RU2244004C2 - Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine - Google Patents

Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine Download PDF

Info

Publication number
RU2244004C2
RU2244004C2 RU2002104464/13A RU2002104464A RU2244004C2 RU 2244004 C2 RU2244004 C2 RU 2244004C2 RU 2002104464/13 A RU2002104464/13 A RU 2002104464/13A RU 2002104464 A RU2002104464 A RU 2002104464A RU 2244004 C2 RU2244004 C2 RU 2244004C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inosine
protein
bacterium
escherichia coli
activity
Prior art date
Application number
RU2002104464/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002104464A (en
Inventor
С.В. Гронский (RU)
С.В. Гронский
Н.П. Закатаева (RU)
Н.П. Закатаева
В.А. Лившиц (RU)
В.А. Лившиц
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика"
Priority to RU2002104464/13A priority Critical patent/RU2244004C2/en
Publication of RU2002104464A publication Critical patent/RU2002104464A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244004C2 publication Critical patent/RU2244004C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology, microbiology.
SUBSTANCE: inosine and 5'-inosinic acid are obtained by using microorganism Escherichia coli. Production of inosine by indicated microorganism is elevated due to enhancing activity of protein encoding by gene ydeD. Invention provides elevating yield of inosine and 5'-inosinic acid.
EFFECT: improved preparing method.
8 cl, 3 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Область техники.The field of technology.

Настоящее изобретение относится к способу получения инозина, являющегося важным исходным реагентом для синтеза 5'-инозиновой кислоты (инозин-5’-фосфата) и к новому микроорганизму, используемому для его продукции.The present invention relates to a method for producing inosine, which is an important starting reagent for the synthesis of 5'-inosinic acid (inosine-5’-phosphate) and to a new microorganism used for its production.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Традиционно нуклеозиды получают в промышленном масштабе методом ферментации с использованием штаммов микроорганизмов, ауксотрофных по аденину, или этих штаммов, которым дополнительно придана устойчивость к различным соединениям, таким как аналоги пуринов и сульфагуанидин, при этом указанные штаммы принадлежат к роду Bacillus (патентные заявки Японии №38-23039 (1963), 54-17033 (1979), 55-2956 (1980) и 55-45199 (1980), выложенная патентная заявка Японии 56-162998 (1981), патентные заявки Японии 57-14160 (1982) и 57-41915 (1982), выложенная патентная заявка Японии 59-42895 (1984), к роду Brevibacterium (патентные заявки Японии №51-5075 (1976) и 58-17592 (1983), и Agric. Biol. Chem., 42, 399 (1978)), к роду Escherichia (заявка РСТ WO 9903988) и подобные им.Traditionally, nucleosides are produced on an industrial scale by fermentation using strains of microorganisms auxotrophic for adenine, or these strains that are additionally resistant to various compounds, such as purine analogues and sulfaguanidine, while these strains belong to the genus Bacillus (Japanese patent application No. 38 -23039 (1963), 54-17033 (1979), 55-2956 (1980) and 55-45199 (1980), Japanese Patent Application Laid-open 56-162998 (1981), Japanese Patent Applications 57-14160 (1982) and 57- 41915 (1982), Japanese Patent Laid-open No. 59-42895 (1984), to the genus Brevibacterium (pa Japanese patent applications No. 51-5075 (1976) and 58-17592 (1983), and Agric. Biol. Chem., 42, 399 (1978)) to the genus Escherichia (PCT application WO 9903988) and the like.

Получение указанных мутантных штаммов обычно состоит из обработки микроорганизмов с целью получения мутаций, такой как облучение УФ-излучением или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N’-нитро-N-нитрозогуанидин) с последующей селекцией нужного штамма на подходящей питательной среде для селекции. С другой стороны, также практикуется выращивание мутантных штаммов, принадлежащих к роду Bacillus (выложенные патентные заявки Японии №58-158197 (1983), 58-175493 (1983), 59-28470 (1984), 60-156388 (1985), 1-27477 (1989), 1-174385 (1989), 3-58787 (1991), 3-164185 (1991), 5-84067 (1993) и 5-192164(1993)) к роду Brevibacterium (выложенная патентная заявка Японии 63-248394 (1988)) и к роду Escherichia (заявка WO 9903988), полученных с использованием методов генной инженерии.Obtaining these mutant strains usually consists of processing microorganisms to obtain mutations, such as irradiation with UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidine), followed by selection of the desired strain in a suitable breeding medium for selection. On the other hand, the cultivation of mutant strains belonging to the genus Bacillus is also practiced (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-158197 (1983), 58-175493 (1983), 59-28470 (1984), 60-156388 (1985), 1- 27477 (1989), 1-174385 (1989), 3-58787 (1991), 3-164185 (1991), 5-84067 (1993) and 5-192164 (1993)) to the genus Brevibacterium (Japanese Patent Application Laid-Open 63- 248394 (1988)) and to the genus Escherichia (application WO 9903988) obtained using genetic engineering methods.

Продуктивность штаммов - продуцентов инозина далее может быть улучшена путем увеличения способности к экскреции инозина. В настоящее время общепризнанно, что проникновение метаболитов через цитоплазматическую мембрану обычно происходит с участием более или менее специфических транспортных белков, осуществляющих их выброс (Рао et al, 1998, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 62, 1-34; Paulsen et al, 1998, J. Mol. Biol., 277, 573-592; Saier et al, 1999, J. Mol. Microbiol. Biotechnol., 1, 257-279). Ранее авторы настоящего изобретения показали, что штаммы - продуценты инозина или ксантозина, принадлежащие к роду Escherichia и к роду Bacillus и обладающие повышенной активностью белка RhtA, кодируемого геном rhtA (ybiF), продуцировали больше инозина или ксантозина, чем родительские штаммы (патентная заявка РФ №2002101666).The productivity of the inosine producing strains can then be improved by increasing the ability to excrete inosine. Currently, it is generally accepted that the penetration of metabolites through the cytoplasmic membrane usually occurs with the participation of more or less specific transport proteins that release them (Rao et al, 1998, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 62, 1-34; Paulsen et al , 1998, J. Mol. Biol., 277, 573-592; Saier et al, 1999, J. Mol. Microbiol. Biotechnol., 1, 257-279). Previously, the authors of the present invention showed that strains producing inosine or xanthosine belonging to the genus Escherichia and to the genus Bacillus and having increased activity of the RhtA protein encoded by the rhtA gene (ybiF) produced more inosine or xanthosine than the parent strains (patent application RF No. 2002101666).

Ранее было показано, что ген ydeD вовлечен в выброс из клеток метаболитов пути биосинтеза цистеина (DaBler et al., Mol. Microbiol., 36, 1101-1112, 2000; US 5972663). Ген ydeD известен как предполагаемая трансмембранная субъединица, кодирующая белок с неизвестной функцией (нуклеотиды с 1618262 по 1619062 в последовательности с инвентарным номером NC_000913, gi: 16129492 в базе данных GenBank).It was previously shown that the ydeD gene is involved in the release of cysteine biosynthesis pathways from metabolite cells (DaBler et al., Mol. Microbiol., 36, 1101-1112, 2000; US 5972663). The ydeD gene is known as the putative transmembrane subunit encoding a protein with unknown function (nucleotides 1618262 to 1619062 in sequence with accession number NC_000913, gi: 16129492 in the GenBank database).

Описание изобретенияDescription of the invention

Целью настоящего изобретения является увеличение продуктивности инозина штаммами-продуцентами инозина и предоставление способа получения инозина и 5’-инозиновой кислоты с использованием указанных штаммов.The aim of the present invention is to increase the productivity of inosine by producer strains of inosine and to provide a method for producing inosine and 5’-inosinic acid using these strains.

