RU2261273C2 - Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants) - Google Patents

Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2261273C2
RU2261273C2 RU2002130592/13A RU2002130592A RU2261273C2 RU 2261273 C2 RU2261273 C2 RU 2261273C2 RU 2002130592/13 A RU2002130592/13 A RU 2002130592/13A RU 2002130592 A RU2002130592 A RU 2002130592A RU 2261273 C2 RU2261273 C2 RU 2261273C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
riboflavin
subtilis
strain
bacterium
bacillus subtilis
Prior art date
Application number
RU2002130592/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002130592A (en
Inventor
А.С. Миронов (RU)
А.С. Миронов
Н.В. Королькова (RU)
Н.В. Королькова
Л.Л. Эррайс (RU)
Л.Л. Эррайс
Л.Э. Семенова (RU)
Л.Э. Семенова
Д.А. Перумов (RU)
Д.А. Перумов
Р.А. Кренёва (RU)
Р.А. Кренёва
А.В. Глазунов (RU)
А.В. Глазунов
Р.И. Акишина (RU)
Р.И. Акишина
Юргис Антанас Владович Йомантас (RU)
Юргис Антанас Владович ЙОМАНТАС
Е.Г. Абалакина (RU)
Е.Г. Абалакина
Н.В. Стойнова (RU)
Н.В. Стойнова
Ю.И. Козлов (RU)
Ю.И. Козлов
В.Г. Дебабов (RU)
В.Г. Дебабов
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Институт Генетики И Селекции Промышленных Микроорганизмов" (Фгуп Госнии 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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Институт Генетики И Селекции Промышленных Микроорганизмов" (Фгуп Госнии Генетика) filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Институт Генетики И Селекции Промышленных Микроорганизмов" (Фгуп Госнии Генетика)
Priority to RU2002130592/13A priority Critical patent/RU2261273C2/en
Priority to EP03781159A priority patent/EP1563057A4/en
Priority to PCT/RU2003/000489 priority patent/WO2004046347A1/en
Publication of RU2002130592A publication Critical patent/RU2002130592A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2261273C2 publication Critical patent/RU2261273C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P25/00Preparation of compounds containing alloxazine or isoalloxazine nucleus, e.g. riboflavin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/07Bacillus
    • C12R2001/125Bacillus subtilis ; Hay bacillus; Grass bacillus

Abstract

FIELD: biotechnology, microbiology, vitamins.
SUBSTANCE: method relates to a method for preparing riboflavin by culturing the microorganism Bacillus subtilis as a producer in the nutrient medium containing rib-operon from Bacillus amyloliquefaciens, or microorganism able for utilization of glycerophosphate as a single carbon source, or eliciting the resistance against inhibition of growth by glyoxylate, and extraction of riboflavin prepared. Invention uses the following strains as producers of riboflavin: B. subtilis GM51/pMX45, B. subtilis GM41/pMX45, B. subtilis GM44/pMX45. Invention provides preparing riboflavin of the high degree of effectiveness.
EFFECT: improved preparing method.
5 cl, 4 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится микробиологической промышленности, в частности, к способу получения рибофлавина. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения рибофлавина с использованием бактерий, принадлежащих к роду Bacillus.The present invention relates to the microbiological industry, in particular, to a method for producing riboflavin. More specifically, the present invention relates to a method for producing riboflavin using bacteria belonging to the genus Bacillus.

Уровень техникиState of the art

Рибофлавин (витамин В2) является существенно важным соединением для высших животных, включая человека. Недостаток рибофлавина приводит к различным типам заболеваний, таким как облысение, воспаление кожных покровов и другие их повреждения, конъюнктивит, ухудшение зрения, задержка в росте и прочие.Riboflavin (Vitamin B 2 ) is an essential compound for higher animals, including humans. Riboflavin deficiency leads to various types of diseases, such as baldness, inflammation of the skin and other injuries, conjunctivitis, blurred vision, stunted growth and others.

Поэтому рибофлавин используют для приготовления коммерческих витаминных препаратов, используемых при дефиците витаминов, а также в качестве пищевой добавки. Кроме того, рибофлавин используют в качестве пищевого красителя, например, в майонезах, мороженом и других продуктах.Therefore, riboflavin is used for the preparation of commercial vitamin preparations used for vitamin deficiency, as well as as a dietary supplement. In addition, riboflavin is used as a food coloring, for example, in mayonnaise, ice cream and other products.

Рибофлавин получают как химическими, так и микробиологическими методами. В химических методах рибофлавин обычно получают как конечный продукт сложного многостадийного процесса, в котором используют достаточно дорогой исходный компонент, такой как D-рибоза.Riboflavin is obtained by both chemical and microbiological methods. In chemical methods, riboflavin is usually obtained as the end product of a complex multi-stage process that uses a rather expensive starting component, such as D-ribose.

Описано получение рибофлавина методом ферментации грибов, таких как Ashbya gossypii или Eremothecium ashbyii (The Merck Index, Windholz et al., eds. Merck & Co., page 1183, 1983). Также для продукции рибофлавина подходят дрожжи, такие как Candida или Saccharomyces (WO 93/03183, JP63098399A2, US Pat. 4,794,081). Кроме того, описаны грибы из рода Ashbya с увеличенной активностью изоцитратлиазы (ICL), обладающие способностью к продукции и накоплению рибофлавина (US Pat. 5,976,844).The production of riboflavin by fermentation of fungi such as Ashbya gossypii or Eremothecium ashbyii (The Merck Index, Windholz et al., Eds. Merck & Co., page 1183, 1983) is described. Yeast such as Candida or Saccharomyces (WO 93/03183, JP63098399A2, US Pat. 4,794,081) are also suitable for riboflavin production. In addition, fungi from the Ashbya genus with increased isocytratliase activity (ICL) having the ability to produce and accumulate riboflavin have been described (US Pat. 5,976,844).

Описаны мутанты Bacillus subtilis, полученные селекцией на аналогах пуринов, азагуанине и азаксантине, продуцирующие существенные количества рибофлавина (U.S. Pat. №3,900,368). В общем, обработка аналогами пуринов и рибофлавина позволяет получить мутанты с повышенным синтезом рибофлавина, так как эти мутации позволяют микроорганизму путем повышенной продукции рибофлавина вытеснять аналоги за счет конкурентного механизма (Matsui et al., Agric. Biol. Chem. 46:2003, 1982).Mutants of Bacillus subtilis are described, obtained by selection on purine analogues, azaguanine and azaxanthin, producing significant amounts of riboflavin (U.S. Pat. No. 3,900,368). In general, treatment with purine and riboflavin analogues allows one to obtain mutants with increased riboflavin synthesis, since these mutations allow the microorganism to displace analogs through increased riboflavin production due to the competitive mechanism (Matsui et al., Agric. Biol. Chem. 46: 2003, 1982) .

Было показано, что мутантные штаммы Bacillus subtilis, обладающие активностью по высвобождению фосфорной кислоты из 5'-гуаниловой кислоты не выше, чем 0.081 мкмоль/мин/(мг белка), способны к продукции рибофлавина (ЕР 0531708 В1).It was shown that mutant strains of Bacillus subtilis, with activity of releasing phosphoric acid from 5'-guanilic acid no higher than 0.081 μmol / min / (mg protein), are capable of producing riboflavin (EP 0531708 B1).

Мутантные штаммы Bacillus subtilis, селектированные по устойчивости к розеофлавину и 8-азагуанину и содержащие мутацию в гене ribC, производят рибофлавин (патент СССР 908092). Такими штаммами являются штаммы Bacillus subtilis ВНИИГенетика-304 и 304а. Далее был получен штамм Bacillus subtilis 304/pMX45, содержащий плазмиду с rib опероном из Bacillus subtilis, обладающий повышенной способностью к продукции рибофлавина (до 3.5 г/л) (патент Франции 2546907).Mutant strains of Bacillus subtilis, selected for resistance to roseoflavin and 8-azaguanine and containing a mutation in the ribC gene, produce riboflavin (USSR patent 908092). Such strains are strains of Bacillus subtilis VNIIGenetika-304 and 304a. Next, a strain of Bacillus subtilis 304 / pMX45 was obtained, containing a plasmid with a rib operon from Bacillus subtilis, which has increased ability to produce riboflavin (up to 3.5 g / l) (French patent 2546907).

