JP6527669B2 - Bacillus subtilis mutant strain and method for producing dipicolinic acid using the same - Google Patents
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Description
本発明は、ジピコリン酸生産能を有する枯草菌変異株、及び当該枯草菌変異株を用いたジピコリン酸又はその塩の製造方法に関する。 The present invention relates to a Bacillus subtilis mutant capable of producing dipicolinic acid, and a method for producing dipicolinic acid or a salt thereof using the Bacillus subtilis mutant.
ジピコリン酸(2,6−ピリジンジカルボン酸、DPA)は、天然物であり生分解性の高いキレート剤として知られており、産業用の用途として洗剤組成物や金属隠蔽剤、酸化防止剤などとして利用できることが報告されている。 Dipicolinic acid (2,6-pyridinedicarboxylic acid, DPA) is a natural product and is known as a highly biodegradable chelating agent, and is used as a detergent composition, a metal masking agent, an antioxidant, etc. for industrial use. It is reported that it can be used.
ジピコリン酸は、2,6−ルチジンから酸化反応によって合成されることが知られている。すなわち、ニッケル化合物の存在下で次亜ハロゲン酸塩を酸化剤として用いる方法や、電解酸化法、空気酸化法などにより合成できることが知られている。しかし、これらの方法では、反応の転化率や選択率が不十分なため、原料である2,6−ルチジンや反応中間体である6−メチル−2−ピリジンカルボン酸等のアルキルピリジンが反応液中に残存し、これらが製品である2,6−ピリジンジカルボン酸(ジピコリン酸)中に不純物として混入してしまう。すなわち、従来のジピコリン酸合成法では、高純度のジピコリン酸を製造することは困難であった。 Dipicolinic acid is known to be synthesized from 2,6-lutidine by an oxidation reaction. That is, it is known that the compound can be synthesized by a method using a hypohalite as an oxidizing agent in the presence of a nickel compound, an electrolytic oxidation method, an air oxidation method or the like. However, in these methods, the conversion ratio and selectivity of the reaction are insufficient, so 2,6-lutidine as a raw material and alkylpyridine such as 6-methyl-2-pyridinecarboxylic acid as a reaction intermediate are reaction solutions. It remains inside, and these are mixed as impurities in the product 2,6-pyridinedicarboxylic acid (dipicolinic acid). That is, in the conventional dipicolinic acid synthesis method, it was difficult to produce dipicolinic acid of high purity.
一方、微生物を使用するジピコリン酸の製造方法によれば、アルキルピリジンを含有することなくジピコリン酸を高純度に製造できると期待される。微生物を用いたジピコリン酸の製造方法としては、胞子を形成する微生物であるバシラス(Bacillus)属を用いた発酵法による製造方法(特許文献1及び2)及びカビを用いた製造方法(特許文献3)が知られている。 On the other hand, according to the method for producing dipicolinic acid using a microorganism, it is expected that dipicolinic acid can be produced with high purity without containing alkylpyridine. As a method of producing dipicolinic acid using a microorganism, a method of producing by fermentation using a genus of Bacillus which is a microorganism that forms spores (Patent Documents 1 and 2) and a method of producing using mold (Patent Document 3) )It has been known.
また、遺伝子工学的に改変した微生物を用いたジピコリン酸の製造方法が知られている。特許文献4には、遺伝子組換えリジン生産菌を利用したジピコリン酸の製造方法が開示されている。特許文献5には、ジピコリン酸合成経路に関与する遺伝子の発現パターンを改変したバシラス(Bacillus)属又はクロストリジウム(Clostridium)属微生物を利用したジピコリン酸の製造方法が開示されている。 Also, methods for producing dipicolinic acid using genetically engineered microorganisms are known. Patent Document 4 discloses a method for producing dipicolinic acid using genetically modified lysine-producing bacteria. Patent Document 5 discloses a method for producing dipicolinic acid using Bacillus or Clostridium microorganisms, in which the expression pattern of a gene involved in the dipicolinic acid synthesis pathway is modified.
特許文献6には、ゲノムの大領域を欠失させて得られた枯草菌変異株が、プロテアーゼ等の酵素の生産性に優れていることが記載されている。特許文献7には、L−グルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌の細胞内のピルビン酸カルボキシラーゼ活性を増強することによる、効率のよいL−グルタミン酸の製造方法が開示されている。しかし、これらの変異微生物は、酵素又はL−グルタミン酸の生産のために開発された株である。 Patent Document 6 describes that a Bacillus subtilis mutant obtained by deleting a large region of the genome is excellent in productivity of enzymes such as protease. Patent Document 7 discloses an efficient method for producing L-glutamic acid by enhancing the pyruvate carboxylase activity in cells of coryneform bacteria having L-glutamic acid-producing ability. However, these mutant microorganisms are strains developed for the production of enzymes or L-glutamic acid.
本発明は、ジピコリン酸(2,6−ピリジンジカルボン酸、以下の本明細書において、DPAとも称する)を高生産することができる枯草菌変異株、当該枯草菌変異株の製造方法、及び当該枯草菌変異株を用いたDPA又はその塩の製造方法に関する。 The present invention provides a Bacillus subtilis mutant capable of highly producing dipicolinic acid (2,6-pyridinedicarboxylic acid, hereinafter also referred to as DPA in the present specification), a method for producing the Bacillus subtilis mutant, and the Bacillus subtilis. The present invention relates to a method for producing DPA or a salt thereof using a fungal mutant.
本発明者らは、DPAを効率良く生産することができる微生物株の開発を進めた。その結果、本発明者らは、ゲノムの大領域が欠失した枯草菌変異株において、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化することと、枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDのいずれか1以上を欠失又は不活性化することにより、得られた枯草菌変異株が顕著に高いDPA生産能を有することを見出し、本発明を完成した。 The present inventors promoted development of a microorganism strain capable of efficiently producing DPA. As a result, the present inventors have enhanced expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto in a Bacillus subtilis mutant in which a large region of the genome has been deleted, and Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase The inventors have found that the obtained Bacillus subtilis mutant strain has a remarkably high DPA producing ability by deleting or inactivating any one or more of the gene alsS and the Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD. Completed.
すなわち本発明は、一態様において、以下を提供する:
枯草菌変異株であって、
prophage6領域、prophage1領域、prophage4領域、PBSX領域、prophage5領域、prophage3領域、spb領域、pks領域、skin領域、pps領域、prophage2領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域からなる群より選択される1以上の領域が欠失したゲノムを有し、
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現が強化されており、且つ
枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDからなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が欠失又は不活性化されている、
枯草菌変異株。
That is, the present invention provides in one aspect:
A Bacillus subtilis mutant,
prophage6 area, prophage1 area, prophage4 area, PBSX area, prophage5 area, prophage area, spb area, pks area, skin area, pps area, propagation2 area, ydcL-ydeK-ydhU area, yisB-yitD area, yunA-yurT area, One or more regions selected from the group consisting of cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region Have a deleted genome,
The expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is enhanced, and at least one selected from the group consisting of the Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and the Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD. The gene has been deleted or inactivated
Bacillus subtilis mutant strain.
別の態様において、本発明は以下を提供する:
枯草菌変異株の製造方法であって、
prophage6領域、prophage1領域、prophage4領域、PBSX領域、prophage5領域、prophage3領域、spb領域、pks領域、skin領域、pps領域、prophage2領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域からなる群より選択される1以上の領域が欠失したゲノムを有する枯草菌変異株において
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化し、且つ、
枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDからなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子を欠失又は不活性化する、
ことを含む、方法。
In another aspect, the present invention provides:
A method for producing a Bacillus subtilis mutant, which comprises:
prophage6 area, prophage1 area, prophage4 area, PBSX area, prophage5 area, prophage area, spb area, pks area, skin area, pps area, propagation2 area, ydcL-ydeK-ydhU area, yisB-yitD area, yunA-yurT area, One or more regions selected from the group consisting of cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region Enhance the expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto in a Bacillus subtilis mutant strain having a genome deleted from
Deleting or inactivating at least one gene selected from the group consisting of Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD;
How, including.
また別の態様において、本発明は、上記枯草菌変異株を用いるジピコリン酸又はその塩の製造方法を提供する。 In another aspect, the present invention provides a method for producing dipicolinic acid or a salt thereof using the Bacillus subtilis mutant strain.
本発明の枯草菌変異株は高いDPA生産能を有する。本発明の枯草菌変異株を用いることによりDPA又はその塩を効率よく製造することが可能になる。 The Bacillus subtilis mutant strain of the present invention has high DPA producing ability. By using the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, DPA or a salt thereof can be efficiently produced.
(1.定義)
本明細書に記載の枯草菌の各遺伝子及びゲノム領域の名称は、JAFAN:Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis(BSORF DB)でインターネット公開([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されている。
(1. Definition)
The name of each gene and genome region of Bacillus subtilis described in the present specification is published on the Internet at JAFAN: Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB) ([bacillus. Genome. Ad. Jp /], January 2006. Based on the B. subtilis genome data (updated on the 18th).
本明細書において、アミノ酸配列及びヌクレオチド配列の同一性はLipman−Pearson法(Lipman,DJ.,Pearson.WR.:Science,1985,227:1435−1441)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 specification, the identity of amino acid sequences and nucleotide sequences is calculated by the Lipman-Pearson method (Lipman, DJ., Pearson. WR .: Science, 1985, 227: 1435-1441). Specifically, it is calculated by performing analysis with Unit size to compare (ktup) of 2 using a homology analysis (Search homology) program of genetic information processing software Genetyx-Win (software development).
本明細書において、別途定義されない限り、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列におけるアミノ酸又はヌクレオチドの欠失、置換、付加又は挿入に関して使用される「1又は数個」とは、例えば、1〜12個、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個であり得る。また本明細書において、アミノ酸又はヌクレオチドの「付加」には、配列の一末端及び両末端への1又は数個のアミノ酸又はヌクレオチドの付加が含まれる。 In the present specification, unless otherwise defined, “one or several” used for deletion, substitution, addition or insertion of an amino acid or nucleotide in an amino acid sequence or nucleotide sequence is, for example, 1 to 12, preferably It may be 1 to 8, more preferably 1 to 4. Also, as used herein, "addition" of an amino acid or nucleotide includes the addition of one or several amino acids or nucleotides at one and both ends of the sequence.
本明細書において、ハイブリダイゼーションに関する「ストリンジェントな条件」とは、配列同一性が約80%以上若しくは約90%以上のヌクレオチド配列を有する遺伝子の確認を可能にする条件である。「ストリンジェントな条件」としては、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。ハイブリダイゼーションの当業者は、プローブのヌクレオチド配列や濃度、長さ等に応じて、ハイブリダイゼーション溶液の塩濃度、温度等を調節することにより、ストリンジェントな条件を適切に作り出すことができる。一例を示せば、上記「ストリンジェントな条件」とは、ハイブリダイゼーション条件としては、5×SSC、70℃以上が好ましく、5×SSC、85℃以上がより好ましく、洗浄条件としては、1×SSC、60℃以上が好ましく、1×SSC、73℃以上がより好ましい。上記SSC及び温度条件の組み合わせは例示であり、当業者であれば、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを決定する上記若しくは他の要素を適宜組み合わせることにより、適切なストリンジェンシーを実現することが可能である。 As used herein, “stringent conditions” for hybridization are conditions that allow for the identification of genes having a nucleotide sequence of about 80% or more, or about 90% or more in sequence identity. As the "stringent conditions", conditions described in Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION (Joseph Sambrook, David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001) can be mentioned. Those skilled in the art of hybridization can appropriately create stringent conditions by adjusting the salt concentration, temperature, etc. of the hybridization solution according to the nucleotide sequence, concentration, length etc. of the probe. If an example is shown, as said "stringent conditions", as hybridization conditions, 5 * SSC, 70 degreeC or more is preferable, 5 * SSC, 85 degreeC or more is more preferable, As washing conditions, 1 * SSC 60 ° C. or higher is preferable, 1 × SSC, 73 ° C. or higher is more preferable. The combination of the above-mentioned SSC and temperature conditions is an exemplification, and one of ordinary skill in the art can realize appropriate stringency by appropriately combining the above or other factors that determine the stringency of hybridization.
本明細書において、遺伝子の上流及び下流とは、それぞれ、対象として捉えている遺伝子又は領域の5’側及び3’側に続く領域を示す。別途定義されない限り、遺伝子の上流及び下流とは、遺伝子の翻訳開始点からの上流領域及び下流領域には限定されない。 As used herein, upstream and downstream of a gene refers to a region that continues 5 'and 3' of a gene or region that is taken as an object, respectively. Unless defined otherwise, upstream and downstream of a gene is not limited to regions upstream and downstream from the translation initiation point of the gene.