Данная цель была достигнута путем установления того факта, что ген ydeD, предположительно кодирующий мембранный белок, не вовлеченный в пути биосинтеза пуриновых нуклеозидов, придает устойчивость к аналогу пуриновых оснований, 8-азааденину, в случае, когда природный аллель указанного гена введен в клетки штамма на многокопийной плазмиде. Более того, ген ydeD может увеличивать продукцию нуклеозидов в случае, когда его дополнительные копии введены в клетки соответствующих продуцентов инозина, принадлежащих к роду Escherichia. Таким образом было совершено настоящее изобретение.This goal was achieved by establishing the fact that the ydeD gene, which supposedly encodes a membrane protein that is not involved in the pathogen biosynthesis of purine nucleosides, confers resistance to the purine base analog, 8-azaadenine, when the natural allele of this gene is introduced into the cells of the strain on multicopy plasmid. Moreover, the ydeD gene can increase nucleoside production when additional copies of it are introduced into the cells of the corresponding inosine producers belonging to the genus Escherichia. Thus, the present invention has been completed.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет микроорганизм, принадлежащий к роду Escherichia, обладающий способностью к продукции инозина.Thus, the present invention provides a microorganism belonging to the genus Escherichia, with the ability to produce inosine.

В частности, настоящее изобретение предоставляет микроорганизм с повышенной способностью к продукции инозина, основанной на повышении активности белка, вовлеченного, как предполагается, в транспорт пуриновых нуклеозидов из клетки указанного микроорганизма. Более конкретно, настоящее изобретение предоставляет микроорганизм с повышенной способностью к продукции инозина, основанной на повышении экспрессии гена, кодирующего белок, вовлеченный в процесс экскреции пуриновых нуклеозидов.In particular, the present invention provides a microorganism with an increased ability to produce inosine based on an increase in the activity of a protein involved, as expected, in the transport of purine nucleosides from a cell of said microorganism. More specifically, the present invention provides a microorganism with increased ability to produce inosine based on increased expression of a gene encoding a protein involved in the process of excretion of purine nucleosides.

Далее настоящее изобретение предоставляет способ получения пуринового нуклеозида методом ферментации, включающим стадии выращивания указанного выше микроорганизма в питательной среде с целью продукции и накопления пуринового нуклеозида в питательной среде и выделения пуринового нуклеозида из культуральной жидкости.The present invention further provides a method for producing a purine nucleoside by a fermentation method, comprising the steps of growing the above microorganism in a culture medium in order to produce and accumulate a purine nucleoside in a culture medium and isolate the purine nucleoside from the culture fluid.

Далее настоящее изобретение предоставляет способ получения 5’-инозиновой кислоты, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного инозина и выделения полученной и накопленной 5’-инозиновой кислоты.Further, the present invention provides a method for producing 5′-inosinic acid, comprising the steps of growing a bacterium according to the present invention in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated inosine and isolating the obtained and accumulated 5’-inosinic acid.

Настоящее изобретение включает в себя следующее:The present invention includes the following:

Изобретение 1. Бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, обладающая способностью к продукции инозина, в которой активность белка, описанного в пунктах (А) или (В), в клетке упомянутой бактерии повышена:The invention 1. A bacterium belonging to the genus Escherichia, having the ability to produce inosine, in which the activity of the protein described in paragraphs (A) or (B) in the cell of said bacterium is increased:

(A) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2;(A) a protein that is represented by the amino acid sequence shown in sequence listing number 2;

(B) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2, и который обладает активностью, придающей бактерии повышенную устойчивость к 8-азааденину (здесь и далее белки, описанные в пунктах (А) и (В), упоминаются как “белки согласно настоящему изобретению”).(B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in sequence number 2, and which has an activity that gives bacteria enhanced resistance to 8-azaadenine (here and further, the proteins described in points (A) and (B) are referred to as “proteins according to the present invention”).

Изобретение 2. Бактерия в соответствии с Изобретением 1, в которой активности белков, описанных в пунктах (А) или (В), повышены путем трансформации бактерии с помощью ДНК, кодирующей белки, описанные в пунктах (А) или (В), или путем изменения регуляции экспрессии указанной ДНК в хромосоме упомянутой бактерии.Invention 2. A bacterium in accordance with Invention 1, in which the activity of the proteins described in points (A) or (B) is increased by transforming the bacterium using DNA encoding the proteins described in points (A) or (B), or by changes in the regulation of expression of said DNA in the chromosome of said bacterium.

Изобретение 3. Бактерия в соответствии с Изобретением 2, в которой трансформация осуществляется с использованием многокопийного вектора.The invention 3. The bacterium in accordance with the Invention 2, in which the transformation is carried out using a multi-copy vector.

Изобретение 4. Способ получения пуринового нуклеозида, включающий стадии выращивания бактерии в соответствии с любым из Изобретений 1-3 в питательной среде и выделения из культуральной жидкости полученного и накопленного в ней инозина.Invention 4. A method for producing purine nucleoside, comprising the steps of growing a bacterium in accordance with any of Inventions 1-3 in a nutrient medium and isolating the obtained and accumulated inosine from the culture fluid.

Изобретение 5. Способ в соответствии с Изобретением 4, в котором бактерия обладает повышенной экспрессией генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.Invention 5. The method in accordance with Invention 4, in which the bacterium has increased expression of purine nucleoside biosynthesis genes.

Изобретение 6. Способ получения 5’-инозиновой кислоты, включающий стадии выращивания бактерии в соответствии с любым из Изобретений 1-3 в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного инозина и выделения полученной и накопленной 5’-инозиновой кислоты.Invention 6. A method for producing 5′-inosinic acid, comprising the steps of growing a bacterium in accordance with any of Inventions 1-3 in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated inosine and isolating the obtained and accumulated 5’-inosinic acid.

Изобретение 7. Способ в соответствии с Изобретением 6, в котором бактерия модифицирована с целью повышения экспрессии генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.The invention 7. The method in accordance with the Invention 6, in which the bacterium is modified to increase the expression of purine nucleoside biosynthesis genes.

Настоящее изобретение более детально будет описано ниже.The present invention will be described in more detail below.

1. Бактерия согласно настоящему изобретению.1. The bacterium according to the present invention.

Вышеуказанной бактерией согласно настоящему изобретению является бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, обладающая способностью к продукции инозина, в которой активность белка, описанного в пунктах (А) или (В), в клетке упомянутой бактерии повышена: (А) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2; (В) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2, и который обладает активностью, придающей бактерии устойчивость к 8-азааденину.The above bacterium according to the present invention is a bacterium belonging to the genus Escherichia, which is capable of producing inosine, in which the activity of the protein described in points (A) or (B) in the cell of the said bacterium is increased: (A) a protein that is represented by the amino acid sequence given in the list of sequences at number 2; (B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in sequence number 2, and which has activity that confers resistance to 8-azaadenine on the bacteria.

Термин “бактерия, принадлежащая к роду Escherichia” означает, что бактерия относится к роду Escherichia в соответствии с классификацией, известной специалисту в области микробиологии. В качестве примера микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia, использованного в настоящем изобретении, может быть упомянута бактерия Escherichia coli (E.соli).The term “bacterium belonging to the genus Escherichia” means that the bacterium belongs to the genus Escherichia in accordance with the classification known to the person skilled in the field of microbiology. As an example of a microorganism belonging to the genus Escherichia used in the present invention, the bacterium Escherichia coli (E. coli) may be mentioned.

Использованный здесь термин “способность к продукции инозина” означает способность к продукции и накоплению инозина в питательной среде. Термин “обладающая способностью к продукции инозина” означает то, что микроорганизм, принадлежащий к роду Escherichia, обладает способностью к продукции и накоплению в питательной среде инозина в количестве большем, чем природный штамм Е.coli, такие как штаммы Е.coli W3110 и MG1655, и предпочтительно означает, что микроорганизм способен к продукции и накоплению в питательной среде в количестве не менее чем 10 мг/л, более предпочтительно не менее чем 50 мг/л инозина.The term “inosine production ability” as used herein means the ability to produce and store inosine in a culture medium. The term "possessing the ability to produce inosine" means that a microorganism belonging to the genus Escherichia has the ability to produce and accumulate in the nutrient medium inosine in an amount greater than the natural E. coli strain, such as E. coli strains W3110 and MG1655, and preferably means that the microorganism is capable of production and accumulation in a nutrient medium in an amount of not less than 10 mg / l, more preferably not less than 50 mg / l of inosine.

Термин “активность белка, описанного в пунктах (А) или (В), в клетке упомянутой бактерии повышена” означает, что количество молекул указанного белка в клетке повышено или сама активность в пересчете на белок повышена. Термин “активность” означает активность, придающую бактерии устойчивость к 8-азааденину.The term “activity of the protein described in points (A) or (B) in the cell of said bacterium is increased” means that the number of molecules of the specified protein in the cell is increased or the activity in terms of protein is increased. The term “activity” means activity that confers resistance to 8-azaadenine on bacteria.

