JPS61149082A - 発酵法によるl―トリプトファンの製造法 - Google Patents

発酵法によるl―トリプトファンの製造法

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JPS61149082A
JPS61149082A JP59277235A JP27723584A JPS61149082A JP S61149082 A JPS61149082 A JP S61149082A JP 59277235 A JP59277235 A JP 59277235A JP 27723584 A JP27723584 A JP 27723584A JP S61149082 A JPS61149082 A JP S61149082A
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    • 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
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、組換えDNA’を有するコリネ型細菌及び
それを用いるL −) IJブトファンの製造法に関す
る。
従来の技術 L−トリプトファンは、アントラニル酸がアントラニル
酸ホスホリ?シルトランス7エラー セ、N −(5’
−ホスホリ?シル〕アントラニル酸イソメラーゼ、イン
ドール3−グリセロールリン酸シンターゼ、トリプトフ
ァンシンターゼの順に各酵素の作用を受け、生産される
以下アントラニル黴ホスホリゾジルトランスフェラーゼ
をPRT 、 l −(5’−ホスホリボシル)アント
ラニル酸イソメラーゼ’i PRAI 、インドール3
−グリセロールリン酸シンターゼ’k InGP )リ
プトファンシンターゼt−TSト記ス。
−万、組換えDNA法を用いて、コリネ型細菌における
L−トリプトファン生産菌を育種することは、特開昭5
9−156292で報告されているが、PRT 、 P
RAI 、 InGP 、 TS をコードする遺伝子
(以下各々PRT遺伝子、PRAI遺伝子、InGP遺
伝子、TS遺伝子と記す)が組込まれたものではない。
発明が解決しようとする問題点 この発明は、L−トリプトファンの生産性がよシ高い微
生物を得ること、及びそれによってL−トリプトファン
のよシ効率のよい製造法を見い出すことにある。
問題点を解決するための手段 本発明者等は、叙上の問題点を解決するため研究の結果
、コリネ凰細菌細胞内で発現しPRT 。
PRAI 、 InCP及びTS t−コードする遺伝
子がコリネ瑠細菌細胞内で増殖しうるプラスミドベクタ
ーに接続されている組換えDNAを有するコリネ型細菌
を分離することに成功し、得られたコリネ型細菌がL−
トリプトファンの高い生産性を有することを見い出した
本発明にいうコリネ型細菌(Coryneformba
cteria)は、バーシース−マニュアル・オブ・ブ
タ−きネイティブ・バクテリウムゾ−(Bargeys
Manual of Determinative B
acteriology) 第8版599頁(1974
)に定義されてbる一群の微生物であシ、好気性、ダラ
ム陽性、非抗酸性、胞子形成能を有しない桿菌である。
このよりなコリネ型細菌のうち特に以下に述べるよりな
コリネ型グルタミン酸生産性細菌が本発明においては、
最も好ましhものである。
コリネ型グルタミン酸生産性細菌の野性法の例としては
次のようなものがあげられる。
ブレビバクテリウム・ディパリカタム       A
TCC14020ブレビdクテリウム・サラカロリティ
クム     ATCC14066プレビパクテリウム
・インマリオフィルム     ATCC14068ブ
レビバクテリウム・ラクトファーメンタム    AT
CC13869ブレビパクテ1Jウム・ロゼラム   
       ATCC13825ブレビバクテリウム
・フラバム          ATCo  1382
6プレビバクテリウム・チオrニタリス       
ATCC19240コリネバクテリウム・アセトアシド
フィルム    ATCC13870コリネバクテリウ
ム・アセトグルタミクム     ATCC15806
コリネパクテリクム・カルナエ          A
TCC15991コリネバクテリウム・グルタミクム 
       ATCC13032,13060コリネ
バクテリウム・リリウム          ATCC
15990コリネバクテリウム・メラセコーラ    
    ATCC17965ミクロバクテリウム・アン
モニアフイラム     ATCC15354本発明の
コリネ型グルタミン酸生産性細菌には上記のようなグル
タミン酸生産性を有する野性法のほかにグルタミン酸生
産性を有するまたはグルタミン酸生産性を失った変異株
も含まれる。
