JPWO2014185430A1 - L−アミノ酸の製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]
L−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌を培地で培養すること、および該培地よりL−アミノ酸を採取すること、を含むL−アミノ酸の製造法であって、
前記細菌が、リン酸トランスポーターの活性が増大するように改変されていることを特徴とする、方法。
[2]
リン酸トランスポーターをコードする遺伝子の発現を上昇させることにより、リン酸トランスポーターの活性が増大した、前記方法。
[3]
前記遺伝子がpitA遺伝子である、前記方法。
[4]
前記pitA遺伝子が、下記(a)又は(b)に記載のDNAである、前記方法:
(a)配列番号5または25に示す塩基配列を有するDNA、
(b)配列番号5または25に示す塩基配列の相補配列又は同相補配列から調製され得るプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、リン酸トランスポーター活性を有するタンパク質をコードするDNA。
[5]
前記pitA遺伝子が、下記(A)又は(B)に記載のタンパク質をコードするDNAである、前記方法:
(A)配列番号6または26に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
(B)配列番号6または26に示すアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含むアミノ酸配列を有し、かつ、リン酸トランスポーター活性を有するタンパク質。
[6]
前記遺伝子の発現が、該遺伝子のコピー数を高めること、及び/又は該遺伝子の発現調節配列を改変することによって上昇した、前記方法。
[7]
配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がフェニルアラニン以外のアミノ酸残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードする変異型pitA遺伝子を前記細菌に保持させることにより、リン酸トランスポーターの活性が増大した、前記方法。
[8]
配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基が、セリン残基に置換されたことを特徴とする、前記方法。
[9]
L−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌を培地で培養すること、および該培地よりL−アミノ酸を採取すること、を含むL−アミノ酸の製造法であって、
前記細菌が、配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がフェニルアラニン以外のアミノ酸残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードする変異型pitA遺伝子を保持していることを特徴とする、方法。
[10]
配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基が、セリン残基に置換されたことを特徴とする、前記方法。
[11]
前記細菌が、コリネバクテリウム属細菌である、前記方法。
[12]
前記コリネ型細菌が、コリネバクテリウム・グルタミカムである、前記方法。
[13]
前記L−アミノ酸が、L−グルタミン酸である、前記方法。
[14]
前記L−グルタミン酸が、L−グルタミン酸アンモニウムまたはL−グルタミン酸ナトリウムである、前記方法。
[15]
配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がセリン残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードするDNA。
[16]
配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がセリン残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードする変異型pitA遺伝子を保持しているコリネ型細菌。
本発明の細菌は、リン酸トランスポーターの活性が増大するように改変された、L−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌である。
本発明において、「L−アミノ酸生産能を有する細菌」とは、培地で培養したときに、目的とするL−アミノ酸を生成し、回収できる程度に培地中または菌体内に蓄積する能力を有する細菌をいう。L−アミノ酸生産能を有する細菌は、非改変株よりも多い量の目的とするL−アミノ酸を培地に蓄積することができる細菌であってよい。非改変株としては、野生株や親株が挙げられる。また、L−アミノ酸生産能を有する細菌は、好ましくは0.5g/L以上、より好ましくは1.0g/L以上の量の目的とするL−アミノ酸を培地に蓄積することができる細菌であってもよい。
コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム(Corynebacterium acetoacidophilum)
コリネバクテリウム・アセトグルタミカム(Corynebacterium acetoglutamicum)
コリネバクテリウム・アルカノリティカム(Corynebacterium alkanolyticum)
コリネバクテリウム・カルナエ(Corynebacterium callunae)
コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)
コリネバクテリウム・リリウム(Corynebacterium lilium)
コリネバクテリウム・メラセコーラ(Corynebacterium melassecola)
コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス(コリネバクテリウム・エフィシエンス)(Corynebacterium thermoaminogenes (Corynebacterium efficiens))
コリネバクテリウム・ハーキュリス(Corynebacterium herculis)
