JP5601783B2 - Method for adjusting the molecular weight of poly-gamma-glutamic acid - Google Patents

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本発明は、組換え微生物を用いたポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法に関する。   The present invention relates to a method for adjusting the molecular weight of poly-gamma-glutamic acid using a recombinant microorganism.

ポリ−ガンマ−グルタミン酸は、グルタミン酸のγ-位のカルボキシル基と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 carboxyl 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)。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. (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)。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を用いた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)。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 (Non-patent Document 4). Among these PGA synthase systems PgsBCA, PgsB (also called YwsC) is known to be involved in the amide ligase reaction using the γ-position carboxy group in glutamic acid (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つの遺伝子を単独も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生産性を得るためには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, pgsB gene and pgsC gene are essential for PGA production, and pgsA gene is necessary to obtain the maximum PGA productivity. 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。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。 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. In Patent Document 8, 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.

一方、微生物は元来、自然界における様々な環境変化に対応するための多種多様な遺伝子群を有しており、近年のゲノム解読の結果からは、細胞増殖/分裂、代謝、核酸合成、情報伝達に関わる遺伝子群、さらに多くの機能未知の遺伝子群が存在することが明らかにされている。一方で、工業的な有用物質生産に微生物を用いる場合、限定した培地成分が豊富に供給され、安定に生存できる環境が与えられるため、ゲノム上にコードにされる上記のような遺伝子のなかには有用物質の生産にとっては不要な或いは有害な働きをする遺伝子も存在するものと考えられる。   On the other hand, microorganisms originally have a wide variety of genes to cope with various environmental changes in nature. From recent results of genome decoding, cell proliferation / division, metabolism, nucleic acid synthesis, information transmission It has been clarified that there are many gene groups with unknown functions. On the other hand, when microorganisms are used for the production of industrial useful substances, abundantly supplied limited medium components provide an environment where they can survive stably. Therefore, they are useful among the above-mentioned genes encoded on the genome. It is considered that there are genes that are unnecessary or harmful to the production of substances.

そこで、不要な或いは有害な働きをすると考えられる遺伝子を欠失又は不活性化することによって、有用物質(例えば異種タンパク質)の生産性を向上させるといった試みが行われているが(特許文献7及び8参照)、それらはリボソーム依存的に生産されるタンパク質の生産性に係わる報告例が多く、リボソーム非依存的に生産されるPGAやその他のポリ-アミノ酸に関して、宿主として用いる微生物菌株に遺伝子組換え技術を用いて変異導入を行ない、具体的には、特定の遺伝子を欠失又は不活性化することによりPGAを効率的に生産させるといった試みについての報告例はあまりない。   Therefore, attempts have been made to improve the productivity of useful substances (for example, heterologous proteins) by deleting or inactivating genes that are considered to be unnecessary or harmful (Patent Documents 7 and 7). 8), there are many reports on the productivity of proteins produced in a ribosome-dependent manner, and PGA and other poly-amino acids produced in a ribosome-independent manner are genetically modified into microbial strains used as hosts. There are few reports on attempts to efficiently produce PGA by mutating using technology, specifically by deleting or inactivating specific genes.

以上のことから、目的に応じた種々の分子量のPGAを効率良く生産するために必要な技術は開示されておらず、また、これまでにPGAの生産法として、宿主として用いる微生物菌株に積極的に変異導入を行ない、具体的には特定の遺伝子を欠失又は不活性化した宿主微生物を用いて、目的に応じて種々の分子量を調整したPGAを効率的に生産させるといった試みはなされていない。   From the above, the technology necessary for efficiently producing PGA of various molecular weights according to the purpose has not been disclosed, and as a PGA production method so far, it has been actively applied to microbial strains used as hosts. No attempt has been made to efficiently produce PGA with various molecular weights adjusted according to the purpose, using a host microorganism in which a specific gene has been deleted or inactivated. .

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

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2005−348641号公報JP-A-2005-348641 特開2007−130013号公報JP 2007-130013 A

本発明は、組換え微生物を用いたPGAの分子量調整方法、当該分子量調整方法を用いたPGAの製造方法及び組換え微生物に関する。   The present invention relates to a method for adjusting the molecular weight of PGA using a recombinant microorganism, a method for producing PGA using the molecular weight adjustment method, and a recombinant microorganism.

本発明者らは、前述のような実情に鑑み、PGAの分子量の調整方法等について鋭意検討した結果、PGA合成に関与するpgsB遺伝子、pgsC遺伝子及びpgsA遺伝子を全てを宿主微生物に導入することでPGAの生産が可能であると云う従来の知見に反し、pgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子と、pgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を特定の遺伝子を欠失又は不活性化して得られる宿主微生物に導入し、且つ、枯草菌におけるpgsA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を導入せずに得られる組換え微生物を用いることで、分子量の異なったPGAが得られること、すなわちPGAの分子量を調整することができるという知見を見出し、本発明を完成するに至った。
ここで、「PGAの分子量調整」とは、本発明の遺伝子導入によって、導入前の微生物が生産するPGAの分子量に比較して、導入後の微生物が生産するPGAを高分子化又は低分子化して、その分子量を調整することである。また、ここで分子量と重量平均分子量は同義である。
In light of the above-described circumstances, the present inventors have intensively studied methods for adjusting the molecular weight of PGA, and as a result, have introduced all of the pgsB gene, pgsC gene and pgsA gene involved in PGA synthesis into the host microorganism. contrary to conventional wisdom that say it is possible to produce PGA, and gene corresponding to pgsB gene or the gene, the resulting specific genes genes corresponding to pgsC gene or the gene deleted or inactivated host By using a recombinant microorganism obtained by introducing into a microorganism and without introducing the pgsA gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to that gene, PGA having a different molecular weight can be obtained, that is, the molecular weight of PGA is adjusted. As a result, the present inventors have found the knowledge that it can be performed and have completed the present invention.
Here, “adjustment of the molecular weight of PGA” means that the PGA produced by the microorganism after introduction is polymerized or reduced in molecular weight compared to the molecular weight of PGA produced by the microorganism before introduction by the gene introduction of the present invention. And adjusting its molecular weight. Here, the molecular weight and the weight average molecular weight are synonymous.

すなわち、本発明は、以下の1)〜5)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などを意味する。   That is, the present invention relates to the following 1) to 5). 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) 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ackA遺伝子、acoA遺伝子、acoR遺伝子、ahrC遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子,asnO遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、comX遺伝子、dhaS遺伝子、gapB遺伝子、glcK遺伝子、glcP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrA遺伝子、phrE遺伝子、phrI遺伝子、phrK遺伝子、proB遺伝子、rocA遺伝子、rocF遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)、skfA遺伝子、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化させて得られる宿主微生物に、PGA合成に関与する遺伝子群のなかで、枯草菌におけるpgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子と、枯草菌におけるpgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子とを導入し、且つ、枯草菌におけるpgsA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を宿主微生物に導入しないことを特徴とする、PGAの分子量調整方法。 1) In the method of producing PGA using microorganisms, the ackA gene, acoA gene, acoR gene, ahrC gene, argC gene, argD gene, argF gene, argJ gene, asnO gene, carA gene, codY gene, comP in Bacillus subtilis Gene, comQ gene, comX gene, dhaS gene, gapB gene, glcK gene, glcP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F gene ( oppABCDF gene operon), phrA gene, phrE gene, phrI gene, phrK gene, proB gene , RocA gene, rocF gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, sigH gene, sigK gene ( spoIVCB to spoIIIC gene), skfA gene, ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene, ywpG gene and these genes A host microorganism obtained by deleting or inactivating one or more genes selected from genes involved in PGA synthesis. Among gene group, introduced a gene corresponding to pgsB gene or the gene in B. subtilis, a gene corresponding to pgsC gene or the gene in B. subtilis, and, corresponding to the pgsA gene or the gene in B. subtilis A method for adjusting the molecular weight of PGA, wherein the gene to be transferred is not introduced into a host microorganism.

2) 枯草菌におけるackA遺伝子、acoR遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、phrE遺伝子、proB遺伝子、rocF遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化させて、PGAを高分子化することを特徴とする上記(1)のPGAの分子量調整方法。 2) Delete or inactivate one or more genes selected from ackA gene, acoR gene, argC gene, argD gene, phrE gene, proB gene, rocF gene, ywpG gene and genes corresponding to these genes in Bacillus subtilis. The method for adjusting the molecular weight of PGA according to (1) above, wherein the PGA is polymerized.

3) 枯草菌におけるacoA遺伝子、ahrC遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、gapB遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrI遺伝子、phrK遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化させて、PGAを低分子化することを特徴とする上記(1)のPGAの分子量調整方法。 3) acoA gene, ahrC gene, argF gene, argJ gene, carA gene, codY gene, comP gene, comQ gene, gapB gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F gene ( oppABCDF ) in Bacillus subtilis Gene operon), phrI gene, phrK gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, sigH gene, ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene and one or more genes selected from these genes are deleted Alternatively, the method of adjusting the molecular weight of PGA according to (1) above, wherein the molecular weight of PGA is reduced by inactivation.

4) 上記組換え微生物を用いることを特徴とするPGAの分子量調整方法。
5) 上記PGAの分子量調整方法を用いて、生成されたPGAを取得することを特徴とするPGAの製造方法。
4) A method for adjusting the molecular weight of PGA, characterized by using the above-mentioned recombinant microorganism.
5) A method for producing PGA, wherein the produced PGA is obtained using the molecular weight adjustment method for PGA.

本発明に係るPGAの分子量調整方法を用いれば、目的に応じて種々の分子量のPGAを得ることができる。   If the molecular weight adjusting method for PGA according to the present invention is used, PGA having various molecular weights can be obtained according to the purpose.

PGAの合成に関与する遺伝子群のクローニング工程の一例を説明するための、PGA組換え生産用ベクターの構築フローである。It is the construction flow of the vector for PGA recombinant production for demonstrating an example of the cloning process of the gene group involved in the synthesis | combination of PGA. 製造例6における、SOE-PCR断片を用いた2回交差法による標的遺伝子欠失手順を説明するためのフローである。It is a flow for demonstrating the target gene deletion procedure by the double crossing method using the SOE-PCR fragment in manufacture example 6. 製造例2及び3におけるPGAの合成に関与する遺伝子群のクローニング工程を説明するための、PGA組換え生産用ベクターの構築フローである。It is the construction flow of the vector for PGA recombinant production for demonstrating the cloning process of the gene group involved in the synthesis | combination of PGA in manufacture example 2 and 3. FIG.

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 name of each gene and gene region of Bacillus subtilis described in this specification has been reported as a result of an international consortium [Kunst, F., et al .: Nature, 390, 249-256 (1997)], JAFAN: Japan It is described based on the Bacillus subtilis genome data published on the Internet (http://bacillus.genome.ad.jp/, updated on January 18, 2006) on the Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB).

本発明に係る組換え微生物は、後述する特定の遺伝子を欠失又は不活性化して得られる宿主微生物に、PGA合成に関与する遺伝子群のなかで、枯草菌におけるpgsA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を除く、枯草菌におけるpgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子と、枯草菌におけるpgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を宿主微生物に導入して得られるものであって、PGA産生能を有するものである。 The recombinant microorganism according to the present invention corresponds to a pgsA gene in Bacillus subtilis or a gene of interest among host genes obtained by deleting or inactivating a specific gene described later, among genes involved in PGA synthesis. Except genes, pgsB gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene and a pgsC gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene are obtained by introducing into a host microorganism and have PGA production ability It is.

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。
尚、本発明においてpgsB遺伝子は、配列番号1に示す塩基配列からなる遺伝子に限定されず、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、また配列番号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、グルタミン酸を基質とする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を含む意味である。
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。
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.
In the present invention, the pgsB gene is not limited to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, but is a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, or 1 or 2 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. It is meant to include a gene encoding a protein having an amide ligase activity which consists of an amino acid sequence in which several amino acids are deleted, substituted, added or inserted, and glutamic acid as a substrate.
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.

また、本発明において、pgsB遺伝子は、配列番号2に示すアミノ酸配列に対して50%以上、好ましくは60%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を含む意味である。 In the present invention, the pgsB gene is 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more with respect to the amino acid sequence shown in 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 of an amino acid sequence having an amide ligase activity Is meant to include the gene encoding.

また、本発明においてpgsB遺伝子とは、配列番号1に示す塩基配列に対して60%以上、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を含む意味である。
ここで、上記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、これに塩化マンガン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,pp.337-343(2002)]。
Further, in the present invention, the pgsB gene is 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. 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 has an amide ligase activity. It means to include a gene encoding a protein.
Here, the amide ligase activity can be measured by confirming the formation of PGA in the reaction solution when glutamic acid and ATP or GTP are used as a substrate and manganese chloride is added to the substrate as a reaction solution. [Urushibata, Y., et al .: J. Bacteriol., 184, pp.337-343 (2002)].

さらに、本発明においてpgsB遺伝子とは、配列番号1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、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を含む意味である。
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る。例えば、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。
Further, in the present invention, the pgsB gene is meant to include a gene that hybridizes under stringent conditions to a complementary strand of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and encodes a protein having amide ligase activity.
Here, “stringent conditions” include, for example, Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION [Joseph Sambrook, David W., et al. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)]. For example, 6 × SSC (1 × SSC composition: 0.15M sodium chloride, 0.015M sodium citrate, pH 7.0), 0.5% SDS, 5 × Denhart and 100 mg / mL herring sperm DNA together with the probe at 65 ° C. And the conditions of constant temperature for 8 to 16 hours for hybridization. The “stringent conditions” described later have the same meaning.

また、前述したアミドリガーゼ活性とは、pgsC遺伝子とともに宿主微生物に導入された際に菌体外にPGAを生産する能力を意味する。所定の微生物におけるPGA生産能の評価は、例えば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,pp.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,pp.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:pp.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,pp.1212-1213(1993)]によって行うことができる。 The above-mentioned amide ligase activity means the ability to produce PGA outside the cell when introduced into a host microorganism together with the pgsC gene. The evaluation of PGA production ability in a given microorganism is performed by, for example, SDS-PAGE, a method of visually observing a translucent viscous substance formed around a colony when cultured on a PGA production agar medium containing glutamic acid or a salt thereof. Method for detecting PGA [Yamaguchi, F., et al .: Biosci. Biotechnol. Biochem. 60, pp. 255-258 (1996)], or a method of quantification using an amino acid analyzer after acid hydrolysis [Ogawa, Y., et al .: Biosci. Biotechnol. Biochem., 61, pp. 1684-1687 (1997)], a quantitative method for purifying the culture liquid and determining the dry weight [Ashiuchi, M., et al .: Biochem. Biophys. Res. Commun., 263: pp. 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, pp. 1212-1213 (1993)].

