KR20170106685A - Mutant of Corynebacterium glutamicum Producing L-Histidine and Method for Producing L-Histidine Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은 L-히스티딘을 생산하는 신규 변이주 및 이를 이용한 L-히스티딘의 생산 방법에 관한 것이다.This application relates to a novel mutant producing L-histidine and a method for producing L-histidine using the same.
L-히스티딘은 20 개의 표준 아미노산들 가운데 하나의 아미노산으로, 성장기 어린이들에게는 필수 아미노산으로 분류된다. L-히스티딘은 항산화와 면역 조절 등 중요한 생리적 과정에 관여하여 위장 궤양 치료제, 순환기계 치료제의 원료 및 아미노산 수액제 등 의학 산업에 사용된다.L-Histidine is one of the 20 standard amino acids and is classified as an essential amino acid for growing children. L-histidine is involved in important physiological processes such as antioxidation and immune regulation, and is used in the medical industry such as gastro-intestinal ulcer treatment, circulating agent and amino acid solution.
L-히스티딘은 헤모글로빈에 많이 들어 있어서, 혈분을 원료로 하는 단백질 가수 분해 추출법을 통해 주로 생산된다. 그러나, 이는 낮은 효율과 환경 오염 등의 단점을 지니고 있다. 한편, 미생물 발효법을 통하여 L-히스티딘을 생산 가능하나, 대규모 공업화는 아직 이루어 지지 않았다. 이는 L-히스티딘의 생합성이 뉴클레오티드 합성 전구체인 PRPP와 경쟁 관계를 가지며, 고 에너지를 요구하는 복잡한 생합성 과정 및 조절 메커니즘을 가지고 있기 때문이다. L-histidine is often found in hemoglobin, and is produced mainly by protein hydrolysis extraction using blood as a raw material. However, it has drawbacks such as low efficiency and environmental pollution. On the other hand, L-histidine can be produced through microbial fermentation, but large-scale industrialization has not yet been achieved. This is because biosynthesis of L-histidine competes with PRPP, a nucleotide synthesis precursor, and has a complicated biosynthesis process and regulatory mechanism requiring high energy.
발효법에 사용되는 미생물의 L-히스티딘 생산능은 돌연변이 유발 및 돌연변이체 선발의 방법뿐 아니라 유전자 개량을 통한 균주의 신진대사를 조절하는 방법으로 개선될 수 있다. L-histidine production ability of the microorganism used in the fermentation method can be improved by a method of controlling the metabolism of the strain through gene modification as well as a method of mutagenesis and mutant selection.
이에 미생물을 이용한 발효법으로 생산하기 위해서, L-히스티딘을 안정적이고 고농도로 생산할 수 있는 균주 및 L-히스티딘 생산 방법의 개발이 요구되고 있다.In order to produce L-histidine by a fermentation method using microorganisms, development of a strain and L-histidine production method capable of producing L-histidine at a stable and high concentration has been demanded.
본 출원의 일 양상은 L-히스티딘(L-histidine)을 생산하는 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P를 제공하는 것이다.One aspect of the present application is to provide a Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P that produces L-histidine.
본 출원의 다른 양상은 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P를 배지에서 배양하는 단계; 및 상기 배지 또는 변이주로부터 L-히스티딘을 회수하는 단계를 포함하는 L-히스티딘의 생산 방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present application is a method for producing Corynebacterium glutamicum , comprising culturing Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P in a medium; And recovering L-histidine from the medium or mutant strain.
본 출원의 또 다른 양상은 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P를 포함하는 L-히스티틴 생산용 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect of the present application is to provide a composition for producing L-histidine comprising Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P.
본 출원의 일 양상은 L-히스티딘(L-histidine)을 생산하는 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P를 제공한다.One aspect of the present application provides Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P which produces L-histidine.
본 출원에서 사용된 용어 “L-히스티딘”은 이미다졸(imidazole)을 곁사슬로 가지고, C6H9N3O2의 화학식으로 이루어진 염기성을 나타내는 아미노산을 의미한다. L-히스티딘은 체내에서 헤모글로빈 및 백혈구 생성을 촉진하고, 히스타민(histamine) 합성의 필수 성분으로 사용되며, 조직의 재생 및 성장에 관여하는 아미노산이다.The term " L-histidine " as used in the present application means an amino acid having an imidazole as a side chain and a basicity of the formula C 6 H 9 N 3 O 2 . L-histidine is an amino acid that promotes the production of hemoglobin and leukocyte in the body, is used as an essential component of histamine synthesis, and plays a role in the regeneration and growth of tissues.
