RU2304615C2 - Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha - Google Patents

Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha Download PDF

Info

Publication number
RU2304615C2
RU2304615C2 RU2005131586/13A RU2005131586A RU2304615C2 RU 2304615 C2 RU2304615 C2 RU 2304615C2 RU 2005131586/13 A RU2005131586/13 A RU 2005131586/13A RU 2005131586 A RU2005131586 A RU 2005131586A RU 2304615 C2 RU2304615 C2 RU 2304615C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bacterium
gene
amino acid
xylose
strain
Prior art date
Application number
RU2005131586/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005131586A (en
Inventor
Константин В чеславович Рыбак (RU)
Константин Вячеславович Рыбак
Екатерина Александровна Сливинска (RU)
Екатерина Александровна Сливинская
Екатерина Алексеевна Саврасова (RU)
Екатерина Алексеевна Саврасова
н Валерий Завенович Ахверд (RU)
Валерий Завенович Ахвердян
чко Елена Витальевна Кл (RU)
Елена Витальевна Клячко
Сергей Владимирович Машко (RU)
Сергей Владимирович Машко
Вера Георгиевна Дорошенко (RU)
Вера Георгиевна Дорошенко
Лариса Готлибовна Айрих (RU)
Лариса Готлибовна Айрих
Тать на Викторовна Леонова (RU)
Татьяна Викторовна Леонова
тинер Михаил Маркович Гус (RU)
Михаил Маркович Гусятинер
Эльвира Борисовна Ворошилова (RU)
Эльвира Борисовна Ворошилова
Юрий Иванович Козлов (RU)
Юрий Иванович Козлов
Йосихико ХАРА (JP)
Йосихико ХАРА
Такудзи УЭДА (JP)
Такудзи Уэда
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ)
Аджиномото Ко., Инк.
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), Аджиномото Ко., Инк. filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ)
Priority to RU2005131586/13A priority Critical patent/RU2304615C2/en
Publication of RU2005131586A publication Critical patent/RU2005131586A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2304615C2 publication Critical patent/RU2304615C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to method for production of L-amino acids such as L-threonine, L-lysine, L-hystidine, L-phenylalanyne, L-arginine, or L-glutamic acid using modified bacteria belonging to genus Eschericha with increased activity of D-xylose permease.
EFFECT: high effective method for production of L-amino acids.
25 cl, 2 dwg, 4 tbl, 6 ex

Description

Область техники.The field of technology.

Настоящее изобретение относится к способу получения L-аминокислоты с помощью ферментации, более конкретно к генам, которые способствуют указанной ферментации. Эти гены положительно влияют на продукцию L-аминокислоты, например на продукцию L-треонина, L-лизина, L-гистидина, L-фенилаланина, L-аргинина и L-глутаминовой кислоты.The present invention relates to a method for producing L-amino acids by fermentation, and more particularly to genes that contribute to this fermentation. These genes positively affect the production of L-amino acids, for example, the production of L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine and L-glutamic acid.

Предшествующий уровень техники.The prior art.

Традиционно в промышленных масштабах L-аминокислоты получают с помощью ферментации штаммов микроорганизмов, полученных из природных источников, или мутантов этих микроорганизмов. Обычно эти микроорганизмы являются модифицированными таким образом, что выход L-аминокислот у этих штаммов повышается.Traditionally, on an industrial scale, L-amino acids are obtained by fermentation of strains of microorganisms obtained from natural sources, or mutants of these microorganisms. Typically, these microorganisms are modified so that the yield of L-amino acids in these strains increases.

Описано множество способов повышения продукции L-аминокислот, включая трансформацию микроорганизмов рекомбинантной ДНК (смотри, например, патент США 4,278,765). Другие способы повышения продуктивности микроорганизмов включают в себя повышение активностей ферментов, участвующих в биосинтезе аминокислоты, и/или уменьшение чувствительности целевого фермента к обратному ингибированию накапливаемой L-аминокислотой по типу обратной связи (смотри, например, WO 95/16042 или патент США 4346170, 5661012 и 6040160).Many methods have been described to enhance the production of L-amino acids, including transformation of recombinant DNA microorganisms (see, for example, US Pat. No. 4,278,765). Other ways to increase the productivity of microorganisms include increasing the activity of enzymes involved in the biosynthesis of amino acids, and / or reducing the sensitivity of the target enzyme to reverse inhibition of the accumulated L-amino acid by feedback (see, for example, WO 95/16042 or US patent 4346170, 5661012 and 6040160).

Известны различные штаммы, использующиеся для производства L-треонина методом ферментации. Это штаммы с увеличенными активностями ферментов, вовлеченных в биосинтез L-треонина (патенты США 5175107; 5661012; 5705371 и 5939307; Европейский патент 219027), штаммы, устойчивые к некоторым химических реагентам, таким как L-треонин и его аналоги (заявка РСТ 01/14525 А1, Европейская заявка 301572А2, патент США 5,661,012), штаммы, в которых устранена чувствительность целевого фермента к ингибированию продуцируемой аминокислотой или ее побочными продуктами по типу обратной связи (патенты США 5175107 и 5661012), штаммы с инактивированными ферментами системы деградации треонина (патенты США 5939307 и 6297031).Various strains are known to be used for the production of L-threonine by fermentation. These are strains with increased activity of enzymes involved in the biosynthesis of L-threonine (US patents 5175107; 5661012; 5705371 and 5939307; European patent 219027), strains resistant to certain chemicals, such as L-threonine and its analogues (PCT application 01 / 14525 A1, European application 301572A2, US patent 5,661,012), strains in which the sensitivity of the target enzyme to inhibition by the produced amino acid or its by-products is eliminated by feedback type (US patents 5175107 and 5661012), strains with inactivated enzymes of the threonine degradation system (US patents 5939307 and 6297031).

Известный штамм-продуцент треонина ВКПМ В-3996 (патенты США 5175107 и 5705371) в настоящее время является одним из лучших продуцентов треонина. Для создания штамма ВКПМ В-3996 несколько мутаций и плазмида, описанная ниже, были введены в родительский штамм Е.coli К-12 (ВКПМ В-7). Мутантный ген thrA (мутация thrA442) кодирует белок аспартокиназагомосериндегидрогеназу I, который устойчив к ингибированию треонином по типу обратной связи. Мутантный ген ilvA (мутация ilvA442) кодирует белок треониндеаминазу, обладающую пониженной активностью, которая выражается в пониженном уровне биосинтеза изолейцина и в фенотипе с недостатком по изолейцину типа "leaky". В бактерии с мутацией ilvA442 транскрипция оперона thrABC не репрессируется изолейцином, что является очень эффективным при продукции треонина. Инактивация гена tdh, кодирующего треониндегидрогеназу, приводит к предотвращению деградации треонина. В указанный штамм была введена генетическая детерминанта ассимиляции сахарозы (гены scrKYABR). Для увеличения экспрессии генов, контролирующих биосинтез треонина, в промежуточный штамм TDH6 была введена плазмида pVIC40, содержащая мутантный треониновый оперон thrA442BC. Количество треонина, накопленного в ходе ферментации этого штамма, достигало 85 г/л.Known strain-producer of threonine VKPM B-3996 (US patents 5175107 and 5705371) is currently one of the best producers of threonine. To create a strain VKPM B-3996, several mutations and the plasmid described below were introduced into the parent strain E. coli K-12 (VKPM B-7). The mutant thrA gene (thrA442 mutation) encodes an aspartokinase homoserine dehydrogenase I protein, which is resistant to feedback threonine inhibition. The mutant ilvA gene (ilvA442 mutation) encodes a threonine deaminase protein that has reduced activity, which is expressed in a reduced level of isoleucine biosynthesis and in the leaky-type isoleucine deficient phenotype. In bacteria with the ilvA442 mutation, transcription of the thrABC operon is not repressed by isoleucine, which is very effective in the production of threonine. Inactivation of the tdh gene encoding threonine dehydrogenase leads to the prevention of threonine degradation. The genetic determinant of sucrose assimilation (scrKYABR genes) was introduced into this strain. To increase the expression of genes that control threonine biosynthesis, plasmid pVIC40 containing the thrA442BC mutant threonine operon was introduced into the intermediate strain TDH6. The amount of threonine accumulated during the fermentation of this strain reached 85 g / l.

