KR0174830B1 - Microorganism producing l-tryptophan - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배양액에 초산의 축적량을 최소화시키면서 L-트립토판을 고농도로 축적시킬 수 있는 대장균 CJ 18(KFCC 10902)에 관한 것으로, 상기한 균주는 트립토판 유사체에 대해 내성을 지니며, 타이로신에 대해 영양 요구성을 보이며, L-아르기닌에 대해 감수성을 지닌 트립토판 생산균주 대장균 CA 15(KFCC 10861)을 모균주로 하여, 이 모균주를 돌연변이시켜 얻는다.The present invention relates to Escherichia coli CJ 18 (KFCC 10902) capable of accumulating L-tryptophan at high concentrations while minimizing the accumulation of acetic acid in a culture medium, wherein the strain is resistant to tryptophan analogues, The parent strain was obtained by mutating the parent strain using E. coli CA 15 (KFCC 10861), which is a tryptophan producing strain susceptible to L-arginine, as a parent strain.

또한 본 발명은 대장균 CJ 18(KFCC 10902)을 포도당이 함유된 배지에서 직접 발효법으로 배양하여 배양액 내에 L-트립토판을 축적시키는 L-트립토판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing L-tryptophan by accumulating E. coli CJ 18 (KFCC 10902) in a culture medium containing glucose directly by fermentation.

Description

L-트립토판을 생산하는 미생물Microorganisms Producing L-Tryptophan

본 발명은 트립토판 유사체에 내성을 지니며 방향족 아미노산의 일종인 타이로신(L-tyrosine)에 대해 영양요구성을 갖고 아르기닌(L-arginine)에 감수성을 갖는 대장균(Escherichia coli) KFCC 10861을 모균주로 하여 인공변이법에 의해 선별된 미생물로서, 발효 중 배양액에 초산의 축적을 억제시키면서 트립토판을 생산하는 미생물에 관한 것이다. 또한 이 초산 생성이 억제된 포도당이 함유된 배지에 직접 발효법으로 배양함으로써 L-트립토판을 배양액에 축적시키는 L-트립토판의 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, Escherichia coli KFCC 10861, which is resistant to tryptophan analogues, has nutritional composition to L-tyrosine, which is a kind of aromatic amino acid, and susceptibility to arginine, As a microorganism selected by an artificial mutant method, the present invention relates to a microorganism that produces tryptophan while suppressing accumulation of acetic acid in a culture medium during fermentation. The present invention also relates to a method for producing L-tryptophan in which L-tryptophan is accumulated in a culture medium by culturing in a medium containing glucose in which acetic acid production is inhibited by direct fermentation.

트립토판은 필수 아미노산의 일종으로 식품 및 사료 첨가제, 그리고 의약 원료 등으로 그 사용범위가 넓은데 비하여 가격이 고가이기 때문에 주로 아미노산 수액제로 사용되고 있다. 그러나 트립토판은 메치오닌, 리이신과 더불어 사료첨가제로서의 효과가 매우 우수한 것으로 입증됨에 따라 최근에 저렴한 가격으로 공급됨으로써 그 수요가 급증되는 추세이다.Tryptophan is one of the essential amino acids, and is widely used as an amino acid solution because of its high price compared to its wide range of use as food and feed additives and pharmaceutical raw materials. However, tryptophan, along with methionine and lysine, has proved to be very effective as a feed additive, so the demand for this is rapidly increasing as it has been recently supplied at a low price.