ブレビバクテリウム・ディバリカタム(コリネバクテリウム・グルタミカム)(Brevibacterium divaricatum (Corynebacterium glutamicum))
ブレビバクテリウム・フラバム(コリネバクテリウム・グルタミカム)(Brevibacterium flavum (Corynebacterium glutamicum))
ブレビバクテリウム・イマリオフィラム(Brevibacterium immariophilum)
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(コリネバクテリウム・グルタミカム)(Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum))
ブレビバクテリウム・ロゼウム(Brevibacterium roseum)
ブレビバクテリウム・サッカロリティカム(Brevibacterium saccharolyticum)
ブレビバクテリウム・チオゲニタリス(Brevibacterium thiogenitalis)
コリネバクテリウム・アンモニアゲネス(コリネバクテリウム・スタティオニス)(Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis))
ブレビバクテリウム・アルバム(Brevibacterium album)
ブレビバクテリウム・セリナム(Brevibacterium cerinum)
ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム(Microbacterium ammoniaphilum)
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC 13870
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC 15806
Corynebacterium alkanolyticum ATCC 21511
Corynebacterium callunae ATCC 15991
Corynebacterium glutamicum ATCC 13020, ATCC 13032, ATCC 13060,ATCC 13869,FERM BP-734
Corynebacterium lilium ATCC 15990
Corynebacterium melassecola ATCC 17965
Corynebacterium efficiens (Corynebacterium thermoaminogenes) AJ12340 (FERM BP-1539)
Corynebacterium herculis ATCC 13868
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium divaricatum) ATCC 14020
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) ATCC 13826, ATCC 14067, AJ12418(FERM BP-2205)
Brevibacterium immariophilum ATCC 14068
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) ATCC 13869
Brevibacterium roseum ATCC 13825
Brevibacterium saccharolyticum ATCC 14066
Brevibacterium thiogenitalis ATCC 19240
Corynebacterium ammoniagenes (Corynebacterium stationis) ATCC 6871, ATCC 6872
Brevibacterium album ATCC 15111
Brevibacterium cerinum ATCC 15112
Microbacterium ammoniaphilum ATCC 15354
L−グルタミン酸生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−グルタミン酸生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、グルタメートデヒドロゲナーゼ(gdhA)、グルタミンシンテターゼ(glnA)、グルタメートシンテターゼ(gltBD)、イソシトレートデヒドロゲナーゼ(icdA)、アコニテートヒドラターゼ(acnA, acnB)、クエン酸シンターゼ(gltA)、メチルクエン酸シンターゼ(prpC)、ホスホエノールピルベートカルボシラーゼ(ppc)、ピルベートデヒドロゲナーゼ(aceEF, lpdA)、ピルベートキナーゼ(pykA, pykF)、ホスホエノールピルベートシンターゼ(ppsA)、エノラーゼ(eno)、ホスホグリセロムターゼ(pgmA, pgmI)、ホスホグリセレートキナーゼ(pgk)、グリセルアルデヒド-3-フォスフェートデヒドロゲナーゼ(gapA)、トリオースフォスフェートイソメラーゼ(tpiA)、フルクトースビスフォスフェートアルドラーゼ(fbp)、ホスホフルクトキナーゼ(pfkA, pfkB)、グルコースフォスフェートイソメラーゼ(pgi)、6−ホスホグルコン酸デヒドラターゼ(edd)、2−ケト−3−デオキシ−6−ホスホグルコン酸アルドラーゼ(eda)、トランスヒドロゲナーゼが挙げられる。なお、カッコ内は、その酵素をコードする遺伝子の略記号である(以下の記載においても同様)。これらの酵素の中では、例えば、グルタメートデヒドロゲナーゼ、クエン酸シンターゼ、ホスホエノールピルベートカルボキシラーゼ、及びメチルクエン酸シンターゼから選択される1またはそれ以上の酵素の活性を増強するのが好ましい。
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) L30-2株 (特開2006-340603号明細書)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) ΔS株 (国際公開95/34672号パンフレット)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) AJ12821 (FERM BP-4172;フランス特許公報9401748号明細書参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ12822 (FERM BP-4173;フランス特許公報9401748号明細書)