本明細書において、遺伝子の制御領域とは、下流の遺伝子の細胞内における発現を制御する機能を有し、好ましくは、下流遺伝子を構成的に発現又は高発現させる機能を有する領域である。本明細書において、遺伝子の制御領域とは、当該遺伝子におけるコーディング領域の上流に存在し、RNAポリメラーゼが相互作用して当該遺伝子の転写を制御する機能を有する領域と定義され得る。好ましくは、本明細書における遺伝子の制御領域とは、当該遺伝子におけるコーディング領域の上流200〜600ヌクレオチド程度の領域をいう。制御領域は、遺伝子の転写開始制御領域及び/又は翻訳開始制御領域を含む。転写開始制御領域は制御領域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)配列に相当する部位である(Shine,J.,Dalgarno,L.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,1974,71:1342−1346)。 In the present specification, the control region of a gene has a function of controlling the expression of a downstream gene in cells, and preferably a function of constitutively expressing or highly expressing a downstream gene. In the present specification, the control region of a gene can be defined as a region located upstream of the coding region of the gene and having a function of interacting RNA polymerase to control transcription of the gene. Preferably, the control region of a gene in the present specification refers to a region of about 200 to 600 nucleotides upstream of the coding region in the gene. The control region includes a transcription initiation control region and / or a translation initiation control region of a gene. The transcription initiation regulatory region is a region including a control region and a transcription initiation point, and the translation initiation regulatory region is a site corresponding to the Shine-Dalgarno (SD) sequence that forms a ribosome binding site with the initiation codon (Shine, J., Dalgarno, L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1974, 71: 1342-1346).
本明細書において、目的遺伝子の発現強化とは、改変前に比較して目的遺伝子の発現量を増加させることである。目的遺伝子の発現量を増加させる手段としては、例えば、ゲノム上の目的遺伝子を、野生型に比較して該遺伝子の発現を強化できる制御領域(強制御領域)の制御下に配置すること、強発現制御領域の制御下に配置された目的遺伝子を細胞内のゲノム中若しくはプラスミド中に導入すること、又は複数の目的遺伝子を細胞内に発現可能に存在させる改変などが挙げられる。複数の目的遺伝子を細胞内に発現可能に存在させる改変としては、目的遺伝子が発現可能に存在する細胞内のゲノム中若しくはプラスミド中に、必要に応じて制御領域と共に、さらに目的遺伝子を導入すること、又は複数個の目的遺伝子を、必要に応じて制御領域と共に、細胞内のゲノム中若しくはプラスミド中に導入することによって、細胞内で発現する目的遺伝子の数の増加させる改変を挙げることができる。 In the present specification, the expression enhancement of a target gene is to increase the expression level of the target gene as compared to that before modification. As a means for increasing the expression level of the target gene, for example, placing the target gene on the genome under the control of a control region (strong control region) capable of enhancing the expression of the gene as compared to the wild type The target gene placed under the control of the expression control region may be introduced into the genome of the cell or into a plasmid, or modified to make a plurality of target genes expressible in the cell. As a modification that allows multiple target genes to be expressed in cells, it is necessary to further introduce the target genes in the genome or in the plasmid in the cells in which the target genes can be expressed, as well as the control region as necessary. Alternatively, modifications to increase the number of target genes expressed in cells can be mentioned by introducing a plurality of target genes into the genome of cells or into a plasmid, if necessary, together with control regions.
本明細書において、目的遺伝子を「制御領域の制御下に配置する」とは、制御領域による遺伝子の発現を制御する機能が目的遺伝子に作用するように、DNA上で制御領域と目的遺伝子とを配置することをいう。目的遺伝子を制御領域の制御下に配置する方法としては、当該制御領域の制御の及ぶ下流に当該目的遺伝子を連結する方法が挙げられる。 In the present specification, the term “place the target gene under control of the control region” means that the control region and the target gene are on the DNA such that the function of controlling the expression of the gene by the control region acts on the target gene It says to arrange. As a method of disposing a target gene under the control of a control region, there is a method of linking the target gene downstream of the control of the control region.
本明細書において、ジピコリン酸シンターゼ活性とは、後述の式(1)に示すジヒドロジピコリン酸からのジピコリン酸の合成反応を触媒する活性である。また本明細書において、アルファ−アセトラクテートシンターゼ活性及びアルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ活性とは、後述の式(2)に示すホスホエノールピルビン酸からアセトインへの転換反応を触媒する活性である。 In the present specification, dipicolinate synthase activity is an activity catalyzing a synthesis reaction of dipicolinic acid from dihydrodipicolinic acid shown in the following formula (1). Further, in the present specification, the alpha-acetolactate synthase activity and the alpha-acetolactate dehydrogenase activity are activities for catalyzing a conversion reaction from phosphoenolpyruvate to acetoin shown in the following formula (2).
(2.本発明の枯草菌変異株の製造)
(2−1.ゲノム欠失枯草菌変異株)
本発明の枯草菌変異株は、枯草菌野生株のゲノム上の大領域が欠失したゲノムを有し、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現が強化されており、且つ枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子(alsS遺伝子)及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子(alsD遺伝子)からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が欠失又は不活性化されている、枯草菌変異株である。好ましくは、本発明の枯草菌変異株は、該ゲノムの大領域が欠失した枯草菌変異株に対して、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化する改変と、枯草菌alsS遺伝子及び枯草菌alsD遺伝子より選択される少なくとも1つの遺伝子を欠失又は不活性化させる改変とを加えることによって作製される。
(2. Production of Bacillus subtilis Mutant of the Present Invention)
(2-1. Genome deletion Bacillus subtilis mutant strain)
The Bacillus subtilis mutant strain of the present invention has a genome in which a large region on the genome of Bacillus subtilis wild strain has been deleted, expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is enhanced, and Bacillus subtilis. Bacillus subtilis mutant strain in which at least one gene selected from the group consisting of Bacillus alpha-acetolactate synthase gene (alsS gene) and Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene (alsD gene) is deleted or inactivated It is. Preferably, the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention comprises a modification that enhances expression of a Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto with respect to a Bacillus subtilis mutant strain in which a large region of the genome is deleted, and a Bacillus subtilis strain. It is produced by adding a modification which deletes or inactivates at least one gene selected from Bacillus als S gene and B. subtilis als D gene.
上記ゲノムの大領域が欠失した枯草菌変異株は、枯草菌野生株(Bacillus subtilis Marburg No.168;本明細書において以下、枯草菌168株又は単に168株、あるいは野生株と称する)のゲノムと比べて、そのゲノム中の大領域が欠失したゲノムを有する。すなわち、当該枯草菌変異株のゲノムにおいては、枯草菌野生株のゲノム中の、prophage6(yoaV−yobO)領域、prophage1(ybbU−ybdE)領域、prophage4(yjcM−yjdJ)領域、PBSX(ykdA−xlyA)領域、prophage5(ynxB−dut)領域、prophage3(ydiM−ydjC)領域、spb(yodU−ypqP)領域、pks(pksA−ymaC)領域、skin(spoIVCB−spoIIIC)領域、pps(ppsE−ppsA)領域、prophage2(ydcL−ydeJ)領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7(spoIVCB−yraK)領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域からなる群より選択される1以上の領域が欠失している。好ましくは、当該枯草菌変異株は、枯草菌野生株のゲノム中の、prophage6(yoaV−yobO)領域、prophage1(ybbU−ybdE)領域、prophage4(yjcM−yjdJ)領域、PBSX(ykdA−xlyA)領域、prophage5(ynxB−dut)領域、prophage3(ydiM−ydjC)領域、spb(yodU−ypqP)領域、pks(pksA−ymaC)領域、skin(spoIVCB−spoIIIC)領域、pps(ppsE−ppsA)領域、prophage2(ydcL−ydeJ)領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7(spoIVCB−yraK)領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域の全てを欠失している。このような枯草菌変異株の例としては、特開2007−130013号公報に記載の枯草菌MGB874株が挙げられる。 The Bacillus subtilis mutant in which the large region of the genome has been deleted is the genome of Bacillus subtilis wild strain (Bacillus subtilis Marburg No. 168; hereinafter referred to as Bacillus subtilis 168 strain or simply 168 strain or a wild strain). In comparison to, the large region in the genome has a deleted genome. That is, in the genome of the Bacillus subtilis mutant strain, the prophage 6 (yoaV-yobO) region, the prophage 1 (ybbU-ybdE) region, the prophage 4 (yjcM-yjdJ) region, and the PBSX (ykdA-xlyA) region in the genome of the Bacillus subtilis wild strain Region, prophage 5 (ynxB-dut) region, prophage 3 (ydiM-ydjC) region, spb (yodU-ypqP) region, pks (pksA-ymaC) region, skin (spoIVCB-spoIIIC) region, pps (ppsE-ppsA) region , Prophage 2 (ydcL-ydeJ) region, ydcL-ydeK-ydhU region, yisB-yitD region, yunA-yurT region, cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pd Deletion of one or more regions selected from the group consisting of -rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 (spoIVCB-yraK) region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region . Preferably, the Bacillus subtilis mutant strain has a prophage 6 (yoaV-yobO) region, a prophage 1 (ybbU-ybdE) region, a prophage 4 (yjcM-yjdJ) region, a PBSX (ykdA-xlyA) region in the genome of a Bacillus subtilis wild strain. , Prophage 5 (ynxB-dut) region, prophage 3 (ydiM-ydjC) region, spb (yodU-ypqP) region, pks (pksA-ymaC) region, skin (spoIVCB-spoIIIC) region, pps (ppsE-ppsA) region, prophage2 (YdcL-ydeJ) region, ydcL-ydeK-ydhU region, yisB-yitD region, yunA-yurT region, cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region Lacks ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 (spoIVCB-yraK) region, sbo-ywhH region, all yybP-yyaJ region and yncM-fosB region. As an example of such a Bacillus subtilis mutant strain, Bacillus subtilis MGB874 strain described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-130013 can be mentioned.
上記枯草菌変異株は、例えば、168株等の任意の枯草菌株から上述のゲノム領域を欠失させることによって作製することができる。欠失させるべき目的のゲノム領域は、例えば、当該任意の枯草菌株のゲノムを、公開されている枯草菌168株のゲノムと対比することにより決定することができる。枯草菌168株の全ヌクレオチド配列及びゲノムの情報は、上述のBSORF DB、又はGenBank:AL009126.2([www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/38680335])から入手することができる。当業者は、これらの情報源から得た枯草菌168株のゲノム情報に基づいて、欠失させるべき目的のゲノム領域を決定することができる。ここで、欠失させるべきゲノム領域は、公開されている枯草菌168株における上述のゲノム領域のヌクレオチド配列に対して、1又は数個(例えば、1〜100個、好ましくは1〜50個、より好ましくは1〜30個、さらに好ましくは1〜10個、さらにより好ましくは1〜5個)のヌクレオチドにおける天然又は人工的に引き起こされた欠失、置換、挿入、付加等の変異を含むヌクレオチド配列を有するゲノム領域であり得る。あるいは、欠失させるべきゲノム領域は、公開されている枯草菌168株における上述のゲノム領域に対して、ヌクレオチド配列において好ましくは80%以上同一、さらにより好ましくは90%以上同一、なお好ましくは95%以上同一なゲノム領域であり得る。 The Bacillus subtilis mutant can be prepared, for example, by deleting the above-mentioned genomic region from any Bacillus subtilis strain such as 168 strain. The genomic region of interest to be deleted can be determined, for example, by comparing the genome of any Bacillus subtilis strain with the genome of the published Bacillus subtilis 168 strain. The complete nucleotide sequence and genomic information of B. subtilis strain 168 can be obtained from BSORF DB described above, or from GenBank: AL009126.2 ([www. Ncbi. Nlm. Nih. Gov / nuccore / 38680335]). One skilled in the art can determine the genomic region of interest to be deleted based on the genomic information of Bacillus subtilis 168 strain obtained from these sources. Here, the genomic region to be deleted is one or several (eg, 1 to 100, preferably 1 to 50) relative to the nucleotide sequence of the above-mentioned genomic region in Bacillus subtilis 168 strain that has been published. More preferably, nucleotides containing mutations such as natural or artificially caused deletions, substitutions, insertions, additions, etc. in 1 to 30, more preferably 1 to 10, even more preferably 1 to 5) nucleotides It may be a genomic region having a sequence. Alternatively, the genomic region to be deleted is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more identical in nucleotide sequence to the above-mentioned genomic region in the published Bacillus subtilis 168 strain. % Or more may be identical genomic regions.
