RU2288268C2 - 6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids - Google Patents

6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids Download PDF

Info

Publication number
RU2288268C2
RU2288268C2 RU2005101700/13A RU2005101700A RU2288268C2 RU 2288268 C2 RU2288268 C2 RU 2288268C2 RU 2005101700/13 A RU2005101700/13 A RU 2005101700/13A RU 2005101700 A RU2005101700 A RU 2005101700A RU 2288268 C2 RU2288268 C2 RU 2288268C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amino acid
bacterium
phosphogluconolactonase
gene
seq
Prior art date
Application number
RU2005101700/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005101700A (en
Inventor
Данила Вадимович Зименков (RU)
Данила Вадимович Зименков
Андрей Юрьевич Гулевич (RU)
Андрей Юрьевич Гулевич
Александра Юрьевна Скороходова (RU)
Александра Юрьевна Скороходова
Жанна Иосифовна Каташкина (RU)
Жанна Иосифовна Каташкина
Александр Дмитриевич Киверо (RU)
Александр Дмитриевич Киверо
Ирина Владимировна Бирюкова (RU)
Ирина Владимировна Бирюкова
Вера Георгиевна Дорошенко (RU)
Вера Георгиевна Дорошенко
Сергей Владимирович Машко (RU)
Сергей Владимирович Машко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ)
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" (ЗАО АГРИ) filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ)
Priority to RU2005101700/13A priority Critical patent/RU2288268C2/en
Priority to US11/063,223 priority patent/US20050191684A1/en
Priority to PCT/JP2005/003695 priority patent/WO2005080583A2/en
Priority to JP2006526886A priority patent/JP4670811B2/en
Priority to EP05710815.1A priority patent/EP1718731B2/en
Priority to BRPI0507978-0A priority patent/BRPI0507978A/en
Priority to KR1020067019815A priority patent/KR101201687B1/en
Priority to CN2005800060995A priority patent/CN101052707B/en
Publication of RU2005101700A publication Critical patent/RU2005101700A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288268C2 publication Critical patent/RU2288268C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: biotechnology, biochemistry, enzymes, amino acids, microbiology.
SUBSTANCE: invention relates to a method for producing and preparing L-amino acids, such as L-tryptophan, L-phenylalanine, L-tyrosine and L-histidine that are prepared by culturing the modified microorganism of genus Escherichia with enhanced activity of 6-phosphogluconolactonase. The claimed invention provides preparing indicated amino acids with the high degree of effectiveness.
EFFECT: enhanced yield of amino acids.
15 cl, 9 dwg, 5 tbl, 14 ex

Description

Область техники.The field of technology.

Настоящее изобретение относится к биотехнологии, конкретно к гену, полученному из бактерии Escherichia coli, кодирующему 6-фосфоглюконолактоназу, и к способу получения L-аминокислот методом ферментации. Указанный ген способствует увеличению продукции L-аминокислот, а именно ароматических L-аминокислот, таких как L-триптофан, L-фенилаланин и L-тирозин.The present invention relates to biotechnology, specifically to a gene derived from the bacterium Escherichia coli encoding 6-phosphogluconolactonase, and to a method for producing L-amino acids by fermentation. This gene contributes to an increase in the production of L-amino acids, namely aromatic L-amino acids, such as L-tryptophan, L-phenylalanine and L-tyrosine.

Предшествующий уровень техники.The prior art.

Пентозофосфатный путь (РРР) является важной частью центрального метаболизма у большинства организмов. В окислительной ветви пентозофосфатного пути происходит синтез НАДФ-Н, а фосфорилированные карбогидраты - промежуточные соединения неокислительной ветви пентозофосфатного пути, являются предшественниками пути биосинтеза нуклеотидов (рибозо-5-фосфат), ароматических аминокислот и витаминов (эритрозо-5-фосфат). Эритрозо-4-фосфат (Е4р) является основным предшественником общего пути биосинтеза ароматических L-кислот. Таким образом, оптимизация специфических путей биосинтеза фосфоенолпирувата (PEP) и Е4р может положительно повлиять на продукцию ароматических L-аминокислот.The pentose phosphate pathway (PPP) is an important part of central metabolism in most organisms. The synthesis of NADP-H occurs in the oxidative branch of the pentose phosphate pathway, and phosphorylated carbohydrates, intermediate compounds of the non-oxidative branch of the pentose phosphate pathway, are the precursors of the biosynthesis of nucleotides (ribose-5-phosphate), aromatic amino acids and vitamins (erythrozo-5-phosphate). Erythrose-4-phosphate (E4p) is the main precursor of the general pathway for the biosynthesis of aromatic L-acids. Thus, optimization of specific pathways of phosphoenolpyruvate (PEP) and E4p biosynthesis can positively affect the production of aromatic L-amino acids.

Окислительная ветвь пентозофосфатного цикла включает в себя три реакции. Первая и третья реакции катализируются хорошо изученными ферментами глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой (ЕС 1.1.1.49) и глюконат-6-фосфатдегидрогеназой (ЕС 1.1.1.44), которые кодируются генами zwf и gnd соответственно. Вторая реакция - это реакция гидролиза 6-фосфоглюконолактона с образованием 6-фосфоглюконата (Escherichia coli and Salmonella, Second Edition, Editor in Chief: F.C.Neidhardt, ASM Press, Washington D.C., 1996). Фермент, который катализирует эту реакцию, был обнаружен во многих организмах, включая, например, человека (Collard, F., et al, FEBS Lett., 459:2, 223-6 (1999)), Trypanosoma brucei (Duffieux, F., et al, J. Biol. Chem., 275:36, 27559-65 (2000)), Plasmodium berghei (Clarke, J.L., et al, Eur. J. Biochem., 268:7, 2013-9 (2001)), Pseudomonas aeroginosa (Hager P.W. et al, J. Bacteriol., 182:14, 3934-41 (2000)), Pseudomonas putida (Petruschka, L., et al, FEMS Microbiol. Lett., 215:1, 89-95 (2002)), хотя также известно, что указанная реакция может протекать спонтанно.The oxidative branch of the pentose phosphate cycle includes three reactions. The first and third reactions are catalyzed by the well-studied enzymes glucose-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.49) and gluconate-6-phosphate dehydrogenase (EC 1.1.1.44), which are encoded by the zwf and gnd genes, respectively. The second reaction is the hydrolysis of 6-phosphogluconolactone to form 6-phosphogluconate (Escherichia coli and Salmonella, Second Edition, Editor in Chief: F.C. Neidhardt, ASM Press, Washington D.C., 1996). An enzyme that catalyzes this reaction has been found in many organisms, including, for example, humans (Collard, F., et al, FEBS Lett., 459: 2, 223-6 (1999)), Trypanosoma brucei (Duffieux, F. , et al, J. Biol. Chem., 275: 36, 27559-65 (2000)), Plasmodium berghei (Clarke, JL, et al, Eur. J. Biochem., 268: 7, 2013-9 (2001) ), Pseudomonas aeroginosa (Hager PW et al, J. Bacteriol., 182: 14, 3934-41 (2000)), Pseudomonas putida (Petruschka, L., et al, FEMS Microbiol. Lett., 215: 1, 89- 95 (2002)), although it is also known that this reaction can proceed spontaneously.

δ-6-Фосфоглюконолактон, один из продуктов реакции, катализируемой глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой, способен образовывать изомер γ-6-фосфоглюконолактон путем внутримолекулярной перегруппировки. Только δ-6-фосфоглюконолактон может спонтанно гидролизоваться с образованием 6-фосфоглюконата, и абсолютно такую же реакцию катализируют известные ферменты 6-фосфоглюконолактоназы (ЕС 3.1.1.31) (Miclet E. et al., J Biol Chem., 276:37, 34840-46 (2001)). Ген pgl из E.coli, гипотетически presumably кодирующий 6-фосфоглюконолактоназу, был картирован на хромосоме E. coli между att-λ и геном chlD (в современных базах данных - ген modC). Мутанты E.coli (pgl-) имеют фенотип "maltose-blue" - колонии синего цвета на среде с мальтозой (Kupor, S.R. and Fraenkel, D.G., J. Bacteriol., 100:3, 1296-1301 (1969)), являющийся отличительной чертой штаммов, накапливающих мальтодекстрин (Adhya S. and Schwartz M., J Bacteriol, 108:2, 621-626 (1971)).δ-6-Phosphogluconolactone, one of the reaction products catalyzed by glucose-6-phosphate dehydrogenase, is able to form the γ-6-phosphogluconolactone isomer by intramolecular rearrangement. Only δ-6-phosphogluconolactone can spontaneously hydrolyze to form 6-phosphogluconate, and the well-known 6-phosphogluconolactonase enzymes (EC 3.1.1.31) catalyze exactly the same reaction (Miclet E. et al., J Biol Chem., 276: 37, 34840 -46 (2001)). The E. coli pgl gene, hypothetically presumably encoding 6-phosphogluconolactonase, was mapped on the E. coli chromosome between att-λ and the chlD gene (in modern databases, the modC gene). Mutants of E. coli (pgl - ) have the phenotype "maltose-blue" - blue colonies on a medium with maltose (Kupor, SR and Fraenkel, DG, J. Bacteriol., 100: 3, 1296-1301 (1969)), which a distinctive feature of the strains accumulating maltodextrin (Adhya S. and Schwartz M., J Bacteriol, 108: 2, 621-626 (1971)).

Но в настоящее время, неизвестны ни нуклеотидная последовательность, ни точное местоположение гена pgl на хромосоме E.coli. Из E.coli не были выделены ферменты, обладающие активностью 6-фосфоглюконолактоназы, также не существует публикаций, связывающих увеличение активности 6-фосфоглюконолактоназы в клетке бактерии - продуцента L-аминокислот с повышением продукции L-аминокислот указанной бактерией.But at present, neither the nucleotide sequence nor the exact location of the pgl gene on the E. coli chromosome is known. No enzymes with 6-phosphogluconolactonase activity were isolated from E. coli, and there are no publications linking an increase in the activity of 6-phosphogluconolactonase in the bacterial cell producing L-amino acids with an increase in the production of L-amino acids by this bacterium.

Описание изобретения.Description of the invention.

Целью настоящего изобретения является предоставлениеThe aim of the present invention is to provide

6-фосфоглюконолоктоназы из E.coli, для повышения продукции ароматических L-аминокислот штаммами-продуцентами, а также способ получения ароматических L-аминокислот указанными штаммами.6-phosphogluconolonctonases from E. coli, to increase the production of aromatic L-amino acids by producer strains, as well as a method for producing aromatic L-amino acids by said strains.

Данная цель была достигнута путем идентификации того факта, что открытая рамка считывания (ORF) ybhE в штамме E. coli К-12 кодирует 6-фосфоглюконолактоназу и усиление экспрессии ybhE ORF (pgl гена) способно повысить продукцию L-триптофана соответствующими штаммами-продуцентами L-триптофана. Таким образом было совершено настоящее изобретение.This goal was achieved by identifying the fact that the open reading frame (ORF) of ybhE in E. coli K-12 strain encodes 6-phosphogluconolactonase and enhancing the expression of ybhE ORF (pgl gene) can increase the production of L-tryptophan by the corresponding producer strains of L- tryptophan. Thus, the present invention has been completed.

Целью настоящего изобретения является предоставление 6-фосфоглюконолактоназы, выбранной из группы, состоящей из следующих белков:The aim of the present invention is the provision of 6-phosphogluconolactonase selected from the group consisting of the following proteins:

(A) белок, включающий последовательность аминокислот, приведенную в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2); и(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2); and

(B) белок, включающий последовательность аминокислот, содержащую делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в последовательности аминокислот, приведенной в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), который обладает как минимум 70% гомологией по отношению к аминокислотной последовательности, приведенной под номером 2 (SEQ ID NO:2), и который обладает активностью 6-фосфоглюконолактоназы.(B) a protein comprising an amino acid sequence comprising deletions, substitutions, insertions, or addition of one or more amino acids in the amino acid sequence shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2), which has at least 70% homology to the amino acid sequence shown under number 2 (SEQ ID NO: 2), and which has the activity of 6-phosphogluconolactonase.

Далее по тексту белки, описанные в пунктах (А) или (В), называются "белки согласно настоящему изобретению".Hereinafter, the proteins described in points (A) or (B) are referred to as “proteins of the present invention”.

Также целью настоящего изобретения является предоставление ДНК, кодирующей описанную выше 6-фосфоглюконолактоназу.Another objective of the present invention is the provision of DNA encoding the above-described 6-phosphogluconolactonase.

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии-продуцента L-аминокислоты, при этом указанная бактерия модифицирована таким образом, что активность 6-фосфоглюконолактоназы повышена.It is also an object of the present invention to provide an L-amino acid producing bacterium, wherein said bacterium is modified so that the activity of 6-phosphogluconolactonase is increased.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная бактерия принадлежит к семейству Enterobacteriaceae, и к роду, выбранному из группы родов Escherichia, Erwinia, Providencia и Serratia.It is also an object of the present invention to provide the bacterium described above, wherein said bacterium belongs to the Enterobacteriaceae family and to a genus selected from the genera Escherichia, Erwinia, Providencia and Serratia.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, в которой активность 6-фосфоглюконолактоназы повышена путем модификации нуклеотидной последовательности контролирующей экспрессию гена 6-фосфоглюконолактоназы в хромосоме указанной бактерии, таким образом, что экспрессия указанного гена усиливается.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, in which the activity of 6-phosphogluconolactonase is increased by modifying the nucleotide sequence controlling the expression of the 6-phosphogluconolactonase gene in the chromosome of said bacterium, so that the expression of said gene is enhanced.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, в которой природный промотор описанного выше гена заменен на более сильный промотор.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above in which the natural promoter of the gene described above is replaced by a stronger promoter.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, в которой ген 6-фосфоглюконолактоназы получен из бактерии, принадлежащей к роду Escherichia.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above in which a 6-phosphogluconolactonase gene is obtained from a bacterium belonging to the genus Escherichia.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии-продуцента L-аминокислот, в которой ген, кодирующий 6-фосфоглюконолактоназу, выбран из группы, состоящей из:Another objective of the present invention is the provision of the above-described bacteria producing L-amino acids, in which the gene encoding 6-phosphogluconolactonase is selected from the group consisting of:

(a) ДНК, включающей последовательность нуклеотидов с 1 по 996, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1); или(a) a DNA comprising the sequence of nucleotides 1 to 996 shown in the list of sequences under the number 1 (SEQ ID NO: 1); or

(b) ДНК, которая гибридизуется в жестких условиях с последовательностью нуклеотидов с 1 по 996, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1), или с зондом, приготовленным на основании указанной последовательности нуклеотидов, и кодирует белок, обладающий активностью 6-фосфоглюконолактоназы.(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with the nucleotide sequence 1 to 996 listed in the sequence number 1 (SEQ ID NO: 1), or with a probe prepared on the basis of the specified nucleotide sequence, and encodes a protein having activity 6-phosphogluconolactonase.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где жесткими условиями являются условия, при которых отмывка осуществляется при 60°С в течение 15 минут, а концентрация соли соответствует 1×SSC и 0.1% SDS.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, where stringent conditions are conditions under which washing is carried out at 60 ° C for 15 minutes, and the salt concentration corresponds to 1 × SSC and 0.1% SDS.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где бактерия модифицирована таким образом, что экспрессия открытой рамки считывания ybhE усилена.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein the bacterium is modified such that expression of the open ybhE reading frame is enhanced.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где L-аминокислота - это ароматическая L-аминокислота, выбранная из группы аминокислот, состоящей из L-триптофана, L-фенилаланина и L-тирозина.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein the L-amino acid is an aromatic L-amino acid selected from the group of amino acids consisting of L-tryptophan, L-phenylalanine and L-tyrosine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа продукции ароматических L-аминокислот, включающего в себя выращивание описанной выше бактерии и выделение из культуральной жидкости накопленной в ней L-аминокислоты.It is also an object of the present invention to provide a method for producing aromatic L-amino acids, comprising growing the above-described bacteria and isolating the L-amino acid accumulated therein from the culture fluid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, в котором L-аминокислоты - это ароматические аминокислоты, выбранные из группы, состоящей из L-триптофана, L-фенилаланина и L-тирозина.It is also an object of the present invention to provide a process as described above in which L-amino acids are aromatic amino acids selected from the group consisting of L-tryptophan, L-phenylalanine and L-tyrosine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, в котором в указанной бактерии экспрессия генов путей биосинтеза ароматических аминокислот усилена.It is also an object of the present invention to provide a method as described above, wherein in said bacterium, expression of aromatic amino acid biosynthesis pathway genes is enhanced.

Описанный способ получения L-аминокислот включает в себя способ получения L-триптофана с использованием бактерии-продуцента L-триптофана, в которой активность белка согласно настоящему изобретению повышена. Также описанный способ получения L-аминокислот включает в себя способ получения L-фенилаланина с использованием бактерии-продуцента L-фенилалнина, в которой активность белка согласно настоящему изобретению повышена. Также описанный способ получения L-аминокислот включает в себя способ получения L-тирозина с использованием бактерии-продуцента L-тирозина, в которой активность белка согласно настоящему изобретению повышена.The described method for producing L-amino acids includes a method for producing L-tryptophan using the producer bacteria L-tryptophan, in which the activity of the protein according to the present invention is increased. The described method for producing L-amino acids also includes a method for producing L-phenylalanine using a producer bacterium L-phenylalnine, in which the activity of the protein according to the present invention is increased. The described method for producing L-amino acids also includes a method for producing L-tyrosine using L-tyrosine producing bacteria, in which the activity of the protein of the present invention is enhanced.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 показана структура природного фрагмента бактериальной ДНК вокруг открытой рамки считывания (ORF) ybhE.Figure 1 shows the structure of a natural fragment of bacterial DNA around an open reading frame (ORF) of ybhE.

На Фиг.2 показана структура фрагмента бактериальной ДНК с делегированной ybhE ORF.Figure 2 shows the structure of a bacterial DNA fragment with delegated ybhE ORF.

На Фиг.3 показана структура фрагмента бактериальной ДНК с делегированной ybhA ORF.Figure 3 shows the structure of a bacterial DNA fragment with delegated ybhA ORF.

На Фиг.4 показана структура фрагмента бактериальной ДНК с делегированной ybhD ORF.Figure 4 shows the structure of a bacterial DNA fragment with delegated ybhD ORF.

На Фиг.5 показана структура фрагмента бактериальной ДНК с делегированным геном pgi.Figure 5 shows the structure of the bacterial DNA fragment with the delegated pgi gene.

На Фиг.6 показана структура фрагмента бактериальной ДНК с делетированным опероном zwf-edd-eda.Figure 6 shows the structure of the bacterial DNA fragment with the deleted zwf-edd-eda operon.

На Фиг.7 показана структура фрагмента бактериальной ДНК с искусственным промоторным регионом (Рtac*) перед геном pgl (ybhE ORF).Figure 7 shows the structure of a bacterial DNA fragment with an artificial promoter region (P tac * ) before the pgl gene (ybhE ORF).