Corynebacterium glutamicum AJ12823 (FERM BP-4174;フランス特許公報9401748号明細書)
Corynebacterium glutamicum L30-2株 (特開2006-340603号)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ3949 (FERM BP-2632;特開昭50-113209参照)
Corynebacterium glutamicum AJ11628 (FERM P-5736;特開昭57-065198参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11355 (FERM P-5007;特開昭56-1889号公報参照)
Corynebacterium glutamicum AJ11368 (FERM P-5020;特開昭56-1889号公報参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11217 (FERM P-4318;特開昭57-2689号公報参照)
Corynebacterium glutamicum AJ11218 (FERM P-4319;特開昭57-2689号公報参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11564 (FERM P-5472;特開昭56-140895公報参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11439 (FERM P-5136;特開昭56-35981号公報参照)
Corynebacterium glutamicum H7684 (FERM BP-3004;特開平04-88994号公報参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) AJ11426 (FERM P-5123;特開平56-048890号公報参照)
Corynebacterium glutamicum AJ11440 (FERM P-5137;特開平56-048890号公報参照)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) AJ11796 (FERM P-6402;特開平58-158192号公報参照)
C末端側変異は、配列番号22のアミノ酸番号419〜533の配列をコードする領域の塩基配列の一部に導入された変異である。C末端側変異は、上記領域の塩基配列中の少なくとも一部に変異が導入される限り特に制限されないが、インサーションシーケンス(以下、「IS」ともいう)やトランスポゾンが挿入されたものが好ましい。C末端側変異は、アミノ酸置換を伴うもの(ミスセンス変異)や、上記IS等の挿入によってフレームシフト変異が導入されたもの、ナンセンス変異が導入されたものの何れでもよい。C末端側変異を有する変異型yggB遺伝子として、具体的には、例えば、配列番号22の419位のバリン残基をコードする箇所にISが挿入され、野生型YggBタンパク質(配列番号22)よりも短い全長423アミノ酸残基の変異型YggBタンパク質をコードするyggB遺伝子が挙げられる(特開2007-222163)。この変異型yggB遺伝子(V419::IS)の塩基配列、及び同遺伝子がコードする変異型YggBタンパク質のアミノ酸配列を、それぞれ配列番号23および24に示す。また、C末端側変異として、配列番号22のアミノ酸番号419〜533の領域内に存在するプロリンを他のアミノ酸に置換する変異も挙げられる。
yggB遺伝子がコードするYggBタンパク質は、5個の膜貫通領域を有していると推測されている。配列番号22の野生型YggBタンパク質のアミノ酸配列において、膜貫通領域はそれぞれ、アミノ酸番号1〜23(第1膜貫通領域)、25〜47(第2膜貫通領域)、62〜84(第3膜貫通領域)、86〜108(第4膜貫通領域)、110〜132(第5膜貫通領域)の領域に相当する。yggB遺伝子は、これら膜貫通領域をコードする領域内に変異を有していてよい。膜貫通領域の変異は、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、付加、挿入又は逆位を含む変異であって、フレームシフト変異およびナンセンス変異を伴わないものが望ましい。膜貫通領域の変異としては、配列番号22に示されるアミノ酸配列において、14位のロイシン残基と15位のトリプトファン残基間に1又は数個のアミノ酸を挿入する変異、100位のアラニン残基を他のアミノ酸残基へ置換する変異、111位のアラニン残基を他のアミノ酸残基へ置換する変異などが挙げられる。尚、上記「1又は数個」とは、具体的には、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1〜3個を意味する。
L−グルタミン生産能を付与又は増強するための方法としては、例えば、L−グルタミン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増大するように細菌を改変する方法が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(gdhA)やグルタミンシンセターゼ(glnA)が挙げられる。
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11573 (FERM P-5492、特開昭56-161495)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11576 (FERM BP-10381、特開昭56-161495)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ12212 (FERM P-8123、特開昭61-202694)
