JP5599153B2 - Process for producing poly-gamma-glutamic acid - Google Patents

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本発明は、pgsBCA遺伝子が発現してなる微生物によるポリ−ガンマ−グルタミン酸の生産性向上方法、ポリ−ガンマ−グルタミン酸の生産性が向上した組換え微生物及び当該微生物を用いたポリ−ガンマ−グルタミン酸の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for improving the productivity of poly-gamma-glutamic acid by a microorganism in which the pgsBCA gene is expressed, a recombinant microorganism having improved productivity of poly-gamma-glutamic acid, and poly-gamma-glutamic acid using the microorganism. It relates to a manufacturing method.

ポリ−ガンマ−グルタミン酸は、グルタミン酸のγ−位のカルボシキル基とα−位のアミノ基がペプチド結合によって結合した高分子化合物である。また、ポリ−ガンマ−グルタミン酸はγ−ポリグルタミン酸と呼称される場合もある。ポリ−ガンマ−グルタミン酸は、納豆菌(Bacillus subtilis var.natto)が産生する粘性物質として知られており、種々の性質から近年新たな高分子素材として注目されている。以下の説明においてポリ−ガンマ−グルタミン酸をPGAと略称する。 Poly-gamma-glutamic acid is a polymer compound in which a carboxy group at the γ-position and an amino group at the α-position of glutamic acid are bonded by a peptide bond. Poly-gamma-glutamic acid may also be referred to as γ-polyglutamic acid. Poly-gamma-glutamic acid is known as a viscous substance produced by Bacillus subtilis var. Natto and has recently attracted attention as a new polymer material due to various properties. In the following description, poly-gamma-glutamic acid is abbreviated as PGA.

PGAを生産する微生物としては、納豆菌を含む一部のBacillus属細菌とその近縁種(Bacillus subtilis var.chungkookjangBacillus licheniformisBacillus megateriumBacillus anthracisBacillus halodurans)や、Natrialba aegyptiacaHydra等を挙げることができる(非特許文献1参照)。上記微生物の中でPGA生産性を有する納豆菌は分類学上はPGA非生産性である枯草菌の亜種とされるが、納豆菌を含む多くのBacillus属細菌においてPGA合成酵素をコードするpgsBpgsC及びpgsA遺伝子は同一の転写開始制御領域、翻訳開始制御領域の下流に存在し、クラスター構造(オペロン)を有していることが明らかにされている(例えば、非特許文献3、6及び8参照)。さらに、納豆菌のPGA産生制御機構は、枯草菌の形質転換能獲得機構とともに細胞内の多くの制御因子が関与する複雑な制御を受けていると推察されている(例えば、非特許文献9及び10参照)。上記のような野生型でPGAを生産する微生物種の育種により、PGAの生産性を高めることは可能であるが、これら安定な生産性を得るための最適化には、野生株の複雑な栄養要求性を解消したり、PGA合成系が受ける厳密な制御を解除するなど、多大な労力を要することから効率的なPGA生産法ではないと判断される。さらに、クラスター構造を有しているPGA合成系は細胞内で同一の制御系により発現調節を受けることが予測されるため、変異育種などの方法では個々の遺伝子機能の発現量を厳密に調節することは難しいと考えられる。このため、野生株の育種に代わる効率的な手法として遺伝子組換え技術を用いた高生産化法が検討されていると考えられる。これまでに知られている遺伝子組換え技術を用いたPGA生産の例としては、プラスミドにて遺伝子導入された組換え枯草菌(Bacillus subtilis ISW1214株)において約9g/L/5日(非特許文献2参照)、プラスミドにて遺伝子導入された組換え大腸菌において約4g/L/1.5日(非特許文献7参照)、あるいは2.5mg/40mg-乾燥菌体(特許文献1及び非特許文献6参照)の生産性が得られることが開示されている。しかしながら、これら開示されている生産法では充分な生産性に達していないものと判断される。またさらに、上記のような遺伝子組換え技術を用いた生産法において、PGA合成に関与するタンパク質群(PgsBCA)のなかから選ばれる1つを、単独あるいは組み合わせて発現させることで生産性を向上させたとの報告はなされていない。 Microorganisms that produce PGA include some Bacillus bacteria including natto and related species ( Bacillus subtilis var. Chungkookjang , Bacillus licheniformis , Bacillus megaterium , Bacillus anthracis , Bacillus halodurans ), Natrialba aegyptiaca , Hydra, etc. (See Non-Patent Document 1). Among the above microorganisms, Bacillus natto having PGA productivity is classified as a subspecies of Bacillus subtilis that does not produce PGA in terms of taxonomy, but pgsB encodes PGA synthase in many Bacillus bacteria including Bacillus natto. PgsC and pgsA genes are present downstream of the same transcription initiation regulatory region and translation initiation regulatory region, and have a cluster structure (operon) (for example, Non-patent Documents 3, 6 and 8). Furthermore, it is speculated that the PGA production control mechanism of Bacillus natto is subjected to complicated control involving many intracellular control factors together with the mechanism for acquiring Bacillus subtilis transformation ability (for example, Non-patent Document 9 and 10). Although it is possible to increase the productivity of PGA by breeding microbial species that produce PGA in the wild type as described above, optimization for obtaining these stable productivity requires complex nutrition of wild strains. It is judged that this is not an efficient PGA production method because it requires a great deal of labor, such as eliminating requirements and releasing the strict control that the PGA synthesis system receives. In addition, PGA synthesis systems that have a cluster structure are expected to be regulated by the same control system in the cell, so methods such as mutation breeding strictly regulate the expression level of individual gene functions. It seems difficult. For this reason, it is considered that a high production method using genetic recombination technology is being studied as an efficient method to replace wild-type breeding. As an example of PGA production using genetic recombination techniques known so far, about 9 g / L / 5 days in a recombinant Bacillus subtilis strain ( Bacillus subtilis ISW1214) introduced with a plasmid (non-patent literature) 2), about 4 g / L / 1.5 days (see Non-Patent Document 7) or 2.5 mg / 40 mg-dried cells (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 6) in recombinant Escherichia coli introduced with a plasmid. It is disclosed that productivity can be obtained. However, it is determined that these disclosed production methods do not achieve sufficient productivity. Furthermore, in the production method using genetic recombination technology as described above, productivity can be improved by expressing one selected from a group of proteins (PgsBCA) involved in PGA synthesis alone or in combination. No report has been made.

PGAは、枯草菌においてPgsBCAと称される膜結合型酵素系によってリボソーム非依存的に生産されることが示されている(非特許文献4参照)。これらPGA合成酵素系PgsBCAのなかで、PgsB(YwsCと別称)はグルタミン酸におけるγ−位のカルボシキル基に作用するアミドリガーゼ反応に関与していることが知られている(非特許文献3及び5参照)。一方で、非特許文献3によれば、PgsC(YwtAと別称)は膜結合型タンパク質でPGAの細胞外への排出に関与すると推察されているが、非特許文献4及び5によればPgsCはPgsBと共存してグルタミン酸の結合反応に関わるとされ、PgsCの機能は現在のところ明確にはなっていない。また、非特許文献4及び5においてPgsA(YwtBと別称)はPGAの排出に関わると推察されているが現在までのところその機能は明らかにされていない。   PGA has been shown to be produced in a ribosome-independent manner by a membrane-bound enzyme system called PgsBCA in Bacillus subtilis (see Non-Patent Document 4). Among these PGA synthase systems PgsBCA, PgsB (also known as YwsC) is known to be involved in the amide ligase reaction that acts on the γ-position carboxyl group in glutamic acid (see Non-Patent Documents 3 and 5). ). On the other hand, according to Non-Patent Document 3, it is speculated that PgsC (also called YwtA) is a membrane-bound protein and is involved in the discharge of PGA out of the cell. Coexisting with PgsB and involved in glutamate binding reactions, the function of PgsC is currently unclear. In Non-Patent Documents 4 and 5, PgsA (also referred to as YwtB) is presumed to be involved in PGA discharge, but its function has not been clarified so far.

さらに、非特許文献2において、染色体上のpgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子を欠損した枯草菌に、pgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子から選ばれる1つの遺伝子を単独若しくは複数を組み合わせて発現するベクターを導入し、PGAの生産性を検討した結果が開示されている。非特許文献2によれば、pgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子を全て発現しなければPGAが生産できないと結論されている。また、非特許文献3には、PGA生産能を有する納豆菌(IFO16449株)において、pgsB遺伝子(ywsC遺伝子と別称)欠損株、pgsC遺伝子(ywtA遺伝子と別称)欠損株及びpgsA遺伝子(ywtB遺伝子と別称)欠損株を構築し、それぞれの欠損株におけるPGA生産能を検証している。このなかで非特許文献3によれば、PGA生産能を有する納豆菌において、PGA生産にはpgsB遺伝子及びpgsC遺伝子が必須であり、さらに最大のPGA高生産を得るためにはpgsA遺伝子が必要であると推論されている。 Further, Non-Patent Document 2, pgsB gene on chromosome Bacillus subtilis deficient in pgsC gene and pgsA gene, pgsB gene, expressed singly or in combination of a plurality of one gene selected from the pgsC gene and pgsA gene vector And the results of studying PGA productivity are disclosed. According to Non-Patent Document 2, it is concluded that PGA cannot be produced unless all of the pgsB gene, pgsC gene and pgsA gene are expressed. Non-patent document 3 describes that a pgsB gene (also referred to as ywsC gene) -deficient strain, a pgsC gene (also referred to as ywtA gene) -deficient strain, and a pgsA gene ( ywtB gene and (Also known as) Deficient strains are constructed and the PGA productivity in each defective strain is verified. Among them, according to Non-Patent Document 3, in natto bacteria having PGA production ability, the pgsB gene and the pgsC gene are essential for PGA production, and the pgsA gene is necessary for obtaining the maximum high PGA production. It is inferred that there is.

またさらに、特許文献1においては、pgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子をこの順で導入したベクターを用いて大腸菌を形質転換することにより、本来、PGA生産能を有していない大腸菌においてPGA生産能が付与できることが開示されているが、非特許文献6によれば、組換え大腸菌においてpgsBCA遺伝子を導入した条件ではPGAの生産が認められるが、pgsBC遺伝子を導入した条件ではPGAが生産されないことが明示されている。以上のことから、PGA生産においてPgsBCAは必須であり、PgsAを必要としないとは一般的には考えられていない。 Furthermore, in Patent Document 1, by transforming Escherichia coli using a vector into which the pgsB gene, pgsC gene and pgsA gene have been introduced in this order, the ability to produce PGA in Escherichia coli not originally capable of producing PGA. However, according to Non-Patent Document 6, production of PGA is observed under the condition where the pgsBCA gene is introduced in recombinant Escherichia coli, but PGA is not produced under the condition where the pgsBC gene is introduced. It is specified. From the above, PgsBCA is essential for PGA production, and it is not generally considered that PgsA is not required.

特許文献2〜5においては、納豆菌等のPGA産生微生物を用いてPGAを生産させる方法が開示されている。これらによれば、納豆菌等を種々の栄養塩培地で培養することにより、分子量数千〜200万のPGAが生産できるとされている。また、特許文献6においては納豆菌に外的ストレスを与えることによって分子量300万以上のPGAが生産できることが開示されている。   Patent Documents 2 to 5 disclose methods for producing PGA using PGA-producing microorganisms such as Bacillus natto. According to these, it is said that PGA having a molecular weight of several thousands to 2 million can be produced by cultivating Bacillus natto or the like in various nutrient media. Patent Document 6 discloses that PGA having a molecular weight of 3 million or more can be produced by applying external stress to Bacillus natto.

一方、非特許文献11、特許文献7及び8においては、微生物により光学純度の高いPGAが生産できることが開示されている。特許文献7においては、バチルス メガテリウム(Bacillus megaterium)株を用いて、L-グルタミン酸含有量が90%以上のPGAを約10g/L/5日で生産できることが示され、特許文献8においてはナトリアルバ エジプチアキア(Natrialba aegyptiaca)の変異株が分子量130万以上のポリ−ガンマ−L−グルタミン酸を約5g/L/6日で生産できることが開示されている。 On the other hand, Non-Patent Document 11 and Patent Documents 7 and 8 disclose that PGA with high optical purity can be produced by microorganisms. In Patent Document 7, it is shown that PGA having an L-glutamic acid content of 90% or more can be produced in about 10 g / L / 5 days using a Bacillus megaterium strain. It is disclosed that a mutant of ( Natrialba aegyptiaca ) can produce poly-gamma-L-glutamic acid having a molecular weight of 1.3 million or more in about 5 g / L / 6 days.

以上のことから、これまでに知られている遺伝子組換えを用いたPGA生産法においては、充分な生産性が得られておらず(非特許文献2、6、7及び特許文献1参照)、さらには、遺伝子工学的手法を用いて、PGA合成に関与するタンパク質群(PgsBCA)のなかから選ばれる1つを、単独あるいは組み合わせて発現させることにより、PGAの生産性向上、分子量調整及びL-体比率の調整を行なうといった試みは報告されていない。   From the above, in the PGA production method using genetic recombination known so far, sufficient productivity has not been obtained (see Non-Patent Documents 2, 6, 7 and Patent Document 1), Furthermore, by using a genetic engineering technique, expression of one selected from a group of proteins involved in PGA synthesis (PgsBCA), alone or in combination, improves PGA productivity, molecular weight adjustment and L- No attempt to adjust body ratio has been reported.