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。
尚、本発明においてpgsC遺伝子は、配列番号3に示す塩基配列からなる遺伝子に限定されず、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、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を含み、前述の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を含む意味である。
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、本発明においてpgsC遺伝子は、配列番号4に示すアミノ酸配列に対して50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%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%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、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を含む意味である。
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.
In the present invention, the pgsC gene is not limited to the gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3, but is a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, or one or several in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4. It means that it includes a gene encoding a protein having an amino acid sequence in which a single amino acid is deleted, substituted, added or inserted, and having the function of generating PGA in the presence of the aforementioned PgsB protein.
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.
In the present invention, the pgsC gene is 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4. More preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and has a function of generating PGA in the presence of PgsB protein. It means to include a gene encoding a protein.

また、本発明においてpgsC遺伝子とは、配列番号3に示す塩基配列に対して55%以上、好ましくは60%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、前述の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を含む意味である。 In the present invention, the pgsC gene is 55% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and more preferably 80% or more with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 3. 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 from a nucleotide sequence having identity. Thus, it means to include a gene encoding a protein having a function of generating PGA in the presence of the aforementioned PgsB protein.

さらに、本発明においてpgsC遺伝子とは、配列番号3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、前述の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」とは上記と同じ定義を用いる。 Furthermore, in the present invention, the pgsC gene refers to a protein that has a function of hybridizing to a complementary strand of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and generating PGA in the presence of the aforementioned PgsB protein. The meaning includes the gene to be encoded. Here, “stringent conditions” uses the same definition as above.

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PGAを生産する能力を意味する。このことは、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。 Also, the functions of PgsC proteins such generates a PGA in the presence of PgsB proteins described above, it refers to the ability to produce PGA when was expressed pgsC gene with pgsB gene in a host microorganism. This is not production PGA in the host microorganism to express pgsB gene alone when expressed the pgsC gene with pgsB gene, based on the knowledge of the present inventors have found such PGA is produced Yes.

因みに、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タンパク質のアミノ酸配列を配列番号6に示す。
前述のとおり、pgsA遺伝子にコードされるタンパク質の機能は明確にされていないが、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おり、PGA生産には必須であると考えられている。一方で、後述するが、本発明に係る組換え微生物は、pgsA遺伝子を導入していないにも拘わらず、PGAの生産性に優れるといった特徴を有している。
Incidentally, The nucleotide sequence of the pgsA gene is shown in SEQ ID NO: 5 shows the amino acid sequence of the protein encoded by the pgsA gene is shown in SEQ ID NO: 6.
As mentioned above, the function of the protein encoded by the pgsA gene has not been clarified, but it has been suggested that it is a protein involved in the extracellular export of PGA, and is considered essential for PGA production. ing. On the other hand, as will be described later, the recombinant microorganism according to the present invention has a feature that it is excellent in the productivity of PGA even though the pgsA gene is not introduced.

本発明においてpgsA遺伝子とは、配列番号5に示す塩基配列からなる遺伝子に限定されず、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、また配列番号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と共存下、PGA合成活性を有すると推定され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、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。
In the present invention, the pgsA gene is not limited to the gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5, but is a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, or one or several in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6. The term includes a gene encoding a protein that is composed of an amino acid sequence in which a single amino acid is deleted, substituted, added, or inserted, and is presumed to have PGA synthesis activity in the presence of PgsB and PgsC.
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.

また、本発明においてpgsA遺伝子は、配列番号6に示すアミノ酸配列に対して30%以上、好ましくは40%以上、より好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、より好ましくは70%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と共存下、PGA合成活性を有すると推定され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 pgsA gene is 30% or more, preferably 40% or more, more preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 70% or more, relative to the amino acid sequence shown in 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, and an amino acid sequence having identity with PgsB and PgsC. And a gene encoding a protein presumed to have PGA synthesis activity.

また、本発明においてpgsA遺伝子とは、配列番号5に示す塩基配列に対して45%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を含み、PgsB及びPgsCと共存下、PGA合成活性を有すると推定され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「塩基配列の同一性」は前述と同じ定義である。
さらに、本発明においてpgsA遺伝子とは、配列番号5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、PgsB及びPgsCと共存してPGA合成活性を有すると推定され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。
In the present invention, the pgsA gene refers to 45% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 65% or more, more preferably 70% or more with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 5. , More preferably 75% or more, more preferably 80% 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, it means that it includes a base sequence having 99% or more identity and includes a gene encoding a protein presumed to have PGA synthesis activity in the presence of PgsB and PgsC. Here, “identity of base sequences” has the same definition as described above.
Furthermore, in the present invention, the pgsA gene is a protein that is hybridized under stringent conditions to the complementary strand of the base sequence shown in SEQ ID NO: 5, and is presumed to have PGA synthesis activity in the presence of PgsB and PgsC. Is meant to include the gene encoding. Here, the same definition as above is used for “stringent conditions”.

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 licheniformisBacillus megateriumBacillus anthracisBacillus haloduransや、Oceanobacillus iheyensisNatrialba 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 licheniformis , Bacillus megaterium, Bacillus anthracis, and Bacillus halodurans, Oceanobacillus iheyensis, Natrialba aegyptiaca , there may be mentioned Hydra like, pgsB gene from these microorganisms , A gene corresponding to the pgsC gene, or a 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。
より具体的には、枯草菌168株のpgsB遺伝子とBacillus licheniformis ATCC14580株、Bacillus amyloliquefacience FZB42株及びOceanobacillus iheyensis HTE831株由来のpgsB遺伝子との同一性は塩基配列において、それぞれ79%、82%及び62%であり、またそのアミノ酸配列において、それぞれ90%、93%及び55%であり、これらは相当する遺伝子と考えられる。
50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more than the amino acid sequence of a gene having the same function as the pgsB gene of Bacillus subtilis described above Preferably 85%, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100% identity, or with the base sequence of the pgsB gene In the nucleotide sequence, 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably Other microorganisms (preferably Bacillus bacteria and Oceanobacillus bacteria, more preferably Bacillus bacteria, having an identity of 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100% ) Is considered to be a gene corresponding to the pgsB gene.
More specifically, pgsB gene and Bacillus licheniformis ATCC 14580 strain of Bacillus subtilis 168 strain, identity with the pgsB gene from Bacillus amyloliquefacience FZB42 strain and Oceanobacillus iheyensis HTE831 strain in the base sequence, respectively 79%, 82% and 62% And their amino acid sequences are 90%, 93% and 55%, respectively, which are considered to be corresponding genes.

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70%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。
より具体的には、枯草菌168株のpgsC遺伝子とBacillus licheniformis ATCC14580株、Bacillus amyloliquefacience FZB42株及びOceanobacillus iheyensis HTE831株由来のpgsB遺伝子との同一性は塩基配列において、それぞれ78%、84%及び59%であり、またそのアミノ酸配列において、それぞれ90%、94%及び51%であり、これらは相当する遺伝子と考えられる。
50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more than the amino acid sequence of a gene having the same function as the pgsC gene of Bacillus subtilis described above Preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100% identity, or 55% or more in the base sequence of the pgsC gene, Preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably Other microorganisms (preferably Bacillus bacteria and Oceanobacillus bacteria, more preferably Bacillus bacteria, having an identity of 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100% ) Gene is considered to be a gene corresponding to the pgsC gene.
More specifically, the identity between the pgsC gene of Bacillus subtilis 168 and the pgsB gene derived from Bacillus licheniformis ATCC14580 , Bacillus amyloliquefacience FZB42 and Oceanobacillus iheyensis HTE831 is 78%, 84% and 59%, respectively, in the nucleotide sequence. And their amino acid sequences are 90%, 94% and 51%, respectively, which are considered to be corresponding genes.

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40%以上、より好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、より好ましくは70%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、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。
より具体的には、枯草菌168株のpgsA遺伝子とBacillus licheniformis ATCC14580株、Bacillus amyloliquefacience FZB42株及びOceanobacillus iheyensis HTE831株由来のpgsB遺伝子との同一性は塩基配列において、それぞれ69%、75%及び49%であり、またそのアミノ酸配列において、それぞれ67%、79%及び30%であり、これらは相当する遺伝子と考えられる。
30% or more, preferably 40% or more, more preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more than the amino acid sequence of a gene having a function equivalent to the pgsA gene of Bacillus subtilis described above 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 45% or more in the base sequence of the pgsA gene, 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 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably Is 96% or more, more preferably 97% or more, 98% or more, more preferably 99% or more and less than 100% identity, other microorganisms (preferably Bacillus bacteria and Oceanobacillus bacteria, more preferably Bac The gene derived from the genus illus ) is considered to be a gene corresponding to the pgsA gene.
More specifically, the identity between the pgsA gene of Bacillus subtilis 168 strain and the pgsB gene from Bacillus licheniformis ATCC14580 strain, Bacillus amyloliquefacience FZB42 strain and Oceanobacillus iheyensis HTE831 strain is 69%, 75% and 49%, respectively, in the nucleotide sequence. And their amino acid sequences are 67%, 79% and 30%, respectively, which are considered to be corresponding genes.

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アミノ酸配列において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、グルタミン酸を基質とする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アミノ酸配列において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を含み、前述の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アミノ酸配列において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及びPgsCと共存下、PGA合成活性を有すると推定され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, as a gene corresponding to the pgsB gene, one to several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, 19, 25 or 31 or each amino acid sequence. Examples thereof include a gene (for example, SEQ ID NO: 12, 18, 24, or 30) that encodes a protein having an amino acid sequence and having an amide ligase activity using glutamic acid as a substrate.
The gene corresponding to the pgsC gene includes 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 amino acid sequence. And a gene encoding a protein having a function of generating PGA in the presence of the above-described PgsB protein (for example, SEQ ID NO: 14, 20, 26, or 32).
The gene corresponding to the pgsA gene is an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, 23, 29 or 35 or an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in each amino acid sequence. Thus, a gene encoding a protein presumed to have PGA synthesis activity in the presence of PgsB and PgsC (for example, SEQ ID NO: 16, 22, 28 or 34) can be mentioned.

本発明に係る組換え微生物は、前述のpgsB遺伝子又はpgsB相同遺伝子とpgsC遺伝子又はpgsC相同遺伝子を後述する特定の各遺伝子及びこれら各遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1種以上の遺伝子を欠失又は不活性化した宿主微生物に導入することで作製される。
尚、上記pgsBC遺伝子を導入した親微生物のゲノム上の後述の特定の遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化しても良いし、ゲノム上の当該特定の遺伝子などから選ばれる1種以上の遺伝子を欠失又は不活性化した親微生物に上記pgsBC遺伝子を導入して組換え微生物を作製してもよく、遺伝子の導入や失活・不活化の時期は特に限定されない。
The recombinant microorganism according to the present invention lacks one or more genes selected from the specific genes described later and the genes corresponding to the pgsB gene or pgsB homologous gene and the pgsC gene or pgsC homologous gene. Alternatively, it is produced by introduction into an inactivated host microorganism.
One or more genes selected from the following specific genes on the genome of the parent microorganism into which the pgsBC gene has been introduced and genes corresponding to these genes may be deleted or inactivated, or the specific genes on the genome may be deleted. Recombinant microorganisms may be produced by introducing the pgsBC gene into a parental microorganism in which one or more genes selected from the above genes have been deleted or inactivated, and the timing of gene introduction, inactivation or inactivation Is not particularly limited.

本発明に係る組換え微生物は、前述したpgsB遺伝子又はpgsB遺伝子に相当する遺伝子とpgsC遺伝子又はpgsC遺伝子に相当する遺伝子を、後述する特定の各遺伝子及びこれら各遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1種以上の遺伝子を欠失又は不活性化した宿主微生物に導入することで作製される。
尚、上記pgsBC遺伝子を導入した親微生物のゲノム上の後述の特定の遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化しても良く、或いはゲノム上の後述の特定の遺伝子などから選ばれる1種以上の遺伝子を欠失又は不活性化した親微生物に上記pgsBC遺伝子を導入して組換え微生物を作製しても良く、対象遺伝子の導入や当該遺伝子の失活・不活化の時期は特に限定されない。
The recombinant microorganism according to the present invention is selected from the above-mentioned specific genes and genes corresponding to these genes, the gene corresponding to the pgsB gene or pgsB gene and the gene corresponding to the pgsC gene or pgsC gene described above. It is produced by introducing a gene of more than one species into a deleted or inactivated host microorganism.
In addition, one or more genes selected from the following specific genes on the genome of the parent microorganism into which the pgsBC gene has been introduced and genes corresponding to these genes may be deleted or inactivated, or A recombinant microorganism may be produced by introducing the pgsBC gene into a parental microorganism in which one or more genes selected from a specific gene have been deleted or inactivated. Introduction of the target gene or inactivation of the gene・ The time of inactivation is not particularly limited.

ここで、本発明の宿主微生物を構築するための親微生物は、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。さらに、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、特に枯草菌(Bacillus subtilis)が好ましい。 Here, the parent microorganism for constructing the host microorganism of the present invention is specifically Bacillus amyloliquefaciens , Bacillus pumilus , Bacillus licheniformis , Bacillus megaterium , Bacillus anthracis , Bacillus halodurans , Bacillus subtilis having wild-type PGA-producing ability. and Bacillus (Bacillus) bacteria etc., Clostridium imparted with ability of producing PGA by the gene recombination (Clostridium) bacteria, Corynebacterium (Corynebacterium) bacteria, E. coli (Escherichia coli) or a yeast, and the like. 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. Furthermore, since whole genome information has been clarified, genetic engineering and genome engineering techniques have been established, and it has been developed as a microbial strain that is recognized as safe and excellent as a host microorganism, Bacillus subtilis in particular. Is preferred.

