JPH0526467B2 - - Google Patents

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JPH0526467B2
JPH0526467B2 JP58170006A JP17000683A JPH0526467B2 JP H0526467 B2 JPH0526467 B2 JP H0526467B2 JP 58170006 A JP58170006 A JP 58170006A JP 17000683 A JP17000683 A JP 17000683A JP H0526467 B2 JPH0526467 B2 JP H0526467B2
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JP
Japan
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dna
histidine
plasmid
coryneform
medium
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58170006A
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Japanese (ja)
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JPS6062983A (en
Inventor
Shigeru Nakamori
Hiroshi Takagi
Kyoshi Miwa
Konosuke Sano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
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Publication date
Application filed by Ajinomoto Co Inc filed Critical Ajinomoto Co Inc
Priority to JP17000683A priority Critical patent/JPS6062983A/en
Publication of JPS6062983A publication Critical patent/JPS6062983A/en
Publication of JPH0526467B2 publication Critical patent/JPH0526467B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、発酵法によるL−ヒスチジンの製造
法に関する。 L−ヒスチジン生成に関与する酸素の内、ヒス
チジノールホスフアターゼ(以下「HP」と記
す)は、L−ヒスチジン生成の最終中間代謝物で
あるL−ヒスチジノールをヒスチジノールホスフ
エイトより生成する反応を触媒する酸素である。 我々は、大量のL−ヒスチジンを生産すること
が知られているコリネ型細菌に着目し、これを
DNA細換え技術を利用して更に生産性を高める
べく研究を開始した。そして、ついに上記L−ヒ
スチジン生産に関与するHPをコードする遺伝子
(以下「HP遺伝子」と記す)をコリネ型細菌よ
り分離することに成功し、更にこれをコリネ型細
菌細胞内で増殖できるプラスミドベクターに接続
せしめて、コリネ型細菌細胞内に導入し、コリネ
型細菌のL−ヒシチジン生産性を著しく高めるこ
とに成功した。 すなわち本願発明は、コリネホルム・グルタミ
ン酸生産菌に属するDNA供与菌より得られ、ヒ
スチジノールホスフアイターゼをコードする遺伝
子を含むDNA断片が、コリネホルム・グルタミ
ン酸生産菌の菌体内で自立複製できるベクタープ
ラスミドに接続されて、コリネホルム・グルタミ
ン酸生産菌に属し1,2,4−トリアゾール−3
−アラニンに耐性を示すDNA受容菌に導入され
て得られるL−ヒスチジン生産能を有する微生物
を培養し、培養液中に蓄積されたL−ヒスチジン
を採取することを特徴とするL−ヒスチジンの製
造法である。 コリネ型細菌は好気性、グラム陽性桿菌であ
り、非抗酸性でバーヂース・マニユアル・オブ・
デターミネテイブバクテリオロジー第8版599頁
(1974)に記載されている。その内、特に以下に
例示するようなL−グルタミン酸を大量に生産す
るものが知られていて、これらはいずれも同一属
に属するものと考えられる。
The present invention relates to a method for producing L-histidine by fermentation. Among the oxygen involved in L-histidine production, histidinol phosphatase (hereinafter referred to as "HP") produces L-histidinol, which is the final intermediate metabolite in L-histidine production, from histidinol phosphate. It is oxygen that catalyzes the reaction. We focused on coryneform bacteria, which are known to produce large amounts of L-histidine, and
We have begun research to further increase productivity using DNA modification technology. Finally, they succeeded in isolating the gene encoding HP involved in L-histidine production (hereinafter referred to as "HP gene") from coryneform bacteria, and furthermore, they succeeded in isolating this gene into a plasmid vector capable of propagating within coryneform bacteria cells. By connecting it to a coryneform bacterium and introducing it into coryneform bacteria cells, we succeeded in significantly increasing the L-hiscytidine productivity of coryneform bacteria. That is, the present invention provides a vector plasmid in which a DNA fragment containing a gene encoding histidinol phosphaitase obtained from a DNA donor bacterium belonging to a coryneform glutamate producing bacterium can be autonomously replicated within the body of a coryneform glutamate producing bacterium. It is connected to 1,2,4-triazole-3, which belongs to coryneform glutamate producing bacteria.
- Production of L-histidine, which is characterized by culturing a microorganism capable of producing L-histidine obtained by introducing it into a DNA recipient microorganism that is resistant to alanine, and collecting L-histidine accumulated in the culture solution. It is the law. Corynebacteria are aerobic, gram-positive bacilli, non-acid-fast and classified as
It is described in Determinative Bacteriology, 8th edition, page 599 (1974). Among these, those that produce large amounts of L-glutamic acid are particularly known as shown below, and all of these are considered to belong to the same genus.