한편, 미생물에 있어서 L-히스티딘은 5-포스포리보실-1-파이로포스페이트(5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate, PRPP)와 ATP의 축합으로 시작되어, 여러 단계를 거쳐 글루타민(glutamine)으로부터 질소를 제공받아 L-히스티디놀(L-histidinol)이 생성되고, 최종적으로 히스티디놀 디하이드로나제(histidinol dehydronase)에 의해 생합성될 수 있다. 상기 생합성 경로는 타 아미노산에 비하여 복잡할 뿐 아니라, L-히스티딘 또는 이의 유도체에 대한 피드백 저해로 인하여 고농도의 L-히스티딘을 대량 제조하는데 문제점이 있어 왔다. 이에, L-히스티딘 또는 이의 유도체에 대한 피드백 저해가 해제되어 고농도의 L-히스티딘에서도 생장 가능하도록, L-히스티딘 유도체에 내성을 가지는 돌연변이를 유도함으로써 L-히스티딘을 높은 수율로 생산하는 미생물을 발굴할 수 있다. 따라서, 본 출원의 상기 변이주는 L-히스티딘 유도체에 대하여 내성을 가진다. On the other hand, in microorganisms, L-histidine starts with the condensation of 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP) with ATP, and through various steps, nitrogen from glutamine L-histidinol is produced and finally can be biosynthesized by histidinol dehydronase. The biosynthetic pathway is complicated as compared with other amino acids, and there is a problem in mass production of L-histidine at a high concentration due to inhibition of feedback against L-histidine or its derivatives. Therefore, a microorganism capable of producing L-histidine at a high yield is obtained by inducing a mutation having resistance to the L-histidine derivative so that the inhibition of feedback against L-histidine or its derivative is released so that it can grow also at a high concentration of L-histidine . Thus, the mutants of the present application are resistant to L-histidine derivatives.
본 출원에서 사용된 용어 “L-히스티딘의 유도체”는 L-히스티딘에 다른 아미노산, 치환기 또는 작용기가 결합한 것을 총칭하는 용어이다. 본 출원에서는 L-히스티딘의 생합성에 관련하여 피드백 저해를 유발할 수 있는 물질을 포함하는 의미이며, 1,2,4-트리아졸-3-알라닌(1,2,4-triazole-3-alanine)등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 L-히스티딘의 유도체는 L-히스티딘을 생산하는 변이주를 선별하는 과정에서 상기 변이주가 L-히스티딘 또는 이의 유도체에 대한 피드백 저해가 해제되었는지 여부를 확인하는데 사용될 수 있다.The term " derivative of L-histidine " as used in the present application is a generic term for the binding of L-histidine to another amino acid, substituent or functional group. In the present application, it is meant to include a substance capable of causing feedback inhibition in relation to the biosynthesis of L-histidine, including 1,2,4-triazole-3-alanine But is not limited thereto. The derivative of L-histidine can be used in the process of selecting a mutant strain that produces L-histidine to confirm whether the mutant strain has released feedback inhibition to L-histidine or a derivative thereof.
