びにグルタメートデヒドロゲナーゼ活性がそれぞれ非改変株に比べて30%以下に低減化するように改変された細菌またはその処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に作用させることにより、該反応液中に非アミノ有機酸を生成蓄積させ、該反応液から非アミノ有機酸を採取することを特徴とする非アミノ有機酸の製造方法。
(2) 前記細菌が、グルタメートシンターゼ活性及びグルタメートデヒドロゲナーゼ活性がそれぞれ非改変株に比べて30%以下に低減化するように改変された細菌である、(1)の製造方法。
(3) 前記細菌が、コリネ型細菌、バチルス属細菌、リゾビウム属細菌、エシェリヒア属細菌、ラクトバチルス属細菌、およびアクチノバチルス属細菌よりなる群から選ばれるいずれかの細菌である(1)または(2)の製造方法。
(4) 前記細菌が、さらに、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が、該酵素の非改変株に比べて10%以下に低減化するように改変された細菌である、(1)〜(3)のいずれかの製造方法。
(5) 前記細菌が、さらに、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が増強するように改変された細菌である、(1)〜(4)のいずれかの製造方法。
(6) 有機原料を嫌気的雰囲気下で作用させることを特徴する、(1)〜(5)のいずれかの製造方法。
(7) 前記有機原料が、グルコースまたはシュークロースである、(1)〜(6)のいずれかの製造方法。
(8) 非アミノ有機酸がコハク酸である、(1)〜(7)のいずれかの製造方法。
(9) (1)〜(8)のいずれかの方法により非アミノ有機酸を製造する工程、及び前記工程で得られた非アミノ有機酸を原料として重合反応を行う工程を含む、非アミノ有機酸含有ポリマーの製造方法。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A bacterium modified so that the activity of one or both of glutamate synthase and glutamine synthetase, and glutamate dehydrogenase activity is reduced to 30% or less compared to the unmodified strain, or a treated product thereof, Collecting and collecting non-amino organic acids from the reaction liquid by generating and accumulating non-amino organic acids in the reaction liquid by acting on organic raw materials in the reaction liquid containing ions, bicarbonate ions or carbon dioxide gas A process for producing a non-amino organic acid, characterized in that
(2) The production method of (1), wherein the bacterium is modified so that glutamate synthase activity and glutamate dehydrogenase activity are each reduced to 30% or less as compared to the unmodified strain.
(3) The bacterium is any bacterium selected from the group consisting of coryneform bacteria, Bacillus bacteria, Rhizobium bacteria, Escherichia bacteria, Lactobacillus bacteria, and Actinobacillus bacteria (1) or ( 2) Production method.
(4) The bacterium according to any one of (1) to (3), wherein the bacterium is further modified so that lactate dehydrogenase activity is reduced to 10% or less compared to an unmodified strain of the enzyme. Production method.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the bacterium is further modified so that pyruvate carboxylase activity is enhanced.
(6) The method according to any one of (1) to (5), wherein the organic raw material is allowed to act in an anaerobic atmosphere.
(7) The manufacturing method in any one of (1)-(6) whose said organic raw material is glucose or sucrose.
(8) The production method of any one of (1) to (7), wherein the non-amino organic acid is succinic acid.
(9) A non-amino organic comprising a step of producing a non-amino organic acid by any one of the methods (1) to (8), and a step of performing a polymerization reaction using the non-amino organic acid obtained in the step as a raw material A method for producing an acid-containing polymer.

グルタメートシンターゼ及びグルタミンシンセターゼのいずれか一方又は両方の活性、並びにグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化するように改変された細菌あるいはその処理物を用いて非アミノ有機酸を製造することにより、副生アミノ酸を減少させ、非アミノ有機酸の生成量を増大させることができる。   By producing a non-amino organic acid using a bacterium modified to reduce glutamate synthase and / or glutamine synthetase activity, and glutamate dehydrogenase (GDH) activity or a treated product thereof, Raw amino acids can be reduced and the production of non-amino organic acids can be increased.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

1.本発明に使用する細菌
本発明の製造方法に用いることのできる細菌は、グルタメートシンターゼ(GOGAT)及びグルタミンシンセターゼ(GS)のいずれか一方又は両方の活性、並びにグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化するように改変された細菌であり、非アミノ有機酸生産能を有する細菌である。このような細菌は、本来的に非アミノ有機酸生産能を有する細菌又は育種により非アミノ有機酸生産能を付与された細菌において、上記のような改変を行ったものでもよいし、上記のような改変を行うことにより非アミノ有機酸生産能を有するようになったものでもよい。ここで、「非アミノ有機酸生産能を有する」とは、該細菌を培地中で培養したときに該培地中に非アミノ有機酸を生成蓄積することができることをいう。非アミノ有機酸はアミノ酸以外の有機酸を意味するが、コハク酸、リンゴ酸、フマル酸又はピルビン酸が好ましく、コハク酸がより好ましい。
1. Bacteria used in the present invention Bacteria that can be used in the production method of the present invention have reduced activity of one or both of glutamate synthase (GOGAT) and glutamine synthetase (GS), and glutamate dehydrogenase (GDH) activity. And a bacterium having a non-amino organic acid-producing ability. Such a bacterium may be a bacterium that originally has a non-amino organic acid-producing ability or a bacterium that has been imparted with a non-amino organic acid-producing ability by breeding, and may be modified as described above. It is also possible to have a non-amino organic acid-producing ability by performing various modifications. Here, “having the ability to produce a non-amino organic acid” means that a non-amino organic acid can be produced and accumulated in the medium when the bacterium is cultured in the medium. A non-amino organic acid means an organic acid other than an amino acid, but succinic acid, malic acid, fumaric acid or pyruvic acid is preferable, and succinic acid is more preferable.

この細菌は、以下に示すような細菌を親株として用い、該親株を改変することによって得ることができる。親株の種類は特に限定されないが、コリネ型細菌(Coryneform Bacterium)、バチルス(Bacillus)属細菌、リゾビウム(Rhizobium)属細菌、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、ラクトバチルス(Lactobacillus)属細菌又はアクチノバチルス(Actinobacillus)属細菌が好ましく、コリネ型細菌がより好ましい。コリネ型細菌としては、コリネバクテリウム属に属する微生物、ブレビバクテリウム属に属する微生物又はアースロバクター属に属する微生物が挙げられ、このうち好ましくは、コリネバクテリウム属又はブレビバクテリウム属に属するものが挙げられ、更に好ましくは、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)又はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)に属する微生物が挙げられる。   This bacterium can be obtained by using a bacterium as shown below as a parent strain and modifying the parent strain. The kind of the parent strain is not particularly limited, but Coryneform Bacterium, Bacillus, Rhizobium, Escherichia, Lactobacillus, or Actinobacillus ) Genus bacteria are preferred, and coryneform bacteria are more preferred. Examples of coryneform bacteria include microorganisms belonging to the genus Corynebacterium, microorganisms belonging to the genus Brevibacterium, or microorganisms belonging to the genus Arthrobacter, and among these, those belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium More preferably, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium ammoniagenes or Brevibacterium lactofermentum And microorganisms belonging to

本発明に用いる細菌の親株の特に好ましい具体例としては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233(FERM BP−1497)、同MJ−233 AB−41(FERM BP−1498)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス ATCC6872、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC31831、及びブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869等が挙げられる。なお、ブレビバクテリウム・フラバムは、現在、コリネバクテリウム・グルタミカムに分類される場合もあることから(Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleifer, K. H., International Journal of
Systematic Bacteriology, 1991, vol. 41, p255-260)、本発明においては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株、及びその変異株MJ−233 AB−41株はそ
れぞれ、コリネバクテリウム・グルタミカムMJ−233株及びMJ−233 AB−41株と同一の株であるものとする。
Particularly preferable specific examples of the bacterial parent strain used in the present invention include Brevibacterium flavum MJ-233 (FERM BP-1497), MJ-233 AB-41 (FERM BP-1498), Brevibacterium ammoniagenes. ATCC6872, Corynebacterium glutamicum ATCC31831, Brevibacterium lactofermentum ATCC13869, etc. are mentioned. Brevibacterium flavum is currently sometimes classified as Corynebacterium glutamicum (Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleifer, KH, International Journal of
Systematic Bacteriology, 1991, vol. 41, p255-260), in the present invention, Brevibacterium flavum MJ-233 strain and its mutant MJ-233 AB-41 strain are each Corynebacterium glutamicum MJ- It shall be the same strain as the 233 strain and the MJ-233 AB-41 strain.

また、親株として用いられる上記細菌は、野生株だけでなく、UV照射やNTG処理等の通常の変異処理により得られる変異株、細胞融合もしくは遺伝子組換え法などの遺伝学的手法により誘導される組換え株などのいずれの株であってもよい。   In addition, the above-mentioned bacterium used as a parent strain is induced not only by wild strains but also by mutants obtained by ordinary mutation treatment such as UV irradiation and NTG treatment, genetic methods such as cell fusion or gene recombination methods. Any strain such as a recombinant strain may be used.

本発明に用いる細菌は、上記のような親株を、グルタメートシンターゼ(GOGAT)及びグルタミンシンセターゼ(GS)のいずれか一方又は両方の活性、並びにグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化するように改変することによって得ることができる。すなわち、本発明に用いる細菌としては、GOGAT及びGDHの活性が低減化するように改変された菌株、GS及びGDHの活性が低減化するように改変された菌株、並びに、GOGAT、GS及びGDHの活性が低減化するように改変された菌株を挙げることができる。   The bacterium used in the present invention modifies the parent strain as described above so that the activity of one or both of glutamate synthase (GOGAT) and glutamine synthetase (GS), and glutamate dehydrogenase (GDH) activity is reduced. Can be obtained. That is, the bacteria used in the present invention include strains modified to reduce the activities of GOGAT and GDH, strains modified to reduce the activities of GS and GDH, and GOGAT, GS and GDH. Mention may be made of strains modified to reduce activity.

なお、「グルタメートシンターゼ活性」とは、グルタミンをα−ケトグルタル酸とグルタミン酸に変換する反応を触媒する活性、「グルタミンシンセターゼ活性」とは、グルタミン酸とアンモニアからグルタミンを生成する反応を触媒する活性、「グルタメートデヒドロゲナーゼ活性」とは、α−ケトグルタル酸とアンモニアからグルタミン酸を生成する反応を触媒する活性をそれぞれ言う。   "Glutamate synthase activity" refers to the activity of catalyzing the reaction of converting glutamine into α-ketoglutaric acid and glutamic acid, "Glutamine synthetase activity" refers to the activity of catalyzing the reaction of generating glutamine from glutamic acid and ammonia, “Glutamate dehydrogenase activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing glutamic acid from α-ketoglutaric acid and ammonia, respectively.

「グルタメートシンターゼ活性が低減化する」、「グルタミンシンセターゼ活性が低減化する」、「グルタメートデヒドロゲナーゼ活性が低減化する」とは、これらの酵素の非改変株と比較してこれらの酵素の活性が低減化されていることをいう。これらの酵素の活性は、それぞれ非改変株の30%以下に低減化されていることが好ましく、10%以下に低減化されていることがより好ましい。これらの酵素活性は完全に消失していてもよい。なお、グルタメートシンターゼ及びグルタメートデヒドロゲナーゼの活性は、それぞれ後述の実施例3又は4に示すようなNADHの減少に基く方法によって測定することができる。また、グルタミンシンセターゼ活性はJournal of Fermentation and Bioengineering vol 70, p182-184(1990年)に記載の方法によって測定することができる。なお、本明細書において、「非改変株」とは、改変株の元になった株そのものである必要はなく、同種の野生株や上述したような親株であってもよい。   “Glutamate synthase activity is reduced”, “Glutamine synthetase activity is reduced” and “Glutamate dehydrogenase activity is reduced” means that the activity of these enzymes is lower than that of an unmodified strain of these enzymes. It means being reduced. The activities of these enzymes are each preferably reduced to 30% or less of the unmodified strain, and more preferably 10% or less. These enzyme activities may be completely lost. The activities of glutamate synthase and glutamate dehydrogenase can be measured by a method based on the decrease in NADH as shown in Example 3 or 4 described later, respectively. Moreover, glutamine synthetase activity can be measured by the method described in Journal of Fermentation and Bioengineering vol 70, p182-184 (1990). In the present specification, the “non-modified strain” does not have to be the original strain itself, but may be a wild strain of the same kind or a parent strain as described above.

グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性及び/又はグルタミンシンセターゼ(GS)活性、及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化された株の作製は、公知の相同組み換え法、例えば、特開平11−206385号公報に記載されている染色体への相同組換えによる方法、あるいは、SacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)により該遺伝子を破壊することによって行うことができる。具体的な製造方法としては、GOGATについては本明細書実施例3に、GDHについては実施例4に、それぞれ記載されたような方法が挙げられる。一方、GS遺伝子の破壊についても、GS遺伝子の配列は公知であるため(GenBank Accession No.AP005281の塩基番号11680〜13113又は25666〜27006)、この遺伝子を用いてGOGATやGDHと同様にして行うことができる。   Preparation of strains with reduced glutamate synthase (GOGAT) activity and / or glutamine synthetase (GS) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity can be carried out by known homologous recombination methods, for example, in JP-A-11-206385. It can be carried out by disrupting the gene by the described method by homologous recombination to the chromosome or the method using the SacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). Specific production methods include those described in Example 3 of this specification for GOGAT and Example 4 for GDH, respectively. On the other hand, since the GS gene sequence is known (base numbers 11680 to 13113 or 25666 to 27006 of GenBank Accession No. AP005281), the GS gene is also disrupted in the same manner as GOGAT and GDH. Can do.

また、上記酵素活性の低減化は、PCR法や変異剤処理などの公知の変異導入法によっても行うことができる。具体的には、PCR法によって酵素の活性部位をコードする領域に変異を導入し、得られた変異遺伝子を親株に導入することによって得ることができる。また、親株を、紫外線照射、X線照射、放射線照射、N−メチル−N’−ニトロソグアニジン(NTG)もしくはEMS(エチルメタンスルフォネート)などで変異処理し、得られた変異株から上記酵素の活性が低減化した細菌を選択することによっても得ることができる。なお、GOGAT、GS、及びGDH遺伝子の破壊又は変異導入はいずれの遺伝子を先に行ってもよい。   The enzyme activity can also be reduced by a known mutagenesis method such as a PCR method or a mutagen treatment. Specifically, it can be obtained by introducing a mutation into the region encoding the active site of the enzyme by PCR and introducing the obtained mutant gene into the parent strain. In addition, the parent strain is subjected to mutation treatment with ultraviolet irradiation, X-ray irradiation, radiation irradiation, N-methyl-N′-nitrosoguanidine (NTG) or EMS (ethyl methanesulfonate), etc. It can also be obtained by selecting bacteria with reduced activity. Note that any of the GOGAT, GS, and GDH genes may be disrupted or mutated first.

さらに、本発明に使用する細菌は、グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性及び/又はグルタミンシンセターゼ(GS)活性、及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性の低減化に加えて、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低減化するように改変された細菌であってもよい。このような細菌は、非アミノ有機酸がコハク酸である場合に特に有効である。このような細菌は、例えば、後述の実施例2のようにしてLDH遺伝子が破壊された細菌を作製し、さらに該細菌のGOGAT遺伝子及び/又はGS遺伝子、及びGDH遺伝子を上述の方法により破壊することにより得ることができる。ただし、LDH活性低減化のための改変操作と、グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性及び/又はグルタミンシンセターゼ(GS)活性、及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性低減化のための改変操作はいずれを先に行ってもよい。   Furthermore, the bacterium used in the present invention may have lactate dehydrogenase activity in addition to reduced glutamate synthase (GOGAT) activity and / or glutamine synthetase (GS) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity. It may be a modified bacterium. Such bacteria are particularly effective when the non-amino organic acid is succinic acid. Such a bacterium, for example, produces a bacterium in which the LDH gene is disrupted as in Example 2 described later, and further disrupts the GOGAT gene and / or GS gene and GDH gene of the bacterium by the above-described method. Can be obtained. However, the modification operation for reducing LDH activity and the modification operation for reducing glutamate synthase (GOGAT) activity and / or glutamine synthetase (GS) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity should be performed first. May be.

「ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低減化された」とは、ラクテートデヒドロゲナーゼ非改変株と比較してラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低下していることをいう。ラクテートデヒドロゲナーゼ活性は、ラクテートデヒドロゲナーゼ非改変株と比較して、菌体当たり10%以下に低減化されていることが好ましい。また、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性は完全に消失していてもよい。ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低減化されたことは、公知の方法(L.Kanarek and R.L.Hill, J. Biol. Chem.239, 4202 (1964))によりラクテートデヒドロゲナーゼ活性を測定することによって確認することができる。コリネ型細菌のラクテートデヒドロゲナーゼ活性の低減化した変異株の具体的な製造方法としては、特開平11−206385号公報に記載されている染色体への相同組換えによる方法、あるいは、本明細書実施例2に記載のSacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et
al. Gene 145 (1994) 69-73)等が挙げられる。
“Lactate dehydrogenase activity is reduced” means that lactate dehydrogenase activity is reduced as compared to a non-modified strain of lactate dehydrogenase. It is preferable that the lactate dehydrogenase activity is reduced to 10% or less per microbial cell as compared with the lactate dehydrogenase non-modified strain. Moreover, the lactate dehydrogenase activity may be completely lost. Reduction of lactate dehydrogenase activity is confirmed by measuring lactate dehydrogenase activity by a known method (L. Kanarek and RL Hill, J. Biol. Chem. 239, 4202 (1964)). Can do. As a specific method for producing a mutant having reduced lactate dehydrogenase activity of coryneform bacteria, a method by homologous recombination to a chromosome described in JP-A-11-206385, or Examples of the present specification 2. A method using the SacB gene described in 2 (Schafer, A. et
al. Gene 145 (1994) 69-73).

また、本発明に用いる細菌は、グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性及び/又はグルタミンシンセターゼ(GS)活性、及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化に加えて、ピルビン酸カルボキシラーゼの活性が増強するように改変された細菌であってもよい。「ピルビン酸カルボキシラーゼの活性が増強される」とは、ピルビン酸カルボキシラーゼの活性が野生株又は親株等の非改変株に対して好ましくは100%以上、より好ましくは300%以上増加していることをいう。ピルビン酸カルボキシラーゼの活性は例えば、後述の実施例6のようなNADHの減少を測定する方法により測定することができる。このような細菌は、例えば、GOGAT遺伝子及び/又はGS遺伝子、およびGDH遺伝子を破壊されたコリネ型細菌に、PC遺伝子を導入することにより得ることができる。なお、PC遺伝子の導入とこれらの遺伝子を相同組み換えにより破壊する改変操作はいずれの操作を先に行ってもよい。   In addition, the bacterium used in the present invention is such that glutamate synthase (GOGAT) activity and / or glutamine synthetase (GS) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity are reduced, and pyruvate carboxylase activity is enhanced. It may be a modified bacterium. “The activity of pyruvate carboxylase is enhanced” means that the activity of pyruvate carboxylase is preferably increased by 100% or more, more preferably by 300% or more with respect to an unmodified strain such as a wild strain or a parent strain. Say. The activity of pyruvate carboxylase can be measured, for example, by a method for measuring the decrease in NADH as in Example 6 described later. Such a bacterium can be obtained, for example, by introducing a PC gene into a coryneform bacterium having a disrupted GOGAT gene and / or GS gene and GDH gene. Any of the introduction of the PC gene and the modification operation for destroying these genes by homologous recombination may be performed first.

PC遺伝子の導入は、例えば、特開平11−196888号公報に記載の方法と同様にして、ピルビン酸カルボキシラーゼ(PC)遺伝子をコリネ型細菌中で高発現させることにより行うことができる。具体的なPC遺伝子遺伝子としては、例えば、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株由来のPC遺伝子(Peters-Wendisch, P.G. et al. Microbiology, vol.144 (1998) p915-927、GenBank Database Accession No.AP005276(配列番号22)などを用いることができる。PC遺伝子を包含するDNA断片は、コリネバクテリウム・グルタミカム染色体DNAから単離されたもののみならず、通常用いられるDNA合成装置、例えばアプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)社製394DNA/RNAシンセサイザーを用いて合成されたものであってもよい。また、前記の如くコリネ型細菌染色体DNAから取得されるPC遺伝子は、コードされるPCの機能、すなわち二酸化炭素固定に関与する性質を実質的に損なうことがない限り、配列番号15の塩基配列において、一部の塩基が他の塩基と置換されていてもよく、又は削除されていてもよく、或いは新たに塩基が挿入されていてもよく、塩基配列の一部が転位されているものであってもよく、これらの誘導体のいずれもが、本発明に用いることができる
。さらに、配列番号15の塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNA、または配列番号15の塩基配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上の相同性を有するDNAであって、PC活性を有するタンパク質をコードするDNAも好適に用いることができる。ここで、ストリンジェントな条件としては、通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC,0.1%SDS、好ましくは、0.1×SSC、0.1%SDSに相当する塩濃度でハイブリダイズする条件が挙げられる。
The introduction of the PC gene can be carried out, for example, by highly expressing the pyruvate carboxylase (PC) gene in coryneform bacteria in the same manner as described in JP-A-11-196888. Specific examples of the PC gene gene include, for example, a PC gene derived from Corynebacterium glutamicum ATCC13032 (Peters-Wendisch, PG et al. Microbiology, vol. 144 (1998) p915-927, GenBank Database Accession No. AP005276 ( The DNA fragment containing the PC gene is not limited to those isolated from Corynebacterium glutamicum chromosomal DNA, but can also be used with commonly used DNA synthesizers such as Applied Biosystems ( It may be synthesized using a 394 DNA / RNA synthesizer manufactured by Applied Biosystems, Inc. The PC gene obtained from coryneform bacterial chromosomal DNA as described above is the function of the encoded PC, that is, carbon dioxide. Unless the property involved in fixation is substantially impaired, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 15 In which a part of the base may be substituted with another base or may be deleted, or a new base may be inserted, and a part of the base sequence is rearranged. Any of these derivatives may be used in the present invention, and the DNA hybridizes under stringent conditions with the DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 15 or the base sequence of SEQ ID NO: 15. A DNA having a homology of 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more, which encodes a protein having PC activity, can be suitably used. The conditions are 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, which is the usual washing condition for Southern hybridization. Hybridizing conditions are mentioned those salt concentrations.