К белкам согласно настоящему изобретению относятся белки, описанные в следующих пунктах (А) или (В):Proteins according to the present invention include proteins described in the following paragraphs (A) or (B):

(А) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2;(A) a protein that is represented by the amino acid sequence shown in sequence listing number 2;

(В) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2 и который обладает активностью, придающей бактерии устойчивость к 8-азааденину.(B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in sequence number 2 and which has activity that confers resistance to 8-azaadenine on the bacteria.

Белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2, является белком YdeD. Белок YdeD является сильно гидрофобным белком, состоящим из 266 аминокислот, содержащим 10 предполагаемых трансмембранных сегментов и обладающим неизвестной функцией. Белок YdeD кодируется геном ydeD. Ген ydeD (нуклеотиды с 1618262 по 1619062 в последовательности с инвентарным номером NC_000913, gi: 16129492 в базе данных GenBank) расположен в хромосоме Е.coli между генами tаrВ и ydeF. Ген ydeD кодирует белок с неизвестной функцией.The protein that is represented by the amino acid sequence listed in sequence number 2 is the YdeD protein. Protein YdeD is a highly hydrophobic protein consisting of 266 amino acids, containing 10 putative transmembrane segments and having unknown function. The YdeD protein is encoded by the ydeD gene. The ydeD gene (nucleotides from 1618262 to 1619062 in the sequence with accession number NC_000913, gi: 16129492 in the GenBank database) is located on the E. coli chromosome between the tarB and ydeF genes. The ydeD gene encodes a protein with unknown function.

Количество “нескольких” аминокислот различается в зависимости от положения и типа аминокислотного остатка в трехмерной структуре белка. Оно может быть от 2 до 27, предпочтительно от 2 до 15 и более предпочтительно от 2 до 5 для белка (А).The number of “several” amino acids varies depending on the position and type of amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein. It can be from 2 to 27, preferably from 2 to 15, and more preferably from 2 to 5 for protein (A).

Термин “устойчивость к 8-азааденину” означает способность бактерии к росту на минимальной питательной среде, содержащей 8-азааденин в концентрации, при которой штамм дикого типа или родительский штамм не может расти, или способность бактерии расти на питательной среде, содержащей 8-азааденин, с большей скоростью, чем штамм дикого типа или родительский штамм. Упомянутая выше концентрация 8-азааденина составляет обычно от 50 до 5000 мкг/мл, предпочтительно от 100 до 1000 мкг/мл.The term “resistance to 8-azaadenine” means the ability of a bacterium to grow on a minimum nutrient medium containing 8-azaadenine in a concentration at which a wild-type strain or parent strain cannot grow, or the ability of a bacterium to grow on a nutrient medium containing 8-azaadenine, at a faster rate than the wild-type strain or the parent strain. The concentration of 8-azaadenine mentioned above is usually from 50 to 5000 μg / ml, preferably from 100 to 1000 μg / ml.

Методы увеличения активности белка согласно настоящему изобретению, в особенности методы увеличения количества молекул указанного белка в клетке, включают методы изменения последовательности, регулирующей экспрессию ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, и методы увеличения числа копий гена, но не ограничиваются ими.Methods for increasing the activity of a protein of the present invention, in particular methods for increasing the number of molecules of a given protein in a cell, include, but are not limited to methods for changing the expression sequence of the DNA encoding the protein of the present invention and methods for increasing the number of copies of a gene.

Изменение последовательности, регулирующей экспрессию ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, может быть достигнуто путем помещения ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, под контроль сильного промотора. В качестве сильных промоторов известны, например, lac промотор, trp промотор, trc промотор, PL промотор фага лямбда. С другой стороны, промотор может быть усилен, например, путем введения мутации в указанный промотор с целью увеличения уровня транскрипции гена, расположенного после промотора. Далее известно, что замена нескольких нуклеотидов в участке между местом связывания рибосомы (RBS) и старт кодоном, а в особенности в последовательности непосредственно перед старт кодоном, в значительной степени влияет на транслируемость мРНК. Например, было обнаружено 20-кратное изменение уровня экспрессии в зависимости от природы трех нуклеотидов, предшествующих старт кодону (Gold et al., Annu. Rev. Microbiol, 35, 365-403, 1981; Hui et al, EMBO J, 3, 623-629, 1984).Changing the sequence that regulates the expression of the DNA encoding the protein of the present invention can be achieved by placing the DNA encoding the protein of the present invention under the control of a strong promoter. As strong promoters, for example, the lac promoter, trp promoter, trc promoter, P L lambda phage promoter are known. On the other hand, the promoter can be enhanced, for example, by introducing a mutation in the specified promoter in order to increase the level of transcription of the gene located after the promoter. It is further known that the replacement of several nucleotides in the region between the binding site of the ribosome (RBS) and the start codon, and especially in the sequence immediately before the start codon, significantly affects the mRNA translatability. For example, a 20-fold change in expression level was found depending on the nature of the three nucleotides prior to the start of the codon (Gold et al., Annu. Rev. Microbiol, 35, 365-403, 1981; Hui et al, EMBO J, 3, 623 -629, 1984).

Более того, некий “энхансер” может быть дополнительно введен с целью увеличения уровня транскрипции указанного гена. Введение ДНК, содержащей либо ген, либо промотор в хромосомную ДНК, описано, например, в выложенной патентной заявке Японии №1-215280 (1989).Moreover, a certain “enhancer" can be additionally introduced in order to increase the level of transcription of this gene. The introduction of DNA containing either a gene or a promoter into a chromosomal DNA is described, for example, in Japanese Patent Laid-open No. 1-215280 (1989).

В качестве альтернативы число копий гена может быть увеличено путем введения гена в многокопийный вектор с образованием рекомбинантной ДНК, с последующим введением такой рекомбинантной ДНК в микроорганизм. Примерами векторов, использующихся для введения рекомбинантной ДНК, являются плазмидные векторы, такие как pMW118, pBR322, pUC19, pBluescript KS+ pACYC177, pACYC184, pAYC32, pMW119, pET22b и подобные им, фаговые векторы, такие как 11059, 1BF101, M13mp9, фаг Mu (выложенная патентная заявка Японии №2-109985) и подобные им, и транспозоны (Berg, D.E. and Berg, C.M., Bio/Technol., 1417 (1983)), такие как Mu, Tn10, Tn5 и подобные им. Кроме того, усиление экспрессии гена может быть достигнуто путем интеграции гена в бактериальную хромосому методом гомологичной рекомбинации или подобным.Alternatively, the number of copies of a gene can be increased by introducing the gene into a multi-copy vector to form recombinant DNA, followed by the introduction of such recombinant DNA into the microorganism. Examples of vectors used to introduce recombinant DNA are plasmid vectors such as pMW118, pBR322, pUC19, pBluescript KS + pACYC177, pACYC184, pAYC32, pMW119, pET22b and the like, phage vectors such as 11059, MuF9, 1BF1 (Japanese Patent Application Laid-open No. 2-109985) and the like, and transposons (Berg, DE and Berg, CM, Bio / Technol., 1417 (1983)), such as Mu, Tn10, Tn5 and the like. In addition, enhancing gene expression can be achieved by integrating the gene into the bacterial chromosome by homologous recombination or the like.

Методы использования сильного промотора или “энхансера” могут быть скомбинированы с методами увеличения числа копий гена.Methods for using a strong promoter or “enhancer” can be combined with methods for increasing the number of copies of a gene.

Методами получения хромосомной ДНК, гибридизации, полимеразной цепной реакции (ПЦР), получения плазмидной ДНК, расщепления и лигирования ДНК, трансформации, выбора олигонуклеотидов в качестве затравок и подобными методами могут являться традиционные методы, хорошо известные специалисту в данной области. Эти методы описаны в книге Sambrook, J. and Russell D. "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Third Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) и других подобных изданиях.Methods for obtaining chromosomal DNA, hybridization, polymerase chain reaction (PCR), obtaining plasmid DNA, DNA cleavage and ligation, transformation, selection of oligonucleotides as seeds and similar methods can be traditional methods well known to those skilled in the art. These methods are described in Sambrook, J. and Russell D.'s "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Third Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) and other similar publications.