PRT * PRAI −InGP −TS各遺伝子を
単離する方法は、コリネ型細菌のPRT 、 PRAI
 、 InGP 、 TS各遺伝子を有している株よシ
、まず染色体遺伝子を抽出しく例えばH,5a1to 
and K、Miura Bioch@m。
Biophys、Aeta72e619.(1963)
の方法が使用できる。〕、これを適当な制限酵素で切断
する。ついで、コリネ型細菌細胞内で増殖し得るプラス
ミドベクターに接続し、得られた組換えDNA t−用
いてコリネ型細菌のPRT e PRAI 、InGP
 。
TS各遺伝子の欠損変異株を形質転換せしめ、PRT 
PRAI 、 InGP 、 TS生成活性を保有する
にいたった菌株を単離し、これよりPRT 、 PRA
I 、 InCP 、 TS各遺伝子を分離できる。
染色体遺伝子を切断するために、切断反応時間等を調節
して切断の程度を調節すれば、巾広い種類の制限酵素が
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、以下のものがあげ
られる。
(1)  pAM 330  特開昭58−67699
参照(2)  pAM 1519  %開昭58−77
895参照(3)  pAJ 655  特開昭58−
192900参照(4)   pAJ  611   
      同     上(5)   pAJ  1
844         同     上(6)  p
cc 1   特開昭57−134500参照(7) 
 pcc 2   特開昭58−35197参照(8)
  pCG 4   %開昭57−183799参照(
9)   pcc  11           同 
    上プラスミドベクターDNAの開裂は、当該D
NA t’一箇所で切断する制限酵素音用いて切断する
か、複数部位を切断する制限酵素を用いて部分的に切断
することによシ行う。
ベクターDNAは染色体遺伝子を切断した際く、用いら
れた制限酵素によシ切断され、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D
NAフラグメントとのライダージョン反応に付される。
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 t−コリネ型細菌に属する受
容菌へ導入するには、エシェリヒア・コリに−12につ
因て報告されて騒る様な(MandeLM、 and 
Hlga、A、 、J、Mo1. 、 Biol、 、
 53 、159(1970)受容菌細胞を塩化カルシ
ウムで処理してDNAの透過性を増す方法、またはバチ
ルス・ズブチリスについて報告されている様に(Dun
can+C*H,、WilsonzG、A、and Y
oung+F、E、 pGene 、1 e 153(
197υ〕細胞がDNA を取シ込み得る様になる増殖
段階(いわゆるコンピテントセル9に導入する方法によ
シ可能である。あるいは、バチルス・ズブチリス、放腺
菌類および酵母について知られてbる様に(Chang
、 s、 and Cho@n、 S、Na * Mo
1ec、Gen、 rGonet、 、 168 、1
11 (1979) : Bibb。
M、 J、 r Ward+ J、 M、 and H
opwoocL O,A、 +Nature p274
.398(1978):Hlnnan、A、。
Hicks 、 J、B、 and Flnk * G
、R,* Proe、NatLAaad、Sci、US
A、 75 、1929 (1978) )、DNA受
容菌を、プラスミドDNA ’i容易に取り込むプロト
プラストまたはスフェロプラストにしてプラスミドi 
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/リエチレングリコールまたは?リビニルア
ルコールと二価金属イオンとの存在下にDNA をとシ
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゛ホリヒニルアルコールの代シに、カルボキシ
メチルセルロース、デキストラン、フィコール、プルo
=ツクF68(セルパ社)などの添加によってDNAの
とシ込みを促進させる方法でも同等の結果が得られる。
L−1リプトフアン生産菌として、PRT 、 PRA
I 。
InGP 、 TS各欠損株を宿主として形質転換した
株を用いることができるが、以下に示すような宿主を用
いればよりL−トリプトファンの生産性が高い菌株が得
られることがある。
即ち、ブレビバクテリウム属の7エニルアラニン、チロ
シンを要求し、5−メチルトリプトファンに耐性を有す
る変異株(1,5hilo # H,5ato *M、
 Nakagawa、 +Agric−Biol、 C
hem、 36 e 2315(1972))、ブレビ
バクテリウム属の7エ°ニルアラニア k 要求1. 
