JP5034395B2 - Organic acid producing bacteria and method for producing organic acid - Google Patents

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Description

本発明は、新規な有機酸生産菌およびそれを用いた有機酸の製造法に関するものである。   The present invention relates to a novel organic acid-producing bacterium and a method for producing an organic acid using the same.

コハク酸などの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 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) 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、目的の有機酸以外にアミノ酸が副生するということも、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、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、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 to produce organic acids as a stationary cell without aeration of oxygen. A 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 aerobic bacteria are used, the fact that amino acids are by-produced in addition to the target organic acid is another point that should be improved in order to further increase the yield of organic acid. In addition, genetically modified microorganisms (see Patent Document 4 or 5) have been reported for microorganisms used in the production of organic acids. However, the creation of new microorganisms is required to further improve the yield of organic acids. It was.

cg1630遺伝子はコリネバクテリウム・グルタミカムATCC13032株のゲノム配列を示したGenBankのアクセション番号NC_006958の配列中にcg1630の番号(塩基番号は1521068-1521499)で登録されている遺伝子である。この遺伝子についてはほとんど研究がなされておらずその機能は不明であったが、最近、この遺伝子産物であるOdhIのリン酸化が2−オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ活性の調節に関連するという報告がなされた(非特許文献2)。しかしながら、この遺伝子と有機酸生産との関わりは全く不明であった。
米国特許第5,143,834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 Journal of Biological Chemistry, vol. 281, no. 18, p12300-12307, 2006年
The cg1630 gene is a gene registered under the number of cg1630 (base number is 1521068-1521499) in the sequence of GenBank accession number NC_006958 showing the genome sequence of Corynebacterium glutamicum ATCC13032. Although little research has been done on this gene and its function is unknown, it has recently been reported that phosphorylation of the gene product OdhI is associated with the regulation of 2-oxoglutarate dehydrogenase activity (non- Patent Document 2). However, the relationship between this gene and organic acid production was completely unknown.
US Pat. No. 5,143,834 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 Journal of Biological Chemistry, vol. 281, no. 18, p12300-12307, 2006

本発明の課題は、コハク酸などの有機酸を効率よく製造する新規な方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel method for efficiently producing an organic acid such as succinic acid.

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、cg1630遺伝子の発現が
低減するように改変された細菌あるいはその処理物を、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、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 problems, the present inventor contains a bacterium modified so as to reduce the expression of the cg1630 gene or a treated product thereof, containing carbonate ion, bicarbonate ion or carbon dioxide gas. It was found that the amount of organic acid produced was increased by acting on the organic raw material in the reaction solution, and the present invention was completed.

すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)有機酸生産能を有し、cg1630遺伝子の発現が非改変株と比較して低減するように改変された細菌。
(2)染色体上のcg1630遺伝子が破壊された(1)の細菌。
(3)cg1630遺伝子が配列番号17の塩基配列と80%以上の相同性を有する遺伝子である、(1)または(2)の細菌。
(4)さらに、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が非改変株と比較して低減するように改変された、(1)〜(3)のいずれかの細菌。
(5)さらに、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が非改変株と比較して増強するように改変された、(1)〜(4)のいずれかの細菌。
(6)さらに、アセテートキナーゼ、ホスフォトランスアセチラーゼ、ピルベートオキシダーゼおよびアセチルCoAハイドロラーゼから選択される1種類以上の酵素の活性が非改変株と比較して低減するように改変された、(1)〜(5)のいずれかの細菌。
(7)コリネ型細菌である、(1)〜(6)のいずれかの細菌。
(8)(1)〜(7)のいずれかの細菌、あるいはその処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオン又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って有機酸を生成させ、該有機酸を採取することを特徴とする有機酸の製造方法。
(9)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、(8)の有機酸の製造方法。
(10)有機原料がグルコースまたはシュークロースである、(8)または(9)の有機酸の製造方法。
(11)有機酸がコハク酸である、(8)〜(10)のいずれかの有機酸の製造方法。
(12)(8)〜(11)のいずれかの方法により有機酸を製造する工程、及び前記工程で得られた有機酸を原料として重合反応を行う工程を含む、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 that has an organic acid-producing ability and has been modified so that the expression of the cg1630 gene is reduced compared to an unmodified strain.
(2) The bacterium according to (1), wherein the cg1630 gene on the chromosome is disrupted.
(3) The bacterium according to (1) or (2), wherein the cg1630 gene is a gene having 80% or more homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17.
(4) The bacterium according to any one of (1) to (3), further modified so that lactate dehydrogenase activity is reduced as compared with an unmodified strain.
(5) The bacterium according to any one of (1) to (4), further modified so that pyruvate carboxylase activity is enhanced as compared with an unmodified strain.
(6) Further, the activity of one or more enzymes selected from acetate kinase, phosphotransacetylase, pyruvate oxidase and acetyl-CoA hydrolase is modified so as to be reduced as compared with the unmodified strain. The bacterium according to any one of 1) to (5).
(7) The bacterium according to any one of (1) to (6), which is a coryneform bacterium.
(8) An organic acid is produced by allowing the bacterium of any one of (1) to (7) or a treated product thereof to act on an organic raw material in a reaction solution containing carbonate ion, bicarbonate ion or carbon dioxide gas. And collecting the organic acid.
(9) The method for producing an organic acid according to (8), wherein the organic raw material is allowed to act in an anaerobic atmosphere.
(10) The method for producing an organic acid according to (8) or (9), wherein the organic raw material is glucose or sucrose.
(11) The method for producing an organic acid according to any one of (8) to (10), wherein the organic acid is succinic acid.
(12) A method for producing an organic acid-containing polymer, comprising a step of producing an organic acid by any one of the methods (8) to (11), and a step of carrying out a polymerization reaction using the organic acid obtained in the step as a raw material. .

cg1630遺伝子の発現が低減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有機酸を製造することにより、副生物を減少させ、有機酸の生成量を増大させることができる。
By producing an organic acid using a bacterium modified so as to reduce the expression of the cg1630 gene or a processed product thereof, by-products can be reduced, and the amount of organic acid produced 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。
本発明の細菌は、cg1630遺伝子の発現が低減するように改変された細菌であり、有機酸生産能を有する細菌である。
ここで、「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有機酸を生成蓄積することができることをいう。
有機酸としては、例えば、乳酸、コハク酸、リンゴ酸、フマル酸、オキザロ酢酸、クエン酸、イソクエン酸、2−オキソグルタル酸、シス−アコニット酸、ピルビン酸、酢酸、アミノ酸などが挙げられるが、この中では、コハク酸、リンゴ酸、フマル酸、クエン酸、イソクエン酸、2−オキソグルタル酸、シス−アコニット酸およびピルビン酸が好ましく、コハク酸が特に好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The bacterium of the present invention is a bacterium modified so that the expression of the cg1630 gene is reduced, and is a bacterium having an organic acid-producing ability.
Here, “having the ability to produce an organic acid” means that an organic acid can be produced and accumulated in the medium when the bacterium is cultured in the medium.
Examples of the organic acid include lactic acid, succinic acid, malic acid, fumaric acid, oxaloacetic acid, citric acid, isocitric acid, 2-oxoglutaric acid, cis-aconitic acid, pyruvic acid, acetic acid, amino acid, and the like. Among them, succinic acid, malic acid, fumaric acid, citric acid, isocitric acid, 2-oxoglutaric acid, cis-aconitic acid and pyruvic acid are preferable, and succinic acid is particularly preferable.

本発明の細菌は、本来的に有機酸生産能を有する細菌又は育種により有機酸生産能を付与された細菌において、cg1630遺伝子の発現を低減させる改変を行ったものでもよいし、
cg1630遺伝子の発現を低減させる改変を行うことにより有機酸生産能を有するようになったものでもよい。育種により有機酸生産能を付与する手段としては、変異処理、遺伝子組換え処理などが挙げられ、各有機酸について生合成酵素遺伝子の発現強化など公知の方法を採用することができるが、例えば、コハク酸生産能を付与する場合は、後述するようなラクテートデヒドロゲナーゼ活性を低減するような改変やピルビン酸カルボキシラーゼ活性を増強するような手段などが挙げられる。
The bacterium of the present invention may be one that has been modified to reduce the expression of the cg1630 gene in a bacterium that originally has an organic acid-producing ability or a bacterium that has been given organic acid-producing ability by breeding,
It may be an organic acid-producing ability that has been modified by reducing the expression of the cg1630 gene. Examples of means for imparting organic acid-producing ability by breeding include mutation treatment, gene recombination treatment, and the like, and publicly known methods such as enhanced expression of biosynthetic enzyme genes can be adopted for each organic acid. In the case of imparting succinic acid-producing ability, examples include a modification that reduces lactate dehydrogenase activity as described below, and a means that enhances pyruvate carboxylase activity.