Ashiuchi, M., et al.: Appl. Microbiol. Biotechnol., 59, 9-14 (2002)Ashiuchi, M., et al .: Appl. Microbiol. Biotechnol., 59, 9-14 (2002) Ashiuchi, M., et al.: Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 1794-1797 (2006)Ashiuchi, M., et al .: Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 1794-1797 (2006) Urushibata, Y., et al.: J. Bacteriol., 184, 337-343 (2002)Urushibata, Y., et al .: J. Bacteriol., 184, 337-343 (2002) 芦内ほか: 未来材料,3,44-50(2003)Tsujiuchi et al .: Future Materials, 3,44-50 (2003) Ashiuchi, M., et al.: Eur. J. Biochem., 268, 5321-5328 (2001)Ashiuchi, M., et al .: Eur. J. Biochem., 268, 5321-5328 (2001) Ashiuchi, M., et al.: Biochem. Biophys. Res. Commun., 263, 6-12 (1999)Ashiuchi, M., et al .: Biochem. Biophys. Res. Commun., 263, 6-12 (1999) Jiang, H., et al.: Biotechnol. Lett., 28, 1241-1246 (2006)Jiang, H., et al .: Biotechnol. Lett., 28, 1241-1246 (2006) Presecan,E., et al.: Microbiology, 143, 3313-3328 (1997)Presecan, E., et al .: Microbiology, 143, 3313-3328 (1997) Itaya,M., et al.: Biosci.Biotechnol.Biochem., 63, 2034-2037 (1999)Itaya, M., et al .: Biosci. Biotechnol. Biochem., 63, 2034-2037 (1999) 今中忠行ほか: 微生物利用の大展開, 第1章4節,657-663 (2002)Imanaka Tadayuki et al .: Development of microbe utilization, Chapter 1, Section 4, 657-663 (2002) Shimizu, K., et al.: Appl. Environ. Microbiol., 73, 2378-2Shimizu, K., et al .: Appl. Environ. Microbiol., 73, 2378-2

特開2001−17182号公報JP 2001-17182 A 特公昭43−24472号公報Japanese Patent Publication No.43-24472 特開平1−174397号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-174397 特開平3−47087号公報JP-A-3-47087 特許第3081901号明細書Japanese Patent No. 3081901 特開2006−42617号公報JP 2006-42617 A 特開2007−228957号公報JP 2007-228957 A 特開2007−314434号公報JP 2007-314434 A

本発明は、組換え微生物を用いたPGAの生産性向上方法、PGAの生産性が向上した組換え微生物及び当該微生物を用いたPGAの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for improving PGA productivity using a recombinant microorganism, a recombinant microorganism having improved PGA productivity, and a method for producing PGA using the microorganism.

本発明者は、微生物を用いたPGAの高生産化方法について鋭意検討した結果、PGA合成に関与する遺伝子群であるpgsBCA遺伝子が発現してなる微生物において、当該微生物にPgsBCA遺伝子群のなかの特定の遺伝子を単独で又は組み合わせて導入することにより、PGAの生産性が向上することを見出した。 As a result of intensive studies on a method for increasing the production of PGA using a microorganism, the present inventor has identified a pgsBCA gene, which is a gene group involved in PGA synthesis, in the PgsBCA gene group. It has been found that the productivity of PGA is improved by introducing these genes alone or in combination.

すなわち、本発明は、以下の(1)〜(4)に係るものである。尚、当該発明において、相当する遺伝子とは対象となる遺伝子がコードする特定の機能を有するタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードする遺伝子を意味する。
(1)微生物を用いてPGAを生産する方法において、枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子が発現してなる微生物に、枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することを特徴とするPGAの生産性を向上させる方法。
That is, the present invention relates to the following (1) to (4). In the present invention, the corresponding gene means a gene encoding a protein having a function equivalent to that of a protein having a specific function encoded by a target gene.
(1) In the method of producing PGA using a microorganism, the pgsBCA gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene expressed is expressed in the pgsB gene in Bacillus subtilis or the gene corresponding to the gene and the pgsA gene or The gene corresponding to the gene, the pgsC gene in Bacillus subtilis, the gene corresponding to the gene and the pgsA gene or the gene corresponding to the gene, the pgsB gene in Bacillus subtilis or the gene corresponding to the gene, or pgsC in Bacillus subtilis A method for improving the productivity of PGA, which comprises introducing a gene or a gene corresponding to the gene.

(2)枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子が発現してなる微生物に、枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入して得られる微生物。 (2) The pgsBCA gene in Bacillus subtilis or the gene corresponding to the gene is expressed in the pgsB gene in Bacillus subtilis or the gene corresponding to the gene and the pgsA gene or the gene corresponding to the gene, or in Bacillus subtilis a pgsC gene or a gene corresponding to the gene and a pgsA gene or a gene corresponding to the gene, a pgsB gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene, or a pgsC gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene Microorganisms obtained by

(3)微生物を用いてPGAを生産する方法において、上記組換え微生物を用いて、PGAの生産性を向上させることを特徴とするPGAの製造方法。   (3) A method for producing PGA using a microorganism as described above, wherein the recombinant microorganism is used to improve the productivity of PGA.

(4)上記組換え微生物を培養し、生成されたPGAを取得することを特徴とするPGAの製造法。   (4) A method for producing PGA, wherein the recombinant microorganism is cultured and the produced PGA is obtained.

本発明に係るPGAの生産性向上方法によれば、微生物のPGA生産性の向上を図ることができる。本発明に係る組換え微生物を用いることにより、優れた生産性でPGAを製造することができる。本発明に係るPGAの製造方法によれば、優れた生産性でPGAを製造することができる。     According to the method for improving the productivity of PGA according to the present invention, the PGA productivity of microorganisms can be improved. By using the recombinant microorganism according to the present invention, PGA can be produced with excellent productivity. According to the method for producing PGA according to the present invention, PGA can be produced with excellent productivity.

PGA合成に関与する遺伝子群のクローニング方法を示したものである。It shows the cloning method of genes involved in PGA synthesis. SOE−PCRによる遺伝子欠失用DNA断片の調製、及び当該DNA断片を用いて標的遺伝子を欠失する(薬剤耐性遺伝子と置換)方法を模式的に示したものである。The preparation of a DNA fragment for gene deletion by SOE-PCR and a method for deleting a target gene (substitution with a drug resistance gene) using the DNA fragment are schematically shown. 枯草菌変異株(1cp-P_S237/pgsBCAcm)の作製方法を模式的に示したものである。The method for producing a Bacillus subtilis mutant (1cp-P_S237 / pgsBCAcm) is schematically shown. 枯草菌変異株(1cp-P_rapA/pgsBCAcm)の作製方法を模式的に示したものである。The method for producing a Bacillus subtilis mutant (1cp-P_rapA / pgsBCAcm) is schematically shown.

本発明においてアミノ酸配列及び塩基配列の同一性はLipman-Pearson法[Lipman,DJ.,Pearson.WR.:Science, 227, 1435-1441 (1985)]によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx-Win(ソフトウェア開発)のホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。   In the present invention, the identity of the amino acid sequence and the base sequence is calculated by the Lipman-Pearson method [Lipman, DJ., Pearson. WR .: Science, 227, 1435-1441 (1985)]. Specifically, it is calculated by performing an analysis with a unit size to compare (ktup) of 2 using a homology analysis (Search homology) program of genetic information processing software Genetyx-Win (software development).

本発明において、遺伝子の上流/下流とは、翻訳開始点からの位置ではなく、上流とは対象として捉えている遺伝子又は領域の5'側に続く領域を示し、一方、下流とは対象として捉えている遺伝子又は領域の3'側に続く領域を示す。   In the present invention, upstream / downstream of a gene is not a position from the translation start point, but upstream refers to a region continuing on the 5 ′ side of a gene or region regarded as a target, while downstream refers to a target. The region following the 3 ′ side of the gene or region being shown is indicated.

本明細書において、転写開始制御領域はプロモーター及び転写開始点を含む領域であり、翻訳開始制御領域は開始コドンと共にリボソーム結合部位を形成するShine-Dalgarno(SD)配列[Shine,J.,Dalgarno,L.:Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 71, 1342-1346 (1974)]に相当する部位である。   In the present specification, the transcription initiation control region is a region including a promoter and a transcription start site, and the translation initiation control region is a Shine-Dalgarno (SD) sequence that forms a ribosome binding site together with the initiation codon [Shine, J., Dalgarno, L.:Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 71, 1342-1346 (1974)].

本明細書に記載の枯草菌の各遺伝子及び遺伝子領域の名称は、国際コンソーシアムのゲノム解読の成果として報告され[Kunst,F., et al.:Nature, 390, 249-256,(1997)]、JAFAN: Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB)でインターネット公開(http://bacillus.genome.ad.jp/、2006年1月18日更新)された枯草菌ゲノムデータに基づいて記載している。     The names of the genes and gene regions of Bacillus subtilis described in this specification are reported as a result of genome decoding of an international consortium [Kunst, F., et al .: Nature, 390, 249-256, (1997)] , JAFAN: Based on Bacillus subtilis genome data published online on the Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB) (http://bacillus.genome.ad.jp/, updated on January 18, 2006). ing.

ここで、PGA合成に関与する遺伝子群とは、枯草菌においては、pgsB遺伝子(BG12531:ywsC遺伝子、またはcapB遺伝子と別称される)、pgsC遺伝子(BG12532:ywtA遺伝子、またはcapC遺伝子と別称される)及びpgsA遺伝子(BG12533:ywtB遺伝子、またはcapA遺伝子と別称される)から構成されている。遺伝子組換えの宿主微生物として広く利用されているBacillus subtilis Marburg No.168系統株は、これらpgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子を染色体上に有しているが、PGA生産能を有していない。同じく、納豆菌(Bacillus subtilis var.natto)は、これらpgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子を染色体(ゲノム)上に有しているが、PGA生産能を有している。 Here, the gene group involved in PGA synthesis is also called pgsB gene (BG12531: ywsC gene or capB gene), pgsC gene (BG12532: ywtA gene or capC gene) in Bacillus subtilis. ) And pgsA gene (BG12533: also called ywtB gene or capA gene). The Bacillus subtilis Marburg No.168 strain widely used as a host microorganism for genetic recombination has these pgsB gene, pgsC gene and pgsA gene on the chromosome, but does not have the ability to produce PGA. Similarly, Bacillus subtilis var. Natto has these pgsB gene, pgsC gene and pgsA gene on the chromosome (genome), but has the ability to produce PGA.

pgsB遺伝子の塩基配列を配列番号1に示し、pgsB遺伝子によってコードされるPgsBタンパク質のアミノ酸配列を配列番号2に示す。 The nucleotide sequence of the pgsB gene is shown in SEQ ID NO: 1 shows the amino acid sequence of PgsB protein encoded by pgsB gene is shown in SEQ ID NO: 2.

本発明において、pgsB遺伝子とは、配列番号1で示される塩基配列からなる遺伝子に限定されず、以下の(a)〜(e)のものも含まれる。 In the present invention, the pgsB gene is not limited to the gene consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and includes the following (a) to (e).

(a)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子。
(b)配列番号2に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(A) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
(B) A gene encoding a protein having an amide ligase activity, comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.

ここで、配列番号2で示されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列には、例えば1〜12個、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列が含まれ、付加には、両末端への1〜数個のアミノ酸の付加が含まれる。
また、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質とは、PGA合成に関与する膜結合型酵素系の関与によって、グルタミン酸を重合してPGAを合成する酵素であり、当該アミドリガーゼ活性は、グルタミン酸及びATP又はGTPを基質とし、これに当該酵素及び塩化マンガンを加えたものを反応溶液として用いた場合に、反応溶液中にPGAの生成を確認することにより測定することができる[Urushibata, Y., et al.: J. Bacteriol., 184, 337-343 (2002)]。
Here, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted is, for example, 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably Includes an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acids are deleted, substituted or added, and the addition includes addition of one to several amino acids at both ends.
A protein having amide ligase activity is an enzyme that synthesizes PGA by polymerizing glutamic acid due to the involvement of a membrane-bound enzyme system involved in PGA synthesis, and the amide ligase activity includes glutamic acid and ATP or GTP. When the substrate and the enzyme and manganese chloride added thereto are used as a reaction solution, it can be measured by confirming the production of PGA in the reaction solution [Urushibata, Y., et al .: J. Bacteriol., 184, 337-343 (2002)].

(c)配列番号2で示されるアミノ酸配列と50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(d)配列番号1で示される塩基配列と60%以上、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(C) 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. More preferably 85%, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more amino acid sequence having an amide ligase activity. The gene to encode.
(D) 60% or more, preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. More preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more. A gene encoding a protein having amide ligase activity.

(e)配列番号1で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、且つアミドリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。   (E) A gene that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and encodes a protein having amide ligase activity.

ここで、「ストリンジェントな条件下」としては、例えば、Molecular Cloning−A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION [Joseph Sambrook, David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)]記載の条件が挙げられ、6×SSC(1×SSCの組成:0.15M 塩化ナトリウム、0.015M クエン酸ナトリウム、pH7.0)、0.5% SDS、5×デンハート及び100mg/mL ニシン精子DNAを含む溶液にプローブとともに65℃で8〜16時間恒温し、ハイブリダイズさせる条件が挙げられる。尚、後述する「ストリンジェントな条件下」についてはこれと同義である。   Here, examples of “stringent conditions” include conditions described in Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION [Joseph Sambrook, David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)], and 6 × SSC (1 × SSC composition: 0.15 M sodium chloride, 0.015 M sodium citrate, pH 7.0), 0.5% SDS, 5 × Denhart and 100 mg / mL herring sperm DNA together with the probe at 65 ° C. for 8-16 Examples include conditions of constant temperature for hybridization. The “stringent conditions” described later have the same meaning.

pgsC遺伝子の塩基配列を配列番号3に示し、pgsC遺伝子によってコードされるPgsCタンパク質のアミノ酸配列を配列番号4に示す。 The nucleotide sequence of the pgsC gene is shown in SEQ ID NO: 3 shows the amino acid sequence of PgsC protein encoded by pgsC gene is shown in SEQ ID NO: 4.

本発明におけるpgsC遺伝子には、配列番号3に示される塩基配列からなる遺伝子に限定されず、以下の(f)〜(j)のものも含まれる。
(f)配列番号4に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子。
(g)配列番号4に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
The pgsC gene in the present invention is not limited to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, and includes the following (f) to (j).
(F) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
(G) The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 comprises an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted, and encodes a protein having a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein. gene.