また、コリネバクテリウム・グルタミカム以外の細菌、または他の微生物又は動植物由来のPC遺伝子を使用することもできる。特に、以下に示す微生物または動植物由来のPC遺伝子は、その配列が既知(以下に文献を示す)であり、上記と同様にしてハイブリダイゼーンションにより、あるいはPCR法によりそのORF部分を増幅することによって、取得することができる。
ヒト [Biochem.Biophys.Res.Comm., 202, 1009-1014, (1994)]
マウス[Proc.Natl.Acad.Sci.USA., 90, 1766-1779, (1993)]
ラット[GENE, 165, 331-332, (1995)]
酵母;サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)
[Mol.Gen.Genet., 229, 307-315, (1991)]
シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)
[DDBJ Accession No.; D78170]
バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)
[GENE, 191, 47-50, (1997)]
リゾビウム・エトリ(Rhizobium etli)
[J.Bacteriol., 178, 5960-5970, (1996)]
Moreover, bacteria other than Corynebacterium glutamicum, or PC genes derived from other microorganisms or animals and plants can also be used. In particular, the following PC genes derived from microorganisms or animals and plants are known in sequence (documents are shown below), and the ORF portion is amplified by hybridization as described above or by PCR. Can be obtained.
Human [Biochem.Biophys.Res.Comm., 202, 1009-1014, (1994)]
Mouse [Proc.Natl.Acad.Sci.USA., 90, 1766-1779, (1993)]
Rat [GENE, 165, 331-332, (1995)]
Yeast; Saccharomyces cerevisiae
[Mol.Gen.Genet., 229, 307-315, (1991)]
Schizosaccharomyces pombe
[DDBJ Accession No .; D78170]
Bacillus stearothermophilus
[GENE, 191, 47-50, (1997)]
Rhizobium etli
[J. Bacteriol., 178, 5960-5970, (1996)]

上述したようなPC遺伝子を含むDNA断片を、適当なプラスミド、例えばコリネ型細菌内でプラスミドの複製増殖機能を司る遺伝子を少なくとも含むプラスミドベクターに導入することにより、コリネ型細菌内でPCの高発現可能な組換えプラスミドを得ることができる。ここで、上記組み換えプラスミドにおいて、PC遺伝子を発現させるためのプロモーターはコリネ型細菌が保有するプロモーターであることができるが、それに限られるものではなく、PC遺伝子の転写を開始させるための塩基配列であればいかなるプロモーターであっても良い。例えば、後述の実施例3に記載するようなTZ4プロモーターが挙げられる。   High expression of PC in coryneform bacteria by introducing a DNA fragment containing the PC gene as described above into an appropriate plasmid, for example, a plasmid vector containing at least a gene responsible for the replication and replication function of the plasmid in coryneform bacteria. Possible recombinant plasmids can be obtained. Here, in the above recombinant plasmid, the promoter for expressing the PC gene can be a promoter possessed by coryneform bacteria, but is not limited thereto, and has a base sequence for initiating transcription of the PC gene. Any promoter can be used. For example, a TZ4 promoter as described in Example 3 described later can be mentioned.

PC遺伝子を導入することができるプラスミドベクターとしては、コリネ型細菌内での複製増殖機能を司る遺伝子を少なくとも含むものであれば特に制限されない。その具体例としては、例えば、特開平3−210184号公報に記載のプラスミドpCRY30;特開平2−72876号公報及び米国特許5,185,262号明細書公報に記載のプラスミドpCRY21、pCRY2KE、pCRY2KX、pCRY31、pCRY3KE及びpCRY3KX;特開平1−191686号公報に記載のプラスミドpCRY2およびpCRY3;特開昭58−67679号公報に記載のpAM330;特開昭58−77895号公報に記載のpHM1519;特開昭58−192900号公報に記載のpAJ655、pAJ611及びpAJ1844;特開昭57−134500号公報に記載のpCG1;特開昭58−35197号公報に記載のpCG2;特開昭57−183799号公報に記載のpCG4およびpCG11等を挙げることができる。それらの中でもコリネ型細菌の宿主−ベクター系で用いられるプラスミドベクターとしては、コリネ型細菌内でプラスミドの複製増殖機能を司る遺伝子とコリネ型細菌内でプラスミドの安定化機能を司る遺伝子とを有するものが好ましく、例えば、プラスミドpCRY30、pCRY21、pCRY2KE、pCRY2KX、pCRY31、pCRY3KEおよびpCRY3KX等が好適に使用される。   The plasmid vector into which the PC gene can be introduced is not particularly limited as long as it contains at least a gene that controls the replication growth function in coryneform bacteria. Specific examples thereof include, for example, a plasmid pCRY30 described in JP-A-3-210184; plasmids pCRY21, pCRY2KE, pCRY2KX described in JP-A-2-72876 and US Pat. No. 5,185,262. pCRY31, pCRY3KE and pCRY3KX; plasmids pCRY2 and pCRY3 described in JP-A-1-191686; pAM330 described in JP-A-58-67679; pHM1519 described in JP-A-58-77895; PAJ655, pAJ611 and pAJ1844 described in JP-A-58-192900; pCG1 described in JP-A-57-134500; pCG2 described in JP-A-58-35197; described in JP-A-57-183799 PCG And pCG11, etc. can be mentioned. Among them, plasmid vectors used in the host-vector system of coryneform bacteria have a gene responsible for the replication and replication function of the plasmid in coryneform bacteria and a gene responsible for the plasmid stabilization function in coryneform bacteria. For example, plasmids pCRY30, pCRY21, pCRY2KE, pCRY2KX, pCRY31, pCRY3KE and pCRY3KX are preferably used.

このようなプラスミドベクターの適当な部位にPC遺伝子を挿入して得られる組み換えベクターで、コリネ型細菌、例えばブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)MJ-233株(FERM BP−1497)を形質転換することにより、PC遺伝子の発現が増強されたコリネ型細菌が得られる。なお、PC活性の増強は、公知の相同組換え法によって染色体上でPC遺伝子を導入、置換、増幅等によって高発現化させることによっても行うことができる。形質転換は、例えば、電気パルス法(Res. Microbiol., Vol.144, p.181-185, 1993)等によって行うことができる。   A recombinant vector obtained by inserting the PC gene into an appropriate site of such a plasmid vector is used to transform a coryneform bacterium such as Brevibacterium flavum MJ-233 (FERM BP-1497). Thus, a coryneform bacterium with enhanced expression of the PC gene can be obtained. The PC activity can also be enhanced by introducing a PC gene on the chromosome by a known homologous recombination method, making it highly expressed by substitution, amplification or the like. Transformation can be performed by, for example, the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993).

本発明に用いる細菌は、グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性及び/又はグルタミンシンセターゼ(GS)活性、及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化するように改変され、かつピルビン酸カルボキシラーゼ活性が増強され、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低減化するように改変された細菌が特に好ましい。このような細菌は、例えば、LDH遺伝子、GOGAT遺伝子及び/又はGS遺伝子、及びGDH遺伝子を破壊されたコリネ型細菌を、PC遺伝子を含む組換えベクターで形質転換することにより得ることができる。なお、これらの改変操作はいずれの操作を先に行ってもよい。   The bacterium used in the present invention is modified so that glutamate synthase (GOGAT) activity and / or glutamine synthetase (GS) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity are reduced, pyruvate carboxylase activity is enhanced, and lactate Bacteria modified to reduce dehydrogenase activity are particularly preferred. Such a bacterium can be obtained, for example, by transforming a coryneform bacterium having a disrupted LDH gene, GOGAT gene and / or GS gene, and GDH gene with a recombinant vector containing a PC gene. Note that any of these modification operations may be performed first.

2.本発明の製造方法
本発明の製造方法は、上記細菌またはその処理物を、炭酸イオンもしくは重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に作用させ、非アミノ有機酸を生成させる事を特徴とする非アミノ有機酸の製造方法である。製造する非アミノ有機酸はコハク酸、フマル酸、リンゴ酸又はピルビン酸が好ましく、コハク酸がより好ましい。
2. Production method of the present invention In the production method of the present invention, the bacterium or a treated product thereof is allowed to act on an organic raw material in a reaction solution containing carbonate ion, bicarbonate ion, or carbon dioxide gas to produce a non-amino organic acid. This is a method for producing a non-amino organic acid. The non-amino organic acid to be produced is preferably succinic acid, fumaric acid, malic acid or pyruvic acid, more preferably succinic acid.

非アミノ有機酸の製造に上記細菌を用いるに当たっては、寒天培地等の固体培地で斜面培養したものを直接反応に用いても良いが、上記細菌を予め液体培地で培養(種培養)したものを用いるのが好ましい。種培養に用いる培地は、微生物の培養に用いられる通常の培地を用いることができる。例えば、硫酸アンモニウム、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム等の無機塩からなる組成に、肉エキス、酵母エキス、ペプトン等の天然栄養源を添加した一般的な培地を用いることができる。種培養後の菌体は、遠心分離、膜分離等によって回収した後に、非アミノ有機酸の製造反応に用いることが好ましい。なお、種培養した細菌を有機原料を含む培地で増殖させながら、有機原料と反応させることによって非アミノ有機酸を製造してもよいし、予め増殖させて得られた菌体を有機原料を含む反応液中で有機原料と反応させることによっても非アミノ有機酸を製造してもよい。   When using the above-mentioned bacteria for the production of non-amino organic acids, slant cultures in solid media such as an agar medium may be used for the direct reaction, but the bacteria previously cultured in a liquid medium (seed culture) It is preferable to use it. As a medium used for seed culture, a normal medium used for culturing microorganisms can be used. For example, a general medium in which a natural nutrient source such as meat extract, yeast extract or peptone is added to a composition composed of inorganic salts such as ammonium sulfate, potassium phosphate and magnesium sulfate can be used. The bacterial cells after seed culture are preferably collected by centrifugation, membrane separation, etc., and then used for a reaction for producing a non-amino organic acid. In addition, a non-amino organic acid may be produced by reacting a seed-cultured bacterium with an organic raw material while growing it in a medium containing the organic raw material, or the cells obtained by proliferating in advance contain the organic raw material. Non-amino organic acids may also be produced by reacting with organic raw materials in the reaction solution.

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

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

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

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

反応液には、例えば上記した有機原料、窒素源、無機塩などのほかに、炭酸イオン、重炭酸イオン又は炭酸ガス(二酸化炭素ガス)を含有させる。炭酸イオン又は重炭酸イオンは、中和剤としても用いることのできる炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウムなどから供給されるが、必要に応じて、炭酸若しくは重炭酸又はこれらの塩或いは炭酸ガスから供給することもできる。炭酸又は重炭酸の塩の具体例としては、例えば炭酸マグネシウム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等が挙げられる。そして、炭酸イオン、重炭酸イオンは、0.001〜5M、好ましくは0.1〜3M、さらに好ましくは1〜2Mの濃度で添加する。炭酸ガスを含有させる場合は、溶液1L当たり50mg〜25g、好ましくは100mg〜15g、さらに好ましくは150mg〜10gの炭酸ガスを含有させる。   The reaction liquid contains, for example, carbonate ions, bicarbonate ions, or carbon dioxide gas (carbon dioxide gas) in addition to the organic raw material, nitrogen source, and inorganic salt. Carbonate ions or bicarbonate ions are supplied from magnesium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, etc., which can also be used as a neutralizing agent. It can also supply from these salts or a carbon dioxide gas. Specific examples of the carbonate or bicarbonate salt include magnesium carbonate, ammonium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium bicarbonate, sodium bicarbonate, and potassium bicarbonate. Carbonate ions and bicarbonate ions are added at a concentration of 0.001 to 5M, preferably 0.1 to 3M, and more preferably 1 to 2M. When carbon dioxide gas is contained, 50 mg to 25 g, preferably 100 mg to 15 g, more preferably 150 mg to 10 g of carbon dioxide gas is contained per liter of the solution.

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

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

細菌の種培養時は、通気、攪拌し酸素を供給することが必要である。一方、コハク酸の生成反応は、通気、攪拌して行ってもよいが、通気せず、酸素を供給しない嫌気的雰囲気下で行ってもよい。ここで言う嫌気的雰囲気とは、溶液中の溶存酸素濃度を低く抑えて反応することを意味する。この場合、溶存酸素濃度として0〜2ppm、好ましくは0〜1ppm、さらに好ましくは0〜0.5ppmで反応させることが望ましい。そのための方法としては、例えば容器を密閉して無通気で反応させる、窒素ガス等の不活性ガスを供給して反応させる、炭酸ガス含有の不活性ガスを通気する等の方法を用いることができる。   During bacterial seed culture, oxygen must be supplied by aeration and agitation. On the other hand, the reaction for producing succinic acid may be carried out with aeration and stirring, but may be carried out in an anaerobic atmosphere without aeration and without supplying oxygen. The anaerobic atmosphere referred to here means that the reaction is performed while the dissolved oxygen concentration in the solution is kept low. In this case, the dissolved oxygen concentration is desirably 0 to 2 ppm, preferably 0 to 1 ppm, more preferably 0 to 0.5 ppm. As a method therefor, for example, a method in which the container is sealed and reacted without aeration, an inert gas such as nitrogen gas is supplied and reacted, a carbon dioxide-containing inert gas is aerated, and the like can be used. .