Для выведения микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia и обладающего повышенной экспрессией гена, кодирующего белок согласно настоящему изобретению, необходимые участки генов могут быть получены с помощью ПЦР на основе уже доступной информации о генах Е.coli. Например, ген ydeD, который, как предполагается, кодирует транспортер, может быть клонирован из хромосомной ДНК штаммов Е.coli К 12 W3110 и Е.coli MG1655 с использованием метода ПЦР. Хромосомная ДНК, используемая для этого, также может быть получена из любого другого штамма Е.coli.To remove a microorganism belonging to the genus Escherichia and having increased expression of the gene encoding the protein of the present invention, the necessary regions of the genes can be obtained by PCR based on already available information about the E. coli genes. For example, the ydeD gene, which is believed to encode a transporter, can be cloned from the chromosomal DNA of E. coli K 12 W3110 and E. coli MG1655 strains using the PCR method. The chromosomal DNA used for this can also be obtained from any other E. coli strain.

К белкам согласно настоящему изобретению относятся мутанты и варианты белка YdeD, которые могут существовать вследствие природного разнообразия, при условии, что указанные мутанты и варианты демонстрируют функциональные свойства белка YdeD, по крайней мере устойчивость к 8-азааденину. ДНК, кодирующая указанные мутанты и варианты, может быть получена путем выделения ДНК, которая гибридизуется с геном ydeD (SEQ ID NO:1) или частью указанного гена в жестких условиях и которая кодирует белок, увеличивающий продукцию пуриновых нуклеотидов. Термин “жесткие условия”, упомянутый здесь, означает условия, при которых образуются так называемые специфические гибриды, а неспецифические - не образуются. Например, к жестким условиям относятся условия, при которых гибридизуются ДНК, обладающие высокой степенью гомологии, к примеру, ДНК, обладающие гомологией не менее 70% друг относительно друга. В качестве варианта примером жестких условий являются условия соответствующие условиям отмывки при гибридизации по Саузерну, например, 60° С, 1× SSC, 0.1% SDS, предпочтительно 0.1× SSC, 0.1% SDS. В качестве зонда для ДНК, кодирующей варианты и гибридизующейся с геном ydeD, также может быть использована часть нуклеотидной последовательности под номером 1. Зонд подобного рода может быть получен в результате ПЦР с использованием в качестве затравок олигонуклеотидов, полученных на основе нуклеотидной последовательности под номером 1, и фрагмента ДНК, содержащего нуклеотидную последовательность под номером 1, в качестве матрицы. В случае, когда в качестве зонда используется фрагмент ДНК длиной около 300 пар оснований, условия отмывки при гибридизации соответствуют, например, 50° C, 2× SSC и 0.1%SDS.Proteins according to the present invention include mutants and variants of the YdeD protein, which may exist due to natural diversity, provided that these mutants and variants demonstrate the functional properties of the YdeD protein, at least resistance to 8-azaadenine. DNA encoding these mutants and variants can be obtained by isolating DNA that hybridizes with the ydeD gene (SEQ ID NO: 1) or part of the specified gene under stringent conditions and which encodes a protein that increases the production of purine nucleotides. The term “stringent conditions”, mentioned here, means the conditions under which the so-called specific hybrids are formed, and non-specific ones are not formed. For example, stringent conditions include conditions under which DNA with a high degree of homology hybridizes, for example, DNA with a homology of at least 70% relative to each other. Alternatively, stringent conditions are exemplified by conditions corresponding to the washing conditions for Southern hybridization, for example 60 ° C, 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS. Part of the nucleotide sequence number 1 can also be used as a probe for DNA encoding the variants and hybridizing with the ydeD gene. A probe of this kind can be obtained by PCR using oligonucleotides obtained on the basis of the nucleotide sequence number 1 as seeds. and a DNA fragment containing the nucleotide sequence at number 1, as a matrix. When a DNA fragment with a length of about 300 base pairs is used as a probe, the washing conditions during hybridization correspond, for example, to 50 ° C, 2 × SSC and 0.1% SDS.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем введения вышеуказанных ДНК в бактерию, уже обладающую способностью к продукции пуриновых нуклеозидов. С другой стороны, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания бактерии, уже содержащей указанные ДНК, способности к продукции пуриновых нуклеозидов.The bacterium according to the present invention can be obtained by introducing the above DNA into a bacterium already possessing the ability to produce purine nucleosides. On the other hand, a bacterium according to the present invention can be obtained by giving a bacterium already containing said DNA the ability to produce purine nucleosides.

В качестве родительского штамма - продуцентов инозина, в которым активности белков согласно настоящему изобретению будут повышены, может быть использован штамм Е.coli AJ13732 (FADRaddeddyicPpgixapA(pMWKQ)) (WO 9903988). Указанный штамм является производным от известного штамма W3110, содержащего мутации, введенные в ген purF, кодирующий PRPP амидотрансферазу, ген purR, кодирующий репрессор биосинтеза пуринов, ген deoD, кодирующий фосфорилазу пуриновых нуклеозидов, ген рurА, кодирующий сукцинил-АМР-синтазу, ген add, кодирующий аденозиндеаминазу, ген edd, кодирующий 6-фосфоглюконатдегидразу, ген pgi, кодирующий фосфоглюкозоизомеразу, ген харА, кодирующий ксантозинфосфорилазу (purF-, purA-, deoD-, purR-, add-, edd-, pgi-, харА-), а также содержащего плазмиду pMWKQ - производную от вектора pMW218, в которой находятся гены purFKQ, кодирующие PRPP амидотрансферазу, нечувствительную к гуанозин монофосфату (GMP) (WO 9903988).As the parent strain, producers of inosine, in which the activity of the proteins of the present invention will be increased, E. coli strain AJ13732 (FADRaddeddyicPpgixapA (pMWKQ)) (WO 9903988) can be used. The specified strain is derived from the known strain W3110 containing mutations introduced into the purF gene encoding PRPP amidotransferase, purR gene encoding a purine biosynthesis repressor, deoD gene encoding purine nucleoside phosphorylase, pURA gene encoding succinyl AMP synthase, add encoding adenosine deaminase, edd gene encoding 6-phosphogluconate dehydrase, pgi gene encoding phosphoglucose isomerase, harA gene encoding xanthosine phosphorylase (purF - , purA - , deoD - , purR - , add - , edd - , pgi - , and also charA - ) containing plasmid pMWKQ - derivative from vector pMW218, in which genes are purFKQ, coding for PRPP amidotransferase insensitive to guanosine monophosphate (GMP) (WO 9903988).

Чтобы увеличить саму активность в пересчете на белок согласно настоящему изобретению, также возможно ввести мутацию в структурную часть гена, кодирующего белок, чтобы увеличить активность белка. Для того чтобы ввести мутацию в ген, могут быть использованы сайт-специфический мутагенез (Kramer, W. and Frits, H.J., Methods in Enzymology, 154, 350 (1987)), методы рекомбинантной ПЦР (PCR Technology, Stockton Press (1989)), химический синтез специфических участков ДНК, обработка нужного гена с помощью гидроксиламина, обработка микробных штаммов, содержащей нужный ген, с помощью УФ-излучения или химического реагента, такого как нитрозогуанидин или азотистая кислота, или подобным методом. Микроорганизм, в котором активность указанного белка повышена, может быть отобран как штамм, растущий на минимальной среде, содержащей 8-азааденин.In order to increase the activity itself in terms of the protein according to the present invention, it is also possible to introduce a mutation into the structural part of the gene encoding the protein to increase the activity of the protein. In order to introduce a mutation into the gene, site-specific mutagenesis (Kramer, W. and Frits, HJ, Methods in Enzymology, 154, 350 (1987)), recombinant PCR methods (PCR Technology, Stockton Press (1989)) can be used. chemical synthesis of specific sections of DNA, treatment of the desired gene with hydroxylamine, treatment of microbial strains containing the desired gene with UV radiation or a chemical reagent such as nitrosoguanidine or nitrous acid, or a similar method. A microorganism in which the activity of the indicated protein is increased can be selected as a strain growing on minimal medium containing 8-azaadenine.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть в дальнейшем улучшена за счет увеличения экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в биосинтез пуринов. Примерами таких генов являются гены риг регулона из Е.coli (Escherichia coli and Salmonella, Second Edition, Editor in Chief: F.C.Neidhardt, ASM Press, Washington D.C., 1996). Описан штаммом Е.coli - продуцент инозина, содержащий мутантный ген purF, кодирующий PRPP амидотрансферазу, свободную от ингибирования GMP и АМР по типу обратной связи, инактивированный ген purR, кодирующий репрессор биосинтеза пуринов (WO 9903988).The bacterium of the present invention can be further improved by increasing the expression of one or more genes involved in purine biosynthesis. Examples of such genes are E. coli riggulon genes (Escherichia coli and Salmonella, Second Edition, Editor in Chief: F.C. Neidhardt, ASM Press, Washington D.C., 1996). Described by E. coli strain, an inosine producer containing a mutant purF gene encoding a PRPP amidotransferase free from feedback inhibition of GMP and AMP, an inactivated purR gene encoding a purine biosynthesis repressor (WO 9903988).