На Фиг.8 показаны разделение в геле белка (His)6-YbhE и его очистка в геле. А. Грубый экстракт клеток штамма BL21(DE3)[pET-HTybhE]. Дорожки 1, 2, 9 - белковый маркер молекулярного веса; дорожки 4, 3 - общий белок из штаммов после индукции с помощью IPTG и без нее; дорожки 6, 5 - растворимая фракция из штаммов после индукции с помощью IPTG и без нее; дорожки 8, 7, - нерастворимая фракция из штаммов после индукции с помощью IPTG и без нее. В. Дорожка 1 - общий белок из штамма BL21(DE3)[pET-HTybhE], дорожки 2, 3, 4, 6 - повышающиеся концентрации очищенного белка (His)6-YbhE; дорожка 5 - белковый маркер молекулярного веса.On Fig shows the separation in the gel protein (His) 6 -YbhE and its purification in the gel. A. Coarse extract of cells of strain BL21 (DE3) [pET-HTybhE]. Lanes 1, 2, 9 — protein marker of molecular weight; lanes 4, 3 — total protein from strains after induction with IPTG and without it; lanes 6, 5 — soluble fraction from the strains after induction with and without IPTG; lanes 8, 7, - insoluble fraction from the strains after induction using IPTG and without it. B. Lane 1 — total protein from strain BL21 (DE3) [pET-HTybhE], lanes 2, 3, 4, 6 — increasing concentrations of purified protein (His) 6 -YbhE; lane 5 is a protein marker of molecular weight.

Наилучший способ осуществления изобретения.The best way of carrying out the invention.

Согласно настоящему изобретению 6-фосфоглюконолактоназа - это фермент, полученный из бактерии, принадлежащий к роду Escherichia и обладающий активностью 6-фосфоглюконолактоназы. Термин "активность 6-фосфоглюконолактоназы" обозначает активность, каталитизирующую реакцию гидролиза 6-фосфоглюконолактона до 6-фосфоглюконата. Активность 6-фосфоглюконолактоназы может быть измерена с помощью метода, описанного, например, у Kupor, S.R. и Fraenkel, D.G. (J. Bacteriol, 100:3, 1296-1301 (1969)).According to the present invention, 6-phosphogluconolactonase is an enzyme derived from a bacterium belonging to the genus Escherichia and having 6-phosphogluconolactonase activity. The term “6-phosphogluconolactonase activity” means an activity that catalyzes the hydrolysis of 6-phosphogluconolactone to 6-phosphogluconate. The activity of 6-phosphogluconolactonase can be measured using the method described, for example, in Kupor, S.R. and Fraenkel, D.G. (J. Bacteriol, 100: 3, 1296-1301 (1969)).

Примером 6-фосфоглюконолактоназы, полученной из бактерии, принадлежащей к роду Escherichia является белок, выбранный из группы, состоящей из следующих белков:An example of a 6-phosphogluconolactonase derived from a bacterium belonging to the genus Escherichia is a protein selected from the group consisting of the following proteins:

(A) белок, включающий последовательность аминокислот, приведенную в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2); и(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2); and

(B) белок, включающий последовательность аминокислот, содержащую делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в последовательность аминокислот, приведенную в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), которая обладает как минимум 70% гомологией по отношению к аминокислотной последовательности, приведенной под номером 2 (SEQ ID NO:2), и который обладает активностью 6-фосфоглюконолактоназы.(B) a protein comprising an amino acid sequence comprising deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in sequence number 2 (SEQ ID NO: 2), which has at least 70% homology to the amino acid sequence shown under number 2 (SEQ ID NO: 2), and which has the activity of 6-phosphogluconolactonase.

В качестве гена, кодирующего 6-фосфоглюконолактоназу из Escherichia coli (ЕС 3.1.1.31), заявляется ген pgl, включающий в себя открытую рамку считывания ybhE ORF (номера нуклеотидов с 797809 по 798804 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.1 в GenBank; gi:16128735). Открытая рамка считывания ybhE расположена в хромосоме штамма Е.coli К 12 между открытыми рамками считывания (ORF) ybhA и ybhD.As a gene encoding 6-phosphogluconolactonase from Escherichia coli (EC 3.1.1.31), the pgl gene is claimed, which includes the open reading frame ybhE ORF (nucleotide numbers 797809 to 798804 in sequence with accession number NC_000913.1 in GenBank; gi: 16128735). The open reading frame of ybhE is located on the chromosome of E. coli K 12 strain between the open reading frame (ORF) of ybhA and ybhD.

Таким образом, ген pgl может быть получен с помощью ПЦР (полимеразной цепной реакции; по White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) с использованием праймеров, синтезированных на основе нуклеотидной последовательности указанного гена.Thus, the pgl gene can be obtained by PCR (polymerase chain reaction; according to White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) using primers synthesized based on the nucleotide sequence of this gene.

Примером гена pgl из Escherichia coli является ДНК, выбранная из группы, состоящей из:An example of a pgl gene from Escherichia coli is DNA selected from the group consisting of:

(a) ДНК, которая включает последовательность нуклеотидов с 1 по 996, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1); или(a) DNA, which includes the sequence of nucleotides 1 to 996 shown in the list of sequences under the number 1 (SEQ ID NO: 1); or

(b) ДНК, которая гибридизуется в жестких условиях с последовательностью нуклеотидов с 1 по 996, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1), или с зондом, приготовленным на основании указанной последовательности нуклеотидов, и кодирует белок, обладающий активностью 6-фосфоглюконолактоназы.(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with the nucleotide sequence 1 to 996 listed in the sequence number 1 (SEQ ID NO: 1), or with a probe prepared on the basis of the specified nucleotide sequence, and encodes a protein having activity 6-phosphogluconolactonase.

ДНК, кодирующая белки согласно настоящему изобретению, включает в себя ДНК, кодирующую белок, содержащий делеции, замены, вставки или добавления одной или нескольких аминокислот в одной или нескольких положениях в белке (А) при условии, что указанный белок не теряет своей активности. Несмотря на то, что количество "нескольких" аминокислот может быть различным в зависимости от положения и типа аминокислотного остатка в трехмерной структуре указанного белка, это количество может варьировать от 2 до 30, предпочтительно от 2 до 20 и более предпочтительно от 2 до 10 аминокислотных остатков для белка (А). Белок согласно настоящему изобретению, содержащий описанные выше делеции, замены, вставки или добавления одной или нескольких аминокислот, должен иметь как минимум 70%-ную гомологию к белку, представленному в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2). Процент гомологии измеряется с помощью сравнения изучаемой последовательности с приведенной в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2) по всей длине последовательности и определения количества подобных аминокислотных остатков. Белок согласно настоящему изобретению должен иметь как минимум 70%-ную гомологию к белку, представленному в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), более предпочтительна гомология как минимум в 80%, еще более предпочтительна гомология как минимум в 90% и наиболее предпочтительна гомология как минимум в 95% к белку, представленному в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2).The DNA encoding the proteins of the present invention includes DNA encoding a protein containing deletions, substitutions, insertions, or additions of one or more amino acids at one or more positions in protein (A), provided that the protein does not lose its activity. Despite the fact that the number of “several” amino acids may vary depending on the position and type of amino acid residue in the three-dimensional structure of the specified protein, this amount can vary from 2 to 30, preferably from 2 to 20, and more preferably from 2 to 10 amino acid residues for protein (A). A protein according to the present invention containing the deletions, substitutions, insertions or additions of one or more amino acids described above must have at least 70% homology to the protein represented in the sequence list under number 2 (SEQ ID NO: 2). The percent homology is measured by comparing the studied sequence with the listed sequence number 2 (SEQ ID NO: 2) along the entire length of the sequence and determining the number of similar amino acid residues. The protein of the present invention should have at least 70% homology to the protein shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2), more preferably at least 80% homology, even more at least 90% homology, and most preferred is a homology of at least 95% of the protein shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2).

Процент гомологии белка или ДНК также может быть оценен с помощью известных расчетных методов, таких как BLAST, FASTA или CrustalW. BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) является эвристическим поисковым алгоритмом, использованным в программных продуктах blastp, blastn, blastx, megablast, tbiastn, и tbiastx; указанные программы приписывают величины значимости в результате поиска с использованием статистических методов, разработанных Karlin, Samuel и Stephen F. Altschul ("Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes". Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87:2264-68; "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences". Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90:5873-7). Метод поиска FASTA описан W.R.Pearson ("Rapid and Sensitive Sequence Comparison with FASTP and FASTA", Methods in Enzymology, 1990 183:63-98). Метод ClustalW описан Thompson J.D., Higgins D.G. и Gibson T.J. ("CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice", Nucleic Acids Res. 1994, 22:4673-4680).The percentage of protein or DNA homology can also be estimated using known calculation methods such as BLAST, FASTA or CrustalW. BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) is a heuristic search algorithm used in the software products blastp, blastn, blastx, megablast, tbiastn, and tbiastx; these programs attribute search results using statistical methods developed by Karlin, Samuel, and Stephen F. Altschul ("Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1990, 87: 2264-68; "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences." Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90: 5873-7). The FASTA search method is described by W.R. Pearson ("Rapid and Sensitive Sequence Comparison with FASTP and FASTA", Methods in Enzymology, 1990 183: 63-98). The ClustalW method is described by Thompson J.D., Higgins D.G. and Gibson T.J. ("CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice", Nucleic Acids Res. 1994, 22: 4673-4680).

Для того чтобы сохранялась активность белка, замены, делеции, вставки или добавки одного или нескольких аминокислотных остатков в указанном белке должны являться консервативной мутацией(ями). Пример консервативной мутации - это консервативная замена. Примеры консервативных замен включают замену Ala на Ser или Thr, замену Arg на Gln, His или Lys, замену Asn на Glu, Gln, Lys, His или Asp, замену Asp на Asn, Glu или Gln, замену Cys на Ser или Ala, замену Gln на Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg, замену Glu на Asn, Gln, Lys или Asp, замену Gly на Pro, замену His на Asn, Lys, Gln, Arg или Tyr, замену Ile на Leu, Met, Val или Phe, замену Leu на Ile, Met, Val или Phe, замену Lys на Asn, Glu, Gln, His или Arg, замену Met на Ile, Leu, Val или Phe, замену Phe на Trp, Tyr, Met, Ile или Leu, замену Ser на Thr или Ala, замену Thr на Ser или Ala, замену Trp на Phe или Tyr, замену Tyr на His, Phe или Trp, и замену Val на Met, Ile или Leu.In order for protein activity to remain, substitutions, deletions, insertions or additions of one or more amino acid residues in the protein should be a conservative mutation (s). An example of a conservative mutation is a conservative substitution. Examples of conservative substitutions include replacing Ala with Ser or Thr, replacing Arg with Gln, His or Lys, replacing Asn with Glu, Gln, Lys, His or Asp, replacing Asp with Asn, Glu or Gln, replacing Cys with Ser or Ala, replacing Gln with Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, replacing Glu with Asn, Gln, Lys or Asp, replacing Gly with Pro, replacing His with Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr, replacing Ile with Leu, Met, Val or Phe, replace Leu with Ile, Met, Val or Phe, replace Lys with Asn, Glu, Gln, His or Arg, replace Met with Ile, Leu, Val or Phe, replace Phe with Trp, Tyr, Met, Ile or Leu, replacing Ser with Thr or Ala, replacing Thr with Ser or Ala, replacing Trp with Phe or Tyr, replacing Tyr with His, Phe or Trp, and replacing Val with Met, Ile or Leu.

ДНК, кодирующая практически такие же белки, как белок, описанный в пункте (А), может быть получена, например, путем модификации нуклеотидной последовательности ДНК, кодирующей белок, описанный в пункте (А), например, с помощью метода сайт-направленного мутагенеза, таким образом, что один или несколько аминокислотных остатков могут быть делегированы, заменены, вставлены или добавлены. ДНК, модифицированная, как описано выше, может быть получена традиционными известными методами обработки с целью получения мутаций. Такие методы включают обработку ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, гидроксиламином или обработку бактерии, содержащей указанную ДНК, с помощью УФ-излучения или реагентом, таким как N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин или азотистая кислота.DNA encoding almost the same proteins as the protein described in paragraph (A) can be obtained, for example, by modifying the nucleotide sequence of the DNA encoding the protein described in paragraph (A), for example, using the site-directed mutagenesis method, such that one or more amino acid residues can be delegated, replaced, inserted or added. DNA modified as described above can be obtained by conventionally known processing methods to produce mutations. Such methods include treating the DNA encoding the protein of the present invention with hydroxylamine or treating the bacterium containing said DNA with UV light or with a reagent such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine or nitrous acid.

ДНК, кодирующая белки согласно настоящему изобретению, включает также ДНК, которая может быть получена из различных штаммов и вариантов бактерий, принадлежащих к роду Escherichia ввиду природного разнообразия. ДНК, кодирующая такие белки, может быть получена путем выделения ДНК, которая гибридизуется геном pgl или его частью в жестких условиях, и кодирует белок, обладающий активностью 6-фосфоглюконолактоназы. Термин "жесткие условия", упомянутый здесь, означает условия, при которых образуются так называемые специфические гибриды, а неспецифические - не образуются. Трудно четко описать такие условия в каких-либо численных выражениях. Например, к жестким условиям относятся условия, при которых гибридизуются ДНК, обладающие высокой степенью гомологии, к примеру ДНК, обладающие гомологией не менее 70%, предпочтительно не менее 80%, более предпочтительно не менее 90%, более предпочтительно не менее 95%, друг относительно друга. С другой стороны, примером жестких условий являются условия, при которых ДНК гибридизуются друг с другом, при концентрации солей, соответствующей стандартным условиям отмывки при гибридизации по Саузерну, например, 1×SSC, 0.1% SDS, предпочтительно 0.1×SSC, 0.1% SDS при 60°С. Продолжительность отмывки зависит от вида фильтра, используемого для блоттинга и, как правило, рекомендована изготовителем. Например, рекомендованная продолжительность отмывки нейлонового фильтра HybondTM N+(Amersham) в жестких условиях составляет 15 минут. Предпочтительно, чтобы отмывка производилась два или три раза.DNA encoding the proteins of the present invention also includes DNA, which can be obtained from various strains and variants of bacteria belonging to the genus Escherichia due to natural diversity. DNA encoding such proteins can be obtained by isolating DNA that hybridizes with the pgl gene or part thereof under stringent conditions and encodes a protein having 6-phosphogluconolactonase activity. 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. It is difficult to clearly describe such conditions in any numerical terms. 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%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, each relative to a friend. On the other hand, an example of stringent conditions is the conditions under which DNA hybridizes with each other, at a salt concentration corresponding to standard washing conditions for Southern hybridization, for example, 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS at 60 ° C. The duration of washing depends on the type of filter used for blotting and, as a rule, recommended by the manufacturer. For example, the recommended duration of washing a Hybond TM N + nylon filter (Amersham) under harsh conditions is 15 minutes. Preferably, washing is carried out two or three times.

В качестве зонда для ДНК, кодирующей описанные выше белки, и которая гибридизуется с геном pgl, может быть использована часть нуклеотидной последовательности под номером 1. Зонд подобного рода может быть получен в результате ПЦР с использованием в качестве праймеров 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°С, 2×SSC и 0.1% SDS.Part of the nucleotide sequence numbered 1 can be used as a probe for DNA encoding the proteins described above, and which hybridizes with the pgl gene. A probe of this kind can be obtained by PCR using oligonucleotides obtained on the basis of the nucleotide sequence as primers number 1, and a DNA fragment containing the nucleotide sequence under 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 ° С, 2 × SSC, and 0.1% SDS.

Трансформация бактерии с помощью ДНК, кодирующей белок, означает введение указанной ДНК в клетку бактерии, например, традиционными методами для увеличения экспрессии указанного гена, кодирующего белок согласно настоящему изобретению, и увеличения активности указанного белка в клетке бактерии.Transformation of a bacterium using DNA encoding a protein means introducing said DNA into a bacterial cell, for example, by conventional methods to increase the expression of said gene encoding a protein of the present invention and increase the activity of said protein in a bacterial cell.

Бактерия согласно настоящему изобретению - это бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, - продуцент L-аминокислот, обладающая повышенной активностью белка, что приводит к увеличению продукции целевой L-аминокислоты. Предпочтительно, бактерией согласно настоящему изобретению является бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, - продуцент ароматической L-аминокислоты, обладающая повышенной активностью белка согласно настоящему изобретению. Более предпочтительно, бактерией согласно настоящему изобретению является бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, - продуцент ароматических L-аминокислот, такая как бактерия-продуцент L-триптофана, модифицированная таким образом, что активность 6-фосфоглюконолактоназы повышена. Еще более предпочтительно, если бактерия согласно настоящему изобретению содержит ДНК с геном pgl (ybhE ORF), при этом последовательность контроля экспрессии указанного гена в хромосоме этой бактерии модифицирована таким образом, что способность этой бактерии к продукции L-триптофана усилена.The bacterium according to the present invention is a bacterium belonging to the genus Escherichia, a producer of L-amino acids with increased protein activity, which leads to an increase in the production of the target L-amino acid. Preferably, the bacterium according to the present invention is a bacterium belonging to the genus Escherichia, an aromatic L-amino acid producer having increased protein activity according to the present invention. More preferably, the bacterium according to the present invention is a bacterium belonging to the genus Escherichia, a producer of aromatic L-amino acids, such as a bacterium-producer of L-tryptophan, modified so that the activity of 6-phosphogluconolactonase is increased. Even more preferably, if the bacterium according to the present invention contains DNA with the pgl gene (ybhE ORF), the sequence of control of the expression of the specified gene in the chromosome of this bacterium is modified so that the ability of this bacterium to produce L-tryptophan is enhanced.

Термин "бактерия - продуцент L-аминокислоты" означает бактерию, обладающую способностью к накоплению этой L-аминокислоты в питательной среде, в условиях, когда бактерия согласно настоящему изобретению выращивается в указанной питательной среде. Способность к продукции L-аминокислоты может быть придана или улучшена путем селекции. Используемый здесь термин "бактерия-продуцент L-аминокислоты" также означает бактерию, которая способна к продукции L-аминокислоты и вызывает накопление L-аминокислоты в питательной среде в количествах больших, чем природный или родительский штамм, и, предпочтительно, означает, что микроорганизм способен производить и накапливать в ферментационной среде целевую L-аминокислоту в концентрациях не менее чем 0.5 г/л, более предпочтительно - не менее 1.0 г/л.The term "bacterium-producer of L-amino acids" means a bacterium having the ability to accumulate this L-amino acid in a nutrient medium, under the conditions when the bacterium according to the present invention is grown in the specified nutrient medium. The ability to produce L-amino acids can be given or improved by selection. As used herein, the term “L-amino acid producing bacterium” also means a bacterium that is capable of producing an L-amino acid and causes the L-amino acid to accumulate in the medium in quantities greater than the natural or parent strain, and preferably means that the microorganism is capable of to produce and accumulate in the fermentation medium the target L-amino acid in concentrations of not less than 0.5 g / l, more preferably not less than 1.0 g / l.