트립토판 제조방법으로는 화학 합성법, 효소 합성법, 전구체 발효법 및 직접 발효법 등이 있지만 1990년도 이후에는 생명공학 기술의 도입으로 고역가 생산균주의 개발로 제조원가에서 타 공정보다 경쟁력을 갖는 직접 발효법으로의 생산이 이루어지고 있다. 화학 합성법의 경우 고온, 고압의 제조조건이 필요하며 부산물로 D형 트립토판이 생성되는데, D형 트립토판은 생물학적 가치가 있는 L형 트립토판과 정제과정에서 분리가 용이하지 않은 문제점이 있다. 효소 합성법의 경우 일본 미쓰이 도오아쓰의 특허(대한민국 특허공고 90-5773)처럼 효소를 이용하여 반응혼합물 중의 인돌과 세린을 반응시켜 L-트립토판을 생성시키지만, 기질인 인돌과 세린의 가격이 포도당에 비해 높고 효소의 안정성 때문에 제조원가의 상승요인이 된다.Tryptophan production methods include chemical synthesis, enzyme synthesis, precursor fermentation, and direct fermentation.However, after 1990, the introduction of biotechnology led to the development of high titer strains, which produced production by direct fermentation, which is more competitive than other processes. ought. In the case of chemical synthesis, high-temperature, high-pressure manufacturing conditions are required, and D-type tryptophan is produced as a by-product, and D-type tryptophan has a problem in that it is not easy to be separated in the purification process with L-type tryptophan having biological value. In the case of the enzyme synthesis method, L-tryptophan is produced by reacting indole and serine in the reaction mixture using an enzyme as in the patent of Mitsui Toatsu, Japan (Korean Patent Publication 90-5773), but the prices of substrates indole and serine It is higher than that and increases the production cost due to the stability of the enzyme.

국내에서 공고된 직접 발효법을 이용한 특허는 트립토판 유사체에 내성을 부여시키거나 영양요구성을 갖는 변이 균주를 이용한 경우(대한민국 특허 공고번호 87-1813, 90-8251, 92-7405)와 재조합 균주를 이용한 경우(대한민국 공고번호 90-5772, 91-5627)로 구분할 수 있다.Patents using direct fermentation methods published in Korea have been used to provide resistance to tryptophan analogs or to use mutant strains with nutritional composition (Korean Patent Publication No. 87-1813, 90-8251, 92-7405) and recombinant strains. It can be classified as a case (Korean notification number 90-5772, 91-5627).

변이균주를 이용하는 방법으로는 대장균 변이주(KCTC 8164P)를 이용한 L-트립토판의 제조방법이 특허공고(대한민국 특허공고 87-1318)된 바 있는데, 이 특허는 자외선 처리기법으로 변이주를 유도한 후 트립토판 유사체에 내성을 갖는 균주를 선별한 것을 특징으로 하는 것으로서 최종 트립토판 생산 농도가 13.6g/l 이었다. 또한 L-트립토판 및 L-바린 유사체에 내성을 지니며, L-페닐알리닌 및 L-타이로신에 영양요구성을 갖는 대장균 변이주(KCTC 8373P)를 이용하여 직접 발효법으로 L-트립토판을 생산한 결과 유가식 배양법으로 최대 15.6g/l의 트립토판을 생산하였다(대한민국 특허공고 90-8251). 또한 본 발명자들은 아미노산의 일종인 L-아르기닌에 대해 감수성을 갖는 균주(대장균 KFCC 10861)를 발명함으로써 기존의 변이주보다 현저하게 생산성이 증가한 발효농도 20.4g/의 트립토판을 생산하는 획기적인 균주를 발명한 바 있다(대한민국 특허출원 번호 95-18728).As a method of using a mutant strain, a method of manufacturing L-tryptophan using E. coli mutant strain (KCTC 8164P) has been patented (Korea Patent Publication 87-1318), which is a tryptophan analog after inducing a mutant strain by UV treatment. Characterized by selecting a strain resistant to the final tryptophan production concentration was 13.6g / l. In addition, L-tryptophan and L-varin analogues are resistant to L-phenylalanine and L-tyrosine, E. coli mutant strains (KCTC 8373P) using the direct fermentation method to produce L- tryptophan as a result of oil price Tryptophan up to 15.6 g / l was produced by the food culture method (Korean Patent Publication 90-8251). In addition, the present inventors have invented an innovative strain that produces tryptophan with a fermentation concentration of 20.4 g /, which has significantly increased productivity compared to the existing mutants by inventing a strain (E. coli KFCC 10861) that is sensitive to L-arginine, an amino acid. (Korean Patent Application No. 95-18728).

