JP5364377B2 - High viscosity diutane gum and production method - Google Patents

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Abstract

The present invention describes the production of a diutan polysaccharide exhibiting increased viscosity properties as compared with previously produced polysaccharide of the same type of repeating units. Such an improved diutan polysaccharide is produced through the generation of a derivative of Sphingomonas sp. ATCC 53159 that harbors a multicopy broad-host-range plasmid into which genes for biosynthesis of diutan polysaccharide have been cloned. The plasmid provides the capability within the host Sphingomonas strain to produce multiple copies of genes for such polysaccharide synthesis. In such a manner, a method of not just increased production of the target diutan polysaccharide, but also production of a diutan polysaccharide of improved physical properties (of the aforementioned higher viscosity) thereof is provided. Such a diutan polysaccharide has proven particularly useful as a possible viscosifier in oilfield applications and within cement materials. The inventive methods of production of such an improved diutan polysaccharide, as well as the novel cloned genes required to produce the improved diutan within such a method, are also encompassed within this invention. Additionally, the novel engineered Sphingomonas strain including the needed DNA sequence is encompassed within this invention.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

(発明の技術分野)
本発明は、同じタイプの繰り返しユニットから成る、これまでに生成されている多糖と比較して、増加した粘度特性を示すジウタン(diutan)多糖の生成、について記載する。そのような改善されたジウタン多糖は、ジウタン多糖の生合成に関する遺伝子がクローン化されている、多コピーの広域宿主プラスミドを内包する、スフィンゴモナス属細菌(Sphingomonas sp.)ATCC 53159の誘導体の作製を通して生成する。このプラスミドは、宿主のスフィンゴモナス株内で、そのような多糖の合成のための遺伝子の多数のコピーを生成する能力を提供する。そのような方法で、標的のジウタン多糖の単に増加した生成だけでなく、その(上述のより高い粘度という)改善された物理的特性のジウタン多糖の生成の方法もまた提供する。そのようなジウタン多糖は、油田での適用において、およびセメント材料中での可能な増粘剤(viscosifier)として特に有用であることが証明された。そのような改善されたジウタン多糖を生成する本発明の方法、ならびにそのような方法に含まれる、改善されたジウタンを生成するために必要な新規クローン化遺伝子もまた、本発明の範囲内に包括的に含まれる。加えて、必要とされるDNA配列を含む新規に遺伝子操作されたスフィンゴモナス株も、本発明の範囲内に包括的に含まれる。
(Technical field of the invention)
The present invention describes the production of diutan polysaccharides, which consist of repeating units of the same type, exhibiting increased viscosity properties compared to previously produced polysaccharides. Such improved diutane polysaccharides can be obtained through the production of a derivative of Sphingomonas sp. ATCC 53159 that encapsulates a multi-copy broad range host plasmid in which the gene for biosynthesis of the diutane polysaccharide has been cloned. Generate. This plasmid provides the ability to generate multiple copies of the gene for synthesis of such polysaccharides within the host Sphingomonas strain. In such a manner, not only merely increased production of the target diutane polysaccharide, but also a method for its production of improved physical properties (referred to as higher viscosity as described above) is also provided. Such diutane polysaccharides have proven to be particularly useful in oil field applications and as possible viscosifiers in cement materials. Also encompassed within the scope of the present invention are the methods of the present invention that produce such improved diutane polysaccharides, as well as the new cloned genes that are included in such methods and that are necessary to produce improved diutane. Is included. In addition, newly engineered Sphingomonas strains containing the required DNA sequences are also encompassed within the scope of the present invention.

(発明の背景)
多糖またはガムは、主にゲル水溶液を増粘化するために使用されており、しばしば2つの群:増粘剤およびゲル化剤に分類される。典型的な増粘剤は、スターチ、キサンタンガム、ジウタンガム、ウェラン(Welan)ガム、グアーガム、カルボキシメチルセルロース、アルギネート、メチルセルロース、カラヤガム、およびトラガカントガムを包含する。一般的なゲル化剤には、ゼラチン、ジェランガム、スターチ、アルギネート、ペクチン、カラギーナン、寒天およびメチルセルロースを含む。
(Background of the Invention)
Polysaccharides or gums are mainly used to thicken aqueous gel solutions and are often classified into two groups: thickeners and gelling agents. Typical thickeners include starch, xanthan gum, diutan gum, Welan gum, guar gum, carboxymethylcellulose, alginate, methylcellulose, karaya gum, and tragacanth gum. Common gelling agents include gelatin, gellan gum, starch, alginate, pectin, carrageenan, agar and methylcellulose.

一部の多糖、またはより特定して言えば、バイオガム、例えばキサンタン、ジェラン、ウェラン、およびジウタンは、長い間微生物からの発酵を介して生成されてきた。そのようなバイオガムは、多くの異なる適用上でのそれらの利用を可能にしてきた様々な特徴、例えば粘度を修飾する能力を示す。そのような適用リストに含まれるものとして、食品用、例えば菓子のゼリー、ジャムおよびゼリー、デザートのゲル、アイシング、および乳製品のゲル化剤、ならびに微生物の培地の成分が包含される。さらに増粘剤は、標的の液体の粘度を修飾する無数の最終用途としての適用に利用されている。特に興味深いのは、地下および/または水中の石油の採掘を促進するためにそれらに粘度に修飾を与える、そのようなガムの能力であるが、しかし多くのその他の異なる可能な最終用途(一例としてセメントの生産を含む)も挙げられる。異なる微生物原料から異なるバイオガムが、例えばXanthomonas campestrisからキサンタンガム、スフィンゴモナス・エロデア(Sphingomonas elodea)からジェランガム、スフィンゴモナス属細菌ATCC 31555からウェランガム、およびスフィンゴモナス属細菌ATCC 53159からジウタンガム(S−657)が、生成されている。そのような株の遺伝子修飾が、前述の発酵法を通して生成される結果として得られるガム材料における有意な変化を達成するため、過去に行われてきた。そのような修飾は、異なる物理的特性を示す異なるガムの材料を創出するため、アシル基の除去といった変化を可能にした。一般にそのような遺伝子修飾は、宿主生物内の変化した遺伝子発現を通して究極的に標的バイオガムの組成を変化させるタイプ、または遺伝子の増幅のみを示すプラスミドの導入を通して標的バイオガムの収量を増加させるタイプ(例えばPollockらに対する米国特許第5,854,034号、5,985,623号、および6,284,516号、およびPollock個人に対する米国特許第6,709,845号において)、のいずれかであった。   Some polysaccharides, or more specifically, biogum, such as xanthan, gellan, welan, and diutane, have long been produced through fermentation from microorganisms. Such biogum exhibits various characteristics that have enabled its use on many different applications, such as the ability to modify viscosity. Included on such application lists include food grade ingredients such as confectionery jelly, jams and jelly, dessert gels, icing, and dairy gelling agents, and microbial media. In addition, thickeners are used in countless end-use applications to modify the viscosity of the target liquid. Of particular interest is the ability of such gums to give them modifications in viscosity to facilitate underground and / or underwater oil mining, but many other different possible end uses (as an example Including production of cement). Different biogum from different microbial sources such as Xanthomonas campestris to xanthan gum, Sphingomonas elodea to gellan gum, Sphingomonas bacterium ATCC 31555 to welan gum, and Sphingomonas bacterium ATCC 53159 to diutan gum (S-657) Has been generated. Genetic modification of such strains has been made in the past to achieve significant changes in the resulting gum material produced through the fermentation methods described above. Such modifications have allowed changes such as removal of acyl groups to create different gum materials that exhibit different physical properties. In general, such genetic modifications are those that ultimately change the composition of the target biogum through altered gene expression in the host organism, or that increase the yield of the target biogum through the introduction of a plasmid that exhibits only gene amplification (eg, US Pat. Nos. 5,854,034, 5,985,623, and 6,284,516 to Pollock et al. And US Pat. No. 6,709,845 to Pollock individuals). .

ジウタンガム(ヘテロ多糖S−657としても知られている)は、スフィンゴモナス属細菌株ATCC 53159の発酵により調製され、水溶液において増粘、懸濁、および安定化の特性を示す。ジウタンは一般に、骨格の4つの糖(グルコース−グルクロン酸−グルコース−ラムノース)、およびグルコース残基の1つに結合した2つのラムノース残基の側鎖、から成る6量体の繰り返しユニットを呈する。ジウタンガムの構造の詳細については、Chowdhury, T. A., B. Lindberg, U. Lindquist and J. Baird, Carbohydrate Research 164 (1987) 117-122による論文に見出してよい。ジウタンは、Diltz et al., Carbohydrate Research 331 (2001) 265-270において、1繰り返しユニット当たり2つのアセチル置換基を有することが示された。これらの参考文献の双方を本明細書によりそれらの全内容において参照として援用する。ジウタンガムを調製するための詳細は、米国特許第5,175,278号に見出され、同文献を本明細書によりその全内容において参照として援用する。ジウタンは、標準的な発酵技術、例えば炭水化物原料(非限定的例としてグルコース、マルトース、等)、窒素原料、および付加的な塩を使用する技術を利用することにより、スフィンゴモナス株から生成することができる。   Diutane gum (also known as heteropolysaccharide S-657) is prepared by fermentation of Sphingomonas bacterial strain ATCC 53159 and exhibits thickening, suspension, and stabilization properties in aqueous solution. Diutane generally exhibits a hexameric repeating unit consisting of four saccharides of the backbone (glucose-glucuronic acid-glucose-rhamnose) and two rhamnose residue side chains attached to one of the glucose residues. Details of the structure of diutan gum may be found in a paper by Chowdhury, T. A., B. Lindberg, U. Lindquist and J. Baird, Carbohydrate Research 164 (1987) 117-122. Diutane was shown in Diltz et al., Carbohydrate Research 331 (2001) 265-270 to have two acetyl substituents per repeating unit. Both of these references are hereby incorporated by reference in their entirety. Details for preparing diutan gum are found in US Pat. No. 5,175,278, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Diutane is produced from Sphingomonas strains by utilizing standard fermentation techniques such as techniques using carbohydrate raw materials (glucose, maltose, etc. as non-limiting examples), nitrogen raw materials, and additional salts. Can do.

野生型におけるそのようなジウタンバイオガムにより得られる物理的特徴は、特にその粘度修飾特性および/または水分保持の特徴に関して、ある種の産業により所望されている。残念ながらジウタンは、コスト効率的に生産するのは難しいことが判明している。さらに、そのようなコストの問題は、現在のところジウタンの広範な利用には不利に働いている、というのは、そのようなバイオガムにより示される粘度の程度では、より廉価であるが有効なバイオガム(例えば一例としてキサンタンガム)に取って代わるには十分ではないからである。そのような点で、せめてより低コストでそのような有効なジウタンを生成する方法を提供すること、および/またはその上に物理的特性の有意な改善を示すジウタンタイプのバイオガムを生成する方法を提供することが、確立された必要性であった。今日まで、あらゆるタイプの関連するスフィンガンの生成に関する唯一の記述(具体的にはジウタンに関しては何の実証もされていない)は、(上述のPollockらの特許における)より高い収量に関するものだけしかない。そのような生成法によって粘度測定における何らかの改善を示す、より高い分子量の改善されたジウタンガムを生成するための方法を提供する何らかのやり方について、いかなる議論も相応の示唆もなされてきていない。   The physical characteristics obtained by such diutane biogum in the wild type are desired by certain industries, especially with regard to their viscosity modifying properties and / or moisture retention characteristics. Unfortunately, diutane has proven difficult to produce cost-effectively. In addition, such cost issues are currently detrimental to the widespread use of diutane, because the degree of viscosity exhibited by such biogum is less expensive but effective. This is because it is not sufficient to replace (for example, xanthan gum as an example). In that regard, providing a method for producing such effective diutane at a lower cost, and / or a method for producing a diutane-type biogum that exhibits significant improvement in physical properties thereon It was an established need to provide To date, the only statement about the production of all types of related sphingans (specifically nothing has been demonstrated for diutane) is only for higher yields (in the above-mentioned Pollock et al. Patent). . No discussion or reasonable suggestion has been made about any way to provide a method for producing higher molecular weight improved diutane gum that exhibits any improvement in viscosity measurement by such production methods.