本発明に用いる細菌は、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cg1630遺伝子を保持し、有機酸を生産しうる細菌であれば特に限定されないが、コリネ型細菌(Coryneform Bacterium)、マイコバクテリウム(Mycobacterium)属細菌、ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌、ノカルディア(Nocardia)属細菌、又はストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌などが挙げられるが、コリネ型細菌がより好ましい。
コリネ型細菌は、これに分類されるものであれば特に制限されないが、コリネバクテリウム属に属する細菌、ブレビバクテリウム属に属する細菌又はアースロバクター属に属する細菌などが挙げられ、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)に分類される細菌が挙げられる。
The bacterium used in the present invention can be obtained by using a bacterium as shown below as a parent strain and modifying the parent strain. The type of parent strain is not particularly limited as long as it is a bacterium that retains the cg1630 gene and is capable of producing organic acids, but is not limited to Coryneform Bacterium, Mycobacterium, Rhodococcus, Examples include bacteria of the genus Cardia or bacteria of the genus Streptomyces, with coryneform bacteria being more preferred.
The coryneform bacterium is not particularly limited as long as it is classified as such, and examples thereof include bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Brevibacterium, and bacteria belonging to the genus Arthrobacter. Are those belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium, more preferably, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium ammoniagenes (Brevibacterium) ammoniagenes) or bacteria classified as Brevibacterium lactofermentum.

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。
ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233は、1975年4月28日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター)(〒305-8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P-3068として寄託され、1981年5月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、FERM BP-1497の受託番号で寄託されている。
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。
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.
Brevibacterium flavum MJ-233 was established on April 28, 1975, by the Ministry of International Trade and Industry, Institute of Industrial Science, Microbial Industrial Technology Research Institute (currently the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center) (305-8566 Japan) Deposited as FERM P-3068 at Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, 1-chome, 1-chome, 1st 6th), transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on May 1, 1981, and deposited with a deposit number of FERM BP-1497 Has been.
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、上記のような株を、cg1630遺伝子の発現が低減するように改変することによって得ることができる。
「cg1630遺伝子」とは、GenBankのアクセション番号NC_006958の配列中にcg1630の番号で登録されている遺伝子またはそのホモログ遺伝子であって、その発現を低下させることにより、宿主細菌の有機酸生産能を向上させることができる遺伝子をいう。なお、本明細書では、「cg1630遺伝子」を「OdhI遺伝子」とも称する。
「cg1630遺伝子の発現が低減する」とは、野生株や親株などの非改変株と比較してこの遺伝子の発現が低減されていることをいう。cg1630遺伝子の発現は、非改変株の30%以
下に低減されていることが好ましく、10%以下に低減されていることがより好ましい。cg1630遺伝子の発現は検出限界以下に低減されていてもよい。
cg1630遺伝子の発現が低減したことは、ノーザンハイブリダイゼーションやRT-PCRなどによってmRNAの量を測定することなどによって確認することができる
The bacterium used in the present invention can be obtained by modifying the strain as described above so that the expression of the cg1630 gene is reduced.
The “cg1630 gene” is a gene registered under the number of cg1630 in the sequence of GenBank accession number NC_006958 or a homologous gene thereof, and by reducing its expression, the ability of the host bacterium to produce organic acid is reduced. A gene that can be improved. In the present specification, “cg1630 gene” is also referred to as “OdhI gene”.
“The expression of the cg1630 gene is reduced” means that the expression of this gene is reduced as compared to an unmodified strain such as a wild strain or a parent strain. The expression of the cg1630 gene is preferably reduced to 30% or less of the unmodified strain, more preferably 10% or less. The expression of the cg1630 gene may be reduced below the detection limit.
The reduction in the expression of the cg1630 gene can be confirmed by measuring the amount of mRNA by Northern hybridization or RT-PCR.

cg1630遺伝子の発現が低減した株は、親株をN−メチル−N'−ニトローN−ニトロソグアニジン(NTG)や亜硝酸等の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理し、cg1630遺伝子の発現が低減した株を選択することによって得ることができる。
また、cg1630遺伝子を用いて改変してもよい。具体的には、染色体上のcg1630遺伝子を破壊したり、プロモーターやシャインダルガルノ(SD)配列等の発現調節配列を改変したりすることなどによって達成される。
For the strain with reduced expression of cg1630 gene, the parent strain is treated with a mutagen such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) or nitrous acid and usually used for mutagenesis. Can be obtained by selecting strains with reduced.
Moreover, you may modify | change using cg1630 gene. Specifically, this can be achieved by disrupting the cg1630 gene on the chromosome or modifying expression control sequences such as a promoter or Shine-Dalgarno (SD) sequence.

以下に、コリネ型細菌においてcg1630遺伝子を破壊する方法について説明する。染色体上のcg1630遺伝子としては、例えば、配列番号17に示す塩基配列を含むDNAを挙げることができる。cg1630遺伝子の取得は、例えば、上記配列に基づき、合成オリゴヌクレオチドを合成し、コリネバクテリウム・グルタミカムの染色体DNAを鋳型としてPCR反応を行うことによってクローニングできる。染色体DNAは、DNA供与体である細菌から、例えば、斎藤、三浦の方法(H. Saito and K.Miura, Biochem.B iophys. Acta, 72, 619 (1963)、生物工学実験書、日本生物工学会編、97〜98頁、培風館、1992年参照)等により調製することができる。   Hereinafter, a method for disrupting the cg1630 gene in coryneform bacteria will be described. Examples of the cg1630 gene on the chromosome include DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 17. The cg1630 gene can be obtained, for example, by cloning a synthetic oligonucleotide based on the above sequence and performing a PCR reaction using the chromosomal DNA of Corynebacterium glutamicum as a template. Chromosomal DNA is obtained from bacteria that are DNA donors, for example, the method of Saito and Miura (H. Saito and K. Miura, Biochem. Biophys. Acta, 72, 619 (1963), Biotechnology Experiments, Nippon Biotechnology, Ed., Pp. 97-98, Bafukan, 1992).

上記のようにして調製したcg1630遺伝子又はその一部を遺伝子破壊に使用することができる。ただし、遺伝子破壊に用いる遺伝子は破壊対象の細菌の染色体DNA上のcg1630遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有していればよいため、配列番号17と相同性を有する相同遺伝子も使用することができる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNAであれば、相同組換えは起こり得る。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 cg1630 gene prepared as described above or a part thereof can be used for gene disruption. However, since the gene used for gene disruption only needs to have a degree of homology that causes homologous recombination with the cg1630 gene on the chromosomal DNA of the bacterium to be disrupted, a homologous gene having homology with SEQ ID NO: 17 is also used. can do. Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur as long as it is a DNA that can hybridize with the above gene under stringent conditions. Here, as stringent conditions, it corresponds to 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, which is a normal washing condition for Southern hybridization. The conditions for hybridizing at a salt concentration are included.

上記のような遺伝子を使用し、例えば、cg1630遺伝子の部分配列を欠失し、正常Cg1630タンパク質を産生しないように改変した欠失型cg1630遺伝子を作製し、該遺伝子を含むDNAでコリネ型細菌を形質転換し、欠失型遺伝子と染色体上の遺伝子で組換えを起こさせることにより、染色体上のcg1630遺伝子を破壊することが出来る。このような相同組換えを利用した遺伝子置換による遺伝子破壊は既に確立しており、直鎖状DNAを用いる方法や温度感受性複製起点を含むプラスミドを用いる方法などがある(米国特許第6303383号明細書、又は特開平05-007491号公報)。また、上述のような相同組換えを利用した遺伝子置換による遺伝子破壊は、宿主上で複製能力を持たないプラスミドを用いても行うことが出来、コリネ型細菌内で複製能を持たないプラスミドとしては、エシェリヒア・コリで複製能力を持つプラスミドが好ましく、例えば、pHSG299(宝バイオ社製)pHSG399(宝バイオ社製)等が挙げられる。   Using a gene as described above, for example, deleting a partial sequence of the cg1630 gene, preparing a deleted cg1630 gene modified so as not to produce a normal Cg1630 protein, and using a DNA containing the gene to coryneform bacteria The cg1630 gene on the chromosome can be destroyed by transforming and causing recombination between the deleted gene and the gene on the chromosome. Such gene disruption by gene replacement using homologous recombination has already been established, and includes a method using linear DNA and a method using a plasmid containing a temperature-sensitive replication origin (US Pat. No. 6,303,383). Or Japanese Patent Laid-Open No. 05-007491). In addition, gene disruption by gene replacement using homologous recombination as described above can also be performed using a plasmid that does not have replication ability on the host. As a plasmid that does not have replication ability in coryneform bacteria, A plasmid having replication ability in Escherichia coli is preferable, and examples thereof include pHSG299 (manufactured by Takara Bio Inc.), pHSG399 (manufactured by Takara Bio Inc.), and the like.