그런데 포도당이 함유된 배지를 사용하여 직접 발효법에 해 L-트립토판과 같은 아미노산을 생산할 경우, 발효액 중의 용존산소량을 충분히 높여주지 않으면 발효액 중에 부산물로 초산이 축적된다. 초산 축적의 생화학적 메카니즘은 해당작용 또는 PTS(phosphoenolpyruvate : suger phosphotransferase system)에 의해 생성된 세포내 과량의 피루빈산이 배양액내 용존산소 제한으로 세포에 정상적으로 산소를 공급할 수 없게 될 경우, TCA 사이클로 유입되어 산화되지 못하고, 아세틸 CoA를 거쳐 효소인 포스포트랜스아세틸라제(phosphotransacetylase)와 아세테이트 키나제(acetate kinase)에 의해 초산으로 전환된 후 세포밖으로 방출되는 것으로 알려져 있다(J. Gen. Microbiol., 135, 2875-2883, 1989). 이렇게 배양액에 축적된 초산은 미생물의 성장을 저해시켜 결과적으로 목적 아미노산의 생산성을 급격히 저하시키는데, 이러한 초산 축적을 방지하기 위하여 발효중에 교반속도를 높이거나, 통기량을 증가시켜 발효를 수행하지만, 이러한 방법은 근본적인 해결책이 될 수 없기 때문에 공업화 과정에서 문제점으로 제시될 수 있다.However, when a medium containing glucose is used to produce amino acids such as L-tryptophan by direct fermentation, acetic acid accumulates as a by-product in the fermentation broth unless the dissolved oxygen content in the fermentation broth is sufficiently increased. The biochemical mechanism of acetic acid accumulation is to enter the TCA cycle when glycolysis or excess intracellular pyrubinic acid produced by the PTS (phosphoenolpyruvate: suger phosphotransferase system) cannot normally supply oxygen to cells due to dissolved oxygen restriction in the culture medium. It is known that it is not oxidized and is released into the cell after being converted into acetic acid by the enzymes phosphotransacetylase and acetate kinase via acetyl CoA (J. Gen. Microbiol., 135, 2875). -2883, 1989). The acetic acid accumulated in the culture medium inhibits the growth of microorganisms and consequently decreases the productivity of the target amino acid. In order to prevent the accumulation of acetic acid, fermentation is performed by increasing the stirring speed or increasing the aeration rate during fermentation. Is not a fundamental solution and can be a problem in the process of industrialization.

본 발명의 목적은 포도당이 함유된 배지를 사용하여 초산 축적을 억제시키면서 직접 발효법의 배양액에 고농도의 L-트립토판을 축적시켜 트립토판의 생산성을 현격하게 증가시키고자 하는 것이다.An object of the present invention is to significantly increase the productivity of tryptophan by accumulating high concentrations of L-tryptophan in a culture medium of direct fermentation while inhibiting acetic acid accumulation using a medium containing glucose.

즉, 본 발명에서는 초산을 대사시키지 못하여 발효중 배양액에 초산 축적을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 그 결과 트립토판 발효농도 및 생산성을 현격하게 증가시키는 새로운 균주를 제공하며, 또한 이러한 균주를 이용하여 배양액에 고농도의 L-트립토판을 축적시키는 방법을 제공한다.That is, the present invention can not significantly metabolize acetic acid can significantly reduce the accumulation of acetic acid in the culture medium during fermentation, as a result provides a new strain to significantly increase the tryptophan fermentation concentration and productivity, and also to the culture medium using such a strain Provided are methods for accumulating high concentrations of L-tryptophan.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in detail as follows.

본 발명에 따른 초산을 대사시킬 수 없는 균주를 다음과 같은 방법으로 얻는다.A strain which cannot metabolize acetic acid according to the present invention is obtained by the following method.