【表】 フイラム
コリネ型細菌には上記のようなグルタミン酸生
産性を有するもののほかに、グルタミン酸生産性
を失つた変異株及び他の変異株も含まれる。 HP遺伝子を分離する方法は、コリネ型細菌の
HP遺伝子を有している株より、まず染色体遺伝
子を抽出し(例えばH.Saito and K.Miura,
Biocham Biophys Acta72619(1963)の方法が
使用できる)、これを適当な制限酸素で切断する。
ついでリネ型細菌で増殖し得るプラズミドベクタ
ーに接続し、得られた組換えDNAを用いてコリ
ネ型細菌のHP欠損変異株を形質転換せしめ、
PH生成活性を保有するにいたつた菌株を分離
し、それよりHP遺伝子を分離できる。 染色体遺伝子を切断するには、切断反応時間等
を調節して、切断の程度を調節すれば、巾広い種
類の制限酸素が使用できる。 本発明にて使用されるプラスミドベクターは、
コリネ型細菌細胞内において増殖し得るものであ
ればどのようなものでも良い。具体的に例示すれ
ば以下のものがある。 (1) pAM330 特開昭58−67699参照 (2) pAM1519 特開昭58−77895参照 (3) pAJ655 (a) 宿主菌:エシエリヒア・コリAJ11882
(FERM−P6517=FERM−BP136など) (b) 分子量:6.6メガダルトン (c) 制限酸素切断地図:第1図参照 (d) 性質:pAM330とpBR325(Gene121
(1978)の複合プラスミド。クロラムフエニ
コール耐性に与る。 (4) pAJ611 (a) 宿主菌:エシエリヒア・コリAJ11884
(FERM−P6519=FERM−BP138など) (b) 分子量:6.6メガダルトン (c) 制限酸素切断地図:第2図参照 (d) 性質:pAM281とpBR325の複合プラスミ
ド。クロラムフエニコール耐性に与る。 (5) pAJ440 (a) 宿主菌:バチルスズブチリスAJ11901
(FERM−BP140=ATCC39139など) (b) 分子量:6.0メガダルトン (c) 制限酸素切断地図:第4図参照 (d) 性質:pAM330とpUB110(J.Bacteriol.,
134318(1978))複合プラスミド。カナマイシ
ン耐性に与る。 (6) pAJ1844 (a) 宿主菌:エシエリヒア・コリAJ11883
(FERM−P6518=FERM−BP137など) (b) 分子量:5.4メガダルトン (c) 制限酸素切断地図:第3図参照 (d) 性質:pHM1519とpBR325の複合プラス
ミド。クロラムフエニコール耐性に与る。 (7) pAJ3148 (a) 宿主菌:コリネバクテリウム・グルタミカ
ムSR8203、ATCC39137など (b) 分子量:6.6メガダルトン (c) 制限酸素切断地図:第5図参照 (d) 性質:pHM1519とpUB110との複合プラ
スミド。カナマイシン耐性に与る。 コリネ型細菌細胞内で増殖可能なプラスミドの
その他の例としてはpCG1(特開昭57−134500)、
pCG2(特開昭58−35197)、pCG4,pCG11(特開昭
57−183799)があり、これらはいずれも当然使用
可能であろう。 ベクターDNAは、染色体遺伝子を切断した際
に用いられた制限酸素により切断され、または染
色体DNA切断フラグメント及び切断されたベク
ターDNAのそれぞれの両端に相補的な塩基配列
を有するオリゴヌクレオチドを接続せしめて、つ
いでプラスミドベクターと染色体DNAフラグメ
ントとのライゲーシヨン反応に付される。 このようにして得られた、染色体DNAとベク
タープラスミドとの組換えDNAをコリネ型細菌
に属する受容菌へ導入するには、エシエリヒア・
コリK−12について報告されている様な
(Mandel,M.and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53
159(1970))受容細菌胞を塩化カルシウムで処理
してDNAの透過性を増す方法、またバチルス・
スブチリスについて報告されている様に
(Duncan,C.H.,Wilson,G.A.and Yaung,F.