본 출원에서, “L-히스티딘을 생산하는 변이주”는 모균주에 비하여 L-히스티딘을 고농도로 생산할 수 있도록 돌연변이 시킨 미생물을 의미한다. 이때, 미생물의 돌연변이 유발은 해당 분야에서 널리 알려진 다양한 수단에 의해 수행될 수 있으며, 물리적 혹은 화학적 돌연변이 유발 방법 중 하나의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 출원에 적합한 화학적 돌연변이 유발 요인으로 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(N-Methyl-N'-nitro-Nnitrosoguanidine,NTG), 디에폭시부탄(diepoxybutane), 에틸메탄 설폰에이트(ethylmethane sulfonate), 머스타드(mustard) 화합물, 히드라진(hydrazine) 및 아질산(nitrous acid)을 사용할 수 있으나, 이러한 화합물들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 물리적 돌연변이 유발 요인은 자외선 및 감마 방사선을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 돌연변이 유발 시에 모균주는 특정 크기의 생존 개체군을 남겨둘 정도의 농도에서 돌연변이 유발 인자에 의해 영향을 받는다. 상기 크기는 돌연변이 유발 인자들 종류에 따라 변화하며, 돌연변이 인자가 일정한 살생율로 생존 개체군내에 유발하는 돌연변이의 양에 의존한다. 예를 들어, NTG의 경우 살생율은 출발 개체군의 10% 내지 50%를 대략적으로 남겨둘 수 있다. 아질산에 의한 돌연변이 발생은 출발개체군의 0.01% 내지 0.1%를 대략적으로 남겨둘 수 있으며, 자외선에 의한 돌연변이 발생은 대략 1.0%를 남겨둘 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present application, "mutant strain producing L-histidine" means a microorganism mutated to produce L-histidine at a higher concentration than the parent strain. At this time, the mutagenesis of the microorganism can be carried out by various means widely known in the field, and one of the physical or chemical mutagenesis methods can be used. For example, chemical mutagenesis agents suitable for the present application include N-methyl-N'-nitro-Nitrosoguanidine (NTG), diepoxybutane, ethyl Ethylmethane sulfonate, mustard compounds, hydrazine, and nitrous acid may be used but are not limited to these compounds. In addition, the physical mutagenic factors may include, but are not limited to, ultraviolet and gamma radiation. When mutagenized, parental strains are affected by mutagenic factors at concentrations that leave a certain size of viable populations. The size varies depending on the type of mutagenic factors, and the mutation factor depends on the amount of mutation induced within the survival population at a constant rate of killing. For example, in the case of NTG, the killing rate can leave approximately 10% to 50% of the starting population. Mutagenesis by nitrous acid may leave approximately 0.01% to 0.1% of the starting population, and ultraviolet mutagenesis may leave approximately 1.0%, but is not limited thereto.
또한, 상기에서 돌연변이될 수 있는 미생물이면 제한없이 어느 미생물이나 L-히스티딘을 생산하는 변이주가 될 수 있으나, 구체적으로 에스케리치아 속(Escherichia sp.), 엔테로박터 속(Enterobacter sp.) 여시니아 속(Yersinia sp.), 크렙시엘라 속(Klebsiella sp.), 어위니아 속(Erwinia sp.), 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.), 브레비박테리움 속(Brevibacterium sp.), 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) 등에 속하는 미생물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로는 본 출원의 미생물은 코리네박테리움 속에 속하는 미생물 또는 에스케리치아 속 미생물이며, 보다 구체적으로는 코리네박테리움 글루타미컴이나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the microorganism which can be mutated in the above may be any mutant producing microorganism or L-histidine without limitation, but may be Escherichia sp., Enterobacter sp. For example, Yersinia sp., Klebsiella sp., Erwinia sp., Corynebacterium sp., Brevibacterium sp., Lactobacillus sp. ( Lactobacillus sp.), Etc. However, the present invention is not limited thereto. Specifically, the microorganism of the present application is a microorganism belonging to the genus Corynebacterium or an Escherichia genus microorganism, more specifically, Corynebacterium glutamicum, but is not limited thereto.
본 출원의 다른 양상은 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P를 배지에서 배양하는 단계; 및Another aspect of the present application is a method for producing Corynebacterium glutamicum , comprising culturing Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P in a medium; And
상기 배지 또는 변이주로부터 L-히스티딘을 회수하는 단계를 포함하는 L-히스티딘의 생산 방법을 제공한다.And recovering L-histidine from the medium or mutant strain.
본 출원의 일 구체예에 따른 L-히스티딘의 생산 방법을 이하 상세히 설명한다.The method of producing L-histidine according to one embodiment of the present application is described in detail below.
본 출원의 용어 "배양"은 미생물을 적당히 인공적으로 조절한 환경조건에서 생육시키는 것을 의미한다. 본 출원의 미생물을 배양하는 방법은 당업계에 널리 알려져 있는 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum)의 배양 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 배양방법의 예에는, 회분식 배양(batch culture), 연속식 배양(continuous culture) 및 유가식 배양(fed-batchculture)이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 다양한 방법은, 예를 들면, "Biochemical Engineering" (James M. Lee, Prentice-Hall International Editions, pp138-176, 1991) 등에 개시되어 있다.The term "cultivation" of the present application means that microorganisms are grown under moderately artificially controlled environmental conditions. Methods for culturing the microorganisms of the present application include methods known in the art such as Corynebacterium < RTI ID = 0.0 > ( Corynebacterium < / RTI > glutamicum ). < / RTI > Specifically, examples of the culture method include, but are not limited to, a batch culture, a continuous culture, and a fed-batch culture. These various methods are disclosed, for example, in "Biochemical Engineering" (James M. Lee, Prentice-Hall International Editions, pp. 138-176, 1991).