트립토판 유사체에 내성 및 타이로신에 대하여 영양요구성을 지니며 아르기닌에 대해 감수성을 갖는 트립토판 생산 균주(대장균 KFCC 10861)를 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(이하 NTG로 칭함)으로 처리한 후 포도당이 함유된 최소배지에 배양한다. 배양된 세포를 유일한 탄소원으로 초산이 포함된 최소배지로 옮긴 후 암피실린(ampicillin) 처리를 하면 초산을 대사시킬 수 있는 변이주들은 항생제인 암피실린의 작용에 의하여 용해됨으로써 초산을 대사시킬 수 없는 균주를 얻게 된다. 이렇게 얻어진 균주를 유일한 탄소원으로 포도당과 초산을 각각 함유한 최소 평판배지에 각각 투스 피킹(tooth picking)하여 2-3일 배양한다. 포도당이 함유된 최소 평판배지에서는 잘 자라면서 초산이 유일한 탄소원으로 포함된 최소 평판배지에서는 자라지 못하는 균주를 선별한다.Tryptophan-producing strains (E. coli KFCC 10861) that are resistant to tryptophan analogs and nutritional to tyrosine and susceptible to arginine (E. coli KFCC 10861) are referred to as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (hereinafter referred to as NTG). After treatment, the cells are cultured in a minimal medium containing glucose. When cultured cells are transferred to a minimal medium containing acetic acid as the only carbon source, and then treated with ampicillin, ampicillin-treated metabolites are lysed by the action of the antibiotic ampicillin to obtain a strain that cannot metabolize acetic acid. . The strain thus obtained is incubated for 2-3 days by tooth picking on a minimal plate medium containing glucose and acetic acid as the only carbon source, respectively. Strains that grow well on glucose-containing minimal plate media will not grow on minimal plate media containing acetic acid as the only carbon source.

최소 배지의 조성은 다음과 같으며 영양요구성 아미노산인 타이로신은 100㎎/ℓ를 첨가하여 사용하였다.The composition of the minimum medium was as follows. Tyrosine, a nutrient-constituting amino acid, was added with 100 mg / l.

상기와 같이 변이처리하여 얻은 균주들을 호기적 조건(플라스크의 경우 진탕배양 200∼300rpm, 발효조의 경우 교반속도 400∼1000rpm 및 통기량 0.5∼1.5vvm) 및 배양온도 30∼37℃, pH 6.0∼8.0(발효조의 경우 암모니아수로 pH 6.9∼7.1로 제어)에서 배양하여 배양액내에 L-트립토판을 축적시켰다. 플라스크 배양의 경우에는 48∼60시간 배양하여 L-트립토판을 배양액에 축적시켰다. 또한 발효조에서 배양하는 경우 수회 추가당을 공급하는 유기식 발효법으로 L-트립토판을 생산하였으며, 본 발명에 있어서 균주의 L-트립토판 생산능력은 유기식 발효법으로 측정하였다.The strains obtained by the above mutation treatment were subjected to aerobic conditions (shaking culture 200-300 rpm in the case of flasks, agitation speed 400-1000 rpm and aeration 0.5-1.5 vvm in the case of fermenters) and incubation temperature 30-37 ℃, pH 6.0-8.0 (In the case of fermentation tank, L-tryptophan was accumulated in the culture medium by incubation at pH 6.9 to 7.1 with ammonia water). In the case of flask culture, L-tryptophan was accumulated in the culture solution for 48 to 60 hours. In addition, L-tryptophan was produced by an organic fermentation method of supplying additional sugars several times when cultured in a fermentation tank. In the present invention, L-tryptophan production capacity of the strain was measured by an organic fermentation method.

최소배지 및 LB 배지의 조성Minimum medium and composition of LB medium

배양액의 균체성장 정도는 562㎚에서 흡광도(optical density)로 측정하였으며, 당분석은 버트랜드(Bertrand)법으로 시행하였다. 한편 L-트립토판 및 초산의 정량은 HPLC(High Performance Liquid Chromatography)로 분석하였다.The cell growth of the culture was measured by optical density at 562 nm, and the sugar analysis was performed by Bertrand method. Meanwhile, quantification of L-tryptophan and acetic acid was analyzed by HPLC (High Performance Liquid Chromatography).