あるいは、上記欠失させるべきゲノム領域は、表1に示す一対のオリゴヌクレオチドセットにより挟み込まれる領域として表すことができる。表1記載の領域を枯草菌ゲノム上から欠失させる方法としては、特に限定されないが、例えばSOE−PCR法(splicing by overlap extension PCR:Gene,1989,77:61−68)等により調製された欠失用DNA断片を用いた2重交差法が挙げられる。当該方法により枯草菌野生株から所定のゲノム領域が欠失した変異株を作製する手順は、特開2007−130013号公報に詳述されているが、以下に概要を説明する。 Alternatively, the genomic region to be deleted can be represented as a region flanked by a pair of oligonucleotide sets shown in Table 1. A method for deleting the region described in Table 1 from the Bacillus subtilis genome is not particularly limited. For example, it is prepared by SOE-PCR method (splicing by overlap extension PCR: Gene, 1989, 77: 61-68) or the like. A double crossover method using a DNA fragment for deletion may be mentioned. The procedure for producing a mutant strain in which a predetermined genomic region is deleted from a Bacillus subtilis wild strain by the method is described in detail in JP-A-2007-130013, but the outline is described below.
SOE−PCR法による欠失用DNA断片の調製と当該欠失用DNA断片を用いた2重交差法による目的領域の欠失の手順の概要を図1に示す。初めに、SOE−PCR法により、欠失させるべき目的領域の上流に隣接する約0.1〜3kb領域に対応する断片(上流断片と称する)と、同じく下流に隣接する約0.1〜3kb領域に対応する断片(下流断片と称する)とを連結したDNA断片を調製する。好ましくは、目的領域の欠失を確認するために、当該上流断片と下流断片の間に薬剤耐性遺伝子などのマーカー遺伝子断片をさらに連結したDNA断片を調製する。 An outline of the procedure for preparation of a DNA fragment for deletion by SOE-PCR method and deletion of a target region by double crossover method using the DNA fragment for deletion is shown in FIG. First, by SOE-PCR, a fragment corresponding to an about 0.1 to 3 kb region adjacent to the upstream of the target region to be deleted (referred to as an upstream fragment) and an about 0.1 to 3 kb adjacent to the downstream as well A DNA fragment in which a fragment corresponding to the region (referred to as a downstream fragment) is ligated is prepared. Preferably, in order to confirm the deletion of the target region, a DNA fragment in which a marker gene fragment such as a drug resistance gene is further linked between the upstream fragment and the downstream fragment is prepared.
まず、1回目のPCRによって、欠失させるべき領域の上流断片A及び下流断片B、並びに必要に応じてマーカー遺伝子断片(図1中では、クロラムフェニコール耐性遺伝子断片Cm)の3断片を調製する。上流断片及び下流断片のPCR増幅の際には、後に連結される断片の末端10〜30ヌクレオチドの配列を付加したプライマーを使用する。例えば、上流断片A、薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cm、及び下流断片Bをこの順で連結させる場合、上流断片Aの下流末端に結合するプライマーの5’末端に、薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cmの上流側10〜30ヌクレオチドに相当する配列を付加し(図1、プライマーDR1)、また下流断片Bの上流末端に結合するプライマーの5’末端に、薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cmの下流側10〜30ヌクレオチドに相当する配列を付加する(図1、プライマーDF2)。このように設計したプライマーセットを用いて上流断片A及び下流断片BをPCRで増幅した場合、増幅された上流断片A’の下流側には薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cmの上流側に相当する領域が付加されることとなり、増幅された下流断片B’の上流側には薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cmの下流側に相当する領域が付加されることとなる。 First, three fragments of the upstream fragment A and downstream fragment B of the region to be deleted and, if necessary, the marker gene fragment (in FIG. 1, chloramphenicol resistance gene fragment Cm) are prepared by the first PCR. Do. In PCR amplification of the upstream fragment and the downstream fragment, a primer to which a terminal 10 to 30 nucleotide sequence of the fragment to be ligated later is added is used. For example, when the upstream fragment A, the drug resistance marker gene fragment Cm, and the downstream fragment B are linked in this order, the 5 'end of the primer linked to the downstream end of the upstream fragment A is upstream of the drug resistance marker gene fragment Cm. A sequence corresponding to 10 to 30 nucleotides is added (FIG. 1, primer DR1), and 10 'to 30 nucleotides downstream of the drug resistance marker gene fragment Cm at the 5' end of the primer bound to the upstream end of downstream fragment B The corresponding sequence is added (FIG. 1, primer DF2). When the upstream fragment A and the downstream fragment B are amplified by PCR using the primer set designed in this way, a region corresponding to the upstream side of the drug resistance marker gene fragment Cm is downstream of the amplified upstream fragment A ′. As a result, a region corresponding to the downstream side of the drug resistance marker gene fragment Cm is added to the upstream side of the amplified downstream fragment B ′.
次に、1回目のPCRで調製した上流断片A’、薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cm、及び下流断片B’を混合して鋳型とし、上流断片の上流側に結合するプライマー(図1、プライマーDF1)及び下流断片の下流側に結合するプライマー(図1、プライマーDR2)からなる1対のプライマーを用いて2回目のPCRを行う。この2回目のPCRにより、上流断片A、薬剤耐性マーカー遺伝子断片Cm、及び下流断片Bをこの順で結合した欠失用DNA断片Dを増幅することができる。 Next, the upstream fragment A ′, the drug resistance marker gene fragment Cm, and the downstream fragment B ′ prepared in the first PCR are mixed to form a template, and a primer that binds to the upstream side of the upstream fragment (FIG. 1, primer DF1) A second round of PCR is performed using a pair of primers consisting of and a primer that binds downstream of the downstream fragment (Figure 1, primer DR2). By the second PCR, it is possible to amplify a deletion DNA fragment D in which the upstream fragment A, the drug resistance marker gene fragment Cm, and the downstream fragment B are linked in this order.
上述の方法などによって得られる欠失用DNA断片を、通常の制限酵素とDNAリガーゼを用いてプラスミドに挿入し、欠失導入用プラスミドを構築する。あるいは、上流断片及び下流断片を直接連結した欠失用DNA断片を調製した後、当該欠失用DNA断片を薬剤耐性マーカー遺伝子を含むプラスミドに挿入することで、上流断片及び下流断片に加えて薬剤耐性マーカー遺伝子断片を有する欠失導入用プラスミドを構築することができる。 The DNA fragment for deletion obtained by the above-mentioned method and the like is inserted into a plasmid using a conventional restriction enzyme and DNA ligase to construct a plasmid for introduction of deletion. Alternatively, after preparing a deletion DNA fragment in which the upstream fragment and the downstream fragment are directly linked, the deletion DNA fragment is inserted into a plasmid containing a drug resistance marker gene, thereby adding the drug in addition to the upstream fragment and the downstream fragment. A plasmid for deletion can be constructed which has a resistance marker gene fragment.
上記手順で構築された欠失導入用プラスミドを、コンピテントセル形質転換法等の通常の手法により、ゲノム領域を欠失させたい枯草菌に導入する。プラスミドの導入により、当該プラスミド上の上流断片及び下流断片と、枯草菌ゲノムのそれらに相同な領域との間で2重交差の相同組換えが生じ、欠失させるべき領域が薬剤耐性マーカー遺伝子に置き換えられた形質転換体が得られる(図1)。形質転換体の選択は、欠失用DNA断片中に存在する薬剤耐性遺伝子などのマーカー遺伝子の発現を指標に行えばよい。例えば、クロラムフェニコール耐性遺伝子断片で形質転換処理をした菌を、抗生物質(クロラムフェニコール等)を含む培地で培養し、生育したコロニーを回収することで、目的の領域が欠失しクロラムフェニコール耐性遺伝子に置き換えられた形質転換体を取得することができる。さらに、形質転換体のゲノムDNAを抽出し、これを鋳型としてPCRを行うことで、目的の領域が欠失されていることを確認することができる。 The plasmid for deletion introduction constructed in the above-mentioned procedure is introduced into Bacillus subtilis in which the genomic region is to be deleted by a conventional method such as the competent cell transformation method. The introduction of the plasmid results in a double crossover homologous recombination between the upstream fragment and the downstream fragment on the plasmid and the region homologous to them in the Bacillus subtilis genome, and the region to be deleted is the drug resistance marker gene. Transformed transformants are obtained (Figure 1). For selection of transformants, expression of a marker gene such as a drug resistance gene present in the DNA fragment for deletion may be used as an index. For example, a bacterium transformed with a chloramphenicol resistance gene fragment is cultured in a medium containing an antibiotic (eg, chloramphenicol), and a grown colony is recovered to delete the target region. A transformant in which the chloramphenicol resistance gene has been replaced can be obtained. Furthermore, by extracting genomic DNA of a transformant and performing PCR using this as a template, it can be confirmed that the target region is deleted.
次に、得られた形質転換体から、ゲノムDNAに挿入された上記マーカー遺伝子を除去する。除去の手順としては、特に限定されないが、図2に示すような2段階相同組換え法を用いることができる(特開平2009−254350号公報)。当該方法では、初めに第1相同組換えのためのDNA断片(供与体DNA)を調製する。調製の方法としては、特に限定されないが、上述したSOE−PCR法等が挙げられる。供与体DNAとしては、例えば、除去すべきマーカー遺伝子領域(すなわち、欠失された領域)の上流に隣接する領域に対応する約0.1〜3kb断片(上流断片)及び同じく下流に隣接する領域に対応する約0.1〜3kb断片(下流断片)が結合した断片と、当該除去すべきマーカー遺伝子下流領域の断片とが連結したDNA断片を用いることができる。好適には、当該下流断片と除去すべき第1のマーカー遺伝子下流領域断片との間に、相同組換えの指標となる第2のマーカー遺伝子等が挿入されたDNA断片が用いられる(図2を参照)。 Next, the above-mentioned marker gene inserted into genomic DNA is removed from the obtained transformant. Although it does not specifically limit as the procedure of removal, The two-step homologous-recombination method as shown in FIG. 2 can be used (Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-254350). In the method, first, a DNA fragment (donor DNA) for the first homologous recombination is prepared. Although it does not specifically limit as a method of preparation, SOE-PCR method etc. which were mentioned above etc. are mentioned. As donor DNA, for example, an about 0.1 to 3 kb fragment (upstream fragment) corresponding to the region adjacent upstream of the marker gene region to be removed (ie, the deleted region) and the region adjacent downstream similarly A DNA fragment in which a fragment to which an about 0.1 to 3 kb fragment (downstream fragment) corresponding to is linked and a fragment of the marker gene downstream region to be removed can be used. Preferably, a DNA fragment in which a second marker gene or the like serving as an indicator of homologous recombination is inserted between the downstream fragment and the first marker gene downstream region fragment to be removed is used (FIG. 2). reference).
次いで、調製された供与体DNAをコンピテントセル形質転換法等の通常の手法によって上記形質転換体に導入し、当該形質転換体ゲノム上の当該上流断片及び第1のマーカー遺伝子下流領域に相当する領域との間に相同組換えを起こさせる(第1相同組換え)。所望の相同組換えが生じた形質転換体は、供与体DNA中に挿入した第2のマーカー遺伝子の発現を指標に選択することができる。第1相同組換えが適切に生じた形質転換体のゲノムDNAでは、上流断片、下流断片、必要に応じて第2のマーカー遺伝子、第1のマーカー遺伝子下流領域、及び下流断片が順番に配置している(図2参照)。このような配置を有するゲノムDNAにおいては、上記2つの下流断片同士の間で自然誘発的に相同組換えが起こり得る(ゲノム内相同組換え)。このゲノム内相同組換えによって、当該2つの下流断片の間に位置していた領域が欠失することにより、第1のマーカー遺伝子が形質転換体ゲノムから除去される。 Then, the prepared donor DNA is introduced into the transformant by a conventional method such as the competent cell transformation method, which corresponds to the upstream fragment and the first marker gene downstream region on the transformant genome. Homologous recombination occurs with the region (first homologous recombination). The transformant in which the desired homologous recombination has occurred can be selected using the expression of the second marker gene inserted in the donor DNA as an index. In the genomic DNA of the transformant in which the first homologous recombination has appropriately occurred, the upstream fragment, the downstream fragment, the second marker gene as required, the first marker gene downstream region, and the downstream fragment are arranged in order (See Figure 2). In genomic DNA having such an arrangement, homologous recombination can occur spontaneously between the two downstream fragments (in-genome homologous recombination). By this homologous recombination within the genome, the first marker gene is removed from the transformant genome by deleting the region located between the two downstream fragments.