(発明の簡単な説明)
宿主のスフィンゴモナス細菌内でのジウタンの生合成のための、ある種の新規の単離されたDNA配列の増幅は、宿主からのジウタンガムの増大した産生を可能にするだけでなく、増加した粘度特性を示すジウタンガムをまた産生することが、今回認識された。したがって、そのような新規DNA配列(いずれかの周知の方法、例えば非限定的にプラスミドを介して、宿主生物内に導入される)は、ジウタン合成法のために追求されてきた所望の結果を提供する。プラスミド上で増幅されるこれら遺伝子のそのような利用に関する他と区別される利点は、そのような単離されたDNA配列をジウタン合成の製法に組み込むという、その比較的簡単な性質である。もう1つの利点は、標的ジウタンガムに関するそのようなより高い粘度特性を生成し、同時に、必要であれば発酵産生効率を潜在的に増大させる能力である。
(Brief description of the invention)
Amplification of certain new isolated DNA sequences for biosynthesis of diutane within the host Sphingomonas bacterium not only allows increased production of diutane gum from the host, but also increased viscosity. It has now been recognized that it also produces diutan gum that exhibits properties. Thus, such novel DNA sequences, which are introduced into the host organism by any well-known method, such as, but not limited to, plasmids, have achieved the desired results that have been pursued for the diutane synthesis method. provide. A distinctive advantage for such utilization of these genes amplified on plasmids is their relatively simple nature of incorporating such isolated DNA sequences into the process of diutane synthesis. Another advantage is the ability to produce such higher viscosity characteristics for the target diutan gum while at the same time potentially increasing fermentation production efficiency if necessary.

したがって本発明は、いくつかの異なる粘度測定において改善を示すジウタンガムを含む。これらの測定には:i)150dL/gより大きい、好ましくは155より高い、より好ましくは160より高い固有粘度;ii)海水3rpmの35ダイヤル目盛り値より大きい、好ましくは37より高い、より好ましくは40より高い、および最も好ましくは42より高い粘度;iii)海水0.3rpmの35,000センチポイズ(cP)より大きい、好ましくは39,000より高い、より好ましくは40,000より高い、および最も好ましくは41,000より高い粘度;ならびにPEG低剪断速度での3500cPより大きい、好ましくは3700より高い、より好ましくは3900より高い、および最も好ましくは4000より高い粘度、を含む。本発明はまた、宿主のスフィンゴモナス生物体中に遺伝子の特定のクラスターを導入し、前記生物体の発酵が、結果として得られるジウタンガムを産生することを可能にすることによって、上の用語のいずれかで定義されたような、そのようなジウタンガムを産生する方法を包括的に含む。さらに本発明は、特定のDNA配列、およびより強いプロモーターの使用によって該遺伝子の多数のコピーまたは該遺伝子の増大した発現を提供する、あらゆるベクター(例えばプラスミド)を包括的に含む。加えて、そのような独特の単離されたDNA配列によって定義されるジウタン生合成遺伝子の多数のコピーを含有する、スフィンゴモナスの遺伝子修飾された株もまた包括的に含む。   Accordingly, the present invention includes diutane gum that exhibits improvements in several different viscosity measurements. For these measurements: i) an intrinsic viscosity greater than 150 dL / g, preferably greater than 155, more preferably greater than 160; ii) greater than 35 dial scale value of seawater 3 rpm, preferably greater than 37, more preferably A viscosity greater than 40, and most preferably greater than 42; iii) greater than 35,000 centipoise (cP) of seawater 0.3 rpm, preferably greater than 39,000, more preferably greater than 40,000, and most preferably Includes a viscosity greater than 41,000; and a viscosity greater than 3500 cP at a PEG low shear rate, preferably greater than 3700, more preferably greater than 3900, and most preferably greater than 4000. The present invention also introduces any of the above terms by introducing specific clusters of genes into the host Sphingomonas organism, allowing fermentation of the organism to produce the resulting diutan gum. Comprehensively includes methods for producing such diutane gum, as defined in The invention further encompasses any vector (eg, a plasmid) that provides multiple copies of the gene or increased expression of the gene through the use of a specific DNA sequence and a stronger promoter. In addition, genetically modified strains of Sphingomonas that contain multiple copies of the diutane biosynthetic gene defined by such unique isolated DNA sequences are also encompassed comprehensively.

そのような独特の単離されたDNA配列は、DpsGポリメラーゼである少なくとも1つのジウタン生合成酵素を必要とすることが発見された。もう1つの可能な態様において、そのようなジウタンの生合成酵素は、DpsGポリメラーゼ、ならびにグルコース−1−リン酸チミジリルトランスフェラーゼ;dTDP−6−デオキシ−D−グルコース−3−5−エピメラーゼ;dTDP−D−グルコース−4,6−デヒドラターゼ;およびdTDP−6−デオキシ−L−マンノース−デヒドロゲナーゼを含むものとする。なおもう1つの可能な態様において、そのようなジウタン生合成酵素は、DpsGポリメラーゼ、ならびにラムノシルトランスフェラーゼIV;ベータ−1,4−グルクロノシルトランスフェラーゼII;グルコシル−イソプレニルリン酸トランスフェラーゼI;およびグルコシルトランスフェラーゼIIIを含む。まだもう1つの可能な態様において、そのようなジウタン生合成酵素は、dpsGポリメラーゼ、ならびに多糖排出タンパク質であるdspD、dspC、およびdspEを含む。なおもう1つの可能な態様において、そのようなジウタン生合成酵素は、ラムノシルトランスフェラーゼIV;ベータ−1,4−グルクロノシルトランスフェラーゼII;グルコシル−イソプレニルリン酸トランスフェラーゼI;グルコシルトランスフェラーゼIII;グルコース−1−リン酸チミジリルトランスフェラーゼ;dTDP−6−デオキシ−D−グルコース−3−5−エピメラーゼ;dTDP−D−グルコース−4,6−デヒドラターゼ;およびdTDP−6−デオキシ−L−マンノース−デヒドロゲナーゼを含むものとする。一般に本発明の方法および本生成物の範囲内のジウタン生合成酵素は、ポリメラーゼ;リアーゼ;ラムノシルトランスフェラーゼIV;ベータ−1,4−グルクロノシルトランスフェラーゼII;グルコシルトランスフェラーゼIII;多糖排出タンパク質;分泌タンパク質;グルコシル−イソプレニルリン酸トランスフェラーゼI;グルコース−1−リン酸チミジリルトランスフェラーゼ;dTDP−6−デオキシ−D−グルコース−3−5−エピメラーゼ;dTDP−D−グルコース−4,6−デヒドラターゼ;dTDP−6−デオキシ−L−マンノース−デヒドロゲナーゼ、およびそれらの組み合わせから成る群より選択してよい。次にさらに本発明に包含されるものとして、(標的染色体上に存在してよいDNAに加えて)配列番号:5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、33、35、37、39、41、および43に示されるような少なくとも1つのジウタン生合成酵素、または配列番号:5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、33、35、37、39、41、および43と少なくとも95%同一の酵素をコードする、単離された核酸分子がある。   It has been discovered that such a unique isolated DNA sequence requires at least one diutane biosynthetic enzyme that is a DpsG polymerase. In another possible embodiment, such diutane biosynthetic enzymes include DpsG polymerase, as well as glucose-1-phosphate thymidylyltransferase; dTDP-6-deoxy-D-glucose-3-5-epimerase; dTDP -D-glucose-4,6-dehydratase; and dTDP-6-deoxy-L-mannose-dehydrogenase. In yet another possible embodiment, such diutane biosynthetic enzymes are DpsG polymerase, and rhamnosyltransferase IV; beta-1,4-glucuronosyltransferase II; glucosyl-isoprenyl phosphate transferase I; and Contains glucosyltransferase III. In yet another possible embodiment, such diutane biosynthetic enzymes include dpsG polymerase and the polysaccharide efflux proteins dspD, dspC, and dspE. In yet another possible embodiment, such diutane biosynthetic enzymes are rhamnosyltransferase IV; beta-1,4-glucuronosyltransferase II; glucosyl-isoprenyl phosphate transferase I; glucosyltransferase III; glucose -1-phosphate thymidylyltransferase; dTDP-6-deoxy-D-glucose-3-5-epimerase; dTDP-D-glucose-4,6-dehydratase; and dTDP-6-deoxy-L-mannose-dehydrogenase Shall be included. In general, the diutane biosynthetic enzymes within the methods and products of the present invention are: polymerase; lyase; rhamnosyltransferase IV; beta-1,4-glucuronosyltransferase II; glucosyltransferase III; polysaccharide excretion protein; Glucosyl-isoprenyl phosphate transferase I; glucose-1-phosphate thymidylyl transferase; dTDP-6-deoxy-D-glucose-3-5-epimerase; dTDP-D-glucose-4,6-dehydratase; It may be selected from the group consisting of dTDP-6-deoxy-L-mannose-dehydrogenase, and combinations thereof. As further encompassed by the present invention, SEQ ID NOs: 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 (in addition to DNA that may be present on the target chromosome) 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, and 43, or at least one diutane biosynthetic enzyme, or SEQ ID NOs: 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, There are isolated nucleic acid molecules that encode enzymes that are at least 95% identical to 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, and 43.

このように本発明の方法(ならびにそれにより作成される産生物)は、非限定的にS88、S60、およびS657を含むスフィンガンガム、特にジウタンタイプに関する。
上に記したように、本発明は、ある種のスフィンゴモナス株内に多数のコピーで導入される特定のDNA配列が、高粘度のジウタン多糖の増大した生合成産生物を提供することができるという、開発と認識の蓄積である。増大した産生のためのそのような遺伝子を含有する遺伝子操作された細菌は、未操作の細菌と比較して有意により多量のジウタン多糖を産生し、そして前述の結果として得られる高粘度特性を創出する。
Thus, the methods of the present invention (and the products produced thereby) relate to sphingan gums, particularly the diutane type, including but not limited to S88, S60, and S657.
As noted above, the present invention can provide a biosynthetic product with increased viscosity of a highly viscous diutane polysaccharide in which a specific DNA sequence introduced in multiple copies within certain Sphingomonas strains. That is the accumulation of development and recognition. Genetically engineered bacteria containing such genes for increased production produce significantly higher amounts of diutane polysaccharide compared to unengineered bacteria and create the resulting high viscosity properties To do.

本発明によると(具体的な科学的理論に頼る訳では決してないが、分子量範囲特性の増加と考えられるものによる)、上記産生増大および粘度特性上昇を生じるように、(あらゆる周知された形、例えば再び非限定的例としてプラスミドとして)宿主生物体内に導入されるDNA配列は、当該技術分野において容易に利用できる技術により単離、回収、およびクローン化することができる。その後DNAは、多数のコピー(プラスミド、その他の公知の方法を介して)、または適切な、例えばより強力なプロモーターを介しての遺伝子の増大した発現という形で、スフィンゴモナス属の細菌中に送達される。標的細菌内への挿入後、遺伝子操作した細菌を発酵させ、産生される量および産生される質に関して収量を比較することにより、ジウタンの産生を決定することができる。増大した産生および粘度の増加は双方とも、野生型ジウタン産生株(ATCC 53159)との比較において、本発明の方法を介してのジウタンの産生を比較することにより、決定することができる。   According to the present invention (by no means relying on a specific scientific theory, but by what is believed to be an increase in molecular weight range properties), the production increases and viscosity properties increase (all well-known forms, A DNA sequence introduced into a host organism (eg, again as a non-limiting example) can be isolated, recovered, and cloned by techniques readily available in the art. The DNA is then delivered into a bacterium of the genus Sphingomonas in the form of multiple copies (via plasmids, other known methods), or increased expression of the gene through an appropriate, eg, stronger promoter. Is done. After insertion into the target bacterium, the production of diutane can be determined by fermenting the genetically engineered bacterium and comparing the yield with respect to the amount produced and the quality produced. Both increased production and increased viscosity can be determined by comparing the production of diutane via the method of the invention in comparison to a wild type diutane producing strain (ATCC 53159).

(発明の詳細な説明)
以下の用語は、本発明に関連して本明細書を通して使用され、以下に示す意味を有するものとする:
“スフィンゴモナス”という用語は、本明細書を通して、スフィンゴモナス属由来のグラム陰性菌の株を参照するために使用される。
(Detailed description of the invention)
The following terms are used throughout this specification in connection with the present invention and shall have the meanings set forth below:
The term “Sphingomonas” is used throughout this specification to refer to strains of gram-negative bacteria from the genus Sphingomonas.

“増大した産生株”または“増大した産生”という用語は、本明細書を通して、同一株の野生型細菌と比較して、有意により多量の(重量に基づいて重量で少なくとも約5%より多い)ジウタン多糖を産生する、同一株から単離されたDNA配列の多数のコピーを含有する、遺伝子操作された細菌を記述するために使用される。   The terms “increased production strain” or “increased production” are used throughout this specification to be significantly higher (greater than at least about 5% by weight based on weight) compared to wild-type bacteria of the same strain. Used to describe a genetically engineered bacterium that contains multiple copies of a DNA sequence isolated from the same strain that produces a diutane polysaccharide.