Для оптимизации основных путей биосинтеза целевого соединения дальнейшее совершенствование штаммов-продуцентов L-аминокислот может быть произведено благодаря усилению снабжения бактерии возрастающими количествами сахаров, служащих источником углерода, например глюкозой. Несмотря на эффективный PTS транспорт глюкозы, доступность источников углерода для клеток высокопродуктивного штамма может оставаться недостаточной.To optimize the main pathways of biosynthesis of the target compound, further improvement of the strains producing L-amino acids can be made by increasing the supply of bacteria with increasing amounts of sugars serving as a carbon source, for example, glucose. Despite the effective PTS transport of glucose, the availability of carbon sources for cells of a highly productive strain may remain insufficient.

Известно, что активный транспорт сахаров и других метаболитов в бактериальную клетку осуществляется несколькими транспортными системами.It is known that the active transport of sugars and other metabolites into the bacterial cell is carried out by several transport systems.

В том числе, белок XylE из Е.coli является пермеазой D-ксилозы, одной из двух систем в Е.coli, ответственных за поступление D-ксилозы в клетку; другая система - это АТФ-зависимый АВС транспортер XylFGH. Было показано, что клонированный ген xylE комплементирует мутацию xylE in vivo (Davis E.O. and Henderson P.J., J. Biol. Chem., 262(29); 13928-32 (1987)). Транспорт, осуществляемый посредством XylE в интактной клетке, ингибируется протонофорами и вызывает смещение рН в сторону защелачивания (Lam, V.M. et al., J. Bacteriol. 143(1); 396-402 (1980)). Эксперименты с мутантами xylE и xylF показали, что у белка XylE KM к D-ксилозе равна 63-169 мкМ (Sumiya. M. et al. Receptors Channels, 3(2); 117-28 (1995)). Белок XylE является членом суперсемейства транспортеров Major Facilitator Superfamily (MFS) (Griffith, J.K. et al., Curr. Opin. Cell Biol. 4(4); 684-95 (1992)) и функционирует как симпортер D-ксилозы/протона. Возможно, ген xylE является частью моноцистроного оперона, экспрессия которого индуцируется D-ксилозой. Импортированная в клетку ксилоза катаболизируется до ксилулозо-5-фосфата при участии ферментов XylA (ксилозоизомеразы) и XylB (ксилулокиназы). При определенных условиях, ксилозоизомераза, кодируемая геном xylA, также способна к эффективному катализу реакции превращения D-глюкозы в D-фруктозу (Wovcha, M.G. et al., Appl Environ Microbiol. 45(4): 1402-4 (1983)).In particular, the XylE protein from E. coli is a permease of D-xylose, one of the two systems in E. coli responsible for the entry of D-xylose into the cell; another system is the ATP-dependent ABC transporter XylFGH. The cloned xylE gene has been shown to complement the in vivo xylE mutation (Davis EO and Henderson PJ, J. Biol. Chem., 262 (29); 13928-32 (1987)). Transport via XylE in an intact cell is inhibited by protonophores and causes a pH shift towards alkalization (Lam, VM et al., J. Bacteriol. 143 (1); 396-402 (1980)). Experiments with xylE and xylF mutants showed that in the XylE K M protein, D-xylose is 63-169 μM (Sumiya. M. et al. Receptors Channels, 3 (2); 117-28 (1995)). The XylE protein is a member of the Major Facilitator Superfamily (MFS) transporter superfamily (Griffith, JK et al., Curr. Opin. Cell Biol. 4 (4); 684-95 (1992)) and functions as a D-xylose / proton symposer. Perhaps the xylE gene is part of the monocistronic operon, the expression of which is induced by D-xylose. Xylose imported into the cell is catabolized to xylulose-5-phosphate with the participation of the enzymes XylA (xylose isomerase) and XylB (xylulokinase). Under certain conditions, xylose isomerase encoded by the xylA gene is also capable of efficiently catalyzing the conversion of D-glucose to D-fructose (Wovcha, MG et al., Appl Environ Microbiol. 45 (4): 1402-4 (1983)).

Однако к настоящему времени нет сообщений об использовании бактерии семейства Enterobacteriaceae, обладающей повышенной активностью пермеазы D-ксилозы для увеличения продукции L-аминокислот.However, to date, there are no reports of the use of bacteria of the Enterobacteriaceae family, which has increased D-xylose permease activity to increase the production of L-amino acids.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 показана структура нуклеотидной последовательности перед геном xylE на хромосоме Е.coli и структура интегрированного фрагмента ДНК, содержащего ген cat и гибридный промотор PL-tac.Figure 1 shows the structure of the nucleotide sequence in front of the xylE gene on the E. coli chromosome and the structure of an integrated DNA fragment containing the cat gene and the P L-tac hybrid promoter.

На фиг.2 показаны кривые роста штаммов Е.coli MG1655, MG1655 ΔptsHI-crr и MG1655PL-tacxylE, выращиваемых на среде с глюкозой. Условные обозначения: MG=Е.coli MG1655; MG Δpts=Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr; MG Δpts P xylE=Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr PL-tacxylE.Figure 2 shows the growth curves of E. coli strains MG1655, MG1655 ΔptsHI-crr and MG1655P L-tac xylE grown on a medium with glucose. Legend: MG = E. coli MG1655; MG Δpts = E. coli MG1655 ΔptsHI-crr; MG Δpts P xylE = E. coli MG1655 ΔptsHI-crr P L-tac xylE.

Описание изобретенияDescription of the invention

Целью настоящего изобретения является повышение продуктивности штаммов-продуцентов L-аминокислоты и предоставление способа получения неароматических или ароматических L-аминокислот с использованием указанных штаммов.The aim of the present invention is to increase the productivity of strains producing L-amino acids and the provision of a method for producing non-aromatic or aromatic L-amino acids using these strains.

Данная цель была достигнута путем обнаружения того факта, что увеличение экспрессии гена xylE, кодирующего пермеазу D-ксилозы, повышает продукцию L-аминокислоты, например L-треонина, L-лизина, L-гистидина, L-фенилаланина, L-аргинина или L-глутаминовой кислоты. Таким образом, было совершено настоящее изобретение.This goal was achieved by detecting the fact that increased expression of the xylE gene encoding D-xylose permease increases L-amino acid production, for example L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine or L- glutamic acid. Thus, the present invention has been completed.

Целью настоящего изобретения является предоставление бактерии-продуцента L-аминокислоты семейства Enterobacteriaceae, где указанная бактерия модифицирована таким образом, что активность пермеазы D-ксилозы в клетках указанной бактерии повышена. Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где активность указанной пермеазы D-ксилозы повышена за счет усиления экспрессии гена, кодирующего пермеазу D-ксилозы.The aim of the present invention is the provision of bacteria producing L-amino acids of the Enterobacteriaceae family, where the specified bacterium is modified so that the activity of D-xylose permease in the cells of the specified bacteria is increased. It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein the activity of said D-xylose permease is increased by enhancing the expression of a gene encoding D-xylose permease.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где активность указанной пермеазы D-ксилозы повышена за счет модификации последовательности, контролирующей экспрессию гена, кодирующего пермеазу D-ксилозы таким образом, что экспрессия указанного гена усилена или увеличено количество копий гена, кодирующего пермеазу D-ксилозы.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein the activity of said D-xylose permease is enhanced by modifying a sequence that controls the expression of a gene encoding D-xylose permease so that the expression of said gene is enhanced or the number of copies of the gene encoding D- permease is increased xyloses.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что активность глюкокиназы в клетках этой бактерии повышена.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is further modified so that glucokinase activity in the cells of this bacterium is increased.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что активность изомеразы ксилозы в клетках этой бактерии повышена.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is further modified so that xylose isomerase activity in the cells of this bacterium is increased.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанная бактерия модифицирована таким образом, что в клетках этой бактерии усилена экспрессия локуса xylABFGHR.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is modified in such a way that xylABFGHR locus expression is enhanced in the cells of this bacterium.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанная бактерия выбрана из группы, состоящей из родов Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella и Morganella.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is selected from the group consisting of the genera Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella and Morganella.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанный ген кодирует пермеазу D-ксилозы, выбранную из группы, состоящей из:It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said gene encodes a D-xylose permease selected from the group consisting of:

(A) белка, включающего в себя аминокислотную последовательность, представленную в Списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2);(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in Sequence Listing No. 2 (SEQ ID NO: 2);