Механизмом, увеличивающим продукцию пуриновых нуклеозидов бактерией путем увеличения активности белков согласно настоящему изобретению, является, как можно предположить, повышенная экскреция целевого пуринового нуклеозида из клетки бактерии.The mechanism that increases the production of purine nucleosides by the bacterium by increasing the activity of the proteins of the present invention is, as can be expected, increased excretion of the target purine nucleoside from the bacterial cell.

2. Способ получения пуриновых нуклеозидов.2. A method of obtaining purine nucleosides.

К способам согласно настоящему изобретению относится способ получения инозина, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления инозина в питательной среде и выделения инозина из культуральной жидкости.The methods of the present invention include a method for producing inosine, comprising the steps of growing the bacteria of the present invention in a culture medium to produce and accumulate inosine in the culture medium and isolate inosine from the culture fluid.

Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка пуринового нуклеозида из культуральной или подобной ей жидкости может быть осуществлена способом, подобным традиционным способам ферментации, в которых пуриновый нуклеозид продуцируется с использованием микроорганизма. Питательная среда, используемая для выращивания, может быть как синтетической, так и натуральной, при условии, что указанная среда содержит источники углерода, азота, неорганические ионы и другие необходимые органические компоненты. К источникам углерода относятся различные углеводы, такие как глюкоза, лактоза, галактоза, фруктоза, арабиноза, мальтоза, ксилоза, трехалоза, рибоза и гидролизат крахмала; спирты, такие как глицерин, маннитол и сорбитол; различные органические кислоты, такие как глюконовая кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота и янтарная кислота и подобные им. В качестве источника азота могут использоваться различные неорганические соли аммония, такие как сульфат аммония, хлорид аммония и фосфат аммония, органические источники азота, такие как гидролизат соевых бобов; газообразный аммиак, раствор аммония и подобные соединения. Желательно, чтобы подходящие небольшие количества витаминов, таких как витамин Bi, и других необходимых веществ, например, нуклеиновых кислот, таких как аденин и РНК, или дрожжевой экстракт и подобные соединения присутствовали в питательной среде в качестве органических питательных компонент. Кроме того, небольшие количества фосфата кальция, сульфата магния, ионов железа, ионов марганца и подобных соединений могут быть добавлены, если необходимо.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of purine nucleoside from a culture or similar liquid can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods in which the purine nucleoside is produced using a microorganism. The nutrient medium used for growing can be either synthetic or natural, provided that the medium contains sources of carbon, nitrogen, inorganic ions and other necessary organic components. Carbon sources include various carbohydrates such as glucose, lactose, galactose, fructose, arabinose, maltose, xylose, trialose, ribose and starch hydrolyzate; alcohols such as glycerin, mannitol and sorbitol; various organic acids such as gluconic acid, fumaric acid, citric acid and succinic acid and the like. As the nitrogen source, various inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate, organic nitrogen sources such as soybean hydrolyzate can be used; ammonia gas, ammonium solution and the like. Suitable small amounts of vitamins, such as vitamin Bi, and other essential substances, for example, nucleic acids, such as adenine and RNA, or yeast extract and the like, are preferably present in the culture medium as organic nutrients. In addition, small amounts of calcium phosphate, magnesium sulfate, iron ions, manganese ions and similar compounds can be added, if necessary.

Выращивание осуществляется предпочтительно в аэробных условиях в течение 16-72 часов, температура при выращивании поддерживается в пределах от 30 до 45° С и рН в пределах от 5 до 8. рН среды может регулироваться неорганическими или органическими кислотными или щелочными веществами, а также газообразным аммиаком.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions for 16-72 hours, the temperature during cultivation is maintained in the range from 30 to 45 ° C and the pH is in the range from 5 to 8. The pH of the medium can be regulated by inorganic or organic acid or alkaline substances, as well as gaseous ammonia .

После выращивания твердые остатки, такие как клетки, могут быть удалены из культуральной жидкости методом центрифугирования или фильтрацией через мембрану, а затем целевой пуриновый нуклеозид может быть выделен из культуральной жидкости любым из традиционных методов или любой комбинацией этих методов, таким как ионообменная хроматография и осаждение.After growth, solid residues, such as cells, can be removed from the culture fluid by centrifugation or filtration through a membrane, and then the target purine nucleoside can be isolated from the culture fluid by any of the traditional methods or any combination of these methods, such as ion exchange chromatography and precipitation.

3. Способ получения 5’-инозиновой кислоты.3. A method for producing 5’-inosinic acid.

К способам согласно настоящему изобретению также относится способ получения 5’-инозиновой кислоты, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного инозина и выделения полученной и накопленной 5'-инозиновой кислоты.The methods of the present invention also include a method for producing 5'-inosinic acid, comprising the steps of growing a bacterium according to the present invention in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated inosine, and isolating the obtained and accumulated 5'-inosinic acid.

Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка инозина из культуральной или подобной ей жидкости может быть осуществлена способом, подобным традиционным способам ферментации, в которых инозин продуцируется с использованием микроорганизма. Далее согласно настоящему изобретению фосфорилирование полученного и накопленного инозина, а также выделение полученной и накопленной 5’-инозиновой кислоты может быть осуществлено методом, подобным традиционным методам, в которых пуриновые нуклеотиды, такие как 5’-инозиновая кислота, получается из пуринового нуклеозида, такого как инозин.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of inosine from a culture or similar liquid can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods in which inosine is produced using a microorganism. Further, according to the present invention, the phosphorylation of the obtained and accumulated inosine, as well as the isolation of the obtained and accumulated 5'-inosinic acid, can be carried out by a method similar to traditional methods in which purine nucleotides, such as 5'-inosinic acid, are obtained from a purine nucleoside, such as inosine.