“単離された”という用語は、微生物から取り出して、少なくともある程度の精製、すなわち1回またはそれより多くの精製ステップを行ったDNA、および制限酵素により開裂もしくは切断し、多数のコピーにクローン化する、またはプラスミドベクター中に挿入する、またはそうでなければ細菌中に挿入もしくは組み込むことのできるDNA、を記述するために使用される。   The term “isolated” refers to DNA that has been removed from a microorganism and has been subjected to at least some purification, ie, one or more purification steps, and cleaved or cleaved with restriction enzymes and cloned into multiple copies. Or DNA that can be inserted into a plasmid vector, or otherwise inserted or incorporated into a bacterium.

“配列”という用語は、そのヌクレオチドユニットにより同定される、DNAの特定セグメントを記述するために使用される。“挿入された”という用語は、本明細書を通して、ジウタン産生スフィンゴモナス株の染色体DNAから単離されたDNAセグメントを、(1つの非限定的例としてプラスミドを介して)スフィンゴモナス株中に転移する過程および結果を記述するために使用される。そのような単離されたDNAは、再び1つの非限定的可能性として、所望のプラスミド(ここではpLAFR3)中に、当該技術分野における周知の技術によって最初に導入した後、例えばレシピエントのスフィンゴモナス細菌内への接合または可動化により転移してよい。レシピエントのスフィンゴモナス細菌中への挿入後、関連するDNA配列を含有するプラスミドを、レシピエントの細胞内で複製させて、高い粘度の(再び、高い分子量の範囲であると考えられる)ジウタン多糖の増大した産生に必要な、DNAセグメントのいくつか(少なくとも2および通常4−10)のコピーを得る。プラスミドベクターをレシピエントの細菌内に転移するために、接合または可動化を使用することが、一般には有効である。精製DNAを持つコンピテント細胞の電気穿孔または化学的形質転換もまた使用してよい。他のベクターまたはバクテリオファージを使用して、DNAを宿主細胞内に転移することもできる。レシピエントのジウタン−産生スフィンゴモナスにおいて、プラスミド(または他の周知の送達ベクター)上にDNAセグメントを維持することは、必要ではない。DNAセグメントの付加的なコピーを細菌染色体中に導入するのはルーチン的手法であり、その結果セグメントは、細菌DNAを複製する同じ機序によって各世代毎に複製される。あるいはその遺伝子の増大した発現を、より強いプロモーターエレメントを使用することにより達成してもよい。   The term “sequence” is used to describe a particular segment of DNA identified by its nucleotide unit. The term “inserted” is used throughout this specification to transfer a DNA segment isolated from the chromosomal DNA of a diutane-producing Sphingomonas strain (through a plasmid as one non-limiting example) into the Sphingomonas strain. Used to describe the process and results of Such isolated DNA, once again as a non-limiting possibility, is first introduced into the desired plasmid (here, pLAFR3) by well-known techniques in the art, eg, the recipient's sphingo. It may be transferred by conjugation or mobilization into Monas bacteria. After insertion into the recipient's sphingomonas bacterium, the plasmid containing the relevant DNA sequence is replicated in the recipient's cells to give a high viscosity (again considered to be in the high molecular weight range) dilute polysaccharide. Obtain several (at least 2 and usually 4-10) copies of the DNA segment necessary for increased production of. It is generally effective to use conjugation or mobilization to transfer the plasmid vector into the recipient bacterium. Electroporation or chemical transformation of competent cells with purified DNA may also be used. Other vectors or bacteriophages can be used to transfer the DNA into the host cell. It is not necessary to maintain the DNA segment on a plasmid (or other well-known delivery vector) in the recipient's diutane-producing Sphingomonas. Introducing additional copies of a DNA segment into the bacterial chromosome is a routine procedure, so that the segment is replicated with each generation by the same mechanism that replicates the bacterial DNA. Alternatively, increased expression of the gene may be achieved by using stronger promoter elements.

“遺伝子の増幅”という用語は、例えば標的遺伝子を多コピープラスミド(例えば4から10コピー)上にクローニングすることによる、または細菌ゲノム内への遺伝子の多数(例えば4から10)のコピーの挿入による遺伝子の増加したコピー、あるいは遺伝子発現を増大するためのプロモーターエレメントの修飾による遺伝子の増大した発現、のいずれかを参照するために使用される。これらの方法の双方とも、およびその他の方法から、増大した量のコードされたタンパク質を結果的に得ることができる。   The term “gene amplification” refers to, for example, by cloning a target gene onto a multicopy plasmid (eg, 4 to 10 copies) or by inserting multiple (eg, 4 to 10) copies of a gene into the bacterial genome. Used to refer to either an increased copy of the gene or an increased expression of the gene by modification of a promoter element to increase gene expression. Both of these methods and other methods can result in increased amounts of the encoded protein.

“生合成”という用語は、本明細書を通して、スフィンゴモナス細菌によるジウタンの生物学的生成または合成を記述するために使用される。ジウタン多糖は、細菌の多数の酵素によってコントロールされる一連のステップにおいて、個々の炭水化物ユニットから合成される。   The term “biosynthesis” is used throughout this specification to describe the biological production or synthesis of diutane by Sphingomonas bacteria. Diutane polysaccharides are synthesized from individual carbohydrate units in a series of steps controlled by a number of bacterial enzymes.

選択されたあらゆる形(例えば再び、好ましくは、しかし必ずしもそうでなくてもよいが、プラスミドの形)で、レシピエントの細菌内に組み込まれる関連するDNA配列は、増大した産生および増加した分子量のジウタン多糖の生合成に有益、または必須であることが知られている、遺伝子情報をコードする。加えて、しかし特定の本発明の(例えばプラスミドpS8内の)DNA配列は、特定の科学的理論に頼る訳ではないが、単に増大した産生を誘導するだけでなく、ジウタンそれ自体の個々のポリマー内でポリマー化される繰り返しユニットの数の増加もまた誘導すると考えられる。結果として、そのような繰り返しユニットの増加は、驚くことにジウタンガムによって提供される、結果として得られる高い粘度特性を生成すると考えられる。分子量の増加は、べき法則の関連性によって分子量に関連する固有粘度の測定値の増加により、仮定された。(ジウタンガムのような)直鎖ポリマーに関して、このように固有粘度はその点において本質的には分子量に比例することが知られている。   In any selected form (eg, again, but preferably, but not necessarily, in the form of a plasmid), the relevant DNA sequences incorporated into the recipient's bacteria will have increased production and increased molecular weight. It encodes genetic information known to be beneficial or essential for the biosynthesis of diutane polysaccharides. In addition, however, certain DNA sequences of the present invention (eg, in plasmid pS8) do not rely on specific scientific theory, but do not only induce increased production, but also individual polymers of diutane itself. It is believed that an increase in the number of repeating units polymerized within is also induced. As a result, such an increase in repeat units is believed to produce the resulting high viscosity characteristics surprisingly provided by diutan gum. The increase in molecular weight was assumed by the increase in intrinsic viscosity measurements related to molecular weight due to power law relevance. For linear polymers (such as diutane gum), it is known that the intrinsic viscosity is thus essentially proportional to the molecular weight.

本発明の方法を基本とする、そして増加した粘度のジウタン多糖を産生する、関連するDNA配列の単離は、標準的な技術および方法を介して達成される。したがってそのような配列は、標準的な製法を使用して培養されたジウタン−産生スフィンゴモナス株から作製してよい。次にそのDNAの抽出を、例えば細菌細胞の最初の遠心および再懸濁の後、精製カラムを通してのDNAの引き続いての溶出を通して、行うことができる。精製が完了した後、単離されたDNAは、制限エンドヌクレアーゼで消化し、所望のプラスミドまたは他の送達ベクター中にクローン化し、その後レシピエントの株に転移することができる。当該技術分野に公知であるようなその他の技術も、非限定的に使用することができる。   Isolation of related DNA sequences based on the method of the present invention and producing diutan polysaccharides of increased viscosity is accomplished via standard techniques and methods. Such sequences may therefore be generated from a diutane-producing Sphingomonas strain cultured using standard manufacturing methods. The DNA can then be extracted, for example, through initial centrifugation and resuspension of the bacterial cells, followed by subsequent elution of the DNA through a purification column. After purification is complete, the isolated DNA can be digested with restriction endonucleases, cloned into the desired plasmid or other delivery vector, and then transferred to the recipient strain. Other techniques as are known in the art can also be used without limitation.

本発明のDNAのクローニングは、当該技術分野で標準となっている一般的な技術および方法に依存する。本発明によるDNAセグメントをクローン化するために、あらゆる方法をしてよく、本発明は、例えばプラスミドクローニングベクターの使用に限定されないことを特に言及しておく。例えばDNA画分は、バクテリオファージベクター内への挿入によりクローン化してもよい。   Cloning of the DNA of the present invention relies on common techniques and methods that are standard in the art. It should be mentioned in particular that any method may be used to clone the DNA segment according to the invention, and the invention is not limited to the use of eg plasmid cloning vectors. For example, the DNA fraction may be cloned by insertion into a bacteriophage vector.

次にクローン化したDNA配列を、プラスミドまたはその他の送達ベクターを介してスフィンゴモナス株に導入することができる。その後遺伝子修飾されたスフィンゴモナス株を使用して、発酵によりジウタンを産生することができる。基本的には発酵のための適切な培地は、炭素原料、例えばグルコース、ラクトース、スクロース、マルトース、またはマルトデキストリンを含む炭水化物、窒素原料、例えば無機アンモニウム、無機硝酸塩、有機アミノ酸またはタンパク質性の材料、例えば加水分解酵母、大豆粉もしくはカゼイン、蒸留の可溶性成分(distiller’s solubles)またはトウモロコシ浸出液、および無機塩を含有する、水溶性培地である。広く多様な発酵培地が、本発明によるジウタンの産生を支持することになる。   The cloned DNA sequence can then be introduced into the Sphingomonas strain via a plasmid or other delivery vector. The genetically modified Sphingomonas strain can then be used to produce diutane by fermentation. Basically, suitable media for fermentation are carbon sources such as carbohydrates including glucose, lactose, sucrose, maltose, or maltodextrin, nitrogen sources such as inorganic ammonium, inorganic nitrates, organic amino acids or proteinaceous materials, For example, an aqueous medium containing hydrolyzed yeast, soy flour or casein, distiller's solubles or corn leachate, and inorganic salts. A wide variety of fermentation media will support the production of diutane according to the present invention.

炭水化物は、多様な量で、しかし通常は、発酵培地の重量の約1および10%(好ましくは2−8%)の間で、発酵ブロスに含めることができる。炭水化物は発酵の前に、あるいは発酵時に加えてよい。窒素の量は、水性培地の重量の約0.01%から約0.4%の範囲としてよい。単一の炭素原料又は窒素原料を使用すればよいが、同様にこれら原料の混合物を使用してもよい。スフィンゴモナス菌を発酵する上での使用が見出されている無機塩に、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、硝酸塩、カルシウム、リン酸塩、硫酸塩、塩化物、炭酸塩、および類似のイオンを含有する塩がある。微量元素、例えばマグネシウム、マンガン、コバルト、鉄、亜鉛、銅、モリブデン、ヨウ化物およびホウ酸塩もまた、有利なものとして含めてよい。   Carbohydrates can be included in the fermentation broth in varying amounts, but usually between about 1 and 10% (preferably 2-8%) of the weight of the fermentation medium. Carbohydrates may be added before or during fermentation. The amount of nitrogen may range from about 0.01% to about 0.4% of the weight of the aqueous medium. A single carbon material or nitrogen material may be used, but a mixture of these materials may be used as well. Inorganic salts found for use in fermenting Sphingomonas contain sodium, potassium, ammonium, nitrate, calcium, phosphate, sulfate, chloride, carbonate, and similar ions There is salt. Trace elements such as magnesium, manganese, cobalt, iron, zinc, copper, molybdenum, iodide and borates may also be included as advantageous.

発酵は、約25と40℃の間の温度で、好ましくは約27℃と35℃の温度範囲で行うことができる。接種菌は、震盪フラスコ培養および小さなスケールの液内培養撹拌発酵を含む、容量のスケールアップの標準的な方法により調製することができる。接種菌を調製するための培地は、産生培地と同じであることができるが、または当該技術分野で周知されているいくつかの標準的な培地のいずれか1つ、例えばLuriaブロスまたはYM培地であることもできる。1つまたはそれより多くの種菌の段階を使用して、接種用の所望の容量を得てよい。典型的な接種容量は、総最終発酵容量の約0.5%から約10%の範囲である。   The fermentation can be carried out at a temperature between about 25 and 40 ° C, preferably in a temperature range of about 27 ° C and 35 ° C. The inoculum can be prepared by standard methods of volume scale up, including shake flask culture and small scale submerged stirred fermentation. The medium for preparing the inoculum can be the same as the production medium, or in any one of several standard media well known in the art, such as Luria broth or YM media. There can also be. One or more inoculum stages may be used to obtain the desired volume for inoculation. Typical inoculation volumes range from about 0.5% to about 10% of the total final fermentation volume.