E.,Gene,,153(1977))細胞がDNAを取り
込み得る様になる増殖段階(いわゆるコンビテン
トセル)に導入する方法により可能である。ある
いは、バチルス・ズブチリス、放線菌類および酵
母について知られている様に(Chang,S.and
Choen,S.N.,Molec.Gen.Genet.,168,111
(1979);Bibb,M.J.,Ward,J.M.and
Hopwood,O.A,Nature,274,398(1978);
Hinnen,A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,
Proc.Natl.Acad.Sci.USA,751929(1978))、
DNA受容菌を、プラスミドDNAを容易に取り込
むプロトプラストまたはスフエロプラストにして
プロスミドをDNA受容菌に導入することも可能
である。 プロトプラスト法では上記のバチルス・ズブチ
リスにおいて使用されている方法でも充分高い頻
度を得ることができるし、特開昭57−183799に記
載されたコリネバクテリウム属またはブレビバク
テリウム属のプロトプラストにポリエチレングリ
コールまたはポリビニルアルコールと二価金属イ
オンとの存在下にDNAをとり込ませる方法も当
然利用できる。ポリエチレングリコールまたはポ
リビニルアルコールのかわりに、カルボキシメチ
ルセルロース、デキストラン、フイコール、プル
ロニツクF68(セルバ社)などの添加によつて
DNAのとり込みを促進させる方法でも同等の結
果が得られる。 形質転換の後、HP生産性を獲得し、または、
さらにプラスミドベクターが有しているマーカー
としての性質を発現する菌株を所望の形質転換株
として分離する。このような形質転換株は、HP
遺伝子が組み込まれている組換えDNAを有して
いる。組換えDNAを単離する方法は、例えば菌
株をリゾチームSDS処理により溶菌させ、フエノ
ール処理ののち、2容のエタノールを加えて
DNAを沈澱回収する。 得られたL−ヒスチジン生産菌を培養する方法
は、従来のL−ビスチジン生産菌の培養方法と特
に変らない。即ち、培地としては、炭素源、窒素
源、無機イオン、更に必要に応じアミノ酸、ビタ
ミン等の有機微量栄養素を含有する通常のもので
ある。炭素源としては、グルコース、シユクロー
ス、ラクトース等及びこれらを含有する澱粉加水
分解液、ホエイ、糖密等が用いられる。窒素源と
しては、アンモニアガス、アンモニア水、アンモ
ニウム塩その他が使用できる。 培養は好気的条件下で培地のPH及び温度を適宜
調節しつつ、実質的にL−ヒスチジンの生産蓄積
が停止するまで行なわれる。 かくして培養中には著量のL−ヒスチジンが生
成蓄積される。培養液よりL−ヒスチジンを採取
するには、通常の方法が適用できる。 実施例 (1) HP遺伝子を含む染色体DNAの調整 ブレビバクテリウム・ラクトフアーメンタム
ATCC13869より変異誘導されたストレプトマ
イシン耐性変異株AJ12036を1のCMG培地
(ペプトン1g/dl、酵母エキス1g/dl、グ
ルコース0.5g/dl、及びNaCl0.5g/dlを含
み、PH7.2に調整したもの)に植菌し、30℃で
約3時間振盪培養を行ない、対数増殖期の菌体
を集めた。この菌体をリゾチーム・SDSで溶菌
させたのち、通常のフエノール処理法により、
染色体DNAを抽出精製し、最終的に3.2mgの
DNAを得た。 (2) ベクターDNAの調製 ベクターとしてpAJ1844(分子量5.4メガダル
トン)を用い、そのDNAを次の様にして調製
した。 まずpAJ1844をプラスミドとして保有するブ
レビバクテリウム・ラクトフアームンタム
AJ12037(FERM P−7234,FERM BP−577)
を100mlのCMG培地に接種し、30℃で対数増殖
期後期まで培養したのち、リゾチームSDS処理
により溶菌させ、30000×g30分の超遠心によ
り上清を得た。フエノール処理ののち、2容の
エタノールを加えてDNAを沈澱回収した。こ
れを少量のTEN緩衝液(20mMトリス塩酸塩、
20mM NaCl、1mM EDTA(PH8.0)に溶
解後、アガロースゲル電気泳動にかけ分離後、
切り出してpAJ1844プラスミドDNA約15μgを
得た。 (3) 染色体DNA断片のベクターへの挿入 (1)で得た染色体DNA20μgと(2)で得たプラ
スミドDNA10μgとを制限エンドヌケレアー
ゼPstIでそれぞれを37℃、1時間処理し、完全
に切断した。65℃、10分の熱処理後、両反応液
を混合し、ATP及びジチオスレイトール存在
下、T4フアージ由来のDNAリガーゼによつて
10℃、24時間DNA鎖の連結反応を行つた。65
℃、5分の熱処理後、反応後に2倍容のエタノ
ールを加えて連結反応終了後のDNAを沈澱採
取した。 (4) HP遺伝子のクローニング HP遺伝子が欠損したブレビバクテリウム・
ラクトフアーメンタムAJ12074を受容菌として
用いた。 形質転換の方法としては、プロトプラストト
ランスフオーメーシヨン法を用いた。まず、菌
株を5mlのCMG液体倍地で対数増殖期の初期
まで培養し、ペニシリンGを0.6ユニツト/ml
添加後、さらに1.5時間振盪培養し、遠心分離
により菌体を集め、菌体を0.5Mシユークロー
ス、20mMマレイン酸、20mM塩化マグネシウ
ム、3.5%ペナツセイブロス(Difco)からなる
SMMP培地(PH6.5)0.5mlで洗浄した。次いで
10mg/mlのリゾチームを含むSMMP培地に懸
濁し30℃で20時間プロトプラスト化を図つた。
6000×g、10分間遠心分離後、プロトプラスト
をSMMPで洗浄し0.5mlのSMMPに再度懸濁し
た。この様にして得られたプロトプラストと(3)
で調製したDNA10μgを5mMEDTA存在下
で混合し、ポリエチレングリコールを最終濃度
が30%になる様に添加した後、DNAをプロト
プラストに取り込ませる為に室温に2分間放置
した。このプロトプラストをSMMP培地1ml
で洗浄後、SMMP培地1mlに再懸濁し、形質
発現の為、30℃で2時間培養した。この培養液
をPH7.0のプロトプラスト再生培地上に塗布し
た。プロトプラスト再生培地は蒸留水1あた
りトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン12