L-аминокислоты включают в себя: L-аланин, L-аргинин, L-аспарагин, L-аспарагиновую кислоту, L-цистеин (цистин), L-глутаминовую кислоту, L-глутамин, L-глицин, L-гистидин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L-метионин, L-фенилаланин, L-пролин, L-серин, L-треонин, L-триптофан, L-тирозин и L-валин, и, предпочтительно, включают в себя ароматические L-аминокислоты, такие как L-триптофан, L-фенилаланин и L-тирозин.L-amino acids include: L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine (cystine), L-glutamic acid, L-glutamine, L-glycine, L-histidine, L- isoleucine, L-leucine, L-lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine and L-valine, and preferably include aromatic L-amino acids such as L-tryptophan, L-phenylalanine and L-tyrosine.

Семейство Enterobacteriaceae включает в себя бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, Erwinia, Providencia и Serratia. Род Escherichia предпочтителен. 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.coli).The Enterobacteriaceae family includes bacteria belonging to the genus Escherichia, Erwinia, Providencia, and Serratia. The genus Escherichia is preferred. 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.

Термин "модифицирована таким образом, что активность 6-фосфоглюконолактоназы увеличена" означает то, что удельная активность становится выше, чем у немодифицированного штамма, например природного штамма. Например, в случае когда количество молекул 6-фосфоглюконолактоназы в клетке увеличено, когда специфическая активность у молекулы 6-фосфоглюконолактоназы увеличена и так далее. Кроме того, в качестве природного штамма, который может служить объектом для сравнения, может быть упомянут штамм Escherichia coli К-12. В результате увеличения внутриклеточной активности 6-фосфоглюконолактоназы наблюдается эффект увеличения количества накопленной L-аминокислоты.The term "modified so that the activity of 6-phosphogluconolactonase is increased" means that the specific activity becomes higher than that of an unmodified strain, for example, a natural strain. For example, in the case when the number of 6-phosphogluconolactonase molecules in the cell is increased, when the specific activity of the 6-phosphogluconolactonase molecule is increased and so on. In addition, a strain of Escherichia coli K-12 may be mentioned as a natural strain that can serve as an object for comparison. As a result of the increase in the intracellular activity of 6-phosphogluconolactonase, the effect of increasing the amount of accumulated L-amino acid is observed.

Увеличение активности 6-фосфоглюконолактоназы в клетке бактерии может быть достигнуто путем увеличения экспрессируемого количества гена, кодирующего 6-фосфоглюконолактоназу. Примером гена, кодирующего 6-фосфоглюконолактоназу, может являться ген, выделенный из бактерий, принадлежащих к роду Escherichia.An increase in the activity of 6-phosphogluconolactonase in the bacterial cell can be achieved by increasing the expressed amount of the gene encoding 6-phosphogluconolactonase. An example of a gene encoding 6-phosphogluconolactonase can be a gene isolated from bacteria belonging to the genus Escherichia.

Бактерия согласно настоящему изобретению включает в себя бактерию, в которой активность белка согласно настоящему изобретению повышена путем замены последовательности, контролирующей экспрессию ДНК, кодирующей белок, описанный в пункте (А) или (В) в хромосоме бактерии, на более сильную. Усиление экспрессии гена может быть достигнуто помещением ДНК согласно настоящему изобретению под контроль более сильного промотора взамен природного. Термин "природный промотор" означает фрагмент ДНК в природном организме, расположенный перед открытой рамкой считывания (ORF) гена и способствующий транскрипции этого гена. Сила промотора определяется частотой акта начала синтеза РНК. Методы оценки силы промотора и примеры сильных промоторов описаны у Deuschle, U., Kammerer, W., Gentz, R., Bujard, H. (Promoters in Escherichia coli: a hierarchy of in vivo strength indicates alternate structures. EMBO J., 1986, 5, 2987-2994).The bacterium of the present invention includes a bacterium in which the activity of the protein of the present invention is increased by replacing the sequence that controls the expression of the DNA encoding the protein described in (A) or (B) in the bacterial chromosome with a stronger one. Enhanced gene expression can be achieved by placing the DNA of the present invention under the control of a stronger promoter instead of the natural one. The term "natural promoter" means a DNA fragment in a natural organism located in front of an open reading frame (ORF) of a gene and facilitating transcription of this gene. The strength of the promoter is determined by the frequency of the act of starting RNA synthesis. Methods for evaluating promoter strength and examples of strong promoters are described by Deuschle, U., Kammerer, W., Gentz, R., Bujard, H. (Promoters in Escherichia coli: a hierarchy of in vivo strength indicates alternate structures. EMBO J., 1986 5, 2987-2994).

Усиление трансляции может быть достигнуто с помощью введения в ДНК согласно настоящему изобретению более эффективного сайта связывания рибосомы (Ribosome Binding Site - RBS) взамен природной последовательности RBS. Последовательность RBS - это область, расположенная перед старт-кодоном мРНК, которая взаимодействует с 16S РНК рибосомы (Shine J. and Dalgarno L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1974, 71, 4, 1342-6). Термин "природная последовательность RBS" означает последовательность RBS в природном организме. В качестве примера эффективной последовательности RBS можно привести последовательность RBS гена 10 из фага Т7 (Olins P.O. et al, Gene, 1988, 73, 227-235).Enhanced translation can be achieved by introducing into the DNA of the present invention a more efficient Ribosome Binding Site (RBS) instead of the native RBS sequence. The RBS sequence is the region located in front of the start codon of mRNA that interacts with 16S RNA of the ribosome (Shine J. and Dalgarno L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1974, 71, 4, 1342-6). The term "natural RBS sequence" means an RBS sequence in a naturally occurring organism. An example of an effective RBS sequence is the RBS sequence of gene 10 from T7 phage (Olins P. O. et al, Gene, 1988, 73, 227-235).

Методами получения хромосомной ДНК, гибридизации, ПЦР, получения плазмидной ДНК, разрезания и лигирования ДНК, трансформации, выбора олигонуклеотидов в качестве праймеров и подобные им могут быть обычные методы, хорошо известные специалисту в данной области. Эти методы описаны, например, в книге Sambrook, J., and Russell D., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Third Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) и подобным ей.Methods for producing chromosomal DNA, hybridization, PCR, obtaining plasmid DNA, cutting and ligation of DNA, transformation, selection of oligonucleotides as primers and the like can be conventional methods well known to those skilled in the art. These methods are described, for example, in Sambrook, J., and Russell D., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Third Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) and the like.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем введения вышеуказанных ДНК в бактерию, уже обладающую способностью к продукции L-аминокислот. С другой стороны, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания бактерии, уже содержащей указанные ДНК, способности к продукции L-аминокислот.The bacterium of the present invention can be obtained by introducing the above DNA into a bacterium already possessing the ability to produce L-amino acids. 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 L-amino acids.

В качестве родительского штамма, в котором активность белка согласно настоящему изобретению будет повышена, могут быть использованы штаммы, принадлежащие к роду Escherichia, - продуценты L-триптофана, такие как штаммы Е.coli JP4735/pMU3028 (DSM10122) и JP6015/pMU91 (DSM10123), дефицитные по триптофанил-тРНК синтетазе, кодируемой мутантным геном trpS (патент США 5756345); штамм Е.coli SV164 (pGH5) с аллелем гена serA, кодирующим фермент со снятым ингибированием серином по принципу обратной связи (патент США 6180373); штаммы Е.coli AGX17 (pGX44) (NRRL В-12263) и AGX6 (pGX50) aroP (NRRL В-12264) дефицитные по ферменту триптофаназе (патент США 4371614); штамм Е.coli AGX17/pGX50, pACKG4-pps, в котором усилена способность к продукции фосфоенолпирувата (WO 9708333, патент США 6319696) и подобные им.As the parent strain, in which the activity of the protein according to the present invention will be increased, strains belonging to the genus Escherichia, L-tryptophan producers such as E. coli strains JP4735 / pMU3028 (DSM10122) and JP6015 / pMU91 (DSM10123) can be used. tryptophanyl-tRNA synthetase deficient encoded by the mutant trpS gene (US Pat. No. 5,756,345); E. coli strain SV164 (pGH5) with the serA gene allele encoding the feedback-removed serine inhibition enzyme (US Pat. No. 6,180,373); E. coli strains AGX17 (pGX44) (NRRL B-12263) and AGX6 (pGX50) aroP (NRRL B-12264) enzyme tryptophanase deficient (US patent 4371614); E. coli strain AGX17 / pGX50, pACKG4-pps, in which the ability to produce phosphoenolpyruvate (WO 9708333, US patent 6319696) and the like are enhanced.

В качестве родительского штамма, в котором активность белка согласно настоящему изобретению будет повышена, могут быть использованы штаммы, принадлежащие к роду Escherichia, - продуценты L-фенилаланина, такие как штамм AJ12739 (tyrA::Tn10, tyrR) (ВКПМ В-8197); штамм HW1089 (АТСС инвентарный номер 55371), содержащий ген pheA34 (патент США 5354672); мутантный штамм MWEC101-b (патент Южной Кореи 8903681); штаммы NRRL В-12141, NRRL В-12145, NRRL В-12146 и NRRL B-12147 (патент США 4407952) и подобные им. Также в качестве родительского штамма для последующего повышения в нем активности белка согласно настоящему изобретению, могут быть использованы бактерии-продуценты L-фенилаланина, принадлежащие к роду Escherichia, штаммы Е.coli К-12 [W3110 (tyrA)/pPHAB (FERM BP-3566), Е.coli К-12 [W3110 (tyrA)/pPHAD] (FERM BP-12659), E. coli K-12 [W3110 (tyrA)/pPHATerm] (FERM BP-12662) и E. coli K-12 [W3110 (tyrA)/pBR-aroG4, pACMAB], называемый также AJ 12604 (FERM BP-3579) (Европейский патент 488424 B1).As the parent strain, in which the activity of the protein according to the present invention will be increased, strains belonging to the genus Escherichia, producers of L-phenylalanine, such as strain AJ12739 (tyrA :: Tn10, tyrR) (VKPM B-8197) can be used; strain HW1089 (ATCC accession number 55371) containing the pheA34 gene (US patent 5354672); mutant strain MWEC101-b (South Korean patent 8903681); strains NRRL B-12141, NRRL B-12145, NRRL B-12146 and NRRL B-12147 (US patent 4407952) and the like. Also, as the parent strain for the subsequent increase in the activity of the protein according to the present invention, L-phenylalanine producing bacteria belonging to the genus Escherichia, E. coli K-12 strains [W3110 (tyrA) / pPHAB (FERM BP-3566) can be used ), E. coli K-12 [W3110 (tyrA) / pPHAD] (FERM BP-12659), E. coli K-12 [W3110 (tyrA) / pPHATerm] (FERM BP-12662) and E. coli K-12 [W3110 (tyrA) / pBR-aroG4, pACMAB], also called AJ 12604 (FERM BP-3579) (European patent 488424 B1).

Авторами настоящего изобретения ранее было показано, что ген yddG, кодирующий мембранный белок, не участвующий в путях биосинтеза ни одной из L-аминокислот, в случаях когда аллель природного гена амплифицирован на многокопийном векторе, сообщает микроорганизмам устойчивость к L-фенилаланину и нескольким аналогам аминокислот. Кроме того, ген yddG может повысить продукцию L-фенилаланина или L-триптофана, в случаях когда дополнительные копии этого гена введены в клетки соответствующего штамма-продуцента (патентная заявка РФ 2002121670, WO 03044192). Следовательно, желательно, чтобы бактерия-продуцент L-триптофана была в дальнейшем модифицирована с целью усиления экспрессии открытой рамки считывания yddG.The authors of the present invention previously showed that the yddG gene, which encodes a membrane protein that is not involved in the biosynthesis of any of the L-amino acids, in cases where the allele of a natural gene is amplified on a multi-copy vector, imparts resistance to L-phenylalanine and several amino acid analogs to microorganisms. In addition, the yddG gene can increase the production of L-phenylalanine or L-tryptophan, in cases where additional copies of this gene are introduced into the cells of the corresponding producer strain (patent application RF 2002121670, WO 03044192). Therefore, it is desirable that the bacterium producing L-tryptophan be further modified to enhance expression of the open reading frame of yddG.

Гены, важные для биосинтеза L-триптофана, включают в себя гены оперона trpEDCBA, гены, общие для биосинтеза всех ароматических аминокислот - такие как aroF, aroG, aroH, aroB, aroD, aroE, aroK, aroL, aroA и aroC, гены биосинтеза L-серина, такие как serA, serB и serC, и подобные им.Genes important for L-tryptophan biosynthesis include the trpEDCBA operon genes, genes common to the biosynthesis of all aromatic amino acids - such as aroF, aroG, aroH, aroB, aroD, aroE, aroK, aroL, aroA and aroC, L biosynthesis genes -serine, such as serA, serB and serC, and the like.

В качестве родительского штамма, в котором активность белка согласно настоящему изобретению будет повышена, могут быть использованы штаммы, принадлежащие к роду Escherichia, - продуценты L-тирозина, такие как штаммы Е.coli, в которых повышена способность к продукции фосфоенолпирувата или повышена активность ферментов общего пути биосинтеза ароматических аминокислот (Европейская патентная заявка ЕР 0877090).As the parent strain, in which the activity of the protein according to the present invention will be increased, strains belonging to the genus Escherichia, producers of L-tyrosine, such as E. coli strains, in which the ability to produce phosphoenolpyruvate is increased or the activity of enzymes of the total aromatic amino acid biosynthesis pathways (European Patent Application EP 0877090).

Способ получения L-аминокислоты согласно настоящему изобретению включает стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления L-аминокислоты в питательной среде, выделения L-аминокислоты из культуральной жидкости. Также способ согласно настоящему изобретению включает в себя способ получения L-триптофана и включает стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления L-триптофана в питательной среде, выделения L-триптофана из культуральной жидкости. Также способ согласно настоящему изобретению включает в себя способ получения L-фенилалнина, и включает стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления L-фенилалнина в питательной среде, выделения L-фенилалнина из культуральной жидкости. Также способ согласно настоящему изобретению включает в себя способ получения L-тирозина и включает стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления L-тирозина в питательной среде, выделения L-тирозина из культуральной жидкости.A method for producing an L-amino acid according to the present invention includes the steps of growing a bacterium according to the present invention in a nutrient medium in order to produce and accumulate the L-amino acid in the nutrient medium, isolating the L-amino acid from the culture fluid. Also, the method according to the present invention includes a method for producing L-tryptophan and includes the steps of growing the bacteria according to the present invention in a nutrient medium in order to produce and accumulate L-tryptophan in a nutrient medium, isolating L-tryptophan from the culture fluid. Also, the method according to the present invention includes a method for producing L-phenylalnine, and includes the steps of growing the bacteria according to the present invention in a culture medium in order to produce and accumulate L-phenylalnine in a culture medium, isolating L-phenylalnine from the culture fluid. Also, the method according to the present invention includes a method for producing L-tyrosine and includes the steps of growing the bacteria according to the present invention in a culture medium for the purpose of production and accumulation of L-tyrosine in a culture medium, the allocation of L-tyrosine from the culture fluid.

Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка L-аминокислот, предпочтительно ароматических аминокислот, таких как L-триптофан, L-фенилалнин или L-триптофан, из культуральной или подобной ей жидкости может быть осуществлена способом, подобным традиционным способам ферментации, в которых аминокислота продуцируется с использованием микроорганизма.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of L-amino acids, preferably aromatic amino acids, such as L-tryptophan, L-phenylalnine or L-tryptophan, from a culture or similar liquid can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods in which the amino acid is produced using a microorganism.

Питательная среда, используемая для выращивания, может быть как синтетической, так и натуральной, при условии, что указанная среда содержит источники углерода, азота, минеральные добавки и, если необходимо, соответствующее количество питательных добавок, необходимых для роста микроорганизмов. К источникам углерода относятся различные углеводы, такие как глюкоза и сахароза, а также различные органические кислоты. В зависимости от характера ассимиляции, используемого микроорганизмом, могут использоваться спирты, такие как этанол и глицерин. В качестве источника азота могут использоваться различные неорганические соли аммония, такие как аммиак и сульфат аммония, другие соединения азота, такие как амины, природные источники азота, такие как пептон, гидролизат соевых бобов, ферментолизат микроорганизмов. В качестве минеральных добавок могут использоваться фосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат железа, сульфат марганца, хлорид кальция и подобные им соединения. Некоторые питательные добавки могут быть, при необходимости, добавлены в питательную среду. Например, если микроорганизму для роста необходим тирозин (ауксотрофия по тирозину), соответствующее количество тирозина может быть добавлено в питательную среду для выращивания.The nutrient medium used for growing can be either synthetic or natural, provided that the medium contains sources of carbon, nitrogen, mineral additives and, if necessary, the appropriate amount of nutrient additives necessary for the growth of microorganisms. Carbon sources include various carbohydrates such as glucose and sucrose, as well as various organic acids. Depending on the nature of the assimilation used by the microorganism, alcohols such as ethanol and glycerin may be used. Various inorganic ammonium salts, such as ammonia and ammonium sulfate, other nitrogen compounds, such as amines, natural nitrogen sources, such as peptone, soybean hydrolyzate, microorganism fermentolizate, can be used as a nitrogen source. As mineral additives, potassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, iron sulfate, manganese sulfate, calcium chloride and the like can be used. Some nutritional supplements may, if necessary, be added to the culture medium. For example, if tyrosine (tyrosine auxotrophy) is required for growth by the microorganism, an appropriate amount of tyrosine can be added to the growth medium.

Выращивание осуществляется предпочтительно в аэробных условиях, таких как перемешивание культуральной жидкости на качалке, взбалтывание с аэрацией, при температуре в пределах от 20 до 42°С, предпочтительно в пределах от 37 до 40°С. рН среды поддерживают в пределах от 5 до 9, предпочтительно от 6.5 до 7.2. рН среды может регулироваться аммиаком, карбонатом кальция, различными кислотами, основаниями и буферными растворами. Обычно, выращивание в течение от 1 до 5 дней приводит к накоплению целевой L-аминокислоты в культуральной жидкости.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions, such as mixing the culture fluid on a rocking chair, shaking with aeration, at a temperature in the range from 20 to 42 ° C, preferably in the range from 37 to 40 ° C. The pH of the medium is maintained in the range from 5 to 9, preferably from 6.5 to 7.2. The pH of the medium can be adjusted by ammonia, calcium carbonate, various acids, bases and buffer solutions. Typically, growing for 1 to 5 days leads to the accumulation of the target L-amino acid in the culture fluid.

После выращивания твердые остатки, такие как клетки, могут быть удалены из культуральной жидкости методом центрифугирования или фильтрацией через мембрану, а затем целевая L-аминокислота может быть выделена и очищена методами ионообменной хроматографии, концентрирования и кристаллизации.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 L-amino acid can be isolated and purified by ion exchange chromatography, concentration and crystallization.