また、選択される宿主微生物は、本来的にPGA生産能を有している微生物であっても良いし、本来的にPGA生産能を有していない微生物であっても良い。すなわち、pgsBCA遺伝子を染色体(ゲノム)上に有し、且つPGA生産能を有する微生物、pgsBCA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微生物、pgsBCA遺伝子を有していない微生物の何れでも良い。PGA生産能を有している微生物に前述したpgsB遺伝子又はpgsB遺伝子に相当する遺伝子とpgsC遺伝子又はpgsC遺伝子に相当する遺伝子を導入した場合には、PGA生産能を強化及び/又はPGAを高分子量化することになる。一方で、PGA生産能を有しない微生物に前述したpgsB遺伝子又はpgsB遺伝子に相当する遺伝子とpgsC遺伝子又はpgsC遺伝子に相当する遺伝子を導入した場合には、PGA生産能を付与することとなる。 Further, the selected host microorganism may be a microorganism that originally has PGA-producing ability, or may be a microorganism that does not inherently have PGA-producing ability. That is, a microorganism having the pgsBCA gene on the chromosome (genome) and having the ability to produce PGA, a microorganism having the pgsBCA gene on the chromosome but not having the ability to produce PGA, and the pgsBCA gene Any of the microorganisms that are not. When the above-mentioned pgsB gene or a gene corresponding to the pgsB gene and a gene corresponding to the pgsC gene or pgsC gene are introduced into a microorganism having PGA-producing ability, the PGA-producing ability is enhanced and / or PGA has a high molecular weight. It will become. On the other hand, when the aforementioned pgsB gene or the gene corresponding to the pgsB gene and the gene corresponding to the pgsC gene or the pgsC gene are introduced into a microorganism not having the PGA producing ability, the PGA producing ability is imparted.

尚、宿主微生物としては、染色体(ゲノム)上に有している枯草菌におけるpgsBCA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子の上流に、後述するような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導入すること等によってPGA生産能を有する微生物を用いることもできる。 As a host microorganism, a transcription initiation control region and / or translation having a function in a microorganism as described later, upstream of the pgsBCA gene in Bacillus subtilis possessed on the chromosome (genome) or a gene corresponding to the gene. A microorganism having the ability to produce PGA can also be used by introducing an initiation control region.

本発明において、失活又は不活性化の対象となる枯草菌のackA遺伝子、acoA遺伝子、acoR遺伝子、ahrC遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子,asnO遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、comX遺伝子、dhaS遺伝子、gapB遺伝子、glcK遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrA遺伝子、phrE遺伝子、phrI遺伝子、phrK遺伝子、proB遺伝子、rocA遺伝子、rocF遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)、skfA遺伝子、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子、ywpG遺伝子は、それぞれAckA、AcoA、AcoR、AhrC、ArgC、ArgD、ArgF、ArgJ,AsnO、CarA、CodY、ComP、ComQ、ComX、DhaS、GapB、GlcK、GlcP、GlpP、GltB、LicR 、OppABCDF、PhrA、PhrE、PhrI、PhrK、ProB、RocA、RocF、SigE、SigF、SigG、SigH、SigK、SkfA、YgaC 、YqfN、YrzL、YuzB、YwpGをコードする遺伝子である。 In the present invention, ackA gene of Bacillus subtilis to be inactivated or inactivated, acoA gene, acoR gene, ahrC gene, argC gene, argD gene, argF gene, argJ gene, asnO gene, carA gene, codY gene, comP gene, comQ gene, comX gene, dhaS gene, gapB gene, glcK gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F gene ( oppABCDF gene operon), phrA gene, phrE gene, phrI gene, phrK Gene, proB gene, rocA gene, rocF gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, sigH gene, sigK gene ( spoIVCB to spoIIIC gene), skfA gene, ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene, ywpG gene AckA, AcoA, AcoR, AhrC, ArgC, ArgD, ArgF, ArgJ, AsnO, CarA, CodY, ComP, ComQ, ComX, DhaS, GapB, GlcK, GlcP, GlpP, GltB, LicR, OppABCDF, It is a gene encoding PhrA, PhrE, PhrI, PhrK, ProB, RocA, RocF, SigE, SigF, SigG, SigH, SigK, SkfA, YgaC, YqfN, YrzL, YuzB, YwpG.

上記遺伝子のうち、ackA遺伝子、acoA遺伝子、acoB遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、argE遺伝子、argF遺伝子、argG遺伝子、argJ遺伝子、asnH遺伝子、asnO遺伝子、carA遺伝子、dhaS遺伝子、gapB遺伝子、glcK遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltA遺伝子、gltB遺伝子、proA遺伝子、proB遺伝子、rocA遺伝子、rocF遺伝子、ansZ遺伝子、acoR遺伝子、ahrC遺伝子、codY遺伝子、gltR遺伝子、licR遺伝子は糖、有機酸、アミノ酸の代謝に関わる遺伝子群であり、上記遺伝子のうち、acoR遺伝子、ahrC遺伝子、codY遺伝子、gltR遺伝子、licR遺伝子はそれら代謝に関わる遺伝子の発現制御に関与する遺伝子群である。また、comP遺伝子、comQ遺伝子、comX遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrA遺伝子、phrE遺伝子、phrG遺伝子、phrI遺伝子、phrK遺伝子は細胞間の情報伝達に関わる遺伝子群である。さらに、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)、skfA遺伝子は胞子形成に関与する遺伝子群である。またさらに、ygaC遺伝子、yhaJ遺伝子、yqfN遺伝子、yuzB遺伝子、ywpG遺伝子、yjbM遺伝子、yrzL遺伝子は前述のデータベース上では機能未知遺伝子であったが、これら機能未知遺伝子のなかで、yjbM遺伝子はGTPピロホスホキナーゼ活性を有するタンパク質をコードしていること[Nanamiya,H., et al. :Mol.Microbiol., 67, 291-304(2008)]、yrzL遺伝子はtRNAメチルトランスフェラーゼ活性を有するタンパク質をコードしていること[Roovers,M., et al.:Nucleic Acids Res., 36, 3252-3262(2008)]が近年報告されている。尚、上記遺伝子がコードするタンパク質は下記表2に記載されている各種機能を有するものである。 Among the above genes, ackA gene, acoA gene, acoB gene, argC gene, argD gene, argE gene, argF gene, argG gene, argJ gene, asnH gene, asnO gene, carA gene, dhaS gene, gapB gene, glcK gene, glcP gene, GlpP gene, gltA gene, gltB gene, proA gene, proB gene, rocA gene, rocF gene, AnsZ gene, Acor gene, AHRC gene, cody gene, GltR gene, LICR gene sugar, organic acids, amino acid metabolism Among the above genes, the acoR gene, ahrC gene, codY gene, gltR gene, and licR gene are gene groups involved in the control of expression of genes involved in metabolism. The comP gene, comQ gene, comX gene, oppA-F gene ( oppABCDF gene operon), phrA gene, phrE gene, phrG gene, phrI gene, and phrK gene are gene groups involved in information transmission between cells. Furthermore, the sigE gene, the sigF gene, the sigG gene, the sigH gene, the sigK gene ( spoIVCB to spoIIIC gene), and the skfA gene are genes involved in sporulation. Furthermore, the ygaC gene, yhaJ gene, yqfN gene, yuzB gene, ywpG gene, yjbM gene, and yrzL gene were functions unknown genes in the aforementioned database. Among these function unknown genes, the yjbM gene is a GTP pilot gene. It encodes a protein having phosphokinase activity [Nanamiya, H., et al .: Mol. Microbiol., 67, 291-304 (2008)], and the yrzL gene encodes a protein having tRNA methyltransferase activity. [Roovers, M., et al .: Nucleic Acids Res., 36, 3252-3262 (2008)] has been reported recently. The protein encoded by the above gene has various functions described in Table 2 below.

また、表2に示される枯草菌の各遺伝子と実質的に同じ機能を有する、好ましくは、これら各遺伝子と塩基配列において70%以上、好ましくは80%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、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又は不活性化すべき遺伝子に含まれる。 Further, it has substantially the same function as each gene of Bacillus subtilis shown in Table 2, preferably 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably in each gene and base sequence. Derived from other microorganisms (preferably Bacillus bacteria) having an identity of 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more Genes are considered to be genes corresponding to these genes, and are included in the genes to be deleted or inactivated in the present invention.

これら欠失又は不活性化される遺伝子は、上記各遺伝子単独の欠失又は不活化でも良いし、2種以上組み合わせても良い。
PGAを高分子化できる点から、親微生物の枯草菌におけるackA遺伝子、acoR遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、phrE遺伝子、proB遺伝子、rocF遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化させることが好ましく、野生株を宿主微生物として用いた場合よりもPGAを150%以上に高分子化する際には、親微生物のackA遺伝子、argC遺伝子、acoR遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化させて得られる宿主微生物を用いるのが好ましい。
またPGAを低分子化できる点から、親微生物のacoA遺伝子、ahrC遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、gapB遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrI遺伝子、phrK遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化させることが好ましく、野生株を宿主微生物として用いた場合よりもPGAを70%以下に低分子化する際には、親微生物のsigH遺伝子、codY遺伝子、glpP遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化させて得られる宿主微生物を用いるのが好ましい。
尚、遺伝子の欠失や不活性化には、当該遺伝子中の全部又は一部の塩基の置換・欠失の他、当該遺伝子中への塩基の挿入が含まれる。
These deletion or inactivation genes may be deletion or inactivation of each of the above genes alone, or a combination of two or more.
One or more selected from ackA gene, acoR gene, argC gene, argD gene, phrE gene, proB gene, rocF gene, ywpG gene and genes corresponding to these genes in terms of the ability to polymerize PGA It is preferable to delete or inactivate the gene of the parent microorganism when the PGA is polymerized to 150% or more than when the wild strain is used as the host microorganism, and the parent microorganism ackA gene, argC gene, acoR gene and It is preferable to use a host microorganism obtained by deleting or inactivating one or more genes selected from genes corresponding to these genes.
In addition, since the PGA can be made smaller , the parent microorganism's acoA gene, ahrC gene, argF gene, argJ gene, carA gene, codY gene, comP gene, comQ gene, gapB gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR Gene, oppA-F gene ( oppABCDF gene operon), phrI gene, phrK gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, sigH gene, ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene and genes corresponding to these genes It is preferable to delete or inactivate one or more genes, and when reducing the molecular weight of PGA to 70% or less than when a wild strain is used as a host microorganism, the sigH gene of the parent microorganism, the codY gene, It is preferable to use a host microorganism obtained by deleting or inactivating one or more genes selected from the glpP gene and genes corresponding to these genes.
In addition, the deletion or inactivation of a gene includes the insertion or insertion of a base into the gene in addition to the substitution / deletion of all or a part of the base in the gene.

また、更なる生産性向上に対してより大きな効果を図るべく、上記特定の遺伝子以外の遺伝子の欠失又は不活性化を併せて行っても良い。
例えば、変異株のなかでも、PGA分解酵素をコードする遺伝子(PGA分解酵素遺伝子)を欠失又は不活性化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遺伝子などが知られている[Kimura,K.,et al.:Microbiology,150,pp.4115-4123(2004)]。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として使用する場合にも、ggt遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を欠失又は不活化させた変異株を使用することが好ましい。
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11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、また配列番号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。ここで、数個とは、例えば好ましくは2〜6個、より好ましくは2〜3個である。
また、本発明においてggt遺伝子とは、配列番号10に示す塩基配列に対して80%以上、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、最も好ましくは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、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。
さらに、本発明においてggt遺伝子とは、配列番号11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。
また、枯草菌のggt遺伝子と同じ機能を有する、好ましくは当該遺伝子の塩基配列と塩基配列において70%以上、好ましくは80%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、ggt遺伝子に相当する遺伝子と考えられる。
Moreover, in order to further increase the productivity, further deletion or inactivation of genes other than the specific gene may be performed.
For example, a better effect can be expected by using, as a host, a mutant strain in which a gene encoding a PGA-degrading enzyme (PGA-degrading enzyme gene) is deleted or inactivated. As a PGA-degrading enzyme gene in Bacillus subtilis, the ggt gene and the like are known [Kimura, K., et al .: Microbiology, 150, pp. 4115-4123 (2004)]. The nucleotide sequence of the ggt gene is shown in SEQ ID NO: 10 shows the amino acid sequence of the PGA degrading enzyme encoded by ggt gene in SEQ ID NO: 11. In addition, when a microorganism other than Bacillus subtilis is used as a host, it is preferable to use a mutant strain in which the ggt gene or a gene corresponding to the gene is deleted or inactivated.
In the present invention, the ggt gene is not limited to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 10, but a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11, or one or several in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11. It is meant to include a gene encoding a protein having a PGA degrading activity, consisting of an amino acid sequence deleted, substituted, added or inserted. Here, the term “several” is, for example, preferably 2 to 6, more preferably 2 to 3.
In the present invention, the ggt gene is 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 10. , Most preferably 98% or more, more preferably 99% or more of the base sequence having the identity, and means to include a gene encoding a protein having PGA degradation activity.
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: 11 and encodes a protein having PGA degradation activity. Here, the same definition as above is used for “stringent conditions”.
Further, it has the same function as the Bacillus subtilis ggt gene, preferably 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably in the nucleotide sequence and nucleotide sequence of the gene. A gene derived from another microorganism (preferably Bacillus bacterium) having 98% or more identity is considered to be a gene corresponding to the ggt gene.

本発明の遺伝子の欠失又は不活性化は、各遺伝子中に他のDNA断片を挿入する、或いは、当該遺伝子の転写・翻訳開始領域に変異を与える等の方法によって行なうことができるが、好適には、標的遺伝子を物理的に欠失させることがより望ましい。   Deletion or inactivation of the gene of the present invention can be performed by a method such as inserting another DNA fragment into each gene or giving a mutation to the transcription / translation initiation region of the gene. For this, it is more desirable to physically delete the target gene.

上記遺伝子の欠失又は不活性化の手順としては、当該遺伝子(標的とする遺伝子)を計画的に欠失又は不活性化する方法のほか、ランダムな遺伝子の欠失又は不活性化変異を与えた後、適当な方法によりタンパク質生産性の評価及び遺伝子解析を行う方法が挙げられる。   As a procedure for deletion or inactivation of the above-mentioned gene, in addition to a method of systematically deleting or inactivating the gene (target gene), random gene deletion or inactivation mutation is given. Thereafter, a method for evaluating protein productivity and performing gene analysis by an appropriate method may be mentioned.