본 출원에서 용어 “배지”는 박테리아, 특히, 코리네박테리움 글루타미컴 모균주 또는 변이주의 배양에 사용되는 것으로서, 상기 균주가 L-히스티딘을 생산할 수 있도록 탄소원, 질소원 및 무기염류를 포함하는 배지를 의미한다. 상기 배지는 상기 변이주의 배양을 위해 조성된 배지 성분과 함께 미생물이 생육 중에 배지 내로 배출시킨 다양한 물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 목적 물질인 L-히스티딘이 포함된 것일 수 있다.The term " medium " as used in the present application is used for the cultivation of bacteria, particularly Corynebacterium glutamicum strain or mutant strains, and includes a medium containing a carbon source, a nitrogen source and inorganic salts so as to produce L- . The culture medium may include a culture medium prepared for culturing the mutant strain, and various substances in which the microorganism is released into the culture medium during the growth. Specifically, the culture medium may contain L-histidine as a target substance.
배양에 사용되는 배지는 적절한 방식으로 특정 균주의 요건을 충족해야 한다. 코리네박테리아 균주에 대한 배양 배지는 공지되어 있다(예를 들면, Manual of Methods for General Bacteriology. American Society for Bacteriology. Washington D.C., USA, 1981). 상기 배지에서 탄소원은 예를 들어, 포도당(glucose), 설탕(sucrose), 구연산염(sodium citrate), 과당(fructose), 젖당(lactose) 또는 엿당(maltose)과 같은 당 및 탄수화물, 대두유, 해바라기유, 피마자유, 코코넛유 등과 같은 오일 및 지방, 팔미트산, 스테아린산, 리놀레산과 같은 지방산, 글리세롤, 에탄올과 같은 알코올, 아세트산과 같은 유기산이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들 물질은 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.The medium used for the culture should meet the requirements of the particular strain in an appropriate manner. Culture media for Corynebacterium strains are known (see, for example, the Manual of Methods for General Bacteriology, American Society for Bacteriology, Washington, D.C., USA, 1981). The carbon source in the medium may be, for example, sugars and carbohydrates such as glucose, sucrose, sodium citrate, fructose, lactose or maltose, soybean oil, sunflower oil, But are not limited to, oils and fats such as castor oil, coconut oil and the like, fatty acids such as palmitic acid, stearic acid, linoleic acid, alcohols such as glycerol, ethanol, and organic acids such as acetic acid. These materials may be used individually or as a mixture.
상기 배지에서 질소원은 예를 들어, 펩톤, 육류 추출물, 효모 추출물, 건조된 효모, 옥수수 침지액, 대두 케이크, 우레아, 티오우레아, 암모늄염, 질산염 및 기타 유기 또는 무기 질소를 포함하는 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 배지에 포함되는 무기염류는 마그네슘, 망간, 칼륨, 칼슘, 철, 아연, 코발트 등을 포함하는 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The nitrogen source in the medium may be, for example, a compound including peptone, meat extract, yeast extract, dried yeast, corn steep liquor, soybean cake, urea, thiourea, ammonium salt, nitrate and other organic or inorganic nitrogen , But is not limited thereto. The inorganic salts contained in the culture medium may include, but are not limited to, compounds including magnesium, manganese, potassium, calcium, iron, zinc, cobalt and the like.
상기 배지에 사용될 수 있는 인원으로는 인산이수소칼륨 또는 인산수소이칼륨 또는 상응하는 나트륨-함유 염이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 배양 배지는 성장에 필요한 황산마그네슘 또는 황산철과 같은 금속염을 포함할 수 있다. 상기 화합물들은 개별적으로 또는 혼합물로써 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The number of people that can be used in the culture medium may include, but is not limited to, potassium dihydrogenphosphate or dipotassium hydrogenphosphate or a corresponding sodium-containing salt. In addition, the culture medium may contain a metal salt such as magnesium sulfate or iron sulfate necessary for growth. The compounds may be used individually or as a mixture, but are not limited thereto.