ПримерыExamples

Более детально настоящее изобретение будет разъяснено ниже со ссылкой на следующие Примеры, не ограничивающие область применения настоящего изобретения.In more detail, the present invention will be explained below with reference to the following Examples, not limiting the scope of the present invention.

Пример 1. Идентификация гена pgl из Е.coli и сравнение нуклеотидных последовательностей.Example 1. Identification of the pgl gene from E. coli and comparison of nucleotide sequences.

Kupor и Fraenkel картировали мутацию pgl между генами chlD (известный в настоящее время как modC) и bioA в хромосоме Е.coli (Kupor, S.R. and Fraenkel, D.G., J. Bacteriol., 100:3, 1296-1301 (1969)). Это соответствует 17.18 и 17.40 минутам генетической карты Е.coli. В этой области расположены восемь открытых рамок считывания, кодирующих белки с неизвестными функциями. Далее, Е.coli Stock Center Database определил мутацию pgl между минутами 17.20 и 17.22. Эти координаты достаточно точно соответствуют координатам открытой рамки считывания ybhE, расположенной между открытыми рамками считываниями ybhA и ybhD (Фиг.1).Kupor and Fraenkel mapped the pgl mutation between the chlD genes (currently known as modC) and bioA on the E. coli chromosome (Kupor, S.R. and Fraenkel, D.G., J. Bacteriol., 100: 3, 1296-1301 (1969)). This corresponds to 17.18 and 17.40 minutes of the E. coli genetic map. Eight open reading frames encoding proteins with unknown functions are located in this area. Further, the E. coli Stock Center Database determined the pgl mutation between minutes 17.20 and 17.22. These coordinates correspond quite accurately to the coordinates of the open reading frame ybhE, located between the open reading frames ybhA and ybhD (Figure 1).

Поиск с помощью программы BLAST показал, что белок YbhE имеет большое количество гомологов с неизвестными функциями в различных организмах, таких как Shigella flexmeri (98.8% схожести), Salmonella typhi (92,8% схожести), Yersinia pestis (68,4% схожести), несколько гомологов с известными функциями, например, домен гема Цитохрома D1 из Bacillus anthracis (28% идентичности), 3-карбоксимуконатциклаза из Pseudomonas fluorescens, предсказанная автоматическим компьютерным анализом (28% идентичности), муконатциклоизомераза из Trichosporon beigelii (26% идентичности), и один гомолог из Bacillus cereus, описанный в базах данных как 6-фосфоглюконатлактоназа под инвентарным номером NP_833107, но без ссылок на печатные экспериментальные работы.A search using the BLAST program showed that YbhE protein has a large number of homologs with unknown functions in various organisms, such as Shigella flexmeri (98.8% similarity), Salmonella typhi (92.8% similarity), Yersinia pestis (68.4% similarity) , several homologs with known functions, for example, the heme domain of Cytochrome D1 from Bacillus anthracis (28% identity), 3-carboxymeximate cyclase from Pseudomonas fluorescens, predicted by automatic computer analysis (28% identity), muconate cycloisomerase from Trichosporon beigelii, and 26% one homologue from Bacillus cereus described in databases ak 6 fosfoglyukonatlaktonaza under accession number NP_833107, but without reference to the printed experimental work.

Также с помощью программы NCBI Conserved Domain Search были обнаружены три перекрывающихся консервативных белковых домена. Два из них принадлежат к консервативному белковому семейству с неизвестной функцией, и один домен принадлежит к семейству 3-карбоксимуконатциклаз.Using the NCBI Conserved Domain Search program, three overlapping conservative protein domains were detected. Two of them belong to the conservative protein family with unknown function, and one domain belongs to the 3-carboxy-muccinate cyclase family.

При поиске с помощью программы BLAST в пределах протеома Е.coli не были обнаружены гомологи описанных 6-фосфоглюконатлактоназ, например, из Pseudomonas putida.When searching with the BLAST program within the E. coli proteome, no homologues of the described 6-phosphogluconate lactonases, for example, from Pseudomonas putida, were found.

Для того чтобы установить, является ли ORF, обозначаемая как ybhE в хромосоме Е.coli, геном pgl, кодирующим 6-фосфоглюконатлактоназу, было проведено последовательное разрушение открытых рамок считывания ybhA, ybhE и ybhD, и полученные мутанты были проверены на предмет фенотипа "maltose blue" (смотри ниже).In order to establish whether the ORF, denoted as ybhE on the E. coli chromosome, the pgl gene encoding 6-phosphogluconate lactonase, sequentially destroyed the open reading frames of ybhA, ybhE and ybhD, and the obtained mutants were tested for the maltose blue phenotype " (see below).

Пример 2. Деления открытой рамки считывания (ORF) ybhE. Замена ybhE ORF на фрагмент ДНК, содержащий ген устойчивости к хлорамфениколу (CmR).Example 2. The division of the open reading frame (ORF) ybhE. Replacing ybhE ORF with a DNA fragment containing the chloramphenicol resistance gene (Cm R ).

Для делеции ybhE ORF в хромосому штамма Е.coli BW25113 [pKD46] взамен природной ybhE ORF был интегрирован фрагмент ДНК, содержащий маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR), кодируемый геном cat, способом, описанным у Datsenko K.A. и Wanner B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645). Этот способ также называют "интеграция с использованием Red-системы" и/или "интеграция за счет Red-системы". Нуклеотидная последовательность исходной природной области ybhE ORF и аминокислотная последовательность, кодируемая указанной ORF, представлены в списке последовательностей под номерами 1 и 2 соответственно (SEQ ID NO: 1 и 2). Штамм Escherichia coli BW25113, содержащий рекомбинантную плазмиду pKD46, может быть получен из Е.coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, инвентарный номер штамма - CGSC7630.For deletion of ybhE ORF in the chromosome of E. coli strain BW25113 [pKD46], instead of the natural ybhE ORF, a DNA fragment was integrated containing a chloramphenicol resistance marker (Cm R ) encoded by the cat gene according to the method described by Datsenko KA and Wanner BL (Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645). This method is also referred to as “integration using the Red system” and / or “integration using the Red system”. The nucleotide sequence of the original natural region of ybhE ORF and the amino acid sequence encoded by the indicated ORF are presented in the sequence list under numbers 1 and 2, respectively (SEQ ID NO: 1 and 2). The Escherichia coli strain BW25113 containing the recombinant plasmid pKD46 can be obtained from E. coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, strain number is CGSC7630.

Фрагмент ДНК, содержащий маркер CmR, может быть получен с помощью ПЦР, при этом в качестве матрицы использовалась коммерчески доступная плазмида pACYC184 (инвентарный номер Х06403 в GenBank/EMBL, "Ферментас", Литва), а также праймеры Р1 (SEQ ID NO: 3) и Р2 (SEQ ID NO: 4). Праймер Р1 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу рамки ybhE ORF и праймер Р2 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 3'-концу рамки ybhE ORF. Эти последовательности гена ybhE были включены в праймеры Р1 и Р2 для дальнейшей интеграции полученного фрагмента в хромосому.The DNA fragment containing the Cm R marker can be obtained by PCR, using the commercially available plasmid pACYC184 (accession number X06403 in GenBank / EMBL, Fermentas, Lithuania) as well as P1 primers (SEQ ID NO: 3) and P2 (SEQ ID NO: 4). Primer P1 contained 36 nucleotides homologous to the 5 ′ end of the ybhE ORF frame and primer P2 contained 36 nucleotides homologous to the 3 ′ end of the ybhE ORF frame. These ybhE gene sequences were included in primers P1 and P2 for further integration of the resulting fragment into the chromosome.

ПЦР проводили с использованием амплификатора "TennoHybaid PCR Express". Реакционная смесь общим объемом 50 мкл содержала 5 мкл 10х буфера для ПЦР ("Ферментас", Литва) с добавлением MgCl2 до конечной концентрации в реакционной смеси 15 мМ, 200 мкМ каждого трифосфата dNTP, 25 пМ каждого из используемых праймеров и 1 ед Taq-полимеразы ("Ферментас", Литва). Примерно 5 нг плазмидной ДНК добавляли в реакционную смесь в качестве матрицы для ПЦР амплификации. Температурный профиль ПЦР был следующий: начальная стадия денатурации в течение 5 мин при 95°С с последующими 25 циклами денатурации при 95°С в течение 30 секунд, отжига при 55°С в течение 30 секунд, наращивания цепи при 72°С в течение 30 секунд; финальная стадия полимеризации при 72°С в течение 7 минут.PCR was performed using a TennoHybaid PCR Express Amplifier. The reaction mixture with a total volume of 50 μl contained 5 μl of 10x PCR buffer (Fermentas, Lithuania) supplemented with MgCl 2 to a final concentration in the reaction mixture of 15 mM, 200 μM of each dNTP triphosphate, 25 pM of each primer used and 1 unit of Taq- polymerases (Fermentas, Lithuania). About 5 ng of plasmid DNA was added to the reaction mixture as a template for PCR amplification. The PCR temperature profile was as follows: the initial stage of denaturation for 5 min at 95 ° C, followed by 25 cycles of denaturation at 95 ° C for 30 seconds, annealing at 55 ° C for 30 seconds, chain extension at 72 ° C for 30 seconds the final stage of polymerization at 72 ° C for 7 minutes.

Затем амплифицированный фрагмент ДНК очищали электрофорезом в агарозном геле, выделяли из геля с помощью "GenElute Spin Columns" ("Sigma", USA) и высаживали этанолом. Нуклеотидная последовательность синтезированного фрагмента ДНК представлена в SEQ ID NO:5.Then, the amplified DNA fragment was purified by agarose gel electrophoresis, isolated from the gel using GenElute Spin Columns (Sigma, USA) and planted with ethanol. The nucleotide sequence of the synthesized DNA fragment is presented in SEQ ID NO: 5.

Полученный фрагмент ДНК, очищенный описанным выше способом, использовали для электропорации и интеграции с использованием Red-системы в бактериальную хромосому штамма Е.coli BW25113 [pKD46]. Рекомбинантная плазмида pKD46 (Datsenko, К.А., Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645) с термочувствительным репликоном использовалась как донор генов фага λ, ответственных за функционирование Red-системы рекомбинации.The obtained DNA fragment, purified as described above, was used for electroporation and integration using the Red system into the bacterial chromosome of E. coli strain BW25113 [pKD46]. The recombinant plasmid pKD46 (Datsenko, K.A., Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645) with a heat-sensitive replicon was used as a donor of phage λ genes responsible for the functioning of the Red recombination system .

Клетки BW25113 [pKD46] выращивали в течение ночи при 30°С в жидкой среде LB, содержащей ампициллин (100 мкг/мл), затем разбавляли в отношении 1:100 средой SOB (дрожжевой экстракт, 5 г/л; NaCl, 0.5 г/л; Триптон, 20 г/л, KCl, 2,5 мМ; MgCl2, 10 мМ), содержащей ампициллин (100 мкг/мл) и арабинозу (10 мМ) (арабиноза использовалась для индукции плазмиды, кодирующей гены системы гомологичной рекомбинации фага λ), и выращивали при 30°С до достижения оптической плотности бактериальной культуры OD600=0.4-0.7. Клетки из 10 мл подращенной бактериальной культуры отмывали 3 раза деионизированной водой, охлажденной на льду, затем ресуспендировали в 100 мкл воды. 10 мкл (100 нг) фрагмента ДНК, растворенного в деионизованной воде, добавляли к суспензии бактериальных клеток. Электропорацию проводили с помощью прибора для электротрансформации бактерий "Bio-Rad" (США) (№165-2098, версия 2-89) в соответствии с рекомендациями производителя.BW25113 [pKD46] cells were grown overnight at 30 ° C in LB liquid medium containing ampicillin (100 μg / ml), then diluted 1: 100 with SOB medium (yeast extract, 5 g / l; NaCl, 0.5 g / l; Tryptone, 20 g / l, KCl, 2.5 mM; MgCl 2 , 10 mM) containing ampicillin (100 μg / ml) and arabinose (10 mM) (arabinose was used to induce a plasmid encoding the genes of the phage homologous recombination system λ), and grown at 30 ° C until the optical density of the bacterial culture reaches OD 600 = 0.4-0.7. Cells from 10 ml of the grown bacterial culture were washed 3 times with deionized water, cooled on ice, then resuspended in 100 μl of water. 10 μl (100 ng) of the DNA fragment dissolved in deionized water was added to the suspension of bacterial cells. Electroporation was carried out using a Bio-Rad device (B), USA (No. 165-2098, version 2-89) in accordance with the manufacturer's recommendations.

После электропорации к клеточной суспензии добавляли 1 мл среды SOC Sambrook et al, "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)), подращивали в течение 2 часов при 37°С, после чего высевали на чашки с L-агаром, содержащим хлорамфеникол (25 мкг/мл). Колонии, выросшие на этих чашках в течение 24 часов тестировались с помощью ПЦР на наличие маркера CmR, заместившего природную рамку ybhE, при этом использовались праймеры Р3 (SEQ ID NO:6) и Р4 (SEQ ID NO:7). Для этой цели свежевыращенные колонии ресуспендировались в 20 мкл воды и 1 мкл полученной суспензии использовали в качестве матрицы для ПЦР. Температурный профиль ПЦР был следующий: начальная стадия денатурации ДНК - в течение 10 мин при 95°С, затем 30 циклов денатурации при 95°С в течение 30 секунд, отжига при 55°С в течение 30 секунд, наращивания цепи при 72°С в течение 1 минуты; финальная стадия полимеризации при 72°С в течение 7 минут.After electroporation, 1 ml of SOC medium Sambrook et al, "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) was added to the cell suspension, grown for 2 hours at 37 ° C, and then plated on plates with L-agar containing chloramphenicol (25 μg / ml). Colonies grown on these plates for 24 hours were tested by PCR for the presence of the Cm R marker, which replaced the natural ybhE frame, using the primers P3 (SEQ ID NO: 6) and P4 (SEQ ID NO: 7). For this purpose, freshly grown colonies were resuspended in 20 μl of water and 1 μl of the resulting suspension was used as a template for PCR. The PCR temperature profile was as follows: the initial stage of DNA denaturation - for 10 min at 95 ° С, then 30 denaturation cycles at 95 ° С for 30 seconds, annealing at 55 ° С for 30 seconds, chain extension at 72 ° С within 1 minute; the final stage of polymerization at 72 ° C for 7 minutes.

Лишь несколько протестированных CmR колоний содержали искомый фрагмент ДНК длиной 1279 п.о., подтверждающий замену природной рамки ybhE ORF на CmR маркер ДНК. Один из полученных штаммов был излечен от термочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания штамма при 37°С. Штамм, полученный в результате всех описанных выше процедур, был назван Е.coli BW25113-ΔybhE.Only a few Cm R colonies tested contained the desired 1279 bp DNA fragment confirming the replacement of the natural frame of ybhE ORF with a Cm R DNA marker. One of the obtained strains was cured of the heat-sensitive plasmid pKD46 by growing the strain at 37 ° C. The strain obtained by all of the above procedures was named E. coli BW25113-ΔybhE.

Структура бактериального фрагмента ДНК с разрушенной рамкой ybhE ORF показана на Фиг.2.The structure of the bacterial DNA fragment with the destroyed ybhE ORF frame is shown in FIG. 2.

Пример 3. Делеция открытых рамок считывания ybhA ORF и ybhD ORF. Замена рамок ybhA и ybhD ORF на фрагмены ДНК, содержащие ген устойчивости к хлорамфениколу (CmR).Example 3. Deletion of the open reading frames ybhA ORF and ybhD ORF. Replacing the ybhA and ybhD ORF framework with DNA fragments containing the chloramphenicol resistance gene (Cm R ).

Для делеции рамок ybhA ORF и ybhD ORF, в хромосому штамма Е.coli BW25113 [pKD46] взамен природных рамок ybhA ORF и ybhD ORF независимо были интегрированы фрагменты ДНК, содержащие маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR), кодируемый геном cat, способом, описанным в Примере 2.For deletion of the ybhA ORF and ybhD ORF frameworks, DNA fragments containing the chloramphenicol resistance marker (Cm R ) encoded by the cat gene were independently integrated into the chromosome of E. coli strain BW25113 [pKD46] instead of the natural framework of ybhA ORF and ybhD ORF in Example 2.

Для получения с помощью ПЦР фрагментов ДНК, необходимых для электропорации и разрушения рамок ybhA ORF и ybhD ORF, были синтезированы две пары праймеров Р5 (SEQ ID NO:8) и Р6 (SEQ ID NO:9), и Р7 (SEQ ID NO:10) и Р8 (SEQ ID NO:11) соответственно. Праймер Р5 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 3'-концу рамки ybhA ORF. Праймер Р6 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу рамки ybhA ORF. Праймер Р7 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 3'-концу рамки ybhD ORF. И праймер Р8 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу рамки ybhD ORF. Эти последовательности были включены в праймеры Р5, Р6, Р7 и Р8 для дальнейшей интеграции полученных фрагментов в хромосому.To obtain DNA fragments necessary for electroporation and destruction of the ybhA ORF and ybhD ORF frames by PCR, two pairs of primers P5 (SEQ ID NO: 8) and P6 (SEQ ID NO: 9), and P7 (SEQ ID NO: 10) and P8 (SEQ ID NO: 11), respectively. Primer P5 contained 36 nucleotides homologous to the 3 ′ end of the ybhA ORF frame. Primer P6 contained 36 nucleotides homologous to the 5 ′ end of the ybhA ORF frame. Primer P7 contained 36 nucleotides homologous to the 3 ′ end of the ybhD ORF frame. And the P8 primer contained 36 nucleotides homologous to the 5 ′ end of the ybhD ORF frame. These sequences were included in primers P5, P6, P7 and P8 for further integration of the resulting fragments into the chromosome.

Нуклеотидные последовательности синтезированных фрагментов ДНК представлены в SEQ ID NO:12 и SEQ ID NO:13 соответственно. Нуклеотидные последовательности замененных природных фрагментов с рамками ybhA ORF и ybhD ORF представлены в базе данных GenBank с инвентарным номером NC_000913.1 (номера нуклеотидов с 796836 по 797654 и с 798845 по 799777, gi:16128734 и gi:33347481 соответственно). Структуры фрагментов бактериальной ДНК с разрушенными рамками ybhA ORF и ybhD ORF показаны на Фиг.3 и Фиг.4 соответственно.The nucleotide sequences of the synthesized DNA fragments are presented in SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 13, respectively. The nucleotide sequences of the replaced natural fragments with the ybhA ORF and ybhD ORF frames are presented in the GenBank database with inventory number NC_000913.1 (nucleotide numbers 796836 to 797654 and 798845 to 799777, gi: 16128734 and gi: 33347481, respectively). The structures of the bacterial DNA fragments with the destroyed ybhA ORF and ybhD ORF frames are shown in FIG. 3 and FIG. 4, respectively.