Описан штамм Bacillus subtilis 62/pMX30ribO186, продуцирующий до 12.5 г/л рибофлавина в течение 42 часов ферментации (патент РФ 2081906). Штамм Bacillus subtilis 62/pMX30ribO186 был получен из штамма Bacillus subtilis RK6121 как мутант, устойчивый к 8-азагуанину, метионинсульфоксиду, диацетилу и псикофуранину и дополнительно содержащий плазмиду с мутантным (мутация в гене ribO) rib опероном из Bacillus subtilis.A strain of Bacillus subtilis 62 / pMX30ribO186 is described, producing up to 12.5 g / l of riboflavin within 42 hours of fermentation (RF patent 2081906). The strain Bacillus subtilis 62 / pMX30ribO186 was obtained from the strain Bacillus subtilis RK6121 as a mutant resistant to 8-azaguanine, methionine sulfoxide, diacetyl and psicofuranine and additionally containing a plasmid with the mutant (ribO mutation) ribus subt operon.

Штаммы бактерий, полученные введением генов биосинтеза рибофлавина из Bacillus sublilis в хромосому этой бактерии, также продуцируют рибофлавин (US Pat. 5,837,528, 5,925,538 и 6,322,995). Наилучшим среди известных штаммов является штамм RB50::[pRF69]60(Ade+), несущий транскрипционно модифицированный рибофлавиновый оперон, содержащий два промотора SPO1-15, продуцировал 13.0-14.0 г/л рибофлавина в течение 48 часов и 15 г/л рибофлавина в течение 56 часов (US Pat. 5,925,538) при выращивании на стандартных коммерческих средах и в стандартных коммерческих условиях.Bacterial strains obtained by introducing riboflavin biosynthesis genes from Bacillus sublilis into the chromosome of this bacterium also produce riboflavin (US Pat. 5,837,528, 5,925,538 and 6,322,995). The best known strain is the strain RB50 :: [pRF69] 60 (Ade + ) carrying a transcriptionally modified riboflavin operon containing two SPO1-15 promoters, producing 13.0-14.0 g / l riboflavin for 48 hours and 15 g / l riboflavin a for 56 hours (US Pat. 5,925,538) when grown on standard commercial media and standard commercial conditions.

Хотя продукция рибофлавина была существенно улучшена путем выведения вышеуказанных микроорганизмов или улучшения процесса его получения, необходимо разрабатывать более эффективные процессы получения рибофлавина для того, чтобы удовлетворить растущие потребности в этом витамине.Although riboflavin production has been significantly improved by eliminating the above microorganisms or improving its production process, it is necessary to develop more efficient riboflavin production processes in order to meet the growing demand for this vitamin.

Описание изобретенияDescription of the invention

Целью настоящего изобретения является увеличение продуктивности рибофлавина штаммами - продуцентами рибофлавина и предоставление способа получения рибофлавина с использованием таких штаммов.The aim of the present invention is to increase the productivity of riboflavin by strains producing riboflavin and to provide a method for producing riboflavin using such strains.

Для увеличения продукции рибофлавина авторы настоящего изобретения сконструировали штамм, содержащий дерегулированный rib оперон из Bacillus amyloliquefaciens. Затем был получен мутантный штамм, обладающий способностью к утилизации глицерофосфата и устойчивый к ингибированию роста глиоксилатом.To increase the production of riboflavin, the authors of the present invention constructed a strain containing a deregulated rib operon from Bacillus amyloliquefaciens. Then, a mutant strain was obtained with the ability to utilize glycerophosphate and resistant to growth inhibition by glyoxylate.

Так было совершено настоящее изобретение.Thus, the present invention was accomplished.

Настоящее изобретение предоставляет бактерию, принадлежащую к роду Bacillus и обладающую способностью к продукции рибофлавина. В частности, настоящее изобретение предоставляет бактерию с повышенной способностью к продукции рибофлавина, обусловленной присутствием дерегулированного rib оперона из Bacillus amyloliquefaciens, способностью к утилизации глицерофосфата и/или мутацией, придающей устойчивость к глиоксилату.The present invention provides a bacterium belonging to the genus Bacillus and having the ability to produce riboflavin. In particular, the present invention provides a bacterium with increased ability to produce riboflavin, due to the presence of a deregulated rib operon from Bacillus amyloliquefaciens, the ability to utilize glycerophosphate and / or a mutation that confers glyoxylate resistance.

Также настоящее изобретение предоставляет способ получения рибофлавина методом ферментации, включающий стадии выращивания вышеуказанной бактерии в питательной среде и выделения рибофлавина из культуральной жидкости.The present invention also provides a method for producing riboflavin by a fermentation method, comprising the steps of growing the above bacteria in a culture medium and isolating riboflavin from the culture fluid.

Настоящее изобретение представляет собой следующее:The present invention is as follows:

1. Бактерия Bacillus subtilis, обладающая способностью к продукции рибофлавина, содержащая гетерологичный rib оперон в хромосоме указанной бактерии, в которой указанным rib опероном является rib оперон из Bacillus amyloliquefaciens.1. The bacterium Bacillus subtilis, with the ability to produce riboflavin, containing a heterologous rib operon in the chromosome of the bacterium, in which the specified rib operon is a rib operon from Bacillus amyloliquefaciens.

2. Бактерия Bacillus subtilis в соответствии с 1, в которой указанный rib оперон из Bacillus amyloliquefaciens дерегулирован.2. The bacterium Bacillus subtilis in accordance with 1, in which the specified rib operon from Bacillus amyloliquefaciens is deregulated.

3. Бактерия Bacillus subtilis. обладающая способностью к продукции рибофлавина и способностью к утилизации глицерофосфата.3. The bacterium Bacillus subtilis. with the ability to produce riboflavin and the ability to utilize glycerophosphate.

4. Бактерия Bacillus subtilis, обладающая способностью к продукции рибофлавина и устойчивостью к ингибированию роста глиоксилатом.4. The bacterium Bacillus subtilis, with the ability to produce riboflavin and resistance to growth inhibition by glyoxylate.

5. Бактерия Bacillus subtilis, обладающая способностью к продукции рибофлавина и обладающая одной или несколькими из следующих характеристик:5. The bacterium Bacillus subtilis, with the ability to produce riboflavin and having one or more of the following characteristics:

- содержит rib оперон из Bacillus amyloliquefaciens в хромосоме этой бактерии;- contains rib operon from Bacillus amyloliquefaciens in the chromosome of this bacterium;

- обладает способностью к утилизации глицерофосфата и- has the ability to utilize glycerophosphate and

- обладает устойчивостью к ингибированию роста глиоксилатом.- It is resistant to growth inhibition by glyoxylate.

6. Способ получения рибофлавина, включающий стадии выращивания бактерии в соответствии с 1-5 в питательной среде и выделения рибофлавина из культуральной жидкости.6. A method of producing riboflavin, comprising the stage of growing bacteria in accordance with 1-5 in a nutrient medium and isolating riboflavin from the culture fluid.

Более детально настоящее изобретение будет описано ниже.In more detail, the present invention will be described below.

(1) Бактерия согласно настоящему изобретению.(1) A bacterium according to the present invention.

Бактерией согласно настоящему изобретению является бактерия Bacillus sublilis, обладающая способностью к продукции рибофлавина, в которой продукция рибофлавина увеличена путем введения в хромосому бактерии гетерологичного rib оперона из Bacillus amyloliquefaciens.The bacterium of the present invention is the bacterium Bacillus sublilis, which is capable of producing riboflavin, in which the production of riboflavin is increased by introducing the heterologous rib operon from Bacillus amyloliquefaciens into the bacterial chromosome.