本発明の細菌は、cg1630遺伝子の発現低下に加えて、ラクテートデヒドロゲナーゼ(LDHともよぶ)活性が低減するように改変された細菌であってもよい。ここで、「LDH活性が低減された」とは、非改変株と比較してLDH活性が低下していることをいう。LDH活性は、非改変株と比較して、単位菌体重量当たり10%以下に低減化されていることが好ましい。また、LDH活性は完全に消失していてもよい。LDH活性が低下したことは、公知の方法(L.Kanarek and R.L.Hill, J. Biol. Chem.239, 4202 (1964))によりLDH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LDH活性の低減した株の具体的な作製方法としては、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、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。LDH活性が低減し、かつ、cg1630遺伝子の発現が低減したコリネ型細菌は、例えば、LDH遺伝子が破壊された細菌を作製し、該細菌においてcg1630遺伝子の発現を低減させることにより得ることができる。ただし、LDH活性低減のための改変操作とcg1630遺伝子発現低減のため改変操作はどちらを先に行ってもよい。
The bacterium of the present invention may be a bacterium modified so that lactate dehydrogenase (also referred to as LDH) activity is reduced in addition to the decrease in the expression of the cg1630 gene. Here, “LDH activity is reduced” means that LDH activity is reduced as compared to an unmodified strain. The LDH activity is preferably reduced to 10% or less per unit cell weight as compared to the unmodified strain. Also, LDH activity may be completely lost. The decrease in LDH activity can be confirmed by measuring LDH activity by a known method (L. Kanarek and RL Hill, J. Biol. Chem. 239, 4202 (1964)). As a specific method for producing a strain having a reduced LDH activity of a coryneform bacterium, a method by homologous recombination to a chromosome described in JP-A-11-206385 or a method using a sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). A coryneform bacterium with reduced LDH activity and reduced cg1630 gene expression can be obtained, for example, by preparing a bacterium with a disrupted LDH gene and reducing the expression of the cg1630 gene in the bacterium. However, either the modification operation for reducing LDH activity or the modification operation for reducing cg1630 gene expression may be performed first.

また、本発明に用いる細菌は、cg1630遺伝子の発現低下に加えて、ピルビン酸カルボキシラーゼ(以下、PCとも呼ぶ)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。「PC活性が増強される」とは、PC活性が野生株又は親株等の非改変株に対して、単位菌体重量あたり好ましくは1.5倍以上、より好ましくは3倍以上増加していることをいう。PC活性が増強されたことは、公知の方法(Magasanikの方法[J.Bacteriol., 158, 55-62, (1984)])によりPC活性を測定することによって確認することができる。
このような細菌は、例えば、cg1630遺伝子の発現が低減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活性増強とcg1630遺伝子発現低減のための改変操作はいずれを先に行ってもよい。
The bacterium used in the present invention may be a bacterium modified so that the activity of pyruvate carboxylase (hereinafter also referred to as PC) is enhanced in addition to the decrease in the expression of the cg1630 gene. “The PC activity is enhanced” means that the PC activity is preferably increased by 1.5 times or more, more preferably by 3 times or more per unit cell weight relative to an unmodified strain such as a wild strain or a parent strain. Say. The enhanced PC activity can be confirmed by measuring the PC activity by a known method (Magasanik's method [J. Bacteriol., 158, 55-62, (1984)]).
Such a bacterium can be obtained, for example, by introducing the pc gene into a coryneform bacterium in which the expression of the cg1630 gene is reduced. Any modification operation for enhancing PC activity and reducing cg1630 gene expression 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、pc遺伝子を宿主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遺伝子としては、例えば、コリネバクテリウム・グルタミカム由来のpc遺伝子(Peters-Wendisch, P.G. et al. Microbiology, vol.144 (1998) p915-927)(配列番号19)などを用いることができる。また、pc遺伝子は、配列番号19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19の塩基配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、特に好ましくは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。   Introduction of the pc gene can be carried out, for example, by highly expressing the pc gene in a host bacterium in the same manner as described in JP-A-11-196888. As a specific pc gene, for example, a pc gene derived from Corynebacterium glutamicum (Peters-Wendisch, PG et al. Microbiology, vol. 144 (1998) p915-927) (SEQ ID NO: 19) can be used. it can. In addition, the pc gene is DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 19, or 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 19. Particularly preferably, DNA having a homology of 99% or more and encoding a protein having PC activity can also be suitably used.

さらに、コリネバクテリウム・グルタミカム以外のコリネ型細菌、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)]
Furthermore, pc genes derived from coryneform bacteria other than Corynebacterium glutamicum, or from other microorganisms or animals and plants can also be used. In particular, the microorganism or animal or plant-derived pc gene shown below has a known sequence (shown below), and by amplifying the ORF portion by hybridization or PCR as described above, Can be acquired.
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、例えば宿主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、宿主細菌内でpc遺伝子の高発現が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
も良いが、例えば、tacプロモーターや、trcプロモーターなどが挙げられる。
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 that controls replication and replication of the plasmid in the host bacterium, high expression of the pc gene in the host bacterium can be achieved. Possible recombinant plasmids can be obtained. Here, in the above recombinant plasmid, the promoter for expressing the pc gene may be any promoter as long as it is a base sequence for initiating transcription of the pc gene. For example, tac promoter, trc promoter, etc. Can be mentioned.

コリネ型細菌に遺伝子を導入するために使用できるプラスミドの具体例としては、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。   Specific examples of plasmids that can be used for introducing genes into coryneform bacteria include, for example, plasmid pCRY30 described in JP-A-3-210184; JP-A-2-72876 and US Pat. No. 5,185,262. Plasmids pCRY21, pCRY2KE, pCRY2KX, pCRY31, pCRY3KE and pCRY3KX described in the specification gazette; 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; described in JP-A-58-35197 of CG2; may be mentioned pCG4 and pCG11 like described in JP-57-183799 publication. 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遺伝子を多コピー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。
また、PC活性の増強は染色体上でpc遺伝子のプロモーターを強力なプロモーターに置換することによっても達成されうる。
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 pc gene expression is obtained. The PC activity can also be enhanced by making multiple copies of the pc gene on the chromosome by a known homologous recombination method. Transformation can be performed by, for example, the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993).
In addition, enhancement of PC activity can also be achieved by replacing the promoter of pc gene with a strong promoter on the chromosome.

さらに、本発明の細菌は、cg1630遺伝子の発現低下に加えて、アセテートキナーゼ(以下、ACKとも呼ぶ)、ホスフォトランスアセチラーゼ(以下、PTAとも呼ぶ)、ピルベートオキシダーゼ(以下、POXBとも呼ぶ)およびアセチルCoAハイドロラーゼ(以下、ACHとも呼ぶ)からなる群より選ばれる1種類以上の酵素の活性が低減するように改変された細菌であってもよい。   Furthermore, the bacterium of the present invention, in addition to decreased expression of cg1630 gene, acetate kinase (hereinafter also referred to as ACK), phosphotransacetylase (hereinafter also referred to as PTA), pyruvate oxidase (hereinafter also referred to as POXB). And a bacterium modified so as to reduce the activity of one or more enzymes selected from the group consisting of acetyl-CoA hydrolase (hereinafter also referred to as ACH).