После электропорации полученные колонии были проверены с помощью ПЦР на наличие маркера CmR: для разрушенной рамки ybhA ORF использовались праймеры Р9 (SEQ ID NO:14) и P10 (SEQ ID NO:15), для разрушенной рамки ybhD ORF использовались праймеры P11 (SEQ ID NO:16) и Р12 (SEQ ID NO:17).After electroporation, the obtained colonies were checked by PCR for the presence of the Cm R marker: P9 primers (SEQ ID NO: 14) and P10 (SEQ ID NO: 15) were used for the destroyed ybhD ORF framework; P11 primers were used for the destroyed ybhD ORF framework (SEQ ID NO: 16) and P12 (SEQ ID NO: 17).

В первом случае несколько протестированных CmR колоний содержали искомый фрагмент ДНК в 1424 п.о., подтверждающий замену природной рамки ybhA ORF на ген CmR Во втором случае несколько протестированных CmR колоний содержали искомый фрагмент ДНК в 1386 п.о., подтверждающий замену природной рамки ybhD ORF на ген CmR. В обоих случаях один из полученных штаммов был излечен от термочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания штамма при 37°С, и полученные в итоге штаммы, были названы Е.coli BW25113-ΔybhA и BW25113-ΔybhD соответственно.In the first case, several Cm R colonies tested contained the desired 1424 bp DNA fragment, confirming the replacement of the natural ybhA ORF framework with the Cm R gene. In the second case, several Cm R colonies tested contained the desired 1386 bp DNA fragment, confirming the replacement the natural framework of ybhD ORF on the Cm R gene. In both cases, one of the obtained strains was cured of the heat-sensitive plasmid pKD46 by growing the strain at 37 ° C, and the resulting strains were named E. coli BW25113-ΔybhA and BW25113-ΔybhD, respectively.

Пример 4. Проверка мутантов ybhE-, vbhA- и ybhD- на предмет фенотипа "maltose blue".Example 4. Testing the mutants ybhE - , vbhA - and ybhD - for the phenotype "maltose blue".

Каждый из трех полученных мутантных штаммов был проверен на фенотип "maltose blue" (синие колонии на среде с мальтозой) способом, описанным у Kupor, S.R. и Fraenkel, D.G. (J.Bacteriol., 100:3, 1296-1301 (1969)). Штаммы были перепечатаны методом реплик на чашках с минимальной средой М9, содержащей 0.8% мальтозы. Спустя 6 часов, инкубированные чашки заливались 5 мл раствора, содержащего 0.01 М I2 и 0.03 М KI, после чего оценивали цвет каждой колонии-реплики как "синий" или "не синий".Each of the three mutant strains obtained was tested for the maltose blue phenotype (blue colonies on maltose medium) by the method described in Kupor, SR and Fraenkel, DG (J. Bacteriol., 100: 3, 1296-1301 (1969)) . The strains were replicated by replicating on plates with minimal M9 medium containing 0.8% maltose. After 6 hours, 5 ml of the solution containing 0.01 M I 2 and 0.03 M KI were poured into the incubated plates, after which the color of each replicated colony was evaluated as “blue” or “not blue”.

Один из полученных штаммов BW25113-ΔybhE был оценен как "синий", в то время как другие штаммы BW25113-ΔybhA, BW25113-ΔybhD и BW25113 (в качестве контроля) были засчитаны как "не синие".One of the obtained strains BW25113-ΔybhE was rated as "blue", while the other strains BW25113-ΔybhA, BW25113-ΔybhD and BW25113 (as a control) were counted as "not blue".

Пример 5. Конструирование штаммов с двойной мутацией - делениями pgi и ybhE или ybhD. Сравнительная характеристика роста таких штаммов на средах с различными источниками углерода.Example 5. Construction of strains with double mutation - divisions pgi and ybhE or ybhD. Comparative characteristics of the growth of such strains on media with different carbon sources.

У мутантного штамма, дефицитного по фосфоглюкозоизомеразе (pgi-), замедлен рост на глюкозе, поскольку работает только окислительная ветвь пентозофосфатного цикла. Двойной мутант, дефицитный также по фосфоглюконолактоназе (pgl), катализирующей второй этап окислительной ветви пентозофосфатного цикла должен расти на глюкозе еще медленнее, поскольку превращение 6-фосфоглюконолактона в глюконат-6-фосфат в этом случае возможно только за счет спонтанного гидролиза. Значит, если рамка ybhE ORF действительно является геном pgl, то двойной мутант pgi, ybhE будет расти медленнее, чем природный штамм и pgi мутант. Для проверки этого предположения был создан двойной мутант pgi, ybhE.In the mutant strain deficient in phosphoglucose isomerase (pgi - ), growth on glucose is slowed down, since only the oxidative branch of the pentose phosphate cycle works. The double mutant, also deficient in phosphogluconolactonase (pgl), which catalyzes the second stage of the oxidative branch of the pentose phosphate cycle, should grow even slower on glucose, since the conversion of 6-phosphogluconolactone to gluconate-6-phosphate in this case is possible only due to spontaneous hydrolysis. This means that if the ybhE ORF frame is indeed the pgl gene, then the double mutant pgi, ybhE will grow more slowly than the natural strain and the pgi mutant. To verify this assumption, a double mutant pgi, ybhE, was created.

В ген pgi была введена мутация путем замены соответствующего природного участка бактериальной хромосомы в штамме Е.coli BW25113 [pKD46] на фрагмент ДНК, содержащий ген устойчивости к канамицину (KmR), способом, описанным в Примере 2. Нуклеотидная последовательность замененного природного фрагмента тени pgi представлена в базе данных GenBank, инвентарный номер NC_000913.1 (номера нуклеотидов с 4231337 по 4232986; gi:16131851).A mutation was introduced into the pgi gene by replacing the corresponding natural site of the bacterial chromosome in E. coli strain BW25113 [pKD46] with a DNA fragment containing the kanamycin resistance gene (Km R ), as described in Example 2. The nucleotide sequence of the replaced natural pgi shadow fragment represented in the GenBank database, inventory number NC_000913.1 (nucleotide numbers 4231337 to 4232986; gi: 16131851).

Фрагменты ДНК, содержащие ген KmR, были синтезированы с помощью ПЦР, в качестве матрицы использовалась коммерчески доступная плазмида pUC4KAN (инвентарный номер Х06404 в GenBak/EMBL, "Ферментас", Литва), также праймеры Р13 (SEQ ID NO:18) и Р14 (SEQ ID NO:19). Праймер Р13 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 3'-концу гена pgi, и праймер Р14 содержал 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу гена pgi. Эти последовательности гена pgi были включены в праймеры Р13 и Р14 для дальнейшей интеграции полученного фрагмента в бактериальную хромосому.DNA fragments containing the Km R gene were synthesized by PCR, using the commercially available plasmid pUC4KAN (accession number X06404 in GenBak / EMBL, Fermentas, Lithuania) as primers, as well as primers P13 (SEQ ID NO: 18) and P14 (SEQ ID NO: 19). Primer P13 contains 36 nucleotides homologous to the 3 ′ end of the pgi gene, and primer P14 contains 36 nucleotides homologous to the 5 ′ end of the pgi gene. These pgi gene sequences were included in primers P13 and P14 for further integration of the resulting fragment into the bacterial chromosome.

ПЦР проводили так же, как описано в Примере 2.PCR was performed as described in Example 2.

Затем амплифицированный фрагмент ДНК очищали электрофорезом в агарозном геле, выделяли из геля с помощью "GenElute Spin Columns" ("Sigma", США) и высаживали этанолом. Нуклеотидная последовательность синтезированного фрагмента ДНК представлена в SEQ ID NO:20.Then, the amplified DNA fragment was purified by agarose gel electrophoresis, isolated from the gel using GenElute Spin Columns (Sigma, USA) and planted with ethanol. The nucleotide sequence of the synthesized DNA fragment is presented in SEQ ID NO: 20.

Полученный фрагмент ДНК, очищенный описанным выше способом, использовали для электропорации и интеграции с использованием Red-системы в бактериальную хромосому штамма Е.coli BW25113 [pKD46], как описано выше в Примере 2, за исключением того, что клетки после электропорации высевались на чашки с L-агаром, содержащим канамицин в концентрации 50 мкг/мл.The obtained DNA fragment, purified as described above, was used for electroporation and integration using the Red system into the bacterial chromosome of E. coli strain BW25113 [pKD46] as described above in Example 2, except that the cells were plated after electroporation on plates with L-agar containing kanamycin at a concentration of 50 μg / ml.

Колонии, выросшие на этих чашках в течение 24 часов, тестировались с помощью ПЦР на наличие маркера KmR, заместившего природный ген pgi, при этом использовались праймеры Р15 (SEQ ID NO:21) и P16 (SEQ ID NO:22). Для этой цели свежевыращенные колонии ресуспендировали в 20 мкл воды и 1 мкл полученной суспензии использовали в качестве матрицы для ПЦР. Условия ПЦР описаны в Примере 2. Несколько протестированных KmR колоний содержали искомый фрагмент ДНК длиной 1286 п.о., подтверждающий замену природного гена pgi на ДНК с KmR маркером. Один из полученных штаммов был излечен от термочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания штамма при 37°С. Штамм, полученный в результате всех описанных выше процедур, был назван Е.coli BW25113-Δpgi.Colonies grown on these plates for 24 hours were tested by PCR for the presence of the Km R marker, which replaced the natural pgi gene, using primers P15 (SEQ ID NO: 21) and P16 (SEQ ID NO: 22). For this purpose, freshly grown colonies were resuspended in 20 μl of water and 1 μl of the resulting suspension was used as a template for PCR. The PCR conditions are described in Example 2. Several tested Km R colonies contained the desired 1286 bp DNA fragment confirming the replacement of the natural pgi gene with DNA with a Km R marker. One of the obtained strains was cured of the heat-sensitive plasmid pKD46 by growing the strain at 37 ° C. The strain obtained by all of the above procedures was named E. coli BW25113-Δpgi.

Структура полученного фрагмента бактериальной ДНК с делегированным геном pgi показана на Фиг.5.The structure of the obtained bacterial DNA fragment with the delegated pgi gene is shown in Figure 5.

Делеция гена pgi была перенесена трансдукцией по Fraenkel (J. Bacteriol. 93 (1967), 1582-1587) в штамм Е.coli MG1655 с последующей селекцией на чашках с канамицином. Полученный штамм был назван MG-Δpgi. Затем, мутации в рамках ybhE ORF и ybhD ORF были также перенесены трансдукцией из штаммов BW25113-ΔybhE и BW25113-ΔybhD, описанных в Примерах 2 и 3, в полученный штамм с последующей селекцией на чашках с хлорамфениколом. Полученные штаммы были названы MG-Δpgi-ΔybhE и MG-Δpgi-ΔybhD соответственно.The deletion of the pgi gene was transferred by Fraenkel transduction (J. Bacteriol. 93 (1967), 1582-1587) into the E. coli strain MG1655, followed by selection on kanamycin plates. The resulting strain was named MG-Δpgi. Then, mutations in the framework of ybhE ORF and ybhD ORF were also transferred by transduction from strains BW25113-ΔybhE and BW25113-ΔybhD described in Examples 2 and 3 to the resulting strain, followed by selection on plates with chloramphenicol. The resulting strains were named MG-Δpgi-ΔybhE and MG-Δpgi-ΔybhD, respectively.

Оба полученных штамма, совместно с MG1655 и MG1655-Δpgi, были перепечатаны методом реплик на чашки с минимальной средой М9, содержащей глюкозу или глюконат в качестве источника углерода. После 24 часов инкубирования чашек было проведено визуальное сравнение роста указанных штаммов. Штамм MG-Δpgi-ΔybhE рос хуже по сравнению с другими штаммами на чашке с глюкозой, а на чашке с глюконатом практически не рос.Both strains obtained, together with MG1655 and MG1655-Δpgi, were replicated by replicating onto plates with minimal M9 medium containing glucose or gluconate as a carbon source. After 24 hours of incubation of the plates, a visual comparison was made of the growth of these strains. Strain MG-Δpgi-ΔybhE grew worse compared to other strains on a plate with glucose, but practically did not grow on a plate with gluconate.

Пример 6. Конструирование плазмиды, содержащей ген pgi из Pseudomonas putida, и комплементация этой мутации ybhE.Example 6. Construction of a plasmid containing the pgi gene from Pseudomonas putida, and complementation of this mutation ybhE.

Ген pgl описан для нескольких организмов. Среди них известен также ген 6-фосфоглюконолактоназы из Pseudomonas putida, организма, являющегося близким родственником для Е.coli. Описаны эксперименты по клонированию нескольких генов из Р.putida в Е.coli, приводящие к комплементации соответствующих мутаций в Е.coli (Ramos-Gonzalez, M.I. and Molin, S., J.Bacteriol., v 180, 13, p.3421, 1998).The pgl gene has been described for several organisms. Among them is also known the 6-phosphogluconolactonase gene from Pseudomonas putida, an organism that is a close relative of E. coli. Experiments on the cloning of several genes from P. putida to E. coli are described, leading to the complementation of the corresponding mutations in E. coli (Ramos-Gonzalez, MI and Molin, S., J. Bacteriol., V 180, 13, p. 3421, 1998).

Ген pgl из Р.putida был клонирован с использованием праймеров 17 (SEQ ID No.23) и 18 (SEQ ID No.24). Праймер P17 содержит последовательность, комплементарную нуклеотидной последовательности гена pgl из Р.putida с 1 по 19 п.о. Этот праймер также содержит сайт связывания рибосомы (RBS) гена lacZ из E.coli, расположенный перед описанной выше комплементарной последовательностью, а также сайт узнавания рестриктазы SacI, введенный в 5'-конец праймера. Праймер Р18 содержит последовательность, комплементарную последовательности гена pgl из Р. putida с 709 по 729 п.о., и сайт узнавания рестриктазы EcoRI, введенный в 5'-конец праймера.The pgl gene from P. putida was cloned using primers 17 (SEQ ID No.23) and 18 (SEQ ID No.24). Primer P17 contains a sequence complementary to the nucleotide sequence of the pgl gene from P. putida from 1 to 19 p. This primer also contains the E. coli lacZ ribosome binding site (RBS) located in front of the complementary sequence described above, as well as the SacI restriction enzyme recognition site introduced at the 5 ′ end of the primer. Primer P18 contains a sequence complementary to the sequence of the pgl gene from P. putida from 709 to 729 bp, and the EcoRI restriction enzyme recognition site introduced at the 5'-end of the primer.

Хромосомная ДНК штамма Р. putida KT2440 (АТСС 47054) (Bagdasarian, M.&Timmis, К.N., в Current Topics of Microbiology and Immunology, eds. Goebel, W.&Hofschneider, P.H. (Springer, Berlin), p.47-67 (1981)) была выделена стандартным способом. ПЦР производился на амплификаторе "Perkin Elmer GeneAmp PCR System 2400" при следующих условиях: 40 сек. при 95°С, 40 сек. при 53°С, 40 сек. при 72°С, 25 циклов с Taq полимеразой (Fermentas). Полученный ПЦР-фрагмент, содержащий ген pgl из Р.putida с RBS гена lacZ, был обработан рестриктазами SacI и EcoRI и клонирован в многокопийный вектор pUC19, предварительно обработанный теми же рестриктазами. Таким образом была получена плазмида pUC19-pgl.Chromosomal DNA of P. putida strain KT2440 (ATCC 47054) (Bagdasarian, M. & Timmis, K.N., Current Topics of Microbiology and Immunology, eds. Goebel, W. & Hofschneider, PH (Springer, Berlin), p. 47- 67 (1981)) was isolated in a standard way. PCR was performed on a Perkin Elmer GeneAmp PCR System 2400 thermocycler under the following conditions: 40 sec. at 95 ° С, 40 sec. at 53 ° С, 40 sec. at 72 ° C, 25 cycles with Taq polymerase (Fermentas). The obtained PCR fragment containing the pgl gene from P. putida with the Rac of the lacZ gene was digested with restriction enzymes SacI and EcoRI and cloned into a multi copy pUC19 vector pretreated with the same restriction enzymes. Thus, the plasmid pUC19-pgl was obtained.

Штамм BW25113-ΔybhE трансформировали полученной плазмидой pUC19-pgl. Трансформированную культуру высеяли на чашки с минимальной средой, содержащие мальтозу и ампициллин 100 мкг/мл, после чего обработали описанным выше раствором и проверили на "maltose blue" фенотип. Трансформанты не имели "maltose blue" фенотипа, в отличие от контрольного штамма BW25113-ΔybhE.Strain BW25113-ΔybhE was transformed with the obtained plasmid pUC19-pgl. The transformed culture was plated on plates with minimal medium containing maltose and ampicillin 100 μg / ml, after which they were treated with the solution described above and tested for the maltose blue phenotype. The transformants did not have a "maltose blue" phenotype, in contrast to the control strain BW25113-ΔybhE.

Таким образом, клонированная копия гена pgl из Pseudomonas putida комплементирует мутацию ybhE в Е.coli, еще раз подтверждая нашу гипотезу, что рамка ybhE ORF является кодирующей областью гена pgl.Thus, a cloned copy of the pgl gene from Pseudomonas putida complements the ybhE mutation in E. coli, further confirming our hypothesis that the ybhE ORF frame is the coding region of the pgl gene.

Пример 7. Измерение активности 6-фосфоглюконолактоназы в штамме-мутанте по ybhE.Example 7. Measurement of the activity of 6-phosphogluconolactonase in the mutant strain of ybhE.

Ночные культуры штаммов BW25113 и BW25113-ΔybhE развели в 50 раз минимальной средой М9, содержащей глюкозу. Клетки выращивались до достижения культурой оптической плотности OD540=1. Экстракты клеток готовились из 3 мл культуры. Клетки отмывались физиологическим раствором, ресуспендировались в 400 мкл фосфатно-кальциевого буфера (рН 7.0) и обрабатывались ультразвуком. Фракция супернатанта, полученная после центрифугирования, использовалась для измерений без дополнительного разведения.Overnight cultures of strains BW25113 and BW25113-ΔybhE were diluted 50 times with minimal glucose-containing M9 medium. Cells were grown until the culture reached an optical density of OD 540 = 1. Cell extracts were prepared from 3 ml of culture. Cells were washed with physiological saline, resuspended in 400 μl of calcium phosphate buffer (pH 7.0), and sonicated. The supernatant fraction obtained after centrifugation was used for measurements without further dilution.