発酵容器は、内容物を撹拌するための撹拌器を含有してよい。容器はまた、自動pHコントロールおよび発泡コントロールを備えていてもよい。産生培地を容器に加え、加熱によりその場で殺菌することができる。あるいは炭水化物または炭素原料を、添加前に別々に殺菌してもよい。予め成長させておいた種菌の培養液を、(一般に約27℃から約35℃の好ましい発酵温度の)冷却した培地に加え、撹拌培養液を、約48時間から約110時間の間発酵させ、高粘度のブロスを生成することができる。ジウタン多糖は、アルコール、一般にはイソプロピルアルコールを用いて、標準的な沈澱法によりブロスから回収することができる。   The fermentation vessel may contain a stirrer for stirring the contents. The container may also have automatic pH control and foam control. The production medium can be added to the container and sterilized in situ by heating. Alternatively, the carbohydrate or carbon source may be sterilized separately before addition. The pre-grown inoculum culture is added to a chilled medium (generally at a preferred fermentation temperature of about 27 ° C. to about 35 ° C.) and the stirred culture is fermented for about 48 hours to about 110 hours, High viscosity broth can be produced. Diutane polysaccharides can be recovered from the broth by standard precipitation methods using alcohol, typically isopropyl alcohol.

(図面の詳細な記載を含む発明の好ましい態様)
以下の実施例は、本発明を説明するために提供する。実施例の記載は、多少なりとも本発明の範囲を限定するものと誤って解釈されるべきではない。
(Preferred embodiment of the invention including detailed description of the drawings)
The following examples are provided to illustrate the present invention. The description of the examples should in no way be construed as limiting the scope of the invention in any way.

DNA配列の単離/プラスミドの生成
最初の単離を行い、先に記載した本発明の結果を得るための適当な配列を決定するため、ATCC 53159生物体の遺伝子ライブラリーを以下の様に構築した:スフィンゴモナス属細菌ATCC 53159から染色体DNAを単離し、Sau3AI制限エンドヌクレアーゼで部分的に消化した。15から50kbの範囲のDNAフラグメントを、寒天ゲルから精製し、大腸菌株JZ279から単離したBamHI消化したコスミドクローニングベクターpLAFR3(Staskawicz, et al., “Molecular characterization of cloned avirulence genes from race 0 and race 1 of Pseudomonas syrinae pv. Glycinea”, J. Bacteriology. 1987, 169: 5789-94に従って)中に連結した(Harding, et al., “Genetic and physical analysis of a cluster of genes essential for xanthan gum biosynthesis in Xanthomonas campestris”, J. Bacteriology. 1987. 169: 2854-61による)。連結反応はλファージ粒子中に(Stratagene, La Jolla, CA からのGigapack III Gold packaging extractを用いて)パッケージングし、Library Efficiency 大腸菌DH5αMCR細胞(Life Technologies, Rockville, MD)中に形質移入した。およそ10,000のテトラサイクリン耐性コロニーをプールして、遺伝子ライブラリーを形成した。このライブラリーから、次に個々の配列を単離した。この場合に行った研究は、スフィンゴモナスATCC 53159生物体由来の多糖生合成のための特定の遺伝子の単離を伴うものであった。
DNA Sequence Isolation / Plasmid Generation To perform initial isolation and determine the appropriate sequence to obtain the results of the invention described above, a gene library of ATCC 53159 organism was constructed as follows: Chromosomal DNA was isolated from Sphingomonas bacterium ATCC 53159 and partially digested with Sau3AI restriction endonuclease. A DNA fragment ranging from 15 to 50 kb was purified from an agar gel and isolated from E. coli strain JZ279, BamHI digested cosmid cloning vector pLAFR3 (Staskawicz, et al., “Molecular characterization of cloned avirulence genes from race 0 and race 1 of Pseudomonas syrinae pv. Glycinea ”, J. Bacteriology. 1987, 169: 5789-94) (Harding, et al.,“ Genetic and physical analysis of a cluster of genes essential for xanthan gum biosynthesis in Xanthomonas campestris ", According to J. Bacteriology. 1987. 169: 2854-61). The ligation reaction was packaged into λ phage particles (using Gigapack III Gold packaging extract from Stratagene, La Jolla, Calif.) And transfected into Library Efficiency E. coli DH5α MCR cells (Life Technologies, Rockville, MD). Approximately 10,000 tetracycline resistant colonies were pooled to form a gene library. Individual sequences were then isolated from this library. The studies performed in this case involved the isolation of specific genes for polysaccharide biosynthesis from the Sphingomonas ATCC 53159 organism.

多糖の生合成に関するそのような遺伝子は、典型的には多糖の生合成において欠損のある変異、特に最初のステップであるグリコシルトランスフェラーゼIにおいて遮断されている変異との相補性により同定する。最初にATCC 53159のトランスフェラーゼI欠損変異を入手できなかったため、スフィンゴモナス・エロデアおよびXanthomonas campestrisトランスフェラーゼI欠損変異の相補性を利用して、ジウタン多糖生合成に関する遺伝子を同定した。プラスミドpLAFR3は、(Ditta et al,., “Broad host range DNA cloning system for gram-negative bacteria: construction of a gene bank of Rhizobium meliloti”, Proc. Natl. Acad. Sci. 1980 77: 7347-51に従って)IncP転移機能を供給するヘルパープラスミドを使用して三親交雑接合により、その大腸菌宿主から、他のグラム陰性細菌に転移することができる。RK2タイプのプラスミドは、1染色体あたり5から7の推定コピー数を大腸菌中に有する(Figurski et al., “Suppression of ColE1 replication properties by the Inc P-1 plasmid RK2 in hybrid plasmids constructed in vitro”, J. Mol. Biol. 1979 133: 295-318)。   Such genes for polysaccharide biosynthesis are typically identified by complementation with mutations that are deficient in polysaccharide biosynthesis, particularly mutations that are blocked in the first step, glycosyltransferase I. Since the ATCC 53159 transferase I-deficient mutation was not available for the first time, the gene for diutane polysaccharide biosynthesis was identified using the complementation of Sphingomonas erodea and Xanthomonas campestris transferase I-deficient mutations. Plasmid pLAFR3 is (according to Ditta et al., “Broad host range DNA cloning system for gram-negative bacteria: construction of a gene bank of Rhizobium meliloti”, Proc. Natl. Acad. Sci. 1980 77: 7347-51) It can be transferred from its E. coli host to other Gram negative bacteria by triple parental mating using a helper plasmid that provides IncP transfer function. RK2-type plasmids have an estimated copy number of 5-7 per chromosome in E. coli (Figurski et al., “Suppression of ColE1 replication properties by the Inc P-1 plasmid RK2 in hybrid plasmids constructed in vitro”, J Mol. Biol. 1979 133: 295-318).

大腸菌中のATCC 53159染色体DNAの遺伝子ライブラリーを、三親交雑接合により、スフィンゴモナス・エロデアATCC 31461の非ムコイド変異体(GPS2)中に転移し、テトラサイクリン耐性およびストレプトマイシン耐性について選択した。使用したヘルパープラスミドは、pRK2013(大腸菌株JZ279中)であり、これは、狭域宿主の複製開始点を含有するが、pLAFR3を可動化するために必要なトランス作用機能を呈する。プラスミドpRK2013は、スフィンゴモナス株中では複製されなかった。スフィンゴモナス・エロデアATCC 31461は、多糖ジェランを産生する。ジェランおよびジウタンの双方の多糖は、[→4]−α−L−ラムノース−(1→3)−β−D−グルコース−(1→4)−β−D−グルクロン酸−(1→4)−β−D−グルコース(1→]から構成される、同じ四糖繰り返しユニットを有する。しかしジウタンはまた、グルコース残基の1つに結合した2つのラムノース分子から構成される側鎖を含み、アセチルにより修飾されるが、一方ジェランは側鎖の糖を持たず、アセチルおよびグリセリルで修飾される。変異体GPS2は、多糖生合成の第一段階において、すなわちグルコシルトランスフェラーゼI酵素による、UDP−D−グルコースからバクトプレニルリン酸脂質(bactoprenyl phosphate lipid)担体へのグルコース−1−リン酸の転移に欠損がある。テトラサイクリン選択プレートから、多糖産生(ムコイド)コロニーを非ムコイドコロニーのバックグラウンドより単離した。多糖産生を保持するクローンは、おそらくグルコシルトランスフェラーゼIをコードするATCC 53159遺伝子、に加えてほぼ20−25kbの隣接DNAを含有していた。プラスミドDNAは、8つのムコイドGPS2接合完了体から単離し、電気穿孔により大腸菌株DH5α(Life Technologies)に転移した。プラスミドを大腸菌から単離して、制限エンドヌクレアーゼ、HindIII/EcoRI(ポリリンカーのBamHI制限エンドヌクレアーゼ部位のいずれかの側を切断する)での二重消化に十分なDNAを得、ベクターから挿入DNAを切り取った。クローン中の挿入DNAのサイズは、ゲル電気泳動により決定した。いくつかのプラスミドの最終的な配列は、ベクターのBamHI部位に隣接するプラスミド配列に特異的なプライマーから配列決定により決定した。この配列をBLASTXを用いて、コンピュータデータベース中の配列と比較することにより分析した。これらプラスミドの2つ、すなわちpS8およびpS6を図1に示す。同様に、ATCC 53159遺伝子ライブラリーを、トランスフェラーゼIに欠損のあるリファムピシン耐性非ムコイドX. campestris変異体(CXC109)(例えばHarding et al., 上記参考文献)中に、三親交雑接合を通して転移し、テトラサイクリン耐性およびリファムピシン耐性について選択した。X. campestrisは、キサンタン多糖を産生し、その合成もまた、トランスフェラーゼI酵素によるUDP−D−グルコースからバクトプレニルリン酸脂質担体への、グルコース−1−リン酸の転移によって開始される(Ielpi et al., “Sequential assembly and polymerization of the polyprenol-linked pentasaccharide repeating unit of the xanthan polysaccharide in Xanthomonas campestris”, J. Bacteriology. 1993. 175: 2490-500)。プラスミドを、ムコイド接合完了体から精製し、最終的な配列を上に記載したように決定した。2つのこれらのプラスミド、pX6およびpX4を図1に表す。   A gene library of ATCC 53159 chromosomal DNA in E. coli was transferred into a non-mucoid mutant (GPS2) of Sphingomonas erodea ATCC 31461 by triple parental conjugation and selected for tetracycline resistance and streptomycin resistance. The helper plasmid used was pRK2013 (in E. coli strain JZ279), which contains the origin of replication of the narrow host but exhibits the trans-acting function necessary to mobilize pLAFR3. Plasmid pRK2013 was not replicated in Sphingomonas strains. Sphingomonas erodea ATCC 31461 produces the polysaccharide gellan. Both gellan and diutane polysaccharides are [→ 4] -α-L-rhamnose- (1 → 3) -β-D-glucose- (1 → 4) -β-D-glucuronic acid- (1 → 4). Having the same tetrasaccharide repeating unit composed of -β-D-glucose (1 →), but diutane also contains a side chain composed of two rhamnose molecules attached to one of the glucose residues; While modified by acetyl, gellan has no side chain sugars and is modified with acetyl and glyceryl Mutant GPS2 is UDP-D in the first step of polysaccharide biosynthesis, ie by glucosyltransferase I enzyme. -Deficiency in glucose-1-phosphate transfer from glucose to bactoprenyl phosphate lipid carrier from tetracycline selective plate Production (mucoid) colonies were isolated from a background of non-mucoid colonies, clones that retained polysaccharide production probably contain the ATCC 53159 gene encoding glucosyltransferase I, plus approximately 20-25 kb of flanking DNA. Plasmid DNA was isolated from eight mucoid GPS2 conjugants and transferred to E. coli strain DH5α (Life Technologies) by electroporation The plasmid was isolated from E. coli and the restriction endonuclease HindIII / EcoRI (polylinker) Sufficient DNA was obtained for double digestion in which either side of the BamHI restriction endonuclease site was cleaved) and the insert DNA was excised from the vector.The size of the insert DNA in the clones was determined by gel electrophoresis. Several plasmids The final sequence of was determined by sequencing from primers specific for the plasmid sequence adjacent to the BamHI site of the vector, and this sequence was analyzed using BLASTX by comparison with sequences in a computer database. Two of the plasmids, pS8 and pS6, are shown in Figure 1. Similarly, an ATCC 53159 gene library was obtained from a rifampicin-resistant non-mucoid X. campestris mutant (CXC109) that is defective in transferase I (eg Harding et al., (See above), transferred through a triple parental mating and selected for tetracycline resistance and rifampicin resistance X. campestris produced xanthan polysaccharide, the synthesis of which was also derived from UDP-D-glucose by the transferase I enzyme. Bactoprenyl Initiated by transfer of glucose-1-phosphate to an oxylipid carrier (Ielpi et al., “Sequential assembly and polymerization of the polyprenol-linked pentasaccharide repeating unit of the xanthan polysaccharide in Xanthomonas campestris”, J. Bacteriology. 1993. 175: 2490-500). The plasmid was purified from the mucoid conjugate and the final sequence was determined as described above. Two of these plasmids, pX6 and pX4, are represented in FIG.