標的とする遺伝子或いはその相同遺伝子等を欠失又は不活性化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、特定の各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親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親微生物ゲノム上の標的遺伝子を分断して不活性化することが可能である[Leenhouts,K.,et al.:Mol.Gen.Genet.,253,pp.217-224(1996)]。   As a method for deleting or inactivating a target gene or a homologous gene thereof, a conventionally known method can be appropriately used. For example, a circular recombinant plasmid obtained by cloning a DNA fragment containing a part of each specific gene into an appropriate plasmid (vector) is incorporated into the parent microorganism cell, and homologous in a partial region of the target gene. Recombination can disrupt and inactivate target genes on the parental microbial genome [Leenhouts, K., et al .: Mol. Gen. Genet., 253, pp. 217-224 (1996)].

特に、本発明微生物を構築するための親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、既にいくつかの報告例があり[Itaya,M.,Tanaka,T.:Mol.Gen.Genet.,223,pp.268-272(1990)]、このような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親微生物への紫外線、ガンマ線等の照射によっても実施可能である。この場合、標的とする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、または標的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、標的とする遺伝子の上流、下流領域を含むが標的とする遺伝子を含まない直鎖状のDNA断片をSOE(splicing by overlap extension)-PCR法[Horton,RM.,et al.:Gene,77,pp.61-68(1989)]によって構築し、これを親微生物細胞内に取り込ませて親微生物ゲノム上の標的とする遺伝子の外側の2箇所で二回交差の相同組換えを起こさせることにより、ゲノム上の標的とする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 parent microorganism for constructing the microorganism of the present invention, there have already been several reports on methods for deleting or inactivating a target gene by homologous recombination [Itaya, M. , Tanaka, T .: Mol. Gen. Genet., 223, pp. 268-272 (1990)], by repeating such a method, 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 parent microorganism with ultraviolet rays, gamma 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 target structural gene, it is related to the introduction of the same mutation into the control region such as the promoter region or the expression control of the target gene. The same effect can be expected by introducing a similar mutation into a gene. Furthermore, as a more efficient technique, a linear DNA fragment that includes upstream and downstream regions of the target gene but does not include the target gene is obtained by SOE (splicing by overlap extension) -PCR method [Horton, RM. , Et al .: Gene, 77, pp. 61-68 (1989)], which is incorporated into the parent microbial cell and crossed twice at two locations outside the target gene on the parent microbial genome. It is also possible to carry out a technique of deleting a target gene on the genome by causing homologous recombination (see FIG. 2).

また、本発明に係る組換え微生物は、導入したpgsB遺伝子又はpgsBに相当する遺伝子とpgsC遺伝子又はpgsCに相当する遺伝子が、その上流に、宿主細胞内において機能を有しており正的に発現制御を受ける転写開始制御領域、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。当該制御領域は、結合した下流遺伝子を発現させ、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く、下流遺伝子を構成的に発現又は/及び高発現させるものが特に好ましい。このような制御領域として、バチルス(Bacillus)属細菌由来のα-アミラーゼ遺伝子の制御領域、プロテアーゼ遺伝子の制御領域、aprE遺伝子の制御領域、spoVG遺伝子の制御領域、rapA遺伝子の制御領域、Bacillus sp.KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域、Staphylococcus aureus由来のカナマイシン耐性遺伝子の制御領域、クロラムフェニコール耐性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。 In addition, the recombinant microorganism according to the present invention has a positive expression in which the introduced pgsB gene or a gene corresponding to pgsB and a gene corresponding to pgsC or pgsC have a function in the host cell upstream thereof. It is preferable that the transcription initiation control region and the translation initiation control region to be controlled are combined. The control region is more preferably one capable of expressing the linked downstream gene and enhancing the expression of the gene in the host cell, particularly one that constitutively expresses and / or highly expresses the downstream gene. preferable. Examples of such control regions include control regions of α-amylase genes derived from bacteria belonging to the genus Bacillus , protease gene control regions, aprE gene control regions, spoVG gene control regions, rapA gene control regions, Bacillus sp. Examples include, but are not limited to, the cellulase gene control region of KSM-S237 strain, the kanamycin resistance gene control region derived from Staphylococcus aureus , the control region of the chloramphenicol resistance gene.

前述したBacillus sp.KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域であるセルラーゼ遺伝子の翻訳開始点上流0.4〜1.0kb領域由来の制御領域の塩基配列を配列番号7に示す。また当該制御領域としては、配列番号7に示す塩基配列に限定されず、例えば配列番号7に示す塩基配列に対して80%以上、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、最も好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有し、且つ当該制御領域と同等の機能を有する塩基配列の意味である。 Bacillus sp. The base sequence of the control region derived from the 0.4 to 1.0 kb region upstream of the translation start point of the cellulase gene, which is the cellulase gene control region of the KSM-S237 strain, is shown in SEQ ID NO: 7. In addition, the control region is not limited to the base sequence shown in SEQ ID NO: 7, and for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably the base sequence shown in SEQ ID NO: 7. It means a base sequence having an identity of 96% or more, more preferably 97% or more, most preferably 98% or more, more preferably 99% or more and having a function equivalent to that of the control region.

また、枯草菌に由来するrapA遺伝子(BG10652)の当該制御領域の塩基配列を配列番号8に示す。また、当該制御領域としては、配列番号8に示す塩基配列に限定されず、例えば配列番号8に示す塩基配列に対して80%以上、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、最も好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有し、且つ当該制御領域と同等の機能を有する塩基配列の意味である。 The base sequence of the control region of the rapA gene (BG10652) derived from Bacillus subtilis is shown in SEQ ID NO: 8. In addition, the control region is not limited to the base sequence shown in SEQ ID NO: 8, and for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably the base sequence shown in SEQ ID NO: 8. Means a base sequence having an identity of 96% or more, more preferably 97% or more, most preferably 98% or more, more preferably 99% or more and having a function equivalent to that of the control region.

さらに、枯草菌に由来するspoVG遺伝子(BG10112)の当該制御領域の塩基配列を配列番号9に示す。当該制御領域としては、配列番号9に示す塩基配列に限定されず、例えば配列番号9に示す塩基配列に対して80%以上、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、最も好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有し、且つ当該制御領域と同等の機能を有する塩基配列の意味である。 Furthermore, SEQ ID NO: 9 shows the base sequence of the control region of the spoVG gene (BG10112) derived from Bacillus subtilis. The control region is not limited to the base sequence shown in SEQ ID NO: 9, and for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 9. % Or more, more preferably 97% or more, most preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and a base sequence having a function equivalent to that of the control region.

前述したpgsB遺伝子又はpgsBに相当する遺伝子とpgsC遺伝子又はpgsCに相当する遺伝子を宿主微生物に導入する際は、通常のプラスミド(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、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、通常の手法、例えばプロトプラスト法[Chamg,S.,Cohen,SH.:Mol.Gen.Genet.,168,pp.111-115(1979)]やコンピテントセル法[Young,FE.,Spizizen,J.:J. Bacteriol.,86,pp.392-400(1963)]を適用することができる。 When introducing the aforementioned pgsB gene or a gene corresponding to pgsB and a gene corresponding to pgsC or pgsC into a host microorganism, a normal 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, 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). In addition, for transformation using an expression vector, conventional techniques such as the protoplast method [Chamg, S., Cohen, SH .: Mol. Gen. Genet., 168, pp. 111-115 (1979)] and competent cell method [Young, FE., Spizizen, J .: J. Bacteriol., 86, pp. 392-400 (1963)] Can do.

後述の実施例に示すように、前述のBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域を枯草菌pgsBC遺伝子の上流に有する組換えプラスミド(pHY-P_S237/pgsBC)を枯草菌株に導入した条件を対照条件として、この対照条件で得られるPGAの分子量を100%とした場合に、枯草菌株のackA遺伝子、argC遺伝子、phrE遺伝子、argD遺伝子、rocA遺伝子、rocF遺伝子、proB遺伝子、skfA遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株に、前述のBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域を有する枯草菌pgsBC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を導入することにより、分子量を105〜240%に高分子化したPGAが得られる。一方、枯草菌株のahrC遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子、asnO遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、comX遺伝子、gapB遺伝子、glcK遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrI遺伝子、phrK遺伝子、sigE遺伝子、sigH遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株を用いた場合、分子量を60〜95%に低分子化したPGAが得られる。 As shown in the examples below, conditions for introducing a recombinant plasmid (pHY-P_S237 / pgsBC) having the cellulase gene control region of Bacillus sp. KSM-S237 strain upstream of the Bacillus subtilis pgsBC gene into Bacillus subtilis strains When the molecular weight of PGA obtained under this control condition is 100%, the ackA gene, argC gene, phrE gene, argD gene, rocA gene, rocF gene, proB gene, skfA gene, ywpG of the Bacillus subtilis strain A Bacillus subtilis pgsBC gene having a cellulase gene control region of the aforementioned Bacillus sp. KSM-S237 strain or a mutant of Bacillus subtilis having one or more genes selected from genes and genes corresponding to these genes deleted or inactivated By introducing a gene corresponding to the gene, PGA having a molecular weight of 105 to 240% is obtained. On the other hand, ahrC gene, argF gene, argJ gene, asnO gene, codY gene, comP gene, comQ gene, comX gene, gapB gene, glcK gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F of Bacillus subtilis strain 1 selected from genes ( oppABCDF gene operon), phrI gene, phrK gene, sigE gene, sigH gene, sigK gene ( spoIVCB to spoIIIC gene), ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene and genes corresponding to these genes When a Bacillus subtilis mutant strain in which the above genes are deleted or inactivated is used, PGA having a molecular weight reduced to 60 to 95% is obtained.

また、前述の枯草菌spoVG遺伝子の制御領域を枯草菌pgsBC遺伝子の上流に有する組換えプラスミド(pHY-P_spoVG/pgsBC)を枯草菌株に導入した条件を対照条件として、この対照条件で得られるPGAの分子量を100%とした場合に、枯草菌株のackA遺伝子、acoR遺伝子、asnO遺伝子、phrA遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株に同様のpgsBC遺伝子を導入することにより、分子量を110〜330%に高分子化したPGAが得られる。一方、枯草菌株のacoA遺伝子、ahrC遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comX遺伝子、dhaS遺伝子、gapB遺伝子、glpP遺伝子、glcK遺伝子、rocA遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、skfA遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1種以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株に同様のpgsBC遺伝子を導入した場合、分子量を40〜95%に低分子化したPGAが得られる。 In addition, the control conditions were the conditions in which the recombinant plasmid (pHY-P_spoVG / pgsBC) having the control region of the Bacillus subtilis spoVG gene described above was introduced upstream of the Bacillus subtilis pgsBC gene. When the molecular weight is 100%, one or more genes selected from the ackA gene, acoR gene, asnO gene, phrA gene, sigK gene ( spoIVCB to spoIIIC gene) of Bacillus subtilis and genes corresponding to these genes are deleted or By introducing the same pgsBC gene into an inactivated Bacillus subtilis mutant, PGA having a molecular weight of 110 to 330% can be obtained. On the other hand, the acoA gene, ahrC gene, carA gene, codY gene, comX gene, dhaS gene, gapB gene, glpP gene, glcK gene, rocA gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, skfA gene and these genes of Bacillus subtilis strain When a similar pgsBC gene is introduced into a Bacillus subtilis mutant strain in which one or more genes selected from the corresponding genes have been deleted or inactivated, PGA having a molecular weight reduced to 40 to 95% can be obtained.

また、前述の枯草菌rapA遺伝子の制御領域を枯草菌pgsBC遺伝子の上流に有する組換えプラスミド(pHY-P_rapA/pgsBC)を枯草菌株に導入した条件を対照条件として、この対照条件で得られるPGAの分子量を100%とした場合に、枯草菌株のackA遺伝子、comX遺伝子、dhaS遺伝子、glcK遺伝子、rocA遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)、skfA遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株に同様のpgsBC遺伝子を導入することにより、分子量を110〜240%に高分子化したPGAが得られる。一方、枯草菌株のcarA遺伝子、codY遺伝子、gapB遺伝子、glpP遺伝子、phrA遺伝子、sigH遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株に同様のpgsBC遺伝子を導入した場合、分子量を70〜95%に低分子化したPGAが得られる。 Further, as a control condition the conditions introduced recombinant plasmid (pHY-P_rapA / pgsBC) in B. subtilis strain having a control region upstream of the Bacillus subtilis pgsBC gene of B. subtilis rapA gene described above, the PGA obtained in this control conditions One or more selected from ackA gene, comX gene, dhaS gene, glcK gene, rocA gene, sigK gene ( spoIVCB to spoIIIC gene), skfA gene and genes corresponding to these genes when the molecular weight is 100% By introducing the same pgsBC gene into a Bacillus subtilis mutant strain in which this gene has been deleted or inactivated, PGA having a molecular weight of 110 to 240% can be obtained. On the other hand, similar to Bacillus subtilis mutant strains in which one or more genes selected from the carA gene, codY gene, gapB gene, glpP gene, phrA gene, sigH gene and genes corresponding to these genes are deleted or inactivated. When the pgsBC gene is introduced, PGA having a molecular weight reduced to 70 to 95% can be obtained.

また、前述のBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域を枯草菌pgsBC遺伝子の上流に有する組換えプラスミド(pHY-P_S237/pgsBC)を枯草菌株に導入した条件を対照条件として、この対照条件で得られるPGAの分子量を100%とした場合に、枯草菌株のsigH遺伝子及び当該遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活化した枯草菌変異株に、前述のBacillus sp. KSM-S237株のセルラーゼ遺伝子の制御領域を有するBacillus amyloliquefaciens NBRC3022株由来pgsBC遺伝子、Bacillus licheniformis ATCC9945a株由来pgsBC遺伝子、Bacillus licheniformis AHU1371株由来pgsBC遺伝子又はOceanobacillus iheyensis HTE831株由来pgsBC遺伝子を導入することにより、分子量を15〜60%に低分子化したPGAが得られることから、上記のような枯草菌pgsBC遺伝子に相当する遺伝子を用いても同様の効果が得られる。 In addition, the control condition was the condition in which a recombinant plasmid (pHY-P_S237 / pgsBC) having the control region of the cellulase gene of Bacillus sp. KSM-S237 described above upstream of the Bacillus subtilis pgsBC gene was introduced into the Bacillus subtilis strain. When the molecular weight of PGA obtained under the conditions is 100%, Bacillus subtilis mutant strains in which one or more genes selected from the sigH gene of the Bacillus subtilis strain and a gene corresponding to the gene have been deleted or inactivated are added to the aforementioned Bacillus. sp. from pgsBC gene Bacillus amyloliquefaciens NBRC3022 strain having a control region of a cellulase gene of KSM-S237 strain, Bacillus licheniformis ATCC9945a line derived pgsBC gene, by introducing the derived pgsBC gene Bacillus licheniformis AHU1371 strain derived pgsBC gene or Oceanobacillus iheyensis HTE831 strain Since a PGA having a molecular weight reduced to 15 to 60% can be obtained, a gene corresponding to the Bacillus subtilis pgsBC gene as described above is also used. The effect is obtained.