PTAとACKはいずれか一方を活性低下させてもよいが、酢酸の副生を効率よく低減させるためには、両方の活性を低下させることがより好ましい。
「PTA活性」とは、アセチルCoAにリン酸を転移してアセチルリン酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「PTA活性が低減するように改変された」とは、PTA活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。PTA活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、10%以下に低下していることがより好ましい。また、PTA活性は完全に消失していてもよい。PTA活性が低下したことは、Klotzschらの方法(Klotzsch, H. R., Meth Enzymol. 12, 381-386(1969))により、PTA活性を測定することによって確認することができる。
Either PTA or ACK may decrease the activity, but it is more preferable to decrease both activities in order to efficiently reduce the byproduct of acetic acid.
“PTA activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of transferring phosphoric acid to acetyl-CoA to produce acetyl phosphate. “Modified to reduce PTA activity” means that the PTA activity is lower than that of an unmodified strain such as a wild strain. The PTA activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less, compared to the unmodified strain. Moreover, PTA activity may be completely lost. The decrease in PTA activity can be confirmed by measuring PTA activity by the method of Klotzsch et al. (Klotzsch, HR, Meth Enzymol. 12, 381-386 (1969)).

「ACK活性」は、アセチルリン酸とADPから酢酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「ACK活性が低減するように改変された」とは、ACK活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。ACK活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、10%以下に低下していることがより好ましい。また、ACK活性は完全に消失していてもよい。ACK活性が低下したことは、Ramponiらの方法(Ramponi G., Meth. Enzymol. 42,409-426(1975))により、ACK活性を測定することによって確
認することができる。
“ACK activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing acetic acid from acetyl phosphate and ADP. “Modified to reduce ACK activity” means that ACK activity is lower than that of an unmodified strain, for example, a wild strain. The ACK activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less, compared to the unmodified strain. Further, the ACK activity may be completely lost. The decrease in ACK activity can be confirmed by measuring the ACK activity by the method of Ramponi et al. (Ramponi G., Meth. Enzymol. 42, 409-426 (1975)).

なお、コリネバクテリウム・グルタミカム(ブレビバクテリウム・フラバムに分類されるものも含む)においては、Microbiology. 1999 Feb;145 (Pt 2):503-13に記載されているように、両酵素はpta−ackオペロン(GenBank Accession No. X89084)にコードされているため、pta遺伝子を破壊した場合は、PTA及びACKの両酵素の活性を低下させることができる。   In Corynebacterium glutamicum (including those classified as Brevibacterium flavum), both enzymes are pta as described in Microbiology. 1999 Feb; 145 (Pt 2): 503-13. Since it is encoded by the ack operon (GenBank Accession No. X89084), when the pta gene is disrupted, the activities of both PTA and ACK enzymes can be reduced.

PTAおよびACKの活性低下は、公知の方法、例えば、相同組換えを利用する方法やsacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)に従ってこれらの遺伝子を破壊することによって行うことができる。具体的には、特開2006-000091号公報や後述の実施例に開示された方法に従って行うことができる。pta遺伝子およびack遺伝子としては、上記GenBank Accession No. X89084の塩基配列を有する遺伝子のほか、宿主染色体上のpta遺伝子およびack遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有する遺伝子を用いることもできる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNA同士であれば、相同組換えは起こり得る。   The decrease in PTA and ACK activity can be achieved by disrupting these genes according to known methods, for example, using homologous recombination or using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). Can be done. Specifically, it can be performed according to the method disclosed in JP-A-2006-000091 and the examples described later. As the pta gene and the ack gene, in addition to the gene having the base sequence of the above GenBank Accession No. X89084, a gene having a degree of homology that causes homologous recombination with the pta gene and the ack gene on the host chromosome can also be used. . Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur if the DNAs can hybridize with each other under stringent conditions.

「POXB活性」は、ピルビン酸と水から酢酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「POXB活性が低減するように改変された」とは、POXB活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。POXB活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、10%以下に低下していることがより好ましい。「低下」には活性が完全に消失した場合も含まれる。POXB活性は、Changらの方法(Chang Y. and Cronan J. E. JR, J.Bacteriol.151,1279-1289(1982))により、活性を測定することによって確認することができる。   “POXB activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing acetic acid from pyruvic acid and water. “Modified to reduce POXB activity” means that POXB activity is lower than that of an unmodified strain such as a wild strain. The POXB activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less, compared to the unmodified strain. “Decrease” includes the case where the activity is completely lost. POXB activity can be confirmed by measuring the activity according to the method of Chang et al. (Chang Y. and Cronan J. E. JR, J. Bacteriol. 151, 1279-1289 (1982)).

POXB活性の低下は、公知の方法、例えば、相同組換えを利用する方法やsacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)に従ってpoxB遺伝子を破壊することにより行うことができる。具体的には、WO2005/113745や後述の実施例に開示された方法に従って行うことができる。poxB遺伝子としては、例えば、GenBank Accession No.Cgl2610(GenBank Accession No. BA000036の2776766-2778505番目の相補鎖)の塩基配列を有する遺伝子が挙げられるが、宿主細菌の染色体DNA上のpoxB遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有していればよいため、該配列の相同遺伝子も使用することができる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNA同士であれば、相同組換えは起こり得る。   The decrease in POXB activity can be achieved by disrupting the poxB gene according to a known method such as a method using homologous recombination or a method using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). It can be carried out. Specifically, it can be performed according to the methods disclosed in WO2005 / 113745 and the examples described later. Examples of the poxB gene include GenBank Accession No. A gene having the base sequence of Cgl2610 (the complementary strand of 2776766-2778505 of GenBank Accession No. BA000036) can be mentioned. Therefore, a homologous gene of the sequence can also be used. Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur if the DNAs can hybridize with each other under stringent conditions.

「ACH活性」は、アセチルCoAと水から酢酸を生成する反応を触媒する活性をいう。「ACH活性が低減するように改変された」とは、ACH活性が、非改変株、例えば野生株よりも低くなったことをいう。ACH活性は非改変株と比較して、単位菌体重量当たり30%以下に低下していることが好ましく、10%以下に低下していることがより好ましい。尚、「低下」には活性が完全に消失した場合も含まれる。ACH活性は、Gergely,J.,らの方法(Gergely,J., Hele,P. & Ramkrishnan,C.V. (1952) J.Biol.Chem. 198 p323-334)により測定することが出来る。   “ACH activity” refers to the activity of catalyzing the reaction of producing acetic acid from acetyl-CoA and water. “Modified to reduce ACH activity” means that ACH activity is lower than that of a non-modified strain such as a wild-type strain. The ACH activity is preferably reduced to 30% or less per unit cell weight, more preferably 10% or less, compared to the unmodified strain. The “decrease” includes the case where the activity is completely lost. ACH activity can be measured by the method of Gergely, J., et al. (Gergely, J., Hele, P. & Ramkrishnan, C.V. (1952) J. Biol. Chem. 198 p323-334).

ACH活性の低下は、公知の方法、例えば、相同組換えを利用する方法やsacB遺伝子を用いる方法(Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73)に従ってach遺伝子を破壊することによって行うことができる。具体的には、WO2005/113744や後述の実施例に開示された方法に従って行うことができる。ach遺伝子としては、例えば、GenBank Accession No
.Cgl2569(GenBank Accession No.BA000036の2729376..2730917番目の相補鎖)の塩基配列を有する遺伝子が挙げられるが、宿主細菌の染色体DNA上のach遺伝子と相同組換えを起こす程度の相同性を有していればよいため、該配列の相同遺伝子も使用することができる。ここで、相同組換えを起こす程度の相同性とは、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。また、上記遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るDNA同士であれば、相同組換えは起こり得る。
The decrease in ACH activity can be achieved by disrupting the ach gene according to a known method, for example, a method using homologous recombination or a method using the sacB gene (Schafer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73). It can be carried out. Specifically, it can be carried out according to the methods disclosed in WO2005 / 113744 and examples described later. Examples of the ach gene include GenBank Accession No.
. A gene having the base sequence of Cgl2569 (the 2729376..2730917 complementary strand of GenBank Accession No. BA000036) is mentioned, but it has homology to the extent that homologous recombination occurs with the ach gene on the chromosomal DNA of the host bacteria Therefore, a homologous gene of the sequence can also be used. Here, the homology that causes homologous recombination is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. In addition, homologous recombination can occur if the DNAs can hybridize with each other under stringent conditions.

なお、本発明において使用する細菌は、cg1630遺伝子を低減させる改変に加え、上記改変のうちの2種類以上の改変を組み合わせて得られる細菌であってもよい。複数の改変を行う場合、その順番は問わない。   Note that the bacterium used in the present invention may be a bacterium obtained by combining two or more kinds of the above modifications in addition to the modification that reduces the cg1630 gene. When making a plurality of modifications, the order does not matter.