L−プロリン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−プロリン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。L−プロリン生合成に関与する酵素としては、グルタミン酸5−キナーゼ、γ‐グルタミル−リン酸レダクターゼ、ピロリン−5−カルボキシレートレダクターゼが挙げられる。酵素活性の増強には、例えば、L−プロリンによるフィードバック阻害が解除されたグルタメートキナーゼをコードするproB遺伝子(ドイツ特許第3127361号)が好適に利用できる。
L−スレオニン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−スレオニン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、アスパルトキナーゼIII(lysC)、アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ(asd)、アスパルトキナーゼI(thrA)、ホモセリンキナーゼ(homoserine kinase)(thrB)、スレオニンシンターゼ(threonine synthase)(thrC)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(アスパラギン酸トランスアミナーゼ)(aspC)が挙げられる。これらの酵素の中では、アスパルトキナーゼIII、アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ、アスパルトキナーゼI、ホモセリンキナーゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、及びスレオニンシンターゼから選択される1またはそれ以上の酵素の活性を増強するのが好ましい。L−スレオニン生合成系遺伝子は、スレオニン分解が抑制された株に導入してもよい。
L−リジン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−リジン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、ジヒドロジピコリン酸シンターゼ(dihydrodipicolinate synthase)(dapA)、アスパルトキナーゼIII(aspartokinase III)(lysC)、ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ(dihydrodipicolinate reductase)(dapB)、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ(diaminopimelate decarboxylase)(lysA)、ジアミノピメリン酸デヒドロゲナーゼ(diaminopimelate dehydrogenase)(ddh)(米国特許第6,040,160号)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(phosphoenolpyrvate carboxylase)(ppc)、アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ(aspartate semialdehyde dehydrogenease)(asd)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(aspartate aminotransferase)(アスパラギン酸トランスアミナーゼ(aspartate transaminase))(aspC)、ジアミノピメリン酸エピメラーゼ(diaminopimelate epimerase)(dapF)、テトラヒドロジピコリン酸スクシニラーゼ(tetrahydrodipicolinate succinylase)(dapD)、スクシニルジアミノピメリン酸デアシラーゼ(succinyl-diaminopimelate deacylase)(dapE)、及びアスパルターゼ(aspartase)(aspA)(EP 1253195 A)が挙げられる。これらの酵素の中では、例えば、ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ、ジアミノピメリン酸デヒドロゲナーゼ、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、ジアミノピメリン酸エピメラーゼ、アスパラギン酸セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ、テトラヒドロジピコリン酸スクシニラーゼ、及びスクシニルジアミノピメリン酸デアシラーゼから選択される1またはそれ以上の酵素の活性を増強するのが好ましい。また、L−リジン生産菌又はそれを誘導するための親株では、エネルギー効率に関与する遺伝子(cyo)(EP 1170376 A)、ニコチンアミドヌクレオチドトランスヒドロゲナーゼ(nicotinamide nucleotide transhydrogenase)をコードする遺伝子(pntAB)(米国特許第5,830,716号)、ybjE遺伝子(WO2005/073390)、またはこれらの組み合わせの発現レベルが増大していてもよい。アスパルトキナーゼIII(lysC)はL−リジンによるフィードバック阻害を受けるので、同酵素の活性を増強するには、L−リジンによるフィードバック阻害が解除されたアスパルトキナーゼIIIをコードする変異型lysC遺伝子を利用してもよい(米国特許5,932,453号明細書)。また、ジヒドロジピコリン酸合成酵素(dapA)L−リジンによるフィードバック阻害を受けるので、同酵素の活性を増強するには、L−リジンによるフィードバック阻害が解除されたジヒドロジピコリン酸合成酵素をコードする変異型dapA遺伝子を利用してもよい。