Фосфорилирование пуринового нуклеозида может быть осуществлено ферментативно с использованием различных фосфатаз, нуклеозидкиназ и нуклеозидфосфотрансфераз, или химически с использованием фосфорилирующих агентов, таких как РОСl3 или подобным им. Могут быть использованы фосфатаза, способная к катализу селективного переноса фосфорильной группы пирофосфата в 5’-положение нуклеозида (Mihara et. al, Phosphorylation of nucleosides by the mutated acid phosphatase from Morganella morganii. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66:2811-2816), или кислая фосфатаза, использующая полифосфорные кислоты (их соли), фенилфосфорную кислоту (ее соли) или карбамилфосфорную кислоту (ее соли) в качестве донора фосфорной кислоты (WO 9637603 A1) или подобные им. Также в качестве примера фосфатазы может быть приведена фосфатаза, способная к каталитическому переносу фосфорильной группы в 2’, 3’, 5’-положение нуклеозида с использованием в качестве субстрата п-нитрофенилфосфата (Mitsugi, К., et al, Agric. Biol. Chem. 1964, 28, 586-600), неорганического фосфата (JP42-1186), или ацетил фосфата (JP61-41555), или подобная ей. В качестве примера нуклеозидкиназы может быть приведена гуанозин-инозинкиназа из Е.coli (Mori et. al. Cloning of a guanosine-inosine kinase gene of Escherichia coli and characterization of the purified gene product. J. Bacteriol. 1995. 177:4921-4926; WO9108286) или подобная ей. В качестве примера нуклеозидфосфотрансферазы может быть приведена нуклеозидфосфотрансфераза, описанная Hammer-Jespersen, К. (Nucleoside catabolism, p.203-258. In A Munch-Petesen (ed.), Metabolism of nucleotides, nucleosides and nucleobases in microorganism. 1980, Academic Press, New York) или подобная ей. Химическое фосфорилирование нуклеозидов может быть осуществлено с использованием фосфорилирующего агента, такого как РОСl3 (Yoshikawa et. al. Studies of phosphorylation. III. Selective phosphorylation of unprotected nucleosides. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1969, 42:3505-3508) или подобного ему.Phosphorylation of purine nucleoside can be carried out enzymatically using various phosphatases, nucleoside kinases and nucleoside phosphotransferases, or chemically using phosphorylating agents such as POCl 3 or the like. Phosphatase capable of catalyzing the selective transfer of the phosphoryl group of pyrophosphate to the 5'-position of a nucleoside (Mihara et. Al, Phosphorylation of nucleosides by the mutated acid phosphatase from Morganella morganii. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66: 2811-2816 can be used). ), or acid phosphatase using polyphosphoric acids (their salts), phenylphosphoric acid (its salts) or carbamylphosphoric acid (its salts) as a phosphoric acid donor (WO 9637603 A1) or the like. Also, phosphatase capable of catalytically transferring a phosphoryl group to the 2 ', 3', 5'-position of a nucleoside using p-nitrophenylphosphate as a substrate (Mitsugi, K., et al, Agric. Biol. Chem 1964, 28, 586-600), inorganic phosphate (JP42-1186), or acetyl phosphate (JP61-41555), or the like. Guanosine inosine kinase from E. coli (Mori et. Al. Cloning of a guanosine-inosine kinase gene of Escherichia coli and characterization of the purified gene product. J. Bacteriol. 1995. 177: 4921-4926 can be cited as an example of nucleoside kinase. ; WO9108286) or the like. As an example of a nucleoside phosphotransferase, the nucleoside phosphotransferase described by Hammer-Jespersen, K. (Nucleoside catabolism, p.203-258. In A Munch-Petesen (ed.), Metabolism of nucleotides, nucleosides and nucleobases in microorganism. 1980, Academic Press, can be cited. , New York) or the like. Chemical nucleoside phosphorylation can be carried out using a phosphorylating agent such as POCl 3 (Yoshikawa et. Al. Studies of phosphorylation. III. Selective phosphorylation of unprotected nucleosides. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1969, 42: 3505-3508) or like him.

В способе согласно настоящему изобретению бактерия согласно настоящему изобретению может быть модифицирована с целью увеличения экспрессии генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.In the method of the present invention, the bacterium of the present invention can be modified to increase expression of purine nucleoside biosynthesis genes.

Подписи к чертежамDrawing captions

Фиг.1. Схема хромосомного фрагмента ДНК, содержащегося в фазмиде pAZA10, который придавал клеткам устойчивость к 8-азааденину.Figure 1. Scheme of the chromosomal DNA fragment contained in pAZA10 phasemid, which conferred resistance to 8-azaadenine on the cells.

На Фиг.2 показана структура плазмиды pYDED1.Figure 2 shows the structure of plasmid pYDED1.

На Фиг.3 показана структура плазмиды pYDED3.Figure 3 shows the structure of plasmid pYDED3.

Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Пример 1. Клонирование генов, которые придают устойчивость к аналогам пуриновых оснований, из Е.coli в фазмиду mini-Mu.Example 1. Cloning of genes that confer resistance to purine base analogs from E. coli to mini-Mu phasmid.

Гены из E.coli, которые обуславливают устойчивость к аналогам пуриновых оснований, были изначально клонированы in vivo с использованием фазмиды mini-Mu d5005 (Groisman, E.A., et al., J. Bacteriol., 168, 357-364 (1986)). Штамм MG1655, лизогенный по фагу МuСts62, был использован в качестве донора. Свежеприготовленные лизаты были использованы для инфицирования лизогенного по фагу MuCts производного этого штамма. Полученные клетки высевались на минимальную среду М9 с глюкозой, содержащую канамицин (40 мкг/мл) и 8-азааденин (200 мг/мл). Были отобраны колонии, появившиеся после 48 часов культивирования, из колоний была выделена плазмидная ДНК и использована для трансформации штамма MG1655 стандартными методами. Трансформанты были отобраны на чашках с агаризованным L-бульоном, содержащим канамицин, как указано выше. Из трансформантов, устойчивых к 200 мкг/мл 8-азааденина, была выделена плазмидная ДНК. Нуклеотидная последовательность концов хромосомных ДНК вставок определялась с использованием затравок, приведенных в Списке последовательностей под номерами 3 и 4 (SEQ ID NO:3 и 4) соответственно для левого и правого участков присоединения фага Ми. Полная нуклеотидная последовательность генома штамма Е.coli K-12 определена (Science, 277, 1453-1474, 1997). Поэтому полученные данные о нуклеотидной последовательности были сравнены с информацией из GenBank и таким образом были идентифицированы клонированные фрагменты.Genes from E. coli, which cause resistance to purine base analogs, were initially cloned in vivo using the mini-Mu d5005 phasmid (Groisman, E. A., et al., J. Bacteriol., 168, 357-364 (1986)). Strain MG1655, lysogenic for phage MuCts62, was used as a donor. Freshly prepared lysates were used to infect a lysogenic MuCts phage derivative of this strain. The resulting cells were plated on minimal M9 medium with glucose containing kanamycin (40 μg / ml) and 8-azaadenine (200 mg / ml). Colonies that appeared after 48 hours of cultivation were selected, plasmid DNA was isolated from the colonies and used to transform strain MG1655 by standard methods. Transformants were selected on plates with agarized L-broth containing kanamycin, as described above. Plasmid DNA was isolated from transformants resistant to 200 μg / ml 8-azaadenine. The nucleotide sequence of the ends of the chromosomal DNA inserts was determined using the seeds shown in the List of sequences numbered 3 and 4 (SEQ ID NO: 3 and 4), respectively, for the left and right sections of the attachment of phage Mi. The complete nucleotide sequence of the genome of the E. coli K-12 strain has been determined (Science, 277, 1453-1474, 1997). Therefore, the obtained nucleotide sequence data was compared with information from GenBank and thus cloned fragments were identified.

Оказалось, что были клонированы несколько типов вставок, принадлежащих к различным участкам хромосомы. Одна из них, AZA-10, являющаяся хромосомной вставкой (8861 т.п.о.) в фазмиду pAZA10, показана на Фиг.1.It turned out that several types of inserts belonging to different parts of the chromosome were cloned. One of them, AZA-10, which is a chromosome insert (8861 kb) in the pAZA10 phasmid, is shown in Figure 1.

Пример 2. Идентификация гена ydeD, придающего устойчивость к 8-азааденину.Example 2. Identification of the ydeD gene conferring resistance to 8-azaadenine.

Клонирование гена ydeD в вектор pAYCTER3.Cloning of the ydeD gene into pAYCTER3 vector.