(B) вариант белка с аминокислотной последовательностью, представленной в Списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), который обладает активностью пермеазы D-ксилозы.(B) a variant of a protein with the amino acid sequence shown in Sequence Listing No. 2 (SEQ ID NO: 2), which has D-xylose permease activity.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанный ген, кодирующий пермеазу D-ксилозы включает в себя ДНК, выбранную из группы, состоящей из:It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said gene encoding a D-xylose permease includes DNA selected from the group consisting of:

(a) ДНК, включающей в себя последовательность нуклеотидов с нуклеотидом 1 по нуклеотид 1476, представленную в Списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1);(a) a DNA comprising a nucleotide sequence with nucleotide 1 to nucleotide 1476 shown in Sequence Listing No. 1 (SEQ ID NO: 1);

(b) ДНК, которая гибридизуется с последовательностью нуклеотидов с нуклеотидом 1 по нуклеотид 1476, представленной в Списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1), или с зондом, который может быть синтезирован на основе указанной нуклеотидной последовательности, в жестких условиях и кодирует белок, обладающий активностью пермеазы D-ксилозы.(b) DNA that hybridizes to a nucleotide sequence with nucleotide 1 to nucleotide 1476 shown in Sequence Listing No. 1 (SEQ ID NO: 1), or with a probe that can be synthesized based on the indicated nucleotide sequence under stringent conditions and encodes a protein having D-xylose permease activity.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанные жесткие условия включают в себя такие условия, при которых said отмывание производится при 60°С в течение 15 минут при концентрации солей 1×SSC и 0.1% SDS.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein said stringent conditions include those under which said washing is carried out at 60 ° C. for 15 minutes at a salt concentration of 1 × SSC and 0.1% SDS.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия является бактерией-продуцентом L-треонина.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is a bacterium producing L-threonine.

Также целью настоящего изобретения является создание описанной выше бактерии, где указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что повышена экспрессия гена, выбранного из группы, состоящей из:It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is further modified so that expression of a gene selected from the group consisting of:

- мутантного гена thrA, кодирующего аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию треонином по типу обратной связи;- mutant thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, resistant to threonine inhibition by feedback type;

- гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу;- thrB gene encoding homoserine kinase;

- гена thrC, кодирующего треонинсинтазу;- thrC gene encoding threonine synthase;

- гена rhtA, кодирующего предполагаемый трансмембранный белок;- rhtA gene encoding the putative transmembrane protein;

- любой комбинации вышеуказанных генов.- any combination of the above genes.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия модифицирована таким образом, что экспрессия указанного мутантного гена thrA, указанного гена thrB, указанного гена thrC и указанного гена rhtA в этой бактерии повысилась.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is modified so that the expression of said mutant thrA gene, said thrB gene, said thrC gene, and said rhtA gene in this bacterium is increased.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия является бактерией-продуцентом L-лизина.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is a bacterium producing L-lysine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия является бактерией-продуцентом L-гистидина.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is a bacterium producing L-histidine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия является бактерией-продуцентом L-фенилаланина.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is a bacterium producing L-phenylalanine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия является бактерией-продуцентом L-аргинина.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is a bacterium producing L-arginine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, где указанная бактерия является бактерией-продуцентом L-глутаминовой кислоты.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is a bacterium producing L-glutamic acid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа получения L-аминокислоты, который включает в себя выращивание описанной выше бактерии в ферментационной среде, что позволяет накапливать указанную L-аминокислоту в культуральной жидкости, а также выделение указанной L-аминокислоты из культуральной жидкости.It is also an object of the present invention to provide a method for producing an L-amino acid, which comprises growing the above-described bacteria in a fermentation medium, which allows the accumulation of said L-amino acid in the culture fluid, as well as the isolation of said L-amino acid from the culture fluid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, где питательная среда содержит ксилозу.It is also an object of the present invention to provide a process as described above, wherein the culture medium contains xylose.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, где L-аминокислота является L-треонином.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein the L-amino acid is L-threonine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, где L-аминокислота является L-лизином.Another objective of the present invention is the provision of the above method, where the L-amino acid is L-lysine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, где L-аминокислота является L-гистидином.It is also an object of the present invention to provide a process as described above, wherein the L-amino acid is L-histidine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, где L-аминокислота является L-фенилаланином.Another objective of the present invention is the provision of the above method, where the L-amino acid is L-phenylalanine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше метода, где L-аминокислота является L-аргинином.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein the L-amino acid is L-arginine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, где L-аминокислота является L-глутаминовой кислотой.It is also an object of the present invention to provide the process described above, wherein the L-amino acid is L-glutamic acid.

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

Согласно настоящему изобретению «бактерия - продуцент L-аминокислоты» означает бактерию, обладающую способностью к накоплению 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 ферментационной среде в больших количествах, по сравнению с природным или родительским штаммом Е.coli, таким как штамм Е.coli К-12 и предпочтительно обозначает микроорганизм, способный накапливать в среде целевую L-аминокислоту в количествах, не меньше, чем 0.5 г/л, более предпочтительно не менее чем 1.0 г/л целевой L-аминокислоты. "L-аминокислоты" включают в себя L-аланин, L-аргинин, L-аспарагин, L-аспартат, L-цистеин, L-глутаминовая кислота, 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. L-треонин, L-лизин, L-гистидин, L-фенилаланин, L-аргинин и L-глутаминовая кислота более предпочтительны.According to the present invention, “bacterium producing L-amino acids” means a bacterium having the ability to accumulate L-amino acids in a nutrient medium, under the conditions when the bacterium of 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 L-amino acid and causes the accumulation of L-amino acid in fermentation medium in large quantities, compared with the natural or parent E. coli strain, such as strain E .coli K-12 and preferably refers to a microorganism capable of accumulating in the medium the target L-amino acid in amounts of not less than 0.5 g / l, more preferably not less than 1.0 g / l of the target L-amino acid. “L-amino acids” include L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartate, L-cysteine, 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. L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine and L-glutamic acid are more preferred.

Семейство Enterobacteriaceae включает в себя бактерии, принадлежащие к родам Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella, Morganella, Yersinia и т.д. В частности, могут быть использованы бакетрии, классифицированные как относящиеся к семейству Enterobacteriaceae в соответствии с таксономической классификацией, приведенной в базе данных NCBI (Национальный Центр Биотехнологической Информации) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/htbinpost/Taxonomy/wgetorg?mode=Tree&id=1236&lvl=3&keep=1&srchmode=1&unlock). Бактерия, принадлежащая к родам Escherichia или Pantoea, предпочтительна. 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 (Е.coli).The Enterobacteriaceae family includes bacteria belonging to the genera Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella, Morganella, Yersinia, etc. In particular, bacterias classified as belonging to the Enterobacteriaceae family according to the taxonomic classification provided in the NCBI database (National Center for Biotechnological Information) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/htbinpost/Taxonomy/ can be used. wgetorg? mode = Tree & id = 1236 & lvl = 3 & keep = 1 & srchmode = 1 & unlock). A bacterium belonging to the genera Escherichia or Pantoea 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.

Круг бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, не ограничен каким-либо образом, однако, например, бактерии, описанные в Neidhardt, F.C. et al. (Escherichia coli and Salmonella typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C., 1208, Таблица 1), могут быть включены в их число согласно настоящему изобретению.The range of bacteria belonging to the genus Escherichia that can be used in the present invention is not limited in any way, however, for example, the bacteria described in Neidhardt, F.C. et al. (Escherichia coli and Salmonella typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C., 1208, Table 1) may be included in their number according to the present invention.

Термин "бактерия, принадлежащая к роду Pantoea" означает, что бактерия относится к роду Pantoea в соответствии с классификацией, известной специалисту в области микробиологии. На основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК и т.д. некоторые виды Enterobacter agglomerans недавно были классифицированы как Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, Pantoea stewartii или подобны им (Int. J. Syst. Bacteriol., 43, 162-173 (1993)).The term "bacterium belonging to the genus Pantoea" means that the bacterium belongs to the genus Pantoea in accordance with the classification known to the specialist in the field of microbiology. Based on the analysis of the nucleotide sequence of 16S rRNA, etc. some Enterobacter agglomerans species have recently been classified as Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, Pantoea stewartii or similar (Int. J. Syst. Bacteriol. 43, 162-173 (1993)).