g、KCl0.5g、グルコース10g、MgCl2
6H2O8.1gCaCal2・2H2O2.2g、ペプトン4
g、粉末酵母エキス4g、カザミノ酸(Difco
社)1g、K2HPO40.2g、コハク酸ナトリウ
ム135g、寒天8g及びクロラムフエニコール
3μg/mlを含む。 30℃で2週間培養後、約10000個のクロラム
フエニコール耐性コロニーが出現してきたので
これをヒスチジンを含まない培地(His欠培
地:2%グルコース、1%硫酸アンモニウム、
0.25%尿素、0.1%りん酸二水素カリウム、0.04
%硫酸マグネシウム7水塩、2ppm鉄イオン、
2ppmマンガンイオン、200μg/サイアミン
塩酸塩、50μg/ビオチン、PH7.0、寒天1.8
%)にレプリカし、クロラムフエニコール耐性
でかつヒスチジン要求性の消失した9株を得
た。 (5) 形質転換株のプラスミド解析 これらの株より(2)で述べた方法により、溶菌
液を調製し、アガロースゲル電気泳動法によ
り、プラスミドDNAを検出したところ、2株
でベクターのpAJ1844よりも明らかに大きなプ
ラスミドが検出された。これらのうちの代表株
をAJ12075(FERM−P7235)と名付けた。 (6) 再トランスホーメーシヨン AJ12075が有するプラスミド(pAJ715)上
にHP遺伝子が存在することを確認するため、
このプラスミドDNAを用いブレビバクテリウ
ム・ラクトフアーメンタムAJ 12074を再度、
形質転換した。 生じたクロラムフエニコール耐性コロニーの
うちそれぞれ10個を釣り上げヒスチジン要求性
をテストしたところ、これらのいずれも要求性
が消失しており、上記組換えプラスミド上に
HP遺伝子が存在することが明らかとなつた。 (7) 形質転換株のヒスチジン生産能 上に示したプロトプラスト形質転換法を用い
て、ヒスチジン生産能を有し、1,2,4−ト
リアゾール−3−アラニン耐性突然変異株ブレ
ビバクテリウム・ラクトフアーメータム
AJ12076にpAJ715を導入した。形質転換株を
クロラムフエニコール耐性で選択し、得られた
AJ12077(FERM−P7236)及び上記のAJ12075
をヒスチジン生産培地(グルコース10g/dl,
(NH42SO45g/dl、KH2PO40.1g/dl、
MgSO4・7H2O0.2g/dl、FeSO4・7H2O10
mg/、MnSO4・7H2O10mg/、チアミン・
HCl50μg/、ビオチン50μg/、大豆蛋白
酸加水分解液(「味液」)128mg/dl(全窒素と
して)、PH7.2,CaCO35g/dl)20mlに植菌し、
30℃72時間振盪培養した。培養後、遠心上清上
のL−ヒスチジンをマイクロバイオアツセイ法
により定量した。結果を第1表に示した。 第1表 菌株 L−ヒスチジン蓄積量 AJ12076 50mg/dl AJ12077 130mg/dl AJ12074 0mg/dl AJ12075 3mg/dl ブレビバクテリウム・ラクトフアーメンタム
AJ12074は、ブレビバクテリウム・ラクトフアー
メンタムATCC13869を2000μg/mlのN−メチ
ル−N′−ニトロ−N−ニトロソグアニジンに0
℃にて20分間接触せしめて変異処理し、His欠培
地で生育しえずHis欠培地にL−ヒスチジノール
10mg/dlを加えた培地で生育しうる菌株として分
離したものである。ブレビバクテリウム・ラクト
フアーメンタムAJ12076は、ブレビバクテリウ
ム・ラクトフアーメンタムATCC13869を1000μ
g/mlのN−メチル−N′−ニトロ−N−ニトロ
ソグアニジンに0℃にて20分間接触せしめて変異
処理し、最小培地(グルコース2g/dl、硫安1
g/dl、尿素0.25g/dl、KH2PO40.1g/dl、
MgSO4.7H2O0.04g/dl、サイアミン塩酸塩200μ
g/、ビオチン50μg/、寒天1.5g/dlを含
み、PH7.0に調整したもの)にDL−1,2,4−
トリアゾール−3−アラニン1mg/mlを加えた培
地で生育しうる菌株として分離したものである。 AJ12075及びAJ12076は、それぞれAJ12075又
はAJ12077より宿主細胞を損うことなく宿主細胞
中の複合プラスミドを除去することにより容易に
得られる。即ち、プラスミドは宿主より自然に失
なわれることもあるし、「除去」操作によつて除
くこともできる(Bact.Rev.,36,p361−405
(1972))。除去操作の一例は以下の通りである:
宿主の生育を不完全に阻害する濃度(2−50μ
g/ml)のアクリジンオレンジを含む培地に、1
ml当り約104細胞程度をなる様に少量の菌株を接
種し宿主菌の生育を不完全に阻害してから27−37
℃で一夜培養する(J.Bacteriol.,88,261
(1964))。培養液を寒天培地に塗布し、27−37℃
で一夜培養する。 培地上に出現したコロニーのうち、クロラムフ
エンコール(10μg/ml)に感受性を示す株プラ
スミドが除去されている株で即ち、AJ12074及び
AJ12076である。
[Table] In addition to those that have glutamic acid productivity as described above, phyllum coryneform bacteria also include mutant strains that have lost glutamic acid productivity and other mutant strains. The method for isolating the HP gene is from coryneform bacteria.
First, extract the chromosomal gene from a strain that has the HP gene (for example, H.Saito and K.Miura,
The method of Biocham Biophys Acta 72 619 (1963) can be used), which is then cleaved with suitable limiting oxygen.