ここで、配列番号4で示されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列には、例えば1〜12個、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列が含まれ、付加には、両末端への1〜数個のアミノ酸の付加が含まれる。
また、前述の「PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する」といったPgsCタンパク質の機能とは、宿主微生物にてpgsB遺伝子とともにpgsC遺伝子を発現させた際に菌体外にPGAを生産する能力を意味する。これは、pgsB遺伝子を単独で発現させた宿主微生物ではPGAが生産されず、pgsB遺伝子とともにpgsC遺伝子を発現させた場合に、PGAが生産されるといった本発明者らが見出した知見に基づいている。
Here, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, in the amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted, for example, 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably Includes an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acids are deleted, substituted or added, and the addition includes addition of one to several amino acids at both ends.
Also, the functions of PgsC proteins such as "generating a PGA in the presence of PgsB protein" described above refers to the ability to produce PGA extracellularly when expressed the pgsC gene with pgsB gene in a host microorganism To do. This is because, in the host microorganism to express pgsB gene alone PGA is not produced, when expressed the pgsC gene with pgsB gene, PGA is based on the present inventors have found the knowledge such produced .

(h)配列番号4で示されるアミノ酸配列と50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性をを有するアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(i)配列番号3で示される塩基配列と55%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(j)配列番号3で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(H) 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, More preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and an amino acid sequence having the identity of PgsB protein. A gene that encodes a protein having the function of generating PGA.
(I) 55% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, with the base sequence represented by SEQ ID NO: 3; More preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more. A gene that encodes a protein having a function to generate PGA in the presence of a PgsB protein, comprising a base sequence having sex.
(J) A gene encoding a protein that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and has a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein.

pgsA遺伝子の塩基配列を配列番号5に示し、pgsA遺伝子によりコードされるPgsAタンパク質のアミノ酸配列を配列番号6に示す。 The nucleotide sequence of the pgsA gene is shown in SEQ ID NO: 5 shows the amino acid sequence of PgsA protein encoded by pgsA gene in SEQ ID NO: 6.

本発明におけるpgsA遺伝子には、配列番号5に示される塩基配列からなる遺伝子に限定されず、以下の(k)〜(o)のものも含まれる。
(k)配列番号6に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子。
(l)配列番号6に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCとの共存下でPGA合成能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
The pgsA gene in the present invention is not limited to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 5, and includes the following (k) to (o).
(K) A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6.
(L) It consists of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and encodes a protein having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC. gene.

ここで、配列番号6で示されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列には、例えば1〜12個、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列が含まれ、付加には、両末端への1〜数個のアミノ酸の付加が含まれる。
また、上記「PgsB及びPgsCタンパク質との共存下でPGA合成能を有するタンパク質」は、PgsB及びPgsCタンパク質との共存下でPGA合成能があるものであり、PGAの菌体外排出に関与するタンパク質であることが示唆されているが、現在までにその機能は明確にはされていない [Ashiuchi, M., et al.: Eur. J. Biochem.,268, 5321-5328 (2001)]。
Here, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, in the amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted, for example, 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably Includes an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acids are deleted, substituted or added, and the addition includes addition of one to several amino acids at both ends.
In addition, the above-mentioned “protein having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC proteins” is a protein that has the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC proteins, and is involved in the extracellular discharge of PGA. However, to date, its function has not been clarified [Ashiuchi, M., et al .: Eur. J. Biochem., 268, 5321-5328 (2001)].

(m)配列番号6で示されるアミノ酸配列と30%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCタンパク質との共存下でPGA合成能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(n)配列番号5で示される塩基配列と45%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなり、PgsB及びPgsCとの共存下でPGA合成能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(o)配列番号5で示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、PgsB及びPgsCタンパク質との共存下でPGA合成能を有するタンパク質をコードする遺伝子。
(M) 30% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 More preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 99% or more amino acid sequence having the identity of PgsB and PgsC protein A gene encoding a protein capable of synthesizing PGA in the presence of coexistence
(N) 45% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, with the base sequence represented by SEQ ID NO: 5, More preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more. A gene that encodes a protein having a PGA synthesis ability in the presence of PgsB and PgsC.
(O) a gene that hybridizes with a DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5 under stringent conditions and encodes a protein having PGA synthesis ability in the presence of PgsB and PgsC proteins .

また、宿主微生物に導入する遺伝子は、前述したような枯草菌由来のpgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子に限定されず、例えば枯草菌以外の微生物に由来するPGA合成関連遺伝子を構成する遺伝子群のうち、pgsB遺伝子に相当する遺伝子、pgsC遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子に相当する遺伝子であっても良い。 In addition, the genes to be introduced into the host microorganism are not limited to the pgsB gene, pgsC gene and pgsA gene derived from Bacillus subtilis as described above. For example, genes belonging to PGA synthesis-related genes derived from microorganisms other than Bacillus subtilis Of these, a gene corresponding to the pgsB gene, a gene corresponding to the pgsC gene, and a gene corresponding to the pgsA gene may be used.

尚、pgsB遺伝子に相当する遺伝子、pgsC遺伝子に相当する遺伝子、又はpgsA遺伝子に相当する遺伝子は、PGAを生産することが知られている微生物から常法に従って単離/同定することができる。PGA生産能を有する微生物としては、Bacillus subtilisの他に、Bacillus amyloliquefaciensBacillus pumilusBacillus licheniformisBacillus megateriumBacillus anthracisBacillus haloduransNatrialba aegyptiacaHydra等を挙げることができ、これら微生物からpgsB遺伝子に相当する遺伝子、pgsC遺伝子に相当する遺伝子又はpgsA遺伝子に相当する遺伝子を単離/同定することができる。上記遺伝子を単離/同定する方法としては、例えば、上記の微生物からゲノムDNAを抽出し、前述した配列番号1、3又は5などに示した塩基配列からなるポリヌクレオチドをプローブとしたサザンハイブリダイゼーションによってpgsB遺伝子に相当する遺伝子、pgsC遺伝子に相当する遺伝子又はpgsA遺伝子に相当する遺伝子について単離することができる。さらに、近年の急速なゲノム解読の進展によりPGA非生産微生物であってもそのゲノム配列情報を基に、Oceanobacillus iheyensis等から前述のように定義した枯草菌pgsB遺伝子に相当する遺伝子、pgsC遺伝子に相当する遺伝子又はpgsA遺伝子に相当する遺伝子を単離/同定することができる。 A gene corresponding to the pgsB gene, a gene corresponding to the pgsC gene, or a gene corresponding to the pgsA gene can be isolated / identified from a microorganism known to produce PGA according to a conventional method. The microorganism having ability of producing PGA, in addition to Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus pumilus , Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus anthracis, Bacillus halodurans, Natrialba aegyptiaca, and the like can be exemplified Hydra, the pgsB gene from these microorganisms The corresponding gene, the gene corresponding to the pgsC gene or the gene corresponding to the pgsA gene can be isolated / identified. As a method for isolating / identifying the above gene, for example, Southern hybridization is performed using genomic DNA extracted from the above-mentioned microorganism and a polynucleotide comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3 or 5 as a probe. The gene corresponding to the pgsB gene, the gene corresponding to the pgsC gene or the gene corresponding to the pgsA gene can be isolated. Furthermore, due to the rapid progress of genome decoding in recent years, even if it is a non-PGA microorganism, it corresponds to the pgsC gene, a gene corresponding to the Bacillus subtilis pgsB gene defined as described above from Oceanobacillus iheyensis etc. Or a gene corresponding to the pgsA gene can be isolated / identified.

前述の枯草菌のpgsB遺伝子と同等の機能を有する遺伝子のアミノ酸配列と50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の100%未満の同一性を有する、又は、pgsB遺伝子の塩基配列と塩基配列において60%以上、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の100%未満の同一性を有する、他の微生物(好ましくはBacillus属細菌及びOceanobacillus属細菌、より好ましくはBacillus属細菌)由来の遺伝子は、pgsB遺伝子に相当する遺伝子と考えられる。 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more than the amino acid sequence of a gene having a function equivalent to the aforementioned pgsB gene of Bacillus subtilis Preferably 80% or more, more preferably 85%, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, less than 100% identity, or In the base sequence and base sequence of the pgsB gene, 60% or more, preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably Is 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and less than 100% identity. Microorganisms ( Mashiku the genus Bacillus bacteria and Oceanobacillus bacteria, more preferably Bacillus bacteria) derived from the gene are believed gene corresponding to pgsB gene.

前述の枯草菌のpgsC遺伝子と同等の機能を有する遺伝子のアミノ酸配列と50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上100%未満の同一性を有する、又は、pgsC遺伝子の塩基配列と塩基配列において55%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上100%未満の同一性を有する、他の微生物(好ましくはBacillus属細菌及びOceanobacillus属細菌、より好ましくはBacillus属細菌)由来の遺伝子は、pgsC遺伝子に相当する遺伝子と考えられる。 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more than the amino acid sequence of a gene having a function equivalent to the aforementioned pgsC gene of Bacillus subtilis Preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100%, or In the base sequence and base sequence of the pgsC gene, 55% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably Is 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100%. Same Having, other microorganisms (preferably bacteria of the genus Bacillus and Oceanobacillus bacteria, more preferably Bacillus bacteria) derived from the gene are believed gene corresponding to pgsC gene.

前述の枯草菌のpgsA遺伝子と同等の機能を有する遺伝子のアミノ酸配列と30%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上100%未満の同一性を有する、又は、pgsA遺伝子の塩基配列と塩基配列において45%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上100%未満の同一性を有する、他の微生物(好ましくはBacillus属細菌及びOceanobacillus属細菌、より好ましくはBacillus属細菌)由来の遺伝子は、pgsA遺伝子に相当する遺伝子と考えられる。 30% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, and more, the amino acid sequence of a gene having a function equivalent to the pgsA gene of Bacillus subtilis described above Preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 99% or more and less than 100% identity, or In the base sequence and base sequence of the pgsA gene, 45% or more, preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably Is 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100%. Same Having, other microorganisms (preferably bacteria of the genus Bacillus and Oceanobacillus bacteria, more preferably Bacillus bacteria) derived from the gene are believed gene corresponding to pgsA gene.

これら各遺伝子に相当する遺伝子の好適なものとして、表1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子や塩基配列からなる遺伝子などが挙げられる。
具体的には、pgsB遺伝子に相当する遺伝子としては、配列番号13、19、25又は31に示すアミノ酸配列又はそれぞれの配列において1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子(例えば、配列番号12、18、24又は30など)が挙げられる。
また、pgsC遺伝子に相当する遺伝子としては、配列番号15,21、27又は33に示すアミノ酸配列又はそれぞれの配列において1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質をコードする遺伝子(例えば、配列番号14,20、26又は32など)が挙げられる。
また、pgsA遺伝子に相当する遺伝子としては、配列番号17、23、29又は35に示すアミノ酸配列又はそれぞれの配列において数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCとの共存下でPGA合成能を有するタンパク質をコードする遺伝子(例えば、配列番号16、22、28又は34など)が挙げられる。
Suitable genes corresponding to these genes include genes encoding proteins consisting of the amino acid sequences shown in Table 1 and genes consisting of base sequences.
Specifically, the gene corresponding to the pgsB gene includes the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, 19, 25 or 31, or an amino acid in which 1 to several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in each sequence. Examples thereof include genes (for example, SEQ ID NO: 12, 18, 24 or 30) encoding a protein having a sequence and having amide ligase activity.
The gene corresponding to the pgsC gene consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15, 21, 27 or 33, or an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in each sequence. And a gene encoding a protein having a function of generating PGA in the presence of PgsB protein (for example, SEQ ID NO: 14, 20, 26, or 32).
The gene corresponding to the pgsA gene consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, 23, 29 or 35, or an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in each sequence, and PgsB And a gene encoding a protein having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsC (for example, SEQ ID NO: 16, 22, 28, or 34).