Для измерения активности 6-фосфоглюконолактоназы использовали методику, описанную у Collard, F. et al. (FEBS Letters, 459, 223-226 (1999)). Лактон синтезировали непосредственно в реакционной смеси, инкубируя 50 мкМ глюкозо-6-фосфата (Sigma, США) в присутствии 0.2 мМ NADP, 25 мМ HEPES (рН 7.1), 2 мМ MgCl2 и 1.75 ед дрожжевой глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Sigma, США) при 30°С (общий объем реакционной смеси - 1 мл). Когда оптическая плотность реакционной смеси при А340 достигла плато, в реакционную смесь добавили смесь 0.5 ед/мл 6-фосфоглюконатдегидрогеназы (Sigma, США) с ранее полученными фракциями супернатанта, после чего в течение 10 минут измеряли оптическую плотность при А340. Количество белка измерялось способом, описанным у Bradford, M.M. (Anal. Biochem. 72, 248-254 (1976)). Полученные данные представлены в Таблице 1. Активность измерена в относительных единицах в пересчете на мг общего белка.To measure the activity of 6-phosphogluconolactonase, the technique described by Collard, F. et al. (FEBS Letters, 459, 223-226 (1999)). Lactone was synthesized directly in the reaction mixture, incubating 50 μM glucose-6-phosphate (Sigma, USA) in the presence of 0.2 mM NADP, 25 mM HEPES (pH 7.1), 2 mM MgCl 2 and 1.75 units of yeast glucose-6-phosphate dehydrogenase (Sigma, USA) at 30 ° C (total volume of the reaction mixture is 1 ml). When the optical density of the reaction mixture at A 340 reached a plateau, a mixture of 0.5 u / ml 6-phosphogluconate dehydrogenase (Sigma, United States) with previously obtained supernatant fractions was added to the reaction mixture, after which the optical density at A 340 was measured for 10 minutes. The amount of protein was measured by the method described in Bradford, MM (Anal. Biochem. 72, 248-254 (1976)). The data obtained are presented in Table 1. Activity was measured in relative units, calculated in mg of total protein.

Таблица 1Table 1 ШтаммStrain Активность 6-фосфоглюконатлактоназы (для различных экстрактных концентраций)The activity of 6-phosphogluconate lactonase (for various extract concentrations) BW25113 BW25113 4.04.0 6.16.1 5.45.4 ВW25113-ΔybhEBW25113-ΔybhE 0.30.3 0.20.2 Спонтанный гидролизSpontaneous hydrolysis 0.30.3

Как видно из Таблицы, активность 6-фосфоглюконолактоназы в штамме, мутантном по ybhE как минимум на порядок ниже, чем в природном штамме, и сравнима с уровнем спонтанного гидролиза.As can be seen from the Table, the activity of 6-phosphogluconolactonase in the strain mutant for ybhE is at least an order of magnitude lower than in the natural strain and is comparable with the level of spontaneous hydrolysis.

Пример 8. Деления оперона zwf-edd-eda. Замена генов zwf-edd-eda на фрагмены ДНК, содержащие ген устойчивости к канамицину (KmR).Example 8. The division of the operon zwf-edd-eda. Replacing the zwf-edd-eda genes with DNA fragments containing the kanamycin resistance gene (Km R ).

Для того чтобы получить штамм с усиленной экспрессией гена ybhE, было решено осуществить интеграцию с использованием Red-системы (смотри Пример 9) конститутивного промотора, производного от Рtac, между ybhE RBS и природным промотором этого гена.In order to obtain a strain with enhanced expression of the ybhE gene, it was decided to integrate using the Red system (see Example 9) a constitutive promoter derived from P tac between ybhE RBS and the natural promoter of this gene.

Но попытка модифицировать таким образом хромосому природного штамма MG1655 оказалась неудачной. Мы не можем объяснить токсический эффект усиления экспрессии гена pgl (ybhE), но мы предполагаем, что это связано с повышением активности фосфоглюконолактоназы, что ведет к дисбалансу пентозофосфатного пути (Pentose-Phosphate Pathway (PPP)) и связанного с этим возможного накопления некоторых токсичных соединений (или недостаток некоторых веществ, необходимых клетке для выживания). Таким образом, мы решили полностью заблокировать пентозофосфатный цикл благодаря делеции гена zwf, кодирующего первый фермент этого пути.But the attempt to modify the chromosome in this way of the natural strain MG1655 was unsuccessful. We cannot explain the toxic effect of increased expression of the pgl gene (ybhE), but we assume that this is due to an increase in the activity of phosphogluconolactonase, which leads to an imbalance of the pentose phosphate pathway (Pentose-Phosphate Pathway (PPP)) and the associated possible accumulation of some toxic compounds (or lack of certain substances necessary for the cell to survive). Thus, we decided to completely block the pentose phosphate cycle due to the deletion of the zwf gene encoding the first enzyme of this pathway.

Делецию оперона zwf-edd-eda производили способом, описанным в Примере 5 для гена pgi. Нуклеотидная последовательность природного оперона zwf-edd-eda приведена в последовательности с инвентарным номером NC_000913.1 в базе данных GenBank (номера нуклеотидов с 1932863 по 1934338, gi:16129805; с 1930817 по 1932628, gi:16129804 и с 1930139 по 1930780, gi:16129803 для генов zwf, edd и eda соответственно). Фрагменты ДНК, содержащие ген KmR, были синтезированы с использованием ПЦР - праймеры Р19 (SEQ ID NO:25) и Р20 (SEQ ID NO:26). Праймер P19 содержит 36 нуклеотидов, комплементарных 3'-концу гена eda. Праймер Р20 содержит 36 нуклеотидов, комплементарных 5'-концу гена zwf. Нуклеотидная последовательность синтезированного фрагмента ДНК представлена в SEQ ID NO:27.The deletion of the zwf-edd-eda operon was performed by the method described in Example 5 for the pgi gene. The nucleotide sequence of the natural zwf-edd-eda operon is shown in sequence with accession number NC_000913.1 in the GenBank database (nucleotide numbers from 1932863 to 1934338, gi: 16129805; from 1930817 to 1932628, gi: 16129804 and from 1930139 to 1930780, gi 16129803 for the zwf, edd and eda genes, respectively). DNA fragments containing the Km R gene were synthesized using PCR primers P19 (SEQ ID NO: 25) and P20 (SEQ ID NO: 26). Primer P19 contains 36 nucleotides complementary to the 3 ′ end of the eda gene. Primer P20 contains 36 nucleotides complementary to the 5 ′ end of the zwf gene. The nucleotide sequence of the synthesized DNA fragment is presented in SEQ ID NO: 27.

Колонии, выращенные в течение 24 часов, были протестированы на наличие маркера KmR вместо оперона zwf-edd-eda с помощью ПЦР - праймеры Р21 (SEQ ID NO:28) и Р22 (SEQ ID NO:29). Несколько протестированных KmR колоний содержали искомый фрагмент ДНК длиной 1287 п.о., подтверждающий замену природного оперона zwf-edd-eda на ДНК с маркером KmR. Один из полученных штаммов был излечен от термочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания штамма при 37°С и полученный штамм был назван Е.coli BW25113-Δzwf-edd-eda. Структура фрагмента бактериальной ДНК, содержащей делецию оперона zwf-edd-eda показана на Фиг.6.Colonies grown for 24 hours were tested for the presence of the Km R marker instead of the zwf-edd-eda operon using PCR primers P21 (SEQ ID NO: 28) and P22 (SEQ ID NO: 29). Several tested Km R colonies contained the desired 1287 bp DNA fragment confirming the replacement of the natural zwf-edd-eda operon with DNA with the Km R marker. One of the obtained strains was cured of the heat-sensitive plasmid pKD46 by growing the strain at 37 ° C and the resulting strain was named E. coli BW25113-Δzwf-edd-eda. The structure of a bacterial DNA fragment containing a deletion of the zwf-edd-eda operon is shown in FIG. 6.

Пример 9. Замена природной области ДНК перед геном ybhE, расположенной на хромосоме Е.coli, новым регуляторным элементом, содержащим искусственный Ptac*-промотор.Example 9. Replacement of the natural region of DNA in front of the ybhE gene located on the E. coli chromosome with a new regulatory element containing an artificial P tac * promoter.

Для дальнейшей интеграции перед геном pgl (ybhE) искусственных промоторов разной силы Ptac*, была проведена повторная трансформация штамма Е.coli BW25113-Δzwf-edd-eda плазмидой pKD46. Полученный штамм, устойчивый к канамицину и ампициллину был назван Е.coli BW25113-Δzwf-edd-eda [pKD46}. Поскольку плазмида pKD46 является термочувствительной, дальнейший отбор трансформантов производился при температуре 30°С.For further integration in front of the pgl (ybhE) gene of artificial promoters of different strengths P tac * , the E. coli strain BW25113-Δzwf-edd-eda was again transformed with the plasmid pKD46. The resulting kanamycin and ampicillin resistant strain was named E. coli BW25113-Δzwf-edd-eda [pKD46}. Since plasmid pKD46 is thermosensitive, further selection of transformants was carried out at a temperature of 30 ° C.

Широко известен тот факт, что у мутантов с модифицированной "-35" областью промотора, распознаваемой комплексом Е.coli РНК полимеразы и фактора σ70, эффективность инициации транскрипции существенно изменена. Следовательно, среди промоторов, полученных в результате рандомизации промоторной области, могут быть получены промоторы с разной силой. Таким образом, этот общий подход может быть использован для тонкой настройки уровня экспрессии целевого гена. Авторами настоящего изобретения ранее была получена библиотека модифицированных промоторов Ptac различной силы (с этого места и далее такие модифицированные промоторы Ptac будут помечаться звездочкой). Эти промоторы отличаются друг от друга последовательностью 4 центральных нуклеотидов "-35" области. В настоящей работе были использованы два промотора Рtsc* с различной силой. Основываясь на значениях активности β-галактозидазы, экспрессируемой под контролем соответствующего промотора, они были названы Рtac-3900 (обычный Рtac) и Рtac-10000 (с центральными нуклеотидами TTGC вместо природных TGAC).It is widely known that in mutants with a modified “-35” region of the promoter recognized by the complex of E. coli RNA polymerase and factor σ 70 , the efficiency of transcription initiation is significantly changed. Therefore, among the promoters obtained by randomizing the promoter region, promoters with different strengths can be obtained. Thus, this general approach can be used to fine-tune the expression level of the target gene. The authors of the present invention previously obtained a library of modified P tac promoters of various strengths (from now on, such modified P tac promoters will be marked with an asterisk). These promoters differ from each other in the sequence of 4 central nucleotides of the “-35” region. In this work, we used two promoters P tsc * with different strengths. Based on the activity values of β-galactosidase expressed under the control of the corresponding promoter, they were named P tac-3900 (normal P tac ) and P tac-10000 (with central nucleotides TTGC instead of natural TGACs).

Далее, каждый из указанных искусственных промоторов Рtac* был интегрирован перед кодирующей областью гена pgl в хромосоме штамма Е.coli BW25113-Δzwf-edd-eda [pKD4-6] описанным выше способом (смотри Пример 2). Кроме того, перед промоторной областью был интегрирован также фрагмент ДНК с геном устойчивости к хлорамфениколу (CmR) (смотри Фиг.7).Further, each of these artificial P tac * promoters was integrated upstream of the coding region of the pgl gene on the chromosome of E. coli strain BW25113-Δzwf-edd-eda [pKD4-6] as described above (see Example 2). In addition, a DNA fragment with the chloramphenicol resistance gene (Cm R ) was also integrated in front of the promoter region (see FIG. 7).

Конструирование вышеупомянутых искусственных фрагментов ДНК, интегрированных в соответствующие области бактериальных хромосом, проводилось в несколько этапов. На первом этапе с помощью ПЦР был синтезирован фрагмент ДНК, содержащий сайт узнавания рестриктазы BglII перед соответствующим промотром Рtac*.The construction of the aforementioned artificial DNA fragments integrated into the corresponding regions of the bacterial chromosomes was carried out in several stages. At the first stage, a DNA fragment containing the BglII restriction enzyme recognition site was synthesized by PCR before the corresponding P tac * promoter.

Хромосомные ДНК из штаммов Е.coli MG1655, содержащие интегрированные в хромосому искусственные промоторы Рtac-3900 и Рtac-10000, использовались для ПЦР в качестве матрицы. ПЦР проводился с использованием праймеров Р23 (SEQ ID NO:30) и Р24 (SEQ ID NO:31) для промотора Рtac-3000 и Рtac-10000 соответственно и праймера Р25 (SEQ ID NO:32) для обоих промоторов. Оба праймера Р23 и Р24 содержат сайт узнавания рестриктазы BglII, введенный в 5'-конец. Праймер Р25 содержит 11 нуклеотидов (включая RBS) перед геном pgl и первые 25 нуклеотидов кодирующей области гена pgl. Вышеупомянутые последовательности были введены в праймер Р25 для дальнейшей интеграции в бактериальную хромосому.Chromosomal DNAs from E. coli MG1655 strains containing the artificial promoters P tac-3900 and P tac-10000 integrated into the chromosome were used for PCR as a template. PCR was performed using primers P23 (SEQ ID NO: 30) and P24 (SEQ ID NO: 31) for the promoter P tac-3000 and P tac-10000, respectively, and primer P25 (SEQ ID NO: 32) for both promoters. Both primers P23 and P24 contain a BglII restriction enzyme recognition site inserted at the 5'-end. Primer P25 contains 11 nucleotides (including RBS) in front of the pgl gene and the first 25 nucleotides of the coding region of the pgl gene. The above sequences were introduced into P25 primer for further integration into the bacterial chromosome.

ПЦР проводили с использованием амплификатора "TermoHybaid PCR Express". Реакционная смесь общим объемом 50 мкл содержала 5 мкл 10х буфера для ПЦР ("Ферментас", Литва) с добавлением MgCl2 до конечной концентрации в реакционной смеси 15 мМ, 200 мкМ каждого трифосфата dNTP, 25 пМ каждого из используемых праймеров и 1 ед Taq-полимеразы ("Ферментас", Литва). Примерно 0,5 мкг плазмидной ДНК добавляли в реакционную смесь в качестве матрицы для ПЦР амплификации. Температурный профиль ПЦР был следующий: начальная стадия денатурации в течение 5 мин при 95°С с последующими 25 циклами денатурации при 95°С в течение 30 секунд, отжига при 53°С в течение 30 секунд, наращивания цепи при 72°С в течение 30 секунд; финальная стадия полимеризации при 72°С в течение 7 минут.PCR was performed using a TermoHybaid PCR Express Amplifier. The reaction mixture with a total volume of 50 μl contained 5 μl of 10x PCR buffer (Fermentas, Lithuania) supplemented with MgCl 2 to a final concentration in the reaction mixture of 15 mM, 200 μM of each dNTP triphosphate, 25 pM of each primer used and 1 unit of Taq- polymerases (Fermentas, Lithuania). Approximately 0.5 μg of plasmid DNA was added to the reaction mixture as a template for PCR amplification. The PCR temperature profile was as follows: the initial stage of denaturation for 5 min at 95 ° C followed by 25 cycles of denaturation at 95 ° C for 30 seconds, annealing at 53 ° C for 30 seconds, chain extension at 72 ° C for 30 seconds the final stage of polymerization at 72 ° C for 7 minutes.

Далее был проведен второй этап конструирования целевого фрагмента ДНК. Ген CmR был амплифицирован с помощью ПЦР, в качестве матрицы использовалась коммерчески доступная плазмида pACYC184 (инвентарный номер Х06403 в базе данных GenBank/EMBL, "Ферментас", Литва) и праймеры Р26 (SEQ ID NO:33) и Р27 (SEQ ID NO:34). Праймер Р26 содержит сайт узнавания рестриктазы BglII, необходимый для дальнейшего присоединения данного фрагмента ДНК к ранее полученному фрагменту, содержащему промотор Рtac*. Праймер Р27 содержит 46 нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам с 58 по 12, расположенным перед старт-кодоном гена pgl (ybhE) на хромосоме Е.coli, эта комплементарная область необходима для дальнейшей интеграции полученного фрагмента в бактериальную хромосому.Next, the second stage of constructing the target DNA fragment was carried out. The Cm R gene was amplified by PCR, using the commercially available plasmid pACYC184 (accession number X06403 in the GenBank / EMBL database, Fermentas, Lithuania) and primers P26 (SEQ ID NO: 33) and P27 (SEQ ID NO : 34). Primer P26 contains the BglII restriction enzyme recognition site necessary for the further attachment of this DNA fragment to the previously obtained fragment containing the P tac * promoter. Primer P27 contains 46 nucleotides complementary to nucleotides 58 to 12 located in front of the start codon of the pgl gene (ybhE) on the E. coli chromosome; this complementary region is necessary for further integration of the resulting fragment into the bacterial chromosome.

Амплифицированные фрагменты ДНК концентрировали электрофорезом в агарозном геле, выделяли из геля с помощью "GenElute Spin Columns" ("Sigma", США) и высаживали этанолом. Затем оба полученных фрагмента ДНК обработали эндонуклеазой BglII, после чего лигировали с использованием Т4 ДНК лигазы (Maniatis Т., Fritsch E.F., Sambrook, J.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd edn. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989).Amplified DNA fragments were concentrated by agarose gel electrophoresis, isolated from the gel using GenElute Spin Columns (Sigma, USA) and planted with ethanol. Then, both obtained DNA fragments were treated with BglII endonuclease and then ligated using T4 DNA ligase (Maniatis T., Fritsch EF, Sambrook, J .: Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2 nd edn. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989).

Лигированный продукт был амплифицирован с помощью ПЦР, при этом использовались праймеры Р25 и Р27. Реакционная смесь общим объемом 50 мкл содержала 5 мкл 10х буфера для ПЦР ("Sigma", США), 200 мкМ каждого трифосфата dNTP, 25 пМ каждого из используемых праймеров и 1 ед AccuTaq LA-полимеразы ("Sigma", США). Примерно 50 нг плазмидной ДНК добавляли в реакционную смесь в качестве матрицы для ПЦР амплификации. Температурный профиль ПЦР был следующий: начальная стадия денатурации в течение 5 мин при 95°С с последующими 25 циклами денатурации при 95°С в течение 30 секунд, отжига при 55°С в течение 30 секунд, наращивания цепи при 72°С в течение 4 минут; финальная стадия полимеризации при 72°С в течение 7 минут.The ligation product was amplified by PCR using the primers P25 and P27. The reaction mixture with a total volume of 50 μl contained 5 μl of 10x PCR buffer (Sigma, USA), 200 μM of each dNTP triphosphate, 25 pM of each primer used, and 1 unit of AccuTaq LA polymerase (Sigma, USA). About 50 ng of plasmid DNA was added to the reaction mixture as a template for PCR amplification. The PCR temperature profile was as follows: the initial stage of denaturation for 5 min at 95 ° C, followed by 25 cycles of denaturation at 95 ° C for 30 seconds, annealing at 55 ° C for 30 seconds, chain extension at 72 ° C for 4 minutes the final stage of polymerization at 72 ° C for 7 minutes.

Нуклеотидная последовательность полученного фрагмента ДНК представлена в последовательностях SEQ ID NO:35 и 36 для промоторов Рtac-3900 и Рtac-10000 соответственно.The nucleotide sequence of the obtained DNA fragment is presented in the sequences SEQ ID NO: 35 and 36 for the promoters P tac-3900 and P tac-10000, respectively.

Полученные фрагменты ДНК, очищенные описанным выше способом, были использованы для электропорации и Red-зависимой интеграции в бактериальную хромомсому штамма Е.coli BW25113Δzwf- -eda [pKD46], как описано в Примере 2.The obtained DNA fragments, purified as described above, were used for electroporation and Red-dependent integration into the bacterial chromosome of E. coli strain BW25113Δzwf-β-eda [pKD46], as described in Example 2.