Фрагмент AZA-10 содержал по крайней мере 10 генов. Для того чтобы идентифицировать ген, придающий устойчивость к 8-азааденину, каждый из генов был субклонирован в многокопийный вектор pUC21 и проверен на способность придавать устойчивость к указанному реагенту. Более конкретно, ген ydeD, содержащий примерно 250 п.о. перед предполагаемым старт-кодоном, был вырезан из фрагмента AZA-10 с использованием ферментов рестрикции PvuII и VspI и вставлен в вектор pUC21, предварительно обработанный ферментами рестрикции Есо22I и NdeI. Так была получена плазмида pYDED1, содержащая ген ydeD (Фиг.2). Клетки Е. coli, содержащие эту многокопийную плазмиду, на минимальной среде росли плохо. Поэтому ген ydeD был переклонирован из плазмиды pUC21 по сайтам SmaI и ХbаI вектора pAYCTER3, производного от pAYC32. Таким образом была получена плазмида pYDEDS (Фиг.3). Вектор pAYCTER3 является очень стабильным среднекопийным вектором, сконструированным на основе плазмиды RSF1010 (Christoserdov A.Y., Tsygankov Y.D, Plasmid, 1986, v.16, pp.161-167) путем введения в плазмиду pAYC32 полилинкера из плазмиды pUC19 и сильного терминатора гена rrb.The AZA-10 fragment contained at least 10 genes. In order to identify the gene conferring resistance to 8-azaadenine, each of the genes was subcloned into the pUC21 multi-copy vector and tested for its ability to confer resistance to the indicated reagent. More specifically, a ydeD gene containing about 250 bp before the proposed start codon, it was excised from the AZA-10 fragment using the PvuII and VspI restriction enzymes and inserted into the pUC21 vector pretreated with the restriction enzymes Eco22I and NdeI. Thus, the plasmid pYDED1 containing the ydeD gene was obtained (Figure 2). E. coli cells containing this multi-copy plasmid did not grow well on minimal medium. Therefore, the ydeD gene was cloned from the pUC21 plasmid at the SmaI and XbaI sites of the pAYCTER3 vector derived from pAYC32. Thus, the plasmid pYDEDS was obtained (Figure 3). The pAYCTER3 vector is a very stable mid-copy vector constructed on the basis of the plasmid RSF1010 (Christoserdov A.Y., Tsygankov Y.D, Plasmid, 1986, v.16, pp. 161-167) by introducing into the pAYC32 plasmid a polylinker from plasmid pUC19 and the strong terminator of the rrb gene.

Пример 3. Влияние амплификации гена ydeD на устойчивость штамма Е.coli TG1 к 8-азааденину.Example 3. The effect of amplification of the ydeD gene on the resistance of E. coli TG1 strain to 8-azaadenine.

Плазмида pYDED3, а также вектор pAYCTER3 были введены в штамм Е. coli TG1. Так были получены штаммы TG1(pYDED3) и TG1 (pAYCTER3). Затем была определена способность этих штаммов расти в присутствии 8-азааденина на чашках с минимальной агаризованной средой М9 с глюкозой, содержащей ступенчатые концентрации ингибитора. Чашки были засеяны клетками (от 105 до 106) ночной культуры, выращенной на минимальной среде, содержащей 100 мг/мл ампициллина в случае штаммов с плазмидами. Степень роста была оценена после инкубации в течение 44 часов при 37° С. Результаты представлены в Таблице 1.Plasmid pYDED3, as well as the vector pAYCTER3, were introduced into the E. coli TG1 strain. Thus, strains of TG1 (pYDED3) and TG1 (pAYCTER3) were obtained. Then, the ability of these strains to grow in the presence of 8-azaadenine on plates with minimal agarized M9 medium with glucose containing stepwise inhibitor concentrations was determined. The cups were seeded with cells (from 10 5 to 10 6 ) of an overnight culture grown on minimal medium containing 100 mg / ml ampicillin in the case of plasmid strains. The degree of growth was evaluated after incubation for 44 hours at 37 ° C. The results are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 ШтаммStrain Рост на минимальной средеGrowth on minimal environment   содержащей 8-азааденин, мкг/млcontaining 8-azaadenine, mcg / ml   не содержащейnot containing 100100 300300 500500 10001000   добавокadditives         TG1Tg1 ++ -- -- -- -- TG1 (pAYCTER3)TG1 (pAYCTER3) ++ -- -- -- -- TG1 (pYDED3)TG1 (pYDED3) ++ ++ ++ ++ ±± Пояснения. +: хороший рост; ±: плохой рост; -: отсутствие роста.Explanations +: good growth; ±: poor growth; -: lack of growth.

Как видно из Таблицы 1, амплификация гена ydeD в значительной степени увеличила устойчивость клеток к 8-азааденину. Известно, что ген ydeD кодирует белок, вовлеченный в выброс из клеток метаболитов пути биосинтеза цистеина (DaBler et al., Mol. MicrobioL, 36, 1101-1112, 2000; US 5972663). Поэтому можно предположить, что ген ydeD обладает широкой специфичностью и также вовлечен в процесс экскреции производных пуринов.As can be seen from Table 1, amplification of the ydeD gene significantly increased cell resistance to 8-azaadenine. The ydeD gene is known to encode a protein involved in the release of cysteine biosynthesis pathways from cells of metabolites (DaBler et al., Mol. MicrobioL, 36, 1101-1112, 2000; US 5972663). Therefore, it can be assumed that the ydeD gene has broad specificity and is also involved in the excretion of purine derivatives.

Пример 4. Влияние амплификации гена ydeD на продукцию инозина штаммом Е.coli - продуцентом инозина.Example 4. The effect of amplification of the ydeD gene on the production of inosine by E. coli strain - producer of inosine.

Штамм AJ13732(pMWKQ) - продуцент инозина был трансформирован вектором pAYCTER3 и плазмидой pYDED3. Так были получены штаммы AJ13732(pMWKQ, pAYCTER3) и AJ13732(pMWKQ, pYDED3). Каждый из этих штаммов выращивался при 37° С в течение 18 часов в L-бульоне, содержащем 100 мг/л ампициллина и 75 мг/л канамицина, и 0.3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации, содержащей 100 мг/л ампициллина и 75 мг/л канамицина, в пробирке 20× 200 мм и инкубировалось при 37° С в течение 72 часов на роторной качалке.Strain AJ13732 (pMWKQ), an inosine producer, was transformed with the pAYCTER3 vector and the plasmid pYDED3. Thus, strains AJ13732 (pMWKQ, pAYCTER3) and AJ13732 (pMWKQ, pYDED3) were obtained. Each of these strains was grown at 37 ° C for 18 hours in L-broth containing 100 mg / l ampicillin and 75 mg / l kanamycin, and 0.3 ml of the resulting culture was transferred to 3 ml of fermentation medium containing 100 mg / l of ampicillin and 75 mg / l of kanamycin, in vitro 20 × 200 mm and incubated at 37 ° C for 72 hours on a rotary shaker.

Состав питательной среды для ферментации (г/л):The composition of the nutrient medium for fermentation (g / l):

Глюкоза 40.0Glucose 40.0

(NH4)2SO4 16.0(NH 4 ) 2 SO 4 16.0

КН2РO4 1.0KN 2 PO 4 1.0

MgSO4· 7H2O 1.0MgSO 4 · 7H 2 O 1.0

FeSO4· 7H2O 0.01FeSO 4 · 7H 2 O 0.01

MnSO4· 5H2O 0.01MnSO 4 · 5H 2 O 0.01

Дрожжевой экстракт 8.0Yeast Extract 8.0

СаСО3 30.0CaCO 3 30.0

Глюкоза и сульфат марганца стерилизовались раздельно. СаСО3 стерилизовали нагреванием при 180° С в течение 2 часов. рН поддерживали в районе 7.0. Антибиотики добавляли в среду после стерилизации.Glucose and manganese sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was sterilized by heating at 180 ° C for 2 hours. pH was maintained at 7.0. Antibiotics were added to the medium after sterilization.

После выращивания количество инозина, накопленное в среде, определялось методом ВЭЖХ. Образец культуральной жидкости (500 мкл) был отцентрифугирован при 1500 об/мин в течение 5 мин, супернатант был разбавлен водой в 4 раза и проанализирован с помощью ВЭЖХ.After growing, the amount of inosine accumulated in the medium was determined by HPLC. A sample of the culture fluid (500 μl) was centrifuged at 1500 rpm for 5 minutes, the supernatant was diluted 4 times with water and analyzed by HPLC.

Условия для анализа с помощью ВЭЖХ:Conditions for analysis using HPLC:

Колонка: Luna С18(2) 250× 3 мм, 5 u (Phenomenex, USA). Буфер: 2% v/v C2H5OH; 0.8% v/v триэтиламин, 0.5% v/v уксусная кислота (ледяная), рН 4.5. Температура: 30° С. Скорость потока: 0.3 мл/мин. Объем пробы: 5 мкл. УФ-детектор: 250 нм.Column: Luna C18 (2) 250 × 3 mm, 5 u (Phenomenex, USA). Buffer: 2% v / v C 2 H 5 OH; 0.8% v / v triethylamine, 0.5% v / v acetic acid (glacial), pH 4.5. Temperature: 30 ° C. Flow rate: 0.3 ml / min. Sample volume: 5 μl. UV detector: 250 nm.