以上のような微生物反応により、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸又はピルビン酸などの非アミノ有機酸が反応液中に生成蓄積する。反応液(培養液)中に蓄積した非アミノ有機酸は、常法に従って、反応液より採取することができる。具体的には、例えば、遠心分離
、ろ過等により菌体等の固形物を除去した後、イオン交換樹脂等で脱塩し、その溶液から結晶化あるいはカラムクロマトグラフィーにより精製するなどして、非アミノ有機酸を採取することができる。
By the microbial reaction as described above, non-amino organic acids such as succinic acid, fumaric acid, malic acid or pyruvic acid are generated and accumulated in the reaction solution. The non-amino organic acid accumulated in the reaction solution (culture solution) can be collected from the reaction solution according to a conventional method. Specifically, for example, after removing solids such as bacterial cells by centrifugation, filtration, etc., desalting with an ion exchange resin or the like, crystallization from the solution or purification by column chromatography, etc. Amino organic acids can be collected.

さらに本発明においては、上記した本発明の方法により非アミノ有機酸を製造した後に、得られた非アミノ有機酸を原料として重合反応を行うことにより非アミノ有機酸含有ポリマーを製造することができる。近年、環境に配慮した工業製品が数を増す中、植物由来の原料を用いたポリマーに注目が集まってきており、本発明において製造される非アミノ有機酸、特にコハク酸は、ポリエステルやポリアミドといったポリマーに加工されて用いる事が出来る。また、本発明の製造法により得られる非アミノ有機酸または該非アミノ有機酸を含有する組成物は食品添加物や医薬品、化粧品などに用いることができる。   Furthermore, in this invention, after manufacturing a non-amino organic acid by the method of this invention mentioned above, a non-amino organic acid containing polymer can be manufactured by performing a polymerization reaction using the obtained non-amino organic acid as a raw material. . In recent years, as the number of environmentally friendly industrial products has increased, attention has been paid to polymers using plant-derived raw materials. Non-amino organic acids produced in the present invention, particularly succinic acid, include polyesters and polyamides. It can be used after being processed into a polymer. The non-amino organic acid obtained by the production method of the present invention or the composition containing the non-amino organic acid can be used for food additives, pharmaceuticals, cosmetics and the like.

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

<遺伝子破壊用ベクターの構築>
(A)枯草菌ゲノムDNAの抽出
LB培地[組成:トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5gを蒸留水1Lに溶解]10mLに、枯草菌(Bacillus subtilis ISW1214)を対数増殖期後期まで培養し、菌体を集めた。得られた菌体を10mg/mLの濃度にリゾチームを含む10mM NaCl−20mMトリス緩衝液(pH8.0)−1mM EDTA・2Na溶液0.15mLに懸濁した。
<Construction of vector for gene disruption>
(A) Extraction of Bacillus subtilis genomic DNA In 10 mL of LB medium [composition: tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g dissolved in distilled water 1 L], Bacillus subtilis ISW1214 was cultured until the late logarithmic growth phase, The cells were collected. The obtained bacterial cells were suspended in 0.15 mL of a 10 mM NaCl-20 mM Tris buffer (pH 8.0) -1 mM EDTA · 2Na solution containing lysozyme at a concentration of 10 mg / mL.

次に、上記懸濁液にプロテナーゼKを、最終濃度が100μg/mLになるように添加し、37℃で1時間保温した。さらにドデシル硫酸ナトリウムを最終濃度が0.5%になるように添加し、50℃で6時間保温して溶菌した。この溶菌液に、等量のフェノール/クロロフォルム溶液を添加し、室温で10分間ゆるやかに振盪した後、全量を遠心分離(5,000×g、20分間、10〜12℃)し、上清画分を分取し、酢酸ナトリウムを0.3Mとなるように添加した後、2倍量のエタノールを加え混合した。遠心分離(15,000×g、2分)により回収した沈殿物を70%エタノールで洗浄した後、風乾した。得られたDNAに10mMトリス緩衝液(pH7.5)−1mM EDTA・2Na溶液5mLを加え、4℃で一晩静置し、以後のPCRの鋳型DNAに使用した。   Next, proteinase K was added to the suspension so that the final concentration was 100 μg / mL, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour. Further, sodium dodecyl sulfate was added to a final concentration of 0.5%, and the mixture was incubated at 50 ° C. for 6 hours for lysis. To this lysate, add an equal amount of phenol / chloroform solution, shake gently at room temperature for 10 minutes, and then centrifuge (5,000 × g, 20 minutes, 10-12 ° C.) to obtain a supernatant. The fraction was collected and sodium acetate was added to a concentration of 0.3 M, and then twice as much ethanol was added and mixed. The precipitate collected by centrifugation (15,000 × g, 2 minutes) was washed with 70% ethanol and then air-dried. To the obtained DNA, 5 mL of a 10 mM Tris buffer (pH 7.5) -1 mM EDTA · 2Na solution was added and left overnight at 4 ° C., and used as template DNA for subsequent PCR.

(B)PCRによるSacB遺伝子の増幅およびクローニング
枯草菌SacB遺伝子(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、既に報告されている該遺伝子の塩基配列(GenBank Database Accession No.X02730)を基に設計した合成DNA(配列番号1および配列番号2)を用いたPCRによって行った。
(B) Amplification and cloning of SacB gene by PCR Acquisition of the Bacillus subtilis SacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73) was already reported using the DNA prepared in (A) above as a template. PCR was performed using synthetic DNA (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2) designed based on the base sequence of the gene (GenBank Database Accession No. X02730).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MGSO4、 0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。   Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MGSO4, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、68℃で2分からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの68℃での保温は5分とした。   Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 2 minutes was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約2kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   Confirmation of the amplified product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 2 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝バイオ社製)により5'末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて大腸菌ベクター(pBluescriptII:STRATEGENE製)のEcoRV部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。   The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Bio Inc.), and then ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to bind to the EcoRV site of the Escherichia coli vector (pBluescript II: manufactured by STRATEGENE), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium [10 g tryptone, 5 g yeast extract, 5 g NaCl, and 15 g agar dissolved in 1 L distilled water] containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal. did.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、次に50μg/mLアンピシリンおよび10%ショ糖を含むLB寒天培地に移し37℃24時間培養した。これらのクローンのうち、ショ糖を含む培地で生育できなかったものについて、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。SacB遺伝子が大腸菌内で機能的に発現する株は、ショ糖含有培地にて生育不能となるはずである。得られたプラスミドDNAを制限酵素SalIおよびPstIで切断することにより、約2kbの挿入断片が認められ、該プラスミドをpBS/SacBと命名した。   Clones that formed white colonies on this medium were then transferred to LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 10% sucrose and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Among these clones, those that could not grow on a medium containing sucrose were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. Strains in which the SacB gene is functionally expressed in E. coli should be unable to grow on sucrose-containing media. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes SalI and PstI, whereby an inserted fragment of about 2 kb was observed, and the plasmid was named pBS / SacB.

(C)クロラムフェニコール耐性SacBベクターの構築
大腸菌プラスミドベクターpHSG396(宝バイオ社:クロラムフェニコール耐性マーカー)500ngに制限酵素PshBI10unitsを37℃で一時間反応させた後、フェノール/クロロフォルム抽出およびエタノール沈殿により回収した。これを、クレノウフラグメント(Klenow Fragment:宝バイオ社製)により両末端を平滑化した後、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いてMluIリンカー(宝バイオ社)を連結、環状化させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗抹した。得られたクローンから常法によりプラスミドDNAを調製し、制限酵素MluIの切断部位を有するクローンを選抜し、pHSG396Mluと命名した。
(C) Construction of chloramphenicol resistant SacB vector 500 ng of E. coli plasmid vector pHSG396 (Takara Bio Inc .: chloramphenicol resistant marker) was reacted with the restriction enzyme PshBI10units at 37 ° C. for 1 hour, followed by phenol / chloroform extraction and ethanol Collected by precipitation. After blunting both ends with Klenow fragment (manufactured by Takara Bio Inc.), ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to connect and circularize the MluI linker (Takara Bio Inc.) to transform Escherichia coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol. Plasmid DNA was prepared from the obtained clones by a conventional method, and a clone having a restriction enzyme MluI cleavage site was selected and named pHSG396Mlu.

一方、上記(B)にて構築したpBS/SacBを制限酵素SalIおよびPstIで切断した後、クレノウフラグメントにて末端を平滑化した。これにライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いてMluIリンカーを連結したのち、0.75%アガロースゲル電気泳動によりSacB遺伝子を含む約2.0kbのDNA断片を分離、回収した。このSacB遺伝子断片を、制限酵素MluI切断後、アルカリフォスファターゼ(Alkaline Phosphatase Calf intestine:宝バイオ社)にて末端を脱リン酸化したpHSG396Mlu断片とライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗抹した。こうして得られたコロニーを、次に34μg/mLクロラムフェニコールおよび10%ショ糖を含むLB寒天培地に移し37℃24時間培養した。これらのクローンのうち、ショ糖を含む培地で生育できなかったものについて、常法によりプラスミドDNAを精製した。こうして得られたプラスミドDNAをMluI切断により解析した結果、約2.0kbの挿入断片を持つことが確認され、これをpCMB1と命名した。   On the other hand, pBS / SacB constructed in (B) above was cleaved with restriction enzymes SalI and PstI, and then the ends were blunted with Klenow fragment. Ligation kit ver. After linking the MluI linker using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), a DNA fragment of about 2.0 kb containing the SacB gene was separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis. This SacB gene fragment was cleaved with the restriction enzyme MluI, then the pHSG396Mlu fragment dehydrated with alkaline phosphatase (Alkaline Phosphatase Calf intestine) and ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to transform E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol. The colonies thus obtained were then transferred to an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol and 10% sucrose and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Among these clones, plasmid DNA was purified by a conventional method for those that could not grow on a medium containing sucrose. As a result of analyzing the plasmid DNA thus obtained by MluI digestion, it was confirmed that it had an inserted fragment of about 2.0 kb, and this was named pCMB1.

(D)カナマイシン耐性遺伝子の取得
カナマイシン耐性遺伝子の取得は、大腸菌プラスミドベクターpHSG299(宝バイオ社:カナマイシン耐性マーカー)のDNAを鋳型とし、配列番号3および配列番号4で示した合成DNAをプライマーとしたPCR法によって行った。
(D) Acquisition of kanamycin resistance gene The kanamycin resistance gene was acquired using the DNA of E. coli plasmid vector pHSG299 (Takara Bio Inc .: Kanamycin resistance marker) as a template and the synthetic DNAs shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 as primers. The PCR method was used.

反応液組成:鋳型DNA1ng、PyrobestDNAポリメラーゼ(宝バイオ社)
0.1μL、1倍濃度添付バッファー、0.5μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
Composition of reaction solution: 1 ng of template DNA, Pyrobest DNA polymerase (Takara Bio Inc.)
0.1 μL, 1 × concentration buffer, 0.5 μM each primer, and 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、62℃で15秒、72℃で1分20秒からなるサイクルを20回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。   Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 62 ° C. for 15 seconds, and 72 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 20 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約1.1kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝バイオ社製)により5'末端をリン酸化した。   Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 1.1 kb. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Bio Inc.).

(E)カナマイシン耐性SacBベクターの構築
上記(C)で構築したpCMB1を制限酵素Van91IおよびScaIで切断して得られた約3.5kbのDNA断片を0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収した。これを上記(D)で調製したカナマイシン耐性遺伝子と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンを含むLB寒天培地に塗抹した。
(E) Construction of kanamycin-resistant SacB vector The approximately 3.5 kb DNA fragment obtained by cleaving pCMB1 constructed in (C) above with restriction enzymes Van91I and ScaI was separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis. did. This was mixed with the kanamycin resistance gene prepared in (D) above, and ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin.