宿主微生物へ導入されるべき、枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子は、その上流に結合した下流遺伝子を構成的に発現させ、当該遺伝子の発現を宿主細胞内において高めることができる転写開始制御領域及び/又は翻訳開始制御領域が結合されたものであることが好ましい。
このような制御領域として、Bacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の上流0.4〜1.0kb領域(制御領域)、Bacillus属細菌のrapA遺伝子の制御領域、Bacillus属細菌のspoVG遺伝子の制御領域などが例示されるが特に限定されない。
前述したBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子に由来する当該制御領域の塩基配列は配列番号7の塩基番号1〜572で示され、また、Bacillus属細菌のrapA遺伝子の塩基配列の制御領域は配列番号8で、Bacillus属細菌由来のspoVG遺伝子の塩基配列の制御領域は配列番号9で示されるが、これらの各塩基配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有し、且つ同等の機能を有する塩基配列からなる領域も包含される。ここでの塩基配列の同一性とは前述と同じ定義を用いる。
当該遺伝子を宿主微生物に導入する際は、従来公知のプラスミド(ベクター)を使用することができる。また、プラスミドは遺伝子導入対象の宿主微生物の種類に応じて適宜選択することができる。枯草菌を宿主とする場合、例えば、pT181、pC194、pUB110、pE194、pSN2、pHY300PLK等を例示することができる。選択されるプラスミドは、宿主細胞内で自己複製可能なプラスミドであることが好ましく、そのプラスミドが多コピーであることがより好ましい。
さらに、係る断片は1細胞当たり1コピーの導入で目的のタンパク質の生産に対し充分な効果を発揮すると予測されることから、プラスミドによって導入した場合、生産培養中に一部のプラスミドが脱落しても、その影響は受け難いので、そのプラスミドのコピー数が宿主ゲノム(染色体)に対し、2以上100コピー以下であれば良く、好ましくは2以上50コピー以下、より好ましくは2以上30コピー以下であれば良い。また、発現ベクターを用いた形質転換には、従来公知の手法、例えばプロトプラスト法[Chamg, S., Cohen, SH.: Mol. Gen. Genet., 168, 111-115 (1979)]やコンピテントセル法[Young, FE., Spizizen, J.: J. Bacteriol., 86, 392-400 (1965)]を適用することができる。
To be introduced into a host microorganism, the gene corresponding to pgsC gene or the gene in a gene and pgsA gene or genes corresponding to the gene, or Bacillus subtilis corresponding to pgsB gene or the gene in B. subtilis and pgsA gene or the gene Or a pgsB gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene, or a pgsC gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene constitutively expresses a downstream gene linked upstream of the gene. It is preferable that a transcription initiation control region and / or a translation initiation control region capable of increasing the expression of in the host cell are combined.
Such control regions, Bacillus sp. Upstream 0.4~1.0kb region of a cellulase gene of KSM-S237 strain (control region), the control region of the rapA gene of Bacillus bacteria, such as the control region of the spoVG gene from Bacillus genus bacteria Although illustrated, it is not particularly limited.
The base sequence of the control region derived from the cellulase gene of Bacillus sp. KSM-S237 described above is represented by base numbers 1 to 572 of SEQ ID NO: 7, and the control region of the base sequence of the rapA gene of the genus Bacillus is In SEQ ID NO: 8, the control region of the base sequence of the spoVG gene derived from the genus Bacillus is represented by SEQ ID NO: 9, and each of these base sequences is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 96% or more, More preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and a region consisting of a base sequence having an equivalent function is also included. Here, the same definition as above is used for the identity of the base sequence.
When introducing the gene into a host microorganism, a conventionally known plasmid (vector) can be used. Moreover, a plasmid can be suitably selected according to the kind of host microorganism for gene transfer. When Bacillus subtilis is used as a host, for example, pT181, pC194, pUB110, pE194, pSN2, pHY300PLK and the like can be exemplified. The selected plasmid is preferably a plasmid capable of self-replication in the host cell, and more preferably the plasmid is multicopy.
Furthermore, since it is expected that such a fragment will exhibit a sufficient effect on the production of the target protein by introducing one copy per cell, when introduced by a plasmid, some plasmids may be dropped during production culture. However, the copy number of the plasmid may be 2 or more and 100 or less, preferably 2 or more and 50 or less, more preferably 2 or more and 30 or less, relative to the host genome (chromosome). I need it. For transformation using an expression vector, conventionally known methods such as the protoplast method [Chamg, S., Cohen, SH .: Mol. Gen. Genet., 168, 111-115 (1979)] and competent methods are used. The cell method [Young, FE., Spizizen, J .: J. Bacteriol., 86, 392-400 (1965)] can be applied.

本発明において用いられる宿主微生物としては、枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子が発現し、PGAを生産する微生物であれば、特に限定されず、野生型のものでも変異を施したものでも良い。すなわち、pgsBCA遺伝子を染色体(ゲノム)上に有し、且つPGA生産能を有する野生型の微生物、またはpgsBCA遺伝子を染色体(ゲノム)上に有し、且つそのPGA生産能が高められた変異型の微生物、さらにはpgsBCA遺伝子が染色体上に導入され、PGA生産能が付与された変異型の微生物の何れでも良い。
ここで上記宿主微生物は特に限定されないが、具体的には、野生型でPGA生産能を有するBacillus amyloliquefaciensBacillus pumilusBacillus licheniformisBacillus megateriumBacillus anthracisBacillus haloduransBacillus subtilis 等のバチルス(Bacillus)属細菌や、遺伝子組み換えによりPGA生産能を付与したクロストリジウム(Clostridium)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、大腸菌(Escherichia coli)或いは酵母等が挙げられる。なかでも、全ゲノム情報が明らかにされ、遺伝子工学、ゲノム工学技術が確立されている点、宿主微生物として安全かつ且つ優良と認められた微生物菌株として開発されている点から、Bacillus属細菌のなかでも特に枯草菌(Bacillus subtilis)が好ましい。
The host microorganism used in the present invention is not particularly limited as long as it is a microorganism that expresses the pgsBCA gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene, and produces PGA. But it ’s okay. That is, a wild-type microorganism having the pgsBCA gene on the chromosome (genome) and having PGA-producing ability, or a mutant type having the pgsBCA gene on the chromosome (genome) and having enhanced PGA-producing ability. Any of microorganisms and mutant microorganisms to which the pgsBCA gene is introduced onto the chromosome and PGA production ability is imparted may be used.
Wherein said host microorganism is not particularly limited, specifically, Bacillus amyloliquefaciens having ability of producing PGA in the wild-type, Bacillus pumilus, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus anthracis, Bacillus halodurans, Bacillus such as Bacillus subtilis (Bacillus) Examples include bacteria belonging to the genus, Clostridium genus bacteria that have been given the ability to produce PGA by genetic recombination, bacteria belonging to the genus Corynebacterium , Escherichia coli, and yeast. Among them, the whole genome information is revealed, genetic engineering, that genome engineering technology has been established, from the point that has been developed as a safe and and microbial strains accepted excellent as a host microorganism, among bacteria of the genus Bacillus However, Bacillus subtilis is particularly preferable.

ゲノム上にpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子は有しているがPGA生産能を発現していない宿主微生物において、PGA生産能を宿主微生物に付与する方法としては、ゲノム上の枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子の上流に、当該微生物において機能を有する転写開始制御領域及び/又は翻訳開始制御領域(以下、単に「制御領域」ともいう。)を導入することなどによって得ることができる。また、本発明の微生物において機能を有する転写開始制御領域及び/又は翻訳開始制御領域としては、これらが適正な形で結合されていることが望ましく、転写開始制御領域の下流に翻訳開始領域が結合されていることが好ましい。当該制御領域は、結合した下流遺伝子を構成的に発現させ、当該遺伝子の発現を宿主細胞内において高めることができるものであることがより好ましい。本発明微生物を構築するための宿主微生物として枯草菌を用いる場合、このような制御領域としてはBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域、Bacillus属細菌由来のrapA遺伝子の制御領域、同spoVG遺伝子の制御領域等が挙げられる。 In a host microorganism that has a pgsBCA gene on the genome or a gene corresponding to the gene but does not express PGA-producing ability, a method for imparting PGA-producing ability to the host microorganism is to use pgsBCA in Bacillus subtilis on the genome. It can be obtained by introducing a transcription initiation control region and / or a translation initiation control region (hereinafter also simply referred to as “control region”) having a function in the microorganism upstream of the gene or a gene corresponding to the gene. it can. In addition, it is desirable that the transcription initiation control region and / or the translation initiation control region having a function in the microorganism of the present invention are bound in an appropriate form, and the translation initiation region is bound downstream of the transcription initiation control region. It is preferable that The control region is more preferably one that constitutively expresses the bound downstream gene and enhances the expression of the gene in the host cell. If a host microorganism for constructing the microorganism of the present invention using Bacillus subtilis, such control as the region Bacillus sp. Regulatory region of a cellulase gene of KSM-S237 strain, the control regions of rapA gene derived from Bacillus bacteria, the Examples include the control region of spoVG gene.

ゲノム上のpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子の上流領域に当該制御領域を導入するには、pgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子の上流領域へ当該制御領域を挿入するだけでなく、本来の制御領域の一部又は全部を置換しても良い。当該制御領域の挿入/置換は、本発明微生物を構築するための宿主微生物に枯草菌を用いる場合、相同組換えにより標的遺伝子を欠失又は不活性化する方法について報告例があり[Itaya, M., Tanaka, T.: Mol. Gen. Genet., 223, 268-272 (1990)]、このような方法を用いて、目的の宿主微生物を得ることができる。
例えば、まず、係る制御領域を含むDNA断片の上流にpgsBCA遺伝子の本来の翻訳開始制御領域及び/又は転写開始制御領域を含む薬剤耐性遺伝子断片を作製し、さらにこの下流にpgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の一部又は全部を含むDNA断片をSOE(splicing by overlap extension)−PCR法[Horton, RM., et al.: Gene, 77, 61-68 (1989)]などの公知の方法により結合させる。この様にして、pgsBCA遺伝子の本来の制御領域とその上流領域を含む薬剤耐性遺伝子断片、目的とする当該制御領域断片、pgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の一部又は全部を含むDNA断片、の順に結合したDNA断片を得る。
次に、係るDNA断片を、公知の方法により宿主微生物細胞内に取り込ませることにより、宿主微生物ゲノムのpgsBCA遺伝子の本来の転写開始制御領域とその上流領域、及びpgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の2箇所において、二回交差の相同組換えが起こる。その結果、上記薬剤耐性遺伝子を指標として、本来の制御領域が目的とする当該制御領域に置換された形質転換体を分離することができる。これにより、ゲノム上のpgsBCA遺伝子上流へ導入された制御領域は、遺伝的に安定に保持されることとなる。
In order to introduce the control region into the upstream region of the gene corresponding to the pgsBCA gene or the gene on the genome, not only the control region is inserted into the upstream region of the gene corresponding to the pgsBCA gene or the gene, A part or all of the control region may be replaced. Regarding the insertion / substitution of the control region, there has been a report on a method of deleting or inactivating a target gene by homologous recombination when Bacillus subtilis is used as a host microorganism for constructing the microorganism of the present invention [Itaya, M , Tanaka, T .: Mol. Gen. Genet., 223, 268-272 (1990)], the target host microorganism can be obtained using such a method.
For example, first, a drug resistance gene fragment containing the original translation initiation control region and / or the transcription initiation control region of the pgsBCA gene is prepared upstream of the DNA fragment containing such a control region, and the structural gene region of the pgsBCA gene is further downstream. A DNA fragment containing a part or all of is bound by a known method such as SOE (splicing by overlap extension) -PCR [Horton, RM., Et al .: Gene, 77, 61-68 (1989)]. In this way, the drug resistance gene fragment containing the original control region of the pgsBCA gene and its upstream region, the target control region fragment, and the DNA fragment containing a part or all of the structural gene region of the pgsBCA gene are combined in this order. DNA fragment is obtained.
Next, by incorporating such a DNA fragment into a host microorganism cell by a known method, the original transcription initiation control region of the pgsBCA gene in the host microorganism genome and its upstream region, and the structural gene region of the pgsBCA gene , Double crossover homologous recombination occurs. As a result, the transformant in which the original control region is replaced with the target control region can be isolated using the drug resistance gene as an index. As a result, the control region introduced upstream of the pgsBCA gene on the genome is genetically stable.

また、ゲノム上に枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を有していない場合は、宿主微生物において機能を有する制御領域が適正な形で結合された枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を前述と同様の方法を用い、任意の宿主微生物ゲノム上の位置に導入すれば良い。例えば、まず初めに、下流に結合させた遺伝子の発現を可能とする制御領域とこの制御領域の下流にpgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の一部又は全部を含むDNA断片、さらに薬剤耐性遺伝子をSOE-PCR法により結合させる。次に、任意のゲノム上の上記DNA断片を導入する位置の上流及び下流領域のDNA断片を作製し、前述のSOE-PCR法にて調製した薬剤耐性遺伝子を含み、制御領域が上流に結合したpgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の一部又は全部からなるDNA断片を、(上流領域)−(薬剤耐性遺伝子を含み、制御領域が上流に結合したpgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の一部又は全部からなるDNA断片)−(下流領域)の順番となるようにSOE-PCR法にて結合させる。この後、得られた上記DNA断片を公知の方法により宿主微生物細胞内に取り込ませることにより、宿主微生物ゲノム上の任意の位置における上流領域、及び下流領域の2箇所において、二回交差の相同組換えが起こる。その結果、標的とするゲノム領域に制御領域が上流に結合したpgsBCA遺伝子の構造遺伝子領域の一部又は全部が導入された形質転換体を薬剤耐性を指標として分離することができる。これにより、ゲノム上の任意の位置に枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子が遺伝的に安定に保持させることが可能となる。 Also, if on the genome does not have a gene corresponding to pgsBCA gene or the gene in B. subtilis, the pgsBCA gene or the gene of Bacillus subtilis which control regions are combined in the proper form having the functions in the host microorganism The corresponding gene may be introduced at a position on the genome of any host microorganism using the same method as described above. For example, first, a control region that enables expression of a gene linked downstream, a DNA fragment containing a part or all of the structural gene region of the pgsBCA gene downstream of this control region, and further a drug resistance gene is added to SOE- Binding by PCR method. Next, DNA fragments in the upstream and downstream regions of the position where the above DNA fragment is introduced on an arbitrary genome are prepared, including the drug resistance gene prepared by the SOE-PCR method described above, and the control region bound upstream. the DNA fragment consisting of a part or all of the structural gene region of the pgsBCA gene, (upstream region) - (including the drug resistance gene, consisting of some or all of the structural gene region of the pgsBCA gene control region linked to an upstream DNA The fragments are bound by the SOE-PCR method in the order of (fragment)-(downstream region). Thereafter, the obtained DNA fragment is incorporated into the host microbial cell by a known method, so that the homologous pair of the two crosses in the upstream region and the downstream region at any position on the host microbial genome is obtained. A change occurs. As a result, a transformant in which a part or all of the structural gene region of the pgsBCA gene having a control region bound to the target genomic region is introduced can be isolated using drug resistance as an index. As a result, the pgsBCA gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene can be genetically stably held at an arbitrary position on the genome.