プラスミドpS8およびpX6中にクローン化したS657 DNAは、Lark Technologies Inc., (Houston, TX)で二本鎖ショットガン配列決定法により、完全に配列決定した。これらの配列を分析して、ジウタン生合成のための遺伝子(図1に表した)を同定した。遺伝子の機能は、データベース中の他の遺伝子、特にS−88スフィンガンの生合成に関する公開された遺伝子(例えば前述の‘516 Pollock et al. 特許)であるGenBank アクセション番号U51197、およびジェラン(GenBank AY217008およびAY220099)との相同性に基づいてデザインした。骨格の4つの糖に関するトランスフェラーゼをコードする遺伝子、およびdTDP−ラムノース合成に関する4つの遺伝子を同定した(図1)。多糖の分泌に関する遺伝子は、他の多糖の生合成に関する遺伝子との相同性を基本とした。2つの遺伝子が、タンパク質の分泌に関与するタンパク質と相同のタンパク質をコードする。2つの遺伝子が、ポリメラーゼおよびリアーゼを推定的にコードする。プラスミドpX6の挿入断片は、トランスフェラーゼI(ジウタン合成の最初のステップを開始する)をコードする遺伝子dpsBを含む17の遺伝子、分泌に関する遺伝子、およびdTDP−ラムノース合成に関する4つの遺伝子を含有するが、トランスフェラーゼII、IIIおよびIVに関する遺伝子、ならびにポリメラーゼおよびリアーゼに関する推定遺伝子を含まない。プラスミドpS8は、4つすべての骨格の糖のトランスフェラーゼに関する遺伝子を含むdps遺伝子クラスターの20遺伝子、dTDP−ラムノース合成に関する4つの遺伝子、およびポリメラーゼおよびリアーゼに関する推定遺伝子を含む多糖の分泌に関する遺伝子を含有するが、機能の判明していない遺伝子であるorf6およびorf7の遺伝子は含まない。プラスミドpS6は、分泌および4つの糖のトランスフェラーゼに関する遺伝子を含有するが、dTDP−ラムノース合成に関するすべての遺伝子、またはポリメラーゼに関する遺伝子を持っていない。プラスミドpX4は、dps領域の小部分のみしか含有しないが、スフィンゴモナス株における多糖の産生の増大をもたらすには十分であるとPollockらにより報告された、トランスフェラーゼIをコードする遺伝子、およびdTDP−ラムノース合成に関する4つの遺伝子を含む。   S657 DNA cloned into plasmids pS8 and pX6 was fully sequenced by double-stranded shotgun sequencing at Lark Technologies Inc., (Houston, TX). These sequences were analyzed to identify genes for diutane biosynthesis (represented in FIG. 1). The function of the gene is described in GenBank accession number U51197, which is a published gene for biosynthesis of S-88 sphingan (eg, the aforementioned '516 Pollock et al. Patent), and gellan (GenBank AY217008). And AY220099)). The genes encoding transferases for the four sugars of the backbone and four genes for dTDP-rhamnose synthesis were identified (FIG. 1). The genes for polysaccharide secretion were based on homology with genes for biosynthesis of other polysaccharides. Two genes encode proteins that are homologous to proteins involved in protein secretion. Two genes putatively encode polymerase and lyase. The insert of plasmid pX6 contains 17 genes including the gene dpsB encoding transferase I (initiating the first step of diutane synthesis), a gene for secretion, and four genes for dTDP-rhamnose synthesis. Does not include genes for II, III and IV, and putative genes for polymerase and lyase. Plasmid pS8 contains genes for polysaccharide secretion, including 20 genes in the dps gene cluster containing genes for all four backbone sugar transferases, 4 genes for dTDP-rhamnose synthesis, and putative genes for polymerase and lyase. However, the genes of orf6 and orf7, which are genes whose functions are not known, are not included. Plasmid pS6 contains genes for secretion and four sugar transferases, but does not have all genes for dTDP-rhamnose synthesis or genes for polymerase. Plasmid pX4 contains only a small portion of the dps region but is sufficient to effect increased production of polysaccharides in Sphingomonas strains, a gene encoding transferase I reported by Pollock et al., And dTDP-rhamnose Contains 4 genes for synthesis.

株の生成
次に上に記載した4つのプラスミドを、上に記載したような三親交雑接合により、スフィンゴモナス株ATCC No.53159内に導入し、新規のS657の遺伝子操作した株(S657/pS8、S657/pS6、S657/pX6、およびS657/pX4)を形成した。その後、以下に記すようなバイオガム材料を生成するため、上に記載したように発酵を続いて行った。4つのすべてのプラスミドは、ジウタンの生産性において有益な効果を有した;しかしpS8プラスミドは驚くことに、ジウタン粘度の極めて大きな増加、および分子量の増加もまた提供した。pS8のDNA配列のDNA配列(26278bp)(DNA配列番号1)を提供し、このコード化遺伝子を以下の表1、および図1に図表の形で列記する。プラスミドpS8の挿入DNAは、dpsGからrmlDまで通しての遺伝子、および遺伝子dpsSおよびorf7の部分を含む。
Strain Generation Next, the four plasmids described above were transformed into Sphingomonas strain ATCC No. 1 by triple parental conjugation as described above. And introduced into 53159 to form new S657 genetically engineered strains (S657 / pS8, S657 / pS6, S657 / pX6, and S657 / pX4). The fermentation was then followed as described above to produce a biogum material as described below. All four plasmids had a beneficial effect on diutane productivity; however, the pS8 plasmid surprisingly also provided a very large increase in diutane viscosity and an increase in molecular weight. The DNA sequence (26278 bp) (DNA SEQ ID NO: 1) of the DNA sequence of pS8 is provided, and the encoded genes are listed in the form of a chart in the following Table 1 and FIG. The inserted DNA of plasmid pS8 contains the gene passed from dpsG to rmD, and parts of genes dpsS and orf7.

以下の遺伝子の表は基本的には、図1に提供したプラスミドpS8中の挿入用DNA配列によって表される、遺伝子のリストである。   The following gene table is basically a list of genes represented by the DNA sequence for insertion in the plasmid pS8 provided in FIG.

Figure 0005364377
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ジウタンの産生
プラスミドを含まないS657野生型株と比較しての、遺伝子操作されたプラスミド含有スフィンゴモナスS657株によるジウタンの産生を、撹拌および通気を伴うApplikon 20L発酵器にて、同じ液体培地中での発酵を3セット行って決定した。プラスミド含有株に関して、5mg/Lの抗生物質テトラサイクリンを発酵を通して加え、プラスミドの保持を確かなものとした。pHをコントロールする必要がある場合には、KOHを加えた。2つの種菌の段階を、1%から6%の接種転移で使用した。発酵に使用する培地は、炭水化物原料としてトウモロコシシロップ、同化できる窒素原料、および塩を含有した。発酵に使用することのできる栄養素は、当該技術分野において周知されており、炭水化物、例えばグルコース、スクロース、マルトース、またはマルトデキストリン、窒素原料、例えば、無機窒素(例えばアンモニウムまたは硝酸塩)、有機窒素(例えばアミノ酸、加水分解酵母抽出物、大豆タンパク質、またはトウモロコシ浸出液)、および例えば塩化物、リン酸塩、硫酸塩、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、または亜鉛を含有する付加塩を含む。
Diutane production by the genetically engineered plasmid-containing Sphingomonas strain S657 compared to the S657 wild type strain without the diutane production plasmid was performed in the same liquid medium in an Applikon 20L fermentor with agitation and aeration. 3 fermentations were performed and determined. For plasmid-containing strains, 5 mg / L antibiotic tetracycline was added throughout the fermentation to ensure plasmid retention. When it was necessary to control the pH, KOH was added. Two inoculum stages were used with 1-6% inoculum transfer. The medium used for fermentation contained corn syrup, an assimilable nitrogen source, and salt as carbohydrate sources. Nutrients that can be used for fermentation are well known in the art and are carbohydrates such as glucose, sucrose, maltose, or maltodextrins, nitrogen sources such as inorganic nitrogen (eg ammonium or nitrate), organic nitrogen (eg Amino acids, hydrolyzed yeast extract, soy protein, or corn leachate), and addition salts containing, for example, chloride, phosphate, sulfate, calcium, copper, iron, magnesium, potassium, sodium, or zinc.

結果として得られるジウタンの産生の測定として、ブロスの粘度および沈澱した繊維を決定した。発酵ブロスの粘度は、Brookfield粘度計により、スピンドル#4、60rpmでランして測定した。結果を表2に示す。発酵の最後に、周知のグルコアミラーゼ酵素の導入によりブロスを処理して、コーンシロップ由来のあらゆる残存オリゴ糖を加水分解した。その後産生されたジウタンガムを、2倍量のイソプロピルアルコールを用いてブロスのアリコートから沈殿させた。繊維は濾過して集め、乾燥させた。表2において、DWYという用語は、コーンシロップ由来の余分なオリゴ糖の加水分解後の、バイオガムの沈澱可能な総乾燥収量(dry weight yields)を意味する。   As a measure of the resulting diutane production, broth viscosity and precipitated fibers were determined. The viscosity of the fermentation broth was measured with a Brookfield viscometer running at spindle # 4, 60 rpm. The results are shown in Table 2. At the end of the fermentation, the broth was treated with the introduction of the well-known glucoamylase enzyme to hydrolyze any remaining oligosaccharides from corn syrup. The produced diutane gum was then precipitated from an aliquot of broth with 2 volumes of isopropyl alcohol. The fiber was collected by filtration and dried. In Table 2, the term DWY refers to the precipitable total dry weight yields of biogum after hydrolysis of excess oligosaccharides from corn syrup.

結果として得られる材料は、明らかに表に示したジウタン生合成のための遺伝子の付加的なコピーを保有するプラスミド、pX4、pX6、pS6、またはpS8を用いることで、より高い収量となる。しかしpS8プラスミドを用いた場合、乾燥重量の収量の増加に比してブロスの粘度において予想外の高い増加が認められ、産生されるジウタンの量の増加に加えて何らかの因子が粘度に影響していることを示した。   The resulting material results in higher yields using plasmids pX4, pX6, pS6, or pS8, which carry additional copies of the genes for diutane biosynthesis clearly shown in the table. However, when using the pS8 plasmid, an unexpectedly high increase in broth viscosity was observed compared to an increase in dry weight yield, and in addition to the increase in the amount of diutane produced, some factor affected the viscosity. Showed that.

Figure 0005364377
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表に示した4つのプラスミドのいずれかを用いることで、明らかに結果として得られる材料のより高い収量が認められたが、それに対してpS8およびpS6のプラスミドは、ブロスの粘度の予想外の高い増加を可能にし、したがってその上に産生物の高い品質を示した。得られるジウタンガム産生物の品質、すなわち粘度を、次に決定した。   Using any of the four plasmids shown in the table, clearly higher yields of the resulting material were observed, whereas the plasmids of pS8 and pS6 were unexpectedly high in broth viscosity. An increase was possible, thus showing a high quality of product on it. The quality, i.e. viscosity, of the resulting diutane gum product was then determined.

適用検査におけるジウタンの流体力学
次にこれらのジウタンガムのサンプルを、2つの異なる領域、すなわち石油の回収のための油田への添加物、ならびに水分保持および迅速なセットアップのためのセメントへの添加物、における潜在的な有益な使用に関して分析した。
Diutane hydrodynamics in application testing. These diutane gum samples are then added to two different areas: oil field additives for oil recovery, and cement additives for moisture retention and rapid set-up, The potential beneficial uses in were analyzed.