ゲノム内相同組換えを起こした形質転換体を選択する手段としては、第1のマーカー遺伝子が薬剤耐性遺伝子の場合は、薬剤耐性を持たない菌を選択する方法が挙げられる。ペニシリン系抗生物質は、増殖細胞に対して殺菌的に作用するが非増殖細胞には作用しない。したがって、薬剤とペニシリン系抗生物質の存在下で菌を培養すれば、薬剤存在下で増殖しない薬剤非耐性菌を選択的に濃縮することができる(Methods in Molecular Genetics,Cold Spring Harbor Labs,1970)。別の手段としては、致死遺伝子を導入する方法が挙げられる。例えば、上記第2のマーカーとしてchpA遺伝子等の致死遺伝子を菌に導入すれば、ゲノム内相同組換えが起こらなかった菌は当該致死遺伝子の作用で死滅するので、ゲノム内相同組換えを起こした形質転換体を選択することができる。選択された菌株からゲノムDNAを抽出し、これを鋳型としてPCRを行うことで、目的の領域が欠失されていることを確認することができる(特開2009−254350号公報)。 As a means for selecting a transformant which has undergone homologous recombination in the genome, when the first marker gene is a drug resistant gene, a method of selecting a non-drug resistant bacterium can be mentioned. Penicillin antibiotics act bactericidally on proliferating cells but not on non-proliferating cells. Therefore, culture of bacteria in the presence of drug and penicillin antibiotics can selectively concentrate drug-resistant bacteria that do not grow in the presence of drug (Methods in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Labs, 1970). . Another means is to introduce a lethal gene. For example, if a lethal gene such as chpA gene is introduced into the bacterium as the second marker, the bacterium in which homologous recombination in the genome did not occur is killed by the action of the lethal gene, so that homologous recombination occurs in the genome. Transformants can be selected. By extracting genomic DNA from the selected strain and performing PCR using this as a template, it can be confirmed that the target region is deleted (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-254350).
以上のようにして、ゲノム上の所定の領域を欠失した枯草菌変異株を作製することができる。さらに、当該手順を繰り返すことにより、上述のゲノム領域が全て欠失した枯草菌変異株を作製することができる。 As described above, a Bacillus subtilis mutant in which a predetermined region on the genome is deleted can be prepared. Furthermore, by repeating the procedure, a Bacillus subtilis mutant strain in which all the above-mentioned genomic regions are deleted can be prepared.
(2−2.ジピコリン酸シンターゼ遺伝子発現強化)
次いで、上記所定の領域を欠失した枯草菌変異株において、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化する。
2-2. Dipicolinate Synthase Gene Expression Enhancement
Next, in the Bacillus subtilis mutant strain in which the predetermined region has been deleted, expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is enhanced.
本明細書において、ジピコリン酸シンターゼ遺伝子とは、下記式(1)の化学反応を進行させる活性を有するジピコリン酸シンターゼをコードする遺伝子である。 In the present specification, a dipicolinate synthase gene is a gene encoding a dipicolinate synthase having an activity of causing a chemical reaction of the following formula (1).
ジピコリン酸シンターゼは、サブユニットAとサブユニットBから構成されており、それぞれのサブユニットをコードする遺伝子が存在する。枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子としては、ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットAをコードするspoVFAと、ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットBをコードするspoVFBが挙げられる。枯草菌spoVFA遺伝子のヌクレオチド配列及び当該spoVFA遺伝子によりコードされるジピコリン酸シンターゼ・サブユニットAのアミノ酸配列をそれぞれ配列番号1及び2に示す。また、枯草菌spoVFB遺伝子のヌクレオチド配列及び当該spoVFB遺伝子によりコードされるジピコリン酸シンターゼ・サブユニットBのアミノ酸配列をそれぞれ配列番号3及び4に示す。 Dipicolinate synthase is composed of subunit A and subunit B, and a gene encoding each subunit is present. Examples of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene include spoVFA encoding dipicolinate synthase subunit A and spoVFB encoding dipicolinate synthase subunit B. The nucleotide sequence of Bacillus subtilis spoVFA gene and the amino acid sequence of dipicolinate synthase subunit A encoded by the spoVFA gene are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively. The nucleotide sequence of B. subtilis spoVFB gene and the amino acid sequence of dipicolinate synthase subunit B encoded by the spoVFB gene are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively.
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子に相当する遺伝子としては、枯草菌spoVFA遺伝子と少なくとも80%、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ヌクレオチド配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットBとともに働いて上述したジピコリン酸合成反応を触媒する活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチドが挙げられる。 The gene corresponding to the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene is at least 80%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably to the Bacillus subtilis spoVFA gene. Preferably, it comprises a nucleotide sequence having an identity of 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and works with Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B to catalyze the above-described dipicolinate synthesis reaction Polynucleotides encoding proteins that exert the activity of
あるいは、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子に相当する遺伝子としては、枯草菌spoVFB遺伝子と少なくとも80%、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ヌクレオチド配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットAとともに働いて上述したジピコリン酸合成反応を触媒する活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチドが挙げられる。 Alternatively, the gene corresponding to the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene is at least 80%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more with the B. subtilis spoVFB gene. , More preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, and the above-mentioned dipicolinic acid synthesis reaction which works together with Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A. And polynucleotides encoding proteins that exert catalyzing activity.
さらに、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子に相当する遺伝子としては、枯草菌以外の微生物由来のジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA又はBをコードする遺伝子が挙げられる。そのような遺伝子の例としては、Bacillus licheniformis由来のspoVFA(配列番号5)及びspoVFB(配列番号6)、Bacillus clausii由来のspoVFA(配列番号7)及びspoVFB(配列番号8)、Clostridium stercorarium由来のspoVFA(配列番号9)及びspoVFB(配列番号10)、ならびにBacillus amyloliquefaciens由来のspoVFA(配列番号11)及びspoVFB(配列番号12)等を挙げることができる。 Furthermore, examples of the gene corresponding to the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene include genes encoding dipicolinate synthase subunit A or B derived from microorganisms other than Bacillus subtilis. Examples of such genes include spoVFA (SEQ ID NO: 5) and spoVFB (SEQ ID NO: 6) from Bacillus licheniformis, spoVFA (SEQ ID NO: 7) and spoVFB (SEQ ID NO: 8) from Bacillus clausii, spoVFA from Clostridium stercorarium There may be mentioned (SEQ ID NO: 9) and spoVFB (SEQ ID NO: 10), as well as spoVFA (SEQ ID NO: 11) and spoVFB (SEQ ID NO: 12) derived from Bacillus amyloliquefaciens.
本発明の枯草菌変異株においては、上述した枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子のうちのいずれか1つ、又はいずれか2つ以上が発現強化されていればよい。好ましくは、上述した枯草菌ジピコリン酸シンターゼのサブユニットAをコードする遺伝子又はこれに相当する遺伝子と、上述した枯草菌ジピコリン酸シンターゼのサブユニットBをコードする遺伝子又はこれに相当する遺伝子とが組み合わせて発現強化されているとよい。より好ましくは、上述した枯草菌ジピコリン酸シンターゼのサブユニットAとサブユニットBをコードする遺伝子とが組み合わせて発現強化されているとよい。 In the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, any one or any two or more of the above-mentioned Bacillus subtilis dipicolinate synthase genes or genes corresponding thereto may be enhanced in expression. Preferably, a gene encoding subunit A of Bacillus subtilis dipicolinate synthase described above or a gene corresponding thereto is combined with a gene encoding subunit B of Bacillus subtilis dipicolinate synthase described above or a gene corresponding thereto The expression should be enhanced. More preferably, expression may be enhanced by combining the subunit A of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase described above and the gene encoding the subunit B.
本発明の枯草菌変異株において発現強化される枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の好ましい例としては、以下の(i)及び(ii)に記載の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つが挙げられる。
(i)下記(a)〜(f)からなる群より選択される少なくとも1つの枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子:
(a)配列番号1に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(b)配列番号1に示すヌクレオチド配列と少なくとも80%、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ヌクレオチド配列からなり、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号1に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド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、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(d)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ポリヌクレオチド;
(e)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、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び、
(f)配列番号2に示すアミノ酸配列と少なくとも80%、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、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(ii)下記(j)〜(o)からなる群より選択される少なくとも1つの枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子:
(j)配列番号3に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(k)配列番号3に示すヌクレオチド配列と少なくとも80%、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ヌクレオチド配列からなり、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(l)配列番号3に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド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、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(m)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ポリヌクレオチド;
(n)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、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;及び、
(o)配列番号4に示すアミノ酸配列と少なくとも80%、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、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
Preferred examples of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto which is enhanced in expression in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention are selected from the group consisting of the genes described in (i) and (ii) below: There is at least one.
(I) At least one Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene selected from the group consisting of the following (a) to (f) or a gene corresponding thereto:
(A) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) at least 80%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 A poly encoding a protein comprising a nucleotide sequence having preferably 98% or more, more preferably 99% or more identity and exhibiting dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) nucleotide;
(C) Dipicolinate synthase activity which hybridizes under stringent conditions to the complementary strand of the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) A polynucleotide encoding a protein that exerts
(D) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(E) 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 and dipicoline in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
(F) at least 80%, preferably 80% or more, more preferably 85%, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 And a polynucleotide encoding a protein that exhibits dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii), consisting of an amino acid sequence having an identity of 99% or more;
(Ii) At least one Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene selected from the group consisting of the following (j) to (o) or a gene corresponding thereto:
(J) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
(K) at least 80%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 Preferably, a poly comprising a nucleotide sequence having an identity of 98% or more, more preferably 99% or more, and encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) nucleotide;
(L) Hybridization under stringent conditions with the complementary strand of a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 and dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) A polynucleotide encoding a protein that exerts
(M) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
(N) 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 dipicolin in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
(O) at least 80%, preferably 80% or more, more preferably 85%, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more, more preferably the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 A polynucleotide comprising an amino acid sequence having an identity of 99% or more, and encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (i).
より好ましくは、本発明の枯草菌変異株においては、上記(i)及び(ii)に記載の遺伝子が組み合わせて発現強化される。さらに好ましくは、本発明の枯草菌変異株においては、上記(i)(a)の遺伝子と、上記(ii)(j)〜(o)の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つとの組み合わせ、又は上記(i)(a)〜(f)の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つと、上記(ii)(j)の遺伝子との組み合わせが発現強化される。なお好ましくは、本発明の枯草菌変異株においては、上記(i)(a)の遺伝子と上記(ii)(j)の遺伝子との組み合わせが発現強化される。 More preferably, in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, expression is enhanced by combining the genes described in (i) and (ii) above. More preferably, in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, a combination of the gene of (i) (a) and at least one selected from the group consisting of the genes of (ii) (j) to (o) above. Or the combination of at least one selected from the group consisting of the genes of (i) (a) to (f) above and the gene of (ii) (j) above is enhanced. More preferably, in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, the combination of the gene of (i) (a) and the gene of (ii) (j) is enhanced.
本発明の枯草菌変異株において発現強化される枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の別の好ましい例としては、上述した枯草菌のspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、Bacillus licheniformisのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、Bacillus clausiiのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、Clostridium stercorariumのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、ならびにBacillus amyloliquefaciensのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つが挙げられ、このうち、枯草菌spoVFA遺伝子及び枯草菌spoVFB遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つがより好ましい。 As another preferable example of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto which is enhanced in expression in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, the above mentioned spoVFA gene and spoVFB gene of Bacillus subtilis, spoVFA gene and spoVFB gene of Bacillus licheniformis And at least one member selected from the group consisting of the genes spoVFA and spoVFB of Bacillus clausii, the spoVFA and spoVFB genes of Clostridium stercorarium, and the spoVFA and spoVFB genes of Bacillus amyloliquefaciens, among which the Bacillus subtilis spoVFA and More preferably, at least one selected from the group consisting of Bacillus subtilis spoVFB genes.
本発明の枯草菌変異株において発現強化される枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子のなお別の好ましい例としては、枯草菌のspoVFA遺伝子、Bacillus licheniformisのspoVFA遺伝子、Bacillus clausiiのspoVFA遺伝子、Clostridium stercorariumのspoVFA遺伝子、及びBacillus amyloliquefaciensのspoVFA遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つと、枯草菌のspoVFB遺伝子、Bacillus licheniformisのspoVFB遺伝子、Bacillus clausiiのspoVFB遺伝子、Clostridium stercorariumのspoVFB遺伝子、及びBacillus amyloliquefaciensのspoVFB遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つとの組み合わせが挙げられ、このうち、枯草菌spoVFA遺伝子と枯草菌spoVFB遺伝子との組み合わせがより好ましい。 As still another preferred example of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto that is enhanced in expression in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, the Bacillus spoVFA gene, the Bacillus licheniformis spoVFA gene, and the Bacillus clausii spoVFA gene And at least one member selected from the group consisting of Clostridium stercorarium spoVFA gene, and Bacillus amyloliquefaciens spoVFA gene, Bacillus subtilis spoVFB gene, Bacillus licheniformis spoVFB gene, Bacillus clausii spoVFB gene, Clostridium stercorarium spoVF gene, and Bacillus sp. The combination with at least one selected from the group consisting of the spoVFB gene of amyloliquefaciens is mentioned, and the combination of the Bacillus subtilis spoVFA gene and the Bacillus subtilis spoVFB gene is Ri preferred.