Бактерия согласно настоящему изобретению включает в себя штамм семейства Enterobacteriaceae, обладающий способностью к продукции L-аминокислоты и который был модифицирован таким образом, что активность пермеазы D-ксилозы повышена. Кроме того, бактерия согласно настоящему изобретению включает в себя штамм бактерии семейства Enterobacteriaceae, который обладает способностью к продукции L-аминокислоты и не имеет природной активности пермеазы D-ксилозы и который трансформирован фрагментом ДНК, кодирующим пермеазу D-ксилозы.The bacterium according to the present invention includes a strain of the Enterobacteriaceae family having the ability to produce L-amino acids and which has been modified so that the activity of D-xylose permease is increased. In addition, the bacterium of the present invention includes a bacterium strain of the Enterobacteriaceae family, which is capable of producing L-amino acids and does not have the natural activity of D-xylose permease and which is transformed with a DNA fragment encoding D-xylose permease.

Термин "активность пермеазы D-ксилозы" обозначает активность по транспорту сахаров, таких как ксилоза и глюкоза, в клетку. Активность пермеазы D-ксилозы может быть определена по комплементации задержки роста у бактерий с разрушенной PTS-системой транспорта сахаров (смотри, например, мутант ΔptsHI-crr, описанный в разделе Примеры) или по комплементации мутаций xylE in vivo (Davis, E.O. and Henderson, P.J., J. Biol. Chem., 262(29); 13928-32 (1987)).The term “D-xylose permease activity” refers to the activity of transporting sugars, such as xylose and glucose, into the cell. D-xylose permease activity can be determined by complementing growth retardation in bacteria with a broken PTS sugar transport system (see, for example, the ΔptsHI-crr mutant described in the Examples section) or by complementing in vivo xylE mutations (Davis, EO and Henderson, PJ, J. Biol. Chem., 262 (29); 13928-32 (1987)).

Термин "бактерия модифицирована таким образом, что активность пермеазы D-ксилозы повышена" означает, что указанная удельная активность выше, чем эта же активность у немодифицированного, например у природного, штамма. Примеры такой модификации включают в себя увеличение количества молекул пермеазы D-ксилозы на клетку, повышение специфической активности в пересчете на молекулу пермеазы D-ксилозы, и так далее. Кроме того, примеры природного штамма, который можно использовать для сравнения, включают, например, штамм Escherichia coli К-12. В настоящем изобретении количество накопленной L-аминокислоты, например L-треонина или L-аргинина, может быть повышено в культуральной жидкости в результате повышения внутриклеточной активности пермеазы D-ксилозы.The term "bacterium is modified so that the activity of D-xylose permease is increased" means that the specified specific activity is higher than the same activity in an unmodified, for example, natural, strain. Examples of such a modification include an increase in the number of D-xylose permease molecules per cell, an increase in specific activity in terms of a D-xylose permease molecule, and so on. In addition, examples of a natural strain that can be used for comparison include, for example, Escherichia coli K-12 strain. In the present invention, the amount of accumulated L-amino acid, for example L-threonine or L-arginine, can be increased in the culture fluid by increasing the intracellular activity of D-xylose permease.

Повышение активности пермеазы D-ксилозы в бактериальной клетке может быть достигнуто за счет усиления экспрессии гена xylE, кодирующего пермеазу D-ксилозы. Любой ген xylE, полученный из бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, как и любой ген xylE, полученный из других бактерий, таких как коринеформные бактерии, может быть использован как ген пермеазы D-ксилозы согласно настоящему изобретению. Гены xylE, полученные из бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, предпочтительны.An increase in the activity of D-xylose permease in a bacterial cell can be achieved by enhancing the expression of the xylE gene encoding D-xylose permease. Any xylE gene obtained from bacteria belonging to the genus Escherichia, like any xylE gene obtained from other bacteria, such as coryneform bacteria, can be used as the D-xylose permease gene according to the present invention. XylE genes derived from bacteria belonging to the genus Escherichia are preferred.

Термин "усиление экспрессии гена" обозначает, что экспрессируемое количество данного гена выше по сравнению с экспрессией данного гена в немодифицированном, например природном, штамме. Примеры такой модификации включают повышение количества копий экспрессируемого гена в пересчете на клетку, повышение уровня экспрессии этого гена и так далее. Количество копий экспрессируемого гена измеряется, например, разрезанием хромосомной ДНК с последующей гибридизацией по Саузерну с использованием зонда, полученного на основе нуклеотидной последовательности данного гена, флуоресцентной гибридизацией in situ (FISH) и подобными им. Уровень экспрессии гена может быть измерен с помощью различных способов, включая гибридизацию по Нозерну, количественный обратный ПЦР (RT-PCR) и подобные им. Кроме того, примеры природного штамма, который может использоваться в качестве контроля, включают, например, штамм Escherichia coli К-12 или Pantoea ananatis PERM ВР-6614 (патентная заявка США US 2004180404 A1). Штамм Pantoea ananatis FERM ВР-6614 был депонирован в Национальном институте бионауки и человеческих технологий (National Institute of Bioscience and Human-Technology) Агентства по промышленной науке и технологиям (Agency of Industrial Science and Technology) Министерства международной торговли и промышленности (Ministry of International Trade and Industry) (в настоящее время, Международный депозитарий патентных организмов Национального института прогрессивной промышленной науки и технологии - International Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) 19 февраля 1998 г. под инвентарным номером FERM P-16644. Затем штамм был переведен на международное депонирование в соответствии с Будапештским договором 11 января 1999 под инвентарным номером FERM ВР-6614. Хотя указанный штамм на момент его выделения описан как Enterobacter agglomerans, он был переклассифицирован в Pantoea ananatis на основании анализа нуклеотидной последовательности 16S rRNA, как описано выше.The term "enhancing gene expression" means that the expressed amount of a given gene is higher than the expression of a given gene in an unmodified, for example, natural, strain. Examples of such modifications include increasing the number of copies of an expressed gene in terms of a cell, increasing the level of expression of this gene, and so on. The number of copies of an expressed gene is measured, for example, by cutting chromosomal DNA followed by Southern hybridization using a probe derived from the nucleotide sequence of the gene, in situ fluorescence hybridization (FISH) and the like. Gene expression can be measured using various methods, including Northern hybridization, quantitative reverse PCR (RT-PCR), and the like. In addition, examples of a natural strain that can be used as a control include, for example, the Escherichia coli K-12 strain or Pantoea ananatis PERM BP-6614 (US patent application US 2004180404 A1). The strain Pantoea ananatis FERM BP-6614 was deposited at the National Institute of Bioscience and Human-Technology of the Agency of Industrial Science and Technology of the Ministry of International Trade and Industry) (currently the International Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) February 19, 1998 under accession number FERM P-16644. Then the strain was transferred to international deposit in accordance with the Budapest Treaty on January 11, 1999 under inventory number FERM BP-6614. Although this strain was described as Enterobacter agglomerans at the time of isolation, it was reclassified to Pantoea ananatis based on the analysis of the 16S rRNA nucleotide sequence as described above.

В результате повышения внутриклеточной активности пермеазы D-ксилозы повышается накопление в среде L-аминокислоты, например L-треонина, L-лизина, L-гистидина, L-фенилаланина или L-глутаминовой кислоты.As a result of the increase in the intracellular activity of D-xylose permease, the accumulation of L-amino acids in the medium, for example L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine or L-glutamic acid, increases.

Нуклеотидная последовательность гена xylE, кодирующего пермеазу D-ксилозы, а именно D-ксилоза/протон симпортер из Escherichia coli, приведена в базе данных GenBank в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2, gi:49175990 (номера нуклеотидов с 4240277 по 4238802). Ген xylE расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между открытой рамкой считывания yjbA ORF и геном malG. Нуклеотидные последовательности других генов xylE, кодирующих пермеазы D-ксилозы, также приведены в базе данных GenBank под номерами AAN45595. xylose-proton sym...[gi:24054686], ААМ41050. MFS transporter...[gi:21112853]: Xanthomonas campestris: XCC1759. В описании настоящего изобретения нуклеотидная последовательность гена xylE из Escherichia coli представлена в Списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO.1).The nucleotide sequence of the xylE gene encoding D-xylose permease, namely, D-xylose / proton symporter from Escherichia coli, is shown in the GenBank database in the sequence with accession number NC_000913.2, gi: 49175990 (nucleotide numbers 4240277 to 4238802). The xylE gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the open reading frame of yjbA ORF and the malG gene. The nucleotide sequences of other xylE genes encoding D-xylose permeases are also listed in the GenBank database under the numbers AAN45595. xylose-proton sym ... [gi: 24054686], AAM41050. MFS transporter ... [gi: 21112853]: Xanthomonas campestris: XCC1759. In the description of the present invention, the nucleotide sequence of the xylE gene from Escherichia coli is presented in Sequence Listing No. 1 (SEQ ID NO.1).