すなわち、枯草菌におけるackA遺伝子、acoA遺伝子、acoR遺伝子、ahrC遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子,asnO遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、comX遺伝子、dhaS遺伝子、gapB遺伝子、glcK遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrA遺伝子、phrE遺伝子、phrI遺伝子、phrK遺伝子、proB遺伝子、rocA遺伝子、rocF遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCBspoIIIC遺伝子)、skfA遺伝子、yqga遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子に相当する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化した枯草菌変異株を宿主微生物として用い、当該宿主微生物に、枯草菌におけるpgsA遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を導入せず、且つ、枯草菌におけるpgsBC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を宿主微生物に導入すれば、PGAの分子量を調整でき、目的に応じて種々の分子量のPGAを効率良く生産できる。 That is, the ackA gene, acoA gene, acoR gene, ahrC gene, argC gene, argD gene, argF gene, argJ gene, asnO gene, carA gene, codY gene, comP gene, comQ gene, comX gene, dhaS gene in Bacillus subtilis , gapB gene, glcK gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F gene ( oppABCDF gene operon), phrA gene, phrE gene, phrI gene, phrK gene, proB gene, rocA gene, rocF gene, sigE One or more genes selected from genes, sigF genes, sigG genes, sigH genes, sigK genes ( spoIVCB to spoIIIC genes), skfA genes, yqga genes, yqfN genes, yrzL genes, yuzB genes, ywpG genes and genes corresponding to these genes A Bacillus subtilis mutant strain with the gene deleted or inactivated is used as the host microorganism, and the host microorganism is transformed into Bacillus subtilis. That pgsA gene or without the introduction of gene corresponding to the gene, and the gene corresponding to pgsBC gene or the gene of Bacillus subtilis is introduced into the host microorganism, to adjust the molecular weight of PGA, various in accordance with the intended Efficient production of molecular weight PGA.

以上で説明した本発明に係る組換え微生物を用いることによって、目的に応じて種々の分子量のPGAを効率よく製造することができる。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。特に本発明に係る組換え微生物においては、従来の遺伝子組換え技術によるPGA生産法と比較して優れた生産性が得られることから上記用途で利用されるPGAの生産コストを大幅に低減することができる。   By using the recombinant microorganism according to the present invention described above, PGAs having various molecular weights can be efficiently produced according to the purpose. The produced PGA can be used for various applications such as cosmetics, pharmaceuticals, foods, water purification agents, water retention materials, thickeners and the like. In particular, in the recombinant microorganism according to the present invention, it is possible to significantly reduce the production cost of PGA used in the above-mentioned applications because superior productivity can be obtained as compared with the conventional PGA production method by genetic recombination technology. Can do.

尚、本発明に係る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を培地から回収する。培地としては、グリセロール、グルコース、フルクトース、マルトース、キシロース、アラビノース、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 according to the present invention, first, the recombinant microorganism is cultured in an appropriate medium, and PGA produced outside the cells is recovered from the medium. Medium includes carbon sources such as glycerol, glucose, fructose, maltose, xylose, arabinose, various organic acids, various amino acids, polypeptone, tryptone, nitrogen sources such as ammonium sulfate and urea, inorganic salts such as sodium salts, and other necessary nutrients A medium having a composition containing a source, a trace metal salt and the like can be used. The medium may be a synthetic medium or a natural medium.

PGAの生産性を向上させる点から、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(グルタミン酸換算)は、例えば培地中、好ましくは0.005〜600g/L、より好ましくは0.05〜500g/L、より好ましくは0.1〜400g/L、より好ましくは0.5〜300g/Lとする。培地中のグルタミン酸は組換え微生物の生育に消費されるのでPGAの生産性を向上させる点から、グルタミン酸濃度0.005g/L以上が好ましく、また、グルタミン酸ナトリウムの飽和溶解度を超えることによる培地中のグルタミン酸ナトリウムやその他の培地成分の析出を回避する点から、グルタミン酸濃度600g/L以下が好ましい。   From the viewpoint of improving 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 growth of the recombinant microorganism to be cultured. Specifically, it is preferable to add sodium glutamate to the medium, but the concentration (in terms of glutamic acid) is, for example, in the medium, preferably 0.005 to 600 g / L, more preferably 0.05 to 500 g / L, more preferably 0.1 to 400 g / L, more preferably 0.5 to 300 g / L. Since glutamic acid in the medium is consumed for the growth of recombinant microorganisms, the glutamic acid concentration is preferably 0.005 g / L or more from the viewpoint of improving the productivity of PGA, and glutamic acid in the medium due to exceeding the saturated solubility of sodium glutamate In view of avoiding precipitation of sodium and other medium components, a glutamic acid concentration of 600 g / L or less is preferable.

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を回収する際には、PGAを生産させた微生物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回収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 recovering the PGA accumulated in the medium, it is necessary to remove the microbial cells that produced the PGA. For this, a method by centrifugation, a method using an ultrafiltration membrane, an electrodialysis method, Examples include a method of recovering as a precipitate by maintaining the pH near the isoelectric point of PGA, and a combination of the above methods is also possible.

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。表3及び4には、本実施例で使用したプライマーの名称、その塩基配列及び配列番号をまとめて示した。尚、表3に示す塩基配列において、下線部分は付加した制限酵素認識配列を示している。   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. Tables 3 and 4 collectively show the names of the primers used in this Example, their base sequences, and SEQ ID NOs. In the base sequence shown in Table 3, the underlined portion indicates the added restriction enzyme recognition sequence.

〔製造例1〕ベクターの構築(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)。
先ず、Bacillus sp.KSM-366株(FERM BP-6262)から調製した染色体DNAを鋳型とし、表3に示したP-S237/BSpgsB atg FW(配列番号36)及びHindIII_BSpgsBCA RV(配列番号37)のプライマーセットを用いてpgsBCA遺伝子2.9kbのDNA断片(BCA)、同様にP-S237/BSpgsB atg FW(配列番号36)及びHindIII_BSpgsBC RV(配列番号38)のプライマーセットを用いてpgsBC遺伝子1.7kbのDNA断片(BC)をそれぞれ調製した。尚、Bacillus sp.KSM-366株のpgsB遺伝子の塩基配列を配列番号12に、上記pgsB遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号13に、pgsC遺伝子の塩基配列を配列番号14に、上記pgsC遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号15に、pgsA遺伝子の塩基配列を配列番号16に、上記pgsA遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号17に示す。さらに、Bacillus sp.KSM-S237株(FERM BP-7875)から調製した染色体DNAを鋳型とし、表3に示したCm_S237 FW(配列番号39)とP_S237-RV(配列番号40)のプライマーセットを用いて、KSM-S237株由来のセルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報参照)プロモーター領域0.6kbのDNA断片(P_S237)を調製した。
[Production Example 1] Construction of vector (1)
In this production example, a method for cloning genes involved in PGA synthesis was shown (see FIG. 1).
First, Bacillus sp. Using the chromosomal DNA prepared from KSM-366 strain (FERM BP-6262) as a template, using the primer set of P-S237 / BSpgsBatg FW (SEQ ID NO: 36) and HindIII_BSpgsBCA RV (SEQ ID NO: 37) shown in Table 3 Using a primer set of pgsBCA gene 2.9 kb DNA fragment (BCA) and P-S237 / BSpgsB atg FW (SEQ ID NO: 36) and HindIII_BSpgsBC RV (SEQ ID NO: 38), a pgsBC gene 1.7 kb DNA fragment (BC) Each was prepared. Bacillus sp. The nucleotide sequence of the pgsB gene of KSM-366 strain is SEQ ID NO: 12, the amino acid sequence of the protein encoded by the pgsB gene is SEQ ID NO: 13, the nucleotide sequence of the pgsC gene is SEQ ID NO: 14, and the protein encoded by the pgsC gene the amino acid sequence in SEQ ID NO: 15, in SEQ ID NO: 16 the nucleotide sequence of the pgsA gene, the amino acid sequence of the protein the pgsA gene is encoded by SEQ ID NO: 17. Furthermore, Bacillus sp. Using chromosomal DNA prepared from the KSM-S237 strain (FERM BP-7875) as a template, and using the primer set of Cm_S237 FW (SEQ ID NO: 39) and P_S237-RV (SEQ ID NO: 40) shown in Table 3, KSM-S237 A cellulase gene derived from a strain (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-210081) A 0.6 kb DNA fragment (P_S237) was prepared.

次に、断片(P_S237)及び(BCA)を鋳型とし、Cm_S237 FWとHindIII_BSpgsBCA RVとのプライマーセットを用いたSOE−PCR法にて(P_S237)及び(BCA)を1断片化した3.5kbのDNA断片(P_BCA)、同様に断片(P_S237)及び(BC)を鋳型とし、Cm_S237 FWとHindIII_BSpgsBC RVとのプライマーセットを用いたSOE−PCR法にて(P_S237)及び(BC)を1断片化した2.3kbのDNA断片(P_BC)を得た。続いて、このDNA断片(P_BCA)及び(P_BC)を制限酵素BamHI及びHindIIIにて制限酵素処理し、それぞれを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。 Next, a 3.5 kb DNA fragment obtained by fragmenting (P_S237) and (BCA) into one fragment by SOE-PCR using the fragments (P_S237) and (BCA) as a template and a primer set of Cm_S237 FW and HindIII_BSpgsBCA RV (P_BCA), 2.3 kb obtained by similarly fragmenting (P_S237) and (BC) by SOE-PCR using the fragments (P_S237) and (BC) as templates and using a primer set of Cm_S237 FW and HindIII_BSpgsBC RV DNA fragment (P_BC) was obtained. Subsequently, the DNA fragments (P_BCA) and (P_BC) were treated with restriction enzymes Bam HI and Hind III, and the plasmid vectors pHY300PLK (Takara) and DNA Ligation kit Ver. Ligation reaction (conjugation) was performed using 2 (Takara).

上記ライゲーション試料を用いて、大腸菌(HB101株)をコンピテントセル法にて形質転換し、テトラサイクリン-塩酸塩(SIGMA-ALDRICH)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BamHI及びHindIII制限酵素認識部位に目的とする上記DNA断片(P_BC)が挿入していることを確認した。 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-ALDRICH) Transformants were used. 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, to the DNA fragment of interest to the Bam HI and Hin dIII restriction enzyme recognition sites on the plasmid vector (P_BC) is inserted by electrophoresis It was confirmed.

本製造例において、DNA断片(P_BC)の挿入が確認できた組換えプラスミドをそれぞれPGA組換え生産用ベクターpHY-P_S237/pgsBCとした。尚、PCR反応は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。   In this production example, each of the recombinant plasmids in which insertion of the DNA fragment (P_BC) was confirmed was designated as a PGA recombinant production vector pHY-P_S237 / pgsBC. 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(2)
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3参照)。
先ず、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、表3に示したP_spoVG FW2(配列番号41)とP_spoVG/Cm R(配列番号42)のプライマーセットを用いて、spoVG遺伝子ORFより約0.6kb上流にプラスミドpC194[例えば、Horinouchi,S.,Weisblum,B.:J.Bacteriol.,150,pp.815-825(1982)参照]由来のクロラムフェニコール耐性遺伝子(Cmr)を挿入するための上流側0.9kbのDNA断片(spoVG-UP)を調製した。同様に、表3に示したP_spoVG/Cm F(配列番号43)とP_spoVG RV(配列番号44)のプライマーセットを用いて、下流側0.6kbのDNA断片(spoVG-DW)を調製した(尚、この際にP_spoVG RVのプライマーはspoVG遺伝子ORFの開始コドンgtg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、表3に示したcomp_Cm FW(配列番号45)とcomp_Cm RV(配列番号46)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(comp_Cm)を調製した。
[Production Example 2] Construction of vector (2)
In this production example, a method for cloning genes involved in PGA synthesis was shown (see FIG. 3).
First, using a chromosomal DNA prepared from Bacillus subtilis Marburg No.168 (Bacillus subtilis 168) as a template, primer sets of P_spoVG FW2 (SEQ ID NO: 41) and P_spoVG / Cm R (SEQ ID NO: 42) shown in Table 3 were used. Plasmid pC194 [for example, Horinouchi, S., Weisblum, B .: J., about 0.6 kb upstream of the spoVG gene ORF. Bacteriol., 150, pp. 815-825 (1982)] An upstream 0.9 kb DNA fragment (spoVG-UP) for inserting a chloramphenicol resistance gene (Cm r ) derived from Bacteriol. Similarly, a downstream 0.6 kb DNA fragment (spoVG-DW) was prepared using the primer set of P_spoVG / Cm F (SEQ ID NO: 43) and P_spoVG RV (SEQ ID NO: 44) shown in Table 3 (note that In this case, the primer for P_spoVG RV was designed to change the start codon gtg of the spoVG gene ORF to atg). In addition, using a plasmid pC194 as a template and a primer set of comp_Cm FW (SEQ ID NO: 45) and comp_Cm RV (SEQ ID NO: 46) shown in Table 3, a chloramphenicol resistance gene 0.9 kb DNA fragment (comp_Cm) was obtained. Prepared.

次に、得られた断片(spoVG-UP)、(spoVG-DW)及び(comp_Cm)を鋳型とし、P_spoVGFW2とP_spoVG RVとのプライマーセットを用いて、SOE−PCR法にて上記3断片を1断片化した2.4kbのDNA断片(Cm-P_spoVG)を得た。さらに、このようにして得られたDNA断片を用いてコンピテントセル法(前述)により枯草菌168株の形質転換を行ない、クロラムフェニコール(SIGMA-ALDRICH)を10ppm添加したLB寒天培地(LBCm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。   Next, using the obtained fragments (spoVG-UP), (spoVG-DW) and (comp_Cm) as templates, using the primer set of P_spoVGFW2 and P_spoVG RV, one fragment of the above 3 fragments by SOE-PCR method A 2.4 kb DNA fragment (Cm-P_spoVG) was obtained. Furthermore, LB agar medium (LBCm) containing 10 ppm of chloramphenicol (SIGMA-ALDRICH) was transformed by the competent cell method (described above) using the DNA fragment thus obtained. Colonies that grew on the agar medium were isolated as transformants.