上記ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化する手段としては、例えば、ゲノム上の当該目的遺伝子を、野生型に比較し該遺伝子の発現を強化できる制御領域(強制御領域)の制御下に配置すること、及び制御領域、好ましくは強制御領域の制御下に配置された当該目的遺伝子を、宿主が本来有するジピコリン酸シンターゼ遺伝子に加えて、細胞内のゲノム中若しくはプラスミド中に導入すること、などが挙げられる。 As a means for enhancing the expression of the above-mentioned dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto, for example, a control region (strong control region) capable of enhancing the expression of the gene of interest on the genome as compared to a wild type gene. Placing under control, and adding the gene of interest placed under the control of a control region, preferably a strong control region, to the dipicolinate synthase gene inherently possessed by the host, is introduced into the genome or plasmid in the cell To do, etc.
例えば、本発明の枯草菌変異株は、上述のゲノム領域が1つ以上、好ましくは全て欠失した枯草菌変異株を宿主として、そのゲノム上の目的ジピコリン酸シンターゼ遺伝子の制御領域配列を強発現制御領域に置換することによって作製することができる。あるいは、本発明の枯草菌変異株は、強発現制御領域の制御下に配置された目的ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子を当該宿主のゲノム中若しくはプラスミド中に導入することによって作製することができる。またあるいは、複数の目的ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子を当該宿主中に作動可能に存在させる改変により、該目的遺伝子の発現を強化することもできる。 For example, the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention strongly expresses the control region sequence of the target dipicolinate synthase gene on its genome, using as a host the Bacillus subtilis mutant strain in which one or more, preferably all of the above-mentioned genomic regions are deleted. It can be produced by substituting control regions. Alternatively, the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention is prepared by introducing a target dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto placed under the control of the strong expression control region into the genome or plasmid of the host. Can. Alternatively, the expression of the target gene can be enhanced by modifying a plurality of target dipicolinate synthase genes or genes corresponding thereto in the host.
ジピコリン酸シンターゼ遺伝子発現強化のための詳細な手順の例を以下に記載する。まず、制御領域及び上記ジピコリン酸シンターゼ遺伝子は、当該制御領域の制御下に当該遺伝子が発現されるように配置され、さらに宿主ゲノムとの相同領域と結合されたDNA断片として構築され得る。例えば、上流から、制御領域(例えば、後述するspoVG遺伝子制御領域)、ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子、ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子の順で配置した断片を作製し、さらにその断片に宿主ゲノムの一部との相同領域を結合してDNA断片を調製する。次いで、このDNA断片を上述した宿主に導入すれば、宿主ゲノム中に当該DNA断片が挿入されて、宿主を形質転換することができる。形質転換法としては、宿主となる枯草菌に応じて適切な、且つ一般的な方法を採用することができる。得られた形質転換体は、形質転換前の宿主と比べてジピコリン酸シンターゼ遺伝子を多数保有しているため、該遺伝子の発現量が増加する。 An example of a detailed procedure for enhancing dipicolinate synthase gene expression is described below. First, the control region and the above-described dipicolinate synthase gene can be constructed as a DNA fragment which is arranged such that the gene is expressed under the control of the control region, and which is further linked to a region homologous to the host genome. For example, a fragment in which the regulatory region (for example, the spoVG gene regulatory region described later), the dipicolinate synthase subunit A gene, and the dipicolinate synthase subunit B gene are arranged in order from upstream is prepared, and the fragment is further added to the host A region of homology with a part of the genome is ligated to prepare a DNA fragment. Then, this DNA fragment is introduced into the above-described host, whereby the DNA fragment can be inserted into the host genome to transform the host. As a transformation method, an appropriate and general method can be adopted according to Bacillus subtilis as a host. The resulting transformant carries a large number of dipicolinate synthase genes as compared to the host before transformation, so the expression level of the genes is increased.
本発明においてジピコリン酸シンターゼ遺伝子の発現強化に使用され得る制御領域の例としては、バシラス属細菌由来の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、リボソームタンパク質をコードする遺伝子(rplS遺伝子等)の制御領域、aprE遺伝子の制御領域、又はspoVG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、又はクロラムフェニコール耐性遺伝子の制御領域等(いずれも、特開2009−089708号公報を参照)が例示されるが、特に限定されない。目的遺伝子の野生型の制御領域に比較して、目的遺伝子の発現を強化することができる制御領域が好ましい。 Examples of control regions that can be used to enhance the expression of the dipicolinate synthase gene in the present invention include the control region of the α-amylase gene derived from Bacillus bacteria, the control region of the protease gene, the gene encoding ribosomal protein (rplS gene, etc. Control region of aprE gene, or a control region of spoVG gene; Bacillus sp. A control region of a cellulase gene of KSM-S237 strain; a control region of a kanamycin resistance gene derived from Staphylococcus aureus, a control region of a chloramphenicol resistance gene and the like (all refer to JP2009-089708A) There is no particular limitation. A control region capable of enhancing expression of the target gene as compared to the wild-type control region of the target gene is preferred.
(2−3.alsS遺伝子又はalsD遺伝子の欠失又は不活性化)
本発明の枯草菌変異株においては、枯草菌alsS遺伝子及び枯草菌alsD遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が欠失又は不活性化されている。好ましい実施形態において、本発明の枯草菌変異株においては、枯草菌alsS遺伝子及び枯草菌alsD遺伝子が欠失又は不活性化されている。
(2-3. Deletion or inactivation of alsS gene or alsD gene)
In the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, at least one gene selected from the group consisting of Bacillus subtilis alsS gene and Bacillus subtilis alsD gene is deleted or inactivated. In a preferred embodiment, in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, the Bacillus subtilis alsS gene and the Bacillus subtilis alsD gene are deleted or inactivated.
本明細書において、alsS遺伝子及びalsD遺伝子とは、それぞれ、下記式(2)の化学反応を進行させる活性を有するアルファ−アセトラクテートシンターゼ及びアルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子である。 In the present specification, the alsS gene and the alsD gene are genes encoding alpha-acetolactate synthase and alpha-acetolactate dehydrogenase, respectively, which have an activity of causing the chemical reaction of the following formula (2) to proceed.
枯草菌において、alsS遺伝子とalsD遺伝子は、alsSD遺伝子群として1つのオペロンを形成している。本発明の枯草菌変異株において欠失又は不活性化され得る遺伝子のBSORF DBにおける登録番号及びコードするタンパク質を以下の表2に示す。当業者は、当該BSORF DBの情報に基づいて、親株における上記遺伝子を同定することができる。 In Bacillus subtilis, the alsS and alsD genes form one operon as the alsSD gene cluster. The accession numbers and encoding proteins in BSORF DB of genes that can be deleted or inactivated in the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention are shown in Table 2 below. Those skilled in the art can identify the above genes in the parent strain based on the information of the BSORF DB.
上記遺伝子を欠失又は不活性化させる手段としては、該遺伝子のヌクレオチド配列上の1つ以上のヌクレオチドに対する突然変異導入、又は該ヌクレオチド配列に対する別のヌクレオチド配列の置換若しくは挿入、あるいは該遺伝子の配列の一部若しくは全部の削除などが挙げられる。上記遺伝子の転写を阻害する変異を導入する手段としては、該遺伝子のプロモーター領域に対する突然変異導入や、別のヌクレオチド配列での置換若しくは挿入による、当該プロモーターの不活性化が挙げられる。上記突然変異導や、ヌクレオチド配列の置換若しくは挿入のための具体的な手法としては、紫外線照射、部位特異的変異導入、及び上記(2−1.ゲノム領域欠失枯草菌変異株)にて説明したSOE−PCR法や相同組換え法、などを挙げることができる。欠失又は不活性化させる遺伝子の枯草菌ゲノム上での位置やヌクレオチド配列は、上述したBSORF DBにて確認することができる。 As a means for deleting or inactivating the gene, mutation of one or more nucleotides on the nucleotide sequence of the gene, or substitution or insertion of another nucleotide sequence to the nucleotide sequence, or sequence of the gene Deletion of part or all of Examples of means for introducing a mutation that inhibits transcription of the gene include mutagenesis of the promoter region of the gene, and inactivation of the promoter by substitution or insertion with another nucleotide sequence. Specific methods for the above-mentioned mutagenesis and substitution or insertion of nucleotide sequences are explained by ultraviolet irradiation, site-directed mutagenesis, and the above (2-1. Genomic region deletion Bacillus subtilis mutant strain). SOE-PCR method, homologous recombination method, etc. can be mentioned. The position on the Bacillus subtilis genome and the nucleotide sequence of the gene to be deleted or inactivated can be confirmed by the above-described BSORF DB.
(3.本発明の枯草菌変異株を用いたDPA生産)
本発明の枯草菌変異株は高いDPA生産能を有している。本発明の枯草菌変異株は、ゲノムの大領域が欠失したゲノムを有し、且つ、単に枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現が強化された枯草菌変異株と比べて、DPA生産能が向上している(下記実施例2参照)。本発明の枯草菌変異株を培養することによって当該菌体外に効率よくDPAが生産される。したがって、本発明の別の態様は、上述した本発明の枯草菌変異株を用いるDPA又はその塩の製造方法に関する。
(3. DPA production using the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention)
The Bacillus subtilis mutant strain of the present invention has high DPA producing ability. The Bacillus subtilis mutant strain of the present invention has a genome in which a large region of the genome has been deleted, and in comparison with a Bacillus subtilis mutant strain in which expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is enhanced. And DPA production ability is improved (see Example 2 below). By culturing the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, DPA is efficiently produced outside the cells. Therefore, another aspect of the present invention relates to a method for producing DPA or a salt thereof using the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention described above.
本発明のDPA又はその塩の製造方法においては、先ず、上記本発明の枯草菌変異株を培養する。培養する方法に特に制限はなく、通常の微生物の培養方法を用いることができる。すなわち、使用する培地は、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じその他の有機成分を含む通常の培地である。炭素源としては、グルコース、ラクトース、ガラクトース、フラクトースやでんぷん及びセルロースの加水分解物、糖蜜等の糖類、グリセロール、エタノール、ソルビトール等のアルコール類、フマール酸、クエン酸、コハク酸等の有機酸を用いることができる。窒素源として硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、大豆加水分解物等の有機窒素、アンモニアガス、アンモニア水、尿素、グルタミン酸、リジン、グリシン、アラニン、メチオニン、アスパラギン酸、アルギニン酸等を用いることができる。有機微量栄養源として、ビタミン類、アミノ酸等の要求物質、又は、必要に応じて酵母エキス、コーンスティープリカー等を含有させることが望ましい。これらの他に、必要に応じて、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、銅イオン、鉄イオン、マンガンイオン等を添加することが望ましい。場合によっては、消泡剤等も添加される。 In the method for producing DPA or a salt thereof of the present invention, first, the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention is cultured. There is no restriction | limiting in particular in the method to culture | cultivate, The culture | cultivation method of normal microorganisms can be used. That is, the medium to be used is a normal medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions and, if necessary, other organic components. As a carbon source, glucose, lactose, galactose, fructose and starch and cellulose hydrolysates of cellulose, saccharides such as molasses, alcohols such as glycerol, ethanol and sorbitol, organic acids such as fumaric acid, citric acid and succinic acid are used be able to. Inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate as organic nitrogen sources, organic nitrogen such as soybean hydrolysate, ammonia gas, ammonia water, urea, glutamic acid, lysine, glycine, alanine, methionine, aspartic acid, arginine acid etc Can be used. As organic trace nutrient sources, it is desirable to contain required substances such as vitamins and amino acids or, if necessary, yeast extract, corn steep liquor and the like. In addition to these, it is desirable to add potassium phosphate, magnesium sulfate, calcium chloride, sodium chloride, copper ion, iron ion, manganese ion and the like as needed. In some cases, an antifoaming agent or the like is also added.
培地のpHは、枯草菌が生育し得る範囲、好ましくは6.0〜8.0に調節すればよく、pHの調整は、無機又は有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア等を用いて行えばよい。培養は、15〜42℃、好ましくは28〜37℃で、6〜96時間、好ましくは2〜4日間行い、必要により通気や攪拌を加えてもよい。 The pH of the culture medium may be adjusted to a range where Bacillus subtilis can grow, preferably 6.0 to 8.0, and adjustment of the pH is carried out by using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia, etc. You may use it. Culturing is carried out at 15 to 42 ° C., preferably 28 to 37 ° C., for 6 to 96 hours, preferably 2 to 4 days, and if necessary, aeration or agitation may be added.