이하 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하는 것으로서, 이러한 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The following examples illustrate the present invention in detail, and these examples merely illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

트립토판 생산능력이 있는 대장균인 CA15(KFCC 10861)을 5L 발효조에서 배양온도 30∼32℃, 배양 pH 6.9∼7.1, 통기량을 1.0vvm으로 유지하면서 유가식으로 배양한 다음, 최종 배양액을 HPLC를 사용하여 배양액에 축적된 트립토판 및 유기산 그리고 균체 성장도를 측정하였다. 여기서 용존산소에 대한 초산의 축적량과 트립토판의 생산성을 비교하기 위해 교반속도를 400∼1000rpm으로 고정시켜 발효를 수행하고 그 영향을 검토하여 표3에 결과를 요약하였다.E. coli CA15 (KFCC 10861) with tryptophan production capacity was cultured in a 5 L fermenter in a fed-batch mode with a culture temperature of 30 to 32 ° C., a culture pH of 6.9 to 7.1, and an aeration rate of 1.0 vvm. Tryptophan and organic acid accumulated in the culture medium and the cell growth was measured. Here, to compare the accumulation of acetic acid with dissolved oxygen and the productivity of tryptophan, fermentation was carried out by fixing the stirring speed at 400 to 1000 rpm and the effects thereof were examined and the results are summarized in Table 3.

여기서 교반속도를 낮춤에 따라서 배양액내 용존산소가 제한됨을 확인할 수 있었다. 실제로 1,000rpm의 교반속도를 유지할 경우 용존산소는 발효 전 과정에서 15% 이상을 유지한 반면에 800rpm의 경우 발효 중 포도당이 함유된 배지를 첨가시킬 때마다 수분에서 수십분까지 배양액 내 용존산소가 제한되었다. 반면에 400rpm의 교반속도를 유지할 경우 발효시작 10시간부터 발효 전과정에 걸쳐 용존산소가 제한되었으며, 600rpm 이하에서 발효를 진행시킬 경우 정상적으로 배지내 포도당을 대사시킬 수 없이 정상발효가 진행되기 았다. 표3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 트립토판 생산성은 축적된 초산의 농도에 영향을 받음을 확인할 수 있으며, 초산이 과량 축적되면 균체 성장에 치명적인 영향을 미침을 알 수 있다.Here, as the stirring speed was lowered, it was confirmed that the dissolved oxygen in the culture was limited. In fact, the dissolved oxygen was maintained at 15% or more during the entire fermentation process while maintaining the stirring speed of 1,000rpm, while the dissolved oxygen in the culture medium was limited from a few minutes to several tens of minutes each time the medium containing glucose was added during fermentation. . On the other hand, when maintaining the stirring speed of 400rpm dissolved oxygen was limited throughout the entire fermentation process from 10 hours from the start of fermentation, if the fermentation proceeds below 600rpm normal fermentation proceeds without metabolizing glucose in the medium. As can be seen from the results of Table 3, it can be seen that tryptophan productivity is affected by the concentration of acetic acid accumulated, and it can be seen that the excess accumulation of acetic acid has a fatal effect on cell growth.

이 결과로부터 초산을 배양액에 축적시키지 못하는 균주를 선별하면 균체성장을 증대시킬 수 있으며, 또한 트립토판 생산성도 향상시킬 가능성을 예상할 수 있다.From these results, selection of strains that do not accumulate acetic acid in the culture medium can increase cell growth, and also predict the possibility of improving tryptophan productivity.