Then, it was connected to a plasmid vector capable of propagating in coryneform bacteria, and the obtained recombinant DNA was used to transform an HP-deficient mutant strain of coryneform bacteria,
A bacterial strain that has developed PH-generating activity can be isolated, and the HP gene can then be isolated. To cleave chromosomal genes, a wide variety of limiting oxygen species can be used by adjusting the cleavage reaction time and the degree of cleavage. The plasmid vector used in the present invention is
Any substance that can grow within coryneform bacterial cells may be used. Specific examples include the following. (1) pAM330 See JP-A-58-67699 (2) pAM1519 See JP-A-58-77895 (3) pAJ655 (a) Host bacteria: Escherichia coli AJ11882
(FERM-P6517=FERM-BP136, etc.) (b) Molecular weight: 6.6 megadaltons (c) Limiting oxygen cleavage map: See Figure 1 (d) Properties: pAM330 and pBR325 (Gene 4 121
(1978) complex plasmid. Contributes to chloramphenicol resistance. (4) pAJ611 (a) Host bacteria: Escherichia coli AJ11884
(FERM-P6519=FERM-BP138, etc.) (b) Molecular weight: 6.6 megadaltons (c) Limiting oxygen cleavage map: See Figure 2 (d) Properties: Composite plasmid of pAM281 and pBR325. Contributes to chloramphenicol resistance. (5) pAJ440 (a) Host bacterium: Bacillus subtilis AJ11901
(FERM-BP140=ATCC39139, etc.) (b) Molecular weight: 6.0 megadaltons (c) Limiting oxygen cleavage map: See Figure 4 (d) Properties: pAM330 and pUB110 (J. Bacteriol.,
134318 (1978)) complex plasmid. Contributes to kanamycin resistance. (6) pAJ1844 (a) Host bacteria: Escherichia coli AJ11883
(FERM-P6518=FERM-BP137, etc.) (b) Molecular weight: 5.4 megadaltons (c) Limiting oxygen cleavage map: See Figure 3 (d) Properties: Composite plasmid of pHM1519 and pBR325. Contributes to chloramphenicol resistance. (7) pAJ3148 (a) Host bacteria: Corynebacterium glutamicum SR8203, ATCC39137, etc. (b) Molecular weight: 6.6 megadaltons (c) Limited oxygen cleavage map: See Figure 5 (d) Properties: Complex of pHM1519 and pUB110 Plasmid. Contributes to kanamycin resistance. Other examples of plasmids that can proliferate in coryneform bacterial cells include pCG1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 134500/1983);
pCG2 (Japanese Patent Publication No. 58-35197), pCG4, pCG11 (Japanese Patent Application Publication No. 1986-35197)
57-183799), and any of these could of course be used. The vector DNA is cut by the limiting oxygen used when cutting the chromosomal gene, or oligonucleotides having complementary base sequences are connected to both ends of the cut chromosomal DNA fragment and the cut vector DNA, The plasmid vector is then subjected to a ligation reaction with the chromosomal DNA fragment. In order to introduce the recombinant DNA of chromosomal DNA and vector plasmid thus obtained into a recipient bacterium belonging to coryneform bacteria, E.