Колонии, выращенные в течение 24 часов в среде с хлорамфениколом, были протестированы на наличие маркера CmR перед геном pgl с помощью ПЦР - праймеры Р27 (SEQ ID NO:34) и P10 (SEQ ID NO:15). Эти же колонии были также протестированы с помощью ПЦР на наличие промоторной области Рtac* перед геном pgl - праймеры Р23 (SEQ ID NO:30) и Р24 (SEQ ID NO:31) для Ptac-3900 и Рtac-10000 соответственно и Р10 (SEQ ID NO:15). Для этой цели свежевыращенные колонии ресуспендировались в 20 мкл воды и 1 мкл полученной суспензии использовали в качестве матрицы для ПЦР. Температурный профиль ПЦР был следующий: начальная стадия денатурации ДНК - в течение 10 мин при 95°С, затем 30 циклов денатурации при 95°С в течение 30 секунд, отжига при 54°С в течение 30 секунд, наращивания цепи при 72°С в течение 1 минуты; финальная стадия полимеризации при 72°С в течение 7 минут. Несколько протестированных CmR колоний содержали искомые фрагменты ДНК длиной 1192 п.о. и 124 п.о., подтверждающие наличие как всего сконструированного фрагмента ДНК перед геном pgl, и гибридного регуляторного элемента, содержащего промотор Рtac* в тестируемых хромосомах штаммов Е.coli. В обоих случаях, один из полученных штаммов был излечен от термочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания штамма при 37°С и полученные штаммы были названы Е.coli BW25113-Ptac-3900-ybhE и BW25113-Ptac-10000-ybhE соответственно. Структура сконструированного фрагмента бактериальной ДНК перед геном pgl показана на Фиг.7.Colonies grown for 24 hours in a medium with chloramphenicol were tested for the presence of the Cm R marker in front of the pgl gene using PCR primers P27 (SEQ ID NO: 34) and P10 (SEQ ID NO: 15). The same colonies were also tested by PCR for the presence of the promoter region P tac * in front of the pgl gene - primers P23 (SEQ ID NO: 30) and P24 (SEQ ID NO: 31) for P tac-3900 and P tac-10000, respectively P10 (SEQ ID NO: 15). For this purpose, freshly grown colonies were resuspended in 20 μl of water and 1 μl of the resulting suspension was used as a template for PCR. The PCR temperature profile was as follows: the initial stage of DNA denaturation - for 10 minutes at 95 ° C, then 30 cycles of denaturation at 95 ° C for 30 seconds, annealing at 54 ° C for 30 seconds, chain extension at 72 ° C within 1 minute; the final stage of polymerization at 72 ° C for 7 minutes. Several tested Cm R colonies contained the desired 1192 bp DNA fragments. and 124 bp, confirming the presence of both the entire constructed DNA fragment before the pgl gene and a hybrid regulatory element containing the P tac * promoter in the tested chromosomes of E. coli strains. In both cases, one of the obtained strains was cured of the heat-sensitive plasmid pKD46 by growing the strain at 37 ° C and the obtained strains were named E. coli BW25113-Ptac-3900-ybhE and BW25113-Ptac-10000-ybhE, respectively. The structure of the constructed bacterial DNA fragment in front of the pgl gene is shown in FIG. 7.

Пример 10. Измерение активности 6-фосфоглюконолактоназы в штаммах с усиленной экспрессией гена pgl.Example 10. Measurement of the activity of 6-phosphogluconolactonase in strains with enhanced expression of the pgl gene.

Активность 6-фосфоглюконолактоназы в штаммах BW25113-Ptac-3900-ybhE и BW25113-Рtac-10000-ybhE была измерена способом, описанным в Примере 7. Полученные данные приведены в Таблице 2. При измерениях активности уровень спонтанного гидролиза вычитался.The activity of 6-phosphogluconolactonase in strains BW25113-P tac-3900- ybhE and BW25113-P tac-10000- ybhE was measured by the method described in Example 7. The obtained data are shown in Table 2. When measuring activity, the level of spontaneous hydrolysis was subtracted.

Таблица 2table 2 ШтаммыStrains Активность 6-фосфоглюконатлактоназы, относительные единицыThe activity of 6-phosphogluconate lactonase, relative units BW25113BW25113 5.65.6 BW25113-Ptac-3900-ybhEBW25113-P tac-3900 -ybhE 21.121.1 BW25113-Ptac-10000-ybhEBW25113-P tac-10000 -ybhE 54.054.0

Таким образом, усиленная экспрессия гена pgl приводит к повышению активности 6-фосфоглюконолактоназы.Thus, enhanced expression of the pgl gene leads to an increase in the activity of 6-phosphogluconolactonase.

Пример 11. Эффект усиления экспрессии гена pgl на продукцию триптофана.Example 11. The effect of enhancing pgl gene expression on tryptophan production.

В качестве родительского штамма для оценки эффекта влияния усиления экспрессии гена pgl на продукцию триптофана был использован штамм-продуцент L-триптофана Е.coli SV164 [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2]. Штамм SV164 детально описан в патенте США 6180373. Штамм SV164 [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2] является производным от штамма SV164, он дополнительно содержит плазмиды pMW-PlacUV5-serA5-fruR и pYDDG2. Плазмида pMW-PtacUV5-serA5-fruR содержит мутантный ген serA5, кодирующий белок, не ингибируемый серином по типу обратной связи. Амплификация гена serA5 необходима для увеличения пула серина, предшественника L-триптофана (патент США 6180373). Плазмида pYDDG2 сконструирована на базе вектора pAYCTER3 (WO 03/044192) и содержит ген yddG, кодирующий трансмембранный белок (возможный экспортер) положительно влияющий на продукцию L-риптофана. Вектор pAYCTER3 является производным вектора pAYC32, являющегося низкокопийным и очень стабильным вектором, сконструированным на основе плазмиды RSF1010 и содержащим маркер устойчивости к стрептомицину (Christoserdov A.Y., Tsygankov Y.D, Broad-host range vectors derived from a RSF 1010 Tnl plasmid, Plasmid, 1986, v.16, p.161-167). Вектор pAYCTER3 был получен введением в плазмиду pAYC32 полилинкера из плазмиды pUC19 и сильного терминатора rrnB вместо промотора.An E. coli L-tryptophan producing strain SV164 [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] was used as a parent strain to evaluate the effect of enhancing pgl gene expression on tryptophan production. Strain SV164 is described in detail in US Pat. No. 6,180,373. Strain SV164 [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] is derived from strain SV164 and further comprises plasmids pMW-P lacUV5 -serA5-fruR and pYDDG2. Plasmid pMW-P tacUV5 -serA5-fruR contains the mutant gene serA5, which encodes a protein that is not inhibited by serine by feedback. Amplification of the serA5 gene is necessary to increase the pool of serine, the precursor of L-tryptophan (US patent 6180373). The plasmid pYDDG2 was constructed on the basis of the pAYCTER3 vector (WO 03/044192) and contains the yddG gene, which encodes a transmembrane protein (a possible exporter) that positively affects the production of L-tryptophan. The pAYCTER3 vector is a derivative of the pAYC32 vector, which is a low copy and very stable vector constructed on the basis of the RSF1010 plasmid and containing a streptomycin resistance marker (Christoserdov AY, Tsygankov YD, Broad-host range vectors derived from a RSF 1010 Tnl plasmid, v Plasmid, 1986 .16, p. 161-167). The pAYCTER3 vector was obtained by introducing into the pAYC32 plasmid a polylinker from plasmid pUC19 and the strong terminator rrnB instead of the promoter.

Для оценки эффекта влияния на продукцию триптофана усиленной экспрессии гена pgl, находящегося под контролем промоторов Ptac*, фрагменты ДНК из хромосомы вышеупомянутых штаммов Е.coli BW25113-Ptac-3900-ybhE и BW25113-Рtac-10000-ybhE с помощью Р1трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) были перенесены в штамм-продуцент триптофана Е. Coli SV164 [pMW-PlacUV5-serA5-fruR]. Затем, в полученные трансдуктанты и в штамм SV164 [pMW-PlacUV5-serA5-fruR] ввели плазмиду pYDDG2.To assess the effect of enhanced expression of the pgl gene under the control of P tac * promoters on the tryptophan production, DNA fragments from the chromosome of the aforementioned E. coli strains BW25113-P tac-3900- ybhE and BW25113-Р tac-10000 -ybhE using P1 transduction Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) were transferred to E. coli tryptophan producer strain S. Coli SV164 [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR]. Then, plasmid pYDDG2 was introduced into the obtained transductants and strain SV164 [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR].

Штаммы SV164 [pMW-Plac-serA5-fruR, pYDDG2],Strains SV164 [pMW-P lac -serA5-fruR, pYDDG2],

S164-Ptac-3900-ybhE [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2] иS164-P tac-3900 -ybhE [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] and

SV164-Ptac-10000-ybhE [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2] выращивались в течение ночи на роторной качалке при 37°С в 3 мл питательного бульона, содержащего ампициллин (100 мкг/мл) и стрептомицин (50 мкг/мл). По 0.3 мл полученных культур были инокулированы в пробирки 20×200 мм с 3 мл ферментационной среды, содержащей указанные антибиотики, с выращивались при 37°С в течение 40 часов на роторной качалке при 250 об/мин. Состав среды для ферментации представлен в Таблице 3.SV164-P tac-10000 -ybhE [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] were grown overnight on a rotary shaker at 37 ° C in 3 ml of nutrient broth containing ampicillin (100 μg / ml) and streptomycin (50 μg / ml). 0.3 ml of the resulting cultures were inoculated into 20 × 200 mm test tubes from 3 ml of fermentation medium containing these antibiotics, and grown at 37 ° C for 40 hours on a rotary shaker at 250 rpm. The composition of the medium for fermentation is presented in Table 3.

Таблица 3Table 3 ФракцияFraction КомпонентComponent Конечная концентрацияFinal concentration АBUT Глюкоза/сахарозаGlucose / sucrose 40 г/л40 g / l MgSO4×7Н2OMgSO 4 × 7H 2 O 0.3 г/л0.3 g / l MnSO4×5H2OMnSO 4 × 5H 2 O 5 мг/л5 mg / l МаменоMemeno 0,058 г/л от суммарного азота0.058 g / l of total nitrogen (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 15 г/л15 g / l KH2PO4 KH 2 PO 4 0,268 г/л0.268 g / l NaClNaCl 0,143 г/л0.143 g / l L-метионинL-methionine 0,086 г/л0.086 g / l L-фенилаланинL-phenylalanine 0,286 г/л0.286 g / l L-тирозинL-tyrosine 0,286 г/л0.286 g / l KClKcl 0,286 г/л0.286 g / l FeSO4×7H2OFeSO 4 × 7H 2 O 5 мг/л5 mg / l Цитрат натрияSodium citrate 667 мг/л667 mg / l CaCl2×2H2OCaCl 2 × 2H 2 O 4,29 мг/л4.29 mg / l Стерилизация при 116°С в течение 30 мин.Sterilization at 116 ° C for 30 minutes BB Тиамин HClThiamine HCl 2,5 мг/л2.5 mg / l Na2MoO4×2H2ONa 2 MoO 4 × 2H 2 O 0,15 мг/л0.15 mg / l H3BO3 H 3 BO 3 2,5 мг/л2.5 mg / l CoCl2×6Н2OCoCl 2 × 6H 2 O 0,7 мг/л0.7 mg / l CuSO4×5H2OCuSO 4 × 5H 2 O 0,25 мг/л0.25 mg / l ZnSO4×7H2OZnSO 4 × 7H 2 O 0,3 мг/л0.3 mg / l Стерилизация при 110°С в течение 30 мин.Sterilization at 110 ° C for 30 minutes СFROM ПиридоксинPyridoxine 45 мг/л45 mg / l ФильтрацияFiltration

Значение рН 7.1 во фракции А доводилось с помощью NH4OH. Каждую фракцию стерилизовали отдельно.The pH value of 7.1 in fraction A was adjusted with NH 4 OH. Each fraction was sterilized separately.

После выращивания количество накопленного в среде L-триптофана определялось с помощью тонкослойной хроматографии (TLC). Использовались пластинки TLC размером 10×15 см с нанесенными слоями силикатного геля Sorbfil без флуоресцентного индикатора толщиной 0.11 мм (Акционерное Общество Сорбполимер, Краснодар, Россия). Пластинки Sorbfil экспонировались в жидкой фазе: пропан-2-ол: этилацетат: 25%-ный водный раствор аммиака: вода=16:16:3:9 (объемные доли). Раствор (2%) нингидрина в ацетоне использовался в качестве агента для визуализации. Полученные данные представлены в Таблице 4.After growth, the amount of L-tryptophan accumulated in the medium was determined by thin layer chromatography (TLC). We used 10 × 15 cm TLC plates coated with Sorbfil silica gel layers without a 0.11 mm fluorescent indicator (Sorbpolymer Joint-Stock Company, Krasnodar, Russia). Sorbfil plates were exposed in the liquid phase: propan-2-ol: ethyl acetate: 25% aqueous ammonia solution: water = 16: 16: 3: 9 (volume fractions). A solution (2%) of ninhydrin in acetone was used as an imaging agent. The data obtained are presented in Table 4.

Таблица 4Table 4 ШтаммStrain OD600 OD 600 Концентрация триптофана, г/лTryptophan concentration, g / l SV164 [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2]SV164 [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] 7.57.5 4.204.20 SV164-Ptac-3900-ybhE [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2]SV164-P tac-3900- ybhE [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] 7.57.5 4.614.61 SV164-Ptac-10000-ybhE [pMW-PlacUV5-serA5-fruR, pYDDG2]SV164-P tac-10000- ybhE [pMW-P lacUV5 -serA5-fruR, pYDDG2] 7.57.5 4.924.92

Как видно из Таблицы 4, усиление экспрессии гена pgl положительно сказывается на способности штамма SV164 [pMW-PtacUV5-serA5-fruR, pYDDG2] к продукции триптофана.As can be seen from Table 4, increased expression of the pgl gene positively affects the ability of strain SV164 [pMW-P tacUV5- serA5-fruR, pYDDG2] to produce tryptophan.

Пример 12. Выделение белка YbhE с концевой His6 группой и определение его активности.Example 12. Isolation of YbhE protein with His 6 terminal group and determination of its activity.

Все результаты, описанные в Примерах 1-7, могут служить только косвенным доказательством того, что ybhE ORF является геном pgl, кодирующим функционально активный белок 6-фосфоглюконолактоназу в Е.coli. С другой стороны, существует вероятность того, что ybhE ORF кодирует, например, позитивный регулятор экспрессии другого неизвестного гена, который, в свою очередь, и является 6-фосфоглюконолактоназой. Таким образом, окончательный вывод относительно природы ybhE ORF может быть сделан лишь на основе прямого измерения биологической активности белкового продукта.All the results described in Examples 1-7 can only serve as indirect evidence that ybhE ORF is the pgl gene encoding the functionally active 6-phosphogluconolactonase protein in E. coli. On the other hand, it is likely that ybhE ORF encodes, for example, a positive expression regulator of another unknown gene, which, in turn, is 6-phosphogluconolactonase. Thus, the final conclusion regarding the nature of ybhE ORF can be made only on the basis of direct measurement of the biological activity of the protein product.

Для этой цели ybhE ORF была экспрессирована с использованием системы экспрессии фага Т7, штамма Е.coli BL21 (DE3) в качестве штамма-реципиента, содержащего в хромосоме ген РНК полимеразы фага Т7, и плазмидного вектора рЕТ-22b (+) с поздним промотором фага Т7 и эффективным сайтом связывания рибосомы (RBS) гена 10 фага Т7. Для удобства последующей очистки белка 6 гистидиновых кодонов были введены на 5'-конец, ybhE ORF, сразу после инициаторного кодона ATG.For this purpose, ybhE ORF was expressed using the T7 phage expression system, E. coli strain BL21 (DE3) as a recipient strain containing the T7 phage polymerase RNA gene in the chromosome and plasmid vector pET-22b (+) with a late phage promoter T7 and an efficient ribosome binding site (RBS) of the T7 phage 10 gene. For convenience of subsequent protein purification, 6 histidine codons were introduced at the 5'-end, ybhE ORF, immediately after the ATG initiator codon.

Для клонирования ybhE ORF с добавкой 6 гистидиновых кодонов в экспрессирующей системе фага Т7 был использован метод ПЦР с праймерами Р28 (SEQ ID NO:37) и Р29 (SEQ ID NO:38) и хромосомной ДНК штамма Е.coli MG1655 в качестве матрицы. Праймер Р28 содержит сайт рестрикции NdeI, ATG-кодон, соединенный с 6 дополнительными гистидиновыми кодонами перед вторым кодоном ybhE ORF. Праймер Р29 содержит на 5'-конце сайт рестрикции BamHI, необходимый для дальнейшего клонирования. Амплифицированный фрагмент ДНК был выделен, обработан рестриктазами NdeI и BamHI и лигирован в плазмиды рЕТ-22b (+), предварительно обработанную этими же рестриктазами. Конструкция полученной плазмиды pET-HT-ybhE была подтверждена путем определения нуклеотидной последовательности.For cloning of ybhE ORF with the addition of 6 histidine codons in the T7 phage expression system, PCR method was used with primers P28 (SEQ ID NO: 37) and P29 (SEQ ID NO: 38) and chromosomal DNA of E. coli strain MG1655 as a template. Primer P28 contains an NdeI restriction site, an ATG codon linked to 6 additional histidine codons before the second ybhE ORF codon. Primer P29 contains the BamHI restriction site at the 5 ′ end, necessary for further cloning. The amplified DNA fragment was isolated, digested with restriction enzymes NdeI and BamHI and ligated into plasmids pET-22b (+), pretreated with the same restriction enzymes. The design of the obtained plasmid pET-HT-ybhE was confirmed by determining the nucleotide sequence.

Затем клетки BL21 (DE3), содержащие в хромосоме ген РНК полимеразы фага Т7 под контролем лактозного промотора, были трансформированы плазмидой pET-HT-ybhE. Ночная культура, полученная от одной колонии, была разбавлена в 50 раз средой LB и выращивалась до достижения оптической плотности OD600~1.0 с последующим добавлением IPTG (1 мМ) для индукции посредством РНК-полимеразы фага Т7 ybhE ORF в полученной рекомбинантной плазмиде. После инкубирования в течение 2 часов отбирались клетки в объеме 20 мл. Клеточный экстракт был получен путем обработки ультразвуком в буфере, содержащем 20 мМ Tris-HCl, pH 8.0 и 2 мМ PMSF. Затем образцы центрифугировали в течение 20 минут при 16,000 g и 4°С и выделяли из супернатанта белок с гистидиновой добавкой с использованием колонок HiTrap Chelating Columns (Amersham Bioscience) в соответствии с рекомендациями производителем.Then, BL21 (DE3) cells containing the T7 phage polymerase RNA gene in the chromosome under the control of the lactose promoter were transformed with the plasmid pET-HT-ybhE. The overnight culture obtained from one colony was diluted 50 times with LB medium and grown to an optical density of OD 600 ~ 1.0, followed by the addition of IPTG (1 mM) for induction by T7 ybhE ORF phage RNA polymerase in the resulting recombinant plasmid. After incubation for 2 hours, cells were taken in a volume of 20 ml. The cell extract was obtained by sonication in a buffer containing 20 mM Tris-HCl, pH 8.0 and 2 mM PMSF. The samples were then centrifuged for 20 minutes at 16,000 g and 4 ° C and histidine supplemented protein was isolated from the supernatant using HiTrap Chelating Columns (Amersham Bioscience) according to the manufacturer's recommendations.