、m−フルオロフェニルアラニン、5−フルオロトリプ
トファンに耐性ヲ有スる変異株(L Shi io+S
−Sugimoto r M、 Nakagawa、 
Agr i c、 B i o 1. Chem富:、
39,627(1975))、ブレビバクテリウム属の
チロシンを要求し、5−フルオロトリプトファン、アゾ
セリンに耐性を有する変異株、コリネバクテリウム属の
フェニルアラニン、チロシンを要求し、5−メチルトリ
プトファン、4−メチルトリプ)・ファン、6−フルオ
ロトリプトファン、トリプトファンヒドロキサメート、
p−フルオロフェニルアラニン、チロシンヒドロキサメ
ート、フェニルアラニンヒfロキサメートに耐性を有す
る変異株(H,Hagino +に、Nakayanx
a、 mAgric、BioleChem−+39 e
 345(1975))等がある。
このようにして得られたL−)リデトファン生産能を有
するコリネ凰細菌を培養してL −) IJブトファン
を生成蓄積せしめる方法は、従来コリネ壓細菌忙よるL
−トリプトファンの製造のために使用されていた方法と
特に大きく違う点はない。
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。炭素源トシてハ、グルコー
ス、シェフロース、ラフ) −ス等及びこれら金含有す
る澱粉加水分解液、ホエイ、糖蜜等が用いられる。窒素
源としては、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニ
ウム塩ソの他が使用できる。
培養は好気的条件下で一培地の−及び温度を適宜調節し
つつ、実質的にL −) IJデトファンの生産蓄積が
停止するまで行なわれる。
実施例 (1)  PRT 、 PRAI 、 In−P 、 
TS各遺伝子を含む染色体DNAの調製 ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムAJ 12
036 (FIRM−P7559 )を1!のCMG培
地(ペプトン11/dt、酵母エキス111/dl 、
グルコース0、5117dl、及びNaCA 0.51
/di k含み、pH7,2K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i 1Jゾチーム・SDSで溶菌させたのち、
通常のフェノール処理法によシ、染色体DNA を抽出
精製し、最終的K 3.51119のDNAを得た。
(2)ベクターDNAの調製 ベクターとしてPAJ 1844 (分子量5.4メガ
ダルトン)を用い、そのDNA e次の様にして調製し
た。
まずpAJ 1844 t−プラスミドとして保有する
ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムAJ 12
037’t−100d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
理によシ溶薗させ、30,000XfI、30分の超遠
心によシ上清を得た。フェノール処理ののち、2容のエ
タノールを加えてDNA t−沈澱回収した・これを少
量のT1:N緩衝液(20mM )リス塩酸塩、20 
mM NaC1、1mM EDTA (pHs、 O)
 )に溶解後、アガロースゲル電気泳動くかけ分離後、
切シ出してpAJ 1844プラスミドDNA約15μ
I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DNA 10μIと(2)で得たプラスミ
ドDNA5μIとを制限エンドヌクレアーゼPst I
でそれぞれt−37℃に1時間保持し、切断した。
65℃に10分間加熱した後、両反応液を混合し、AT
P及びジチオスレイトール存在下、T47アージ由来の
DNAリガーゼによって10℃に24時間棟持しDNA
鎖を連結せしめた。ついで反応液ヲ、65℃にて5分間
加熱し、反応液に2倍容のエタノールを加えて連結され
たDNAの沈澱を採取した。
(4)  コロニーバンクの作成 アントラニル酸シンターゼが欠損したブレビバクテリウ
ム・ラクトフェルメンタムAs 60 (ブレビバクテ
リウム・ラクトフェルメンタムAJ 12036t−親
株として、N−メチル−N−ニトロ−N−ニトロソグア