As reported for E. coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53
159 (1970)) A method of treating recipient bacterial vacuoles with calcium chloride to increase DNA permeability, and
As reported for S. subtilis (Duncan, CH, Wilson, GA and Yaung, F.
E., Gene, 1 , 153 (1977)) This is possible by introducing cells into a proliferation stage (so-called compatible cells) where they can take up DNA. Alternatively, as is known for Bacillus subtilis, actinomycetes and yeasts (Chang, S. and
Choen, SN, Molec.Gen.Genet., 168 , 111
(1979); Bibb, M.J., Ward, J.Mand
Hopwood, OA, Nature, 274 , 398 (1978);
Hinnen, A., Hicks, JBand Fink, G.R.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 1929 (1978)),
It is also possible to transform the DNA recipient into a protoplast or spheroplast, which readily takes up plasmid DNA, and introduce the prosmid into the DNA recipient. In the protoplast method, a sufficiently high frequency can be obtained using the method used for Bacillus subtilis mentioned above, and polyethylene glycol or Of course, a method of incorporating DNA in the presence of polyvinyl alcohol and divalent metal ions can also be used. By adding carboxymethylcellulose, dextran, Ficoll, Pluronic F68 (Selva), etc. instead of polyethylene glycol or polyvinyl alcohol.
Similar results can be obtained by methods that promote DNA uptake. After transformation, gain HP productivity, or
Furthermore, a strain that expresses the marker properties of the plasmid vector is isolated as a desired transformed strain. Such a transformed strain is HP
Contains recombinant DNA into which the gene has been integrated. To isolate recombinant DNA, for example, a bacterial strain is lysed by lysozyme SDS treatment, treated with phenol, and then 2 volumes of ethanol are added.
Precipitate and collect DNA. The method for culturing the obtained L-histidine-producing bacteria is not particularly different from the conventional culture method for L-bistidine-producing bacteria. That is, the culture medium is a usual one containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and, if necessary, organic micronutrients such as amino acids and vitamins. As the carbon source, glucose, sucrose, lactose, etc., starch hydrolyzate containing these, whey, molasses, etc. are used. As the nitrogen source, ammonia gas, aqueous ammonia, ammonium salt, etc. can be used. Cultivation is carried out under aerobic conditions while adjusting the pH and temperature of the medium as appropriate until the production and accumulation of L-histidine substantially ceases. Thus, a significant amount of L-histidine is produced and accumulated during the culture. Conventional methods can be applied to collect L-histidine from the culture solution. Example (1) Regulation of chromosomal DNA containing HP gene Brevibacterium lactofamentum
Streptomycin-resistant mutant strain AJ12036 mutated from ATCC13869 in 1 CMG medium (containing peptone 1g/dl, yeast extract 1g/dl, glucose 0.5g/dl, and NaCl 0.5g/dl, adjusted to pH 7.2) ) and cultured with shaking at 30°C for about 3 hours, and the cells in the logarithmic growth phase were collected. After lysing the bacterial cells with lysozyme/SDS, using the usual phenol treatment method,
Chromosomal DNA was extracted and purified, and the final amount was 3.2 mg.
I got DNA. (2) Preparation of vector DNA Using pAJ1844 (molecular weight 5.4 megadaltons) as a vector, its DNA was prepared as follows. First, Brevibacterium lactofarmuntum harboring pAJ1844 as a plasmid.