また、選択される宿主微生物は、野生型の微生物、あるいは野生型に対して所定の変異を導入した変異株のいずれも使用することができる。さらに、変異株のなかでも、特にPGA分解酵素をコードする遺伝子(PGA分解酵素遺伝子)を欠失させた変異株を宿主として使用することで、より良好な効果が期待できる。枯草菌におけるPGA分解酵素遺伝子としては、ggt遺伝子が知られている[Kimura,K.,et al.: Microbiology, 150, pp4115-4123 (2004)]。
枯草菌のggt遺伝子の塩基配列を配列番号10に示し、ggt遺伝子によりコードされるPGA分解酵素GGTのアミノ酸配列を配列番号11に示す。また、枯草菌以外の微生物を宿主微生物として使用する場合にも、ggt遺伝子に相当する遺伝子を欠失させた変異株を使用することが好ましい。
枯草菌のggt遺伝子と同じ機能を有する、及び/又はこの遺伝子の塩基配列と塩基配列において90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する、他の微生物(好ましくはBacillus属細菌)由来の遺伝子は、これら遺伝子に相当する遺伝子と考えられ、本発明において欠失、不活性化すべき遺伝子に含まれる。
As the host microorganism to be selected, either a wild-type microorganism or a mutant strain into which a predetermined mutation has been introduced can be used. Further, among the mutant strains, a better effect can be expected by using as a host a mutant strain in which a gene encoding PGA-degrading enzyme (PGA-degrading enzyme gene) is deleted. The ggt gene is known as a PGA-degrading enzyme gene in Bacillus subtilis [Kimura, K., et al .: Microbiology, 150, pp4115-4123 (2004)].
The base sequence of the Ggt gene of Bacillus subtilis is shown in SEQ ID NO: 10, and the amino acid sequence of PGA-degrading enzyme GGT encoded by the ggt gene is shown in SEQ ID NO: 11. In addition, when a microorganism other than Bacillus subtilis is used as the host microorganism, it is preferable to use a mutant strain in which a gene corresponding to the ggt gene is deleted.
It has the same function as the B. subtilis ggt gene, and / or the base sequence and base sequence of this gene is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably Genes derived from other microorganisms (preferably Bacillus bacteria) having identity of 98% or more, more preferably 99% or more are considered to be genes corresponding to these genes, and are deleted or inactivated in the present invention. Included in genes.

尚、本発明においてggt遺伝子は、配列番号10に示す塩基配列からなる遺伝子に限定されず、配列番号10に示す塩基配列に対して90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列を含み、PGA分解活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を含む意味である。ここでの「塩基配列の同一性」とは前述と同じ定義である。
また、ggt遺伝子は、配列番号11に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたPGA分解能を有するアミノ酸配列を含む。ここで、「1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列」には、例えば1〜12個、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列が含まれ、付加には、両末端への1〜数個のアミノ酸の付加が含まれる。
また、ggt遺伝子は、配列番号11で示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、PGA分解活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を含む意味である。
In the present invention, the ggt gene is not limited to the gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 10, but 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 96% or more, relative to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 10. More preferably 97% or more, more preferably 98% or more, and more preferably 99% or more, and includes a gene encoding a protein having a PGA degrading activity. Here, “identity of base sequences” has the same definition as described above.
The ggt gene includes an amino acid sequence having PGA resolution in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11. Here, the “amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted, added or inserted” includes, for example, 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4 amino acids. A deleted, substituted or added amino acid sequence is included, and the addition includes the addition of one to several amino acids at both ends.
Further, the ggt gene is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99%, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11. It is meant to include a gene encoding a protein having an amino acid sequence having% or more identity and having PGA degradation activity.

さらに、本発明においてggt遺伝子とは、配列番号10に示す塩基配列の相補鎖に対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、PGA分解活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を含む意味である。
ここで、「ストリンジェントな条件下」とは前述と同じ定義を用いる。ggt遺伝子或いはその遺伝子に相当する遺伝子を欠失させる方法としては、従来公知の手法を適宜使用することができる。例えば、ggt遺伝子の一部を含むDNA断片を適当なプラスミド(ベクター)にクローニングして得られる環状の組換えプラスミドを宿主微生物細胞内に取り込ませ、標的遺伝子の一部領域に於ける相同組換えによって宿主微生物ゲノム上の標的遺伝子を分断して欠失又は不活性化することが可能である[Leenhouts, K., et al.: Mol. Gen. Genet., 253, 217-224 (1996)]。
Furthermore, in the present invention, the ggt gene is meant to include a gene that hybridizes under stringent conditions to a complementary strand of the base sequence shown in SEQ ID NO: 10 and encodes a protein having PGA degradation activity.
Here, the same definition as above is used for “stringent conditions”. As a method for deleting the ggt gene or a gene corresponding to the gene, a conventionally known method can be appropriately used. For example, a circular recombination plasmid obtained by cloning a DNA fragment containing a part of the ggt gene into an appropriate plasmid (vector) is taken into the host microorganism cell, and homologous recombination in a partial region of the target gene Can disrupt and inactivate target genes on the host microbial genome [Leenhouts, K., et al .: Mol. Gen. Genet., 253, 217-224 (1996)] .

特に、本発明微生物を構築するための宿主微生物として枯草菌を用いる場合、相同組換えにより標的遺伝子を欠失又は不活性化する方法については、前述のように既にいくつかの報告例があり、こうした方法を繰り返すことによって、目的の宿主微生物を得ることができる。また、ランダムな遺伝子の不活性化方法としては、変異誘発剤の使用や宿主微生物への紫外線、γ線等の照射によっても実施可能である。
この場合、ggt構造遺伝子内への塩基置換、塩基挿入或いは一部欠失といった変異導入の他に、プロモーター領域等の制御領域への同様の変異導入、またはggt遺伝子の発現制御に関連する遺伝子への同様の変異導入によっても同等の効果が期待できる。
さらに、より効率的な手法として、ggt遺伝子の上流、下流領域を含むがggt遺伝子を含まない直鎖状のDNA断片を前述のSOE-PCR法によって構築し、これを宿主微生物細胞内に取り込ませて宿主微生物ゲノム上のggt遺伝子の外側の2ヶ所で二回交差の相同組換えを起こさせることにより、ゲノム上のggt遺伝子を欠失させるといった手法も実施可能である(図2参照)。
In particular, when Bacillus subtilis is used as a host microorganism for constructing the microorganism of the present invention, there are already several reports on the method for deleting or inactivating a target gene by homologous recombination, as described above, By repeating these methods, the target host microorganism can be obtained. In addition, a random gene inactivation method can be carried out by using a mutagen or by irradiating the host microorganism with ultraviolet rays, γ rays or the like.
In this case, in addition to the introduction of mutations such as base substitution, base insertion, or partial deletion into the ggt structural gene, to the genes related to the same mutation introduction into the control region such as the promoter region or the expression control of the ggt gene. The same effect can be expected by introducing the same mutation.
Furthermore, not more as an efficient approach to construct upstream of ggt gene, by a linear DNA fragment including downstream region does not include the ggt gene aforementioned SOE-PCR method, which incorporated into a host microorganism cell It is also possible to carry out a technique of deleting the ggt gene on the genome by causing double crossover homologous recombination at two locations outside the ggt gene on the host microorganism genome (see FIG. 2).

後述の実施例に示すように、PGA生産能を付与した宿主微生物に、枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することにより、宿主微生物と比較してPGAの生産性が向上でき、生産コストを低減することができ、更に得られた組換え微生物を用いればPGAを工業的に効率良く製造することができる。 As shown in the examples below, the host microorganism imparted with ability of producing PGA, pgsB in gene and pgsA gene or genes corresponding to the gene or Bacillus subtilis, corresponding to pgsB gene or the gene in B. subtilis genes Or a gene corresponding to the gene, a pgsC gene in Bacillus subtilis, a gene corresponding to the gene and a pgsA gene or a gene corresponding to the gene, a pgsC gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene, or pgsB in Bacillus subtilis By introducing a gene or a gene corresponding to the gene, the productivity of PGA can be improved compared to the host microorganism, the production cost can be reduced, and if the obtained recombinant microorganism is used, PGA can be industrialized. Can be manufactured efficiently.

特に、pgsBCA遺伝子上流の制御領域にBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域を挿入させた枯草菌株を用いてPGAを生産させた場合を対照とし、当該微生物を宿主微生物として枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することで、対照の生産性を100%とする相対値に対してPGAの生産性を110〜150%に向上することができる。また、上記同様の宿主微生物に、枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することで、対照の生産性を100%とする相対値に対してPGAの生産性を110〜130%に向上することができる。このうち、生産性向上の点から、枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することが好ましい。 In particular, when a PGA was produced using a Bacillus subtilis strain in which the cellulase gene control region of Bacillus sp. KSM-S237 was inserted into the control region upstream of the pgsBCA gene, the microorganism was used as a host microorganism in Bacillus subtilis. by introducing the gene corresponding to the gene and pgsA gene or the gene corresponding to the pgsB gene or the gene from 110 to 150% the productivity of PGA controls productivity to the relative value to 100% Can be improved. Further, in the above same host microorganism, by introducing the gene corresponding to pgsC gene or the gene in a gene and pgsA gene or genes corresponding to the gene, or Bacillus subtilis corresponding to pgsC gene or the gene in B. subtilis The PGA productivity can be improved to 110-130% with respect to the relative value where the control productivity is 100%. Above all, in view of improving productivity, it is preferable to introduce a gene corresponding to the gene and pgsA gene or the gene corresponding to the pgsB gene or the gene in B. subtilis.

また、pgsBCA遺伝子上流の制御領域にBacillus属細菌由来のrapA遺伝子の制御領域を挿入させた枯草菌株を用いてPGAを生産させた場合を対照とし、当該微生物を宿主微生物として枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子及びpgsA遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することで、対照の生産性を100%とする相対値に対してPGAの生産性を110〜500%に向上することができる。また、枯草菌におけるpgsB遺伝子若しくは当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することで、対照の生産性を100%とする相対値に対してPGAの生産性を110〜1,500%に向上することができる。 Further, as a control when to produce PGA using Bacillus strains were inserted control region of rapA gene derived from Bacillus bacteria in the control region of the pgsBCA gene upstream, heritage pgsB in B. subtilis the microorganism as a host microorganism Den By introducing a child or a gene corresponding to the gene and a pgsA gene or a gene corresponding to the gene, the productivity of PGA is improved to 110 to 500% with respect to a relative value where the productivity of the control is 100%. be able to. Moreover, by introducing the pgsB gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene, the productivity of PGA can be improved to 110 to 1,500% with respect to the relative value where the productivity of the control is 100%.

従って、本発明を用いれば、様々な用途で利用されるPGAの生産コストを大幅に低減することができる。この様にPGAの生産コストを低減することが可能であることからPGAの工業的生産にも有用である。さらに、本発明を用いて製造されたPGAは、化粧品、医薬品、食品、水質浄化剤、保水材料、増粘剤等の様々な用途に使用することができる。   Therefore, if the present invention is used, the production cost of PGA used for various purposes can be greatly reduced. Since the production cost of PGA can be reduced in this way, it is also useful for industrial production of PGA. Furthermore, the PGA produced using the present invention can be used in various applications such as cosmetics, pharmaceuticals, foods, water purification agents, water retention materials, thickeners and the like.

また、本発明の組換え微生物を用いてPGAを製造する際には、先ず、適切な培地において当該組換え微生物を培養し、菌体外に生産されたPGAを培地から取得する。培地としては、デンプン、マルトオリゴ糖、マルトース、グルコース、フルクトース、キシロース、アラビノース、グリセロール、各種有機酸等の炭素源、各種アミノ酸、ポリペプトン、トリプトン、硫酸アンモニウムや尿素等の窒素源、ナトリウム塩等の無機塩類及びその他必要な栄養源、微量金属塩等を含有する組成の培地を使用できる。また、培地としては合成培地でも良いし、天然培地でも良い。   When producing PGA using the recombinant microorganism of the present invention, first, the recombinant microorganism is cultured in an appropriate medium, and PGA produced outside the cells is obtained from the medium. Medium includes starch, maltooligosaccharide, maltose, glucose, fructose, xylose, arabinose, glycerol, carbon sources such as various organic acids, various amino acids, nitrogen sources such as polypeptone, tryptone, ammonium sulfate and urea, and inorganic salts such as sodium salts In addition, a medium having a composition containing necessary nutrients, trace metal salts, and the like can be used. The medium may be a synthetic medium or a natural medium.

特に、PGAの生産性を向上させるには、培養対象の組換え微生物が生育に必要とするグルタミン酸量よりも過剰量のグルタミン酸が添加された培地を使用することが好ましい。具体的には培地中へはナトリウム塩(グルタミン酸ナトリウム)として添加することが好ましいが、その濃度は、例えば0.005〜600g/L、好ましくは0.05〜500g/L、より好ましくは0.1〜400g/L、最も好ましくは0.5〜300g/Lである。   In particular, in order to improve the productivity of PGA, it is preferable to use a medium to which an excess amount of glutamic acid is added than the amount of glutamic acid required for the growth of the recombinant microorganism to be cultured. Specifically, the sodium salt (sodium glutamate) is preferably added to the medium, but the concentration is, for example, 0.005 to 600 g / L, preferably 0.05 to 500 g / L, more preferably 0.1 to 400 g / L, Most preferably, it is 0.5 to 300 g / L.

培養条件として、至適温度は、好ましくは10〜40℃であり、より好ましくは30〜40℃である。至適pHは、好ましくはpH4〜8であり、より好ましくは5〜8である。また、培養日数は、種菌接種後、好ましくは1〜10日間であり、より好ましくは2〜5日間である。培養は、特に限定されないが、振とう培養、攪拌培養、通気培養、静置培養などが挙げられる。   As culture conditions, the optimum temperature is preferably 10 to 40 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. The optimum pH is preferably pH 4-8, more preferably 5-8. Moreover, the culture days are preferably 1 to 10 days, more preferably 2 to 5 days after inoculation with the inoculum. The culture is not particularly limited, and examples include shaking culture, agitation culture, aeration culture, and stationary culture.

培地中に蓄積されたPGAを取得する際には、PGAを生産させた宿主微生物の菌体を除去する必要があるが、これには遠心分離による方法、限外濾過膜を用いる方法、電気透析法、pHをPGAの等電点付近に維持することで沈殿として取得する方法等が挙げられ、さらに上記手法を組み合わせて用いることも可能である。   When obtaining PGA accumulated in the culture medium, it is necessary to remove the cells of the host microorganism that produced PGA. This includes centrifugation, ultrafiltration membranes, and electrodialysis. And a method of obtaining the precipitate as a precipitate by maintaining the pH near the isoelectric point of PGA, and a combination of the above methods is also possible.