ニジンによシ変異処理することによシ、アントラニル酸
を生育に要求する変異株として選択した。〕を受容菌と
して用いた。
形質転換の方法としては、デロトデラストトランスフォ
ーメーシlン法を用いた。まず、菌株を5dのCMG液
体培地で対数増殖期の初期まで培養し、ペニシリンGヲ
0゜6ユニ、ト/d添加後、さらに1.5時間振盪培養
し、遠心分離によシ菌体を集め、菌体を0.5Mシェー
クロース、20mMマレイン酸、20mM塩化iグネシ
ウム、3.54ペナツセイプロス(Dlfco)からな
るSMMP培地(pH6,5)0.5 mJで洗浄した
。次いで10−のりゾチームを含むSMMP培地に懸濁
し30℃で20時間プロトプラスト化を図った。600
0xl 10分間遠心分離後、プロトプラスト’i S
MMPで洗浄し0.5d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
DNA 10μ11を5 mMEDTA存在下で混合し
、ポリエチレングリコールを最終濃度が301になる様
に添加した後、DNAをプロトプラストに取シ込ませる
ために室温に2分間放置した。このプロトプラストをS
MMP培地1ゴで洗浄後、SMMP培地1−に再懸濁し
、形質発現のため、30℃で2時間培養した。この培養
液t−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!あ之りトリス
(ヒPロキシメチル)アミノメタン12II%KCl0
.5 Ii、グルコース10 、If 、 MgCl2
・6H208,I N 。
CACL2’2H202,21、ペプトン4I、粉末酵
母エキス4J’、カブミノ酸(Dlfco社) 、1 
、F 、 K2HPO40,21コハク酸ナトリウム1
351I、寒天81I及ヒクロラムフエニコール3μp
Ht−含tr。
30℃で2週間培養後、50°ooo個のクロラムフェ
ニコール耐性コロニーが出現してきたのでこれ全全てか
きあつめ、:口二一パンクを作成した。
(5)トリプトファン生合成系遺伝子が増幅されたクロ
ーンの選択 コロニーバンクを適当に希釈したもの(約103〜10
2乙d)とアンピシリン耐性のプラスミドpUC8を有
する大腸菌の生育にトリプトファンを要求する変異株を
最少培地(2チグルコース、1チ硫酸アンモニウム、0
.3%尿素、0.1%リン酸二水素カリウム、0.04
硫酸マグネシウム7水塩、2ppm鉄イオン、2 pp
mマンガンイオン、200μm1/Jサイアミン塩酸塩
、50μI/Jビオチン、10μm//rttlクロラ
ムフェニコール、100μi/Mlアンピシリン、3チ
カデミノ酸(Difco社製ン、100 m9/Zアン
トラニル酸、p)17. O、寒天1.8チ)上に塗布
した。
トリプトファン生合成系遺伝子が増幅され、トリプトフ
ァンが蓄積するようになった形質転換株の周辺には、ト
リプトファン要求性の大腸菌が増殖する。すると大腸菌
が保持しているプラスミドptyc 8にコードされる
β−ラクタマーゼによシ培地中のアンピシリンが分解さ
れ、形質転換株はさらに増殖し、コロニーを作る。一方
、トリプトファンを蓄積しない形質転換株は、その周辺
に大腸菌を増殖させない。したがってアンピシリンが分
解されないので、増殖できず、コロニーを形成しない。
このような考え全もと九大腸菌とコロニーパンクを適当
に希釈したものとを混合して最少培地に塗布し、30℃
にて4日間培養した。周囲に大腸菌が増殖しているコロ
ニーを釣シ上げ、単コロニー分離し、(2)で用いた方
法によシブラスミドを分離した。本プラスミド’ji 
pAJ 234と名付けた。
pAJ 234は明らかにベクタープラスミドpAJi
844よりも大きく、トリプトファン生合成系遺伝子が
挿入されていると考えられた。
(6)  pAJ 234が有するトリプトファン生合
成系遺伝子の同定 6−1. PRT 、 TS各遺伝子の同定PRT遺伝
子、TSAサブユニット遺伝子(以下TSA遺伝子と記
す)、TSBサブユニット遺伝子(以下TSB遺伝子と
記す)が欠損した各菌株ブレビバクテリウム・ラクトフ
ェルメンタムT13(NRRLB−1534T)、ブレ
ビバクテリウム・ラクトフェルメンタム煮21、ブレビ
バクテリウム・ラクトフェルメンタムB5、pAJ23