油田産業では、石油の回収用のガムに関する受容可能な性能の見積りとして、“海水の粘度(SWV)”検査と言われる方法に頼っている。そのような検査が、基本的には(例えば海底からの回収を複製するための)水の塩水条件下での粘度を増加するガムの有効性の指標である。   The oil field industry relies on a method called “seawater viscosity (SWV)” testing as an estimate of acceptable performance for oil recovery gums. Such a test is basically an indicator of the effectiveness of the gum to increase the viscosity under saline conditions of water (eg to replicate recovery from the seabed).

石油の回収目的のための適当な粘度の修飾物質としての、結果として得られるガムの利用可能性の予測は、一般に検査用の海水調製物の粘度の修飾という観点で受け入れられている。そのような“合成海水”調製物は、9800グラムの脱イオン水中に419.53グラムの海水塩(ASTM D-1141-52)を混合することにより生成する。海水粘度検査用には、0.86gのサンプルのガムを307.0gの合成海水に加え、Fann Multimixer (モデル9B5、品番N5020)中でおよそ11,500rpmで35分間混合する。35分の終了時、溶液をおよそ26℃に冷却し、粘度を測定する。3−rpmの目盛り値(reading)に関しては、サンプルをFannサンプルプラットフォーム(Fannモデル35A;Torsin spring MOC 34/35 F0.2b; Bob B1; Roter R1)に置き、モーターを低スピードで回転させ、ギアシフトを中程度の位置に設定することにより、スピードを3rpmに調整する。その後そのまま放置して目盛りを安定化させ、剪断応力値をダイヤルから読み取り、SWV 3rpmダイヤル目盛り値(dial reading, DR)として記録する。0.3rpm目盛り値に関しては、Brookfield 粘度計(Brookfield LV DV-IIまたはDV-II粘度計、LV-2Cスピンドルにて)を使用して、粘度を測定する。スピンドルの速さを0.3rpmに設定し、スピンドルを少なくとも6分間回転させて放置した後、粘度をSWV−0.3rpmの目盛り値として記録し、センチポイズ(cP)で表す。セメントへの適用に関しては、PEG LSRV検査(以下に概説する様に分散剤としてポリエチレングリコールを使用しての低剪断速度の粘度)により、その産業に対する粘度修飾物質の性能の有効性としての指標を提供する。そのような検査は、標準的な水道水(Standard Tap Water, STW)中のバイオガムの0.25%溶液の粘度を測定する。STWは、10リットルの脱イオン水に、10.0グラムのNaClおよび1.47グラムのCaCl・2HOを加えることにより調製する。粘度の測定のため、0.75グラムのバイオガムを、400mLビーカー中の4.5グラムのポリエチレングリコール200(CAS25322−68−3)に加え、完全に分散させる。その後299グラムのSTWをビーカーに加え、低ピッチのプロペル型の撹拌器を800±20rpmで使用して、およそ4時間混合する。4時間の混合時間後、ビーカーを25℃の水浴中に置き、およそ30分間静置した。次に、2.5+トルクのバネをセットしたBrookfield LV粘度計(または同等の装置、例えばモデルDVE2.5+)を使用して、3rpmで、LV1スピンドルを使用してスピンドルを3分間回転させ、センチポイズ(cP)を表示させた後、粘度を測定した。上で産生されたジウタンサンプルは、この方法で検査し、結果は以下の通りであった: Predicting the availability of the resulting gum as a suitable viscosity modifier for petroleum recovery purposes is generally accepted in terms of modifying the viscosity of a laboratory seawater preparation. Such a “synthetic seawater” preparation is produced by mixing 419.53 grams of sea salt (ASTM D-1141-52) in 9800 grams of deionized water. For seawater viscosity testing, 0.86 g of sample gum is added to 307.0 g of synthetic seawater and mixed in a Fann Multimixer (Model 9B5, part number N5020) at approximately 11,500 rpm for 35 minutes. At the end of 35 minutes, the solution is cooled to approximately 26 ° C. and the viscosity is measured. For the 3-rpm reading, place the sample on the Fann sample platform (Fann model 35A; Torsin spring MOC 34/35 F0.2b; Bob B1; Roter R1), rotate the motor at low speed and shift gears Adjust the speed to 3 rpm by setting to a medium position. Then, the scale is stabilized by leaving it as it is, and the shear stress value is read from the dial and recorded as the SWV 3 rpm dial scale value (dial reading, DR). For the 0.3 rpm scale value, the viscosity is measured using a Brookfield viscometer (Brookfield LV DV-II or DV-II viscometer with LV-2C spindle). The spindle speed was set at 0.3 rpm and the spindle was allowed to rotate for at least 6 minutes and allowed to stand, after which the viscosity was recorded as a scale value of SWV-0.3 rpm and expressed in centipoise (cP). For cement applications, the PEG LSRV test (low shear rate viscosity using polyethylene glycol as a dispersant as outlined below) gives an indication of the effectiveness of the viscosity modifier's performance for the industry. provide. Such a test measures the viscosity of a 0.25% solution of biogum in standard tap water (STW). The STW is prepared by adding 10.0 grams of NaCl and 1.47 grams of CaCl 2 .2H 2 O to 10 liters of deionized water. For viscosity measurement, 0.75 grams of biogum is added to 4.5 grams of polyethylene glycol 200 (CAS 25322-68-3) in a 400 mL beaker and dispersed thoroughly. 299 grams of STW is then added to the beaker and mixed for approximately 4 hours using a low pitch propel stirrer at 800 ± 20 rpm. After a 4 hour mixing time, the beaker was placed in a 25 ° C. water bath and allowed to stand for approximately 30 minutes. Next, using a Brookfield LV viscometer with a 2.5+ torque spring (or equivalent device, eg, model DVE 2.5+), rotate the spindle for 3 minutes using the LV1 spindle at 3 rpm and centipoise After displaying (cP), the viscosity was measured. The diutane sample produced above was examined in this way and the results were as follows:

Figure 0005364377
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予想外なことに、遺伝子操作したプラスミド含有株のいくつかによって産生された本発明のジウタンガムにより示された粘度に、明らかな増加が認められた。しかし最も驚いたことには、pS8株に関して3rpmのSWVの粘度の増加が80%であるのに対して、pX6株に関して行った同じ分析では、野生型の結果をわずか9.6%上回るだけであった。プラスミドpS6およびpX4は有意な増加はなかった。同様により低いSWVrpm検査は、pS8タイプに関しては野生型を上回って51.5%の増加を明らかにしたのに対して、pX6に関しては単に2%上回るだけであった。最後にポリエチレングリコールLSRV検査は、pX6ジウタンでは16%未満の増加、そしてpX4では7.2%の増加、およびプラスミドpS6では有意な増加は認められなかったのと比較して、pS8の結果は、野生型ガムを上回って77%を超える粘度の増加が認められた。再び、これらの点におけるかなり予想外の結果は、標的ジウタン産生細菌内に必要とされる遺伝子配列を導入する1つの方法として、pS8プラスミド内への例示したそのような配列の利用を介して、ジウタンガムの産生に与えられた飛躍的な改善を示すものである。   Unexpectedly, a clear increase was observed in the viscosity exhibited by the diutane gum of the present invention produced by some of the engineered plasmid-containing strains. Most surprisingly, however, the 3 rpm SWV viscosity increase was 80% for the pS8 strain, whereas the same analysis performed for the pX6 strain only surpassed the wild-type result by 9.6%. there were. There was no significant increase in plasmids pS6 and pX4. Similarly, the lower SWV rpm test revealed a 51.5% increase over the wild type for the pS8 type, but only a 2% increase for pX6. Finally, the polyethylene glycol LSRV test showed that the pS8 result was less than 16% increase for pX6 diutane and 7.2% increase for pX4 and no significant increase for plasmid pS6. An increase in viscosity of over 77% was observed over the wild type gum. Again, quite unexpected results in these respects, as one way of introducing the required gene sequence into the target diutane-producing bacterium, through the use of such an example sequence into the pS8 plasmid, It represents a dramatic improvement given to the production of diutan gum.

このようにpS8の導入を介して産生された本発明のジウタンは、3つのすべての測定カウント値において、特に野生型およびpX6プラスミド産生変異種と比較して、驚くほど増加した粘度測定結果を示した。したがって、そのような新規ジウタンは、典型的な油田条件下およびセメントへの適用において極めて良好に機能するであろうと予測された。   Thus, the diutane of the present invention produced through the introduction of pS8 shows a surprisingly increased viscosity measurement at all three measurement counts, especially compared to wild type and pX6 plasmid production variants. It was. It was therefore expected that such new diutane would work very well under typical oil field conditions and in cement applications.

流体力学の改善に関する基礎的な説明
これまでの実施例は、S657/pS8株由来のジウタンが流体力学のパラメータにおける有意な増加を示すことを示した。したがって海水およびPEG低剪断速度の粘度測定におけるそのような実質的な増加は、pX6株もまた、大きくはないにしても、類似の収量の結果を示しているため、生産性だけの増加に起因させることはできない。事実、表2に示した先の実施例において、乾燥重量の収量(アルコール沈澱可能な物質)は8.0%増加したが、一方流体力学的パラメータは、S657/pS8株に関しては有意により大きく増加した(52−80%)。なぜ流体力学的改善が、野性型株を上回って株S657/pS8を用いて得られるのかを説明するため、基礎的な研究を続けた。
Basic explanation for improvement of fluid dynamics The previous examples have shown that diutane from strain S657 / pS8 shows a significant increase in the parameters of fluid dynamics. Therefore, such a substantial increase in seawater and PEG low shear rate viscosity measurements is due to an increase in productivity only, as the pX6 strain also shows similar, if not large, yield results. I can't let you. In fact, in the previous examples shown in Table 2, the dry weight yield (alcohol-precipitable substance) increased by 8.0%, while the hydrodynamic parameters increased significantly more for the S657 / pS8 strain. (52-80%). Basic research continued to explain why hydrodynamic improvements were obtained using strain S657 / pS8 over wild type strains.

固有粘度は、高分子の分子量を推論するための、高分子科学における周知の技術である(C. Tanford, 1961. Physical Chemistry of Macromolecules. John Wiley & Sons, New York)。固有粘度は、溶液の濃度に対して還元粘度(濃度に対して標準化した粘度)をプロットし、データの直線回帰をゼロ濃度に外挿する(プロットのy切片)ことにより得られる。驚くことに、結果として得られるガムは、以下の表において下に示すような固有粘度の増加を示した。   Intrinsic viscosity is a well-known technique in polymer science for inferring the molecular weight of polymers (C. Tanford, 1961. Physical Chemistry of Macromolecules. John Wiley & Sons, New York). Intrinsic viscosity is obtained by plotting the reduced viscosity (viscosity normalized to concentration) against the concentration of the solution and extrapolating the linear regression of the data to zero concentration (y-intercept of the plot). Surprisingly, the resulting gum showed an increase in intrinsic viscosity as shown below in the table below.

5つのジウタンサンプル、すなわち野生型株由来の2つ(コントロール1、コントロール2)およびS657/pS8株由来の3つ(サンプル1、サンプル2、サンプル3)を、固有粘度、中性糖、および有機酸の分析について評価した。3つのサンプルは、アルコール沈澱、再水和、次亜塩素酸塩による処理、グルコアミラーゼによる処理、リゾチームによる処理、そして最後にプロテアーゼによる処理(この順序で)により、精製した。次にこれらを、4:1のCBM:ブロス比で回収し、乾燥および粉砕した。CBMは、重量で〜82%のイソプロピルアルコールを含む共沸のイソプロピルアルコール/水の混合物である。   Five diutane samples, two from the wild type strain (Control 1, Control 2) and three from the S657 / pS8 strain (Sample 1, Sample 2, Sample 3), intrinsic viscosity, neutral sugar, and The analysis of organic acids was evaluated. The three samples were purified by alcohol precipitation, rehydration, treatment with hypochlorite, treatment with glucoamylase, treatment with lysozyme, and finally treatment with protease (in this order). They were then recovered at a 4: 1 CBM: broth ratio, dried and ground. CBM is an azeotropic isopropyl alcohol / water mixture containing ˜82% by weight of isopropyl alcohol.

サンプルは、以下の処置を行うことにより水分含有量について検査した:一般に0.7グラムのアリコートの2つのサンプルを、Mettler HB 43ハロゲン水分バランスを使用して検査した。その後2つの試みの結果を平均し、これらの結果を水分の補正に利用した。   Samples were examined for moisture content by performing the following procedure: Two samples, typically 0.7 grams aliquots, were examined using a Mettler HB 43 halogen moisture balance. The results of the two trials were then averaged and these results were used for moisture correction.