次に、得られた形質転換体から抽出したゲノムDNAを鋳型として、表3に示したcomp_Cm FWとP_spoVG RVのプライマーセットを用いたPCRによってクロラムフェニコール耐性遺伝子とspoVG遺伝子プロモーター領域からなる1.5kbのDNA断片(P-spoVG-Cm2)を調製した。さらに、comp_P-spoVG R/BSpgsB atg FW(配列番号47)とpgsC FW(配列番号48)のプライマーセットを用いて、枯草菌168株から調製したゲノムDNAを鋳型とするPCRによってpgsB遺伝子1.2kbのDNA断片(pgsB1)を、pgsB/Cm F(配列番号49)とpgsB RV(配列番号50)のプライマーセットを用いてpgsB遺伝子ORFの上流側1.1kbのDNA断片(pgsB-UP)を調製した。さらに、得られた上記(pgsB1)、(P-spoVG-Cm2)及び(pgsB-UP)の3断片を鋳型として、pgsC FWとpgsB RVのプライマーセットを用いて、SOE-PCRにより3.6kbのDNA断片を調製した。 Next, the genomic DNA extracted from the obtained transformant was used as a template, and PCR using a primer set of comp_Cm FW and P_spoVG RV shown in Table 3 was carried out. The 1.5 consisting of a chloramphenicol resistance gene and a spoVG gene promoter region. A kb DNA fragment (P-spoVG-Cm2) was prepared. Furthermore, by using a primer set of comp_P-spoVG R / BSpgsB atg FW (SEQ ID NO: 47) and pgsC FW (SEQ ID NO: 48), PCR using genomic DNA prepared from Bacillus subtilis 168 strain as a template results in a 1.2 kb pgsB gene. A DNA fragment (pgsB-UP) upstream of the pgsB gene ORF was prepared from a DNA fragment (pgsB1) using a primer set of pgsB / CmF (SEQ ID NO: 49) and pgsB RV (SEQ ID NO: 50). Furthermore, using the obtained 3 fragments of (pgsB1), (P-spoVG-Cm2) and (pgsB-UP) as a template, 3.6 kb DNA by SOE-PCR using a primer set of pgsC FW and pgsB RV Fragments were prepared.

続いて、このようにして得られたDNA断片を用いてコンピテントセル法にて枯草菌168株の形質転換を行い、LBCm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。得られた形質転換体から抽出したゲノムDNAを鋳型として、HindIII_BSpgsBC RVとBamHI_PspoVG FW(配列番号51)のプライマーセットを用いて、枯草菌pgsBC遺伝子の上流に枯草菌spoVG遺伝子プロモーターを有する2.3kbのDNA断片(P_spoVG/pgsBC)を調製した。さらに、得られたDNA断片を製造例1と同様の手順にてプラスミドベクターにクローニングし、取得したPGA組換え生産用ベクターをpHY-P_spoVG/pgsBCとした。 Subsequently, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by the competent cell method using the thus obtained DNA fragment, and colonies grown on the LBCm agar medium were isolated as transformants. Genomic DNA extracted from the transformant obtained as a template, using a primer set of HindIII_BSpgsBC RV and BamHI_PspoVG FW (SEQ ID NO: 51), the 2.3kb with Bacillus subtilis spoVG gene promoter upstream of the Bacillus subtilis pgsBC gene DNA A fragment (P_spoVG / pgsBC) was prepared. Further, the obtained DNA fragment was cloned into a plasmid vector by the same procedure as in Production Example 1, and the obtained vector for recombinant PGA production was designated as pHY-P_spoVG / pgsBC.

〔製造例3〕ベクターの構築(3)
本製造例には、製造例2と同様に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3参照)。
枯草菌168株から調製した染色体DNAを鋳型とし、表3に示したrapA FW(配列番号52)とP_rapA/Cm R(配列番号53)のプライマーセットを用いて、rapA遺伝子ORFより約0.5kb上流にプラスミドpC194由来の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)を調製した。同様に、表3に示したP_rapA/Cm F(配列番号54)とP_rapA RV(配列番号55)のプライマーセットを用いて、下流側0.5kbのDNA断片(rapA-DW)を調製した(尚、この際にP_rapA RVのプライマーはrapA遺伝子ORFの開始コドンttgをatgに変更するようにデザインした)。
[Production Example 3] Construction of vector (3)
In this production example, a method for cloning genes involved in PGA synthesis was shown as in Production Example 2 (see FIG. 3).
Using chromosomal DNA prepared from Bacillus subtilis 168 as a template, using the rapA FW (SEQ ID NO: 52) and P_rapA / Cm R (SEQ ID NO: 53) primer sets shown in Table 3, about 0.5 kb upstream from the rapA gene ORF An upstream 0.5 kb DNA fragment (rapA-UP) for insertion of the plasmid pC194-derived chloramphenicol resistance gene was prepared. Similarly, a downstream 0.5 kb DNA fragment (rapA-DW) was prepared using the primer set of P_rapA / CmF (SEQ ID NO: 54) and P_rapA RV (SEQ ID NO: 55) shown in Table 3 (note that At this time, the primer for P_rapA RV was designed to change the start codon ttg of the rapA gene ORF to atg).

次に、得られた断片(rapA-UP)、(rapA-DW)及び製造例2にて調製したDNA断片(comp_Cm)を鋳型とし、rapA FWとP_rapA RVとのプライマーセットを用いて、SOE−PCR法にて上記3断片を1断片化した1.9kbのDNA断片(Cm-P_rapA)を得た。さらに、このようにして得られた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て分離した。   Next, using the obtained fragments (rapA-UP) and (rapA-DW) and the DNA fragment (comp_Cm) prepared in Production Example 2 as a template, using a primer set of rapA FW and P_rapA RV, SOE- A 1.9 kb DNA fragment (Cm-P_rapA) in which the above three fragments were fragmented by PCR was obtained. Further, the Bacillus subtilis strain 168 was transformed by the competent cell method using the thus obtained DNA fragment, and colonies grown on the LBCm agar medium were isolated as transformants.

次に、得られた形質転換体から抽出したゲノムDNAを鋳型として、表3に示したcomp_CmFWとP_rapA RVのプライマーセットを用いたPCRにより、クロラムフェニコール耐性遺伝子とrapA遺伝子プロモーター領域からなる1.4kbのDNA断片(P-rapA-Cm2)を調製した。また、comp_P-rapA R/BSpgsB atg FW(配列番号56)とpgsC FWのプライマーセットを用いて、枯草菌168株から調製したゲノムDNAを鋳型とするPCRによってpgsB遺伝子1.2kbのDNA断片(pgsB2)を調製した。さらに、得られた上記(pgsB2)、(P-rapA-Cm2)及び製造例2にて調製したDNA断片(pgsB-UP)の3断片を鋳型として、pgsC FWとpgsB RVのプライマーセットを用いて、SOE-PCRにより3.5kbのDNA断片を調製した。 Next, using genomic DNA extracted from the obtained transformant as a template, PCR using the comp_CmFW and P_rapA RV primer sets shown in Table 3 was carried out to perform a PCR using a chloramphenicol resistance gene and a rapA gene promoter region. A kb DNA fragment (P-rapA-Cm2) was prepared. In addition, a 1.2 kb DNA fragment of pgsB gene (pgsB2) by PCR using genomic DNA prepared from 168 strains of Bacillus subtilis using primer set of comp_P-rapA R / BSpgsB atg FW (SEQ ID NO: 56) and pgsC FW Was prepared. Furthermore, using the obtained (pgsB2), (P-rapA-Cm2) and 3 fragments of the DNA fragment (pgsB-UP) prepared in Production Example 2 as a template, using a primer set of pgsC FW and pgsB RV A 3.5 kb DNA fragment was prepared by SOE-PCR.

続いて、製造例2と同様の手順により得られたDNA断片を用いて、コンピテントセル法にて枯草菌168株の形質転換を行なった。得られた形質転換体からゲノムDNAを調製し、このゲノムDNAを鋳型としてHindIII_BSpgsBC RVとBamHI_PrapA FW(配列番号57)のプライマーセットを用いて、枯草菌pgsBC遺伝子の上流に枯草菌rapA遺伝子プロモーターを有する2.2kbのDNA断片(P_rapA/pgsBC)を調製した。さらに、得られたDNA断片を製造例1と同様の手順にてプラスミドベクターにクローニングし、得られた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクターpHY-P_rapA/pgsBCとした。 Subsequently, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by a competent cell method using a DNA fragment obtained by the same procedure as in Production Example 2. Genomic DNA is prepared from the obtained transformant, and has a Bacillus subtilis rapA gene promoter upstream of the Bacillus subtilis pgsBC gene using the genomic DNA as a template and a primer set of HindIII_BSpgsBC RV and BamHI_PrapA FW (SEQ ID NO: 57). A 2.2 kb DNA fragment (P_rapA / pgsBC) was prepared. Further, the obtained DNA fragment was cloned into a plasmid vector in the same manner as in Production Example 1, and the obtained recombinant plasmid was designated as a PGA recombinant production vector pHY-P_rapA / pgsBC.

〔製造例4〕ベクターの構築(4)
本製造例には、PGA合成に関与する枯草菌pgsBC遺伝子に相当する遺伝子群のクローニング方法を示した。
Bacillus属細菌 KSM-S237株(FERM BP−7875)由来のアルカリセルラーゼ遺伝子DNA断片(約3.1kb)がプラスミドベクターpHY300PLK(Takara) のBamHI制限酵素切断点に挿入された組換えプラスミドpHY-S237[特開2007-130013号公報]を制限酵素XbaIにて処理し、この線状化したプラスミドDNAを鋳型とし、表3に示したP_S237-RV(配列番号40)とINFU_pHY-HindIII FW(配列番号58)のプライマーセットを用いKSM-S237株由来のセルラーゼ遺伝子プロモーター領域とプラスミドベクターpHY300PLKからなる5.5kb のDNA断片(pHY-P_S237)を調製した。続いて、Bacillus amyloliquefaciens NBRC3022株)から調製した染色体DNAを鋳型として、表3に示したINFU_P-S237 RV/BAL pgsB atg FW(配列番号59)とINFU_pHY-HindIII/BAL pgsC RV(配列番号62)のプライマーセットを用い、Bacillus amyloliquefaciens由来pgsBC遺伝子1.7kbのDNA断片(BALpgsBC-3022)を調製した。さらに、上記DNA断片を組み合わせ(pHY-P_S237及びBALpgsBC-3022)を基質としてIn-Fusion PCR Cloning Kit(Takara)にて結合反応を行なった。得られた結合試料を用いて大腸菌(HB101株)をコンピテントセル法にて形質転換し、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)にて組換えプラスミドを調製した。得られたプラスミドを制限酵素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に目的とする上記DNA断片(BALpgsBC-3022)が挿入していることを確認し、本製造例において得られた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター(pHY-P_S237/BALpgsBC-3022)とした。尚、本製造例で用いるプライマー配列のデザイン及び実験条件等はキット添付のプロトコールに従い実施した。
[Production Example 4] Construction of vector (4)
In this production example, a method for cloning a gene group corresponding to the Bacillus subtilis pgsBC gene involved in PGA synthesis was shown.
Recombinant plasmid pHY-S237, in which an alkaline cellulase gene DNA fragment (approximately 3.1 kb) derived from Bacillus genus KSM-S237 strain (FERM BP-7785) was inserted at the Bam HI restriction enzyme breakpoint of plasmid vector pHY300PLK (Takara) JP 2007-130013 A] is treated with restriction enzyme Xba I, and this linearized plasmid DNA is used as a template, and P_S237-RV (SEQ ID NO: 40) and INFU_pHY-HindIII FW (SEQ ID NO: 40) shown in Table 3 are used. 58), a 5.5 kb DNA fragment (pHY-P_S237) comprising a cellulase gene promoter region derived from the KSM-S237 strain and a plasmid vector pHY300PLK was prepared. Subsequently, using chromosomal DNA prepared from Bacillus amyloliquefaciens NBRC3022 as a template, INFU_P-S237 RV / BAL pgsBatg FW (SEQ ID NO: 59) and INFU_pHY-HindIII / BAL pgsC RV (SEQ ID NO: 62) shown in Table 3 were used. A 1.7 kb DNA fragment (BALpgsBC-3022) derived from Bacillus amyloliquefaciens pgsBC gene was prepared using the primer set. Furthermore, a binding reaction was carried out using In-Fusion PCR Cloning Kit (Takara) using the above DNA fragments in combination (pHY-P_S237 and BALpgsBC-3022) as substrates. Escherichia coli (HB101 strain) was transformed by the competent cell method using the obtained binding sample, and colonies that appeared on the LBTc agar medium were used as transformants. The obtained transformant was grown again on an LBTc agar medium, and a recombinant plasmid was prepared from the resulting cell body using a high-purity plasmid isolation kit (Roche Diagnostics). The resulting plasmid was restriction enzyme treatment with restriction enzymes Bam HI and Hin dIII, to confirm that the DNA fragment of interest on the plasmid vector (BALpgsBC-3022) is inserted by electrophoresis, the The recombinant plasmid obtained in the production example was used as a PGA recombinant production vector (pHY-P_S237 / BALpgsBC-3022). The design of primer sequences and the experimental conditions used in this production example were carried out according to the protocol attached to the kit.