2.有機酸の製造方法
本発明の有機酸の製造方法は、上記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、有機酸を生成させ、これを採取することを特徴とする有機酸の製造方法である。製造しうる有機酸の種類及び好ましい有機酸の例は上述したとおりである。
2. Organic acid production method The organic acid production method of the present invention is to produce an organic acid by allowing the bacterium or its treated product to act on an organic raw material in a reaction solution containing carbonate ion, bicarbonate ion or carbon dioxide gas. And collecting this, a method for producing an organic acid. Examples of organic acids that can be produced and examples of preferred organic acids are as described above.

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、細菌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、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有機酸を製造してもよい。   When using the above-mentioned bacterium for the production of organic acid, a slant culture in a solid medium such as an agar medium may be used for the direct reaction. However, the above bacterium previously cultured in a liquid medium (seed culture) is used. Is preferred. As a medium used for seed culture, a normal medium used for bacterial culture 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 the reaction for producing an organic acid. In addition, an 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 a bacterial cell obtained by proliferating in advance is a reaction solution containing the organic raw material. The organic acid may also be produced by reacting with an organic raw material.

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、本細菌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 the bacterium can assimilate and produce succinic acid. Usually, galactose, lactose, glucose, fructose, glycerol, sucrose, sucrose are used. 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 saccharide | sugar 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、本細菌が資化して
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 it is a nitrogen source that can be assimilated by the bacterium to produce succinic acid. 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、重炭酸イオン又は二酸化炭素ガス(炭酸ガス)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二酸化炭素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、1~500mM、好ましくは2~300mM、さらに好ましくは3〜200mMの濃度で添加する。二酸化炭素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の二酸化炭素ガスを含有させる。   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, inorganic salt, and the like. 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 be supplied from these salts or 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 1 to 500 mM, preferably 2 to 300 mM, more preferably 3 to 200 mM. 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、コハク酸など有機酸の生成反応は、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下は、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、二酸化炭素ガス含有の不活性ガスを通気する等の方法によって得ることができる。   During bacterial seed culture, oxygen must be supplied by aeration and agitation. On the other hand, the production reaction of an organic acid such as succinic acid may be carried out by aeration and stirring, but may be carried out in an anaerobic atmosphere without aeration and without supplying oxygen. Under the anaerobic atmosphere here, for example, the container is sealed and reacted without aeration, supplied with an inert gas such as nitrogen gas and reacted, or the inert gas containing carbon dioxide gas is vented. Can be obtained.

以上のような細菌反応により、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、有機酸を採取することができる。   By the bacterial reaction as described above, organic acids such as succinic acid, fumaric acid, malic acid or pyruvic acid are generated and accumulated in the reaction solution. The 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, and crystallization from the solution or purification by column chromatography, etc. Acid 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コハク酸などの有機酸を製造した後に、得られた有機酸を原料として重合反応を行うことにより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、特に、本発明において製造されるコハク酸は、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。コハク酸含
有ポリマーとして具体的には、ブタンジオールやエチレングリコールなどのジオールとコハク酸を重合させて得られるコハク酸ポリエステル、ヘキサメチレンジアミンなどのジアミンとコハク酸を重合させて得られるコハク酸ポリアミドなどが挙げられる。
また、本発明の製造法により得られる有機酸または該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 organic acids, such as a succinic acid, by the above-mentioned method of this invention, an organic acid containing polymer can be manufactured by performing a polymerization reaction using the obtained organic acid as a raw material. In recent years, with the increase in the number of environmentally friendly industrial products, attention has been focused on polymers using plant-derived raw materials. In particular, succinic acid produced in the present invention is processed into polymers such as polyester and polyamide. Can be used. Specific examples of succinic acid-containing polymers include succinic acid polyesters obtained by polymerizing diols such as butanediol and ethylene glycol and succinic acid, succinic acid polyamides obtained by polymerizing diamines such as hexamethylenediamine and succinic acid, and the like. Is mentioned.
The organic acid obtained by the production method of the present invention or the composition containing the 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.

<PoxB欠損、ACH欠損、PTA欠損、ACK欠損の作製>
(A)MJ233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、遠心分離(10000g、5分)により菌体を集めた。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。次に、上記懸濁液にプロテイナーゼ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。
<Preparation of PoxB deficiency, ACH deficiency, PTA deficiency, ACK deficiency>
(A) Extraction of MJ233 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 0.5 g, 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] 10 mL, Brevibacterium flavum MJ The -233 strain was cultured until the late logarithmic growth phase, and the cells were collected by centrifugation (10000 g, 5 minutes). The obtained cells were suspended in 0.15 mL of a 10 mM NaCl / 20 mM Tris buffer solution (pH 8.0) / 1 mM EDTA · 2Na solution containing lysozyme at a concentration of 10 mg / mL. 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)poxB 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来poxB遺伝子の内部配列を欠失したDNA断片の取得は、上記(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株の該遺伝子周辺の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4)を用いたクロスオーバーPCRによって行った。poxB遺伝子の5’末端側領域のDNA断片は配列番号1と配列番号2、3’末端側領域のDNA断片は配列番号3と配列番号4の合成DNAをそれぞれプライマーとしてPCRを行った。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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM 各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μM dNTPsを混合し、全量を50μLとした。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15秒、55℃で30秒、68℃で45秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。次に得られた二つの増幅産物を鋳型として配列番号1および配列番号4の合成DNAをプライマーとしてPCRを行った。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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM 各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μM dNTPsを混合し、全量を50μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー P
TC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で15秒、55℃で30秒、68℃で1分20秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたpoxB遺伝子の内部配列が欠失したDNA断片はQIAquick PCR Purification
Kit(QIAGEN製)を用いて精製後、制限酵素XhoIおよびSa
cIで切断した。これによって生じた約1.0kbのDNA断片は0.8%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で検出し、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、pKMB1(sacB遺伝子を含むプラスミド:特開2005−95169)を制限酵素XhoIおよびSacIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲー
ションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−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SacI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pOXB11と命名した(図1)。
(B) Construction of a plasmid for destruction of poxB Obtaining a DNA fragment lacking the internal sequence of the poxB gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was reported using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome sequence. Synthetic DNA (SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4) designed based on the sequence around the gene (GenBank Database Accession No. BA00000036) of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 Performed by crossover PCR. PCR was performed using the DNA fragments in the 5 ′ end region of the poxB gene as SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, and the DNA fragments in the 3 ′ end region as synthetic primers of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, respectively. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. Next, PCR was performed using the obtained two amplification products as templates and the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 4 as primers. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler P
Using TC-200 (manufactured by MJ Research), a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment from which the internal sequence of the poxB gene was deleted was QIAquick PCR Purification.
After purification using Kit (manufactured by QIAGEN), restriction enzymes XhoI and Sa
Cut with cI. The resulting DNA fragment of about 1.0 kb was separated by 0.8% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by staining with ethidium bromide, and QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN From the gel. This DNA fragment was mixed with DNA prepared by cleaving pKMB1 (plasmid containing sacB gene: JP-A-2005-95169) with restriction enzymes XhoI and SacI, and ligation kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine 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 plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes XhoI and SacI, and an inserted fragment of about 1.0 kb was recognized, and this was named pOXB11 (FIG. 1).