このカナマイシン含有培地上で生育した株は、ショ糖含有培地にて生育不能であることが確認された。また、同株から調製したプラスミドDNAは、制限酵素HindIII消化により354、473、1807、1997bpの断片を生じたことから、図1に示した構造に間違いがないと判断し、該プラスミドをpKMB1と命名した。   It was confirmed that the strain grown on this kanamycin-containing medium was unable to grow on the sucrose-containing medium. Further, the plasmid DNA prepared from the same strain produced fragments of 354, 473, 1807, and 1997 bp by digestion with the restriction enzyme HindIII. Therefore, it was determined that the structure shown in FIG. 1 was correct, and the plasmid was designated as pKMB1. Named.

<LDH遺伝子破壊株の作製>
(A)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株ゲノムDNAの抽出
A培地[尿素 2g、(NH42SO4 7g、KH2PO4 0.5g、K2HPO4 0.5g、MGSO4・7H2O 0.5g、FeSO4・7H2O 6mg、MnSO4・4−5H2O6mg、ビオチン 200μg、チアミン 100μg、イーストエキストラクト 1g、カザミノ酸 1g、グルコース 20g、蒸留水1Lに溶解]10mLに、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株を対数増殖期後期まで培養し、得られた菌体を上記実施例1の(A)に示す方法にてゲノムDNAを調製した。
<Preparation of LDH gene disruption strain>
(A) Extraction of Brevibacterium flavum MJ233-ES strain genomic DNA A medium [urea 2 g, (NH 4 ) 2 SO 4 7 g, KH 2 PO 4 0.5 g, K 2 HPO 4 0.5 g, MGSO 4 7H 2 O 0.5g, FeSO 4 · 7H 2 O 6mg, MnSO 4 · 4-5H 2 O6mg, biotin 200 [mu] g, thiamine 100 [mu] g, yeast extract 1g, casamino acid 1g, glucose 20g, dissolved in distilled water 1L] in 10mL Brevibacterium flavum strain MJ-233 was cultured until the late logarithmic growth phase, and genomic DNA was prepared from the cells obtained by the method shown in (A) of Example 1 above.

(B)ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子のクローニング
MJ233株ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、特開平11−206385に記載の該遺伝子の塩基配列を基に設計した合成DNA(配列番号5および配列番号6)を用いたPCRによって行った。
反応液組成:鋳型DNA1μL、TaqDNAポリメラーゼ(宝バイオ社) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.2μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
(B) Cloning of lactate dehydrogenase gene The MJ233 strain lactate dehydrogenase gene was obtained by using the DNA prepared in (A) above as a template and a synthetic DNA designed on the basis of the base sequence of the gene described in JP-A-11-206385 ( It was performed by PCR using SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6).
Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, Taq DNA polymerase (Takara Bio Inc.) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.2 μM each primer, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、55℃で20秒、72℃で1分からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。   Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 55 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 1 minute was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.95kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 0.95 kb. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片を、PCR産物クローニングベクターpGEM−TEasy(Promega製)と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   The recovered DNA fragment was mixed with a PCR product cloning vector pGEM-TEasy (Promega) and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約1.0kbの挿入断片が認められ、これをpGEMT/CgLDHと命名した。   Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes SacI and SphI, an insert fragment of about 1.0 kb was recognized, and this was named pGEMT / CgLDH.

(C)ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊用プラスミドの構築
上記(B)で作製したpGEMT/CgLDHを制限酵素EcoRVおよびXbaIで切断することにより約0.25kbからなるラクテートデヒドロゲナーゼのコーディング領域を切り出した。残った約3.7kbのDNA断片の末端をクレノウフラグメントにて平滑化し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて環状化させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約0.75kbの挿入断片が認められたクローンを選抜し、これをpGEMT/ΔLDHと命名した。
(C) Construction of plasmid for disrupting lactate dehydrogenase gene The coding region of lactate dehydrogenase consisting of about 0.25 kb was excised by cutting the pGEMT / CgLDH prepared in (B) above with restriction enzymes EcoRV and XbaI. The ends of the remaining approximately 3.7 kb DNA fragment were blunted with Klenow fragment, and ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to transform into E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin. The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes SacI and SphI, a clone in which an insert fragment of about 0.75 kb was recognized was selected and named pGEMT / ΔLDH.

次に、上記pGEMT/ΔLDHを制限酵素SacIおよびSphIにて切断して生じる約0.75kbのDNA断片を、0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収し、欠損領域を含むラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子断片を調製した。このDNA断片を、制限酵素SacIおよびSphIにて切断した実施例1にて構築したpKMB1と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約0.75kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpKMB1/ΔLDH(図2)と命名した。   Next, a DNA fragment of about 0.75 kb generated by cleaving the above pGEMT / ΔLDH with restriction enzymes SacI and SphI is separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis, and a lactate dehydrogenase gene fragment containing a defective region Was prepared. This DNA fragment was mixed with pKMB1 constructed in Example 1 cleaved with restriction enzymes SacI and SphI, and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes SacI and SphI, and a plasmid in which an insert fragment of about 0.75 kb was recognized was selected and named pKMB1 / ΔLDH (FIG. 2).

(D)ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株由来ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株の作製
ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株の形質転換に用いるプラスミドDNAは、pKMB1/ΔLDHを用いて塩化カルシウム法(Journal of Molec
ular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。
(D) Preparation of lactate dehydrogenase gene disruption strain derived from Brevibacterium flavum MJ-233 strain Plasmid DNA used for transformation of Brevibacterium flavum MJ-233 strain was obtained by the calcium chloride method (Journal of using pKMB1 / ΔLDH). Molec
(Early Biology, 53, 159, 1970).

ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株(FERM BP-1497)を、常法(Wolf H et al., J. Bacteriol. 1983, Vol. 156 (3), p1165-1170, Kurusu Y et al., Agric. Biol.
Chem. 1990, vol. 54 (2), p443-447)に従って内在性プラスミドを除去(キュアリング)し、得られたプラスミドキュアリング株、すなわち、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株を以後の形質転換に用いた。ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株の形質転換は、電気パルス法(Res.Microbiol.、Vol.144, p.181-185, 1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 50μg/mLを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g、グルコース 20g、及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。
Brevibacterium flavum strain MJ-233 (FERM BP-1497) was prepared by a conventional method (Wolf H et al., J. Bacteriol. 1983, Vol. 156 (3), p1165-1170, Kurusu Y et al., Agric Biol.
Chem. 1990, vol. 54 (2), p443-447), the endogenous plasmid was removed (curing), and the resulting plasmid curing strain, ie, Brevibacterium flavum MJ233-ES Used for conversion. The Brevibacterium flavum MJ233-ES strain was transformed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993), and the obtained transformant was treated with kanamycin 50 μg / mL. LBG agar medium containing [tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g, glucose 20 g, and agar 15 g dissolved in 1 L of distilled water] was smeared.

この培地上に生育した株は、pKMB1/ΔLDHがブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株菌体内で複製不可能なプラスミドであるため、該プラスミドのラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子とブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株ゲノム上の同遺伝子との間で相同組み換えを起こした結果、同ゲノム上に該プラスミドに由来するカナマイシン耐性遺伝子およびSacB遺伝子が挿入されているはずである。次に、上記相同組み換え株をカナマイシン50μg/mLを含むLBG培地にて液体培養した。この培養液の菌体数約100万相当分を10%ショ糖含有LBG培地に塗抹にした。結果、2回目の相同組み換えによりSacB遺伝子が脱落しショ糖非感受性となったと考えられる株約10個得た。   Since the strain grown on this medium is a plasmid in which pKMB1 / ΔLDH cannot be replicated in Brevibacterium flavum MJ233-ES, the lactate dehydrogenase gene of the plasmid and Brevibacterium flavum MJ-233 strain As a result of homologous recombination with the same gene on the genome, the kanamycin resistance gene and SacB gene derived from the plasmid should be inserted on the same genome. Next, the homologous recombination strain was subjected to liquid culture in an LBG medium containing kanamycin 50 μg / mL. A portion equivalent to about 1 million cells of this culture was smeared on a 10% sucrose-containing LBG medium. As a result, about 10 strains that were considered to be sucrose-insensitive due to elimination of the SacB gene by the second homologous recombination were obtained.

この様にして得られた株の中には、そのラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子がpKMB1/ΔLDHに由来する変異型に置き換わったものと野生型に戻ったものが含まれる。ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子が変異型であるか野生型であるかの確認は、LBG培地にて液体培養して得られた菌体を直接PCR反応に供し、ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子の検出を行うことによって容易に確認できる。ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号7および配列番号8)を用いて分析すると、野生型では720bp、欠失領域を持つ変異型では471bpのDNA断片を認めるはずである。   Among the strains thus obtained, those in which the lactate dehydrogenase gene is replaced with a mutant derived from pKMB1 / ΔLDH and those in which the wild type is restored are included. Confirmation of whether the lactate dehydrogenase gene is a mutant type or a wild type is easily confirmed by subjecting the cells obtained by liquid culture in LBG medium to direct PCR reaction and detecting the lactate dehydrogenase gene. it can. When the lactate dehydrogenase gene is analyzed using primers (SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8) for PCR amplification, a wild-type DNA fragment of 720 bp and a mutant type having a deletion region should have a DNA fragment of 471 bp.

上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDHと命名した。   As a result of analyzing the strain that became insensitive to sucrose by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH.

(E)ラクテートデヒドロゲナーゼ活性の確認
上記(D)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株をA培地に植菌し、30℃で15時間好気的に振とう培養した。得られた培養物を遠心分離(3,000×g、4℃、20分間)して菌体を回収後、ナトリウム−リン酸緩衝液[組成:50mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.3)]で洗浄した。
(E) Confirmation of lactate dehydrogenase activity The Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain prepared in (D) above was inoculated in medium A and cultured with shaking aerobically at 30 ° C. for 15 hours. The obtained culture is centrifuged (3,000 × g, 4 ° C., 20 minutes) to recover the bacterial cells, and then sodium-phosphate buffer [composition: 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.3)]. Washed with.

次いで、洗浄菌体0.5g(湿重量)を上記ナトリウム−リン酸緩衝液2mLに懸濁し、氷冷下で超音波破砕器(ブランソン社製)にかけ菌体破砕物を得た。該破砕物を遠心分離(10,000×g,4℃,30分間)し、上清を粗酵素液として得た。対照として、ブレビバクテリウム・フラバム MJ233−ES株の粗酵素液を同様に調製し、以下の活性測定に供した。   Next, 0.5 g (wet weight) of washed cells was suspended in 2 mL of the sodium-phosphate buffer, and the cells were crushed by applying an ultrasonic crusher (manufactured by Branson) under ice cooling. The crushed material was centrifuged (10,000 × g, 4 ° C., 30 minutes), and the supernatant was obtained as a crude enzyme solution. As a control, a crude enzyme solution of Brevibacterium flavum MJ233-ES strain was similarly prepared and subjected to the following activity measurement.

ラクテートデヒドロゲナーゼ酵素活性の確認は、両粗酵素液について、ピルビン酸を基質とした乳酸の生成に伴い、補酵素NADHがNAD+に酸化されるのを、340nmの吸光度変化として測定した[L.Kanarek and R.L.Hill, J. Biol. Chem.239, 4202 (1964
)]。反応は、50mM カリウム−リン酸緩衝液(pH7.2)、10mM ピルビン酸、0.4mMNADH存在下、37℃にて行った。その結果、ブレビバクテリウム・フラバム MJ233−ES株から調製された粗酵素液におけるラクテートデヒドロゲナーゼ活性に対し、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株から調製された粗酵素液におけるラクテートデヒドロゲナーゼ活性は、10分の1以下であった。
For the confirmation of the lactate dehydrogenase enzyme activity, the coenzyme NADH was oxidized to NAD + with the production of lactic acid using pyruvic acid as a substrate for both crude enzyme solutions as a change in absorbance at 340 nm [L. Kanarek and R.L.Hill, J. Biol. Chem. 239, 4202 (1964
)]. The reaction was performed at 37 ° C. in the presence of 50 mM potassium-phosphate buffer (pH 7.2), 10 mM pyruvic acid, 0.4 mM NADH. As a result, the lactate dehydrogenase activity in the crude enzyme solution prepared from Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH was 10 minutes compared to the lactate dehydrogenase activity in the crude enzyme solution prepared from Brevibacterium flavum MJ233-ES strain. 1 or less.