〔製造例5〕ベクターの構築(5)
本製造例には、製造例5と同様にPGA合成に関与する枯草菌pgsBC遺伝子に相当する遺伝子群のクローニング方法を示した。
Bacillus licheniformis ATCC9945a株及びAHU1371株から調製した染色体DNAをそれぞれ鋳型として、表3に示したINFU_P-S237 RV/BLi pgsB atg FW(配列番号60)とINFU_pHY-HindIII/BAL pgsC RV(配列番号63)のプライマーセットを用い、Bacillus licheniformis由来pgsBC遺伝子の1.7kbのDNA断片(BLipgsBC-9945、BLipgsBC-1371)、また、Oceanobacillus iheyensis HTE831株から調製した染色体DNAを鋳型として、表3に示したINFU_P-S237 RV/OBi pgsB atg FW(配列番号61)とINFU_pHY-HindIII/OBi pgsC RV(配列番号64)のプライマーセットを用い、Oceanobacillus iheyensis由来pgsBC遺伝子の1.7kbのDNA断片(OBipgsBC-831)をそれぞれ調製した。続いて、前述の製造例4により得られたDNA断片(pHY-P_S237)と上記DNA断片を各々組み合わせ(pHY-P_S237及びBLipgsBC-9945、pHY-P_S237及びBLipgsBC-1371、pHY-P_S237及びOBipgsBC-831)、In-Fusion PCR Cloning Kit(Takara)を用いて結合反応を行なった。得られた結合試料を用いて大腸菌(HB101株)をコンピテントセル法にて形質転換し、前述の製造例4と同様の手順にて組換えプラスミドを調製した。得られたプラスミドに目的とするDNA断片(BLipgsBC-9945、BLipgsBC-1371、OBipgsBC-831)が挿入していることを確認し、本製造例において得られた組換えプラスミドをPGA組換え生産用ベクター(pHY-P_S237/BLipgsBC-9945、pHY-P_S237/BLipgsBC-1371、pHY-P_S237/OBipgsBC-831)とした。
[Production Example 5] Construction of vector (5)
In this Production Example, a method for cloning a gene group corresponding to the Bacillus subtilis pgsBC gene involved in PGA synthesis as in Production Example 5 was shown.
Using chromosomal DNA prepared from Bacillus licheniformis ATCC9945a strain and AHU1371 strain as templates, INFU_P-S237 RV / BLi pgsBatg FW (SEQ ID NO: 60) and INFU_pHY-HindIII / BAL pgsC RV (SEQ ID NO: 63) shown in Table 3 were used. INFU_P-S237 RV shown in Table 3 using a primer set and a 1.7 kb DNA fragment of the pgsBC gene derived from Bacillus licheniformis (BLipgsBC-9945, BLipgsBC-1371) and chromosomal DNA prepared from Oceanobacillus iheyensis HTE831 strain as a template A 1.7 kb DNA fragment (OBipgsBC-831) of the pgsBC gene derived from Oceanobacillus iheyensis was prepared using a primer set of / OBi pgsB atg FW (SEQ ID NO: 61) and INFU_pHY-HindIII / OBi pgsC RV (SEQ ID NO: 64). Subsequently, the DNA fragment (pHY-P_S237) obtained in the above Production Example 4 and the above DNA fragment were combined (pHY-P_S237 and BLipgsBC-9945, pHY-P_S237 and BLipgsBC-1371, pHY-P_S237 and OBipgsBC-831). ), A binding reaction was performed using In-Fusion PCR Cloning Kit (Takara). Escherichia coli (HB101 strain) was transformed by the competent cell method using the obtained binding sample, and a recombinant plasmid was prepared by the same procedure as in Production Example 4 described above. It was confirmed that the target DNA fragment (BLipgsBC-9945, BLipgsBC-1371, OBipgsBC-831) was inserted into the obtained plasmid, and the recombinant plasmid obtained in this Production Example was used as a vector for PGA recombination production. (PHY-P_S237 / BLipgsBC-9945, pHY-P_S237 / BLipgsBC-1371, pHY-P_S237 / OBipgsBC-831).

〔製造例6〕枯草菌改変体の作製(1)
本製造例では、製造例1〜3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2参照)。
枯草菌168株から調製したゲノムDNAを鋳型とし、表4に示したackA-FW(配列番号71)とackA/Cm-R(配列番号72)とのプライマーセットを用いてゲノム上のackA遺伝子の下流に隣接する1.0kbのDNA断片(ackA-UP)、ackA/Cm-F(配列番号73)とackA-RV(配列番号74)とのプライマーセットを用いてゲノム上のackA遺伝子の上流に隣接する1.0kbのDNA断片(ackA-DW)をそれぞれ調製した。また、プラスミドpC194由来を鋳型として、表4に示したCmFW(配列番号69)とCmRV(配列番号70)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含む0.9kbのDNA断片(Cmr)を調製した。
[Production Example 6] Production of modified Bacillus subtilis (1)
In this production example, a method for producing a Bacillus subtilis mutant strain for introducing the vectors obtained in Production Examples 1 to 3 was shown (see FIG. 2).
Using the genomic DNA prepared from Bacillus subtilis 168 as a template, and using the primer set of ackA-FW (SEQ ID NO: 71) and ackA / Cm-R (SEQ ID NO: 72) shown in Table 4, the ackA gene on the genome Adjacent to the upstream of the ackA gene on the genome using a primer set of 1.0 kb DNA fragment (ackA-UP) adjacent to the downstream, ackA / Cm-F (SEQ ID NO: 73) and ackA-RV (SEQ ID NO: 74) A 1.0 kb DNA fragment (ackA-DW) was prepared. A 0.9 kb DNA fragment (Cm r ) containing the chloramphenicol resistance gene using the plasmid pC194-derived template as a primer set of CmFW (SEQ ID NO: 69) and CmRV (SEQ ID NO: 70) shown in Table 4 Was prepared.

次に、得られたDNA断片(ackA-UP)、(ackA-DW)及び(Cmr)を混合して鋳型とし、ackA-FWとacoA-RVとのプライマーセットを用いたSOE−PCRにて3断片を(ackA-UP)-(Cmr)-(ackA-DW)の順になる様に結合し、2.9kbの遺伝子欠失用DNA断片を得た。次に、この遺伝子欠失用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ackA遺伝子がクロラムフェニコール耐性遺伝子(断片Cmr)と置換した目的とする枯草菌変異株(以下、ΔackA株とする)であることを確認した。以下、その他の遺伝子欠失株の調製も同様に、表4に示した遺伝子名-FWと遺伝子名/Cm-Rとのプライマーセット、及び遺伝子名/Cm-Fと遺伝子名-RVとのプライマーセットを用いて調製を行ない、得られた枯草菌変異株には、記号「Δ」を欠失遺伝子名に付し、変異株名とした。 Next, the obtained DNA fragments (ackA-UP), (ackA-DW) and (Cm r ) were mixed and used as a template, and SOE-PCR using a primer set of ackA-FW and acoA-RV was performed. The three fragments were combined in the order of (ackA-UP)-(Cm r )-(ackA-DW) to obtain a 2.9 kb DNA fragment for gene deletion. Next, using this DNA fragment for gene deletion, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by the competent cell method, and colonies grown on the LBCm agar medium were isolated as transformants. Furthermore, genomic DNA was extracted from the obtained transformant, and the desired Bacillus subtilis mutant strain (hereinafter referred to as ΔackA) in which the ackA gene was replaced with the chloramphenicol resistance gene (fragment Cm r ) by PCR using this as a template. It was confirmed that it was a stock). Similarly, other gene-deficient strains were prepared in the same manner as shown in Table 4 with primer sets of gene name-FW and gene name / Cm-R, and primers of gene name / Cm-F and gene name-RV. The set was used for the preparation, and the resulting Bacillus subtilis mutant strain was given the symbol “Δ” to the name of the deleted gene to give the mutant strain name.

〔製造例7〕プラスミド導入による形質転換
本製造例では、宿主となる枯草菌株及びその変異株の形質転換法を示した。野生株である枯草菌(Bacillus subtilis Marburg No.168株)、製造例6で作製した枯草菌変異株に対し、製造例1〜5で得られたPGA組換え生産用ベクター(pHY-P_S237/pgsBC、pHY-P_spoVG/pgsBC、pHY-P_rapA/pgsBC pHY-P_S237/BALpgsBC-3022、pHY-P_S237/BLipgsBC-9945、pHY-P_S237/BLipgsBC-1371及びpHY-P_S237/OBipgsBC-831)を用い、形質転換を行なった。上記野生株及び変異体からリゾチーム処理により調製したプロトプラスト105〜106個に上記プラスミドDNA 20〜100ngを供し、プラスミド導入を行なった。テトラサイクリン-塩酸塩30ppm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、プラスミドを導入した目的とする枯草菌形質転換体として選抜した。
[Production Example 7] Transformation by introduction of plasmid In this production example, a transformation method for Bacillus subtilis strains and their mutants as hosts was shown. The wild-type Bacillus subtilis Marburg No.168 strain and the Bacillus subtilis mutant produced in Production Example 6 were compared with the PGA recombinant production vector (pHY-P_S237 / pgsBC) obtained in Production Examples 1-5. , PHY-P_spoVG / pgsBC, pHY-P_rapA / pgsBC pHY-P_S237 / BALpgsBC-3022, pHY-P_S237 / BLipgsBC-9945, pHY-P_S237 / BLipgsBC-1371 and pHY-P_S237 / OBipgsBC-831) I did it. The plasmid DNA was introduced by supplying 20 to 100 ng of the plasmid DNA to 10 5 to 10 6 protoplasts prepared from the wild strain and mutant by lysozyme treatment. Colonies that grew on DM3 protoplast regeneration medium (DM3 medium) supplemented with 30 ppm tetracycline-hydrochloride were selected as target Bacillus subtilis transformants into which the plasmid was introduced.

〔実施例1〕生産性評価(1)
枯草菌168株を対照として、製造例7において調製したpHY-P_S237/pgsBCを導入して得られた形質転換体をそれぞれLBTc寒天培地上に接種し、30℃で一晩静置培養を行なった。この後に、このLBTc寒天培地上に生育した枯草菌形質転換体を改変2xL/Maltose+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、7.5%マルトース、8.0%グルタミン酸ナトリウム一水和物、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、新たな改変2xL/Maltose+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)を行なった。評価培養終了後、後述の測定例に示す分析条件にてPGA分子量を測定し、その相対値を表5に示した。
[Example 1] Productivity evaluation (1)
Using the Bacillus subtilis 168 strain as a control, the transformants obtained by introducing pHY-P_S237 / pgsBC prepared in Production Example 7 were each inoculated on an LBTc agar medium and subjected to stationary culture at 30 ° C. overnight. . After this, the Bacillus subtilis transformant grown on this LBTc agar medium was modified 2xL / Maltose + MSG medium (2.0% tryptone, 1.0% yeast extract, 1.0% sodium chloride, 7.5% maltose, 8.0% sodium glutamate monohydrate , 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline-hydrochloride) and left to stand as a seed culture solution. This seed culture is inoculated into 1% (v / v) of a new modified 2xL / Maltose + MSG medium and reciprocally shaken at 37 ° C, 120rpm for 3 days (TB-20R-3F, Takasaki) Scientific equipment). After the evaluation culture, the PGA molecular weight was measured under the analysis conditions shown in the measurement examples described later, and the relative values are shown in Table 5.

表5に示したように、pHY-P_S237/pgsBCを導入した枯草菌168株及び枯草菌変異株において生産されたPGAの分子量を比較した。pHY-P_S237/pgsBCを導入した枯草菌168株のPGAの分子量を100とした場合において、pHY-P_S237/pgsBCを導入した各枯草菌変異株のPGAの分子量は大きく変化し、PGAの分子量の調整が出来ることが明らかとなった。   As shown in Table 5, the molecular weights of PGA produced in Bacillus subtilis 168 strain and Bacillus subtilis mutant strain into which pHY-P_S237 / pgsBC had been introduced were compared. When the molecular weight of PGA of Bacillus subtilis strain 168 introduced with pHY-P_S237 / pgsBC is set to 100, the molecular weight of PGA of each mutant strain of Bacillus subtilis introduced with pHY-P_S237 / pgsBC changes greatly, and the molecular weight of PGA is adjusted. It became clear that it was possible.

〔実施例2〕生産性評価(2)
枯草菌168株を対照として、製造例7において調製したpHY-P_spoVG/pgsBCを導入して得られた形質転換体をそれぞれLBTc寒天培地上に接種し、30℃で一晩静置培養を行なった。この後に、このLBTc寒天培地上に生育した枯草菌形質転換体を改変2xL/Maltose+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、7.5%マルトース、8.0%グルタミン酸ナトリウム一水和物、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、新たな改変2xL/Maltose+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)を行なった。評価培養終了後、後述の測定例に示す分析条件にてPGA分子量を測定し、評価結果を表6に示した。
[Example 2] Productivity evaluation (2)
Using Bacillus subtilis 168 strain as a control, the transformants obtained by introducing pHY-P_spoVG / pgsBC prepared in Production Example 7 were inoculated on LBTc agar medium, followed by overnight culture at 30 ° C. . After this, the Bacillus subtilis transformant grown on this LBTc agar medium was modified 2xL / Maltose + MSG medium (2.0% tryptone, 1.0% yeast extract, 1.0% sodium chloride, 7.5% maltose, 8.0% sodium glutamate monohydrate , 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline-hydrochloride) and left to stand as a seed culture solution. This seed culture is inoculated into 1% (v / v) of a new modified 2xL / Maltose + MSG medium and reciprocally shaken at 37 ° C, 120rpm for 3 days (TB-20R-3F, Takasaki) Scientific equipment). After completion of the evaluation culture, the PGA molecular weight was measured under the analysis conditions shown in the measurement examples described later. The evaluation results are shown in Table 6.

表6に示したように、pHY-P_spoVG/pgsBCを導入した枯草菌168株及び枯草菌変異株において生産されたPGAの分子量を比較した。pHY-P_spoVG/pgsBCを導入した枯草菌168株のPGAの分子量を100とした場合において、pHY-P_spoVG/pgsBCを導入した各枯草菌変異株のPGAの分子量は大きく変化し、PGAの分子量の調整が出来ることが明らかとなった。   As shown in Table 6, the molecular weights of PGA produced in Bacillus subtilis 168 strain and Bacillus subtilis mutant strain into which pHY-P_spoVG / pgsBC had been introduced were compared. When the molecular weight of PGA of Bacillus subtilis strain 168 introduced with pHY-P_spoVG / pgsBC is set to 100, the molecular weight of PGA of each mutant strain of Bacillus subtilis introduced with pHY-P_spoVG / pgsBC changes greatly, and the molecular weight of PGA is adjusted. It became clear that it was possible.