Использованный здесь термин «бактерия, обладающая способностью к продукции рибофлавина» означает бактерию, способную к продукции и накоплению в питательной среде рибофлавина в количестве большем, чем природный или родительский штамм В.subtilis, такой как штамм В.subtilis 168, и, предпочтительно, означает, что указанный микроорганизм способен к продукции и накоплению в питательной среде не менее 0.5 г/л, более предпочтительно не менее чем 1.0 г/л рибофлавина.As used herein, the term “bacterium with the ability to produce riboflavin" means a bacterium capable of producing and accumulating in the nutrient medium riboflavin in an amount greater than the natural or parental strain of B. subtilis, such as strain of B. subtilis 168, and preferably means that said microorganism is capable of producing and accumulating in a nutrient medium not less than 0.5 g / l, more preferably not less than 1.0 g / l of riboflavin.

Термин «бактерия Bacillus subtilis» означает бактерию, которую относят к виду Bacillus subtilis в соответствии с классификацией, известной для специалиста в области микробиологии. А термин «бактерия Bacillus amyloliquefaciens» означает бактерию, которую относят к виду Bacillus amyloliquefaciens в соответствии с классификацией, известной для специалиста в области микробиологии.The term "bacterium Bacillus subtilis" means a bacterium that is classified as Bacillus subtilis in accordance with the classification known to a person skilled in the field of microbiology. And the term "bacterium Bacillus amyloliquefaciens" means a bacterium that belongs to the species Bacillus amyloliquefaciens in accordance with the classification known to a specialist in the field of microbiology.

Термин «rib оперон» означает фрагмент хромосомы, содержащий гены, кодирующие белки, существенные для продукции рибофлавина, rib оперон в бактериях, принадлежащих к роду Bacillus, содержит следующие гены: ген ribO, кодирующий регуляторный элемент, ген ribG, кодирующий деаминаза/редуктазу, ген ribB, кодирующий рибофлавинсинтазу (α-субъединицу), ген ribA, кодирующий ГТФ-циклогидролазу/3,4-дигидрокси-2-бутанон-4-фосфатсинтазу, ген ribH, кодирующий лимазинсинтетазу, и ген ribT, кодирующий белок с неизвестной функцией (Морозов и др., Мол. Генет. Мик. Вирусол., 7:42, 1948). Нуклеотидные последовательности генов ribG, ribB, ribA, ribH и ribH из Bacillus subtilis представлены в базе данных GenBank под номерами gi:16079385, gi:16079384, gi:16079383, gi:16079382 и gi:16079381, соответственно (нуклеотиды с 2429492 по 2430577, с 2428834 по 2429481, с 2427623 по 2428819, с 2427126 по 2427590 и с 2426639 по 2427013 в последовательности NC_000964.1).The term “rib operon” means a chromosome fragment containing genes encoding proteins essential for the production of riboflavin, rib operon in bacteria belonging to the genus Bacillus, contains the following genes: ribO gene, encoding a regulatory element, ribG gene, encoding deaminase / reductase, gene ribB encoding riboflavin synthase (α-subunit), ribA gene encoding GTP cyclohydrolase / 3,4-dihydroxy-2-butanone-4-phosphate synthase, ribH gene encoding limazine synthetase, and ribT gene encoding a protein with unknown function (Morozov and et al., Mol. Genet. Mik. Virusol., 7:42, 1948). The nucleotide sequences of the ribG, ribB, ribA, ribH, and ribH genes from Bacillus subtilis are presented in the GenBank database under the numbers gi: 16079385, gi: 16079384, gi: 16079383, gi: 16079382 and gi: 16079381, respectively (nucleotides 2429492 to 2430577, from 2428834 to 2429481, from 2427623 to 2428819, from 2427126 to 2427590 and from 2426639 to 2427013 in the sequence NC_000964.1).

Термин «гетерологичный оперон», использованный здесь, означает, что указанный оперон был выделен из хромосомы организма, отличного от Bacillus sublilis. Бактерия, содержащая гетерологичный оперон в хромосоме, может быть получена стандартными методами рекомбпнантных ДНК, трансформацией, трансфекцией.The term “heterologous operon” as used herein means that said operon has been isolated from a chromosome of an organism other than Bacillus sublilis. A bacterium containing a heterologous operon in the chromosome can be obtained by standard methods of recombinant DNA, transformation, transfection.

Термин «дерегулирован» означает, что уровень продукции рибофлавина выше, чем уровень продукции, наблюдаемый у бактерии с природной регуляторной системой синтеза рибофлавина (а именно, природной бактерией). Примерами бактерий, обладающими дерегулированным rib опероном, являются бактерии, устойчивые к различными аналогам пуринов и их антагонистам, или аналогам рибофлавина.The term “deregulated” means that the level of production of riboflavin is higher than the level of production observed in bacteria with a natural regulatory system for the synthesis of riboflavin (namely, a natural bacterium). Examples of bacteria having a deregulated rib operon are bacteria that are resistant to various purine analogs and their antagonists, or riboflavin analogs.

Дерегуляция регуляторной системы синтеза рибофлавина может быть осуществлена путем изменения регуляторного участка оперона, замены указанного регуляторного участка другим сильным участком с конститутивным уровнем экспрессии, инактивации гена, кодирующего репрессор, получением мутаций в белке - репрессоре и т.д. Указанная дерегуляция может быть осуществлена традиционными методами, такими как мутагенная обработка с использованием УФ излучения или обработкой нитрозогуанидином (N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-направленным мутагенезом, разрушением гена с использованием гомологичной рекомбинации и/или инсерционно-делеционным мутагенезом.The deregulation of the regulatory system for riboflavin synthesis can be carried out by changing the regulatory region of the operon, replacing the regulatory region with another strong region with a constitutive expression level, inactivating the gene encoding the repressor, obtaining mutations in the repressor protein, etc. This deregulation can be carried out by traditional methods, such as mutagenic treatment using UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine), site-directed mutagenesis, gene disruption using homologous recombination and / or insertional deletion mutagenesis.

Термин «способность к утилизации глицерофосфата» означает способность метаболизировать глицерофосфат более эффективно, чем родительский штамм, например, способность штамма В.subtilis, используемого в настоящем изобретении, расти быстрее, чем родительский штамм, в случае, когда указанные штаммы выращиваются на среде, содержащей глицерофосфат в качестве единственного источника углерода. Более конкретно это означает, что штамм В.sublilis обладает способностью к утилизации глицерофосфата, если этот штамм растет быстрее, чем родительский штамм, в случае, когда указанные штаммы выращиваются в подходящих условиях на среде, содержащей глицерофосфат в качестве единственного источника углерода, например, в жидкой среде, содержащей 0.1% глицерофосфата. Более конкретно, можно говорить о том, что штамм В. subtilis обладает способностью к утилизации глицерофосфата, если этот штамм образует колонии в течение 2 дней при 37°С при выращивании этого штамма на агаризованной среде, содержащей глицерофосфат в качестве единственного источника углерода, например, на среде, содержащей 0.1% глицерофосфата и агар, в подходящих условиях. Термин «подходящие условия» относится к температуре, рН, доступу воздуха или необязательному присутствию необходимых питательных веществ и прочим условиям, необходимым для выращивания штамма В.subtilis.The term “glycerophosphate recycling ability” means the ability to metabolize glycerophosphate more efficiently than the parent strain, for example, the ability of the B. subtilis strain used in the present invention to grow faster than the parent strain when these strains are grown on a medium containing glycerophosphate as the sole carbon source. More specifically, this means that the strain of B. sublilis has the ability to utilize glycerophosphate if this strain grows faster than the parent strain, when these strains are grown under suitable conditions on a medium containing glycerophosphate as the sole carbon source, for example, liquid medium containing 0.1% glycerophosphate. More specifically, we can say that the strain B. subtilis has the ability to utilize glycerophosphate if this strain colonizes within 2 days at 37 ° C when growing this strain on an agar medium containing glycerophosphate as the sole carbon source, for example, on a medium containing 0.1% glycerophosphate and agar, under suitable conditions. The term “suitable conditions” refers to temperature, pH, access to air, or the optional presence of essential nutrients and other conditions necessary for growing a strain of B. subtilis.