L−アルギニン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−アルギニン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、N−アセチルグルタミン酸シンターゼ(argA)、N−アセチルグルタミルフォスフェートレダクターゼ(argC)、オルニチンアセチルトランスフェラーゼ(argJ)、N−アセチルグルタメートキナーゼ(argB)、アセチルオルニチントランスアミナーゼ(argD)、オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ(argF)、アルギノコハク酸シンテターゼ(argG)、アルギノコハク酸リアーゼ(argH)、カルバモイルフォスフェートシンテターゼ(carAB)が挙げられる。N−アセチルグルタミン酸シンターゼ(argA)遺伝子としては、例えば、野生型の15位〜19位に相当するアミノ酸残基が置換され、L−アルギニンによるフィードバック阻害が解除された変異型N−アセチルグルタミン酸シンターゼをコードする遺伝子を用いると好適である(欧州出願公開1170361号明細書)。
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11169(FERM BP-6892)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) AJ12092(FERM BP-6906)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11336(FERM BP-6893)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium flavum) AJ11345(FERM BP-6894)
Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) AJ12430(FERM BP-2228)
L−シトルリンおよびL−オルニチンは、L−アルギニンと生合成経路が共通している。よって、N−アセチルグルタミン酸シンターゼ(argA)、N−アセチルグルタミルリン酸レダクターゼ(argC)、オルニチンアセチルトランスフェラーゼ(argJ)、N-アセチルグルタミン酸キナーゼ(argB)、アセチルオルニチントランスアミナーゼ(argD)、および/またはアセチルオルニチンデアセチラーゼ(argE)の酵素活性を上昇させることによって、L−シトルリンおよび/またはL−オルニチンの生産能を付与または増強することができる(国際公開2006-35831号パンフレット)。
L−ヒスチジン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−ヒスチジン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、ATPホスホリボシルトランスフェラーゼ(hisG)、ホスホリボシル−AMPサイクロヒドロラーゼ(hisI)、ホスホリボシル−ATPピロホスホヒドロラーゼ(hisI)、ホスホリボシルフォルミミノ−5−アミノイミダゾールカルボキサミドリボタイドイソメラーゼ(hisA)、アミドトランスフェラーゼ(hisH)、ヒスチジノールフォスフェイトアミノトランスフェラーゼ(hisC)、ヒスチジノールフォスファターゼ(hisB)、ヒスチジノールデヒドロゲナーゼ(hisD)が挙げられる。
L−システイン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−システイン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、セリンアセチルトランスフェラーゼや3−ホスホグリセレートデヒドロゲナーゼが挙げられる。セリンアセチルトランスフェラーゼ活性は、例えば、システインによるフィードバック阻害に耐性の変異型セリンアセチルトランスフェラーゼをコードする変異型cysE遺伝子を細菌に導入することにより増強できる。変異型セリンアセチルトランスフェラーゼは、例えば、特開平11-155571や米国特許公開第20050112731に開示されている。また、3−ホスホグリセレートデヒドロゲナーゼ活性は、例えば、セリンによるフィードバック阻害に耐性の変異型3−ホスホグリセレートデヒドロゲナーゼをコードする変異型serA遺伝子を細菌に導入することにより増強できる。変異型3−ホスホグリセレートデヒドロゲナーゼは、例えば、米国特許第6,180,373号に開示されている。
L−メチオニン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−スレオニン要求株や、ノルロイシンに耐性を有する変異株が挙げられる(特開2000-139471)。また、L−メチオニン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−メチオニンによるフィードバック阻害に対して耐性をもつ変異型ホモセリントランスサクシニラーゼを保持する株も挙げられる(特開2000-139471、US20090029424)。なお、L−メチオニンはL−システインを中間体として生合成されるため、L−システインの生産能の向上によりL−メチオニンの生産能も向上させることができる(特開2000-139471、US20080311632)。
L−ロイシン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−ロイシン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、leuABCDオペロンの遺伝子にコードされる酵素が挙げられる。また、酵素活性の増強には、例えば、L−ロイシンによるフィードバック阻害が解除されたイソプロピルマレートシンターゼをコードする変異leuA遺伝子(米国特許第6,403,342号)が好適に利用できる。
L−イソロイシン生産能を付与又は増強するための方法としては、例えば、L−イソロイシン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増大するように細菌を改変する方法が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、スレオニンデアミナーゼやアセトヒドロキシ酸シンターゼが挙げられる(特開平2-458号, FR 0356739, 及び米国特許第5,998,178号)。