尚、微生物におけるPGA生産能の評価は、例えば、前述したアミドリガーゼ活性による方法、グルタミン酸又はその塩を含有するPGA生産寒天培地に培養したときにコロニー周辺に形成される半透明の粘性物質を目視によって観察する方法、SDS-PAGEによってPGAを検出する方法[Yamaguchi, F., et al.: Biosci. Biotechnol. Biochem. 60, 255-258 (1996)]、或いは酸加水分解後にアミノ酸分析装置を用いて定量する方法[Ogawa, Y., et al.: Biosci. Biotechnol. Biochem., 61, 1684-1687 (1997)]、培養液から精製し乾燥重量を求める定量法[Ashiuchi,M., et al.: Biochem. Biophys. Res. Commun., 263: 6-12 (1999)]、ゲルろ過カラムを用いたHPLC(高速液体クロマトグラフィー)による定量/定性法[Kubota, H., et al.: Biosci. Biotechnol. Biochem., 57, 1212-1213 (1993)]によって行なうことができる。   In addition, the evaluation of PGA production ability in microorganisms is performed by, for example, the method using the above-mentioned amide ligase activity, and the semitransparent viscous substance formed around the colony when cultured on a PGA production agar medium containing glutamic acid or a salt thereof. The method of observation by HPLC, the method of detecting PGA by SDS-PAGE [Yamaguchi, F., et al .: Biosci. Biotechnol. Biochem. 60, 255-258 (1996)], or using an amino acid analyzer after acid hydrolysis [Ogawa, Y., et al .: Biosci. Biotechnol. Biochem., 61, 1684-1687 (1997)], quantification method for purifying from culture broth and determining dry weight [Ashiuchi, M., et al .: Biochem. Biophys. Res. Commun., 263: 6-12 (1999)], quantitative / qualitative method by HPLC (high performance liquid chromatography) using a gel filtration column [Kubota, H., et al .: Biosci Biotechnol. Biochem., 57, 1212-1213 (1993)].

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to a following example.

〔製造例1〕PGA合成関連遺伝子のクローニング(1)
本製造例には、PGA合成に関与する遺伝子群のクローニング方法を示した(図1参照)。Bacillus属細菌 KSM-366株(FERM BP-6262)から調製した染色体DNAを鋳型とし、表2に示したP-S237/BSpgsB atg FW(配列番号38)及びHindIII_BSpgsBCA RV(配列番号43)のプライマーセットを用いて、2.9kbのpgsBCA遺伝子DNA断片(BCA)を調製した(図1参照)。同様に、P-S237_BSpgsC FW(配列番号40)及びHindIII_BSpgsBCA RV(配列番号43)のプライマーセットを用い1.7kbのpgsCA遺伝子DNA断片(CA)、P-S237/BSpgsB atg FW(配列番号38)及びHindIII_BSpgsB RV(配列番号45)のプライマーセットを用い1.2kbのpgsB遺伝子DNA断片(B)、P-S237_BSpgsC FW(配列番号40)及びHindIII_BSpgsBC RV(配列番号44)のプライマーセットを用い0.5kbのpgsC遺伝子DNA断片(C)を調製した。また、P-S237/BSpgsB atg FW(配列番号38)及びpgsC FW(配列番号42)のプライマーセットを用い1.2kbのpgsB遺伝子DNA断片(b)、comp_pgsA/pgsC RV(配列番号41)及びHindIII_BSpgsBCA RV(配列番号43)のプライマーセットを用い1.2kbのpgsA遺伝子DNA断片(a)を予め調製し、これら断片(b及びa)を鋳型として配列番号38及び43のプライマーセットを用い、SOE−PCR法にてpgsBA遺伝子2.4kbのDNA断片(BA)を調製した。さらに、Bacillus属細菌 KSM-S237株(FERM BP-7875)から調製した染色体DNAを鋳型とし、表2に示したCm_S237 FW(配列番号36)及びP-S237 RV(配列番号37)のプライマーセットを用いて、Bacillus属細菌 KSM-S237株(FERM BP-7875)由来のS237セルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報)の0.6kbのプロモーター領域DNA断片(P_S237)を調製した。次に、得られた断片(P_S237)及び(BCA)と配列番号36及び43のプライマーセットを用いて、SOE−PCR法にて断片(P_S237)と(BCA)を一断片化した3.5kbのDNA断片(P_BCA)を得た(図1参照)。同様に、断片(P_S237)及び(BA)と配列番号36及び43のプライマーセットを用い3.0kbのDNA断片(P_BA)、断片(P_S237)及び(CA)と配列番号36及び43のプライマーセットを用い2.3kbのDNA断片(P_CA)、断片(P_S237)及び(B)と配列番号36及び45のプライマーセットを用い1.8kbのDNA断片(P_B)、断片(P_S237)及び(C)と配列番号36及び44のプライマーセットを用い1.1kbのDNA断片(P_C)を得た。尚、PCR反応にはGeneAmp9700(PE Applied Biosystems)とTaKaRa LA Taq(Takara)を用い、キット添付のプロトコールに従い実施した。
[Production Example 1] Cloning of PGA synthesis-related genes (1)
In this production example, a method for cloning genes involved in PGA synthesis was shown (see FIG. 1). Primer set of P-S237 / BSpgsB atg FW (SEQ ID NO: 38) and HindIII_BSpgsBCA RV (SEQ ID NO: 43) shown in Table 2 using chromosomal DNA prepared from Bacillus genus KSM-366 strain (FERM BP-6262) as a template Was used to prepare a 2.9 kb pgsBCA gene DNA fragment (BCA) (see FIG. 1). Similarly, using a primer set of P-S237_BSpgsC FW (SEQ ID NO: 40) and HindIII_BSpgsBCA RV (SEQ ID NO: 43), a 1.7 kb pgsCA gene DNA fragment (CA), P-S237 / BSpgsB atg FW (SEQ ID NO: 38) and HindIII_BSpgsB 1.2 kb pgsB gene DNA fragment (B) using the primer set of RV (SEQ ID NO: 45), 0.5 kb pgsC gene DNA using the primer set of P-S237_BSpgsC FW (SEQ ID NO: 40) and HindIII_BSpgsBC RV (SEQ ID NO: 44) Fragment (C) was prepared. In addition, using a primer set of P-S237 / BSpgsB atg FW (SEQ ID NO: 38) and pgsC FW (SEQ ID NO: 42), a 1.2 kb pgsB gene DNA fragment (b), comp_pgsA / pgsC RV (SEQ ID NO: 41) and HindIII_BSpgsBCA RV A 1.2 kb pgsA gene DNA fragment (a) was prepared in advance using the primer set of (SEQ ID NO: 43), and the SOE-PCR method using the primer set of SEQ ID NOs: 38 and 43 using these fragments (b and a) as templates. To prepare a 2.4 kb DNA fragment (BA) of the pgsBA gene. Furthermore, using a chromosomal DNA prepared from Bacillus genus KSM-S237 strain (FERM BP-7875) as a template, Cm_S237 FW (SEQ ID NO: 36) and P-S237 RV (SEQ ID NO: 37) primer sets shown in Table 2 were used. Using this, a 0.6 kb promoter region DNA fragment (P_S237) of the S237 cellulase gene (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-210081) derived from Bacillus genus KSM-S237 strain (FERM BP-7875) was prepared. Next, using the obtained fragments (P_S237) and (BCA) and the primer sets of SEQ ID NOs: 36 and 43, 3.5 kb DNA obtained by fragmenting fragments (P_S237) and (BCA) into one fragment by SOE-PCR method A fragment (P_BCA) was obtained (see FIG. 1). Similarly, using the primer sets of fragments (P_S237) and (BA) and SEQ ID NOs: 36 and 43, using the 3.0 kb DNA fragment (P_BA), fragments (P_S237) and (CA), and the primer sets of SEQ ID NOs: 36 and 43 Using a primer set of 2.3 kb DNA fragment (P_CA), fragment (P_S237) and (B) and SEQ ID NOs: 36 and 45, 1.8 kb DNA fragment (P_B), fragment (P_S237) and (C) and SEQ ID NO: 36 and A 1.1 kb DNA fragment (P_C) was obtained using 44 primer sets. The PCR reaction was performed using GeneAmp 9700 (PE Applied Biosystems) and TaKaRa LA Taq (Takara) according to the protocol attached to the kit.

〔製造例2〕ベクターの構築(1)
製造例1にて調製したDNA断片をそれぞれ制限酵素BamHI及びHindIIIにて制限酵素処理し、同様の制限酵素処理を施したプラスミドベクターpHY300PLK(Takara)とDNA Ligation kit Ver.2(Takara)を用いてライゲーション反応(結合化)を行なった。上記ライゲーション試料にて、コンピテントセル法にて大腸菌(HB101株)を形質転換し、テトラサイクリン-塩酸塩(SIGMA)を15ppm添加したLB寒天培地(LBTc寒天培地)上に出現したコロニーを形質転換体とした。得られた形質転換体を再度LBTc寒天培地にて生育させ、得られた菌体からハイピュア プラスミドアイソレーションキット(ロッシュ・ダイアグノスティックス)を用い組換えプラスミドを調製した。これらを制限酵素BamHI及びHindIIIにて制限酵素処理し、電気泳動法にてプラスミドベクター上のマルチクローニングサイトに、製造例1に示した目的とするDNA断片(P_BCA)、(P_BA)、(P_CA)、(P_B)及び(P_C)が挿入されていることを確認した。本製造例において、DNA断片(P_BCA)の挿入を確認した組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター pHY-P_S237/pgsBCA、DNA断片(P_BA)の挿入が確認できた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター pHY-P_S237/pgsBA、DNA断片(P_CA)の挿入が確認できた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター pHY-P_S237/pgsCA、DNA断片(P_B)の挿入が確認できた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター pHY-P_S237/pgsB、DNA断片(P_C)の挿入が確認できた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター pHY-P_S237/pgsCとした。
[Production Example 2] Construction of vector (1)
The DNA fragment prepared in Production Example 1 was digested with restriction enzymes Bam HI and Hin dIII, respectively, the same restriction enzyme treatment alms plasmid vector pHY300PLK (Takara) and DNA Ligation kit Ver.2 the (Takara) A ligation reaction (conjugation) was performed. Using the above ligation sample, E. coli (HB101 strain) was transformed by competent cell method, and colonies that appeared on LB agar medium (LBTc agar medium) supplemented with 15 ppm of tetracycline-hydrochloride (SIGMA) were transformed. It was. The obtained transformant was grown again on the LBTc agar medium, and a recombinant plasmid was prepared from the resulting cell using a high-purity plasmid isolation kit (Roche Diagnostics). These were restriction enzyme treatment with restriction enzymes Bam HI and Hin dIII, the multiple cloning site on the plasmid vector by electrophoresis, DNA fragments of interest as shown in Production Example 1 (P_BCA), (P_BA) , ( It was confirmed that (P_CA), (P_B), and (P_C) were inserted. In this production example, the recombinant plasmid that confirmed the insertion of the DNA fragment (P_BCA) was used as the PGA recombinant production vector pHY-P_S237 / pgsBCA, and the recombinant plasmid that was confirmed to be inserted into the DNA fragment (P_BA) was produced by the PGA recombinant production. Recombinant plasmid with confirmed insertion of vector for pHY-P_S237 / pgsBA, DNA fragment (P_CA) Recombinant plasmid with confirmed vector for PGA recombination production pHY-P_S237 / pgsCA, DNA fragment (P_B) PGA recombinant production vector pHY-P_S237 / pgsB, and a recombinant plasmid in which insertion of a DNA fragment (P_C) could be confirmed was designated as PGA recombinant production vector pHY-P_S237 / pgsC.