AJ12037 (FERM P-7234, FERM BP-577)
was inoculated into 100 ml of CMG medium and cultured at 30°C until the late logarithmic growth phase, then lysed by lysozyme SDS treatment, and supernatant obtained by ultracentrifugation at 30,000 x g for 30 minutes. After the phenol treatment, 2 volumes of ethanol were added to precipitate and collect the DNA. This was mixed with a small amount of TEN buffer (20mM Tris-HCl,
After dissolving in 20mM NaCl, 1mM EDTA (PH8.0) and separating by agarose gel electrophoresis,
Approximately 15 μg of pAJ1844 plasmid DNA was obtained by cutting out. (3) Insertion of chromosomal DNA fragment into vector Treat 20 μg of chromosomal DNA obtained in (1) and 10 μg of plasmid DNA obtained in (2) with restriction endonuclease PstI at 37°C for 1 hour to completely cleave them. did. After heat treatment at 65℃ for 10 minutes, both reaction solutions were mixed and ligated with T4 phage-derived DNA ligase in the presence of ATP and dithiothreitol.
DNA strand ligation reaction was performed at 10°C for 24 hours. 65
After heat treatment at °C for 5 minutes, 2 times the volume of ethanol was added after the reaction, and the DNA after the ligation reaction was precipitated and collected. (4) Cloning of HP gene Brevibacterium with deletion of HP gene
Lactofermentum AJ12074 was used as the recipient strain. The protoplast transformation method was used as the transformation method. First, the strain was cultured in 5 ml of CMG liquid medium until the early log phase, and penicillin G was added at 0.6 units/ml.
After the addition, the cells were cultured with shaking for an additional 1.5 hours, and the cells were collected by centrifugation.
Washed with 0.5 ml of SMMP medium (PH6.5). then
The cells were suspended in SMMP medium containing 10 mg/ml lysozyme and incubated at 30°C for 20 hours to form protoplasts.
After centrifugation at 6000×g for 10 minutes, the protoplasts were washed with SMMP and resuspended in 0.5 ml of SMMP. Protoplasts obtained in this way and (3)
10 μg of the DNA prepared above was mixed in the presence of 5mM EDTA, polyethylene glycol was added to a final concentration of 30%, and the mixture was left at room temperature for 2 minutes to incorporate the DNA into protoplasts. Transfer these protoplasts to 1 ml of SMMP medium.
After washing with water, the cells were resuspended in 1 ml of SMMP medium and cultured at 30°C for 2 hours for expression. This culture solution was spread on a protoplast regeneration medium at pH 7.0. Protoplast regeneration medium contains 12 parts of tris(hydroxymethyl)aminomethane per 1 part of distilled water.
g, KCl 0.5 g, glucose 10 g, MgCl 2 .
6H 2 O8.1g CaCal 2・2H 2 O2.2g, peptone 4
g, powdered yeast extract 4g, casamino acids (Difco
) 1g, K 2 HPO 4 0.2g, sodium succinate 135g, agar 8g and chloramphenicol
Contains 3μg/ml. After culturing at 30°C for 2 weeks, approximately 10,000 chloramphenicol-resistant colonies appeared, which were then transferred to a histidine-free medium (His-deficient medium: 2% glucose, 1% ammonium sulfate,
0.25% urea, 0.1% potassium dihydrogen phosphate, 0.04
% magnesium sulfate heptahydrate, 2ppm iron ion,
2ppm manganese ion, 200μg/thiamine hydrochloride, 50μg/biotin, PH7.0, agar 1.8
%) to obtain 9 strains that were resistant to chloramphenicol and had lost histidine requirement. (5) Plasmid analysis of transformed strains A lysate was prepared from these strains using the method described in (2), and plasmid DNA was detected by agarose gel electrophoresis. A clearly large plasmid was detected. The representative strain among these was named AJ12075 (FERM-P7235). (6) Retransformation To confirm the presence of the HP gene on the plasmid (pAJ715) possessed by AJ12075,
Using this plasmid DNA, Brevibacterium lactofamentum AJ 12074 was grown again.