(C)ach 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ach遺伝子の内部配列を欠失したDNA断片の取得は、上記(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株の該遺伝子周辺の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8)を用いたクロスオーバーPCRによって行った。ach遺伝子の5’末端側領域のDNA断片は配列番号5と配列番号6、3’末端側領域のDNA断片は配列番号7と配列番号8の合成DNAをそれぞれプライマーとしてPCRを行った。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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM 各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μM dNTPsを混合し、全量を50μLとした。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15秒、55℃で30秒、68℃で45秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。次に得られた二つの増幅産物を鋳型として配列番号5および配列番号8の合成DNAをプライマーとしてPCRを行った。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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM 各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μM dNTPsを混合し、全量を50μLとした。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15秒、55℃で30秒、68℃で1分20秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたach遺伝子の内部配列が欠失したDNA断片はQIAquick PCR Purification Kit(QIAGEN製)を用いて精製後、制限酵素SalIおよびSacIで
切断した。これによって生じた約1.0kbのDNA断片は0.8%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で検出し、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、pKMB1(特開2005−95169)を制限酵素XhoIおよびSa
cIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲーションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−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MluIおよびSacIで切断することにより約1.1kbの挿入断片が認められ、これをpACH22と命名した(図2)。
(C) Construction of plasmid for ach disruption Obtaining a DNA fragment lacking the internal sequence of the ach gene from Brevibacterium flavum MJ233 strain was reported using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome sequence. Synthetic DNA (SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8) designed based on the sequence around the gene (GenBank Database Accession No. BA00000036) of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 Performed by crossover PCR. The DNA fragments in the 5 ′ terminal region of the ach gene were subjected to PCR using SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, and the DNA fragments in the 3 ′ terminal region were subjected to PCR using the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. Next, PCR was performed using the obtained two amplification products as templates and the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 8 as primers. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment lacking the internal sequence of the ach gene was purified using QIAquick PCR Purification Kit (manufactured by QIAGEN) and then cleaved with restriction enzymes SalI and SacI. The resulting DNA fragment of about 1.0 kb was separated by 0.8% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by staining with ethidium bromide, and QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN From the gel. From this DNA fragment, pKMB1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) was converted into restriction enzymes XhoI and Sa
mixed with DNA prepared by digestion with cI, and ligation kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine 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 plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes MluI and SacI, and an insertion fragment of about 1.1 kb was observed, which was designated as pACH22 (FIG. 2).

(D)pta−ack 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来pta−ack遺伝子の内部配列を欠失したDNA断片の取得は、上記(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株の該遺伝子周辺の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12)を用いたクロスオーバーPCRによって行った。pta−ack遺伝子の5’末端側領域のDNA断片は配列番号9と配列番号10、3’末端側領域のDNA断片は配列番号11と配列番号12の合成DNAをそれぞれプライマーとしてPCRを行った。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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM 各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μM dNTPsを混合し、全量を50μLとした。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15秒、55℃で30秒、68℃で45秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。次に得られた二つの増幅産物を鋳型として配列番号9および配列番号12の合成DNAをプライマーとしてPCRを行った。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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM 各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μM dNTPsを混合し、全量を50μLとした。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15秒、55℃で30秒、68℃で1分20秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたpta−ack遺伝子の内部配列が欠失したDNA断片はQIAquick PCR Purification Kit(QIAGEN製)を用いて精製後、制限酵素SacIおよびSphIで切断した。これによって生じた約1.1kbの
DNA断片は0.8%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で検出し、QIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、pKMB1(特開2005−95169)を制限酵素SacIおよびSphIで切断して調製したDNAと混合し、ライ
ゲーションキットver.2(宝バイオ製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−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1.1kbの挿入断片が認められ、これをpTACK1と命名した(図3)。
(D) Construction of plasmid for destroying pta-ack The DNA fragment lacking the internal sequence of pta-ack gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome. Synthetic DNA (SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12) designed based on the sequence around the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain (GenBank Database Accession No. BA00000036) whose sequence has been reported ) Was used for crossover PCR. PCR was carried out using the DNA fragments of the 5 ′ terminal region of the pta-ack gene as SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10, and the DNA fragments of the 3 ′ terminal region of the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12, respectively. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. Next, PCR was performed using the obtained two amplification products as templates and the synthetic DNAs of SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 12 as primers. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment lacking the internal sequence of the pta-ack gene was purified using QIAquick PCR Purification Kit (manufactured by QIAGEN), and then cleaved with restriction enzymes SacI and SphI. The resulting DNA fragment of about 1.1 kb was separated by gel electrophoresis with 0.8% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) and then visualized by staining with ethidium bromide, and QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN From the gel. This DNA fragment was mixed with DNA prepared by cleaving pKMB1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) with restriction enzymes SacI and SphI, and ligation kit ver. 2 (made by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine 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 plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes SacI and SphI, and an insertion fragment of about 1.1 kb was observed, which was named pTACK1 (FIG. 3).

<PoxB/ACH/PTA/ACK欠損株の作製>
(A)PoxB欠損株の作製
poxB遺伝子欠損株作製の供試菌株は、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH(LDH遺伝子が破壊された株:特開2005−95169)とし、形質転換用プラスミドDNAは、上記実施例1の(B)で構築したpOXB11を用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1
970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。ブレビバクテリウムの形質転換は、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寒天培地に塗抹した。この培地上に生育した株は、pOXB11がブレビバクテリウム・フラバムMJ233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poxB遺伝子とブレビバクテリウム・フラバムMJ233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25μg/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を数十個得た。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poxB遺伝子がpOXB11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。poxB遺伝子が変異型であるか野生型であるかの判定は、poxB遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号1および配列番号4)を用いて分析することによって行うことができ、野生型では1518bp、欠失領域を持つ変異型では981bpのDNA断片を生成する。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/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
<Preparation of PoxB / ACH / PTA / ACK deficient strain>
(A) Preparation of PoxB-deficient strain The test strain for preparation of the poxB gene-deficient strain was Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH (LDH disrupted strain: JP-A-2005-95169), and the plasmid DNA for transformation was Using the pOXB11 constructed in (B) of Example 1 above, the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1)
970) and prepared from E. coli strain JM110. Brevibacterium was transformed by the electric pulse method (Res. Microbiol. Vol. 144, p.181-185, 1993), and the obtained transformant was smeared on an LBG agar medium containing 50 μg / mL of kanamycin. . Since the strain grown on this medium is a plasmid in which pOXB11 cannot replicate in the Brevibacterium flavum MJ233 strain, the plasmid poxB gene and the same gene on the genome of Brevibacterium flavum MJ233 strain As a result of homologous recombination, 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 25 μg / mL kanamycin. As a result of smearing about 1 million cells of this culture on LBG medium containing 10% sucrose, sacB gene was eliminated by the second homologous recombination, and several tens of strains considered to be insensitive to sucrose were obtained. I got it. Among the homologous recombination strains obtained in the second round as described above, those in which the poxB gene is replaced with a mutant type derived from pOXB11 and those in which the wild type is restored. Whether the poxB gene is a mutant type or a wild type can be determined by analyzing the poxB gene using primers (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 4) for PCR amplification. In the case of a mutant having a deletion region of 1518 bp, a DNA fragment of 981 bp is generated. 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 / ΔPoxB / ΔLDH.

(B)ACH欠損株の作製
ach遺伝子欠損株作製の供試菌株は、上記(A)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPoxB/ΔLDHとし、形質転換用プラスミドDNAは、上記実施例1の(C)で構築したpACH22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。ブレビバクテリウムの形質転換および2回相同組換え体の選抜は、上記(A)示した方法で行い、数十個のショ糖非感受性コロニーを得た。これらのうちach遺伝子が変異型であるか野生型であるかの判定は、ach遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号5および配列番号8)を用いて分析することによって行うことができ、野生型では1228bp、欠失領域を持つ変異型では1003bpのDNA断片を生成する。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/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(B) Preparation of ACH-deficient strain The test strain for preparation of the ach gene-deficient strain was Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPoxB / ΔLDH prepared in (A) above, and the plasmid DNA for transformation was that of Example 1 above. It was prepared from E. coli strain JM110 transformed by the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) using pACH22 constructed in (C). Brevibacterium transformation and selection of homologous recombinants twice were performed by the method shown in (A) above, and several sucrose-insensitive colonies were obtained. Of these, the determination of whether the ach gene is a mutant type or a wild type can be performed by analyzing using primers (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 8) for PCR amplification of the ach gene, In the wild type, a DNA fragment of 1228 bp is generated, and in the mutant type having a deletion region, a DNA fragment of 1003 bp is generated. 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 / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH.

(C)PTA−ACK欠損株の作製
pta−ack遺伝子欠損株作製の供試菌株は、上記(B)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHとし、形質転換用プラスミドDNAは、上記実施例1の(D)で構築したpTACK1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。ブレビバクテリウムの形質転換および2回相同組換え体の選抜は、上記(A)示した方法で行い、数十個のショ糖非感受性コロニーを得た。これらのうちpta−ack遺伝子が変異型であるか野生型であるかの判定は、pta−ack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12)を用いて分析することによって行うことができ、野生型では1645bp、欠失領域を持つ変異型では1086bpのDNA断片を生成する。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/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(C) Preparation of PTA-ACK deficient strain The test strain for preparation of the pta-ack gene deficient strain was Brevibacterium flavum MJ233 / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH prepared in (B) above, and the plasmid DNA for transformation was It was prepared from E. coli strain JM110 transformed by the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) using pTACK1 constructed in (D) of Example 1 above. Brevibacterium transformation and selection of homologous recombinants twice were performed by the method shown in (A) above, and several sucrose-insensitive colonies were obtained. Of these, the determination of whether the pta-ack gene is a mutant type or a wild type is performed by analyzing the pta-ack gene using primers (SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 12) for PCR amplification. In the wild type, a DNA fragment of 1645 bp is generated, and in a mutant type having a deletion region, a DNA fragment of 1086 bp is generated. 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 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH. .