<GOGAT遺伝子破壊株の作製>
(A) GOGAT遺伝子のクローニング
MJ233株GOGAT遺伝子の取得は、実施例2(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.AP005276)を基に設計した合成DNA(配列番号9および配列番号10)を用いたPCRによって行った。
<Preparation of GOGAT gene disruption strain>
(A) Cloning of GOGAT gene MGO233 strain GOGAT gene was obtained by using the DNA prepared in Example 2 (A) as a template and the sequence of the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain for which the entire genome sequence has been reported ( This was performed by PCR using synthetic DNA (SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10) designed based on GenBank Database Accession No. AP005276).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MGSO4、 0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。   Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MGSO4, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で2分からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。   Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 2 minutes was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約1.7kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 1.7 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝バイオ社製)により5'末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて大腸菌ベクターpHSG396(宝バイオ社製)のHincII部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素XhoIおよびBamHIで切断することにより、約1.7kbの挿入断片が認められ、これをpGOGAT/396と命名した。   The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Bio Inc.), and then ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to bind to the HincII site of E. coli vector pHSG396 (manufactured by Takara Bio Inc.), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes XhoI and BamHI, an insert fragment of about 1.7 kb was observed, which was named pGOGAT / 396.

(B)GOGAT遺伝子破壊用プラスミドの構築
上記(A)で作製したpGOGAT/396を制限酵素PstIで切断することにより0.43kbからなるGOGAT遺伝子のコーディング領域を切り出した。残った約3.5kbのDNA断片の末端をクレノウフラグメントにて平滑化し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて環状化させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素XhoIおよびBamHIで切断することにより、約1.2kbの挿入断片が認められたクローンを選抜し、これをpGOGAT/396−pstと命名した。
(B) Construction of GOGAT gene disruption plasmid The pGOGAT / 396 prepared in (A) above was cleaved with the restriction enzyme PstI to excise the coding region of the 0.43 kb GOGAT gene. The remaining DNA fragment of about 3.5 kb was blunted with Klenow fragment, and ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to transform into E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin. The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes XhoI and BamHI, a clone in which an insert fragment of about 1.2 kb was recognized was selected and named pGOGAT / 396-pst.

次に、上記pGOGAT/396−pstを制限酵素XhoIおよびBamHIにて切断して生じる約1.2kbのDNA断片を、0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収し、欠損領域を含むGOGAT遺伝子断片を調製した。このDNA断片を、制限酵素XhoIおよびBamHIにて切断した実施例1にて構築したpKMB1と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   Next, a DNA fragment of about 1.2 kb generated by cleaving the above pGOGAT / 396-pst with restriction enzymes XhoI and BamHI was separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis, and the GOGAT gene containing the defective region Fragments were prepared. This DNA fragment was mixed with pKMB1 constructed in Example 1 cleaved with restriction enzymes XhoI and BamHI, and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素XhoIおよびBamHIで切断することにより、約1.2kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpKMB1/ΔGOGAT(図3)と命名した。   Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes XhoI and BamHI, so that an insert fragment of about 1.2 kb was selected and named pKMB1 / ΔGOGAT (FIG. 3).

(C)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株由来GOGAT遺伝子破壊株の作製
ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株の形質転換に用いるプラスミドDNAは、pKMB1/ΔGOGATを用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。
(C) Preparation of a GOGAT gene disruption strain derived from Brevibacterium flavum MJ233-ES strain Plasmid DNA used for transformation of Brevibacterium flavum MJ-233 strain was obtained by the calcium chloride method (Journal of Molecular using pKMB1 / ΔGOGAT). Biology, 53, 159, 1970) and prepared from E. coli strain JM110.

GOGAT遺伝子破壊の供試菌株は、実施例2で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株とした。形質転換およびSacB遺伝子を利用した選抜方法は、実施例2に記載の方法に従って行った。   The test strain for GOGAT gene disruption was the Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain prepared in Example 2. The selection method using transformation and the SacB gene was performed according to the method described in Example 2.

この様にして得られた2回目の相同組み換え株の中には、そのGOGAT遺伝子がpKMB1/ΔGOGATに由来する変異型に置き換わったものと野生型に戻ったものが含まれる。GOGAT遺伝子が変異型であるか野生型であるかの確認は、GOGAT遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号9および配列番号10)を用いて分析すると、野生型では1659bp、欠失領域を持つ変異型では1229bpのDNA断片を認めるはずである。
上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGOGATΔLDH株と命名した。
Among the second homologous recombination strains thus obtained, those in which the GOGAT gene has been replaced with a mutant type derived from pKMB1 / ΔGOGAT and those in which the wild type has been restored are included. Whether the GOGAT gene is a mutant type or a wild type can be confirmed by analyzing the GOGAT gene using primers (SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10) for PCR amplification. In the mutant type possessed, a DNA fragment of 1229 bp should be recognized.
As a result of analyzing the strain that became insensitive to sucrose by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGOGATΔLDH strain.

(D)GOGAT活性の測定
上記(C)で得られたGOGAT遺伝子破壊株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGOGATΔLDHを、グルコース2%を含むA培地100mLで終夜培養を行った。得られた菌体を集菌後、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)50mLで洗浄し、同組成の緩衝液20mLに再度懸濁させた。懸濁液にをSONIFIER 350(BRANSON製)で破砕し、遠心分離した上清を無細胞抽出液とした。得られた無細胞抽出液を用いGOGAT活性を測定した。酵素活性の測定は100mM Tris/HCl緩衝液(pH7.5)、1mM ジチオスレイトール、5mM 2−オキソグルタル酸ナトリウム、5mM L−グルタミン、0.32 mM NADH、及び無細胞抽出液を含む反応液中において25℃で反応させることにより行った。1Uは1分間に1μmolのNADHの減少を触媒する酵素量とした。その結果、GOGAT遺伝子破壊株におけるGOGAT活性は、検出限界の0.001 U/mgタンパク質以下であった。なおGOGAT遺伝子破壊されていないマーカーフリー株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株を、A培地を用いて同様に培養した菌体でのGOGAT活性の比活性は、0.017 U/mgタンパク質であった。
(D) Measurement of GOGAT activity The GOGAT gene-disrupted strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGOGATΔLDH obtained in (C) above was cultured overnight in 100 mL of A medium containing 2% glucose. The obtained cells were collected, washed with 50 mL of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5), and resuspended in 20 mL of the same composition. The suspension was crushed with SONIFIER 350 (manufactured by BRANSON), and the centrifuged supernatant was used as a cell-free extract. GOGAT activity was measured using the obtained cell-free extract. The enzyme activity was measured in a reaction solution containing 100 mM Tris / HCl buffer (pH 7.5), 1 mM dithiothreitol, 5 mM sodium 2-oxoglutarate, 5 mM L-glutamine, 0.32 mM NADH, and a cell-free extract. The reaction was carried out at 0 ° C. 1 U was defined as the amount of enzyme that catalyzes the decrease of 1 μmol of NADH per minute. As a result, the GOGAT activity in the GOGAT gene-disrupted strain was below the detection limit of 0.001 U / mg protein. The specific activity of GOGAT activity in a cell body obtained by similarly culturing the marker-free strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain in which the GOGAT gene was not disrupted using the A medium was 0.017 U / mg protein.

<グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株の作製>
(A)グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子のクローニング
MJ233株グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子の取得は、実施例2(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム
ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.AP005276)を基に設計した合成DNA(配列番号11および配列番号12)を用いたPCRによって行った。
<Production of glutamate dehydrogenase gene disruption strain>
(A) Cloning of glutamate dehydrogenase gene The MJ233 strain glutamate dehydrogenase gene was obtained by using the DNA prepared in Example 2 (A) as a template and the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain for which the entire genome sequence was reported. PCR was performed using synthetic DNA (SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12) designed based on the sequence (GenBank Database Accession No. AP005276).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MGSO4、 0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。   Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MGSO4, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で1分20秒からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。   Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 1 minute and 20 seconds was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約1.2kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   The amplification product was confirmed by separation by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 1.2 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝バイオ社製)により5'末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて大腸菌ベクターpHSG396(宝バイオ社製)のHincII部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素XhoIおよびEcoRIで切断することにより、約1.2kbの挿入断片が認められ、これをpGDH/396と命名した。   The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Bio Inc.), and then ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to bind to the HincII site of E. coli vector pHSG396 (manufactured by Takara Bio Inc.), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes XhoI and EcoRI, and an inserted fragment of about 1.2 kb was recognized, which was named pGDH / 396.

(B)クロラムフェニコール耐性遺伝子の取得
クロラムフェニコール耐性遺伝子の取得は、大腸菌プラスミドベクターpHSG396(宝バイオ社製)のDNAを鋳型とし、配列番号13および配列番号14で示した合成DNAをプライマーとしたPCR法によって行った。
(B) Acquisition of chloramphenicol resistance gene The acquisition of the chloramphenicol resistance gene was performed using the DNA of E. coli plasmid vector pHSG396 (manufactured by Takara Bio Inc.) as a template and the synthetic DNAs shown in SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14. The PCR method was used as a primer.

反応液組成:鋳型DNA1ng、PyrobestDNAポリメラーゼ(宝バイオ社)
0.1μL、1倍濃度添付バッファー、0.5μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
Composition of reaction solution: 1 ng of template DNA, Pyrobest DNA polymerase (Takara Bio Inc.)
0.1 μL, 1 × concentration buffer, 0.5 μM each primer, and 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、62℃で15秒、72℃で1分からなるサイクルを20回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。   Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 62 ° C. for 15 seconds and 72 ° C. for 1 minute was repeated 20 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.9kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)
を用いて行った。回収したクロラムフェニコール耐性遺伝子断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝バイオ社製)により5'末端をリン酸化した。
Confirmation of the amplified product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 0.9 kb. Recovery of the target DNA fragment from the gel is performed using the QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN)
It was performed using. The recovered chloramphenicol resistance gene fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Bio Inc.).

(C)グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊用プラスミドの構築
上記(A)で構築したpGDH/396を制限酵素EcoRIおよびPstIで切断して切り出された約0.9kbのグルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子断片を、pHSG299(宝バイオ社製)を制限酵素HincII部位に、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて結合させ、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。
(C) Construction of a plasmid for disrupting glutamate dehydrogenase gene The pGDH / 396 constructed in (A) above was cleaved with restriction enzymes EcoRI and PstI, and an about 0.9 kb glutamate dehydrogenase gene fragment was extracted with pHSG299 (Takara Bio Inc.). Manufactured by the ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PstIおよびEcoRIで切断することにより、約0.9kbの挿入断片が認められ、これをpGDH/299と命名した。   Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes PstI and EcoRI, an inserted fragment of about 0.9 kb was observed, and this was named pGDH / 299.

次に、pGDH/299を制限酵素EcoRVで切断することにより直鎖状化したDNA断片と上記(B)で調製したクロラムフェニコール耐性遺伝子断片をライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて結合させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗抹した。   Next, the DNA fragment linearized by cleaving pGDH / 299 with the restriction enzyme EcoRV and the chloramphenicol resistance gene fragment prepared in (B) above were ligated with the ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to transform E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol.

この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PstIおよびEcoRIで切断することにより、約1.8kbの挿入断片が認められたクローンを選抜し、これをpGDH81(図4)と命名した。   The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes PstI and EcoRI, a clone in which an insert fragment of about 1.8 kb was recognized was selected and named pGDH81 (FIG. 4).

(D)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株由来グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株の作製
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株の形質転換に用いるプラスミドDNAは、pGDH81を用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。
(D) Production of Glutamate Dehydrogenase Gene Disrupted Strain from Brevibacterium flavum MJ233-ES Strain Plasmid DNA used for transformation of Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained by using the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53 , 159, 1970).

グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊の供試菌株は、実施例4で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGOGATΔLDH株とした。形質転換方法は、実施例2に記載の方法に従って行い、カナマイシン 50μg/mLを含むLBG寒天培地上に生育する株を得た。この様にして得られた株は、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGOGATΔLDHのゲノム上のグルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子とpGDH81の該遺伝子との間で相同組み換えを一度起こしたと考えられた。   The test strain for disrupting the glutamate dehydrogenase gene was the Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGOGATΔLDH strain prepared in Example 4. The transformation method was performed according to the method described in Example 2 to obtain a strain that grew on an LBG agar medium containing 50 μg / mL kanamycin. The strain thus obtained was considered to have once caused homologous recombination between the glutamate dehydrogenase gene on the genome of Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGOGATΔLDH and the gene of pGDH81.

次に、上記株を、5μg/mLクロラムフェニコールのみを含むLBG液体培地にて一昼夜培養したのち、5μg/mLクロラムフェニコールのみを含むLBG寒天培地に塗抹した。得られた約2000のコロニーを、常法に従い25μg/mLカナマイシンを含むLBG寒天培地にレプリカし、30℃で一昼夜培養した。この結果、クロラムフェニコール耐性の中から、カナマイシンに感受性を示す株を選抜した。   Next, the above strain was cultured overnight in an LBG liquid medium containing only 5 μg / mL chloramphenicol, and then smeared on an LBG agar medium containing only 5 μg / mL chloramphenicol. About 2000 colonies obtained were replicated on an LBG agar medium containing 25 μg / mL kanamycin according to a conventional method, and cultured at 30 ° C. overnight. As a result, strains sensitive to kanamycin were selected from chloramphenicol resistance.

この様にして得られた株は、2回目の相同組み換えが起こった結果、グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子にクロラムフェニコール耐性遺伝子が挿入された変異型遺伝子を残し
、カナマイシン耐性遺伝子およびpHSG299に由来する配列を欠失したものであると考えられる。
As a result of the second homologous recombination, the strain obtained in this way left a mutant gene in which the chloramphenicol resistance gene was inserted into the glutamate dehydrogenase gene, and the kanamycin resistance gene and the sequence derived from pHSG299. It is thought to have been deleted.

グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子が変異型であるか野生型であるかの直接的な確認は、グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号12および配列番号15)を用いて分析するとによって行うことができ、野生型からは402bp、クロラムフェニコール耐性遺伝子挿入領域を持つ変異型からは1292bpのPCR増幅産物が得られるはずである。   Direct confirmation of whether the glutamate dehydrogenase gene is mutant or wild type can be performed by analyzing the glutamate dehydrogenase gene using primers (SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 15) for PCR amplification. From the wild type, a PCR amplification product of 402 bp should be obtained, and from the mutant type having a chloramphenicol resistance gene insertion region, a 1292 bp PCR amplification product should be obtained.

上記方法にてクロラムフェニコールに耐性を示し、カナマイシン非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGDHΔGOGATΔLDHと命名した。   As a result of analyzing the strain that showed resistance to chloramphenicol and became insensitive to kanamycin by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGDHΔGOGATΔLDH. .

(E)グルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性の測定
上記(D)で得られたGDH遺伝子破壊株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGDHΔGOGATΔLDHをグルコース2%、クロラムフェニコール10μg/mLを含むA培地100mLで終夜培養を行った。得られた菌体を集菌後、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)50mLで洗浄し、同組成の緩衝液20mLに再度懸濁させた。懸濁液にをSONIFIER 350(BRANSON製)で破砕し、遠心分離した上清を無細胞抽出液とした。得られた無細胞抽出液を用いGOGAT活性を測定した。酵素活性の測定は100mM Tris/HCl緩衝液(pH8.0)、20mM 塩化アンモニウム、5mM 2−オキソグルタル酸ナトリウム、0.32 mM NADH、及び無細胞抽出液を含む反応液中で25℃で反応させることにより行った。1Uは1分間に1μmolのNADHの減少を触媒する酵素量とした。その結果、GDH遺伝子破壊株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGDHΔGOGATΔLDHにおけるGDHの比活性は0.012 U/mgタンパク質であった。なお遺伝子破壊されていない親株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGOGATΔLDHををA培地を用いて同様に培養した菌体でのGDHの比活性は0.795 U/mgタンパク質であった
(E) Measurement of glutamate dehydrogenase (GDH) activity GDH gene-disrupted strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGDHΔGOGATΔLDH obtained in (D) above was overnight in 100 mL of A medium containing 2% glucose and 10 μg / mL chloramphenicol. Culture was performed. The obtained cells were collected, washed with 50 mL of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5), and resuspended in 20 mL of the same composition. The suspension was crushed with SONIFIER 350 (manufactured by BRANSON), and the centrifuged supernatant was used as a cell-free extract. GOGAT activity was measured using the obtained cell-free extract. The enzyme activity was measured by reacting at 25 ° C. in a reaction solution containing 100 mM Tris / HCl buffer (pH 8.0), 20 mM ammonium chloride, 5 mM sodium 2-oxoglutarate, 0.32 mM NADH, and cell-free extract. went. 1 U was defined as the amount of enzyme that catalyzes the decrease of 1 μmol of NADH per minute. As a result, the specific activity of GDH in the GDH gene-disrupted strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGDHΔGOGATΔLDH was 0.012 U / mg protein. The specific activity of GDH was 0.795 U / mg protein in cells cultured in the same manner using the parent strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGOGATΔLDH, which was not gene-disrupted, using A medium.

<コリネ型細菌発現ベクターの構築>
(A)コリネ型細菌用プロモーター断片の調製
コリネ型細菌で強力なプロモーター活性を有することが報告された特開平7−95891の配列番号4に記載のDNA断片(以降TZ4プロモーターと称する)を利用することとした。本プロモーター断片の取得は、実施例2の(A)で調製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233ゲノムDNAを鋳型とし、特開平7−95891の配列番号4に記載の配列を基に設計した合成DNA(配列番号16および配列番号17)を用いたPCRによって行った。
<Construction of Coryneform Bacterial Expression Vector>
(A) Preparation of Promoter Fragment for Coryneform Bacteria Utilizing the DNA fragment (hereinafter referred to as TZ4 promoter) described in SEQ ID NO: 4 of JP-A-7-95891 reported to have a strong promoter activity in coryneform bacteria It was decided. The promoter fragment was obtained by using a synthetic DNA designed based on the sequence described in SEQ ID NO: 4 of JP-A-7-95891 using Brevibacterium flavum MJ233 genomic DNA prepared in Example 2 (A) as a template. It was carried out by PCR using SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MGSO4、 0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。   Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MGSO4, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で30秒からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は2分とした。   Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute and 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 2 minutes.

増幅産物の確認は、2.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.25kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片
の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。
The amplification product was confirmed by separation by 2.0% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.25 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝バイオ社製)により5'末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて大腸菌ベクターpUC19(宝バイオ社)のSmaI部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Bio Inc.), and then ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used to bind to the SmaI site of E. coli vector pUC19 (Takara Bio Inc.), and the resulting plasmid DNA was used to transform E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成した6クローンについて、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製し、塩基配列を決定した。これ中でTZ4プロモーターがpUC19のlacプロモーターと逆方向に転写活性を有するように挿入されたクローンを選抜し、これをpUC/TZ4と命名した。   Six clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified and the nucleotide sequence was determined. Among them, a clone in which the TZ4 promoter was inserted so as to have a transcriptional activity in the reverse direction to the lac promoter of pUC19 was selected and named pUC / TZ4.

次に、pUC/TZ4を制限酵素BamHIおよびPstIで切断して調製したDNA断片に、5’末端がリン酸化された合成DNA(配列番号18および配列番号19)から成り、両末端にそれぞれBamHIとPstIに対する粘着末端を有するDNAリンカーを混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。本DNAリンカーには、リボソーム結合配列(AGGAGG)およびその下流に配したクローニングサイト(上流から順に、PacI、NotI、ApaI)が含まれている。   Next, a DNA fragment prepared by cleaving pUC / TZ4 with restriction enzymes BamHI and PstI comprises synthetic DNA (SEQ ID NO: 18 and SEQ ID NO: 19) phosphorylated at the 5 ′ end, and BamHI and A DNA linker having a sticky end against PstI was mixed, and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. This DNA linker contains a ribosome binding sequence (AGGAGG) and a cloning site (PacI, NotI, ApaI in this order from the upstream).

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAの中から制限酵素NotIによって切断されるものを選抜し、これをpUC/TZ4−SDと命名した。この様にして構築したpUC/TZ4−SDを制限酵素PstIで切断後、クレノウフラグメントにて末端を平滑化し、次いで制限酵素KpnIで切断することにより生じた約0.3kbのプロモーター断片を、2.0%アガロースゲル電気泳動により分離、回収した。   Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. From the obtained plasmid DNA, one that was cleaved by the restriction enzyme NotI was selected and named pUC / TZ4-SD. The thus constructed pUC / TZ4-SD was digested with the restriction enzyme PstI, blunted with Klenow fragment, and then cleaved with the restriction enzyme KpnI to obtain a promoter fragment of about 0.3 kb. Separated and collected by 0% agarose gel electrophoresis.

(B)コリネ型細菌発現ベクターの組み立て
コリネ型細菌にて安定的に自立複製可能なプラスミドとして、特開平12―93183記載のpHSG298par−repを利用する。本プラスミドは、ブレビバクテリウム・スタチオニスIFO12144株が保有する天然型プラスミドpBY503の複製領域および安定化機能を有する領域と大腸菌ベクターpHSG298(宝バイオ社)に由来するカナマイシン耐性遺伝子および大腸菌の複製領域を備える。
(B) Assembly of Coryneform Bacterial Expression Vector pHSG298par-rep described in JP-A-12-93183 is used as a plasmid that can stably replicate independently in coryneform bacteria. This plasmid comprises a replication region of the natural plasmid pBY503 possessed by Brevibacterium stachynis IFO12144 strain and a region having a stabilizing function, a kanamycin resistance gene derived from the Escherichia coli vector pHSG298 (Takara Bio Inc.), and a replication region of Escherichia coli. .

pHSG298par−repを制限酵素SseIで切断後、クレノウフラグメントにて末端を平滑化し、次いで制限酵素KpnIで切断することによって調製したDNAを、上記(A)で調製したTZ4プロモーター断片と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンを含むLB寒天培地に塗抹した。   The DNA prepared by cleaving pHSG298par-rep with the restriction enzyme SseI, blunting the ends with Klenow fragment, and then cleaving with the restriction enzyme KpnI is mixed with the TZ4 promoter fragment prepared in (A) above and ligated. Kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin.

この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAの中から制限酵素NotIによって切断されるものを選抜し、該プラスミドをpTZ4と命名した(図5に構築手順を示した)。   The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. From the obtained plasmid DNA, one that was cleaved by the restriction enzyme NotI was selected, and the plasmid was named pTZ4 (construction procedure is shown in FIG. 5).