또한, 상기 탄소원, 질소원 및 무기염류의 성분 이외에 아미노산, 비타민, 핵산 및 그와 관련된 화합물들이 본 출원의 배지에 추가적으로 첨가될 수 있다. 상기 원료들은 배양과정에서 배지에 적절한 방식에 의해 회분식으로 또는 연속식으로 첨가될 수 있다. In addition to the components of carbon source, nitrogen source and inorganic salts, amino acids, vitamins, nucleic acids and related compounds may be additionally added to the medium of the present application. The raw materials can be added to the medium in a batch manner or in a continuous manner by an appropriate method.
한편, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아와 같은 기초 화합물 또는 인산 또는 황산과 같은 산 화합물을 적절한 방식으로 사용하여 배지의 pH를 조절할 수 있다. 또한, 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 호기 상태를 유지하기 위해 배지 내로 산소 또는 산소-함유 기체(예, 공기)를 주입할 수 있다. 배양물의 온도는 보통 20℃ 내지 45℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 배양은 원하는 L-히스티딘의 생성량이 최대로 얻어질 때까지 계속한다. 이러한 목적으로 보통 10 내지 160 시간에서 달성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 생성된 L-히스티딘은 배양 배지 중으로 배출되거나, 미생물 중에 포함되어 있을 수 있다.On the other hand, the pH of the medium can be adjusted by using a basic compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or an acid compound such as phosphoric acid or sulfuric acid in a suitable manner. In addition, bubble formation can be suppressed by using a defoaming agent such as a fatty acid polyglycol ester. Oxygen or an oxygen-containing gas (e.g., air) can be injected into the medium to maintain the exhalation state. The temperature of the culture may be usually from 20 캜 to 45 캜, but is not limited thereto. The culture is continued until the desired amount of L-histidine is produced. For this purpose, it is usually, but not limited to, 10 to 160 hours. The produced L-histidine may be released into the culture medium or contained in the microorganism.
상기 변이주를 배양한 배지 또는 변이주로부터 L-히스티딘을 회수하는 단계는 당업계에 널리 알려진 다양한 방법, 예를 들어, 원심분리, 여과, 음이온 교환 크로마토그래피, 결정화 및 HPLC 등이 사용될 수 있으나, 이들 예에 제한되는 것은 아니다.The step of recovering L-histidine from the culture medium or the mutant cultured with the mutant may be performed by various methods well known in the art, for example, centrifugation, filtration, anion exchange chromatography, crystallization and HPLC, .
본 출원의 또 다른 양상은 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P를 포함하는 L-히스티틴 생산용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present application provides a composition for producing L-histidine comprising Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P.
일 구체예에 따르면, 상기 L-히스티딘 생산용 조성물은 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P 이외에 상기 균주의 배양물을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the composition for producing L-histidine may further include a culture of the strain in addition to the Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P.
본 출원에서 용어 “배양물”은 상기 설명한 배지에서 일정 기간 동안 배양하여 수득한 균주, 그의 대사물, 여분의 영양분 등을 포함하는 배지 또는 균주를 배양한 후 균주를 제거한 배양액을 포함하는 개념으로 해석된다. 본 출원의 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P는 L-히스티딘을 고농도로 생산하는 균주이므로, 상기 균주 및 배양물을 포함하는 조성물로부터 당업계에 널리 알려진 다양한 방법을 통해 L-히스티딘을 회수하여 L-히스티딘을 생산할 수 있다.The term " culture product " in the present application is interpreted as a concept that includes a culture medium obtained by culturing a medium or a strain containing the strain, its metabolites, extra nutrients, etc. obtained by culturing the medium described above for a certain period of time and then removing the strain do. Corynebacterium of the present application, Tommy Com (Corynebacterium glutamicum ) mutant strain KCCM11795P is a strain producing L-histidine at a high concentration. Therefore, L-histidine can be recovered from a composition containing the above strain and culture by various methods well known in the art to produce L-histidine.