Известно, что ферменты гликонеогенеза обладают уровнем активности, недостаточным для повторной утилизации продуктов гликолиза, таких как глицерофосфаты. Также известно, что штаммы В.subtilis растут очень плохо на средах, содержащих глицерофосфат в качестве единственного источника углерода. Исходя из этого было высказано предположение, что выделение мутантов, способных расти на среде, содержащей глицерофосфат в качестве единственного источника углерода, позволит получить мутанты с повышенным уровнем активности ферментов, вовлеченных в гликонеогенез, и, вследствие этого, повысить продукцию рибофлавина в ходе процесса ферментации на сахарозе.Glyconeogenesis enzymes are known to have an activity level insufficient for the recycling of glycolysis products, such as glycerophosphates. It is also known that B. subtilis strains grow very poorly on media containing glycerophosphate as the sole carbon source. Based on this, it was suggested that the isolation of mutants capable of growing on a medium containing glycerophosphate as the sole carbon source will allow mutants to be obtained with an increased level of activity of enzymes involved in glyconeogenesis and, as a result, increase the production of riboflavin during the fermentation process by sucrose.

Термин «бактерия обладает устойчивостью к ингибированию роста глиоксилатом» означает бактерию, полученную из родительского штамма путем модификации генетических свойств таким образом, что штамм становится способен к росту на питательной среде, содержащей глиоксилат. Конкретно, устойчивость к глиоксилату означает способность бактерии к росту на минимальной среде, содержащей глиоксилат в концентрации, при которой родительский штамм указанной бактерии не может расти, или способность бактерии расти быстрее на питательной среде, содержащей глиоксилат, чем природный или родительский штамм указанной бактерии. Например, бактерия, которая способна образовывать колонии при выращивании в течение 3-5 дней при 34°С на чашках с агаризованной средой, содержащей 0.5 мг/мл или более, предпочтительно 1.0 мг/мл или более глиоксилата, является устойчивой к глиоксилату.The term "bacterium is resistant to growth inhibition by glyoxylate" means a bacterium obtained from the parent strain by modifying the genetic properties so that the strain becomes capable of growth on a nutrient medium containing glyoxylate. Specifically, glyoxylate resistance means the ability of a bacterium to grow on a minimal medium containing glyoxylate at a concentration at which the parent strain of said bacterium cannot grow, or the ability of a bacterium to grow faster on a nutrient medium containing glyoxylate than a natural or parent strain of said bacterium. For example, a bacterium that is able to form colonies when grown for 3-5 days at 34 ° C on plates with an agar medium containing 0.5 mg / ml or more, preferably 1.0 mg / ml or more glyoxylate, is resistant to glyoxylate.

Глиоксилат является очень важным промежуточным соединением глиоксилатного шунта, необходимого для роста на таких источниках углерода, как ацетат или жирные кислоты, поскольку указанный путь позволяет впрямую конвертировать ацетил-СоА в промежуточные продукты метаболизма. Указанный путь включает три фермента. Два из них, изоцитратлиаза и малатсинтаза А, превращают некоторые интермедиаты цикла трикарбоновых кислот из изоцитрата в малат. Было показано, что, в отличие от Е.coli, активности ферментов глиоксилатного шунта в В.subtilis очень низкие. Кроме того, глиоксилат ингибирует рост природных клеток В.subtilis в концентрации 1 мг/мл. Для увеличения активности ферментов глиоксилатного шунта было решено получить мутанты, устойчивые к глиоксилату.Glyoxylate is a very important intermediate compound of the glyoxylate shunt, necessary for growth on carbon sources such as acetate or fatty acids, since this pathway allows direct conversion of acetyl-CoA to intermediate metabolic products. The indicated pathway includes three enzymes. Two of them, isocitratliase and malatesynthase A, convert some intermediates of the tricarboxylic acid cycle from isocitrate to malate. It was shown that, unlike E. coli, the activity of the glyoxylate shunt enzymes in B. subtilis is very low. In addition, glyoxylate inhibits the growth of natural B. subtilis cells at a concentration of 1 mg / ml. To increase the activity of glyoxylate shunt enzymes, it was decided to obtain glyoxylate resistant mutants.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена из бактерии, уже обладающей способностью к продукции рибофлавина, путем придания ей устойчивости и/или способности к утилизации глицерофосфата. Кроме того, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания способности к продукции рибофлавина бактерии, уже обладающей специфической устойчивостью и/или способностью к утилизации глицерофосфата.The bacterium of the present invention can be obtained from a bacterium already possessing the ability to produce riboflavin by imparting stability and / or the ability to utilize glycerophosphate. In addition, the bacterium according to the present invention can be obtained by giving the ability to produce riboflavin bacteria, already possessing specific resistance and / or the ability to utilize glycerophosphate.

Таким образом, любой известный штамм бактерии, принадлежащей к роду Bacillus, обладающей способностью к продукции рибофлавина, можно подвергнуть одной или нескольким вышеописанным мутагенным обработкам, а затем проверить полученные мутантные штаммы на соответствие вышеописанным требованиям настоящего изобретения, включающим утилизацию глицерофосфата и устойчивость к глиоксилату, и, следовательно, подходящим для использования в настоящем изобретении. Полученные штаммы проверяются путем выращивания в питательной среде, и штаммы, обладающие способностью к продукции рибофлавина с выходом большим, чем родительский штамм, отбираются и используются в настоящем изобретении.Thus, any known strain of the bacterium belonging to the genus Bacillus with the ability to produce riboflavin can be subjected to one or more of the mutagenic treatments described above, and then the obtained mutant strains can be checked for compliance with the above requirements of the present invention, including glycerophosphate utilization and glyoxylate resistance, and therefore suitable for use in the present invention. The obtained strains are checked by growing in a nutrient medium, and strains with the ability to produce riboflavin with a yield greater than the parent strain are selected and used in the present invention.

В качестве родительских штаммов, которые могут быть улучшены с целью получения бактерии согласно настоящему изобретению, могут быть использованы штаммы бактерий, принадлежащих к роду Bacillus, - продуценты рибофлавина, такие как штаммы Bacillus subtilis ВНИИГенетика-304 и 304а (патент СССР 908092), штамм Bacillus subtilis 304/рМХ45 (ЦМПМ В-2694) (патент Франции 2546907), штамм Bacillus subtilis 62/pMX30riO186 (ВКПМ В-6797) (патент РФ 2081906), штамм Bacillus subtilis RB50::[pRF69]60(Ade+) (патент США 5,925,538), штамм Bacillus subtilis FERM BP-3855 and FERM BP-3855 (Европейский патент ЕР 0531708В1) и подобные им.As parent strains that can be improved to produce bacteria according to the present invention, bacterial strains belonging to the genus Bacillus can be used, riboflavin producers such as Bacillus subtilis strains VNIIGenetika-304 and 304a (USSR patent 908092), Bacillus strain subtilis 304 / pMX45 (CMPM B-2694) (French patent 2546907), Bacillus subtilis 62 / pMX30riO186 strain (VKPM B-6797) (RF patent 2081906), Bacillus subtilis RB50 strain :: [pRF69] 60 (Ade + ) (patent USA 5,925,538), a strain of Bacillus subtilis FERM BP-3855 and FERM BP-3855 (European patent EP 0531708B1) and the like.

(2) Способ получения рибофлавина(2) Method for producing riboflavin

Способом согласно настоящему изобретению является способ получения рибофлавина, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде и выделения рибофлавина из культуральной жидкости.The method according to the present invention is a method for producing riboflavin, comprising the steps of growing a bacterium according to the present invention in a culture medium and isolating riboflavin from the culture fluid.