[실시예 2]Example 2

트립토판 생산능력이 있는 대장균 KFCC 10861을 LB 배지가 들어있는 플라스크에서 하루밤 동안 진탕배양 후 멸균된 식염수로 2회 세척해 주고, 시트레이트 완충용액(pH 5.5, 0.1M)으로 최종 OD가 1.0이 되도록 희석한 후 NTG 농도가 500㎍/㎖가 되도록 최종 부피를 조정하였다. 이 용액을 37℃ 항온조에서 30분간 처리후 pH 7.0, 0.1M 인산 완충용액으로 3차례 세척하고, 포도당이 함유된 최소배지에서 하룻동안 배양하였다. 이렇게 얻어진 배양액을 원심분리한 후, 멸균 식염수로 세척하고 유일한 탄소원으로 초선이 포함된 최소배지에서 5시간 동안 배양하였다. 이때 암피실린을 20mg/l가 되도록 첨가하고 세포가 완전히 파괴되도록 2시간 배양하였다. 5000rpm에서 20분간 원심분리한 후 멸균 식염수로 수회 세척하여 암피실린을 제거하였다. 탄소원으로 피루빈산 3g/ℓ를 함유하고, 초산의 유사체인 모노플루오로아세테이트(monofluoroacetate)를 15mM 함유한 최소배지가 들어있는 플라스크에, 세척한 암피실린 처리균주를 OD562가 0.2가 되도록 접종한 후, 37℃에서 하룻밤 진탕 배양하였다. 이 배양액을 멸균 식염수로 희석하여 탄소원으로 피루빈산을 함유하고 모노플루오로아세테이트 15mM이 함유된 최소평판배지에 도말 후 37℃에서 수일간 배양하였다. 이렇게 하여 얻어진 독립된 콜로니(colony)를 포도당이 포함된 최소 평판배지와 유일한 탄소원으로 초산이 함유된 최소 평판배지에 연속하여 투스 피킹(tooth picking) 한 후 다시 37℃에서 수일간 배양하였다. 그 후 포도당이 함유된 최소 평판배재에서는 자라면서 초산이 포함된 최소 평판 배지에서는 자리지 못하는 균주를 선별하였다.E. coli KFCC 10861 with tryptophan production was shaken overnight in a flask containing LB medium and then washed twice with sterile saline solution and diluted to a final OD of 1.0 with citrate buffer (pH 5.5, 0.1M). The final volume was then adjusted so that the NTG concentration was 500 μg / ml. The solution was treated for 30 minutes in a 37 ° C. incubator, washed three times with pH 7.0 and 0.1 M phosphate buffer, and incubated in a minimal medium containing glucose for one day. The culture solution thus obtained was centrifuged, washed with sterile saline, and incubated for 5 hours in a minimal medium containing primary as the only carbon source. Ampicillin was added to 20 mg / l and the cells were incubated for 2 hours to completely destroy the cells. Ampicillin was removed by centrifugation at 5000 rpm for 20 minutes and then washed several times with sterile saline. Inoculate the washed ampicillin treated strain with an OD 562 of 0.2 in a flask containing 3 g / l of pyruvic acid as a carbon source and a minimum medium containing 15 mM of monofluoroacetate, an analogue of acetic acid. , Shaking culture overnight at 37 ℃. The culture solution was diluted with sterile saline, and then plated in a minimal flat medium containing pyruvic acid as a carbon source and containing 15 mM monofluoroacetate, followed by incubation for several days at 37 ° C. Independent colonies obtained in this manner were subjected to tooth picking in succession to a minimal flat medium containing glucose and a minimum flat medium containing acetic acid as the only carbon source, and then incubated for several days at 37 ° C. Then, strains were selected that grew in the minimal plate containing glucose and did not sit in the minimal plate medium containing acetic acid.

초산을 탄소원으로 사용하지 못하는 선별균주와 모균주인 대장균 KFCC 10861을 플라스크 배양을 수행하여 트립토판 생산능력을 검토한 결과 기존의 균주에 비하여 월등하게 우수한 균주를 획득할 수 있었다. 이중 생산성이 가장 양호한 선별균주 및 트립토판 발효농도를 표4에 기재하였다.As a result of examining the tryptophan production capacity by carrying out flask culturing of a strain of Escherichia coli KFCC 10861, which does not use acetic acid as a carbon source, it was able to obtain a superior strain compared to the existing strain. Among the strains with the highest productivity, tryptophan fermentation concentrations are listed in Table 4.