본 출원의 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) 변이주 KCCM11795P는 L-히스티딘 및 이의 유도체에 대한 내성을 가짐으로써, 이로부터 발생하는 피드백 저해가 해제되어서 코리네박테리움 글루타미컴 모균주에 비해 고농도의 L-히스티딘을 안정적으로 발효 방법에 의해 생산할 수 있다. Corynebacterium of the present application, Tommy Com (Corynebacterium glutamicum ) mutant strain KCCM11795P is resistant to L-histidine and its derivatives so that feedback inhibition resulting therefrom is canceled, thereby allowing a higher concentration of L-histidine to be stably fermented compared to Corynebacterium glutamicum strains Can be produced.
도 1은 (a) 코리네박테리움 글루타미컴 ATCC 13032 및 (b) 코리네박테리움 글루타미컴 변이주 KCCM11795P로부터 생산된 L-히스티딘의 정량적 분석 결과를 나타낸 크로마토그램이다.1 is a chromatogram showing the results of quantitative analysis of L-histidine produced from (a) Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 and (b) Corynebacterium glutamicum mutant KCCM11795P.
이하 하나 이상의 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to one or more embodiments. However, these embodiments are intended to illustrate one or more embodiments and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
실시예Example 1. L-히스티딘의 1. L-histidine 생산능Production capacity 보유 변이주의 선별 Screening of mutant strains
L-히스티딘의 생산능을 가지는 미생물 변이주를 수득하기 위하여, 하기와 같은 방법을 사용하여 미생물의 변이를 유도하였다. 구체적으로, 모균주인 글루타민산 생산 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium glutamicum) ATCC 13032를 활성화 배지에서 16시간 동안 배양하여 활성화시킨 후, 활성화된 균주를 121℃에서 15분간 멸균한 종배지에 접종하여 14시간 동안 배양하고, 배양액 5㎖를 회수하였다. 상기 회수한 배양액을 100mM 시트르산 완충용액(citric buffer)으로 세척한 후, 최종농도 200 mg/L가 되도록 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(N-Methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine, NTG)를 첨가하여 20분 동안 처리하고, 100mM 인산 완충용액(phosphate buffer)으로 세척하였다. NTG로 처리된 균주를 최소배지에 도말하여 사멸율을 계산해본 결과, 사멸율은 85%였다.In order to obtain a microorganism mutant having the ability to produce L-histidine, a mutation of a microorganism was induced by the following method. Specifically, the glutamic acid production parent strain Corynebacterium Com (Corynebacterium glutamicum ) ATCC 13032 was activated for 16 hours in an activated medium and activated. The activated strain was inoculated on a seed medium sterilized for 15 minutes at 121 ° C, cultured for 14 hours, and 5 ml of the culture broth was recovered. The recovered culture was washed with a citric acid buffer (100 mM), and then N-methyl-N'-nitro-N-nitroguanidine (N-methyl- N-nitrosoguanidine (NTG) was added for 20 min and washed with 100 mM phosphate buffer. The mortality rate of the strain treated with NTG was found to be 85%.
L-히스티딘의 유도체인 1,2,4-트리아졸-3-알라닌(1,2,4-triazole-3-alanine)에 대한 내성 변이주를 구하기 위하여, NTG가 처리된 균주를 1,2,4-트리아졸-3-알라닌의 최종농도가 각각 20mM, 30mM, 40mM 및 50mM인 최소배지에 도말하고, 30℃에서 5일간 배양하였다. 상기 4가지 농도에서 찾은 변이주 중, 1,2,4-트리아졸-3-알라닌 내성 변이주 3종을 획득하였다.In order to find resistance mutants to 1,2,4-triazole-3-alanine, a derivative of L-histidine, NTG-treated strains were treated with 1,2,4 -Triazole-3-alanine were respectively applied to the minimum medium of 20 mM, 30 mM, 40 mM and 50 mM, respectively, and cultured at 30 DEG C for 5 days. Among the mutants found at the above four concentrations, three kinds of 1,2,4-triazole-3-alanine-resistant mutants were obtained.