В способе согласно настоящему изобретению выращивание бактерии, принадлежащей к роду Bacillus, выделение и очистка рибофлавина из культуральной жидкости могут быть осуществлены способом, подобным традиционным способам получения рибофлавина методом ферментации с использованием бактерии.In the method according to the present invention, the cultivation of a bacterium belonging to the genus Bacillus, the isolation and purification of riboflavin from the culture fluid can be carried out in a manner similar to traditional methods for producing riboflavin by fermentation using a bacterium.

Питательная среда для продукции рибофлавина может быть как синтетической, так и натуральной при условии, что она содержит источники углерода, азота, неорганические ионы и другие необходимые органические компоненты. В качестве источника углерода могут быть использованы сахариды, такие как глюкоза, лактоза, галактоза, фруктоза, арабиноза, мальтоза, ксилоза, трехалоза и гидролизат крахмала; спирты, такие как глицерин, маннитол и сорбитол; органические кислоты, такие как глюконовая, фумаровая, лимонная и янтарная кислоты, и подобные соединения. В качестве источника азота могут быть использованы неорганические соли азота, такие как сульфат аммония, хлорид аммония и фосфат аммония; органические соединения азота, такие как гидролизат соевых бобов; газообразный аммиак; водный раствор аммиака и подобные соединения. Желательно, чтобы витамины, такие как витамин B1, другие необходимые соединения, например, нуклеиновые кислоты, такие как аденин и РНК, или дрожжевой экстракт и подобные соединения присутствовали в подходящих количествах в качестве органических питательных добавок. Кроме того, небольшие количества фосфата кальция, сульфата магния, ионов железа, марганца и подобных соединений могут быть добавлены, если это необходимо.The nutrient medium for the production of riboflavin can be either synthetic or natural, provided that it contains sources of carbon, nitrogen, inorganic ions and other necessary organic components. As a carbon source, saccharides such as glucose, lactose, galactose, fructose, arabinose, maltose, xylose, trialose and starch hydrolyzate can be used; alcohols such as glycerin, mannitol and sorbitol; organic acids such as gluconic, fumaric, citric and succinic acids, and the like. Inorganic nitrogen salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate can be used as a nitrogen source; organic nitrogen compounds such as soybean hydrolyzate; ammonia gas; aqueous ammonia and the like. It is desirable that vitamins such as vitamin B 1 , other necessary compounds, for example, nucleic acids such as adenine and RNA, or yeast extract and the like, are present in suitable amounts as organic nutritional supplements. In addition, small amounts of calcium phosphate, magnesium sulfate, iron ions, manganese and similar compounds can be added, if necessary.

Выращивание осуществляют предпочтительно в аэробных условиях от 16 до 72 часов, и температуру в ходе выращивания поддерживают в пределах от 30 до 45°С, рН - в пределах от 5 до 8. рН поддерживают, используя неорганические и органические кислые и основные соединения, а также газообразный аммиак.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions from 16 to 72 hours, and the temperature during the cultivation is maintained in the range from 30 to 45 ° C, the pH is in the range from 5 to 8. The pH is maintained using inorganic and organic acidic and basic compounds, as well as gaseous ammonia.

Рибофлавин может быть выделен из культуральной жидкости любым или комбинацией любых известных методов, таких как методики с использованием ионообменной хроматографии и осаждение,Riboflavin can be isolated from the culture fluid by any or a combination of any known methods, such as those using ion exchange chromatography and precipitation,

Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Пример 1. Конструирование штамма Bacillus subtilis, содержащего рибофлавиновый оперон из Bacillus amyloliquefaciens в хромосоме.Example 1. Construction of a strain of Bacillus subtilis containing riboflavin operon from Bacillus amyloliquefaciens on the chromosome.

Известно, что прямая гомологическая рекомбинация rib оперона из В.amyloliquefaciens в хромосому В.subtilis не приводит к успеху.It is known that direct homologous recombination of the rib operon from B. amyloliquefaciens to the B. subtilis chromosome does not lead to success.

Чтобы клонировать гены биосинтеза рибофлавина, хромосомная ДНК штамма В.amyloliquefaciens A50 была обработана рестриктазой HindIII. Полученная смесь фрагментов ДНК была лигирована в вектор pACYC184 (NBL Gene Sciences Ltd., UK, GenBank/EMBL accession number X06403), предварительно обработанный этой же рестриктазой. Полученный продукт был использован для трансформации штамма Е.coli BSV821. Были отобраны трансформанты, способные к росту на питательной среде, содержащей хлорамфеникол. Из таких трансформантов была выделена плазмида и фрагмент, содержащий rib оперон, был переклонирован в вектор рСВ20. Полученную плазмиду назвали рВХ2. Плазмида рВХ2 комплементировала мутации во всех генах rib оперона, за исключением генов ribTD.To clone the riboflavin biosynthesis genes, the chromosomal DNA of B. amyloliquefaciens A50 strain was treated with HindIII restriction enzyme. The resulting mixture of DNA fragments was ligated into the pACYC184 vector (NBL Gene Sciences Ltd., UK, GenBank / EMBL accession number X06403) pretreated with the same restriction enzyme. The resulting product was used to transform E. coli strain BSV821. Transformants capable of growth on a nutrient medium containing chloramphenicol were selected. A plasmid was isolated from such transformants and the fragment containing the rib operon was cloned into the pCB20 vector. The resulting plasmid was named pBX2. Plasmid pBX2 complemented mutations in all rib operon genes, with the exception of ribTD genes.

Для выведения мутантов с конститутивной экспрессией генов биосинтеза рибофлавина плазмида рВХ2 была обработана гидроксиламином в ходе стандартной процедуры мутагенеза. Лабораторный ауксотрофный штамм В.subtilis ribG850 был трансформирован мутантной ДНК плазмидой и была оценена способность полученных трансформантов производить рибофлавин. С помощью ПЦР было установлено, что продукция рибофлавина была обусловлена мутациями в гене ribO. Мутация ribO1 (замена Т на С в положении +87) была идентична известной мутации в опероне В.subtilis. Мутация ribO2 оказалась новой мутацией С на Т в положении +149. Плазмида, содержащая мутацию ribO2, была названа рВХ21. Штамм В.subtilis ribG850, трансформированный плазмидой рВХ21, производил до 65 мг/л рибофлавина при том, что тот же штамм, трансформированный плазмидой рВХ2, вообще не производил рибофлавин.To remove mutants with constitutive expression of riboflavin biosynthesis genes, plasmid pBX2 was treated with hydroxylamine using a standard mutagenesis procedure. The laboratory auxotrophic strain of B. subtilis ribG850 was transformed with a mutant DNA plasmid and the ability of the obtained transformants to produce riboflavin was evaluated. Using PCR, it was found that riboflavin production was due to mutations in the ribO gene. The ribO1 mutation (replacing T with C at position +87) was identical to the known mutation in the B. subtilis operon. The ribO2 mutation turned out to be a new mutation C to T at position +149. The plasmid containing the ribO2 mutation was named pBX21. The strain B. subtilis ribG850 transformed with plasmid pBX21 produced up to 65 mg / L of riboflavin, while the same strain transformed with plasmid pBX2 did not produce riboflavin at all.

Бесплазмидный штамм Bacillus subtilis ВНИИГенетика-304 (патент СССР 908092) был использован в качестве родительского штамма для конструирования штамма Bacillus subtilis GM49, содержащего в хромосоме дерегулированный рибофлавиновый оперон из Bacillus amyloliquefaciens. Для интеграции дерегулированного рибофлавинового оперона из Bacillus amyloliquefaciens в хромосому штамма Bacillus subtilis 304 был сконструирован вектор для интеграции рЕК14 (KmR, ApR, Rib+). Вектор рЕК14 состоит из E.coli плазмиды pUC19, гена канамицин нуклеотидилтрансферазы (kan) из плазмиды pUB110 и дерегулированного (мутация ribO2) рибофлавинового оперона Bacillus amyloliquefaciens из плазмиды рВХ21. Плазмида рЕК14 не способна к репликации в В.subtilis.The plasmid-free Bacillus subtilis strain VNII Genetika-304 (USSR patent 908092) was used as the parent strain for constructing the Bacillus subtilis strain GM49 containing the deregulated riboflavin operon from Bacillus amyloliquefaciens on the chromosome. To integrate the deregulated riboflavin operon from Bacillus amyloliquefaciens into the chromosome of the strain Bacillus subtilis 304, a vector for integration of pEK14 (Km R , Ap R , Rib + ) was constructed. The pEK14 vector consists of E. coli plasmid pUC19, the kanamycin nucleotidyl transferase (kan) gene from plasmid pUB110 and the deregulated (ribO2 mutation) riboflavin operon Bacillus amyloliquefaciens from plasmid pBX21. Plasmid pEK14 is not capable of replication in B. subtilis.