L−バリン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、L−バリン生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増強された株が挙げられる。そのような酵素としては、特に制限されないが、ilvGMEDAオペロンやilvBNCオペロンの遺伝子にコードされる酵素が挙げられる。ilvBNはアセトヒドロキシ酸シンターゼを、ilvCはイソメロリダクターゼ(国際公開00/50624号)を、それぞれコードする。なお、ilvGMEDAオペロンおよびilvBNCオペロンは、L−バリン、L−イソロイシン、および/またはL−ロイシンによる発現抑制(アテニュエーション)を受ける。よって、酵素活性の増強のためには、アテニュエーションに必要な領域を除去または改変し、生成するL−バリンによる発現抑制を解除するのが好ましい。また、ilvA遺伝子がコードするスレオニンデアミナーゼは、L−イソロイシン生合成系の律速段階であるL−スレオニンから2−ケト酪酸への脱アミノ化反応を触媒する酵素である。よって、L−バリン生産のためには、ilvA遺伝子が破壊等され、スレオニンデアミナーゼ活性が減少しているのが好ましい。
L−アラニン生産菌又はそれを誘導するための親株としては、H+-ATPaseを欠失しているコリネ型細菌(Appl Microbiol Biotechnol. 2001 Nov;57(4):534-40)やアスパラギン酸β−デカルボキシラーゼ活性が増強されたコリネ型細菌(特開平07-163383)が挙げられる。
L−トリプトファン生産能、L−フェニルアラニン生産能、および/またはL−チロシン生産能を付与又は増強するための方法としては、例えば、L−トリプトファン、L−フェニルアラニン、および/またはL−チロシンの生合成系酵素から選択される1またはそれ以上の酵素の活性が増大するように細菌を改変する方法が挙げられる。
本発明の細菌は、リン酸トランスポーター活性が増大するように改変されている。本発明の細菌は、L−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌を、リン酸トランスポーター活性が増大するように改変することにより取得できる。また、本発明の細菌は、リン酸トランスポーター活性が増大するようにコリネ型細菌を改変した後に、L−アミノ酸生産能を付与または増強することによっても得ることができる。なお、本発明の細菌は、リン酸トランスポーター活性が増大するように改変されたことにより、L−アミノ酸生産能を獲得したものであってもよい。本発明の細菌を構築するための改変は、任意の順番で行うことができる。
以下に、タンパク質の活性を増大させる手法について説明する。
以下に、タンパク質の活性を低下させる手法について説明する。
本発明の方法は、本発明の細菌を培地で培養すること、および該培地よりL−アミノ酸を採取すること、を含むL−アミノ酸の製造法である。
本実施例では、pitA遺伝子の発現が増強されたC. glutamicumのGlu生産株を用いてGlu生産を行い、pitA遺伝子の発現増強がGlu生産に与える影響について評価した。
C. glutamicum 2256ΔldhAΔsucA yggB*/pVK9
C. glutamicum 2256ΔldhAΔsucA yggB*/pVK9-Plac-pitA
C. glutamicum 2256株(ATCC 13869)を親株に用いて、以下の方法で、モデルGlu生産株として2256ΔldhAΔsucA yggB*株を構築した。使用したプライマーを表1に示す。
2256ΔldhAΔsucA yggB*/pVK9-Plac-pitA株および2256ΔldhAΔsucA yggB*/pVK9株を用いて、Glu生産培養を行った。用いた培地の組成を表2に示す。
培養(前培養および本培養)は、坂口フラスコに培地を20mL張り込み、CaCO3を50g/Lになるように添加して、31.5℃のボックスシェーカーで振とうして行なった。最初に、前培養として、培地1を用いて上記の株のそれぞれを24時間培養した。次いで、得られた前培養液2mLを培地2に植菌し、植菌から2時間後にTween40(終濃度4g/L)を添加してメイン培養を行った。サンプリングは植菌から17時間後に行った。残存糖およびグルタミン酸は、AS-310(旭化成)を用いて定量した。
結果を表3に示す。表3中、「RS」は残存糖量を、「Glu」はグルタミン酸量を示す。本実施例により、C. glutamicumにおいてpitA遺伝子の発現を上昇させることで、C. glutamicumの生育とGlu生産性が向上することが明らかとなった。よって、pitA遺伝子がコードするリン酸トランスポーターの活性を増大させることは、グルタミン酸等のアミノ酸生産に有効であると考察された。
本実施例では、pitA遺伝子に変異を導入したC. glutamicumのGlu生産株を用いてGlu生産を行い、pitA遺伝子の変異がGlu生産に与える影響について評価した。
C. glutamicum 2256ΔldhAΔsucA yggB*
C. glutamicum 2256ΔldhAΔsucA yggB* pitAmut
実施例1で構築したモデルGlu生産株であるC. glutamicum 2256ΔldhAΔsucA yggB*を親株として、pitA遺伝子に変異が導入された2256ΔldhAΔsucA yggB* pitAmut株を構築した。使用したプライマーを表4に示す。
2256ΔldhAΔsucA yggB*株および2256ΔldhAΔsucA yggB* pitAmut株を用いて、Glu生産培養を行った。用いた培地の組成を表5に示す。
培養(前培養および本培養)は、坂口フラスコに培地を20mL張り込み、CaCO3を50g/Lになるように添加して、31.5℃のボックスシェーカーで振とうして行なった。最初に、前培養として、培地3を用いて上記の株のそれぞれを24時間培養した。次いで、得られた前培養液2mLを培地3に植菌し、植菌から2時間後にTween40(終濃度4g/L)を添加してメイン培養を行った。サンプリングは植菌から21.5時間後に行った。残存糖およびグルタミン酸は、AS-310(旭化成)を用いて定量した。
結果を表6に示す。表6中、「RS」は残存糖量を、「Glu」はグルタミン酸量を示す。本実施例により、C. glutamicumにおいてpitA遺伝子に変異(Phe246Ser)を導入することで、C. glutamicumの生育とGlu生産性が向上することが明らかとなった。よって、本pitA変異(Phe246Ser)はグルタミン酸等のアミノ酸生産に有効であると考察された。