При транспорте в клетку глюкоза фосфорилируется с помощью глюкокиназы, кодируемой геном glk. Следовательно, желательно модифицировать бактерию таким образом, чтобы активность глюкокиназы в клетках указанной бактерии была повышена. Нуклеотидная последовательность гена glk, который кодирует глюкокиназу из Escherichia coli, приведена в базе данных GenBank в последовательности с инвентарным номером NC_000913.1, gi:16127994 (номера нуклеотидов с 2506481 по 2507446). Ген glk расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между открытыми рамками считывания b2387 и b2389 ORF.When transported to a cell, glucose is phosphorylated using the glukokinase encoded by the glk gene. Therefore, it is desirable to modify the bacterium so that the activity of glucokinase in the cells of the specified bacterium is increased. The nucleotide sequence of the glk gene, which encodes a glucokinase from Escherichia coli, is given in the GenBank database in sequence with accession number NC_000913.1, gi: 16127994 (nucleotide numbers 2506481 to 2507446). The glk gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the open reading frames of b2387 and b2389 ORF.

В определенных условиях изомераза ксилозы, кодируемая геном xylA, также эффективно катализирует превращение D-глюкозы в D-фруктозу (Wovcha, M.G. et al., Appl Environ Microbiol. 45(4): 1402-4 (1983)). Следовательно, желательно модифицировать бактерию таким образом, чтобы активность изомеразы ксилозы в клетках указанной бактерии была повышена. Нуклеотидная последовательность гена xylA, который кодирует изомеразу ксилозы из Escherichia coli, приведена в базе данных GenBank в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2, gi:49175990 (номера нуклеотидов с 3728788 по 3727466). Ген xylA расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между генами xylB и xylF.Under certain conditions, xylose isomerase encoded by the xylA gene also effectively catalyzes the conversion of D-glucose to D-fructose (Wovcha, M.G. et al., Appl Environ Microbiol. 45 (4): 1402-4 (1983)). Therefore, it is desirable to modify the bacterium so that xylose isomerase activity in the cells of said bacterium is increased. The nucleotide sequence of the xylA gene, which encodes xylose isomerase from Escherichia coli, is shown in the GenBank database in sequence with accession number NC_000913.2, gi: 49175990 (nucleotide numbers 3728788 through 3727466). The xylA gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the xylB and xylF genes.

В случае, когда питательная среда в качестве дополнительного источника содержит ксилозу, необходимо увеличить активность ферментов утилизации ксилозы. Термин «ферменты утилизации ксилозы» включает белки транспорта ксилозы, ферменты изомеризации и фосфорилирования ксилозы, а также регуляторные белки. Такие ферменты включают изомеразу ксилозы, ксилулокиназу, транспортеры ксилозы и транскрипционные активаторы, реагирующие на присутствие ксилозы. Изомераза ксилозы катализирует реакцию изомеризации D-ксилозы в D-ксилулозу. Ксилулокиназа катализирует реакцию фосфорилирования D-ксилулозы с помощью АТФ с образованием D-ксилулозо-5-фосфата и АДФ. Присутствие активности ферментов утилизации ксилозы, таких как изомераза ксилозы и ксилулокиназа, определяется по комплементации соответствующих минус-мутаций в изомеразе ксилозы и ксилулокиназе в мутантных штаммах Е.coli, соответственно.In the case when the nutrient medium contains xylose as an additional source, it is necessary to increase the activity of xylose utilization enzymes. The term “xylose utilization enzymes” includes xylose transport proteins, xylose isomerization and phosphorylation enzymes, as well as regulatory proteins. Such enzymes include xylose isomerase, xylulokinase, xylose transporters, and transcriptional activators responsive to the presence of xylose. Xylose isomerase catalyzes the reaction of isomerization of D-xylose to D-xylulose. Xylulokinase catalyzes the phosphorylation of D-xylulose with ATP to form D-xylulose-5-phosphate and ADP. The presence of xylose utilization enzymes, such as xylose isomerase and xylulokinase, is determined by complementation of the corresponding minus mutations in xylose isomerase and xylulokinase in mutant E. coli strains, respectively.

Гены, кодирующие вышеуказанные ферменты утилизации ксилозы расположены в локусе xylABFGHR в хромосоме Escherichia coli. Ген, кодирующий ксилулокиназу (ЕС numbers 2.7.1.17), известен и обозначен как xylB (номера нуклеотидов с 3725546 по 3727000 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16131435 в базе данных GenBank). Ген, кодирующий белок связывания ксилозы системы транспорта, известен и обозначен как xylF (номера нуклеотидов с 3728760 по 3729752 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16131437 в базе данных GenBank). Ген, кодирующий предположительно АТФ-связывающий белок системы транспорта ксилозы, известен и обозначен как xylG (номера нуклеотидов с 3729830 по 3731371 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16131438 в базе данных GenBank). Ген, кодирующий компонент пермеазы в системе транспорта ксилозы типа АВС, известен и обозначен как xylH (номера нуклеотидов с 3731349 по 3732530 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16131439 в базе данных GenBank). Ген, кодирующий транскрипционный регулятор оперона xyl, известен и обозначен как xylR (номера нуклеотидов с 3732608 по 3733786 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16131440 в базе данных GenBank).Genes encoding the above xylose utilization enzymes are located at the xylABFGHR locus on the Escherichia coli chromosome. The gene encoding xylulokinase (EC numbers 2.7.1.17) is known and designated as xylB (nucleotide numbers from 3725546 to 3727000 in the sequence number NC_000913.1, gi: 16131435 in the GenBank database). The gene encoding the xylose binding protein of the transport system is known and designated as xylF (nucleotide numbers 3728760 through 3729752 in sequence numbered NC_000913.1, gi: 16131437 in the GenBank database). The gene encoding the supposedly ATP-binding protein of the xylose transport system is known and designated as xylG (nucleotide numbers 3729830 through 3731371 in sequence number NC_000913.1, gi: 16131438 in the GenBank database). The gene encoding the permease component in the ABC type xylose transport system is known and designated as xylH (nucleotide numbers 3731349 to 3732530 in the sequence number NC_000913.1, gi: 16131439 in the GenBank database). The gene encoding the transcriptional regulator of the xyl operon is known and designated as xylR (nucleotide numbers 3732608 through 3733786 in the sequence number NC_000913.1, gi: 16131440 in the GenBank database).

Таким образом, гены xylE, glk и локуса xylABFGHR могут быть получены с помощью ПЦР (полимеразная цепная реакция; ссылка на White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)), с использованием праймеров, синтезированных на основе известных нуклеотидных последовательностей генов. Гены, кодирующие пермеазу D-ксилозы из других микроорганизмов могут быть получены сходным образом.Thus, the xylE, glk, and xylABFGHR loci can be obtained by PCR (polymerase chain reaction; link to White, TJ et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) using primers synthesized based on known nucleotide sequences of genes. Genes encoding D-xylose permease from other microorganisms can be obtained in a similar manner.

Ген xylE, полученный из Escherichia coli, представлен ДНК, которая кодирует следующий белок (А) или (В):The xylE gene obtained from Escherichia coli is represented by a DNA that encodes the following protein (A) or (B):

(А) белок, включающий в себя аминокислотную последовательность, представленную в Списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2);(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in Sequence Listing No. 2 (SEQ ID NO: 2);

(В) вариант белка с аминокислотной последовательностью, представленной в Списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO:2), и который обладает активностью пермеазы D-ксилозы.(B) a variant of a protein with the amino acid sequence shown in Sequence Listing No. 2 (SEQ ID NO: 2), and which has D-xylose permease activity.