Для интеграции рЕК14 в хромосому был использован метод «случайной интеграции».To integrate pEK14 into the chromosome, the method of "random integration" was used.

Сначала BamHI-фрагмент плазмиды рЕК14 был лигирован с BamHI-фрагментами хромосомной ДНК из штамма В.subtilis 168. Плазмида, содержащая участки, гомологичные геному В.subtilis, была способна к интеграции в хромосому посредством гомологичной рекомбинации. Затем, полученная после лигирования смесь фрагментов была использована для трансформации лабораторного ауксотрофного штамма В.subtilis rib G850. Были отобраны трансформанты с фенотипом KmR, Rib+. Частота трансформации была около 100 на 1 γ ДНК. Было проанализировано 60 клонов с фенотипом KmR, Rib+. Большинство интегрантов было нестабильными или ауксотрофными. Они теряли маркеры KmR и Rib+ в процессе роста в питательной среде без антибиотиков. Был найден один стабильный интегративный клон, названный ВК53. Штамм В.subtilis BK53 ribG850 aab::рЕК14 (RibBam+ KmR) содержал рибофлавиновый оперон из В.amyloliquefaciens (RibBam+) и ген устойчивости к канамицину KmR (kan), интегрированные в хромосому В.subtilis в локус, называемый "aab".First, the BamHI fragment of plasmid pEK14 was ligated with BamHI fragments of chromosomal DNA from B. subtilis strain 168. The plasmid containing regions homologous to the B. subtilis genome was able to integrate into the chromosome by homologous recombination. Then, the mixture of fragments obtained after ligation was used to transform the laboratory auxotrophic strain of B. subtilis rib G850. Transformants with the phenotype Km R , Rib + were selected. The frequency of transformation was about 100 per 1 γ DNA. 60 clones with the phenotype Km R , Rib + were analyzed. Most integrants were unstable or auxotrophic. They lost the Km R and Rib + markers during growth in a culture medium without antibiotics. One stable integrative clone, named VK53, was found. The B. subtilis strain BK53 ribG850 aab :: pEK14 (Rib Bam + Km R ) contained the riboflavin operon from B. amyloliquefaciens (Rib Bam + ) and the kanamycin resistance gene Km R (kan) integrated into the B. subtilis chromosome at a locus called "aab "

Интегрированный оперон В.amyloliquefaciens был перемещен в хромосому реципиентного бесплазмидного штамма В.subtilis 304 - продуцента рибофлавина из штамма В. subtilis BK53 ribG850 ааб::рЕК14 (PibBam+ KmR) методом трансдукции с использованием фага АR9. Ген устойчивости к канамицину, интегрированный в хромосому В.subtilis вместе с рибофлавиновым опероном из В.amyloliquefaciens, использовался в качестве селекционного маркера. Полученный штамм был назван GM49. Указанный штамм GM49 aab::рЕК14 (RibBam+ KmR) содержит два рибофлавиновых оперона в хромосоме: собственный оперон и оперон из В.amyloliquefaciens.The integrated operon of B. amyloliquefaciens was transferred to the chromosome of the recipient plasmid-free strain of B. subtilis 304, a producer of riboflavin from B. subtilis strain BK53 ribG850 aab :: pEK14 (Pib Bam + Km R ) by transduction using phage AR9. The kanamycin resistance gene integrated into the B. subtilis chromosome together with the riboflavin operon from B. amyloliquefaciens was used as a selection marker. The resulting strain was named GM49. The indicated strain GM49 aab :: рЕК14 (Rib Bam + Km R ) contains two riboflavin operons in the chromosome: its own operon and the B. amyloliquefaciens operon.

Способность штамма В.subtilis GM49 к продукции рибофлавина была проверена в колбах с питательной средой, описанной ниже в секции «Условия ферментации». Процесс ферментации ("batch" ферментация) проводили в колбах емкостью 850 мл. Объем культуры был 150 мл. Штамм GM49 производил 3 г/л рибофлавина за 72 часа.The ability of the strain B. subtilis GM49 to produce riboflavin was tested in flasks with a nutrient medium, described below in the section "Fermentation conditions". The fermentation process (“batch” fermentation) was carried out in 850 ml flasks. The culture volume was 150 ml. Strain GM49 produced 3 g / L riboflavin in 72 hours.

Пример 2. Конструирование штамма Bacillus subtilis, содержащего как рибофлавиновый оперон из В.amyloliquefaciens в хромосоме, так и рибофлавиновый оперон из В. subtilis на плазмиде.Example 2. Construction of a strain of Bacillus subtilis containing both riboflavin operon from B. amyloliquefaciens on the chromosome and riboflavin operon from B. subtilis on the plasmid.

Штамм В.subtilis GM51/pMX45 был получен из бесплазмидного штамма В.subtilis GM49 - продуцента рибофлавина.The strain B. subtilis GM51 / pMX45 was obtained from the plasmid-free strain B. subtilis GM49, a producer of riboflavin.

Сначала был получен штамм, дефицитный по системе рекомбинации.First, a strain deficient in the recombination system was obtained.

Для получения штамма GM51 с инсерционной мутацией recE::cat в гене recE была использована плазмида рВТ69. Плазмида рВТ69, производная от плазмиды рВТ61, содержащей ген recE из Bacillus subtilis (Gassel M. and Alonso J.C., "Expression of the recE gene during induction of the SOS response in Bacillus subtilis recombination-deficient strains", Mol. Biology, 1989, 3(9), 1269-1276), содержала ген устойчивости к хлорамфениколу (cat), кодирующий хлорамфеникол ацетилтрансферазу. Плазмида рВТ69 была интегрирована в ген recE по участкам узнавания рестриктазы ClaI (recE::cat), присутствовавшим в гене. Мутантный ген recE::cat был интегрирован в хромосому штамма В.subtilis GM49 рекомбинацией двойным кроссинговером. Таким образом был получен штамм В. subtilis GM51 (aab::рЕК14 recE::cat (RibBam+ KmR CmR)).To obtain strain GM51 with an insertion mutation recE :: cat, the plasmid pBT69 was used in the recE gene. Plasmid pBT69, derived from plasmid pBT61 containing the recE gene from Bacillus subtilis (Gassel M. and Alonso JC, "Expression of the recE gene during induction of the SOS response in Bacillus subtilis recombination-deficient strains", Mol. Biology, 1989, 3 (9), 1269-1276), contained the chloramphenicol resistance gene (cat) encoding chloramphenicol acetyltransferase. Plasmid pBT69 was integrated into the recE gene at the recognition sites of the ClaI restriction enzyme (recE :: cat) present in the gene. The mutant recE :: cat gene was integrated into the chromosome of B. subtilis GM49 strain by double crossing over recombination. Thus, the strain B. subtilis GM51 was obtained (aab :: pEK14 recE :: cat (Rib Bam + Km R Cm R )).

Затем дефицитный по системе рекомбинации (recE::cat) CmR штамм В.subtilis GM51 был трансформирован плазмидой рМХ45, содержащей рибофлавиновый оперон из штамма В.subtilis ribO335. Указанная плазмида рМХ45 содержит большой (10 kb) фрагмент ДНК хромосомы В.subtilis. Плазмида рМХ45 является низкокопийной плазмидой (1-2 копии на клетку). Плазмида рМХ45 детально описана в патенте Франции 2546907.Then, the C.subtilis GM51 strain deficient in the recombination system (recE :: cat) Cm R was transformed with the plasmid pMX45 containing the riboflavin operon from the B. subtilis ribO335 strain. The indicated plasmid pMX45 contains a large (10 kb) DNA fragment of the chromosome B. subtilis. Plasmid pMX45 is a low-copy plasmid (1-2 copies per cell). Plasmid pMX45 is described in detail in French patent 2546907.