<OdhI破壊株の作製>
(A)OdhI 破壊用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来odhI遺伝子断片の取得は、上記(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.BA000036(塩基番号1519601..1520032))を基に設計した合成DNA(配列番号13および配列番号14)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)0.5μL、1倍濃度添付バッファー、0.4μM各々プライマー、1mM MgSO4、0.2μMdNTPsを混合し、全量を50μLとした。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15秒、55℃で30秒、68℃で45秒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2分、最終サイクルの68℃での保温は3分とした。得られたOdhI遺伝子の内部配列のDNA断片はChargeSwitch PCR Clean−Up Kit(インビトロジェン社製)を用いて精製後、制限酵素KpnIおよび
SphIで切断した。これによって生じた約0.4kbのDNA断片は0.9%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で検出し、DNA Fragment Purification Kit MagExtractor(東洋紡績社製)を用いてゲルから回収した。このDNA断片を、大腸菌ベクターpHSG298(宝バイオ社製)を制限酵素KpnIおよびSphIで切断して調製したDNAと混合し
、ライゲーションキットver.2(宝バイオ社製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換し、50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−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KpnIおよびSphIで切断することにより約0.4kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpOdhI1と命名した(図4)。
<Preparation of OdhI disruption strain>
(A) Construction of plasmid for OdhI disruption Obtaining the OdhI gene fragment derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was performed using the DNA prepared in (A) above as a template and Corynebacterium glutamicum ATCC13032 for which the entire genome sequence has been reported. It was performed by PCR using a synthetic DNA (SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14) designed based on the sequence of the gene of the strain (GenBank Database Accession No. BA000036 (base number 1519601..1520032)). Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.5 μL, 1-fold concentration buffer, 0.4 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 50 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 15 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 45 seconds was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The obtained DNA fragment of the internal sequence of the OdhI gene was purified using ChargeSwitch PCR Clean-Up Kit (manufactured by Invitrogen), and then cleaved with restriction enzymes KpnI and SphI. The resulting DNA fragment of about 0.4 kb was separated by 0.9% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMCBioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and DNA Fragment Purification Kit MagExtractor ( And collected from the gel using Toyobo Co., Ltd. This DNA fragment was mixed with DNA prepared by cleaving E. coli vector pHSG298 (manufactured by Takara Bio Inc.) with restriction enzymes KpnI and SphI, and ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Bio Inc.). Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA and smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine 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 plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes KpnI and SphI, and a plasmid in which an insertion fragment of about 0.4 kb was recognized was selected and named pOdhI1 (FIG. 4).

(B)OdhI破壊株の作製
odhI遺伝子破壊株作製の供試菌株は、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH(LDH遺伝子が破壊された株:特開2005−95169)と上記実施例2の(C)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHとし、形質転換に用いるプラスミドDNAは上記(A)で構築したpOdhI1を用いて形質転換した大腸菌MJ110株から調製した。ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH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50μg/mLカナマイシンを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl5g、グルコース20g、および寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。この培地上に生育した株は、pOdhI1がブレビバクテリウム・フラバムMJ233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OdhI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が挿入されているはずである。この様にして得られたカナマイシン耐性株がそのゲノム上に存在するodhI遺伝子とプラスミドpOdhI1に存在する該遺伝子との間で相同組み換えを起こしたものであるか否かの確認は、配列番号15および配列番号16を用いたコロニーPCRにより行った。鋳型DNAは、コロニーを50μLの滅菌水に懸濁した後、5分間煮沸処理した上清とした。反応液組成:鋳型DNA1μL、Ex−TaqDNAポリメラーゼ(宝バイオ社製)0.2μL、1倍濃度添付バッフ
ァー、0.2μM 各々プライマー、0.2μM dNTPsを混合し、全量を20μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、98℃で10秒、60℃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95℃での保温は2分、最終サイクルの72℃での保温は3分とした。上記方法にてカナマイシン耐性菌株を分析した結果、966bpのPCR増幅産物を得る株を選抜し、これをそれぞれブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔOdhI/ΔLDH、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔOdhI/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDHと命名した。
(B) Preparation of OdhI-disrupted strain Test strains for preparing the odhI gene-disrupted strain were Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH (strain in which the LDH gene was disrupted: JP-A-2005-95169) and (C) of Example 2 above. Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH prepared in (1) was prepared, and the plasmid DNA used for transformation was prepared from E. coli MJ110 strain transformed with pOdhI1 constructed in (A) above. Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain, Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH is transformed by the electric pulse method (Res. Microbiol. Vol. 144, p. 181-185, 1993). The obtained transformant was smeared on an LBG agar medium containing 10 μg / mL kanamycin [10 g of tryptone, 5 g of yeast extract, 5 g of NaCl, 20 g of glucose, and 15 g of agar dissolved in 1 L of distilled water]. Since the strain grown on this medium is a plasmid in which pOdhI1 cannot replicate in the Brevibacterium flavum MJ233 strain, the same gene on the genome of the OdhI gene of the plasmid and the Brevibacterium flavum MJ233 strain is used. As a result of the homologous recombination with the kanamycin, a kanamycin resistance gene derived from the plasmid should be inserted on the same genome. Whether or not the kanamycin resistant strain thus obtained has undergone homologous recombination between the odhI gene present on its genome and the gene present on the plasmid pOdhI1 is confirmed by SEQ ID NO: 15 and This was performed by colony PCR using SEQ ID NO: 16. The template DNA was a supernatant obtained by suspending colonies in 50 μL of sterilized water and boiling for 5 minutes. Reaction solution composition: Template DNA 1 μL, Ex-Taq DNA polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.) 0.2 μL, 1-fold concentration buffer, 0.2 μM each primer, 0.2 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL. Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 98 ° C. for 10 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 1 minute was repeated 30 times. However, the heat retention at 95 ° C. in the first cycle was 2 minutes, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 3 minutes. As a result of analyzing kanamycin-resistant strains by the above method, strains that obtain PCR amplification products of 966 bp were selected, which were selected from Brevibacterium flavum MJ233 / ΔOdhI / ΔLDH and Brevibacterium flavum MJ233 / ΔOdhI / ΔPTA / ΔACK, respectively. / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH.