以上のように、本発明の枯草菌変異株を培養することによって、培養上清中にDPAが生産される。あるいは、上記のように培養した微生物を、アスパラギン酸及び/又はピルビン酸を含む水溶液中に懸濁させることで、反応上清液中にDPAを産生させることも可能である。このとき、エネルギー源として上記培地に添加されるような物質を共存させることで、さらに効率よくDPAを産生させることが可能である。 As described above, by culturing the Bacillus subtilis mutant strain of the present invention, DPA is produced in the culture supernatant. Alternatively, it is possible to produce DPA in the reaction supernatant by suspending the microorganism cultured as described above in an aqueous solution containing aspartic acid and / or pyruvic acid. At this time, it is possible to produce DPA more efficiently by coexisting a substance added to the above-mentioned culture medium as an energy source.
次いで、生産されたDPAを、培養物中から回収する。DPAの回収は、公知の方法に従って行うことができる。例えば、上記培養上清又は反応上清液からのDPAの単離は、公知の方法、例えばイオン交換樹脂による吸脱着、晶析による固液分離、膜処理による不純物の除去等、又はそれらを組み合わせることで実施することができる。この方法により、容易にジピコリン酸の結晶又は沈殿を得ることができる。 The produced DPA is then recovered from the culture. Recovery of DPA can be performed according to known methods. For example, isolation of DPA from the above culture supernatant or reaction supernatant may be carried out by a known method, such as adsorption and desorption with ion exchange resin, solid-liquid separation by crystallization, removal of impurities by membrane treatment, etc., or combinations thereof Can be implemented by By this method, crystals or precipitate of dipicolinic acid can be easily obtained.
上記イオン交換樹脂処理などによって得られたDPAを含有する溶液に、目的に応じた量のアルカリを添加することで、DPAの塩を得ることができる。具体的な例としては、NaOHを添加することにより、ジピコリン酸ナトリウム塩を得ることができる。 A salt of DPA can be obtained by adding an alkali according to the purpose to a solution containing DPA obtained by the above ion exchange resin treatment or the like. As a specific example, dipicolinic acid sodium salt can be obtained by adding NaOH.
本発明の例示的実施形態として、さらに以下の組成物、製造方法、あるいは用途を本明細書に開示する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されない。 The following compositions, methods of manufacture, or uses are further disclosed herein as exemplary embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to these embodiments.
<1>枯草菌変異株であって、
prophage6領域、prophage1領域、prophage4領域、PBSX領域、prophage5領域、prophage3領域、spb領域、pks領域、skin領域、pps領域、prophage2領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域からなる群より選択される1以上の領域が欠失したゲノムを有し、
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現が強化されており、且つ、
枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDからなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子が欠失又は不活性化されている、
枯草菌変異株。
<1> Bacillus subtilis mutant strain
prophage6 area, prophage1 area, prophage4 area, PBSX area, prophage5 area, prophage area, spb area, pks area, skin area, pps area, propagation2 area, ydcL-ydeK-ydhU area, yisB-yitD area, yunA-yurT area, One or more regions selected from the group consisting of cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region Have a deleted genome,
The expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is enhanced, and
At least one gene selected from the group consisting of Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD is deleted or inactivated.
Bacillus subtilis mutant strain.
<2>枯草菌変異株の製造方法であって、
prophage6領域、prophage1領域、prophage4領域、PBSX領域、prophage5領域、prophage3領域、spb領域、pks領域、skin領域、pps領域、prophage2領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域からなる群より選択される1以上の領域が欠失したゲノムを有する枯草菌変異株において
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化し、且つ、
枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDからなる群より選択される少なくとも1つの遺伝子を欠失又は不活性化する、
ことを含む、方法。
<2> A method for producing a Bacillus subtilis mutant, which comprises:
prophage6 area, prophage1 area, prophage4 area, PBSX area, prophage5 area, prophage area, spb area, pks area, skin area, pps area, propagation2 area, ydcL-ydeK-ydhU area, yisB-yitD area, yunA-yurT area, One or more regions selected from the group consisting of cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region Enhance the expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto in a Bacillus subtilis mutant strain having a genome deleted from
Deleting or inactivating at least one gene selected from the group consisting of Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD;
How, including.
<3>上記<1>〜<2>のいずれか1において、好ましくは、上記枯草菌変異株は、prophage6領域、prophage1領域、prophage4領域、PBSX領域、prophage5領域、prophage3領域、spb領域、pks領域、skin領域、pps領域、prophage2領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域が欠失したゲノムを有する。 <3> In any one of the above <1> to <2>, preferably, the Bacillus subtilis mutant strain is a prophage 6 area, a prophage 1 area, a prophage 4 area, a PBSX area, a prophage 5 area, a prophage 3 area, an spb area, a pks area , Skin region, pps region, prophage 2 region, ydcL-ydeK-ydhU region, yisB-yitD region, yunA-yurT region, cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 It has a genome in which the region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region are deleted.
<4>上記<1>〜<3>のいずれか1において、好ましくは、上記各領域は、表1に記載の各オリゴヌクレオチドセットにより挟まれる領域である。 <4> In any one of <1> to <3>, preferably, each of the regions is a region sandwiched by each of the oligonucleotide sets described in Table 1.
<5>上記<1>〜<4>のいずれか1において、好ましくは、上記枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子は、下記(i)及び(ii)に記載の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つである:
(i)下記(a)〜(f)からなる群より選択される少なくとも1つの枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子:
(a)配列番号1に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(b)配列番号1に示すヌクレオチド配列と80%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号1に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド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、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(d)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ポリヌクレオチド;
(e)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、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(f)配列番号2に示すアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ(ii)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(ii)下記(j)〜(o)からなる群より選択される少なくとも1つの枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子:
(j)配列番号3に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(k)配列番号3に示すヌクレオチド配列と80%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(l)配列番号3に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド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、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(m)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ポリヌクレオチド;
(n)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、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(o)配列番号4に示すアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ(i)に記載の遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
<5> In any one of <1> to <4>, preferably, the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is a group consisting of the genes described in (i) and (ii) below: At least one more selected:
(I) At least one Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene selected from the group consisting of the following (a) to (f) or a gene corresponding thereto:
(A) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) A protein consisting of a nucleotide sequence having 80% or more identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and coding for a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) Polynucleotides to be
(C) Dipicolinate synthase activity which hybridizes under stringent conditions to the complementary strand of the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) A polynucleotide encoding a protein that exerts
(D) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(E) 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 and dipicoline in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
(F) A protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and coding for a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (ii) Polynucleotides to be
(Ii) At least one Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene selected from the group consisting of the following (j) to (o) or a gene corresponding thereto:
(J) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
(K) A protein consisting of a nucleotide sequence having 80% or more identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 and encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) Polynucleotides to be
(L) Hybridization under stringent conditions with the complementary strand of a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 and dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) A polynucleotide encoding a protein that exerts
(M) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
(N) 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 dipicolin in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
(O) A protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and coding for a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of the protein encoded by the gene described in (i) Polynucleotides.
<6>上記<5>において、好ましくは、上記枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子は、以下の遺伝子である:
上記(i)記載の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つと、上記(ii)記載の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つとの組み合わせ;
上記(i)(a)の遺伝子と、上記(ii)(j)〜(o)の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つとの組み合わせ;
上記(i)(a)〜(f)の遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つと、上記(ii)(j)の遺伝子との組み合わせ;又は
上記(i)(a)の遺伝子と上記(ii)(j)の遺伝子との組み合わせ。
<6> In the above <5>, preferably, the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is the following gene:
A combination of at least one selected from the group consisting of the gene of (i) above and at least one selected from the group consisting of the gene of (ii) above;
A combination of the gene of (i) (a) and at least one selected from the group consisting of the genes of (ii) (j) to (o);
A combination of at least one selected from the group consisting of the genes of (i) (a) to (f) and the gene of (ii) (j) above; or
The combination of the gene of said (i) (a), and the gene of said (ii) (j).
<7>上記<1>〜<6>のいずれか1において、上記枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子は:
好ましくは、枯草菌のspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、Bacillus licheniformisのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、Bacillus clausiiのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、Clostridium stercorariumのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子、ならびにBacillus amyloliquefaciensのspoVFA遺伝子及びspoVFB遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つである;
より好ましくは、枯草菌spoVFA遺伝子及び枯草菌spoVFB遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つである。
<7> In any one of <1> to <6>, the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is:
Preferably, it comprises the spoVFA gene and spoVFB gene of Bacillus subtilis, the spoVFA gene and spoVFB gene of Bacillus licheniformis, the spoVFA gene and spoVFB gene of Bacillus clausii, the spoVFA gene and spoVF gene of Clostridium stercorarium, and the spoVFA gene and spoVF gene of Bacillus amyloliquefaciens At least one selected from the group;
More preferably, it is at least one selected from the group consisting of Bacillus subtilis spoVFA gene and Bacillus subtilis spoVFB gene.
<8>上記<7>において、上記枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子は:
好ましくは、枯草菌のspoVFA遺伝子、Bacillus licheniformisのspoVFA遺伝子、Bacillus clausiiのspoVFA遺伝子、Clostridium stercorariumのspoVFA遺伝子、及びBacillus amyloliquefaciensのspoVFA遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つと、枯草菌のspoVFB遺伝子、Bacillus licheniformisのspoVFB遺伝子、Bacillus clausiiのspoVFB遺伝子、Clostridium stercorariumのspoVFB遺伝子、及びBacillus amyloliquefaciensのspoVFB遺伝子からなる群より選択される少なくとも1つとの組み合わせである;
より好ましくは、枯草菌spoVFA遺伝子及び枯草菌spoVFB遺伝子との組み合わせである。
<8> In the above <7>, the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is:
Preferably, at least one selected from the group consisting of the spoVFA gene of Bacillus subtilis, the spoVFA gene of Bacillus licheniformis, the spoVFA gene of Bacillus clausii, the spoVFA gene of Clostridium stercorarium, and the spoVFA gene of Bacillus amyloliquefaciens A combination of at least one selected from the group consisting of the spoVFB gene of Bacillus licheniformis, the spoVFB gene of Bacillus clausii, the spoVFB gene of Clostridium stercorarium, and the spoVFB gene of Bacillus amyloliquefaciens;
More preferably, it is a combination of B. subtilis spoVFA gene and B. subtilis spoVFB gene.
<9>上記<1>〜<8>のいずれか1において、好ましくは、上記枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsSと、上記枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDとが欠失又は不活性化される。 <9> In any one of the above <1> to <8>, preferably, the Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and the Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD are deleted or inactivated. Be done.
<10>上記<1>〜<9>のいずれか1において、好ましくは、上記枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsSは配列番号75に示すヌクレオチド配列からなり、且つ上記枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDは配列番号76に示すヌクレオチド配列からなる。 <10> In any one of the above <1> to <9>, preferably, the Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 75, and the Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase The gene alsD consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 76.
<11>上記<1>〜<10>のいずれか1において、好ましくは、上記枯草菌ジピコリン酸シンターゼ遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現の強化が、以下からなる群より選択される制御領域の制御下に配置された当該遺伝子の、ゲノム中又はプラスミド中への導入である:
バシラス属細菌由来の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、リボソームタンパク質をコードする遺伝子(rplS遺伝子等)の制御領域、aprE遺伝子の制御領域、又はspoVG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;及び、Staphylococcus aureus由来のカナマイシン耐性遺伝子の制御領域又はクロラムフェニコール耐性遺伝子の制御領域。
<11> In any one of the above <1> to <10>, preferably, enhancement of expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase gene or a gene corresponding thereto is a control region selected from the group consisting of: Introduction of the gene under control into the genome or in a plasmid:
A control region of an α-amylase gene derived from Bacillus bacteria, a control region of a protease gene, a control region of a gene encoding a ribosomal protein (such as rplS gene), a control region of aprE gene, or a control region of spoVG gene; A control region of a cellulase gene of KSM-S237 strain; and a control region of a kanamycin resistance gene derived from Staphylococcus aureus or a control region of a chloramphenicol resistance gene.
<12>上記<1>及び<3>〜<11>のいずれか1に記載の枯草菌変異株を用いるジピコリン酸又はその塩の製造方法。 The manufacturing method of dipicolinic acid or its salt using the Bacillus subtilis mutant strain as described in any one of <12> said <1> and <3>-<11>.
<13>上記<2>〜<11>のいずれか1に記載の方法で製造された枯草菌変異株を用いるジピコリン酸又はその塩の製造方法。 The manufacturing method of dipicolinic acid or its salt using the Bacillus subtilis mutant manufactured by the method as described in any one of <13> said <2>-<11>.