Transformed. When 10 of the resulting chloramphenicol-resistant colonies were picked up and tested for histidine auxotrophy, all of them had lost their auxotrophy, and no
It has become clear that the HP gene exists. (7) Histidine-producing ability of transformed strain Brevibacterium lactofa, a mutant strain having histidine-producing ability and resistant to 1,2,4-triazole-3-alanine, was obtained using the protoplast transformation method shown above. Meatum
pAJ715 was introduced into AJ12076. The transformed strain was selected for resistance to chloramphenicol, and the obtained
AJ12077 (FERM-P7236) and AJ12075 above
Histidine production medium (glucose 10g/dl,
(NH 4 ) 2 SO 4 5g/dl, KH 2 PO 4 0.1g/dl,
MgSO 4・7H 2 O0.2g/dl, FeSO 4・7H 2 O10
mg/, MnSO 4 7H 2 O 10 mg/, Thiamine
Inoculate 20 ml of HCl 50 μg/, biotin 50 μg/, soy protein acid hydrolyzate (“taste liquid”) 128 mg/dl (as total nitrogen), PH 7.2, CaCO 3 5 g/dl),
Shaking culture was performed at 30°C for 72 hours. After culturing, L-histidine in the centrifuged supernatant was quantified by microbioassay. The results are shown in Table 1. Table 1 Strains L-histidine accumulation AJ12076 50mg/dl AJ12077 130mg/dl AJ12074 0mg/dl AJ12075 3mg/dl Brevibacterium lactofamentum
AJ12074 is a method of injecting Brevibacterium lactofamentum ATCC13869 into 2000 μg/ml N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine.
Mutation treatment was performed by contacting for 20 minutes at ℃, and L-histidinol did not grow on His-deficient medium.
It was isolated as a strain that can grow in a medium supplemented with 10 mg/dl. Brevibacterium lactofamentum AJ12076 is Brevibacterium lactofamentum ATCC13869 at 1000μ
Mutation treatment was carried out by contacting with g/ml of N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine at 0°C for 20 minutes.
g/dl, urea 0.25g/dl, KH 2 PO 4 0.1g/dl,
MgSO 4 .7H 2 O0.04g/dl, thiamine hydrochloride 200μ
DL-1,2,4-
It was isolated as a strain that can grow in a medium containing 1 mg/ml of triazole-3-alanine. AJ12075 and AJ12076 can be easily obtained from AJ12075 or AJ12077, respectively, by removing the complex plasmid in the host cell without damaging the host cell. That is, the plasmid may be lost naturally from the host, or it may be removed by a "removal" operation (Bact.Rev., 36 , p. 361-405).
(1972)). An example of a removal operation is as follows:
Concentrations that completely inhibit host growth (2-50μ
1 g/ml) in a medium containing acridine orange.
After inoculating a small amount of the bacterial strain to approximately 104 cells per ml and completely inhibiting the growth of the host bacteria, 27-37
Incubate overnight at ℃ (J. Bacteriol., 88 , 261
(1964)). Spread the culture solution on agar medium and incubate at 27-37℃.
Incubate overnight. Among the colonies that appeared on the medium, the strains showing susceptibility to chloramphencol (10 μg/ml) were strains from which the plasmid had been removed, that is, AJ12074 and
It is AJ12076.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図:複合プラスミドpAJ655の制限酵素切
断地図、第2図:複合プラスミドpAJ611の制限
酵素切断地図、第3図:複合プラスミドpAJ1844
の制限酵素切断地図、第4図:複合プラスミド
pAJ440の制限酵素切断地図、第5図:複合プラ
スミドpAJ3148の制限酵素切断地図。
Figure 1: Restriction enzyme cleavage map of composite plasmid pAJ655, Figure 2: Restriction enzyme cleavage map of composite plasmid pAJ611, Figure 3: Restriction enzyme cleavage map of composite plasmid pAJ1844.
Restriction enzyme cleavage map, Figure 4: Complex plasmid
Restriction enzyme cleavage map of pAJ440, Figure 5: Restriction enzyme cleavage map of composite plasmid pAJ3148.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 コリネホルム・グルタミン酸生産菌に属する
DNA供与菌より得られ、ヒスチジノールホスフ
アターゼをコードする遺伝子を含むDNA断片が、
コリネホルム・グルタミン酸生産菌の菌体内で自
律複製できるベクタープラスミドに接続されて、
コリネホルム・グルタミン酸生産菌に属し1,
2,4−トリアゾール−3−アラニンに耐性を示
すDNA受容菌に導入されて得られるL−ヒスチ
ジン生産能を有する微生物を培養し、培養液中に
蓄積されたL−ヒスチジンを採取することを特徴
とするL−ヒスチジンの製造法。
1 Belongs to coryneform-glutamic acid producing bacteria
A DNA fragment containing the gene encoding histidinol phosphatase obtained from a DNA donor bacterium is
It is connected to a vector plasmid that can autonomously replicate within the cells of coryneform-glutamic acid producing bacteria.
Belongs to coryneform glutamate producing bacteria1.
The method is characterized by culturing a microorganism with the ability to produce L-histidine obtained by introducing it into a DNA recipient microorganism that is resistant to 2,4-triazole-3-alanine, and collecting L-histidine accumulated in the culture solution. A method for producing L-histidine.
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