<ピルベートカルボキシラーゼ活性増強株の作製>
(A)ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子の取得
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子の取得は、<実施例2>の(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.AP005276)を基に設計した合成DNA(配列番号20および配列番号21)を用いたPCRによって行った。
反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MGSO4、 0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
<Preparation of a strain with enhanced pyruvate carboxylase activity>
(A) Acquisition of pyruvate carboxylase gene The acquisition of pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain has been reported for the whole genome sequence using the DNA prepared in (A) of <Example 2> as a template. It was carried out by PCR using synthetic DNAs (SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21) designed based on the gene sequence (GenBank Database Accession No. AP005276) of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain.
Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MGSO4, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、68℃で4分からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの68℃での保温は10分とした。PCR反応終了後、Takara Ex Taq(宝バイオ社)を0.1μL加え、さらに72℃で30分保温した。   Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 4 minutes was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute and 20 seconds, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 10 minutes. After completion of the PCR reaction, 0.1 μL of Takara Ex Taq (Takara Bio Inc.) was added, and the mixture was further incubated at 72 ° C. for 30 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約3.7kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 3.7 kb was detected. The target DNA fragment was recovered from the gel using QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片を、PCR産物クローニングベクターpGEM−TEasy(Promega製)と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mL X-Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   The recovered DNA fragment was mixed with a PCR product cloning vector pGEM-TEasy (Promega) and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PacIおよびApaIで切断することにより、約3.7kbの挿入断片が認められ、これをpGEM/MJPCと命名した。   Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes PacI and ApaI, whereby an inserted fragment of about 3.7 kb was observed, which was designated as pGEM / MJPC.

pGEM/MJPCの挿入断片の塩基配列は、アプライドバイオシステム社製塩基配列解読装置(モデル377XL)およびビックダイターミネーターサイクルシークエンスキットver3を用いて決定した。その結果得られたDNA塩基配列および推測されるアミノ酸配列を配列番号22に記載する。本アミノ酸配列はコリネバクテリウム・グルタミカムATCC13032株由来のそれと極めて高い相同性(99.4%)を示すことから、pGEM/MJPCの挿入断片がブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来のピルベートカルボキシラーゼ遺伝子であること断定した。   The base sequence of the insert fragment of pGEM / MJPC was determined using a base sequencing device (Model 377XL) manufactured by Applied Biosystems and a Big Dye Terminator cycle sequence kit ver3. The resulting DNA base sequence and deduced amino acid sequence are set forth in SEQ ID NO: 22. Since this amino acid sequence shows extremely high homology (99.4%) with that derived from Corynebacterium glutamicum ATCC13032, the insert fragment of pGEM / MJPC is a pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233. I determined that there was.

(B)ピルベートカルボキシラーゼ活性増強用プラスミドの構築
上記(A)で作製したpGEM/MJPCを制限酵素PacIおよびApaIで切断することにより生じる約3.7kbからなるピルベートカルボキシラーゼ遺伝子断片を、0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収した。このDNA断片を、制限酵素PacIおよびApaIにて切断した<実施例3>にて構築したpTZ4と混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンを含むLB寒天培地に塗抹した。
(B) Construction of Pyruvate Carboxylase Activity Enhancement Plasmid A pyruvate carboxylase gene fragment consisting of about 3.7 kb generated by cleaving the pGEM / MJPC prepared in (A) above with restriction enzymes PacI and ApaI It was separated and collected by% agarose gel electrophoresis. This DNA fragment was mixed with pTZ4 constructed in <Example 3> cleaved with restriction enzymes PacI and ApaI, and ligation kit ver. After ligation using 2 (manufactured by Takara Bio Inc.), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin.

この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した
。得られたプラスミドDNAを制限酵素PacIおよびApaIで切断することにより、約3.7kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpMJPC1(図6)と命名した。
The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes PacI and ApaI, so that an insert fragment of about 3.7 kb was selected and named pMJPC1 (FIG. 6).

(C)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGDHΔGOGATΔLDHおよびブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株への形質転換
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株内で複製可能なpMJPC1による形質転換用のプラスミドDNAは、上記(B)で形質転換した大腸菌(DH5α株)から調製した。
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGDHΔGOGATΔLDH株およびブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株への形質転換は、電気パルス法(Res.Microbiol.、Vol.144, p.181-185, 1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 50μg/mLを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g、グルコース 20g、及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。
(C) Transformation into Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGDHΔGOGATΔLDH and Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strains Plasmid DNA for transformation with pMJPC1 capable of replicating in Brevibacterium flavum MJ233 strain is (B ) And transformed from E. coli (DH5α strain).
Transformation into Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGDHΔGOGATΔLDH strain and Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain was performed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993). The transformant thus obtained was smeared on an LBG agar medium containing 50 μg / mL kanamycin [10 g tryptone, 5 g yeast extract, 5 g NaCl, 20 g glucose, and 15 g agar dissolved in 1 L distilled water].

この培地上に生育した株から、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを抽出、制限酵素切断による解析を行った結果、同株がpMJPC1を保持していることを確認し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔGDHΔGOGATΔLDH株およびブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔLDH株と命名した。   From the strain grown on this medium, liquid culture was performed by a conventional method, and then plasmid DNA was extracted and analyzed by restriction enzyme digestion. As a result, it was confirmed that the strain retained pMJPC1. The strains were designated as bacterial flavum MJ233 / PC / ΔGDHΔGOGATΔLDH strain and Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔLDH strain.

(D)ピルベートカルボキシラーゼ酵素活性
上記(C)で得られた形質転換株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔGDHΔGOGATΔLDH株をグルコース2%、カナマイシン25mg/Lを含むA培地100mLで終夜培養を行った。得られた菌体を集菌後、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)50mLで洗浄し、同組成の緩衝液20mLに再度懸濁させた。懸濁液にをSONIFIER 350(BRANSON製)で破砕し、遠心分離した上清を無細胞抽出液とした。得られた無細胞抽出液を用いピルベートカルボキシラーゼ活性を測定した。酵素活性の測定は100mM Tris/HCl緩衝液(pH7.5)、0.1mg/10mLビオチン、5mM 塩化マグネシウム、50 mM 炭酸水素ナトリウム、5mM ピルビン酸ナトリウム 、5mM アデノシン3リン酸ナトリウム、0. 32 mM NADH、20units/1.5mLリンゴ酸デヒドロゲナーゼ(WAKO製、酵母由来)及び酵素を含む反応液中で25℃で反応させることにより行った。1Uは1分間に1μmolのNADHの減少を触媒する酵素量とした。ピルベートカルボキシラーゼを発現させたブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔGDHΔGOGATΔLDH株の無細胞抽出液における比活性は 0.2 U/mgタンパク質であった。なお親株であるブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔGDHΔGOGATΔLDH株をA培地を用いて同様に培養した菌体では、本活性測定方法によりピルベートカルボキシラーゼ活性は、検出限界の0.001 U/mgタンパク質以下であった。
(D) Pyruvate carboxylase enzyme activity The transformant Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔGDHΔGOGATΔLDH strain obtained in (C) above was cultured overnight in 100 mL of A medium containing 2% glucose and 25 mg / L kanamycin. . The obtained cells were collected, washed with 50 mL of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5), and resuspended in 20 mL of the same composition. The suspension was crushed with SONIFIER 350 (manufactured by BRANSON), and the centrifuged supernatant was used as a cell-free extract. The pyruvate carboxylase activity was measured using the obtained cell-free extract. Enzyme activity was measured at 100 mM Tris / HCl buffer (pH 7.5), 0.1 mg / 10 mL biotin, 5 mM magnesium chloride, 50 mM sodium bicarbonate, 5 mM sodium pyruvate, 5 mM adenosine triphosphate, 0.32 mM NADH. The reaction was performed at 25 ° C. in a reaction solution containing 20 units / 1.5 mL malate dehydrogenase (manufactured by WAKO, derived from yeast) and the enzyme. 1 U was defined as the amount of enzyme that catalyzes the decrease of 1 μmol of NADH per minute. The specific activity of the cell-free extract of Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔGDHΔGOGATΔLDH strain expressing pyruvate carboxylase was 0.2 U / mg protein. In addition, in the cells cultured in the same manner using the parent strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔGDHΔGOGATΔLDH using A medium, the pyruvate carboxylase activity was below the detection limit of 0.001 U / mg protein. .

<菌体反応(炭酸アンモニウム中和、嫌気反応)>
上記実施例7と同様にブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/△GDH△GOGATΔLDH株を培養し、反応用懸濁液を調製し、pHを2M炭酸アンモニウムを用いて7.6に保ち、通気は行わず、毎分200回転で攪拌しながら反応を行った。この時の糖消費速度は2.0g/L/hであり、コハク酸生産速度は1.2g/L/h、収率は79%であった。アミノ酸生産量は、グルタミン酸0g/L、アラニン1.3g/L、バリン0.73g/L、ロイシン0g/Lであった。
<Bacteria reaction (neutralization of ammonium carbonate, anaerobic reaction)>
Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔGDHΔGOGATΔLDH strain is cultured in the same manner as in Example 7 above, a reaction suspension is prepared, the pH is maintained at 7.6 using 2M ammonium carbonate, and aeration is performed. The reaction was carried out with stirring at 200 rpm. The sugar consumption rate at this time was 2.0 g / L / h, the succinic acid production rate was 1.2 g / L / h, and the yield was 79%. The amino acid production was glutamic acid 0 g / L, alanine 1.3 g / L, valine 0.73 g / L, and leucine 0 g / L.

一方、実施例6で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔLDH株を上記と同様にして反応させたとき、糖消費速度は1.8g/L/hであり、コハク酸
生産速度は0.93g/L/h、収率は73%であった。アミノ酸生産量は、グルタミン酸0g/L、アラニン2.0g/L、バリン1.2g/L、ロイシン0.14g/Lであった。
On the other hand, when the Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔLDH strain prepared in Example 6 was reacted in the same manner as described above, the sugar consumption rate was 1.8 g / L / h, and the succinic acid production rate was 0. .93 g / L / h, yield was 73%. The amino acid production was 0 g / L glutamic acid, 2.0 g / L alanine, 1.2 g / L valine, and 0.14 g / L leucine.

これらの結果より、グルタメートシンターゼ(GOGAT)活性、及びグルタメートデヒドロゲナーゼ(GDH)活性が低減化するように改変されたコリネ型細菌を用いることにより、アラニン、バリン、ロイシン等のアミノ酸の副生を減少させ、コハク酸の生産速度および収率を効率よく生産することができることが確認された。   From these results, by using coryneform bacteria modified to reduce glutamate synthase (GOGAT) activity and glutamate dehydrogenase (GDH) activity, by-products of amino acids such as alanine, valine, and leucine are reduced. It was confirmed that the production rate and yield of succinic acid can be produced efficiently.

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

プラスミドpKMB1の構築手順と制限酵素地図を示す図。The figure which shows the construction procedure and restriction enzyme map of plasmid pKMB1. プラスミドpKMB1/ΔLDHの構築手順を示す図。The figure which shows the construction | assembly procedure of plasmid pKMB1 / (DELTA) LDH. プラスミドpKMB1/ΔGOGATの構築手順を示す図。The figure which shows the construction | assembly procedure of plasmid pKMB1 / (DELTA) GOGAT. プラスミドpGDH81の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pGDH81. プラスミドpTZ4の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pTZ4. プラスミドpMJPC1の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pMJPC1.

Claims (4)

グルタメートシンターゼ遺伝子、グルタメートデヒドロゲナーゼ遺伝子及びラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子が破壊されコリネバクテリウム グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)もしくはブレビバクテリウム フラバム(Brevibacterium flavum)またはその処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガスを含有する反応液中で有機原料に嫌気的雰囲気下で作用させることにより、該反応液中にコハク酸を生成蓄積させ、該反応液からコハク酸を採取することを特徴とするコハク酸の製造方法。 Glutamate synthase gene, glutamate dehydrogenase gene, and E. coli lactate dehydrogenase gene is disrupted Corynebacterium glutamicum (Corynebacterium glutamicum) or Brevibacterium flavum (Brevibacterium flavum) or processed product thereof, a carbonate ion, bicarbonate ion or carbon dioxide gas by acting under anaerobic atmosphere on an organic raw material in a reaction solution containing, to produce and accumulate succinic acid in the reaction solution, the production of succinic acid and collecting succinic acid from the reaction solution Method. 前記コリネバクテリウム グルタミカムまたはブレビバクテリウム フラバムが、さらに、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が増強するように改変された、請求項に記載の製造方法。 The Corynebacterium glutamicum or Brevibacterium flavum further, pyruvate carboxylase activity was modified to enhance, the production method according to claim 1. 前記有機原料が、グルコースまたはシュークロースである、請求項1または2に記載の製造方法。 The organic raw material is glucose or sucrose, a manufacturing method according to claim 1 or 2. 請求項1〜のいずれか一項に記載の方法によりコハク酸を製造する工程、及び前記工程で得られたコハク酸を原料として重合反応を行う工程を含む、コハク酸含有ポリマーの製造方法。 The manufacturing method of a succinic-acid containing polymer including the process of manufacturing a succinic acid by the method as described in any one of Claims 1-3 , and the process of performing a polymerization reaction using the succinic acid obtained at the said process as a raw material.
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