[실시예 3]Example 3

실시예 2에서 선별된 균주에 대해 유일한 탄소원으로 초산을 대사시킬 수 있는가를 확인하기 위하여 포도당이 함유된 최소배지에서 실시예 2의 시험균주 및 야생주 W3110을 하룻밤 진탕배양하였다. 이 시험균주를 멸균식염수로 수회 세척하여 포도당을 제거한 다음 유일한 탄소원으로 초산이 함유된 최소배지가 들어 있는 시험관에 적당량의 시험균주를 OD562에서 약 0.3이 되도록 접종하고 37℃에서 18시간 동안 진탕배양한 후 흡광도를 측정하여 시험균의 성장도(OD)를 측정하였다.In order to confirm whether it is possible to metabolize acetic acid as the only carbon source for the strain selected in Example 2, the test strain and wild strain W3110 of Example 2 were shaken overnight in glucose-containing minimal medium. This test strain was washed several times with sterile saline to remove glucose, and then inoculated with an appropriate amount of test strain to about 0.3 at OD 562 in a test tube containing a minimal medium containing acetic acid as the only carbon source and shaking culture at 37 ° C for 18 hours. After absorbance was measured to measure the growth (OD) of the test bacteria.

표5에서 볼 수 있듯이 야생주 W3110, KFCC 10861 균주는 포도당 및 초산을 유일한 탄소원으로 한 최소배지에서 성장을 보인 반면에, 인공변이에 의해 선별된 CJ 15, CJ 18, CJ 27은 포도당이 함유된 최소배지에서 모균주인 KFCC 10861과 큰 차이를 보이지 않지만 초산을 유일한 탄소원으로 한 최소배지에서는 균체성장도가 현격히 줄어들었음을 확인할 수 있었다.As shown in Table 5, wild strains W3110 and KFCC 10861 showed growth in minimal medium containing glucose and acetic acid as the sole carbon source, whereas CJ 15, CJ 18, and CJ 27 selected by artificial variation contained glucose. The minimal media showed no significant difference from the parent strain KFCC 10861, but the cell growth was significantly reduced in the minimal media with acetic acid as the only carbon source.

이상의 실시예에서 발효배양액에 L-트립토판 농도가 모균주인 대장균 KFCC 10861에 비해 향상되고, 초산을 유일한 탄소원으로 사용할 수 없는 대장균 CJ 18을 최종 선별하여 1996. 06. 5자로 사단법인 한국종균협회에 기탁하였다(KFCC 10902).In the above example, the L-tryptophan concentration in the fermentation broth was improved compared to the parent strain Escherichia coli KFCC 10861, and E. coli CJ 18, which cannot use acetic acid as the only carbon source, was finally selected. Deposited (KFCC 10902).

[실시예 4]Example 4

초산을 탄소원으로 대사시키지 못하는 변이균주 대장균 CJ 18과 모균주인 KFCC 10861을 30L 발효조에서 유가식으로 배양한 후, 최종배양액내 트립토판 및 초산의 축적량을 분석하고, 균체성장도를 측정하여 그 결과를 표6에 기재하였다. 발효조건은 배양온도 32℃, pH 7.0(암모니아수로 pH 제어), 통기량은 1.0vvm, 그리고 교반속도는 400∼600rpm 이었다.E. coli CJ 18 and the parent strain KFCC 10861, which are not able to metabolize acetic acid as a carbon source, were cultured in 30-L fermenter in a fed-batch, followed by analyzing the accumulation of tryptophan and acetic acid in the final culture solution and measuring the cell growth. It is shown in Table 6. The fermentation conditions were the culture temperature of 32 ℃, pH 7.0 (pH control with ammonia water), aeration rate 1.0vvm, and the stirring speed was 400 ~ 600rpm.