〔製造例3〕枯草菌改変体の作製(1)
本製造例には、製造例2で得られたベクターを導入するための枯草菌変異株の作製方法を示した(図3参照)。
製造例2において調製したpHY-P_S237/pgsBCAを鋳型とし、表2に示したHindIII_BSpgsB RV(配列番号45)及びTET4-1 F(配列番号46)のプライマーセットを用いて、プラスミド上のテトラサイクリン耐性遺伝子(Tetr)を含むS237セルラーゼプロモーター配列の結合した3.3kbのpgsB遺伝子断片(tet-P_B)を調製した。また、Bacillus subtilis Marburg No.168株(枯草菌168株)から調製した染色体DNAを鋳型とし、tet4-1_comp/pgsB FW(配列番号47)及びpgsB RV(配列番号48)のプライマーセットを用いて、枯草菌ゲノム上のPGA合成関連pgsBCA遺伝子の上流1.0kbのDNA断片(pgsB-UP)を調製した。これら断片(tet-P_B、pgsB-UP)を鋳型として配列番号45及び48のプライマーセットを用い、SOE−PCR法にて枯草菌ゲノム上のpgsBCA遺伝子オペロンの上流プロモーター置換用DNA断片(tet-P_S237)を得た。続いて、得られたDNA断片(tet-P_S237)を用いコンピテントセル法により枯草菌168株の形質転換を行ない、LBTc寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。さらに、得られた形質転換体からゲノムDNAを抽出し、これを鋳型とするPCRによってpgsBCA遺伝子オペロンの上流にS237セルラーゼプロモーターが導入された枯草菌変異株(1cp-P_S237/pgsBCAtet)であることを確認した。続いて、製造例1にて調製したS237セルラーゼプロモーター領域0.6kbのDNA断片(P_S237)、Staphylococcus aureus由来のpC194プラスミド[Horinouchi,S., Weisblum,B.,:J.Bacteriol.,150,815(1982)]を鋳型として、P-S237F_comp/Cm FW(配列番号49)及びpC194Cm RV(配列番号50)のプライマーセットで調製したクロラムフェニコール耐性遺伝子0.9kbのDNA断片(Cmr)、枯草菌168株の染色体DNAを鋳型として、pgsB RV(配列番号48)及びpgsB/Cm F(配列番号51)のプライマーセットを用いて、pgsBCA遺伝子オペロンの上流プロモーターを含む1.0kbのDNA断片(pgsB-UP2)を調製した。さらに、これらDNA断片(P_S237、Cm、pgsB-UP2)を鋳型として、P-S237 RV(配列番号37)及びpgsB RV(配列番号48)のプライマーセットを用い、SOE−PCR法にて一断片化した2.5kbのDNA断片を得た。得られたDNA断片を用いて、コンピテントセル法により枯草菌変異株(1cp-P_S237/pgsBCAtet)の形質転換を行ない、10ppmクロラムフェニコール(SIGMA)を添加したLB寒天培地上(LBCm寒天培地)に生育したコロニーを形質転換体とし、得られた形質転換体を枯草菌変異株(1cp-P_S237/pgsBCAcm)とした。
[Production Example 3] Production of modified Bacillus subtilis (1)
In this production example, a method for producing a Bacillus subtilis mutant for introducing the vector obtained in Production Example 2 was shown (see FIG. 3).
Using the pHY-P_S237 / pgsBCA prepared in Production Example 2 as a template and using the HindIII_BSpgsB RV (SEQ ID NO: 45) and TET4-1 F (SEQ ID NO: 46) primer sets shown in Table 2, the tetracycline resistance gene on the plasmid A 3.3 kb pgsB gene fragment (tet-P_B) linked to the S237 cellulase promoter sequence containing (Tet r ) was prepared. In addition, using a chromosomal DNA prepared from Bacillus subtilis Marburg No.168 (Bacillus subtilis 168) as a template, using a primer set of tet4-1_comp / pgsB FW (SEQ ID NO: 47) and pgsB RV (SEQ ID NO: 48), A 1.0 kb upstream DNA fragment (pgsB-UP) of the pgsBCA gene related to PGA synthesis on the Bacillus subtilis genome was prepared. Using these fragments (tet-P_B, pgsB-UP) as a template and the primer sets of SEQ ID NOs: 45 and 48, DNA fragments (tet-P_S237) for upstream promoter replacement of the pgsBCA gene operon on the Bacillus subtilis genome by SOE-PCR method ) Subsequently, 168 strains of Bacillus subtilis were transformed by the competent cell method using the obtained DNA fragment (tet-P_S237), and colonies grown on the LBTc agar medium were isolated as transformants. Furthermore, it is a Bacillus subtilis mutant strain (1cp-P_S237 / pgsBCAtet) in which the S237 cellulase promoter is introduced upstream of the pgsBCA gene operon by extracting genomic DNA from the obtained transformant and using this as a template. confirmed. Subsequently, the S237 cellulase promoter region 0.6 kb DNA fragment prepared in Production Example 1 (P_S237), the pC194 plasmid derived from Staphylococcus aureus [Horinouchi, S., Weisblum, B., J. Bacteriol., 150, 815 (1982) ], A chloramphenicol resistance gene 0.9 kb DNA fragment (Cm r ) prepared with a primer set of P-S237F_comp / Cm FW (SEQ ID NO: 49) and pC194Cm RV (SEQ ID NO: 50), Bacillus subtilis 168 strain A kbsB RV (SEQ ID NO: 48) and pgsB / CmF (SEQ ID NO: 51) primer set was used as a template to prepare a 1.0 kb DNA fragment (pgsB-UP2) containing the upstream promoter of the pgsBCA gene operon. Prepared. Furthermore, using these DNA fragments (P_S237, Cm, pgsB-UP2) as a template, P-S237 RV (SEQ ID NO: 37) and pgsB RV (SEQ ID NO: 48) primer sets were used to make a single fragment by SOE-PCR. A 2.5 kb DNA fragment was obtained. The resulting DNA fragment was used to transform a Bacillus subtilis mutant (1cp-P_S237 / pgsBCAtet) by a competent cell method, and on an LB agar medium (LBCm agar medium) supplemented with 10 ppm chloramphenicol (SIGMA) ) Was used as a transformant, and the obtained transformant was a Bacillus subtilis mutant (1cp-P_S237 / pgsBCAcm).

〔製造例4〕枯草菌改変体の作製(2)
本製造例には、製造例2で得られたベクターを導入するための枯草菌変異株の作製方法を示した(図4参照)。枯草菌168株から調製した染色体DNAを鋳型とし、rapA FW(配列番号52)及びP_rapA/Cm R(配列番号53)のプライマーセットを用いて、枯草菌ゲノム上のrapA遺伝子(BG10652)の構造遺伝子(ORF)より0.5kb上流にクロラムフェニコール耐性遺伝子を挿入するための上流側0.5kbのDNA断片(rapA-UP)、同様にP_rapA/Cm F(配列番号54)及びP_rapA RV(配列番号55)のプライマーセットを用いて、クロラムフェニコール耐性遺伝子を挿入するための下流側0.5kbのDNA断片(rapA-DW)を調製した(尚、この際に配列番号55のプライマーはrapA遺伝子のORF開始コドンttgをatgに変更するようにデザインした)。また、プラスミドpC194を鋳型として、Cm_comp FW(配列番号56)及びCm_comp RV(配列番号57)のプライマーセットを用いて、クロラムフェニコール耐性遺伝子0.9kbのDNA断片(Cm2)を作製した。さらに、これらDNA断片(rapA-UP、Cm2、rapA-DW)を鋳型として、配列番号52及び55のプライマーセットを用い、SOE−PCR法にて一断片化した1.9kbのDNA断片を得た。得られたDNA断片を用いて、コンピテントセル法により枯草菌168株の形質転換を行ない、LBCm寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体とし、得られた形質転換体を枯草菌変異株(P-rapA/Cm)とした。続いて、上記枯草菌変異株(P-rapA/Cm)から調製した染色体DNAを鋳型とし、P_rapA RV(配列番号55)及びpC194Cm FW(配列番号58)のプライマーセットを用いて、0.9kbのクロラムフェニコール耐性遺伝子と枯草菌ゲノム上の0.5kb rapA遺伝子上流のプロモーター領域(P_rapA)からなる1.4kbのDNA断片(Cm-P_rapA)を調製した。また、枯草菌168株から調製した染色体DNAを鋳型とし、pgsC FW(配列番号42)及びcomp_P-rapA R/BSpgsBatg FW(配列番号60)のプライマーセットを用いて、枯草菌ゲノム上のpgsBCA遺伝子のORF開始コドンatgから下流までの1.2kbのDNA断片(pgsBatg)、pgsB RV(配列番号48)及びCmFW_comp/pgsB F(配列番号59)のプライマーセットを用いて、枯草菌ゲノム上のpgsBCA遺伝子上流1.0kbのDNA断片(pgsB-UP3)を調製した。さらに、これらDNA断片(Cm-P_rapA、pgsBatg、pgsB-UP3)を鋳型として、配列番号42及び48のプライマーセットを用い、SOE−PCR法にて一断片化した3.6kbのDNA断片を得た。得られたDNA断片を用いて、コンピテントセル法により枯草菌168株の形質転換を行ない、LBCm寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体とし、得られた形質転換体を枯草菌変異株(1cp-P_rapA/pgsBCAcm)とした。
[Production Example 4] Production of modified Bacillus subtilis (2)
In this production example, a method for producing a Bacillus subtilis mutant for introducing the vector obtained in Production Example 2 was shown (see FIG. 4). Structural gene of rapA gene (BG10652) on Bacillus subtilis genome using chromosomal DNA prepared from Bacillus subtilis 168 as a template and using primer set of rapA FW (SEQ ID NO: 52) and P_rapA / Cm R (SEQ ID NO: 53) (ORF) 0.5 kb upstream DNA fragment (rapA-UP) for inserting a chloramphenicol resistance gene 0.5 kb upstream, as well as P_rapA / Cm F (SEQ ID NO: 54) and P_rapA RV (SEQ ID NO: 55) ) Was used to prepare a downstream 0.5 kb DNA fragment (rapA-DW) for insertion of the chloramphenicol resistance gene (in this case, the primer of SEQ ID NO: 55 was the ORF of the rapA gene). Designed to change the start codon ttg to atg). A chloramphenicol resistance gene 0.9 kb DNA fragment (Cm2) was prepared using plasmid pC194 as a template and a primer set of Cm_comp FW (SEQ ID NO: 56) and Cm_comp RV (SEQ ID NO: 57). Furthermore, using these DNA fragments (rapA-UP, Cm2, and rapA-DW) as templates, a primer set of SEQ ID NOS: 52 and 55 was used to obtain a 1.9 kb DNA fragment that was fragmented by the SOE-PCR method. Using the obtained DNA fragment, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by the competent cell method, colonies grown on LBCm agar medium were used as transformants, and the obtained transformants were transformed into Bacillus subtilis mutant strains ( P-rapA / Cm). Subsequently, using the chromosomal DNA prepared from the Bacillus subtilis mutant strain (P-rapA / Cm) as a template, using a primer set of P_rapA RV (SEQ ID NO: 55) and pC194Cm FW (SEQ ID NO: 58), Lambphenicol resistance gene and 0.5 kb on Bacillus subtilis genome A 1.4 kb DNA fragment (Cm-P_rapA) consisting of a promoter region (P_rapA) upstream of the rapA gene was prepared. In addition, chromosomal DNA prepared from Bacillus subtilis 168 strain was used as a template, and the pgsBCA gene on the Bacillus subtilis genome was used using a primer set of pgsC FW (SEQ ID NO: 42) and comp_P-rapA R / BSpgsBatg FW (SEQ ID NO: 60). Using a primer set of 1.2 kb DNA fragment (pgsBatg), pgsB RV (SEQ ID NO: 48) and CmFW_comp / pgsBF (SEQ ID NO: 59) from the ORF start codon atg to the downstream, 1.0 pgsBCA gene upstream 1.0 on the Bacillus subtilis genome A kb DNA fragment (pgsB-UP3) was prepared. Furthermore, using these DNA fragments (Cm-P_rapA, pgsBatg, pgsB-UP3) as a template, a primer set of SEQ ID NOS: 42 and 48 was used to obtain a 3.6 kb DNA fragment that was fragmented by the SOE-PCR method. Using the obtained DNA fragment, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by the competent cell method, colonies grown on LBCm agar medium were used as transformants, and the obtained transformants were transformed into Bacillus subtilis mutant strains ( 1cp-P_rapA / pgsBCAcm).

〔製造例5〕プラスミド導入による形質転換
本製造例には、枯草菌及びその改変株の形質転換方法を示した。
製造例3で作製した枯草菌変異株(1cp-P_S237/pgsBCAcm)及び製造例4で作製した枯草菌変異株(1cp-P_rapA/pgsBCAcm)を遺伝子導入の元株として、組換え生産の対照となる組換えDNA断片導入前のプラスミド(pHY300PLK)及び製造例2で作製したPGA合成関連遺伝子発現ベクター(pHY-P_S237/pgsBCA、pHY-P_S237/pgsBA、pHY-P_S237/pgsCA、pHY-P_S237/pgsB、pHY-P_S237/pgsC)を用い、プロトプラスト法にて形質転換を行なった。30ppmテトラサイクリン-塩酸塩を添加したDM3プロトプラスト再生培地(DM3培地)上に生育したコロニーをプラスミドが導入された目的とする枯草菌形質転換体として選抜した。
[Production Example 5] Transformation by introduction of plasmid In this production example, a method for transforming Bacillus subtilis and its modified strain was shown.
The Bacillus subtilis mutant strain produced in Production Example 3 (1cp-P_S237 / pgsBCAcm) and the Bacillus subtilis mutant strain produced in Production Example 4 (1cp-P_rapA / pgsBCAcm) are used as a source strain for gene transfer, and are used as controls for recombinant production. Plasmid before introduction of recombinant DNA fragment (pHY300PLK) and PGA synthesis-related gene expression vectors prepared in Production Example 2 (pHY-P_S237 / pgsBCA, pHY-P_S237 / pgsBA, pHY-P_S237 / pgsCA, pHY-P_S237 / pgsB, pHY -P_S237 / pgsC) and transformed by the protoplast method. Colonies that grew on DM3 protoplast regeneration medium (DM3 medium) supplemented with 30 ppm tetracycline-hydrochloride were selected as the desired Bacillus subtilis transformants into which the plasmid was introduced.