Время удерживания (мин):Retention Time (min):

Ксантозин 13.7Xanthosine 13.7

Инозин 9.6Inosine 9.6

Гипоксантин 5.2Hypoxanthine 5.2

Гуанозин 11.4Guanosine 11.4

Аденозин 28.2Adenosine 28.2

Результаты представлены в Таблице 2.The results are presented in Table 2.

Таблица 2.Table 2. ШтаммStrain OD540 OD 540 Инозин, г/лInosine, g / l AJ13732(pMWKQ)AJ13732 (pMWKQ) 5.55.5 6.36.3 AJ13732 (pMWKQ, pAYCTER3)AJ13732 (pMWKQ, pAYCTER3) 5.65.6 5.85.8 AJ13732 (pMWKQ, pYDED3)AJ13732 (pMWKQ, pYDED3) 5.35.3 6.76.7

Как видно из Таблицы 2, амплификация гена ydeD увеличивала продукцию инозина штаммом AJ13732 (pMWKQ).As can be seen from Table 2, amplification of the ydeD gene increased inosine production by strain AJ13732 (pMWKQ).

Claims (8)

1. Способ получения инозина, включающий стадии выращивания бактерии Escherichia coli в питательной среде и выделения из культуральной жидкости полученного и накопленного в ней инозина, отличающийся тем, что используют бактерию Escherichia coli, способность к продукции инозина которой увеличена за счет повышения активности белков, выбранных из группы (А) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2); (В) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аимнокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), и который обладает активностью, придающей бактерии повышенную устойчивость к 8-азааденину.1. A method of producing inosine, comprising the steps of growing Escherichia coli bacteria in a nutrient medium and isolating the obtained and accumulated inosine from the culture fluid, characterized in that they use Escherichia coli bacterium, whose ability to produce inosine is increased by increasing the activity of proteins selected from group (A) a protein that is represented by the amino acid sequence shown in the list of sequences under number 2 (SEQ ID NO: 2); (B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in the sequence number 2 (SEQ ID NO: 2), and which has an activity that gives bacteria enhanced resistance to 8-azaadenine. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что активности белков, описанных в пунктах (А) или (В), повышены путем трансформации бактерии с помощью ДНК, кодирующей белки, описанные в пунктах (А) или (В), или путем изменения регуляции экспрессии указанной ДНК в хромосоме упомянутой бактерии.2. The method according to claim 1, characterized in that the activity of the proteins described in points (A) or (B) is increased by transforming the bacterium using DNA encoding the proteins described in points (A) or (B), or by changes in the regulation of expression of said DNA in the chromosome of said bacterium. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что трансформация осуществляется с использованием многокопийного вектора.3. The method according to claim 2, characterized in that the transformation is carried out using a multi-copy vector. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что у указанной бактерии экспрессия генов биосинтеза инозина повышена.4. The method according to claim 1, characterized in that the said bacterium has an increased expression of the inosine biosynthesis genes. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве продуцента инозина используют штамм Escherichia coli AJ3732 (рMWKQ, pYDED3).5. The method according to claim 1, characterized in that the Escherichia coli strain AJ3732 (pMWKQ, pYDED3) is used as the producer of inosine. 6. Способ получения 5’-инозиновой кислоты, включающий стадии выращивания бактерии Escherichia coli в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного инозина и выделения полученной 5’-инозиновой кислоты, отличающийся тем, что используют бактерию Escherichia coli, способность к продукции инозина которой увеличена за счет повышения активности белков, выбранных из группы (А) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2); (В) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), и который обладает активностью, придающей бактерии повышенную устойчивость к 8-азааденину.6. A method of producing 5'-inosinic acid, comprising the steps of growing Escherichia coli bacteria in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated inosine and isolating the obtained 5'-inosinic acid, characterized in that they use Escherichia coli bacterium, the ability of which to produce inosine is increased over by increasing the activity of proteins selected from group (A) a protein that is represented by the amino acid sequence shown in the list of sequences under number 2 (SEQ ID NO: 2); (B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions or addition of one or more amino acids to the amino acid sequence shown in the list of sequences under number 2 (SEQ ID NO: 2), and which has an activity that gives bacteria increased resistance to 8-azaadenine. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что у указанной бактерии экспрессия генов биосинтеза инозина повышена.7. The method according to claim 6, characterized in that the said bacteria have increased expression of inosine biosynthesis genes. 8. Штамм Escherichia coli AJ13732 (pMWKQ, pYDED3)- продуцент инозина.8. The strain Escherichia coli AJ13732 (pMWKQ, pYDED3) - producer of inosine.
RU2002104464/13A 2002-02-21 2002-02-21 Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine RU2244004C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002104464/13A RU2244004C2 (en) 2002-02-21 2002-02-21 Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002104464/13A RU2244004C2 (en) 2002-02-21 2002-02-21 Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002104464A RU2002104464A (en) 2003-08-27
RU2244004C2 true RU2244004C2 (en) 2005-01-10

Family

ID=34880666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002104464/13A RU2244004C2 (en) 2002-02-21 2002-02-21 Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244004C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8034767B2 (en) 2006-12-22 2011-10-11 Ajinomoto Co., Inc. Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using a bacterium belonging to the genus Escherichia or Bacillus
WO2015060391A1 (en) 2013-10-23 2015-04-30 味の素株式会社 Method for producing target substance
WO2020071538A1 (en) 2018-10-05 2020-04-09 Ajinomoto Co., Inc. Method for producing target substance by bacterial fermentation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0509056A (en) 2004-03-31 2007-08-21 Ajinomoto Kk bacteria belonging to the genus bacillus or genus escherichia, and methods for producing a purine nucleoside, for producing a purine nucleotide, and for producing 5'-guanylic acid

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8034767B2 (en) 2006-12-22 2011-10-11 Ajinomoto Co., Inc. Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using a bacterium belonging to the genus Escherichia or Bacillus
WO2015060391A1 (en) 2013-10-23 2015-04-30 味の素株式会社 Method for producing target substance
WO2020071538A1 (en) 2018-10-05 2020-04-09 Ajinomoto Co., Inc. Method for producing target substance by bacterial fermentation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2365622C2 (en) METHOD OF PURINE NUCLEOZIDES AND NUCLEOTIDES PRODUCTION BY FERMENTATION WITH APPLICATION OF BACTERIA BELONGING TO GENUS Escherichia OR Bacillus
JP4760711B2 (en) Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using bacteria belonging to the genus Bacillus or Escherichia
US8298791B2 (en) Purine-derived substance-producing bacterium and a method for producing purine-derived substance
RU2482178C1 (en) MICROORGANISMS Corynebacterium WITH HIGHER PRODUCTION OF 5'-INOSINE ACID AND METHOD FOR PREPARING NUCLEIC ACIDS WITH USE THEREOF
KR20060136477A (en) Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using bacterium belonging to the genus Bacillus or Escherichia
RU2276688C2 (en) BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia AS PRODUCER OF L-HISTIDINE AND METHOD FOR PREPARING L-HISTIDINE
JP5488594B2 (en) Method for producing purine ribonucleoside and ribonucleotide
CN104342397B (en) The preparation method of purine substance
RU2239656C2 (en) Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants)
JP4352716B2 (en) Inosine-producing bacteria belonging to the genus Bacillus and a method for producing inosine
RU2260040C2 (en) Method for production of inosibe and inosine-5'-monophosphate, bacterium strain of genus bacillus as inosine producer (variants)
RU2271391C2 (en) METHOD FOR PREPARING INOSINE AND 5'-INOSINIC ACID BY FERMENTATION METHOD BY USING MICROORGANISMS BELONGING TO GENUS Escherichia
RU2244004C2 (en) Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine
RU2244003C2 (en) Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine
RU2294962C2 (en) YdhL PROTEIN FROM Bacillus amyloliquefaciens, DNA FRAGMENT, BACTERIUM BELONGING TO GENUS Esherichia OR Bacillus AS PRODUCER OF PURINE NUCLEOSIDES, METHOD FOR PRODUCTION OF PURINE NUCLEOSIDES AND PURINE NUCLEOTIDES
CN117802187A (en) Process for producing purine compounds