Используемый в настоящем изобретении термин "вариант белка" обозначает белок с изменениями в его последовательности, которые могут быть делециями, вставками, добавлениями нуклеотидов или заменами аминокислот, но при этом сохраняет желаемую активность на необходимом уровне, например необходимом для повышения продукции L-аминокислоты. Количество изменений в варианте белка зависит от вида аминокислотного остатка или от положения в трехмерной структуре данного белка. Это количество может составлять от 2 до 30, предпочтительно от 2 до 15, и еще более предпочтительно от 2 до 5 для белка (А). Эти замены в вариантах белка могут происходить в областях данного белка, не являющихся критичными для функционирования этого белка. Это связано с тем, что некоторые аминокислоты обладают высокой гомологией друг к другу, и трехмерная структура белка и его активность не изменяются в результате такой замены. Такие замены в варианте белка могут происходить в областях данного белка, не являющихся критичными для функционирования этого белка. Таким образом, вариантом белка (В) может являться белок, обладающий гомологией не менее 70%, предпочтительно 80%, более предпочтительно 90% и еще более предпочтительно 95% по отношению к полной аминокислотной последовательности пермеазы D-ксилозы, приведенной в Списке последовательностей под номером 2 (SEQ ID NO.2), до тех пор, пока измеряется активность пермеазы D-ксилозы. Степень гомологии между двумя аминокислотными последовательностями может быть определена с помощью известных методов, например с помощью компьютерной программы BLAST 2.0, которая просчитывает следующие три параметра: счет (score), идентичность (identity) и схожесть (similarity).As used in the present invention, the term “protein variant” means a protein with changes in its sequence, which may be deletions, insertions, additions of nucleotides or substitutions of amino acids, but at the same time maintains the desired activity at the necessary level, for example, necessary to increase the production of L-amino acids. The number of changes in a protein variant depends on the type of amino acid residue or on the position in the three-dimensional structure of this protein. This amount may be from 2 to 30, preferably from 2 to 15, and even more preferably from 2 to 5 for protein (A). These substitutions in protein variants can occur in regions of a given protein that are not critical to the functioning of the protein. This is due to the fact that some amino acids have high homology to each other, and the three-dimensional structure of the protein and its activity do not change as a result of such a replacement. Such substitutions in a protein variant can occur in regions of a given protein that are not critical to the functioning of the protein. Thus, the variant of protein (B) may be a protein having a homology of at least 70%, preferably 80%, more preferably 90% and even more preferably 95% with respect to the complete amino acid sequence of D-xylose permease, shown in the List of sequences under the number 2 (SEQ ID NO.2) until the activity of D-xylose permease is measured. The degree of homology between two amino acid sequences can be determined using known methods, for example, using the computer program BLAST 2.0, which calculates the following three parameters: score (score), identity (identity) and similarity (similarity).

ДНК, которая кодирует практически такой же белок, как описанная выше пермеаза D-ксилозы, может быть получена, например, путем модификации нуклеотидной последовательности ДНК, кодирующей пермеазу D-ксилозы (SEQ ID NO:1), например, с использованием сайт-направленного мутагенеза, таким образом, что в специфическом сайте происходит замена, делеция, вставка или добавления одного или более аминокислотных остатков. ДНК, модифицированная описанным выше способом, может быть получена с помощью традиционных способов мутагенеза. Такие способы включают обработку ДНК, кодирующей белок, согласно настоящему изобретению, гидроксиламином или обработку бактерии, содержащей указанную ДНК, УФ излучением или реагентом, таким как N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидиная или азотистая кислота.DNA that encodes almost the same protein as the D-xylose permease described above can be obtained, for example, by modifying the nucleotide sequence of the DNA encoding D-xylose permease (SEQ ID NO: 1), for example, using site-directed mutagenesis , in such a way that at a specific site there is a substitution, deletion, insertion or addition of one or more amino acid residues. DNA modified by the method described above can be obtained using conventional mutagenesis methods. Such methods include treating the DNA encoding the protein of the present invention with hydroxylamine or treating the bacterium containing said DNA with UV radiation or a reagent such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidic or nitrous acid.

Замены, делеции, вставки и добавления одного или нескольких аминокислотных остатков должны быть консервативными мутациями(мутацией), для того, чтобы сохранялась активность белка. Примером консервативной мутации является консервативная замена. Примеры консервативных замен включают замены Ser или Thr на Ala, замены Gln, His или Lys на Arg, замены Glu, Gln, Lys, His или Asp на Asn, замены Asn, Glu или Gln на Asp, замены Ser или Ala на Cys, замены Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg на Gln, замены Asn, Gln, Lys или Asp на Glu, замену Pro на Gly, замены Asn, Lys, Gln, Arg или Tyr на His, замены Leu, Met, Val или Phe на Ile, замены Ile, Met, Val или Phe на Leu, замены Asn, Glu, Gln, His или Arg на Lys, замены Ile, Leu, Val или Phe на Met, замены Trp, Tyr, Met, Ile или Leu на Phe, замены Thr или Ala на Ser, замены Ser или Ala на Thr, замены Phe или Tyr на Trp, замены His, Phe или Trp на Tyr и замены Met, Ile или Leu на Val.Substitutions, deletions, insertions and additions of one or more amino acid residues must be conservative mutations (mutations) in order to maintain protein activity. An example of a conservative mutation is a conservative substitution. Examples of conservative substitutions include replacing Ser or Thr with Ala, replacing Gln, His or Lys with Arg, replacing Glu, Gln, Lys, His or Asp with Asn, replacing Asn, Glu or Gln with Asp, replacing Ser or Ala with Cys, replacing Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg to Gln, replace Asn, Gln, Lys or Asp to Glu, replace Pro to Gly, replace Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr to His, replace Leu, Met, Val or Phe with Ile, replace Ile, Met, Val or Phe with Leu, replace Asn, Glu, Gln, His or Arg with Lys, replace Ile, Leu, Val or Phe with Met, replace Trp, Tyr, Met, Ile or Leu with Phe, replacing Thr or Ala with Ser, replacing Ser or Ala with Thr, replacing Phe or Tyr with Trp, replacing His, Phe or Trp with Tyr, and replacing Met, Ile or Leu with Val.

ДНК, кодирующая практически такой же белок, как пермеаза D-ксилозы, может быть получена в результате экспрессии ДНК, содержащей указанную мутацию, в соответствующей клетке-хозяине, с последующим определением активности экспрессируемого продукта. ДНК, кодирующая практически такой же белок, как пермеаза D-ксилозы, также может быть получена путем выделения ДНК, которая гибридизуется с зондом, нуклеотидная последовательность которого содержит, например, нуклеотидную последовательность, приведенную в Списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1), в жестких условиях, и которая кодирует белок, обладающий активностью пермеазы D-ксилозы. Термин «жесткие условия», упомянутый здесь, означает условия, при которых образуются так называемые специфические гибриды, а неспецифические - не образуются. Например, к жестким условиям относятся условия, при которых гибридизуются ДНК, обладающие высокой степенью гомологии, к примеру ДНК, предпочтительно обладающие гомологией не менее 50% друг относительно друга, предпочтительно 80%, более предпочтительно 90% и наиболее предпочтительно 95%, но ДНК, имеющие гомологию менее 50% друг относительно друга, не гибридизуются. 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, от рекомендаций изготовителя. Например, рекомендованная продолжительность отмывки нейлонового фильтра Hybond N+(Amersham) в жестких условиях составляет 15 минут. Предпочтительно, чтобы отмывку проводили 2-3 раза.DNA encoding almost the same protein as D-xylose permease can be obtained by expression of DNA containing the indicated mutation in the corresponding host cell, followed by determination of the activity of the expressed product. DNA encoding almost the same protein as D-xylose permease can also be obtained by isolating DNA that hybridizes with a probe whose nucleotide sequence contains, for example, the nucleotide sequence shown in Sequence Listing No. 1 (SEQ ID NO: 1 ), under severe conditions, and which encodes a protein having D-xylose permease 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. For example, stringent conditions include conditions under which DNA with a high degree of homology hybridizes, for example DNA, preferably having a homology of at least 50% relative to each other, preferably 80%, more preferably 90% and most preferably 95%, but DNA, having a homology of less than 50% relative to each other, do not hybridize. On the other hand, an example of stringent conditions is the conditions under which DNA hybridizes with each other, at a salt concentration that meets 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, on the recommendations of the manufacturer. For example, the recommended washing time for a Hybond N + nylon filter (Amersham) under harsh conditions is 15 minutes. Preferably, washing is carried out 2-3 times.