<14>上記枯草菌変異株を培養することと、培養物中からジピコリン酸を回収することとを含む、<12>又は<13>記載の方法。 <14> The method according to <12> or <13>, which comprises culturing the Bacillus subtilis mutant strain and recovering dipicolinic acid from the culture.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples, but the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)菌株の構築
(1−1)トリプトファン要求性解除株の作製
枯草菌野生株ゲノムの大領域が欠失した枯草菌変異株(MGB874株;特開2007−130013号公報)におけるトリプトファン要求性を解除した。枯草菌変異株MGB874株の元株である枯草菌168株は、遺伝子型としてtrpC2を所持している。つまり168株はトリプトファン合成に関与するインドール−3−グリセロールリン酸シンターゼをコードするtrpC遺伝子変異のためトリプトファン合成要求性である。また、枯草菌ATCC6051T株はトリプトファン非要求性であることが知られている(Albertini,A.M.&Galizzi,A.Microbiology,1999,145(Pt12):3319−3320)。枯草菌168株とATCC6051T株のtrpC遺伝子を比較したところ、328番目から330番目のヌクレオチドATTが枯草菌168株では存在しないことがわかった。そこで、ATCC6051T株ゲノムを鋳型とし、表3記載のプライマーtrpC_F1(配列番号13)及びtrpC_R1(配列番号14)を用いてPCRを行い、PCR産物を構築した。このPCR産物を用いて枯草菌変異株MGB874株をコンピテント法で形質転換し、トリプトファン非添加のSMA寒天培地(0.2%硫酸アンモニウム、1.4%リン酸水素2カリウム、0.6%リン酸2水素カリウム、0.1%クエン酸3ナトリウム-2水和物、0.5%グルコース、0.035%硫酸マグネシウム7水和物、1.5%寒天)に生育したコロニーを形質転換体として分離した。こうしてトリプトファン非要求性MGB874T株を得た。
(Example 1) Construction of strain (1-1) Preparation of tryptophan auxotrophy release strain Tryptophan in Bacillus subtilis mutant strain (MGB 874 strain; JP 2007-130013A) in which a large region of Bacillus subtilis wild strain genome has been deleted Canceled the requirement. Bacillus subtilis 168 strain, which is a parent strain of Bacillus subtilis mutant strain MGB 874, has trpC2 as a genotype. Thus, strain 168 is a tryptophan synthesis requirement for the trpC gene mutation encoding indole-3-glycerol phosphate synthase involved in tryptophan synthesis. In addition, Bacillus subtilis ATCC 6051 strain is known to be non-tryptophan-dependent (Albertini, AM & Galizzi, A. Microbiology, 1999, 145 (Pt12): 3319-3320). When the trpC genes of Bacillus subtilis 168 strain and ATCC 6051 T strain were compared, it was found that nucleotide ATT from 328th to 330th nucleotide does not exist in Bacillus subtilis 168 strain. Therefore, PCR was performed using the ATCC 6051 T strain genome as a template and the primers trpC_F1 (SEQ ID NO: 13) and trpC_R1 (SEQ ID NO: 14) listed in Table 3 to construct a PCR product. Bacillus subtilis mutant strain MGB 874 was transformed by the competent method using this PCR product, and SMA agar medium supplemented with tryptophan (0.2% ammonium sulfate, 1.4% dipotassium hydrogen phosphate, 0.6% phosphorus) Transformants grown on potassium dihydrogen acid, 0.1% trisodium citrate dihydrate, 0.5% glucose, 0.035% magnesium sulfate heptahydrate, 1.5% agar) As separated. Thus, the tryptophan non-requiring MGB 874 T strain was obtained.
(1−2)ジピコリン酸シンターゼ遺伝子が発現強化された枯草菌変異株(MGB874T_PspoVG−spoVFAB株)の構築
上記(1−1)で構築したMGB874T株を宿主として、ジピコリン酸シンターゼ遺伝子が発現強化された枯草菌変異株(MGB874T_PspoVG−spoVFAB株)の構築を行った。枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表3記載のプライマーspoVFA−F1(配列番号15)及びspoVFA−R1(配列番号16)を用いて、断片(A)をPCRにより増幅した。この断片(A)はspoVFA遺伝子(配列番号1)の開始コドンの上流に隣接する領域である。また、同ゲノムDNAを鋳型とし、表3記載のプライマーspoVFA−F2(配列番号17)及びspoVFA−R2(配列番号18)を用いて、断片(B)をPCRにより増幅した。この断片(B)は、spoVFA遺伝子の開始コドンから下流の領域である。さらに、同ゲノムDNAを鋳型とし、表3記載のプライマーspoVGpro−F(配列番号19)及びspoVGpro−R(配列番号20)を用いて、spoVG制御領域配列を含む断片(C)をPCRにより増幅した。さらに、プラスミドpDLT3(Morimoto,T.et al.,Microbiology,2002,Pt11:3539−3552)を鋳型とし、表3記載のプライマーCm−F(配列番号21)及びCm−R(配列番号22)を用いて、クロラムフェニコール耐性遺伝子とその制御領域を含む断片(D)をPCRにより増幅した。
(1-2) Construction of Bacillus subtilis mutant strain (MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain) in which the expression of the dipicolinate synthase gene is enhanced: the expression of the dipicolinate synthase gene is enhanced using the strain MGB874T constructed in the above (1-1) as a host A Bacillus subtilis mutant (MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain) was constructed. Fragment (A) was amplified by PCR using genomic DNA extracted from B. subtilis strain 168 as a template and the primers spoVFA-F1 (SEQ ID NO: 15) and spoVFA-R1 (SEQ ID NO: 16) described in Table 3. This fragment (A) is a region adjacent to the upstream of the start codon of the spoVFA gene (SEQ ID NO: 1). Moreover, the fragment (B) was amplified by PCR using the same genomic DNA as a template and the primers spoVFA-F2 (SEQ ID NO: 17) and spoVFA-R2 (SEQ ID NO: 18) described in Table 3. This fragment (B) is a region downstream from the start codon of the spoVFA gene. Furthermore, a fragment (C) containing the spoVG control region sequence was amplified by PCR using the same genomic DNA as a template and the primers spoVGpro-F (SEQ ID NO: 19) and spoVGpro-R (SEQ ID NO: 20) described in Table 3 . Furthermore, using the plasmid pDLT3 (Morimoto, T. et al., Microbiology, 2002, Pt 11: 3539-3552) as a template, the primers Cm-F (SEQ ID NO: 21) and Cm-R (SEQ ID NO: 22) described in Table 3 were used. Using this, a fragment (D) containing the chloramphenicol resistance gene and its control region was amplified by PCR.
次に、得られた断片(A)、断片(D)、断片(C)及び断片(B)をこの順となる様に表3記載のプライマーspoVFA−F1(配列番号15)及びspoVFA−R2(配列番号18)を用いてSOE−PCR法によって結合させ、約2.2kbのDNA断片を得た。得られたDNA断片を用いて、コンピテント法(J.Bacteriol.,1960,81:741−746)により枯草菌MGB874T株の形質転換を行い、クロラムフェニコールを含むLB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(以下、分離した形質転換体をMGB874T_PspoVG−spoVFAB株と称する)。MGB874T_PspoVG−spoVFAB株は、ゲノム上に、生来のspoVFAB遺伝子と、導入したPspoVG制御下のspoVFAB遺伝子の両方を有する、spoVFAB遺伝子の発現が強化された枯草菌変異株である。 Next, the resulting fragments (A), (D), (C) and (B) were sequenced in this order using the primers spoVFA-F1 (SEQ ID NO: 15) and spoVFA-R2 (see Table 3). It joined by SOE-PCR method using SEQ ID NO: 18) to obtain a DNA fragment of about 2.2 kb. Using the obtained DNA fragment, transformation of Bacillus subtilis strain MGB 874 T was performed by the competent method (J. Bacteriol., 1960, 81: 741-746), and grown on LB agar medium containing chloramphenicol. The colony was isolated as a transformant (hereinafter, the separated transformant is referred to as MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain). The MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain is a Bacillus subtilis mutant having enhanced expression of the spoVFAB gene, which has on its genome both the native spoVFAB gene and the introduced spoVFAB gene under the control of PspoVG.
PCR及びそれに続くサンガー法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1982,74:5463−5467)によるシークエンシングによって、構築したMGB874T_PspoVG−spoVFAB株のゲノム上のspoVFA制御領域とspoVFA遺伝子の間に、クロラムフェニコール耐性遺伝子及びspoVG遺伝子制御領域が挿入されていることを確認した。本実施例で得られた枯草菌変異株へのジピコリン酸シンターゼ遺伝子の導入手順及び導入位置を図3に示す。 Between the spoVFA control region and the spoVFA gene on the genome of the MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain constructed by PCR and subsequent sequencing by the Sanger method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1982, 74: 5463-5467), It was confirmed that the chloramphenicol resistance gene and the spoVG gene control region were inserted. The procedure for introducing the dipicolinate synthase gene into the Bacillus subtilis mutant obtained in this Example and the introduction position are shown in FIG.
(1−3)アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsSおよびアルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDが欠失された枯草菌変異株(MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株)の構築 (1-3) Construction of a Bacillus subtilis mutant (MGB 874 T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain) in which the alpha-acetolactate synthase gene alsS and the alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD are deleted
上記(1−2)で構築したMGB874T_PspoVG−spoVFAB株を宿主として、alsSD遺伝子群が欠失された枯草菌変異株(MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株)の構築を行った。本変異株の作製は、IPTG制御領域と遊離のmRNA切断リボヌクレアーゼであるmazF遺伝子を融合したカセットを使用するマーカーフリーの欠失法にて構築した(Morimoto,T. et al.,In Strain Engineering,pp345−358.Springer)。 Using the MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain constructed in (1-2) above as a host, a Bacillus subtilis mutant strain (MGB874T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain) in which the alsSD gene group was deleted was constructed. This mutant was constructed by a marker-free deletion method using a cassette in which the IPTG regulatory region and the mazF gene, which is a free mRNA-cleaved ribonuclease, were fused (Morimoto, T. et al., In Strain Engineering, pp 345-358. Springer).
始めに、枯草菌変異株MGB874T株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表3記載のプライマーalsSD−DF1(配列番号23)及びalsSD−DR1(配列番号24)を用いて、alsSD遺伝子群の開始コドン上流に隣接する領域である断片(A)をPCRにより増幅した。また、同ゲノムDNAを鋳型とし、表3記載のプライマーalsSD−DF2(配列番号25)及びalsSD−DR2(配列番号26)を用いて、alsD遺伝子の停止コドン下流の領域である断片(B)をPCRにより増幅した。さらに、同ゲノムDNAを鋳型とし、表3記載のプライマーalsSD−IF(配列番号27)及びalsSD−IR(配列番号28)を用いて、alsSD遺伝子群ORF内と相同領域である断片(C)をPCRにより増幅した。さらに、枯草菌変異株TOM310(Morimoto,T. et al.,In Strain Engineering,pp345−358.Springer)を鋳型とし、表3記載のプライマーpAPNC−F(配列番号29)及びchpA−R(配列番号30)を用いて、スペクチノマイシン耐性遺伝子を含むmazFカセット断片(D)をPCRにより増幅した。 First, using the genomic DNA extracted from Bacillus subtilis mutant strain MGB 874 T as a template, and the primers alsSD-DF1 (SEQ ID NO: 23) and alsSD-DR1 (SEQ ID NO: 24) described in Table 3, the start codon of alsSD gene cluster Fragment (A), which is the upstream flanking region, was amplified by PCR. Also, using the same genomic DNA as a template and the primers alsSD-DF2 (SEQ ID NO: 25) and alsSD-DR2 (SEQ ID NO: 26) described in Table 3, fragment (B) which is a region downstream of the stop codon of the alsD gene It amplified by PCR. Furthermore, using the same genomic DNA as a template and the primers alsSD-IF (SEQ ID NO: 27) and alsSD-IR (SEQ ID NO: 28) described in Table 3, a fragment (C) which is a homologous region within the alsSD gene group ORF It amplified by PCR. Furthermore, using the Bacillus subtilis mutant TOM310 (Morimoto, T. et al., In Strain Engineering, pp 345-358. Springer) as a template, the primers pAPNC-F (SEQ ID NO: 29) described in Table 3 and chpA-R (SEQ ID NO: 30, the mazF cassette fragment (D) containing the spectinomycin resistance gene was amplified by PCR.