<OdhI破壊株の評価>
100mLの種培養培地(尿素:4g、硫酸アンモニウム:14g、リン酸1カリウム:0.5g、リン酸2カリウム0.5g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.5g、硫酸第一鉄・7水和物:20mg、硫酸マンガン・水和物:20mg、D−ビオチン:200μg、塩酸チアミン:200μg、酵母エキス:1g、カザミノ酸:1g、及び蒸留水:1000mLの培地100mL)を500mLの三角フラスコにいれ、120℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やし、あらかじめ滅菌した50%グルコース水溶液を4mL、無菌濾過した5%カナマイシン水溶液を50μL添加し、実施例3(B)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔOdhI/ΔLDH株、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔOdhI/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株をそれぞれ接種して24時間30℃にて種培養した。但し、対照株となるブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株と上記実施例2の(C)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株をそれぞれ培養する場合は、カナマイシン添加は除いた。
得られた全培養液を10000×g、5分の遠心分離により集菌し、菌体懸濁培地(硫酸マグネシウム・7水和物:1g、硫酸第一鉄・7水和物:40mg、硫酸マンガン・水和物:40mg、D−ビオチン:400μg、塩酸チアミン:400μg、リン酸一アンモニウム:0.8g、リン酸二アンモニウム:0.8g、塩化カリウム:0.3g、硫酸アンモニウム66g、及び蒸留水:1000mL)にOD660の吸光度が80になるように懸濁した。4ml反応器に前記の菌体懸濁液0.5mlに、基質溶液(グルコース:100g、炭酸マグネシウム:194g、及び蒸留水:1000mL)0.5mLを加えて、5〜6%炭酸ガス雰囲気下、35℃で22時間反応させた。
反応後、上述の条件で遠心分離し、上清の有機酸濃度を分析した結果、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔOdhI/ΔLDH株は、対照株であるブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株と比較して、消費グルコース当たりのコハク酸収率が7.5%増加し、同コハク酸当たりのジカルボン酸の副生量が84%(但し、ジカルボン酸とはリンゴ酸、フマル酸の合計値)、α−ケトグルタル酸の副生量が88%、アミノ酸の副生量が78%減少していた(但し、アミノ酸とはアラニン、バリン、グルタミン酸の合計値)。またブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔOdhI/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株は、対照株であるブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔPTA/ΔACK/ΔACH/ΔPoxB/ΔLDH株と比較して、消費グルコース当たりのコハク酸収率が15%増加し、同コハク酸当たりのジカルボン酸の副生量が39%(但し、ジカルボン酸とはリンゴ酸、フマル酸の合計値)、α−ケトグルタル酸の副生量が89%、アミノ酸の副生量が62%減少していた(但し、アミノ酸とはアラニン、バリン、グルタミン酸の合計値)。odhI遺伝子の破壊によって明らかなコハク酸収率の向上およびリンゴ酸、フマル酸、α−ケトグルタル酸、アミノ酸の副生量低減の効果が認められた。
<Evaluation of OdhI disruption strain>
100 mL seed culture medium (urea: 4 g, ammonium sulfate: 14 g, monopotassium phosphate: 0.5 g, dipotassium phosphate 0.5 g, magnesium sulfate heptahydrate: 0.5 g, ferrous sulfate-7 water (Japanese product: 20 mg, manganese sulfate / hydrate: 20 mg, D-biotin: 200 μg, thiamine hydrochloride: 200 μg, yeast extract: 1 g, casamino acid: 1 g, and distilled water: 100 mL of 1000 mL medium) in a 500 mL Erlenmeyer flask The mixture was sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes. This was cooled to room temperature, 4 mL of 50% glucose aqueous solution sterilized in advance and 50 μL of 5% kanamycin aqueous solution filtered aseptically were added, and the Brevibacterium flavum MJ233 / ΔOdhI / ΔLDH strain, Brevibacterium prepared in Example 3 (B) Bacterium flavum MJ233 / ΔOdhI / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strains were inoculated and cultured at 30 ° C. for 24 hours. However, when culturing the Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain as a control strain and the Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strain prepared in (C) of Example 2 above, The kanamycin addition was excluded.
The obtained whole culture solution was collected by centrifugation at 10,000 × g for 5 minutes, and a cell suspension medium (magnesium sulfate 7 hydrate: 1 g, ferrous sulfate 7 hydrate: 40 mg, sulfuric acid Manganese hydrate: 40 mg, D-biotin: 400 μg, thiamine hydrochloride: 400 μg, monoammonium phosphate: 0.8 g, diammonium phosphate: 0.8 g, potassium chloride: 0.3 g, ammonium sulfate 66 g, and distilled water : 1000 mL) was suspended so that the absorbance of OD 660 was 80. Add 0.5 mL of the substrate solution (glucose: 100 g, magnesium carbonate: 194 g, and distilled water: 1000 mL) to 0.5 mL of the above cell suspension in a 4 mL reactor, and in a 5 to 6% carbon dioxide atmosphere, The reaction was carried out at 35 ° C. for 22 hours.
After the reaction, the mixture was centrifuged under the conditions described above, and the organic acid concentration of the supernatant was analyzed. As a result, the Brevibacterium flavum MJ233 / ΔOdhI / ΔLDH strain was compared with the control strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH. The succinic acid yield per glucose consumed is increased by 7.5%, and the amount of dicarboxylic acid by-product per succinic acid is 84% (however, dicarboxylic acid is the total value of malic acid and fumaric acid), The by-product amount of α-ketoglutaric acid was reduced by 88%, and the by-product amount of amino acid was reduced by 78% (however, amino acids are the total value of alanine, valine and glutamic acid). The Brevibacterium flavum MJ233 / ΔOdhI / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH strain is compared to the control strain Brevibacterium flavum MJ233 / ΔPTA / ΔACK / ΔACH / ΔPoxB / ΔLDH. Per succinic acid yield increased by 15%, by-product amount of dicarboxylic acid per succinic acid was 39% (however, dicarboxylic acid is the total value of malic acid and fumaric acid), α-ketoglutaric acid by-product The amount was 89% and the amount of amino acid by-products was reduced by 62% (however, amino acids are the total value of alanine, valine and glutamic acid). A clear improvement in the yield of succinic acid and a reduction in the amount of by-products of malic acid, fumaric acid, α-ketoglutaric acid, and amino acids were observed by disruption of the odhI gene.

プラスミドpOXB11の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pOXB11. プラスミドpACH22の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pACH22. プラスミドpTACK1の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pTACK1. プラスミドpOdhI1の構築手順を示す図。The figure which shows the construction procedure of plasmid pOdhI1.

Claims (10)

有機酸生産能を有し、染色体上のcg1630遺伝子が破壊されたことによりcg1630遺伝子の発現が非改変株と比較して低減するように改変された細菌、あるいはその処理物を、炭酸イオン、重炭酸イオン又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って有機酸を生成させ、該有機酸を採取することを特徴とする有機酸の製造方法 Bacteria that have an organic acid-producing ability and have been modified so that the expression of the cg1630 gene is reduced as a result of the disruption of the cg1630 gene on the chromosome compared to the unmodified strain , A method for producing an organic acid, comprising producing an organic acid by acting on an organic raw material in a reaction solution containing carbonate ion or carbon dioxide gas, and collecting the organic acid . 前記細菌の染色体上のcg1630遺伝子が配列番号17の塩基配列と80%以上の相同性を有する遺伝子である、請求項に記載の有機酸の製造方法 The method for producing an organic acid according to claim 1 , wherein the cg1630 gene on the bacterial chromosome is a gene having 80% or more homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17. 前記細菌が、さらに、染色体上のラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子が破壊されたことによりラクテートデヒドロゲナーゼ活性が非改変株と比較して低減するように改変された、請求項1又は2に記載の有機酸の製造方法 The method for producing an organic acid according to claim 1 or 2 , wherein the bacterium is further modified so that lactate dehydrogenase activity is reduced as compared to an unmodified strain by disrupting a lactate dehydrogenase gene on a chromosome. . 前記細菌が、さらに、ピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子を導入すること、または染色体上でピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子のプロモーターを強力なプロモーターに置換することによってピルビン酸カルボキシラーゼ活性が非改変株と比較して増強するように改変された、請求項1〜のいずれか一項に記載の有機酸の製造方法 The bacterium further enhances pyruvate carboxylase activity compared to an unmodified strain by introducing a pyruvate carboxylase gene or replacing the pyruvate carboxylase gene promoter with a strong promoter on the chromosome. The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 3 , wherein the organic acid is modified. 前記細菌が、さらに、アセテートキナーゼ、ホスフォトランスアセチラーゼ、ピルベートオキシダーゼおよびアセチルCoAハイドロラーゼから選択される1種類以上の酵素の活性が、染色体上の該酵素をコードする遺伝子が破壊されたことにより、非改変株と比較して低減するように改変された、請求項1〜のいずれか一項に記載の有機酸の製造方法 The bacterium further has an activity of one or more enzymes selected from acetate kinase, phosphotransacetylase, pyruvate oxidase and acetyl CoA hydrolase, and the gene encoding the enzyme on the chromosome has been disrupted. The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 4 , wherein the organic acid is modified so as to be reduced as compared with an unmodified strain. 前記細菌が、コリネ型細菌である、請求項1〜のいずれか一項に記載の有機酸の製造方法 The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 5 , wherein the bacterium is a coryneform bacterium. 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、請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機酸の製造方法。 The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic raw material is allowed to act in an anaerobic atmosphere. 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1〜7のいずれか一項に記載
の有機酸の製造方法。
The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 7 , wherein the organic raw material is glucose or sucrose.
有機酸がコハク酸である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機酸の製造方法。 The manufacturing method of the organic acid as described in any one of Claims 1-8 whose organic acid is a succinic acid. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法により有機酸を製造する工程、及び前記工程で得られた有機酸を原料として重合反応を行う工程を含む、有機酸含有ポリマーの製造方法。 The manufacturing method of an organic acid containing polymer including the process of manufacturing an organic acid by the method as described in any one of Claims 1-9 , and the process of performing a polymerization reaction using the organic acid obtained at the said process as a raw material.
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