配列番号1:E. coli MG1655のpitA遺伝子の塩基配列
配列番号2:E. coli MG1655のPitAタンパク質のアミノ酸配列
配列番号3:Pantoea ananatis LMG20103のpitA遺伝子の塩基配列
配列番号4:Pantoea ananatis LMG20103のPitAタンパク質のアミノ酸配列
配列番号5:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のpitA遺伝子の塩基配列
配列番号6:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のPitAタンパク質のアミノ酸配列
配列番号7〜20:プライマー
配列番号21:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のyggB遺伝子の塩基配列
配列番号22:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のYggBタンパク質のアミノ酸配列
配列番号23:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のyggB遺伝子(V419::IS)の塩基配列
配列番号24:Corynebacterium glutamicum 2256 (ATCC 13869)のYggBタンパク質(V419::IS)のアミノ酸配列
配列番号25:Corynebacterium glutamicum ATCC13032のpitA遺伝子の塩基配列
配列番号26:Corynebacterium glutamicum ATCC13032のPitAタンパク質のアミノ酸配列
配列番号27、28:プライマー
Claims (16)
- L−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌を培地で培養すること、および該培地よりL−アミノ酸を採取すること、を含むL−アミノ酸の製造法であって、
前記細菌が、リン酸トランスポーターの活性が増大するように改変されていることを特徴とする、方法。 - リン酸トランスポーターをコードする遺伝子の発現を上昇させることにより、リン酸トランスポーターの活性が増大した、請求項1に記載の方法。
- 前記遺伝子がpitA遺伝子である、請求項2に記載の方法。
- 前記pitA遺伝子が、下記(a)又は(b)に記載のDNAである、請求項3に記載の方法:
(a)配列番号5または25に示す塩基配列を有するDNA、
(b)配列番号5または25に示す塩基配列の相補配列又は同相補配列から調製され得るプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、リン酸トランスポーター活性を有するタンパク質をコードするDNA。 - 前記pitA遺伝子が、下記(A)又は(B)に記載のタンパク質をコードするDNAである、請求項3または4に記載の方法:
(A)配列番号6または26に示すアミノ酸配列を有するタンパク質、
(B)配列番号6または26に示すアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含むアミノ酸配列を有し、かつ、リン酸トランスポーター活性を有するタンパク質。 - 前記遺伝子の発現が、該遺伝子のコピー数を高めること、及び/又は該遺伝子の発現調節配列を改変することによって上昇した、請求項2〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がフェニルアラニン以外のアミノ酸残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードする変異型pitA遺伝子を前記細菌に保持させることにより、リン酸トランスポーターの活性が増大した、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基が、セリン残基に置換されたことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- L−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌を培地で培養すること、および該培地よりL−アミノ酸を採取すること、を含むL−アミノ酸の製造法であって、
前記細菌が、配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がフェニルアラニン以外のアミノ酸残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードする変異型pitA遺伝子を保持していることを特徴とする、方法。 - 配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基が、セリン残基に置換されたことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記コリネ型細菌が、コリネバクテリウム属細菌である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コリネ型細菌が、コリネバクテリウム・グルタミカムである、請求項11に記載の方法。
- 前記L−アミノ酸が、L−グルタミン酸である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記L−グルタミン酸が、L−グルタミン酸アンモニウムまたはL−グルタミン酸ナトリウムである、請求項13に記載の方法。
- 配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がセリン残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードするDNA。
- 配列番号6の246位のフェニルアラニン残基に相当するアミノ酸残基がセリン残基に置換される変異を有するリン酸トランスポーターをコードする変異型pitA遺伝子を保持しているコリネ型細菌。
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