次に、得られた断片(A)、断片(B)、断片(D)及び断片(C)をこの順となる様に表3記載のプライマーalsSD−DF1(配列番号23)及びalsSD−IR(配列番号28)を用いてSOE−PCR法によって結合させ、最終DNA断片を得た。得られたDNA断片を用いて、コンピテント法(J.Bacteriol.,1960,81:741−746)により枯草菌MGB874T_PspoVG−spoVFAB株の形質転換を行い、IPTGを含まずスペクチノマイシンを含むLB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, the obtained fragment (A), fragment (B), fragment (D) and fragment (C) are sequenced in this order with primers alsSD-DF1 (SEQ ID NO: 23) and alsSD-IR (listed in Table 3). The final DNA fragment was obtained by SOE-PCR method using SEQ ID NO: 28). Using the obtained DNA fragment, transformation of Bacillus subtilis MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain is carried out according to the competent method (J. Bacteriol., 1960, 81: 741-746), and IPTG does not contain LB agar containing spectinomycin. The colonies grown on the medium were isolated as transformants.
最後に、mazF遺伝子カセットを除くため、IPTGを含むLB寒天培地上で培養し、生育したコロニーを選択した。得られた変異株は、断片(B)において細胞内相同組換えによりmazFカセットが除去された変異株となる(以下、MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株と称する)。MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株は、ゲノム上のalsS遺伝子開始コドンからalsD遺伝子停止コドン領域が欠失した変異を有する枯草菌変異株である。本実施例でのmazF遺伝子カセットを使用するマーカーフリーの欠失法にて構築したalsSD遺伝子群欠失方法を図4に示した。 Finally, in order to remove the mazF gene cassette, the cells were cultured on LB agar medium containing IPTG, and grown colonies were selected. The resulting mutant is a mutant from which the mazF cassette has been removed by intracellular homologous recombination in the fragment (B) (hereinafter referred to as MGB874T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain). The MGB 874 T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain is a Bacillus subtilis mutant having a mutation in which the alsD gene stop codon region is deleted from the alsS gene start codon on the genome. A method for deleting the alsSD gene group constructed by the marker-free deletion method using the mazF gene cassette in this example is shown in FIG.
得られた形質転換体MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株のゲノムを用いたPCR及びそれに続くサンガー法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1982,74:5463)によるシークエンシングによって、ゲノム上のalsSD遺伝子群の欠失が生じていることを確認した。 By PCR using the genome of the obtained transformant MGB874T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain and subsequent sequencing by the Sanger method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1982, 74: 5463), the alsSD gene cluster on the genome is obtained. It confirmed that the deletion had arisen.
(実施例2)DPA生産性評価
実施例1で構築したMGB874T_PspoVG−spoVFAB株と、MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株を、50mLの合成培地(5.0%グルコース、1.8%塩化アンモニウム、0.15%リン酸水素2カリウム、0.035%硫酸マグネシウム7水和物、0.005%硫酸マンガン5水和物、50mM MOPS(モノホリノプロパンスルホン酸)緩衝剤(pH7.0)、その他微量金属、4.0%炭酸カルシウム、0.6%塩化アンモニウム)で37℃において8時間振盪培養を行い、得られた培養液を、合成培地(5.0%グルコース、0.6%塩化アンモニウム、0.15%リン酸水素2カリウム、0.035%硫酸マグネシウム7水和物、0.005%硫酸マンガン5水和物、50mM MOPS(モノホリノプロパンスルホン酸)緩衝剤(pH7.0)、その他微量金属、4.0%炭酸カルシウム)50mLに接種し、37℃、200rpmで2日間、振盪培養を行った。
培養終了後、下記参考例に示す分析条件にてDPA生産量を測定し、MGB874T_PspoVG−spoVFAB株の生産量を100%とした場合の相対値を求めた。
(Example 2) DPA productivity evaluation The MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain constructed in Example 1 and the MGB874T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain were treated with 50 mL of a synthetic medium (5.0% glucose, 1.8% ammonium chloride, 0.15% phosphorus) Dibasic acid hydrogen, 0.035% magnesium sulfate heptahydrate, 0.005% manganese sulfate pentahydrate, 50 mM MOPS (monophorinopropane sulfonic acid) buffer (pH 7.0), other trace metals, 4 Shake culture with 0% calcium carbonate, 0.6% ammonium chloride at 37 ° C. for 8 hours, obtain a culture broth, and use synthetic medium (5.0% glucose, 0.6% ammonium chloride, 0.15) % Dibasic hydrogen phosphate, 0.035% magnesium sulfate heptahydrate, 0.005% sulfuric acid Inoculate 50 mL of Ngangan pentahydrate, 50 mM MOPS (monophoropropane sulfonic acid) buffer (pH 7.0), other trace metals, 4.0% calcium carbonate, and shake culture at 37 ° C, 200 rpm for 2 days Did.
After completion of the culture, the DPA production amount was measured under the analysis conditions shown in the following reference example, and the relative value was determined when the production amount of the MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain was 100%.
alsS遺伝子及びalsD遺伝子を欠失した枯草菌変異株MGB874T_PspoVG−spoVFAB_ΔalsSD株は、alsSD遺伝子欠失前の株であるMGB874T_PspoVG−spoVFAB株と比較して、DPA生産量が顕著に高かった(表4)。 The Bacillus subtilis mutant strain MGB874T_PspoVG-spoVFAB_ΔalsSD strain in which the alsS gene and the alsD gene were deleted had a significantly higher DPA production amount as compared with the MGB874T_PspoVG-spoVFAB strain, which is the strain before the alsSD gene deletion (Table 4).
(参考例)DPAの定量
培養終了後の培養液試料を、室温にて14,800rpmで30分間の遠心分離(日立工機、himacCF15RX)に供し、得られた遠心分離後の試料上清中に含まれるDPAについて、HPLC法にて定量及び分子量分析を行った。HPLC装置は、送液ポンプ(島津、LC−9A)、オートサンプラー(日立計測機器、AS−2000)、カラムオーブン(島津、CTO−6A)、UV検出計(島津、SPD−10A)、脱ガス装置(GLサイエンス、DG660B)及びクロマトデータ解析装置(日立計測機器、D−2500)を接続したものを用いた。分析カラムは、High Performance Carbohydrate Column 60(Å)4μm 4.6×250mm HPLC Column(Aminopropylmethylsilyl bonded amorphous silica)(Waters)を使用した。溶離液としては、20mM EDTAを含む水を濃リン酸でpH3.4に合わせた水溶液とアセトニトリル溶液とを1:1に混合した溶液を用いた。測定条件は、検出波長を270nmとし、流速を1mL/分とした。HPLC分析に供するサンプルは、不溶物を除くため、MULTI SCREEN MNHV45(MILLIPORE製、0.45μmデュラポア膜)にてフィルターろ過により前処理した。濃度検定は、2,6−Pyridinedicarboxlic acid:DPA,99%(SIGMA−ALDRICH)を用いて作成した検量線に基づいて行った。
(Reference Example) Quantification of DPA The culture solution sample after completion of culture is subjected to centrifugation (Hitachi Koki, himacCF15 RX) for 30 minutes at 14,800 rpm at room temperature, and the obtained sample supernatant after centrifugation For the DPA contained, quantification and molecular weight analysis were performed by HPLC method. The HPLC apparatus includes a liquid transfer pump (Shimadzu, LC-9A), an autosampler (Hitachi measuring instrument, AS-2000), a column oven (Shimadzu, CTO-6A), a UV detector (Shimadzu, SPD-10A), and degassing. What connected the apparatus (GL science, DG660B) and the chromatography data analyzer (Hitachi measuring instrument, D-2500) was used. The analytical column used was High Performance Carbohydrate Column 60 (Å) 4 μm 4.6 × 250 mm HPLC Column (Aminopropylmethylsilyl bonded amorphous silica) (Waters). As an eluent, a solution in which an aqueous solution of 20 mM EDTA in water, adjusted to pH 3.4 with concentrated phosphoric acid, and an acetonitrile solution were mixed 1: 1 was used. Measurement conditions were such that the detection wavelength was 270 nm and the flow rate was 1 mL / min. The sample to be subjected to HPLC analysis was pretreated by filter filtration with MULTI SCREEN MNHV 45 (manufactured by MILLIPORE, 0.45 μm Durapore membrane) to remove insolubles. The concentration test was performed based on a calibration curve prepared using 2,6-pyridinedicarboxylic acid: DPA, 99% (SIGMA-ALDRICH).
Claims (7)
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子と、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現が強化されており、且つ、
枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDが欠失又は不活性化されており、
該枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子は、
下記(a)、(b)、(d)〜(f):
(a)配列番号1に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(b)配列番号1に示すヌクレオチド配列と90%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(d)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ポリヌクレオチド;
(e)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、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(f)配列番号2に示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
からなる群より選択される少なくとも1つであり、
該枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子は、
下記(j)、(k)、(m)〜(o):
(j)配列番号3に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(k)配列番号3に示すヌクレオチド配列と90%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(m)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ポリヌクレオチド;
(n)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、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(o)配列番号4に示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
からなる群より選択される少なくとも1つである、
枯草菌変異株。 prophage6 area, prophage1 area, prophage4 area, PBSX area, prophage5 area, prophage area, spb area, pks area, skin area, pps area, propagation2 area, ydcL-ydeK-ydhU area, yisB-yitD area, yunA-yurT area, A Bacillus subtilis strain having a genome in which all of the cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region are deleted. A mutant strain,
The expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto, and the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto is enhanced, and
The Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and the Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD have been deleted or inactivated.
The Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto is
The following (a) , (b), (d) to (f):
(A) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) Dipicoline consisting of a nucleotide sequence having 90% or more identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity ;
( D) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(E) 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, and the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of a protein encoded by
(F) Dipicoline consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
At least one selected from the group consisting of
The Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto is
The following (j) , (k), (m) to (o):
(J) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
(K) Dipicoline consisting of a nucleotide sequence having 90% or more identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity ;
( M) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
(N) 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 consisting of Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of a protein encoded by
(O) Dipicoline consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
At least one selected from the group consisting of
Bacillus subtilis mutant strain.
prophage6領域、prophage1領域、prophage4領域、PBSX領域、prophage5領域、prophage3領域、spb領域、pks領域、skin領域、pps領域、prophage2領域、ydcL−ydeK−ydhU領域、yisB−yitD領域、yunA−yurT領域、cgeE−ypmQ領域、yeeK−yesX領域、pdp−rocR領域、ycxB−sipU領域、SKIN−Pro7領域、sbo−ywhH領域、yybP−yyaJ領域及びyncM−fosB領域の全てが欠失したゲノムを有する枯草菌変異株において、
枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子と、枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子の発現を強化し、且つ、
枯草菌アルファ−アセトラクテートシンターゼ遺伝子alsS及び枯草菌アルファ−アセトラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子alsDを欠失又は不活性化する、
ことを含み、
該枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子は、
下記(a)、(b)、(d)〜(f):
(a)配列番号1に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(b)配列番号1に示すヌクレオチド配列と90%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(d)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ポリヌクレオチド;
(e)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、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(f)配列番号2に示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
からなる群より選択される少なくとも1つであり、
該枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットB遺伝子又はこれに相当する遺伝子は、下記(j)、(k)、(m)〜(o):
(j)配列番号3に示すヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;
(k)配列番号3に示すヌクレオチド配列と90%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(m)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ポリヌクレオチド;
(n)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、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
(o)配列番号4に示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ枯草菌ジピコリン酸シンターゼ・サブユニットA遺伝子又はこれに相当する遺伝子がコードするタンパク質の存在下でジピコリン酸シンターゼ活性を発揮するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;
からなる群より選択される少なくとも1つである、
方法。 A method for producing Bacillus subtilis,
prophage6 area, prophage1 area, prophage4 area, PBSX area, prophage5 area, prophage area, spb area, pks area, skin area, pps area, propagation2 area, ydcL-ydeK-ydhU area, yisB-yitD area, yunA-yurT area, A Bacillus subtilis strain having a genome in which all of the cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 region, sbo-ywhH region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region are deleted. In the mutant,
To enhance expression of the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto, and the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto,
To delete or inactivate the Bacillus subtilis alpha-acetolactate synthase gene alsS and the Bacillus subtilis alpha-acetolactate dehydrogenase gene alsD,
Including
The Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto is
The following (a) , (b), (d) to (f):
(A) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) Dipicoline consisting of a nucleotide sequence having 90% or more identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity ;
( D) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(E) 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, and the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of a protein encoded by
(F) Dipicoline consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
At least one selected from the group consisting of
The Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit B gene or a gene corresponding thereto is described in the following (j) , (k), (m) to (o):
(J) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3;
(K) Dipicoline consisting of a nucleotide sequence having 90% or more identity to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity ;
( M) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
(N) 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 consisting of Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts dipicolinate synthase activity in the presence of a protein encoded by
(O) Dipicoline consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and in the presence of a protein encoded by the Bacillus subtilis dipicolinate synthase subunit A gene or a gene corresponding thereto A polynucleotide encoding a protein that exerts acid synthase activity;
At least one selected from the group consisting of
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