실시예Example 2. 2. 코리네박테리움Corynebacterium 글루타미컴Glutamicum HCJHCJ -86 선별 및 L-히스티딘 -86 sorting and L-histidine 생산능Production capacity 확인 Confirm
상기 실시예 1에서 얻어진 고농도 1,2,4-트리아졸-3-알라닌 내성 변이주 3종의 L-히스티딘 생산능을 하기와 같은 방법을 통하여 확인하였다.The ability of L-histidine to produce three types of high-
종배지 25㎖를 함유하는 250㎖ 코너-바풀 플라스크에, 모균주인 코리네박테리움 글루타미컴 ATCC 13032(Corynebacterium glutamicum ATCC 13032), 및 상기 변이주 3종을 각각 접종한 후, 30℃에서 20시간 동안 200rpm으로 진탕 배양하여 종 배양액을 얻었다. 그 후, 생산배지 24㎖를 함유하는 250㎖ 코너-바풀 플라스크에, 1㎖의 종 배양액을 접종하고, 30℃에서 72시간 동안 200rpm으로 배양하여 L-히스티딘을 생산하도록 하였다. 배양 종료 후, 액체 고속 크로마토그래피를 이용하여 L-히스티딘의 생산량을 측정하였다. 자세한 분석 방법 및 농도는 아래 표 1, 표 2와 같다.To a 250 ml Corner-Bubble flask containing 25 ml of the seed culture was added the parent strain Corynebacterium < RTI ID = 0.0 > glutamicum ATCC 13032), and the three mutants were inoculated respectively, followed by shake culture at 200 rpm at 30 DEG C for 20 hours to obtain seed culture. Then, a 250 ml Corner-Bubble flask containing 24 ml of the production medium was inoculated with 1 ml of the seed culture medium and cultured at 30 ° C for 72 hours at 200 rpm to produce L-histidine. After the completion of the culture, the production amount of L-histidine was measured using liquid high-speed chromatography. Detailed analysis methods and concentrations are shown in Table 1 and Table 2 below.
STD 농도
STD concentration
STD 2 : 0.033 g/L
STD 3 : 0.100 g/LSTD 1: 0.011 g / L
STD 2: 0.033 g / L
STD 3: 0.100 g / L
이동상
Mobile phase
B: 25mM-KH2PO4 + 12mM-Octane sulfonic acid sodium salt : Acetonitrile
= 50 : 50 pH 2.5 (by H3PO4)
A : B = 80 : 20 A: 25 mM-KH 2 PO 4 + 12 mM-octane sulfonic acid sodium salt pH 2.5 (by H 3 PO 4 )
B: 25 mM-KH 2 PO 4 + 12 mM-octane sulfonic acid sodium salt: Acetonitrile
= 50: 50 pH 2.5 (by H 3 PO 4 )
A: B = 80: 20
분석
조건
analysis
Condition
그 결과, 야생형 코리네박테리움 글루타미컴 ATCC 13032는 L-히스티딘을 생산하지 못하였으나, 변이주 3은 1.6g/L의 농도로 L-히스티딘을 생산하는 것을 확인하였다(표 2 및 도 1 참조). 이에 변이주 3을 코리네박테리움 글루타미컴 HCJ-86 (Corynebacterium glutamicum HCJ-86)라 명명하였고, 2015년 12월 22일자로 부다페스트 조약하의 국제 기탁기관인 한국미생물보존센터에 기탁하여 수탁번호 KCCM11795P를 부여 받았다. 이러한 결과로부터 L-히스티딘 및 1,2,4-트리아졸-3-알라닌에 대한 내성을 갖는 코리네박테리움 글루타미컴 HCJ-86가 결과적으로 히스티딘 또는 이의 유도체들에 대한 피드백 저해가 야생형 균주에 비하여 상대적으로 해제되어, L-히스티딘을 고효율 및 고수율로 생산할 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that wild type Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 did not produce L-histidine, but
한편, 실시예 1 및 2에서 사용한 배지의 조성은 하기 표 3와 같다.The composition of the medium used in Examples 1 and 2 is shown in Table 3 below.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 제한적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalents thereof are included in the scope of the present invention. .
Claims (4)
Corynebacterium glutamicum mutant strain KCCM11795P which is resistant to L-histidine derivatives and produces L-histidine.
The method according to claim 1, wherein the L-histidine derivative is 1,2,4-triazole-3-alanine, mutant KCCM11795P.
상기 변이주 또는 배지로부터 L-히스티딘을 회수하는 단계를 포함하는, L-히스티딘의 생산 방법.
Culturing the mutant of claim 1 or 2 in a medium; And
And recovering L-histidine from the mutant strain or medium.
A composition for producing L-histidine comprising the mutant of claim 1 or 2.
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