По истечении 2 часов после индукции системы экспрессии фага Т7 в культуре в логарифмической фазе роста наблюдалось накопление белка с электрофоретической подвижностью, соответствующей подвижности белка YbhE с добавкой 6 гистидиновых остатков (молекулярный вес ≈37 кДа). Количество указанного белка составляло порядка 15% от общего количества полипептидов клетки. Указанный белок обнаруживался главным образом в растворимой фазе (см. Фиг.8А).After 2 hours after the induction of the T7 phage expression system in the culture in the logarithmic growth phase, an accumulation of protein with electrophoretic mobility corresponding to the mobility of the YbhE protein with the addition of 6 histidine residues (molecular weight ≈37 kDa) was observed. The amount of this protein was about 15% of the total number of cell polypeptides. The specified protein was found mainly in the soluble phase (see Fig.8A).

Полученный белок His6-YbhE был очищен на колонках Ni-NTA. Определение уровня синтеза рекомбинантного белка и контроль процесса очистки проводили с использованием SDS-PAGE электрофореза в соответствии с методом, описанным Laemmli U.K. (Nature, 227, 680-685 (1970)). Как видно из Фиг.8Б чистота полученного белка составляла более 90%, при этом белок проявлял активность 6-PGL в стандартном тесте с использованием латоназы (Collard, F. et al, FEBS Letters, 459, 223-226 (1999)); Пример 7). Интересно отметить, что измеренная удельная активность 6-PGL у очищенного белка His6-YbhE (780 U/мг) была близкой к ранее описанной активности аналогично модифицированного белка His6-6-PGL человека (Collard, F. et al, FEBS Letters, 459, 223-226 (1999)).The resulting His 6 -YbhE protein was purified on Ni-NTA columns. Determination of the level of recombinant protein synthesis and control of the purification process was carried out using SDS-PAGE electrophoresis in accordance with the method described by Laemmli UK (Nature, 227, 680-685 (1970)). As can be seen from Figb, the purity of the obtained protein was more than 90%, while the protein showed 6-PGL activity in a standard test using latonase (Collard, F. et al, FEBS Letters, 459, 223-226 (1999)); Example 7). It is interesting to note that the measured specific activity of 6-PGL in purified His 6 -YbhE protein (780 U / mg) was close to the previously described activity of a similarly modified human His 6 -6-PGL protein (Collard, F. et al, FEBS Letters, 459, 223-226 (1999)).

Таким образом был сделан вывод о том, что ybhE ORF с неизвестной функцией из Е.coli в действительности является геном pgl, кодирующим 6-PGL.Thus, it was concluded that ybhE ORF with an unknown function from E. coli is actually the pgl gene encoding 6-PGL.

Пример 13. Эффект усиления экспрессии гена pgl на продукцию фенилаланина.Example 13. The effect of enhancing pgl gene expression on phenylalanine production.

Штамм Е.coli AJ12739 - продуцент фенилаланина был использован в качестве исходного штамма для оценки эффекта усиления экспрессии гена pgl на продукцию фенилаланина. Штамм AJ12739 был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 113545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 6 ноября 2001 года под инвентарным номером ВКПМ В-8197.Strain E. coli AJ12739, a phenylalanine producer, was used as a starting strain to evaluate the effect of enhancing pgl gene expression on phenylalanine production. Strain AJ12739 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 113545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on November 6, 2001 under accession number VKPM V-8197.

Фрагменты хромосомной ДНК из штаммов BW25113-Ptac-3900-ybhE и BW25113-Ptac-10000-ybhE были перенесены в штамм Е.coli AJ12739 - продуцент фенилаланина Р1 трансдукцией с получением штаммов AJ12739 Ptac-3900-ybhE и AJ12739 Рtac-10000 соответственно. Каждый из этих штаммов выращивался при 37°С в течение 18 часов в питательном бульоне, содержащем 25 мг/мл хлорамфеникола, 0.3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации, содержащей 25 мг/мл хлорамфеникола, в пробирке 20×200 мм и инкубировалось при 34°С в течение 24 часов на роторной качалке. После выращивания, количество фенилаланина, накопленное в среде, определялось методом ТСХ. Использовались пластинки для ТСХ размером 10×15 см, покрытые слоем в 0.11 мм силикагелем Sorbfil без флюоресцентного индикатора (Компания "Сорбполимер", Краснодар, РФ). Пластинки Sorbfil экспонировались с подвижной фазой следующего состава: пропан-2-ол:этилацетат:водный аммиак (25%):вода=40:40:7:16 (v/v). В качестве реагента для визуализации использовался 2%-ный раствор нингидрина в ацетоне.Chromosomal DNA fragments from strains BW25113-P tac-3900- ybhE and BW25113-P tac-10000 -ybhE were transferred to E. coli strain AJ12739, a producer of phenylalanine P1 by transduction to obtain strains AJ12739 P tac-3900- ybhE P and AJ12 10,000 respectively. Each of these strains was grown at 37 ° C for 18 hours in a nutrient broth containing 25 mg / ml chloramphenicol; 0.3 ml of the resulting culture was transferred to 3 ml of fermentation medium containing 25 mg / ml chloramphenicol in a 20 × 200 tube mm and incubated at 34 ° C for 24 hours on a rotary shaker. After growing, the amount of phenylalanine accumulated in the medium was determined by TLC. We used 10 × 15 cm TLC plates coated with a 0.11 mm layer of Sorbfil silica gel without a fluorescent indicator (Sorbpolymer Company, Krasnodar, RF). Sorbfil plates were exposed with a mobile phase of the following composition: propan-2-ol: ethyl acetate: aqueous ammonia (25%): water = 40: 40: 7: 16 (v / v). As a reagent for visualization, a 2% solution of ninhydrin in acetone was used.

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

ГлюкозаGlucose 40.040.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 16.016.0 К2HPO4 K 2 HPO 4 0.10.1 MgSO4 7H2OMgSO 4 7H 2 O 1.01.0 FeSO42OFeSO 4 7H 2 O 0.010.01 MnSoO4 5H2OMnSoO 4 5H 2 O 0.010.01 Тиамин HClThiamine HCl 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 2.02.0 ТирозинTyrosine 0.1250.125 СаСО3 CaCO 3 20.020.0

Глюкозу и сульфат магния стерилизовали раздельно. СаСО3 стерилизовали при 180°С в течение 2 часов. рН поддерживался в районе 7.0. Антибиотик добавляли в питательную среду после стерилизации.Glucose and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was sterilized at 180 ° C for 2 hours. pH was maintained at around 7.0. The antibiotic was added to the culture medium after sterilization.

Результаты представлены в Таблице 5.The results are presented in Table 5.

Таблица 5Table 5 Штамм Е.coliStrain E. coli OD600 OD 600 Количество фенилаланина, г/лThe amount of phenylalanine, g / l АJ12739AJ12739 18.2±0.118.2 ± 0.1 0.65±0.40.65 ± 0.4 АJ12739 Ptac-3900-ybhEAJ12739 P tac-3900 -ybhE 17.0±0.317.0 ± 0.3 0.9±0.10.9 ± 0.1 АJ12739 Ptac-10000-ybhEAJ12739 P tac-10000 -ybhE 16.3±0.216.3 ± 0.2 1.3±0.11.3 ± 0.1

Как видно из Таблицы 5, усиление экспрессии гена pgl повышало способность штамма АJ12739 продукции фенилаланина.As can be seen from Table 5, increased expression of the pgl gene increased the ability of strain AJ12739 to produce phenylalanine.

Хотя указанное изобретение описано в деталях со ссылкой на конкретные Примеры, для специалиста в указанной области техники очевидно, что могут быть совершены различные изменения и произведены эквивалентные замены, и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения. Каждый из упомянутых выше документов, цитируемых в описании, является частью настоящего описания.Although the invention has been described in detail with reference to specific Examples, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalent replacements may be made, and such changes and replacements are not outside the scope of the present invention. Each of the above documents cited in the description is part of the present description.

Claims (15)

1. 6-Фосфоглюконолактоназа, выбранная из группы, состоящей из следующих белков:1. 6-Phosphogluconolactonase selected from the group consisting of the following proteins: (A) белок, включающий последовательность аминокислот, приведенную в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2); и(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2); and (B) белок, включающий последовательность аминокислот, содержащую делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в последовательности аминокислот, приведенной в списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), который обладает как минимум 70%-ной гомологией по отношению к аминокислотной последовательности, приведенной под номером 2 (SEQ ID NO:2), и который обладает активностью 6-фосфоглюконолактоназы.(B) a protein comprising an amino acid sequence containing deletions, substitutions, insertions, or addition of one or more amino acids in the amino acid sequence shown in sequence listing number 2 (SEQ ID NO: 2), which has at least 70% homology in relative to the amino acid sequence shown under number 2 (SEQ ID NO: 2), and which has the activity of 6-phosphogluconolactonase. 2. Фрагмент ДНК, кодирующий 6-фосфоглюконолактоназу по п.1.2. A DNA fragment encoding 6-phosphogluconolactonase according to claim 1. 3. Бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, - продуцент L-аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из ароматической L-аминокислоты и L-гистидина, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что в ней повышена активность 6-фосфоглюконолактоназы по п.1.3. A bacterium belonging to the genus Escherichia is a producer of an L-amino acid selected from the group consisting of aromatic L-amino acid and L-histidine, characterized in that said bacterium is modified in such a way that it increases the activity of 6-phosphogluconolactonase according to claim .one. 4. Бактерия по п.3, отличающаяся тем, что указанная 6-фосфоглюконолактоназа получена из бактерии, принадлежащей к роду Escherichia.4. The bacterium according to claim 3, characterized in that said 6-phosphogluconolactonase is obtained from a bacterium belonging to the genus Escherichia. 5. Бактерия по п.3, отличающаяся тем, что указанной ароматической L-аминокислотой является L-аминокислота, выбранная из группы, состоящей из L-триптофана, L-фенилаланина и L-тирозина.5. The bacterium according to claim 3, characterized in that said aromatic L-amino acid is an L-amino acid selected from the group consisting of L-tryptophan, L-phenylalanine and L-tyrosine. 6. Бактерия по п.3, отличающаяся тем, что активность 6-фосфоглюконолактоназы повышена путем модификации последовательности, контролирующей экспрессию гена 6-фосфоглюконолактоназы на хромосоме указанной бактерии таким образом, что экспрессия указанного гена усилена.6. The bacterium according to claim 3, characterized in that the activity of 6-phosphogluconolactonase is increased by modifying the sequence that controls the expression of the 6-phosphogluconolactonase gene on the chromosome of the bacterium in such a way that the expression of the specified gene is enhanced. 7. Бактерия по п.6, отличающаяся тем, что природный промотор указанного гена заменен на более сильный промотор.7. The bacterium according to claim 6, characterized in that the natural promoter of the specified gene is replaced by a stronger promoter. 8. Бактерия по п.6, отличающаяся тем, что ген, кодирующий 6-фосфоглюконолактоназу, выбран из группы, состоящей из:8. The bacterium according to claim 6, characterized in that the gene encoding 6-phosphogluconolactonase is selected from the group consisting of: (a) ДНК, включающая последовательность нуклеотидов с 1 по 996, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1);(a) DNA comprising the sequence of nucleotides 1 to 996 shown in the list of sequences under the number 1 (SEQ ID NO: 1); (b) ДНК, которая гибридизуется в жестких условиях с последовательностью нуклеотидов с 1 по 996, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1), или с зондом, приготовленным на основании указанной последовательности нуклеотидов, и кодирует белок, обладающий активностью 6-фосфоглюконолактоназы.(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with the nucleotide sequence 1 to 996 listed in the sequence number 1 (SEQ ID NO: 1), or with a probe prepared on the basis of the specified nucleotide sequence, and encodes a protein having activity 6-phosphogluconolactonase. 9. Бактерия по п.8, отличающаяся тем, что жесткими условиями являются условия, при которых отмывка осуществляется при 60°С, концентрация соли соответствует 1×SSC и 0,1% SDS, а продолжительность отмывки составляет 15 мин.9. The bacterium of claim 8, characterized in that the harsh conditions are the conditions under which washing is carried out at 60 ° C, the salt concentration corresponds to 1 × SSC and 0.1% SDS, and the washing time is 15 minutes 10. Бактерия по п.3, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что экспрессия открытой рамки считывания yddG усилена.10. The bacterium according to claim 3, characterized in that said bacterium is modified in such a way that expression of the open reading frame of yddG is enhanced. 11. Способ получения L-аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из ароматической L-аминокислоты и L-гистидина, включающий стадии выращивания бактерии по п.3 в питательной среде и выделения накопленной L-аминокислоты из культуральной жидкости.11. A method for producing an L-amino acid selected from the group consisting of an aromatic L-amino acid and L-histidine, comprising the steps of growing a bacterium according to claim 3 in a nutrient medium and isolating the accumulated L-amino acid from the culture fluid. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что указанной ароматической L-аминокислотой является L-триптофан.12. The method according to claim 11, characterized in that said aromatic L-amino acid is L-tryptophan. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что указанной ароматической L-аминокислотой является L-фенилаланин.13. The method according to claim 11, characterized in that said aromatic L-amino acid is L-phenylalanine. 14. Способ по п.11, отличающийся тем, что в указанной бактерии усилена экспрессия генов биосинтеза ароматических L-аминокислот.14. The method according to claim 11, characterized in that in said bacterium the expression of aromatic L-amino acid biosynthesis genes is enhanced. 15. Способ по п.11, отличающийся тем, что в указанной бактерии усилена экспрессия генов биосинтеза L-гистидина.15. The method according to claim 11, characterized in that in said bacterium the expression of L-histidine biosynthesis genes is enhanced.
RU2005101700/13A 2004-02-25 2005-01-26 6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids RU2288268C2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101700/13A RU2288268C2 (en) 2005-01-26 2005-01-26 6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids
US11/063,223 US20050191684A1 (en) 2004-02-25 2005-02-23 Method for producing L-amino acids
PCT/JP2005/003695 WO2005080583A2 (en) 2004-02-25 2005-02-25 Method for producing l-amino acids
JP2006526886A JP4670811B2 (en) 2004-02-25 2005-02-25 Method for producing L-amino acid
EP05710815.1A EP1718731B2 (en) 2004-02-25 2005-02-25 Microorganism expressing 6-phosphogluconolactonase and its use in the production of L-amino acids.
BRPI0507978-0A BRPI0507978A (en) 2004-02-25 2005-02-25 l-amino acid producing bacterium belonging to the enterobacteriaceae family, and method for producing an l-amino acid
KR1020067019815A KR101201687B1 (en) 2004-02-25 2005-02-25 Method for producing L-amino acids
CN2005800060995A CN101052707B (en) 2004-02-25 2005-02-25 Method for producing l-amino acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101700/13A RU2288268C2 (en) 2005-01-26 2005-01-26 6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004105179/13A Substitution RU2004105179A (en) 2004-02-25 2004-02-25 6-PHOSPHOGLUCONOLACTONASE FROM ESCHERICHIA COLI, DNA FRAGMENT, BACTERIA BELONGING TO THE GENUS ESCHERICHIA, PRODUCER OF L-AMINO ACID, AND METHOD FOR PRODUCING L-AMINO ACID

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005101700A RU2005101700A (en) 2006-07-10
RU2288268C2 true RU2288268C2 (en) 2006-11-27

Family

ID=36830234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005101700/13A RU2288268C2 (en) 2004-02-25 2005-01-26 6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2288268C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678139C2 (en) * 2014-06-23 2019-01-23 Сиждей Чейлджеданг Корпорейшн Escherichia species microorganism having l-tryptophan production capacity and method for producing l-tryptophan using same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MICLET Е. et al. NMR spectroscopic analysis of the first two steps of the pentose-phosphate pathway elucidates the role of6-phosphogluconolactonase. J Biol Chem. 2001 Sep 14; 276 (37):34840-6. Epub 2001 Jul 16. DUFFIEUX F. et al. Molecular characterization of the first two enzymes of the pentose-phosphate pathway of Trypanosoma brucei. Glucose-6-phosphate dehydrogenase and 6-phosphogluconolactonase. J Biol Chem. 2000 Sep 8; 275 (36):27559-65. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678139C2 (en) * 2014-06-23 2019-01-23 Сиждей Чейлджеданг Корпорейшн Escherichia species microorganism having l-tryptophan production capacity and method for producing l-tryptophan using same
US10815510B2 (en) 2014-06-23 2020-10-27 Cj Cheiljedang Corporation Microorganism of the genus Escherichia producing L-tryptophan and method for producing L-tryptophan using the same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005101700A (en) 2006-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050191684A1 (en) Method for producing L-amino acids
RU2268300C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-AMINO ACIDS BY USING MICROORGANISMS POSSESSING ENHANCED EXPRESSION OF pckA GENE
CN101838628B (en) Method for producing L-amino acids using bacteria belonging to the genus escherichia
EP2460873B1 (en) A method for producing an aromatic L-amino acid using a bacterium of the genus Eshcerichia with attenuated expression of any of the cynT, cynS, cynX or cynR genes or a combination thereof
US9708637B2 (en) Method for producing lower alkyl ester
EP1718731B1 (en) Microorganism expressing 6-phosphogluconolactonase and its use in the production of L-amino acids.
RU2355759C1 (en) METHOD OF OBTAINING AROMATIC L-AMINO ACID USING Escherichia TYPE BACTERIA, IN WHICH ydiB GENE IS INACTIVATED, METHOD OF OBTAINING ESTER OF INFERIOR ALKYLS OF α -L-ASPARTYL-L-PHENYLALANINE
US7820415B2 (en) Method for producing an L-amino acid using a bacterium of the Enterobacteriaceae family with attenuated expression of the ydiN gene or the ydiB gene or combination thereof
CN101052707B (en) Method for producing l-amino acids
RU2288268C2 (en) 6-phosphogluconolactonase from escherichia coli, dna fragment, microorganism belonging to escherichia genus as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acids
RU2408723C2 (en) Method for production of aromatic aminoacids using bacterium that expresses gene aro1 from yeast
RU2315808C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-AMINO ACIDS USING MICROORGANISM BELONGING TO Escherichia GENUS WHEREIN yafA GENE IS INACTIVATED
RU2313573C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-THREONINE USING MICROORGANISM BELONGING TO GENUS ESCHERICHIA WHEREIN mazEF OPERON IS INACTIVATED