4t−(4)で述べた方法を用いて形質転換した。30
℃にて1週間再生培地にて培養後生じたクロラムフェニ
コール耐性コロニーのうちそれぞれ10個を釣シ上げト
リプトファン要求性をテストし九ところ、これらいずれ
もが要求性を消失しておシ、上記組換えプラスミド上に
PRT遺伝子、TSA遺伝子、TSB遺伝子が存在する
ことが明らかになった。
6−2.PRAI 、 InGP各遺伝子の同定大腸菌
trpC欠損株CGSCA 5889 (trpC60
゜pyrF 287 、 hisG 1 # 1acZ
’53 * rpsL 8 +λ″″)にpAJ 23
4を導入した。DNA受容菌細胞を塩化カルシウムで処
理してDNAの透過性を増す方法を用いてpAJ 23
4 ’t”形質転換し、生じたクロラムフェニルコール
耐生コロニーのうちそれぞれ10個を釣り上げトリプト
ファン要求性を調べた。いずれもが要求性全消失してお
シ、上記組換えプラスミド上にPRAI 、 InGP
遺伝子が存在することが明らかとなった。
(7)形質転換株のトリプトファン生産能上記f) p
AJ 234 i用い、m−フルオロフェニルアラニン
及び5−フルオロトリプトファン耐性株ブレビバクテリ
ウム・ラクトフェルメンタムM247t−(4)で述べ
た方法によシ形質転換し、クロラムフトファン生産能を
調べたところ第嘗表に示す結果を得た。
培養はトリブトファン生産培地(グルコース130 I
I、 (NH4)2So425 J、 7マル酸121
1酢’eL 3 ml 、 KH2P0.11 、 M
n3O4”7H2010ml eMgS04・7H20
1J 、 d−ビオチン50it1.サイアミン塩酸塩
2000 ttl 、メチオニy 400 ttui、
チロシン65079、大豆蛋白酸加水分解液「味液」5
0 mj −CaCO5501t−水IJに含む、pH
6,5゜)20dt−500,wjの坂ロフラスコに入
れたものに被検菌株を植えつけ、30℃にて72時間、
振盪下に行なった。培養後、遠心上清中のL −) I
Jデトファンをロイコノストックφメセントロイデス(
L@uconoatoc m@5entsroides
) ATCC8042f定量菌株として用いるバイオア
ッセイ法によって求めた。
尚、M 247 t−得るためには寄託されたAJ 1
2195よシ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が可能である。即ち、プラス
ミドは宿主よシ自然に失表われることもあるし′、「除
去」操作によって除くこともできる他の除去操作の例は
以下の通シである。AJ 12195t−CMG“液体
培地に接種し、37℃で一晩培養(高温処理)後、培養
液を適当に希釈し、クロラムフェニコールを含有し又は
含有しないCMG寒天培地に塗布し・30℃で1〜3日
間培養する。かくしてクロラムフェニコール感受性株と
して分離される株がM247である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コリネ型細菌細胞内で発現し、少くともアントラ
    ニル酸ホスホリボシルトランスフェラーゼ、N−(5′
    −ホスホリボシル)アントラニル酸イソメラーゼ、イン
    ドール3−グリセロールリン酸シンターゼ及びトリプト
    ファンシンターゼをコードする遺伝子がコリネ型細菌細
    胞内で増殖しうるプラスミドベクターに接続されている
    組換えDNAを有するコリネ型細菌。
  2. (2)コリネ型細菌細胞内で発現し、少くともアントラ
    ニル酸ホスホリボシルトランスフェラーゼ、N−(5′
    −ホスホリボシル)アントラニル酸イソメラーゼ、イン
    ドール3−グリセロールリン酸シンターゼ及びトリプト
    ファンシンターゼをコードする遺伝子がコリネ型細菌細
    胞内で増殖しうるプラスミドベクターに接続されている
    組換えDNAを有するコリネ型細菌を培養することを特
    徴とするL−トリプトファンの製造法。
JP59277235A 1984-12-25 1984-12-25 発酵法によるl―トリプトファンの製造法 Granted JPS61149082A (ja)

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