〔実施例1〕生産性評価−1
製造例5で得られた枯草菌形質転換体のうち、1cp-P_S237/pgsBCAcm株を遺伝子導入の元株として、pHY300 PLKを対照に、pHY-P_S237/pgsBCA、pHY-P_S237/pgsBA、pHY-P_S237/pgsBを導入した形質転換体をLBTc寒天培地上に接種し、30℃で一晩静置培養を行なった。この後、LBTc寒天培地上に生育した上記形質転換体を、予め滅菌した2.0mL容微量遠心チューブ内で0.8〜1.6mLの改変2xL/Maltose+MSG培地(以下、2xL/Mal+MSG培地;2.0%トリプトン、1.0%酵母エキス、1.0%塩化ナトリウム、8.0%グルタミン酸ナトリウム1水和物、7.5%マルトース、7.5ppm硫酸マンガン4-5水和物、15ppmテトラサイクリン-塩酸塩)中で攪拌/懸濁し、静置した後の上清液を種培養液とした。この種培養液を新たな2xL/Mal+MSG培地に1%(v/v)接種し、坂口フラスコにて、37℃、120rpm、3日間の往復振盪培養(TB-20R-3F、高崎科学機器)に供した。
評価培養終了後、後述の測定例に示した分析条件にてPGAの生産性及び分子量を測定し、そのうちの生産性評価結果を表3に示した。表3に示すように、対照となるpHY300PLKベクターの導入株に対して、pHY-P_S237/pgsBA、pHY-P_S237/pgsCA及びpHY-P_S237/pgsC導入株において、PGAの生産性が向上することが明らかとなった。また、その効果はpHY-P_S237/pgsBCA導入株に比べて顕著であった。尚、pHY-P_S237/pgsBA、pHY-P_S237/pgsCA及びpHY-P_S237/pgsC導入株が生産したPGAの分子量(培養1日)は、それぞれ8,000,000〜15,000,000のPGA、6,000,000〜9,000,000のPGAであった。
[Example 1] Productivity evaluation-1
Of the Bacillus subtilis transformants obtained in Production Example 5, 1cp-P_S237 / pgsBCAcm strain was used as the original strain for gene transfer, pHY300 PLK was used as a control, pHY-P_S237 / pgsBCA, pHY-P_S237 / pgsBA, pHY-P_S237. A transformant introduced with / pgsB was inoculated on an LBTc agar medium, and statically cultured at 30 ° C. overnight. Thereafter, the transformant grown on the LBTc agar medium was transformed into 0.8 to 1.6 mL of a modified 2 × L / Maltose + MSG medium (hereinafter referred to as 2 × L / Mal + MSG medium; 2.0) in a presterilized 2.0 mL microcentrifuge tube. Stir / suspend in 1% tryptone, 1.0% yeast extract, 1.0% sodium chloride, 8.0% sodium glutamate monohydrate, 7.5% maltose, 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline-hydrochloride) The supernatant after standing still was used as a seed culture solution. This seed culture is inoculated to a new 2xL / Mal + MSG medium at 1% (v / v), and reciprocal shaking culture at 37 ° C, 120 rpm for 3 days (TB-20R-3F, Takasaki Scientific Instruments) ).
After completion of the evaluation culture, the productivity and molecular weight of PGA were measured under the analysis conditions shown in the measurement examples described later, and the productivity evaluation results are shown in Table 3. As shown in Table 3, it is clear that the productivity of PGA is improved in the pHY-P_S237 / pgsBA, pHY-P_S237 / pgsCA and pHY-P_S237 / pgsC-introduced strains as compared to the control pHY300PLK vector-introduced strains. It became. In addition, the effect was remarkable compared with the pHY-P_S237 / pgsBCA-introduced strain. The molecular weights of PGA produced by pHY-P_S237 / pgsBA, pHY-P_S237 / pgsCA and pHY-P_S237 / pgsC-introduced strains (1 day of culture) were 8,000,000-15,000,000 PGA and 6,000,000-9,000,000 PGA, respectively.

〔実施例2〕 生産性評価−2
製造例5で得られた枯草菌形質転換体のうち、1cp-P_rapA/pgsBCAcm株を遺伝子導入の元株として、pHY300 PLKを対照に、pHY-P_S237/pgsBCA、pHY-P_S237/pgsBA、pHY-P_S237/pgsBを導入した形質転換体を前述の実施例1と同様の生産性評価に供した。
評価培養終了後、実施例1と同様に測定例に示した条件にて分析を行ない、生産性評価結果を表4に示した。表4に示したように、対照となるpHY300PLKベクターの導入株に対して、pHY-P_S237/pgsBA及びpHY-P_S237/pgsB導入株において、PGAの生産性が向上することが明らかとなった。また、その効果はpHY-P_S237/pgsBCA導入株に比べて顕著であった。尚、pHY-P_S237/pgsBA及びpHY-P_S237/pgsB導入株が生産したPGAの分子量(培養1日)は、それぞれ800,000〜8,000,000のPGA及び5,000,000〜9,000,000のPGAであった。
[Example 2] Productivity evaluation-2
Among the Bacillus subtilis transformants obtained in Production Example 5, 1cp-P_rapA / pgsBCAcm strain was used as the original strain for gene transfer, pHY300 PLK was used as a control, pHY-P_S237 / pgsBCA, pHY-P_S237 / pgsBA, pHY-P_S237. The transformant introduced with / pgsB was subjected to the same productivity evaluation as in Example 1 described above.
After completion of the evaluation culture, analysis was performed under the conditions shown in the measurement examples in the same manner as in Example 1, and the productivity evaluation results are shown in Table 4. As shown in Table 4, it was revealed that the productivity of PGA was improved in the pHY-P_S237 / pgsBA and pHY-P_S237 / pgsB-introduced strains compared to the control-introduced strain of pHY300PLK vector. In addition, the effect was remarkable compared with the pHY-P_S237 / pgsBCA-introduced strain. The molecular weights of PGA produced by pHY-P_S237 / pgsBA and pHY-P_S237 / pgsB-introduced strains (1 day of culture) were 800,000 to 8,000,000 PGA and 5,000,000 to 9,000,000 PGA, respectively.

〔測定例〕PGAの定量及び分子量測定法
実施例1〜2に示した評価培養終了後の培養液試料を、室温にて14,800rpmで30分間遠心分離(himacCF15RX、日立工機)に供し、遠心分離にて得られた培養液上清中の組換えPGA生産量の測定を行なった。TSKGel G4000PWXL及びTSKGel G6000PWXLゲルろ過カラム(東ソー)を用いたHPLC分析を実施した。尚、分析条件は溶離液に0.1M硫酸ナトリウムを使用し、流速1.0mL/分、カラム温度50℃、UV検出波長を210nmとした。また、濃度検定には分子量80万のPGA(明治フードマテリアル)を用いて検量線を作成した。さらに、分子量検定にはプルラン Shodex STANDRD P-82(昭和電工)を用いて予め重量平均分子量を求めた各種分子量の異なるポリグルタミン酸[和光純薬工業(162-21411、162-21401)、SIGMA-ALDRICH(P-4886、P-4761)、明治フードマテリアル(分子量88万)]を用いた。
[Measurement example] Quantification of PGA and molecular weight measurement method After completion of the evaluation culture shown in Examples 1 and 2, the culture solution sample was centrifuged at 14,800 rpm at room temperature for 30 minutes (himacCF15RX, Hitachi Koki) and centrifuged. The amount of recombinant PGA produced in the culture supernatant obtained by the separation was measured. HPLC analysis using TSKGel G4000PWXL and TSKGel G6000PWXL gel filtration columns (Tosoh) was performed. The analysis conditions were such that 0.1 M sodium sulfate was used as the eluent, the flow rate was 1.0 mL / min, the column temperature was 50 ° C., and the UV detection wavelength was 210 nm. For the concentration test, a calibration curve was prepared using PGA (Meiji Food Material) with a molecular weight of 800,000. Furthermore, polyglutamic acid with different molecular weights (Wako Pure Chemical Industries (162-21411, 162-21401), SIGMA-ALDRICH) whose weight average molecular weight was determined in advance using pullulan Shodex STANDRD P-82 (Showa Denko) for molecular weight test. (P-4886, P-4761), Meiji Food Material (molecular weight 880,000)].

尚、前述の製造例記載の方法に準じて、配列番号37及び配列番号61〜71のプライマーを用いれば、枯草菌変異株(1cp-P_S237/pgsBCAcm株及び1cp-P_rapA/pgsBCAcm株)を宿主として、枯草菌におけるpgsBC遺伝子に相当する遺伝子を導入した枯草菌形質転換体を得ることができる。 If the primers of SEQ ID NO: 37 and SEQ ID NO: 61-71 are used according to the method described in the above production example, Bacillus subtilis mutant strains (1cp-P_S237 / pgsBCAcm strain and 1cp-P_rapA / pgsBCAcm strain) are used as hosts. A Bacillus subtilis transformant into which a gene corresponding to the pgsBC gene in Bacillus subtilis has been introduced can be obtained.

Claims (8)

微生物を用いてポリ−ガンマ−グルタミン酸を生産する方法において、枯草菌におけるpgsBCA遺伝子が発現してなる微生物に、枯草菌におけるpgsB遺伝子及びpgsA遺伝子のみ、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子及びpgsA遺伝子のみ、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子のみ、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子のみを導入することを特徴とするポリ−ガンマ−グルタミン酸の生産性を向上させる方法であって、
微生物がバチルス(Bacillus)属細菌であり、
pgsB遺伝子、pgsC遺伝子、pgsA遺伝子がそれぞれ以下の(1)〜(3)で示される遺伝子である方法。
(1)pgsB遺伝子:以下の(a)、(b)又は(c)のタンパク質をコードする遺伝子
(a)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質
(2)pgsC遺伝子:以下の(f)、(g)又は(h)のタンパク質をコードする遺伝子
(f)配列番号4に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(g)配列番号4に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質
(h)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質
(3)pgsA遺伝子:以下の(k)、(l)又は(m)のタンパク質をコードする遺伝子
(k)配列番号6に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(l)配列番号6に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCタンパク質との共存下でPGA合成能を有するタンパク質
(m)配列番号6で示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCとの共存下でPGA合成能を有するタンパク質
Using a microorganism poly - gamma - in the method of producing glutamic acid, the microorganism pgsBCA gene in B. subtilis is expressed, pgsB gene in Bacillus subtilis beauty pgsA gene alone, or pgsC gene及 beauty in B. subtilis pgsA gene alone, or only the pgsB gene in Bacillus subtilis, or poly and introducing only pgsC gene in B. subtilis - gamma - a method of improving the glutamate productivity,
The microorganism is a bacterium belonging to the genus Bacillus,
A method in which the pgsB gene, the pgsC gene, and the pgsA gene are genes represented by the following (1) to (3), respectively.
(1) pgsB gene: a gene encoding the following protein (a), (b) or (c)
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(B) a protein having an amide ligase activity, comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(C) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having an amide ligase activity
(2) pgsC gene: a gene encoding the following protein (f), (g) or (h)
(F) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
(G) a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and having a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein
(H) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and having a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein
(3) pgsA gene: a gene encoding the following protein (k), (l) or (m)
(K) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6
(L) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC proteins
(M) A protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 and having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC
枯草菌におけるpgsBCA遺伝子が発現してなる微生物に、枯草菌におけるpgsB遺伝子及びpgsA遺伝子のみ、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子及びpgsA遺伝子のみ、又は枯草菌におけるpgsB遺伝子のみ、又は枯草菌におけるpgsC遺伝子のみを導入して得られる組換え微生物であって、
微生物がバチルス(Bacillus)属細菌であり、
pgsB遺伝子、pgsC遺伝子、pgsA遺伝子がそれぞれ以下の(1)〜(3)で示される遺伝子である組換え微生物。
(1)pgsB遺伝子:以下の(a)、(b)又は(c)のタンパク質をコードする遺伝子
(a)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、アミドリガーゼ活性を有するタンパク質
(2)pgsC遺伝子:以下の(f)、(g)又は(h)のタンパク質をコードする遺伝子
(f)配列番号4に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(g)配列番号4に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質
(h)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、PgsBタンパク質の共存下でPGAを生成する機能を有するタンパク質
(3)pgsA遺伝子:以下の(k)、(l)又は(m)のタンパク質をコードする遺伝子
(k)配列番号6に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(l)配列番号6に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCタンパク質との共存下でPGA合成能を有するタンパク質
(m)配列番号6で示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、PgsB及びPgsCとの共存下でPGA合成能を有するタンパク質
A microorganism pgsBCA gene in B. subtilis is expressed, pgsB gene in Bacillus subtilis beauty pgsA gene alone, or pgsC gene in B. subtilis beauty pgsA gene alone, or pgsB gene in Bacillus subtilis only, or Bacillus subtilis A recombinant microorganism obtained by introducing only the pgsC gene in
The microorganism is a bacterium belonging to the genus Bacillus,
A recombinant microorganism in which the pgsB gene, the pgsC gene, and the pgsA gene are genes represented by the following (1) to (3), respectively.
(1) pgsB gene: a gene encoding the following protein (a), (b) or (c)
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(B) a protein having an amide ligase activity, comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
(C) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having an amide ligase activity
(2) pgsC gene: a gene encoding the following protein (f), (g) or (h)
(F) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
(G) a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and having a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein
(H) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and having a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein
(3) pgsA gene: a gene encoding the following protein (k), (l) or (m)
(K) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6
(L) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC proteins
(M) A protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 and having the ability to synthesize PGA in the presence of PgsB and PgsC
上記導入される遺伝子が、上記微生物の宿主細胞内で自己複製可能なプラスミド(ベクター)に組み込まれている請求項記載の組換え微生物。 The recombinant microorganism according to claim 2 , wherein the introduced gene is incorporated into a plasmid (vector) capable of self-replication in the host cell of the microorganism. 上記導入される遺伝子が、その上流に、微生物において機能を有する転写開始制御領域及び/又は翻訳開始制御領域を有する請求項2又は3記載の組換え微生物。 The recombinant microorganism according to claim 2 or 3 , wherein the introduced gene has a transcription initiation control region and / or a translation initiation control region having a function in the microorganism upstream thereof. バチルス(Bacillus)属細菌が枯草菌(Bacillus subtilis)である請求項2〜の何れか1項記載の組換え微生物。 The recombinant microorganism according to any one of claims 2 to 4 , wherein the bacterium belonging to the genus Bacillus is Bacillus subtilis. 請求項2〜の何れか1項記載の組換え微生物を用いて、ポリ−ガンマ−グルタミン酸の生産性を向上させることを特徴とするポリ−ガンマ−グルタミン酸の生産性を向上させる方法。 A method for improving the productivity of poly-gamma-glutamic acid, comprising improving the productivity of poly-gamma-glutamic acid using the recombinant microorganism according to any one of claims 2 to 5 . 微生物を用いてポリ−ガンマ−グルタミン酸を生産する方法において、請求項2〜の何れか1項記載の組換え微生物を用いて、ポリ−ガンマ−グルタミン酸の生産性を向上させることを特徴とするポリ−ガンマ−グルタミン酸の製造方法。 In the method for producing poly-gamma-glutamic acid using a microorganism, the recombinant microorganism according to any one of claims 2 to 5 is used to improve the productivity of poly-gamma-glutamic acid. A method for producing poly-gamma-glutamic acid. 請求項2〜の何れか1項記載の組換え微生物を培養し、生成されたポリ−ガンマ−グルタミン酸を取得することを特徴とするポリ−ガンマ−グルタミン酸の製造法。 A method for producing poly-gamma-glutamic acid, comprising culturing the recombinant microorganism according to any one of claims 2 to 5 and obtaining the produced poly-gamma-glutamic acid.
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