Также в качестве зонда может быть использована часть нуклеотидной последовательности, приведенной в списке последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO:1). Зонды могут быть получены 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.Also, as a probe, a part of the nucleotide sequence shown in the sequence list under number 1 (SEQ ID NO: 1) can be used. Probes can be obtained by PCR using oligonucleotides as primers obtained based on the nucleotide sequence at number 1 and a DNA fragment containing the nucleotide sequence at number 1 as a matrix. When a DNA fragment with a length of about 300 base pairs is used as a probe, the washing conditions during hybridization correspond, for example, to 50 ° С, 2 × SSC, and 0.1% SDS.

Описанные выше замены, делеции, вставки или добавления нуклеотидов также включают мутации, встречающиеся в природе (мутант или вариант), например, из-за природного разнообразия в пределах вида или рода бактерии, содержащей пермеазу D-ксилозы.The nucleotide substitutions, deletions, insertions, or additions described above also include naturally occurring mutations (mutant or variant), for example, due to the natural diversity within the species or genus of the bacterium containing D-xylose permease.

Термин «трансформация бактерии ДНК, кодирующей белок» означает введение указанной ДНК в бактерию, например, традиционными способами. Трансформация указанной ДНК приводит к повышению экспрессии гена, кодирующего белок и таким образом повышает активность указанного белка в бактериальной клетке. Методы трансформации включают в себя все описанные или известные к настоящему времени методы. Например, может быть использован метод обработки клеток-реципиентов с помощью хлорида кальция для увеличения проницаемости ДНК через клеточную мембрану, описанный для Escherichia coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1970)).The term "transformation of a bacterium with DNA encoding a protein" means the introduction of the specified DNA into the bacterium, for example, by traditional methods. Transformation of this DNA leads to increased expression of the gene encoding the protein and thus increases the activity of the specified protein in the bacterial cell. Transformation methods include all methods described or known to date. For example, a method of treating recipient cells with calcium chloride can be used to increase DNA permeability across the cell membrane described for Escherichia coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1970)).

Способы усиления экспрессии гена включают увеличение количества копий гена. Введение гена в вектор, способный функционировать в бактерии семейства Enterobacteriaceae, повышает количество копий гена. Предпочтительно использование низкокопийных генов. Примеры низкокопийных векторов включают, но не ограничиваются векторами pSC 101, pMW 118, pMW 119 и подобными им. Термин "низкокопийный вектор" используется для векторов, количество копий которых в клетке не превышает 5.Methods for enhancing gene expression include increasing the number of copies of the gene. The introduction of a gene into a vector capable of functioning in bacteria of the Enterobacteriaceae family increases the number of copies of the gene. The use of low copy genes is preferred. Examples of low copy vectors include, but are not limited to, pSC 101, pMW 118, pMW 119, and the like. The term "low copy vector" is used for vectors whose number of copies in the cell does not exceed 5.

Усиление экспрессии гена может также быть достигнуто за счет введения нескольких копий гена в бактериальную хромосому, например, с помощью методов гомологичной рекомбинации, Mu интеграции и подобных им. Например, один раунд Mu интеграции позволяет интегрировать до 3 копий целевого гена в бактериальную хромосому.Enhanced gene expression can also be achieved by introducing multiple copies of the gene into the bacterial chromosome, for example, using methods of homologous recombination, Mu integration and the like. For example, one round of Mu integration allows you to integrate up to 3 copies of the target gene into the bacterial chromosome.

Увеличение количества копий гена пермеазы D-ксилозы может быть достигнуто путем интеграции нескольких копий гена пермеазы D-ксилозы в хромосомную ДНК бактерии. Для того чтобы интегрировать несколько копий этого гена в бактериальную хромосому, производится гомологичная рекомбинация с использованием последовательности, чьи многочисленные копии присутствуют в хромосомной ДНК и используются в качестве мишеней. Последовательности, присутствующие в виде нескольких копий в хромосомной ДНК включают, но не ограничиваются, повторами ДНК или инвертированными повторами, присутствующими на концах элементов транспозиции. Также, как описано в патенте США 5595889, возможно включение гена пермеазы D-ксилозы в состав транспозона, позволяющее интегрировать несколько копий этого гена в хромосомную ДНК.An increase in the number of copies of the D-xylose permease gene can be achieved by integrating several copies of the D-xylose permease gene in the bacterial chromosomal DNA. In order to integrate several copies of this gene into the bacterial chromosome, homologous recombination is performed using a sequence whose multiple copies are present in the chromosomal DNA and are used as targets. Sequences present as multiple copies in chromosomal DNA include, but are not limited to, DNA repeats or inverted repeats present at the ends of transposition elements. Also, as described in US Pat. No. 5,595,889, it is possible to incorporate the D-xylose permease gene into the transposon, allowing the integration of several copies of this gene into the chromosomal DNA.

Усиление экспрессии гена также достигается помещением ДНК согласно настоящему изобретению под контроль сильного промотора. Например, lac промотор, trp промотор, trc промотор, PR или PL промоторы фага лямбды известны как сильные промоторы. Усиление экспрессии гена также может быть достигнуто путем помещения сильного терминатора после ДНК согласно настоящему изобретению. Использование сильного промотора и/или терминатора может комбинироваться с увеличением количества копий гена.Enhanced gene expression is also achieved by placing the DNA of the present invention under the control of a strong promoter. For example, the lac promoter, trp promoter, trc promoter, P R or P L lambda phage promoters are known as strong promoters. Enhanced gene expression can also be achieved by placing a strong terminator after the DNA according to the present invention. The use of a strong promoter and / or terminator can be combined with an increase in the number of copies of the gene.

С другой стороны, влияние промотора может быть усилено, например, введением мутации в промотор для повышения уровня транскрипции структурного гена (кодирующего участка гена), расположенного за промотором. Аналогично, эффект терминатора может быть усилен, например, путем введения мутации в терминатор для увеличения числа инициации транскрипции гена, расположенного перед терминатором.On the other hand, the influence of the promoter can be enhanced, for example, by introducing a mutation into the promoter to increase the level of transcription of the structural gene (coding region of the gene) located behind the promoter. Similarly, the effect of the terminator can be enhanced, for example, by introducing a mutation into the terminator to increase the number of transcription initiation of the gene located in front of the terminator.

Более того, известно, что замена нескольких нуклеотидов в промежутке между сайтом связывания рибосомы (RBS) и старт-кодоном, особенно последовательности, находящиеся непосредственно перед старт-кодоном, существенно влияют на транслируемость мРНК. Например, был обнаружен 20-кратный разброс уровней экспрессии, в зависимости от того, какие именно три нуклеотида предшествовали старт-кодону (Gold et al., Annu. Rev. Microbiol., 35, 365-403, 1981; Hui et al., EMBO J., 3, 623-629, 1984). Ранее было показано, что rhtA23 мутация является заменой А-на-G в положении -1 относительно старт-кодона ATG (ABSTRACTS of 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract №457). Таким образом, можно предположить, что мутация rhtA23 усиливает экспрессию гена rhtA и, следовательно, повышает устойчивость к треонину, гомосерину и другим веществам, выбрасываемым из клетки.Moreover, it is known that the replacement of several nucleotides in the gap between the ribosome binding site (RBS) and the start codon, especially the sequences immediately before the start codon, significantly affect mRNA translatability. For example, a 20-fold variation in expression levels was found, depending on which three nucleotides preceded the start codon (Gold et al., Annu. Rev. Microbiol., 35, 365-403, 1981; Hui et al., EMBO J., 3, 623-629, 1984). The rhtA23 mutation was previously shown to be an A-to-G substitution at position -1 relative to the ATG start codon (ABSTRACTS of 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology , San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No. 457). Thus, we can assume that the rhtA23 mutation enhances the expression of the rhtA gene and, therefore, increases resistance to threonine, homoserine, and other substances released from the cell.

Более того, также вполне возможно ввести нуклеотидную замену в промоторную или терминаторную область гена пермеазы D-ксилозы в бактериальной хромосоме, что приведет к усилению промотора. Может быть произведено изменение последовательности, регулирующей экспрессию гена, например, таким же способом, как замена гена с использованием температур - чувствительной плазмиды, как описано в опубликованной заявке РСТ WO 00/18935 и выложенной патентной заявке Японии 1-215280.Moreover, it is also quite possible to introduce a nucleotide substitution into the promoter or terminator region of the D-xylose permease gene in the bacterial chromosome, which will lead to an increase in the promoter. A change can be made to the sequence that regulates gene expression, for example, in the same way as replacing a gene using a temperature-sensitive plasmid, as described in published PCT application WO 00/18935 and Japanese Patent Application Laid-open No. 1-215280.