〔実施例3〕生産性評価(3)
枯草菌168株を対照として、製造例7において調製したpHY-P_rapA/pgsBCを導入して得られた形質転換体をそれぞれLBTc寒天培地上に接種し、30℃で一晩静置培養を行なった。この後に、このLBTc寒天培地上に生育した枯草菌形質転換体を改変2xL/Maltose+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、7.5%マルトース、8.0%グルタミン酸ナトリウム一水和物、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、新たな改変2xL/Maltose+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)を行なった。評価培養終了後、後述の測定例に示す分析条件にてPGA分子量を測定し、評価結果を表7に示した。
[Example 3] Productivity evaluation (3)
Using the Bacillus subtilis 168 strain as a control, the transformants obtained by introducing pHY-P_rapA / pgsBC prepared in Production Example 7 were inoculated on an LBTc agar medium, followed by stationary culture at 30 ° C. overnight. . After this, the Bacillus subtilis transformant grown on this LBTc agar medium was modified 2xL / Maltose + MSG medium (2.0% tryptone, 1.0% yeast extract, 1.0% sodium chloride, 7.5% maltose, 8.0% sodium glutamate monohydrate , 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline-hydrochloride) and left to stand as a seed culture solution. This seed culture is inoculated into 1% (v / v) of a new modified 2xL / Maltose + MSG medium and reciprocally shaken at 37 ° C, 120rpm for 3 days (TB-20R-3F, Takasaki) Scientific equipment). After completion of the evaluation culture, the PGA molecular weight was measured under the analysis conditions shown in the measurement examples described later. The evaluation results are shown in Table 7.

表7に示したように、pHY-P_rapA/pgsBCを導入した枯草菌168株及び枯草菌変異株において生産されたPGAの分子量を比較した。pHY-P_rapA/pgsBCを導入した枯草菌168株のPGAの分子量を100とした場合において、pHY-P_rapA/pgsBCを導入した各枯草菌変異株のPGAの分子量は大きく変化し、PGAの分子量の調整が出来ることが明らかとなった。   As shown in Table 7, the molecular weights of PGA produced in Bacillus subtilis 168 and Bacillus subtilis mutants into which pHY-P_rapA / pgsBC had been introduced were compared. When the molecular weight of PGA of Bacillus subtilis strain 168 introduced with pHY-P_rapA / pgsBC is set to 100, the molecular weight of PGA of each mutant strain of Bacillus subtilis introduced with pHY-P_rapA / pgsBC changes greatly, and the molecular weight of PGA is adjusted. It became clear that it was possible.

〔実施例4〕生産性評価(4)
枯草菌168株を対照として、製造例7において調製したpHY-P_S237/pgsBC、pHY-P_S237/BALpgsBC-3022、pHY-P_S237/BLipgsBC-9945、pHY-P_S237/BLipgsBC-1371又はpHY-P_S237/OBipgsBC-831を導入して得られた形質転換体をそれぞれLBTc寒天培地上に接種し、30℃で一晩静置培養を行なった。この後に、このLBTc寒天培地上に生育した枯草菌形質転換体を改変2xL/Maltose+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、7.5%マルトース、8.0%グルタミン酸ナトリウム一水和物、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、新たな改変2xL/Maltose+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)を行なった。評価培養終了後、後述の測定例に示す分析条件にてPGA分子量を測定し、評価結果を表7に示した。
[Example 4] Productivity evaluation (4)
PHY-P_S237 / pgsBC, pHY-P_S237 / BALpgsBC-3022, pHY-P_S237 / BLipgsBC-9945, pHY-P_S237 / BLipgsBC-1371 or pHY-P_S237 / OBipgsBC- prepared in Production Example 7 using Bacillus subtilis 168 strain as a control Transformants obtained by introducing 831 were each inoculated on LBTc agar medium, and statically cultured at 30 ° C. overnight. After this, the Bacillus subtilis transformant grown on this LBTc agar medium was modified 2xL / Maltose + MSG medium (2.0% tryptone, 1.0% yeast extract, 1.0% sodium chloride, 7.5% maltose, 8.0% sodium glutamate monohydrate , 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline-hydrochloride) and left to stand as a seed culture solution. This seed culture is inoculated into 1% (v / v) of a new modified 2xL / Maltose + MSG medium and reciprocally shaken at 37 ° C, 120rpm for 3 days (TB-20R-3F, Takasaki) Scientific equipment). After completion of the evaluation culture, the PGA molecular weight was measured under the analysis conditions shown in the measurement examples described later, and the evaluation results are shown in Table 7.

表8に示したように、pHY-P_S237/pgsBCを導入した枯草菌168株及びpHY-P_S237/BALpgsBC-3022、pHY-P_S237/BLipgsBC-9945、pHY-P_S237/BLipgsBC-1371又はpHY-P_S237/OBipgsBC-831を導入した枯草菌変異株(ΔsigH株)において生産されたPGAの分子量を比較した。pHY-P_S237/pgsBCを導入した枯草菌168株のPGAの分子量を100とした場合において、pHY-P_S237/BALpgsBC-3022、pHY-P_S237/BLipgsBC-9945、pHY-P_S237/BLipgsBC-1371又はpHY-P_S237/OBipgsBC-831を導入した各枯草菌変異株のPGAの分子量はいずれも大きく変化(低分子化)し、PGA分子量の調整が出来ることが明らかとなった。   As shown in Table 8, Bacillus subtilis strain 168 introduced with pHY-P_S237 / pgsBC and pHY-P_S237 / BALpgsBC-3022, pHY-P_S237 / BLipgsBC-9945, pHY-P_S237 / BLipgsBC-1371 or pHY-P_S237 / OBipgsBC The molecular weight of PGA produced in the Bacillus subtilis mutant strain (ΔsigH strain) introduced with -831 was compared. pHY-P_S237 / BALpgsBC-3022, pHY-P_S237 / BLipgsBC-9945, pHY-P_S237 / BLipgsBC-1371 or pHY-P_S237 when the molecular weight of PGA of Bacillus subtilis strain 168 introduced with pHY-P_S237 / pgsBC is 100 The molecular weight of PGA of each Bacillus subtilis mutant strain into which / OBipgsBC-831 was introduced was greatly changed (lower molecular weight), and it became clear that the PGA molecular weight could be adjusted.

〔測定例〕PGAの定量及び分子量測定法
実施例1〜4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(商品名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。上清試料中のPGA検出はYamaguchiらの方法(前述)に準じ、試料をアガロースゲル電気泳動に供した後、メチレンブルーによるゲルの染色を行ない、PGAに由来する染色物質の有無による組換えPGA生産を確認した。さらに、組換えPGAが検出された試料については、TSKGel G4000PWXL及びTSKGel G6000PWXLゲルろ過カラム(商品名、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、商品名、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 The culture solution sample after completion of the evaluation culture shown in Examples 1 to 4 was subjected to centrifugation (trade name himacCF15RX, Hitachi Koki) at 14,800 rpm for 30 minutes at room temperature. The amount of recombinant PGA produced in the culture supernatant obtained by centrifugation was measured. Detection of PGA in the supernatant sample was performed according to the method of Yamaguchi et al. (Described above). After subjecting the sample to agarose gel electrophoresis, the gel was stained with methylene blue, and recombinant PGA production was performed by the presence or absence of a PGA-derived staining substance. It was confirmed. Furthermore, HPLC analysis using TSKGel G4000PWXL and TSKGel G6000PWXL gel filtration columns (trade name, Tosoh) was performed on samples in which recombinant PGA was detected. 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. In addition, polyglutamic acids with different molecular weights obtained using a pullulan (Shodex STANDRD P-82, trade name, Showa Denko) in advance for molecular weight tests [Wako Pure Chemical Industries (162-21411, 162-21401) , SIGMA-ALDRICH (P-4886, P-4761), Meiji Food Material (molecular weight 880,000)].

Claims (7)

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ackA遺伝子、acoA遺伝子、acoR遺伝子、ahrC遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子,asnO遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、comX遺伝子、dhaS遺伝子、gapB遺伝子、glcK遺伝子、glcP遺伝子、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrA遺伝子、phrE遺伝子、phrI遺伝子、phrK遺伝子、proB遺伝子、rocA遺伝子、rocF遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、sigK遺伝子(spoIVCB〜spoIIIC遺伝子)、skfA遺伝子、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子と実質的に同じ機能を有し、且つこれら遺伝子と塩基配列おいて90%以上の同一性を有する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化させて得られる宿主微生物に、ポリ−ガンマ−グルタミン酸合成に関与する遺伝子群のなかで、枯草菌におけるpgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子と、枯草菌におけるpgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子とを導入し、且つ、枯草菌におけるpgsA遺伝子を宿主微生物に導入していないことを特徴とする、ポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法であって、
宿主微生物がバチルス属細菌であり、
pgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子、pgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝がそれぞれ以下の(1)〜(4)に示す遺伝子である、分子量調整方法。
(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)pgsB遺伝子に相当する遺伝子:
配列番号13、19、25又は31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
(3)pgsC遺伝子:以下の(d)、(e)又は(f)のタンパク質をコードする遺伝子
(d)配列番号4に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(e)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ポリ−ガンマ−グルタミン酸を生成する機能を有するタンパク質
(f)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
(4)pgsC遺伝子に相当する遺伝子:
配列番号15、21、27又は33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ポリ−ガンマ−グルタミン酸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
In a method for producing poly-gamma-glutamic acid using a microorganism, the ackA gene, acoA gene, acoR gene, ahrC gene, argC gene, argD gene, argF gene, argJ gene, asnO gene, carA gene, codY gene in Bacillus subtilis , ComP gene, comQ gene, comX gene, dhaS gene, gapB gene, glcK gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F gene (oppABCDF gene operon), phrA gene, phrE gene, phrI gene, phrK gene, proB gene, rocA gene, rocF gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, sigH gene, sigK gene (spoIVCB to spoIIIC gene), skfA gene, ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene, ywpG gene and have these genes substantially the same function, and selected from a gene having these genes and keep nucleotide sequence identity of 90% or more A host microorganism obtained by deleting or inactivating the above genes, among the genes involved in poly-gamma-glutamic acid synthesis, the pgsB gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene, and introducing the gene corresponding to pgsC gene or the gene, and the pgsA gene in B. subtilis, characterized in that not introduced into the host microorganism, poly - gamma - a molecular weight adjustment method of glutamate,
The host microorganism is a Bacillus bacterium,
pgsB gene or a gene corresponding to the gene, the gene corresponding to the pgsC gene or the gene is a gene shown in the following respectively (1) to (4), molecular weight adjustment method.
(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 represented by SEQ ID NO: 2 and having an amide ligase activity
(2) Gene corresponding to pgsB gene:
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: 13, 19, 25 or 31
(3) pgsC gene: a gene encoding the following protein (d), (e) or (f)
(D) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
(E) 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: 4, and has a function of generating poly-gamma-glutamic acid in the presence of PgsB protein. protein
(F) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and having a function of generating PGA in the presence of a PgsB protein
(4) Gene corresponding to pgsC gene:
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: 15, 21, 27 or 33, and produces poly-gamma-glutamic acid in the presence of PgsB protein. Genes encoding functional proteins
枯草菌におけるackA遺伝子、acoR遺伝子、argC遺伝子、argD遺伝子、phrE遺伝子、proB遺伝子、rocF遺伝子、ywpG遺伝子及びこれら遺伝子と実質的に同じ機能を有し、且つこれら遺伝子と塩基配列おいて90%以上の同一性を有する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化させて得られる宿主微生物を用いて、ポリ−ガンマグルタミン酸を高分子化することを特徴とする請求項1記載のポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法。 AckA gene, acoR gene, argC gene, argD gene, phrE gene, proB gene, rocF gene, ywpG gene, and these genes in Bacillus subtilis have substantially the same functions, and 90% or more of these genes and nucleotide sequences The poly-gamma glutamic acid is polymerized using a host microorganism obtained by deleting or inactivating one or more genes selected from genes having the same identity. -Method for adjusting the molecular weight of gamma-glutamic acid. 枯草菌におけるacoA遺伝子、ahrC遺伝子、argF遺伝子、argJ遺伝子、carA遺伝子、codY遺伝子、comP遺伝子、comQ遺伝子、gapB遺伝子、glcP遺伝子、、glpP遺伝子、gltB遺伝子、licR遺伝子、oppA-F遺伝子(oppABCDF遺伝子オペロン)、phrI遺伝子、phrK遺伝子、sigE遺伝子、sigF遺伝子、sigG遺伝子、sigH遺伝子、ygaC遺伝子、yqfN遺伝子、yrzL遺伝子、yuzB遺伝子及びこれら遺伝子と実質的に同じ機能を有し、且つこれら遺伝子と塩基配列おいて90%以上の同一性を有する遺伝子から選ばれる1以上の遺伝子を欠失又は不活性化させて得られる宿主微生物を用いて、ポリ−ガンマグルタミン酸を低分子化することを特徴とする請求項1記載のポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法。 AcoA gene, ahrC gene, argF gene, argJ gene, carA gene, codY gene, comP gene, comQ gene, gapB gene, glcP gene, glpP gene, gltB gene, licR gene, oppA-F gene (oppABCDF gene) in Bacillus subtilis Operon), phrI gene, phrK gene, sigE gene, sigF gene, sigG gene, sigH gene, ygaC gene, yqfN gene, yrzL gene, yuzB gene and the same function as these genes, and these genes and bases Poly-gamma glutamic acid is reduced in molecular weight using a host microorganism obtained by deleting or inactivating one or more genes selected from genes having 90% or more identity in the sequence The method for adjusting the molecular weight of poly-gamma-glutamic acid according to claim 1. pgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子とpgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子が、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ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法。 The pgsB gene or a gene corresponding to the gene and the pgsC gene or a gene corresponding to the gene are incorporated into a plasmid (vector) capable of self-replication in the host cell of the microorganism . 3 according to any one of poly - gamma - molecular weight adjustment method of glutamate. pgsB遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子とpgsC遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子が、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1〜4の何れか1項記載のポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法。 pgsB gene or a gene corresponding to the gene and pgsC gene or the gene corresponding to the gene, upstream thereof, any of claims 1 to 4 having a transcription initiation control region and / or translation initiation control region having a function in a microorganism A method for adjusting the molecular weight of poly-gamma-glutamic acid according to claim 1. 上記バチルス(Bacillus)属細菌が枯草菌(Bacillus subtilis)である請求項1〜5の何れか1項記載のポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法。 The method for adjusting the molecular weight of poly-gamma-glutamic acid according to any one of claims 1 to 5, wherein the bacterium belonging to the genus Bacillus is Bacillus subtilis. 請求項1〜6の何れか1項記載のポリ−ガンマ−グルタミン酸の分子量調整方法を用いて、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方法。 A method for producing poly-gamma-glutamic acid, wherein the produced poly-gamma-glutamic acid is obtained using the molecular weight adjustment method for poly-gamma-glutamic acid according to any one of claims 1 to 6 .
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