Штамм GM51/pMX45 производил 5.8 г/л рибофлавина в течение 72 часов ферментации в колбах и 15 г/л рибофлавина в течение 70 часов ферментации в ферментерах (jar fermentors) объемом 1 л.Strain GM51 / pMX45 produced 5.8 g / l of riboflavin for 72 hours of fermentation in flasks and 15 g / l of riboflavin for 70 hours of fermentation in 1 l of jar fermentors.

Пример 3. Выведение штамма Bacillus subtilis, способного к утилизации глицерофосфата в качестве единственного источника углерода.Example 3. The removal of a strain of Bacillus subtilis, capable of utilizing glycerophosphate as the sole carbon source.

Штамм В.subtilis GM41/pMX45 был получен из рибофлавинового продуцента В.subtilis GM51/pMX45 как спонтанный мутант, способный к утилизации глицерофосфата (0.1%) в качестве единственного источника углерода. Штамм В.subtilis GM41/pMX45 был получен селекцией на минимальной питательной среде Спицайзена, содержащей глицерофосфат (0.1%) вместо глюкозы. Штамм В.subtilis GM41/pMX45 был депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 113545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) в соответствии с Будапештской конвенцией 17 сентября 2002 под инвентарным номером ВКПМ В-8386.The strain B. subtilis GM41 / pMX45 was obtained from the riboflavin producer B. subtilis GM51 / pMX45 as a spontaneous mutant capable of utilizing glycerophosphate (0.1%) as the sole carbon source. The strain B. subtilis GM41 / pMX45 was obtained by selection on Spitzizen's minimal nutrient medium containing glycerophosphate (0.1%) instead of glucose. The strain B. subtilis GM41 / pMX45 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF, 113545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) in accordance with the Budapest Convention on September 17, 2002 under accession number VKPM B-8386.

Штамм В.subtilis GM41/pMX45 производил 8.8 г/л рибофлавина в течение 72 часов ферментации в колбах и 18 г/л рибофлавина в течение 70 часов ферментации в ферментерах (jar fermentors) объемом 1 л.The strain B. subtilis GM41 / pMX45 produced 8.8 g / l of riboflavin for 72 hours of fermentation in flasks and 18 g / l of riboflavin for 70 hours of fermentation in 1 l jar fermentors.

Пример 4. Выведение штамма Bacillus subtilis, устойчивого к глиоксилату.Example 4. The removal of the strain of Bacillus subtilis, resistant to glyoxylate.

Штамм В.subtilis GM44/pMX45 был получен из штамма В.subtilis GM41/pMX45 как спонтанный мутант, устойчивый к глиоксилату в концентрации 1 мг/мл. Штамм В.subtilis GM44/pMX45 был получен селекцией на минимальной питательной среде Спицайзена, содержащей 1 мг/мл глиоксилата и глицерофосфат (0.1%) вместо глюкозы.The strain B. subtilis GM44 / pMX45 was obtained from strain B. subtilis GM41 / pMX45 as a spontaneous mutant resistant to glyoxylate at a concentration of 1 mg / ml. The strain B. subtilis GM44 / pMX45 was obtained by selection on Spitzizen minimal nutrient medium containing 1 mg / ml glyoxylate and glycerophosphate (0.1%) instead of glucose.

Штамм В.subtilis GM44/pMX45 был депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 113545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) в соответствии с Будапештской конвенцией 17 сентября 2002 под инвентарным номером ВКПМ В-8387.The strain B. subtilis GM44 / pMX45 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF, 113545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) in accordance with the Budapest Convention on September 17, 2002 under accession number VKPM B-8387.

Штамм В.subtilis GM44/pMX45 производил 9.6 г/л рибофлавина в течение 72 часов ферментации в колбах и 21 г/л рибофлавина в течение 70 часов ферментации в ферментерах (jar fermentors) объемом 1 л.The strain B. subtilis GM44 / pMX45 produced 9.6 g / l of riboflavin for 72 hours of fermentation in flasks and 21 g / l of riboflavin for 70 hours of fermentation in 1 l jar fermentors.

Секция: Условия ферментацииSection: Fermentation Conditions

Посевную культуру (50 мл) получали путем выращивания штаммов в колбах на роторной качалке (200-220 об/мин) в течение 18 часов при 37°С.A seed culture (50 ml) was obtained by growing strains in flasks on a rotary shaker (200-220 rpm) for 18 hours at 37 ° C.

Посевная среда:Sowing medium:

СахарозаSucrose 20.0 г/л20.0 g / l Дрожжевой автолизатYeast autolysate 10.0 г/л10.0 g / l MgSO4×6H2OMgSO 4 × 6H 2 O 1.0 г/л1.0 g / l ЭритромицинErythromycin 10 γ/мл10 γ / ml рН перед стерилизациейpH before sterilization 7.1-7.27.1-7.2

Процесс продукции рибофлавина проводили на лабораторном ферментере Marubishi емкостью 1 л с биопроцессором. Условия культивации были следующими:The production process of riboflavin was carried out on a 1 L Marubishi laboratory fermenter with a bioprocessor. The cultivation conditions were as follows:

перемешивание 1100 об/мин, температура 39°С, аэрация 1:1 (v/v), начальный объем - 300 мл, инокуляция посевным материалом - 10% начального объема среды для ферментации, рН поддерживали при 7.0±0.2 с помощью 6% водного раствора аммиака и 5% серной кислоты. Смеси сахаров добавляли в ходе ферментации вместе с подкормкой.stirring 1100 rpm, temperature 39 ° С, aeration 1: 1 (v / v), initial volume 300 ml, inoculation with inoculum 10% of the initial volume of the medium for fermentation, the pH was maintained at 7.0 ± 0.2 using 6% aqueous ammonia solution and 5% sulfuric acid. Mixtures of sugars were added during fermentation along with top dressing.

В ходе ферментации контролировали остаточные концентрации сахаров (фруктоза, глюкоза, сахароза и мальтоза). Обычно режим подкормки выбирали таким образом, чтобы общая концентрация сахаров не превышала 10 г/л.During fermentation, residual sugars (fructose, glucose, sucrose and maltose) were monitored. Usually, the feeding regimen was chosen so that the total concentration of sugars did not exceed 10 g / l.

Состав начальной среды:The composition of the initial environment:

СахарозаSucrose 30.0 г/л30.0 g / l Дрожжевой порошокYeast powder 32.0 г/л32.0 g / l Зерновой экстрактCereal extract 10.8 г/л10.8 g / l КН2PO4 KN 2 PO 4 3.0 г/л3.0 g / l К2HPO4 K 2 HPO 4 9.0 г/л9.0 g / l MgSO4×7Н2OMgSO 4 × 7H 2 O 0.6 г/л0.6 g / l МочевинаUrea 6.0 г/л6.0 g / l

Состав подкормки:Top-up composition:

Меласса (тип С)Molasses (type C) 227 г/л227 g / l Сироп VHMSyrup VHM 227 г/л227 g / l СахарозаSucrose 419 г/л419 g / l

Подкормка содержит примерно 720 г/л сахаров (глюкоза, сахароза, мальтоза и др.)Top dressing contains approximately 720 g / l of sugars (glucose, sucrose, maltose, etc.)