水分データを得た後、ガムの0.2%溶液を0.01MNaCl中に、水分の補正に基づいて調製した。これらのトライアルでは、総計200グラムの0.2%溶液を調製した。ガムは、約(the nearest)1000分の10刻みで分析用天秤で計量し、約1000分の1刻みで計量した水に加えた。サンプルは、400mlの縦長の形のビーカー中で、直径2.5インチのプロペラ撹拌器を使用して、1000rpmで2時間撹拌した。   After obtaining moisture data, a 0.2% solution of gum was prepared in 0.01 M NaCl based on moisture correction. In these trials, a total of 200 grams of 0.2% solution was prepared. The gum was weighed on an analytical balance in the nearest 10/1000 increments and added to the water weighed in approximately 1/1000 increments. The sample was stirred for 2 hours at 1000 rpm in a 400 ml vertical beaker using a 2.5 inch diameter propeller stirrer.

最初の加水分解に続いて、各サンプルを0.01M NaClを使用して0.02%に希釈した。この操作は、400mlビーカー中に0.2%溶液を20グラム計量した後、180mlの希釈液を加えることにより行った。希釈したサンプルを、さらに30分間混合した。最終的に固有粘度の決定に使用する最後の希釈は、このサンプルから調製した。各ジウタンサンプルを、以下の濃度:0.004%、0.008%、0.010%および0.012%について評価した。   Following initial hydrolysis, each sample was diluted to 0.02% using 0.01 M NaCl. This operation was performed by weighing 20 grams of 0.2% solution in a 400 ml beaker and then adding 180 ml of diluent. The diluted sample was mixed for an additional 30 minutes. The final dilution used to finally determine the intrinsic viscosity was prepared from this sample. Each diutane sample was evaluated for the following concentrations: 0.004%, 0.008%, 0.010% and 0.012%.

粘度測定は、Vilastic(登録商標)VSシステムを使用して行った。測定の前に、Vilasticを水で2.0%未満のエラーとなるよう較正した。サンプルは、タイマープログラムを使用して、2Hz、1の歪み(strain)、およびおよそ121/秒の剪断速度で、すべて23℃の一定温度で測定した。各サンプルについて5回測定し平均した。次に平均の粘度データを使用して、固有粘度を算出した。図2および以下の表4は、これらの試みの最終的な結果を提供する。   Viscosity measurements were made using a Vilastic® VS system. Prior to measurement, Vilastic was calibrated with water to give an error of less than 2.0%. The samples were all measured at a constant temperature of 23 ° C. using a timer program, 2 Hz, 1 strain, and a shear rate of approximately 121 / sec. Each sample was measured 5 times and averaged. The intrinsic viscosity was then calculated using the average viscosity data. FIG. 2 and Table 4 below provide the final results of these attempts.

Figure 0005364377
Figure 0005364377

これらの結果は、S657/pS8株が有意により高い固有粘度を有するジウタンを、一貫して産生したことを示す;事実、すべて類似の測定固体レベルで、本発明の株に関する平均還元粘度は165.2であったのに対して、コントロールは140.7であった。この発見は、S657/pS8によって産生されるジウタンが、野生型のコントロールより分子量が大きいことを示す。   These results show that the S657 / pS8 strain consistently produced diutane with significantly higher intrinsic viscosity; in fact, at all similar measured solid levels, the average reduced viscosity for the strain of the invention was 165. The control was 140.7 compared to 2. This finding indicates that diutane produced by S657 / pS8 has a higher molecular weight than the wild type control.

図2は、コントロールおよび本発明の株間で、類似の固体含有量で一貫してより高い固有粘度が測定されたことを示す、これらの傾向をグラフで示す。
S657/pS8由来のより高い粘度のジウタンガムが、野生株由来のジウタンと同じ組成を有するかどうかを決定するため、中性糖および有機酸について検査することにより組成を決定した。固有粘度測定に使用した精製サンプルを、中性糖の分析に使用した。各精製サンプルのアリコートを、トリフルオロ酢酸を用いての加水分解(100℃/〜18時間)により、糖成分に加水分解した。加水分解物の中性糖は、電流測定の検出を備えた高速陰イオン交換クロマトグラフィーにより定量した。加水分解物の有機酸は、化学的に抑制された伝導度の検出を備えた高速イオン排出クロマトグラフィーにより定量した。表5に中性糖の分析の結果をまとめる。表に示したように、S657/pS8株に関する中性糖のプロフィールは、S657野生型株の中性糖のプロフィールとほぼ同一である。双方の結果とも理論値とは異なるが、これらの結果は、pS8を使用して産生されたジウタンガムの繰り返しユニットの構造が、野生型のそれと同じであり、pS8という材料によって得られた粘度のいかなる増加も、より長い鎖によるものであって、より高い分子量を意味することを示す。
FIG. 2 graphically illustrates these trends, showing that consistently higher intrinsic viscosities were measured at similar solids content between the control and the strains of the present invention.
To determine whether the higher viscosity diutane gum from S657 / pS8 has the same composition as the wild-type diutane, the composition was determined by examining for neutral sugars and organic acids. The purified sample used for intrinsic viscosity measurement was used for analysis of neutral sugars. An aliquot of each purified sample was hydrolyzed to the sugar component by hydrolysis with trifluoroacetic acid (100 ° C./˜18 hours). The neutral sugars of the hydrolyzate were quantified by fast anion exchange chromatography with amperometric detection. Hydrolyzate organic acids were quantified by fast ion evacuation chromatography with chemically suppressed conductivity detection. Table 5 summarizes the results of neutral sugar analysis. As shown in the table, the neutral sugar profile for the S657 / pS8 strain is nearly identical to the neutral sugar profile of the S657 wild type strain. Both results differ from the theoretical values, but these results show that the structure of the repeat unit of diutan gum produced using pS8 is the same as that of the wild type and any viscosity obtained with the material pS8. The increase is also due to longer chains, indicating higher molecular weight.

Figure 0005364377
Figure 0005364377

このように、S657/pS8の遺伝子操作された株によって産生されたジウタンの、大きく改善された海水粘度およびPEG低剪断速度の粘度は、ジウタン分子の分子量または長さの増加、すなわち一分子当たりのより多くの繰り返しユニット数によるものであり、その組成の変化によるのではなく、したがって繰り返し構造そのものの変化によるものでもない。この改善された流体力学は、単に産生されるジウタンの量の増大によるものとすることはできない。クローン化されたジウタン生合成のための遺伝子クラスターの異なる部分を持つ、4つのプラスミド、すなわちpS6、pS8、pX4、およびpX6を評価し、すべてが生産性における何らかの増加を示したが、プラスミドpS8のみが、回収されたジウタン産生物の流体力学パラメータにおいて、予想外のそして非常に高い増加を示した。   Thus, the greatly improved seawater viscosity and PEG low shear rate viscosity of diutane produced by genetically engineered strains of S657 / pS8 increases the molecular weight or length of the diutane molecule, i.e., per molecule. It is due to a larger number of repeating units, not due to a change in its composition, and therefore not due to a change in the repeating structure itself. This improved hydrodynamics cannot simply be attributed to the increased amount of diutane produced. Four plasmids with different parts of the cloned gene cluster for biosynthesis, ie pS6, pS8, pX4, and pX6, were evaluated and all showed some increase in productivity, but only plasmid pS8 Showed an unexpected and very high increase in the hydrodynamic parameters of the recovered diutane product.

検査したプラスミド中にクローン化されたジウタン生合成に関する遺伝子の比較は、分子量の増加の原因となる最も可能性の高い遺伝子が、遺伝子dpsGであることを示唆する。というのは、この遺伝子はpS8中に存在するが、他のプラスミドには存在しないからである。遺伝子dpsGは、多糖合成に関与する他の膜タンパク質と強い相同性を持つ疎水性膜タンパク質をコードする。このタンパク質の一部は、繰り返しユニットの連結を触媒して高分子量の多糖を形成する酵素である、ポリメラーゼに関するタンパク質との相同性を有する。S60中の相同の遺伝子gelGは、ジェラン合成に関するポリメラーゼとして機能すると推定されている(Harding, N. E. et al. 2004. “Organization of genes required for gellan polysaccharide biosynthesis in Sphingomonas elodea ATCC31461”. J. Ind. Microbiol. Biotech. 31: 70-82. Sa-Correia, I. et al. 2002. “Gellan gum biosynthesis in Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461: Genes, enzymes and exopolysaccharide production engineering”. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 29: 170-176)。dpsGの相同体はまた、多糖のS88およびS7を産生するスフィンゴモナス株ATCC 31554およびATCC 21423からも単離されている(Pollock et al. 米国特許第5,854,034号、5,985,623号、および6,284,516号、ならびにPollock T. J. 米国特許第6,709,845号)。したがってポリメラーゼに関する遺伝子の付加的なコピーで、ジウタン分子の分子長を増加する効果を有するかもしれない可能性は非常に高い。ジウタンの生合成の遺伝子クラスター中の他の遺伝子が、観察された粘度の増加を達成するために、dpsGとの組み合わせで必要とされるかもしれないことは除外できない。可能性の高い候補として、糖のトランスフェラーゼI、II、IIIおよびIVをコードする、遺伝子dpsB、dpsL、dpsKおよびdpsQ、特に繰り返しユニットの最初の糖を脂質担体に付加するトランスフェラーゼIをコードする遺伝子dpsBが、挙げられよう。他の重要な遺伝子は、多コピープラスミドで増幅した時にキサンタンの分子量を増加することが示されている、遺伝子gumBおよびgumCと相同のdpsD、dpsCおよびdpsEであると思われる。プラスミドpS8中にクローン化されたすべての遺伝子が、粘度の飛躍的な増加を達成するために必要であるかもしれない、という可能性もある。   A comparison of the genes for diutane biosynthesis cloned in the tested plasmids suggests that the most likely gene responsible for the increase in molecular weight is the gene dpsG. This is because this gene is present in pS8 but not in other plasmids. The gene dpsG encodes a hydrophobic membrane protein having strong homology with other membrane proteins involved in polysaccharide synthesis. A part of this protein has homology with a protein related to polymerase, which is an enzyme that catalyzes the linking of repeating units to form a high molecular weight polysaccharide. The homologous gene gelG in S60 is presumed to function as a polymerase for gellan synthesis (Harding, NE et al. 2004. “Organization of genes required for gellan polysaccharide biosynthesis in Sphingomonas elodea ATCC31461”. J. Ind. Microbiol. Biotech. 31: 70-82. Sa-Correia, I. et al. 2002. “Gellan gum biosynthesis in Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461: Genes, enzymes and exopolysaccharide production engineering”. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 29: 170- 176). Homologs of dpsG have also been isolated from Sphingomonas strains ATCC 31554 and ATCC 21423, which produce the polysaccharides S88 and S7 (Pollock et al. US Pat. Nos. 5,854,034, 5,985,623). And 6,284,516, and Pollock TJ US Pat. No. 6,709,845). It is therefore very likely that an additional copy of the gene for the polymerase may have the effect of increasing the molecular length of the diutane molecule. It cannot be excluded that other genes in the gene cluster of diutane biosynthesis may be required in combination with dpsG to achieve the observed increase in viscosity. As likely candidates, genes dpsB, dpsB, dpsL, dpsK and dpsQ encoding sugar transferases I, II, III and IV, especially gene dpsB encoding transferase I which adds the first sugar of the repeating unit to the lipid carrier. Would be mentioned. Other important genes appear to be dpsD, dpsC and dpsE, which are homologous to the genes gumB and gumC, which have been shown to increase xanthan molecular weight when amplified on multicopy plasmids. There is also the possibility that all genes cloned in plasmid pS8 may be necessary to achieve a dramatic increase in viscosity.

本発明は、ある種の好ましい態様および実践に関連して記載し開示するが、本発明をこれらの特定の態様に限定することを意図する訳では決してなく、むしろ添付の請求項およびその均等物の範囲によって定義されると思われる、構造的均等物およびすべての代わりの態様および修飾を包括することを意図する。   While the invention has been described and disclosed in connection with certain preferred embodiments and practices, it is in no way intended to limit the invention to these particular embodiments, but rather to the appended claims and their equivalents. It is intended to encompass structural equivalents and all alternative embodiments and modifications that may be defined by the scope of

(寄託)
以下の細菌株を、微生物の寄託の国際認識に関するブダペスト条約(the Budapest Treaty for the International Recognition of the Deposit of Microorganisms)に従って、2005年10月21日に、10801 University Boulevard, Manassas, Va. 20110,のthe American Type Culture Collection の特許寄託センター(the Patent Depository)に寄託した:
プラスミドpS8を含むスフィンゴモナス株S657。
(Deposit)
The following bacterial strains were identified on October 21, 2005, in accordance with the Budapest Treaty for the International Recognition of the Deposit of Microorganisms, on 10801 University Boulevard, Manassas, Va. 20110, Deposited at the Patent Depository of the American Type Culture Collection:
Sphingomonas strain S657 containing plasmid pS8.