표6으로부터 알 수 있듯이 대장균 CJ 18은 발효중 배양액에 초산 축적량이 현저하게 감소되었으며, 이로 인해 최종 배양액의 균체 성장도는 약 10% 정도 증가하였음을 알 수 있다.As can be seen from Table 6, E. coli CJ 18 significantly reduced the amount of acetic acid accumulated in the culture medium during fermentation, thereby increasing the cell growth of the final culture medium by about 10%.

한편 최종 배양액내 L-트립토판 농도는 25.1g/ℓ로 모균주인 대장균 KFCC 10861에 비해서 발효농도 및 시간당 생산성이 각각 20%, 15% 증가함을 확인하였다.On the other hand, the concentration of L-tryptophan in the final culture medium was 25.1g / ℓ compared to the parent strain E. coli KFCC 10861 it was confirmed that 20% and 15% increase in the fermentation concentration and hourly productivity, respectively.

또한, 대장균 CJ 18은 국내 특허공고 중 직접 발효법에 의해 L-트립토판을 가장 많이 생산하는 대장균 변이주(대한민국 특허공고 90-8251, 트립토판 축적량 15.6g/ℓ)보다 L-트립토판을 약 50%를 더 발효배양액에 축적시킴을 알 수 있었다.In addition, E. coli CJ 18 fermented about 50% more L-tryptophan than E. coli mutant strains (Korean Patent Publication 90-8251, tryptophan accumulation 15.6 g / l), which produce the largest amount of L-tryptophan by direct fermentation. It was found that the accumulation in the culture solution.

상기에서 본 바와 같이 본 발명은 L-트립토판을 직접 발효법에 의해 생산하는 과정에서 부산물로 생성되어 균체성장 및 L-트립토판 생산을 저해하는 초산의 배양액내 축적을 효과적으로 차단할 수 있는 L-트립토판 생산 변이균주인 대장균 CJ 18(KFCC 10902)를 포도당이 함유된 배지에 직접발효법으로 배양함으로써 배양액에 L-트립토판을 고농도로 축적시킬 수 있는 유용한 수단임을 알 수 있다.As described above, the present invention is an L-tryptophan production mutant strain that can effectively block accumulation of acetic acid that is produced as a byproduct in the process of producing L-tryptophan by direct fermentation and inhibits cell growth and L-tryptophan production. It can be seen that E. coli CJ 18 (KFCC 10902) is cultured in a medium containing glucose by direct fermentation, which is a useful means for accumulating L-tryptophan in culture medium.

Claims (3)

초산을 탄소원으로 사용할 수 없는 L-트립토판을 생산하는 대장균 변이주 CJ 18(KFCC 10902).E. coli mutant CJ 18 (KFCC 10902), which produces L-tryptophan, which cannot use acetic acid as a carbon source. 제1항에 있어서, 모균주가 트립토판 유사체에 대해 내성을 지니며 타이로신에 대해 영양 요구성을 보이며 L-아르기닌에 대해 감수성을 지닌 대장균 CA 15(KFCC 10861)인 것을 특징으로 하는 대장균 변이주 CJ 18(KFCC 10902).E. coli mutant CJ 18 (CFC 18) according to claim 1, characterized in that the parent strain is E. coli CA 15 (KFCC 10861), which is resistant to tryptophan analogs, shows nutritional requirements for tyrosine, and is susceptible to L-arginine. KFCC 10902). 포도당을 탄소원으로 하여 직접발효법에 의해 L-트립토판을 생산하는 방법에 있어서, 초산을 탄소원으로 사용할 수 없는 대장균 변이주 CJ 18(KFCC 10902)을 사용하는 것을 특징으로 하는 L-트립토판의 제조방법.A method for producing L-tryptophan by direct fermentation method using glucose as a carbon source, wherein the E. coli mutant strain CJ 18 (KFCC 10902) which cannot use acetic acid as a carbon source is used.
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