Приготовление начальной средыCooking the initial environment

Дрожжевой порошок для питательной среды стерилизовали в кипящей водяной бане в течение 40 мин. 9.6 г дрожжевого порошка растворяли в 100 мл стерилизованной воды при 45-55°С. Процедуру проводили в стерильных колбах. Суспензию выдерживали в кипящей водяной бане в течение 40 мин. Все остальные компоненты среды стерилизовали стандартным способом в автоклаве.Nutrient yeast powder was sterilized in a boiling water bath for 40 minutes. 9.6 g of yeast powder was dissolved in 100 ml of sterilized water at 45-55 ° C. The procedure was carried out in sterile flasks. The suspension was kept in a boiling water bath for 40 minutes. All other components of the medium were sterilized in a standard way in an autoclave.

Начальный объем (AS)Initial Volume (AS) 300 мл300 ml Посевной материалSeed 30 мл30 ml Подкормка (0-120 ч)Top dressing (0-120 h) около 170 млabout 170 ml Вода (28-48 ч)Water (28-48 h) 90 мл90 ml Водный аммиак 1:1Water ammonia 1: 1 около 20-30 млabout 20-30 ml Пеногаситель (20% раствор в воде)Antifoam (20% solution in water) если необходимоif necessary Конечный объем (теоретический)Final volume (theoretical) 620 мл620 ml (реальный)(real) 550-570 мл550-570 ml Подкормка:Top dressing: 1.2 мл/ч (7-24 ч)1.2 ml / h (7-24 h) 1.5 мл/ч (25-72 ч)1.5 ml / h (25-72 h)

Продолжительность ферментации - до 120 часов.The duration of fermentation is up to 120 hours.

Количество произведенного рибофлавина определяли спектрофотометрически при 464 нм и подтверждали обращенно-фазовой ВЭЖХ (элюент - 34% метанол).The amount of riboflavin produced was determined spectrophotometrically at 464 nm and confirmed by reverse phase HPLC (eluent 34% methanol).

Claims (4)

1. Способ получения рибофлавина, включающий стадии выращивания бактерии Bacillus subtilis - продуцента рибофлавина и выделения рибофлавина из культуральной жидкости, отличающийся тем, что в качестве бактерии - продуцента рибофлавина используют бактерию Bacillus subtilis, обладающую, по крайней мере, одной из следующих характеристик:1. A method for producing riboflavin, comprising the steps of growing the bacterium Bacillus subtilis, a producer of riboflavin, and isolating riboflavin from the culture fluid, characterized in that the bacterium producing riboflavin uses the bacterium Bacillus subtilis, which has at least one of the following characteristics: содержит rib оперон из Bacillus amyloliquefaciens в хромосоме этой бактерии;contains rib operon from Bacillus amyloliquefaciens in the chromosome of this bacterium; обладает способностью к утилизации глицерофосфата илиhas the ability to utilize glycerophosphate or обладает устойчивостью к ингибированию роста глиоксилатом.possesses resistance to growth inhibition by glyoxylate. 2. Штамм Bacillus subtilis GM51/pMX45, содержащий в хромосоме rib оперон из Bacillus amyloliquefaciens, - продуцент рибофлавина.2. The strain Bacillus subtilis GM51 / pMX45 containing the rib operon from Bacillus amyloliquefaciens on the rib chromosome is a producer of riboflavin. 3. Штамм Bacillus subtilis GM41/pMX45 (ВКПМ В-8386), обладающий способностью к утилизации глицерофосфата, - продуцент рибофлавина.3. The strain Bacillus subtilis GM41 / pMX45 (VKPM B-8386), with the ability to utilize glycerophosphate, is a producer of riboflavin. 4. Штамм Bacillus subtilis GM44/pMX45 (ВКПМ В-8387), обладающий устойчивостью к ингибированию роста глиоксилатом, - продуцент рибофлавина.4. The strain Bacillus subtilis GM44 / pMX45 (VKPM B-8387), which is resistant to growth inhibition by glyoxylate, is a producer of riboflavin.
RU2002130592/13A 2002-11-15 2002-11-15 Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants) RU2261273C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002130592/13A RU2261273C2 (en) 2002-11-15 2002-11-15 Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants)
EP03781159A EP1563057A4 (en) 2002-11-15 2003-11-14 Method for producing riboflavin
PCT/RU2003/000489 WO2004046347A1 (en) 2002-11-15 2003-11-14 Method for producing riboflavin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002130592/13A RU2261273C2 (en) 2002-11-15 2002-11-15 Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002130592A RU2002130592A (en) 2004-08-20
RU2261273C2 true RU2261273C2 (en) 2005-09-27

Family

ID=32322598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002130592/13A RU2261273C2 (en) 2002-11-15 2002-11-15 Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants)

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1563057A4 (en)
RU (1) RU2261273C2 (en)
WO (1) WO2004046347A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2588657C2 (en) * 2011-12-01 2016-07-10 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Microorganism for producing simultaneously l-amino acid and riboflavin and method for production of l-amino acid and riboflavin using said method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5310155B2 (en) * 1972-10-26 1978-04-11
RU95100864A (en) * 1995-01-20 1996-07-10 Э.М. Тер-Саркисян Method of riboflavin isolation from cultural fluid
EP1038968A3 (en) * 1999-03-25 2002-10-02 Ajinomoto Co., Inc. Method for producing shikimic acid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2588657C2 (en) * 2011-12-01 2016-07-10 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Microorganism for producing simultaneously l-amino acid and riboflavin and method for production of l-amino acid and riboflavin using said method

Also Published As

Publication number Publication date
EP1563057A1 (en) 2005-08-17
WO2004046347A1 (en) 2004-06-03
EP1563057A4 (en) 2007-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100638497B1 (en) L-Glutamic acid-producing bacterium and method for producing L-glutamic acid
US7794990B2 (en) Microorganism of corynebacterium genus having enhanced L-lysine production ability and method of producing L-lysine using the same
EP1792975B1 (en) Microorganism of the genus Corynebacterium having enhanced L-lysine productivity and method of producing L-lysine using said microorganism
RU2282662C2 (en) Method for production of l-glutamic acid
CN108467848A (en) Corynebacteria microorganism using xylose and the method using its generation L-lysine
US7695949B2 (en) Process for producing a target fermentation product
JPH06169785A (en) Production of aromatic amino acid
JP5883780B2 (en) Yeast culture method
CN101104865B (en) Inosine producing bacterium belonging to the genus bacillus and method for producing inosine
WO2021035421A1 (en) Folate producing strain and the preparation and application thereof
CN111621454B (en) Gene engineering high-yield strain streptomyces diastatochromogenes, production method and application of epsilon-polylysine
SK43196A3 (en) Fragment dna, vector and microorganism containing genes for butyrobetaine/crotonobetaine-l-carnitine metabolism and process for producing of l-carnitine
KR20070047811A (en) Mutant yeast, method of producing glutathione-rich yeast, culture thereof, fraction thereof, yeast extract and glutathione-containing foods and drinks
RU2261273C2 (en) Method for preparing riboflavin, strains bacillus subtilis as producers of riboflavin (variants)
KR101138289B1 (en) Microorganism having glutamic acid-producing activity and process for producing glutamic acid using the same
KR100954052B1 (en) Microorganisms of corynebacterium having an inactivated gene encoding abc-transpoter and processes for the preparation of 5'-inosinic acid using the same
KR19990028940A (en) Method for producing riboflavin by microorganisms with denatured isocitrate lyase activity
JP2004180672A (en) Microorganism which produces riboflavin and method for producing the riboflavin by using the same
KR100793215B1 (en) Mutant bacterial strains l-lysine production
Glatz et al. Isolation and characterization of mutants of Propionibacterium strains
JP4620405B2 (en) Yeast mutant, method for producing yeast having high glutathione content, culture thereof, fraction thereof, yeast extract, and food and drink containing glutathione
JP2004180671A (en) Microorganism which produces riboflavin and method for producing the riboflavin by using the same
JPH0584067A (en) Production of inosine by fermentation
KR100576341B1 (en) Microorganisms of Corynebacterium having an enactivated gene encoding 5'-nucleotidase and processes for the preparation of 5'-inosinic acid using the same
KR101189888B1 (en) Novel yeast mutant containing increased RNA content, method for producing the same and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170327

PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220127

Effective date: 20220127