図1は、ジウタンガム生合成のための単離された遺伝子の図表である。推定または公知の遺伝子を示す。異なるプラスミドに挿入されたセグメントもまた示す。FIG. 1 is a diagram of isolated genes for diutane gum biosynthesis. Indicates a putative or known gene. Segments inserted into different plasmids are also shown. 図2は、そのような本発明のジウタンバイオガム材料によって達成された固有粘度測定の改善を表すグラフである。FIG. 2 is a graph representing the improved intrinsic viscosity measurement achieved with such a diutane biogum material of the present invention.

Claims (17)

配列番号1に記載の核酸配列を含むプラスミドを備えるスフィンゴモナス株ATCCNo.53159を用いて生産される、150deciL/gより大きい固有粘度を示すジウタンガム。 Sphingomonas strain ATCC No. 1 comprising a plasmid comprising the nucleic acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. Diutane gum produced using 53159 and exhibiting an intrinsic viscosity greater than 150 deciL / g. 155deciL/gより大きい固有粘度を示す、請求項1に記載のジウタンガム。   2. Diutane gum according to claim 1 exhibiting an intrinsic viscosity greater than 155 deciL / g. 160deciL/gより大きい固有粘度を示す、請求項2に記載のジウタンガム。   3. Diutane gum according to claim 2, exhibiting an intrinsic viscosity greater than 160 deciL / g. 配列番号1に記載の核酸配列を含むプラスミドを備えるスフィンゴモナス株ATCCNo.53159を用いて生産される、35ダイヤル目盛り値より大きい海水3rpmの粘度を示すジウタンガム。 Sphingomonas strain ATCC No. 1 comprising a plasmid comprising the nucleic acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. Diutane gum produced using 53159 and having a viscosity of 3 rpm seawater greater than the 35 dial scale value. 37ダイヤル目盛り値より大きい海水3rpmの粘度を示す、請求項4に記載のジウタンガム。   The diutan gum according to claim 4, which exhibits a viscosity of 3 rpm of seawater that is larger than a 37 dial scale value. 40ダイヤル目盛り値より大きい海水3rpmの粘度を示す、請求項5に記載のジウタンガム。   6. Diutan gum according to claim 5, showing a viscosity of seawater 3 rpm greater than the 40 dial scale value. 42ダイヤル目盛り値より大きい海水3rpmの粘度を示す、請求項6に記載のジウタンガム。   The diutan gum according to claim 6, which shows a viscosity of seawater 3 rpm which is larger than a 42 dial scale value. 配列番号1に記載の核酸配列を含むプラスミドを備えるスフィンゴモナス株ATCCNo.53159を用いて生産される、35,000cpより大きい海水0.3rpmの粘度を示すジウタンガム。 Sphingomonas strain ATCC No. 1 comprising a plasmid comprising the nucleic acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. Diutane gum produced using 53159, showing a viscosity of seawater 0.3 rpm greater than 35,000 cp. 38,000cpより大きい海水0.3rpmの粘度を示す、請求項8に記載のジウタンガム。   9. Diutane gum according to claim 8, exhibiting a viscosity of seawater 0.3 rpm greater than 38,000 cp. 40,000cpより大きい海水0.3rpmの粘度を示す、請求項9に記載のジウタンガム。   10. Diutane gum according to claim 9, exhibiting a viscosity of seawater 0.3 rpm greater than 40,000 cp. 41,000cpより大きい海水0.3rpmの粘度を示す、請求項10に記載のジウタンガム。   11. Diutan gum according to claim 10, exhibiting a viscosity of seawater 0.3 rpm greater than 41,000 cp. 配列番号1に記載の核酸配列を含むプラスミドを備えるスフィンゴモナス株ATCCNo.53159を用いて生産される、3500cpより大きポリエチレングリコール分散剤の存在下での低剪断速度の粘度を示すジウタンガム。 Sphingomonas strain ATCC No. 1 comprising a plasmid comprising the nucleic acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. Are produced using 53159, diutan gum showing the viscosity of the low shear rate in the presence of polyethylene glycol dispersing agent have greater than 3500Cp. 3700cpより大きポリエチレングリコール分散剤の存在下での低剪断速度の粘度を示す、請求項12に記載のジウタンガム。 Shows the viscosity of the low shear rate in the presence of polyethylene glycol dispersing agent have greater than 3700Cp, diutan gum of claim 12. 3900cpより大きポリエチレングリコール分散剤の存在下での低剪断速度の粘度を示す、請求項13に記載のジウタンガム。 Shows the viscosity of the low shear rate in the presence of polyethylene glycol dispersing agent have greater than 3900Cp, diutan gum of claim 13. 4000cpより大きポリエチレングリコール分散剤の存在下での低剪断速度の粘度を示す、請求項14に記載のジウタンガム。 Shows the viscosity of the low shear rate in the presence of polyethylene glycol dispersing agent have greater than 4000 cp, diutan gum of claim 14. ジウタンガムを生成する方法であって、
宿主のジウタン産生スフィンゴモナス生物体株ATCCNo.53159中に、配列番号1に記載の核酸配列を含むプラスミドを導入する工程;
発酵条件下で宿主生物体を培養し、それにより該宿主生物体が、以下の特徴:
a)150dL/gより大きい固有粘度;
b)35ダイヤル目盛り値より大き海水3rpmの粘度;
c)35,000センチポイズより大き海水0.3rpmの粘度;および
d)3500センチポイズより大きポリエチレングリコール分散剤の存在下での低剪断速度の粘度
の少なくとも1つを示すジウタンガムを産生する工程
を含む方法。
A method for producing diutan gum, comprising:
The host diutan producing Sphingomonas organism strain ATCC No. Introducing a plasmid containing the nucleic acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 into 53159;
Culturing the host organism under fermentation conditions, whereby the host organism has the following characteristics:
a) Intrinsic viscosity greater than 150 dL / g;
b) 35 Viscosity seawater 3rpm not greater than dial scale values;
c) 35,000 centipoise size than has the viscosity of seawater 0.3 rpm; and d) the viscosity of the low shear rate in the presence of 3500 centipoise than have a size of polyethylene glycol dispersing agent a step of producing a diutan gum indicative of at least one Including methods.
配列番号1に記載の核酸配列を含む、単離された核酸分子。   An isolated nucleic acid molecule comprising the nucleic acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110027838A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Harding Nancy E Sphingomonas Strains Producing Greatly Increased Yield Of PHB-Deficient Sphingan (Diutan)
SI3095447T1 (en) 2006-02-03 2022-02-28 Opko Renal, Llc Treating vitamin d insufficiency and deficiency with 25-hydroxyvitamin d2 and 25-hydroxyvitamin d3
US20080108114A1 (en) 2006-06-15 2008-05-08 Cox Donald J Glucan preparations
ES2670029T3 (en) 2006-06-21 2018-05-29 Opko Ireland Global Holdings, Ltd. Therapy using vitamin D replenishment agent and vitamin D hormone replacement agent
EP2148683A4 (en) 2007-04-25 2012-09-12 Proventiv Therapeutics Llc Method of safely and effectively treating and preventing secondary hyperparathyroidism in chronic kidney disease
JP5444212B2 (en) 2007-04-25 2014-03-19 シトクロマ インコーポレイテッド Method for treating vitamin D deficiency and deficiency
PL2148661T3 (en) 2007-04-25 2013-07-31 Cytochroma Inc Oral controlled release compositions comprising vitamin d compound and waxy carrier
US20080274182A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-06 Regina Helena Alida Boekema Tablet coatings made from modified carboxymethylcellulose materials
CA2704262A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-07 Paladin Labs Inc. Ingestible film composition
ES2593356T3 (en) 2008-04-02 2016-12-07 Opko Ireland Global Holdings, Ltd. Useful methods, compositions, uses and kits for vitamin D deficiency and related disorders
EP3636280A1 (en) 2010-03-29 2020-04-15 Opko Ireland Global Holdings, Ltd. Methods and compositions for reducing parathyroid levels
US9296939B2 (en) 2010-05-05 2016-03-29 Halliburton Energy Services, Inc. Compositions for modifying rheological properties of cement systems
US9296943B2 (en) 2012-05-22 2016-03-29 Schlumberger Technology Corporation Subterranean treatment fluid composition and method of treatment
KR20140072716A (en) * 2012-12-05 2014-06-13 삼성정밀화학 주식회사 Film having improved haze
KR101847947B1 (en) 2013-03-15 2018-05-28 옵코 아이피 홀딩스 Ⅱ 인코포레이티드 Stabilized modified release vitamin d formulation
KR102199595B1 (en) * 2013-12-31 2021-01-07 롯데정밀화학 주식회사 Aqueous composition for hard capsule and hard capsule prepared thereof
KR102161001B1 (en) * 2013-12-31 2020-09-29 롯데정밀화학 주식회사 Aqueous composition for hard capsuleand hard capsule prepared thereof
KR102199596B1 (en) * 2013-12-31 2021-01-07 롯데정밀화학 주식회사 Aqueous composition for hard capsule and hard capsule prepared thereof
CN106687122B (en) 2014-07-10 2020-11-10 百奥赛诺公司 Combination of beta-glucan and an anti-cancer agent affecting the tumor microenvironment
CN114681468A (en) 2014-08-07 2022-07-01 欧普科爱尔兰环球控股有限公司 Adjunctive therapy with 25-hydroxyvitamin D
JP6887378B2 (en) 2014-11-06 2021-06-16 バイオセラ,インク. Beta-glucan methods and compositions that affect the intratumoral microenvironment
KR20230056790A (en) 2016-03-28 2023-04-27 옵코 아일랜드 글로벌 홀딩스 리미티드 Methods of vitamin d treatment
WO2018156888A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Biothera Pharmaceuticals, Inc. Beta glucan immunopharmacodynamics
CN106977618B (en) * 2017-04-13 2022-07-01 张星昊 Method for extracting diutan from diutan fermentation liquor
KR102065953B1 (en) * 2018-02-07 2020-02-11 충남대학교산학협력단 Composition for the preparation of carboxymethylnanocellulose composite film, film and production thereof
US11648197B2 (en) 2018-06-28 2023-05-16 Arx, Llc Dispensing method for producing dissolvable unit dose film constructs
CN111807785B (en) * 2020-07-17 2022-02-15 中铁建工集团有限公司 Large-volume self-compacting concrete and preparation method thereof
CN112680435B (en) * 2021-01-25 2022-03-25 中国石油大学(华东) Preparation method of sphingosine gum lyase and enzymatic sphingosine gum

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696561B1 (en) * 1909-07-09 2004-02-24 Basf Aktiengesellschaft Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport
IL79165A0 (en) * 1985-06-28 1986-09-30 Merck & Co Inc Heteropolysaccharide s-657 and its preparation
US5175278A (en) * 1985-06-28 1992-12-29 Merck & Co., Inc. Heteropolysaccharide S-657
US5366755A (en) * 1989-02-10 1994-11-22 Maritta Timonen Foodstuffs containing novel degraded cellulose derivatives
US5550189A (en) * 1992-04-17 1996-08-27 Kimberly-Clark Corporation Modified polysaccharides having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
JPH09252775A (en) * 1995-01-24 1997-09-30 Shin Etsu Chem Co Ltd Dna segments and method for increasing polysaccharide production
US5985623A (en) * 1995-01-24 1999-11-16 Shin-Etsu Bio, Inc. DNA segments and methods for increasing polysaccharide production
CA2239864C (en) * 1995-12-15 2008-04-15 Monsanto Company Methods for improved rheological control in cementitious systems
US6103671A (en) * 1997-11-20 2000-08-15 Texas United Chemical Company Llc. Glycol solution drilling system
GB9924634D0 (en) * 1999-10-19 1999-12-22 Univ St Andrews Enzyme
US6627785B1 (en) * 2000-02-29 2003-09-30 Virginia Commwealth University Wound dressings with protease-lowering activity
US7439044B2 (en) * 2003-03-21 2008-10-21 Cp Kelco U.S., Inc. High viscosity xanthan polymer preparations
US7052540B2 (en) * 2004-03-11 2006-05-30 Eastman Chemical Company Aqueous dispersions of carboxylated cellulose esters, and methods of making them
US20060041961A1 (en) * 2004-03-25 2006-02-23 Abad Mark S Genes and uses for pant improvement
CN103087941B (en) * 2005-02-04 2015-09-16 Cp凯尔科美国公司 Polysaccharide slime formers forms the target gene disappearance of bacterium

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