Способы получения плазмидной ДНК включают, но не ограничиваются разрезанием и лигированием ДНК, трансформацией, подбором олигонуклеотидов в качестве праймеров и подобные им способы, или другие способы, хорошо известные специалисту в данной области. Эти методы описаны, например, в Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, Т., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).Methods for obtaining plasmid DNA include, but are not limited to cutting and ligation of DNA, transformation, selection of oligonucleotides as primers and similar methods, or other methods well known to a person skilled in the art. These methods are described, for example, in Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем введения вышеупомянутых ДНК в бактерию, которая уже обладает наследственным признаком - способностью к продукции L-аминокислоты. С другой стороны, бактрия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания способности к продукции L-аминокислоты бактерии, которая уже содержит указанные ДНК.The bacterium according to the present invention can be obtained by introducing the aforementioned DNA into a bacterium that already has a hereditary trait - the ability to produce L-amino acids. On the other hand, the bactria according to the present invention can be obtained by imparting the ability to produce L-amino acids of bacteria that already contain these DNA.

Бактерии-продуценты L-треонина.Bacteria producing L-threonine.

Примерами родительского штамма являются штаммы - продуценты треонина, принадлежащие к роду Escherichia, такие как штамм Е.coli TDH-6/pVIC40 (ВКПМ В-3996) (патенты США 5175107 и 5,705.371), штамм Е.coli NRRL-21593 (патент США 5939307), штамм Е.coli FERM BP-3756 (патент США 5474918), штаммы Е.coli FERM BP-3519 и FERM BP-3520 (патент США 5376538), штамм Е.coli MG442 (Гусятинер и др., Генетика, 14, 947-956 (1978)), штаммы Е.coli VL643 и VL2055 (Европейская патентная заявка ЕР 1149911 А) и подобные им, но не ограничиваются указанными штаммами.Examples of the parent strain are strains producing threonine belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain TDH-6 / pVIC40 (VKPM B-3996) (US patents 5175107 and 5,705.371), E. coli strain NRRL-21593 (US patent 5939307 ), E. coli strain FERM BP-3756 (US patent 5474918), E. coli strains FERM BP-3519 and FERM BP-3520 (US patent 5376538), E. coli strain MG442 (Gusyatiner et al., Genetics, 14, 947-956 (1978)), strains of E. coli VL643 and VL2055 (European patent application EP 1149911 A) and the like, but are not limited to these strains.

Штамм TDH-6 является дефицитным по гену thrC, способен ассимилировать сахарозу и содержит ген ilvA с мутацией типа "leaky". Указанный штамм содержит мутацию в гене rhtA, которая обуславливает устойчивость к высоким концентрациям треонина и гомосерина. Штамм В-3996 содержит плазмиду pVIC40, которая была получена путем введения в вектор, производный от вектора RSF1010, оперона thrA*ВС, включающего мутантный ген thrA, кодирующий аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I, у которой существенно снижена чувствительность к ингибированию треонином по типу обратной связи. Штамм В-3996 был депонирован 19 ноября 1987 года во Всесоюзном научном центре антибиотиков (РФ, 113105 Москва, Нагатинская ул., 3-А) с инвентарным номером РИА 1867. Указанный штамм также был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 113545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) с инвентарным номером В-3996.Strain TDH-6 is deficient in the thrC gene, is able to assimilate sucrose, and contains the ilvA gene with a leaky mutation. The specified strain contains a mutation in the rhtA gene, which causes resistance to high concentrations of threonine and homoserine. Strain B-3996 contains the plasmid pVIC40, which was obtained by introducing into the vector derived from the RSF1010 vector the thrA * BC operon including the thrA mutant gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, which has a significantly reduced feedback sensitivity to threonine inhibition. Strain B-3996 was deposited on November 19, 1987 at the All-Union Scientific Center for Antibiotics (RF, 113105 Moscow, Nagatinskaya St., 3-A) with inventory number RIA 1867. This strain was also deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF , 113545 Moscow, 1st Road passage, 1) with inventory number B-3996.

Предпочтительно, чтобы бактерия согласно настоящему изобретению была далее модифицирована для того, чтобы иметь повышенную экспрессию одного или нескольких следующих генов:Preferably, the bacterium of the present invention is further modified in order to have increased expression of one or more of the following genes:

- мутантного гена thrA, кодирующего аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию треонином по типу обратной связи;- mutant thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, resistant to threonine inhibition by feedback type;

- гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу;- thrB gene encoding homoserine kinase;

- гена thrC, кодирующего треонинсинтазу;- thrC gene encoding threonine synthase;

- гена rhtA, кодирующего предположительно трансмембранный белок;- rhtA gene encoding a presumably transmembrane protein;

- гена asd, кодирующего аспартат-β-полуальдегиддегидрогеназу;- asd gene encoding aspartate β-semi-aldehyde dehydrogenase;

- гена aspC, кодирующего аспартатаминотрансферазу (аспартаттрансаминазу).- aspC gene encoding aspartate aminotransferase (aspartate transaminase).

Нуклеотидная последовательность гена thrA, кодирующего аспартокиназу гомосериндегидрогеназу I из Escherichia coli, представлена в базе данных GenBank в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2, gi:49175990 (номера нуклеотидов с 337 по 2799). Ген thrA расположен на хромосоме Е.coli К-12 между генами thrL и thrB. Нуклеотидная последовательность гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу из Escherichia coli представлена в базе данных GenBank в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2, gi:49175990 (номера нуклеотидов с 2801 по 3733). Ген thrB расположен на хромосоме Е.coli К-12 между генами thrA и thrC. Нуклеотидная последовательность гена thrC, кодирующего треонинсинтазу из Escherichia coli представлена в базе данных GenBank в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2, gi:49175990 (номера нклеотидов с 3734 по 5020). Ген thrC расположен на хромосоме Е.coli K-12 между геном thrB и открытой рамкой считывания уааХ. Все три указанных гена функционируют как один треониновый оперон.The nucleotide sequence of the thrA gene encoding aspartokinase homoserine dehydrogenase I from Escherichia coli is presented in the GenBank database in the sequence with accession number NC_000913.2, gi: 49175990 (nucleotide numbers 337 to 2799). The thrA gene is located on the E. coli K-12 chromosome between the thrL and thrB genes. The nucleotide sequence of the thrB gene encoding homoserine kinase from Escherichia coli is presented in the GenBank database in the sequence with accession number NC_000913.2, gi: 49175990 (nucleotide numbers from 2801 to 3733). The thrB gene is located on the E. coli K-12 chromosome between the thrA and thrC genes. The nucleotide sequence of the thrC gene encoding threonine synthase from Escherichia coli is presented in the GenBank database in the sequence with accession number NC_000913.2, gi: 49175990 (nucleotide numbers from 3734 to 5020). The thrC gene is located on the E. coli K-12 chromosome between the thrB gene and the open uaaX reading frame. All three of these genes function as one threonine operon.

Как мутантный ген thrA, кодирующий аспартокиназу гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию треонином по типу обратной связи, так и гены thrB и thrC могут быть получены в составе оперона из известной плазмиды pVIC40, присутствующей в составе депонированного штамма-продуцента треонина Е.coli ВКПМ В-3996. Плазмида pVIC40 подробно описана в патенте США 5705371.Both the mutant thrA gene encoding aspartokinase homoserine dehydrogenase I, which is resistant to threonine inhibition by feedback type, and the thrB and thrC genes can be obtained as part of an operon from the known plasmid pVIC40 present in the deposited E. coli VKPM B-threonine producer strain 3996. Plasmid pVIC40 is described in detail in US Pat. No. 5,705,371.

Ген rhtA расположен на 18 минуте хромосомы Е.coli поблизости от оперона gInHPQ, кодирующего компоненты системы транспорта глутамина. Ген rhtA идентичен ORF1 (ген ybiF, положения с 764 по 1651 в последовательности под номером ААА218541, gi:440181 в базе данных GenBank) и расположен между генами рехВ и ompX. Модуль, экспрессирующий белок, кодируемый ORF1, был обозначен как ген rhtA (rht: resistance to homoserine and threonine - устойчивость к гомосерину и треонину). Также было установлено, что мутация rhtA23 является заменой А на G в положении -1 по отношению к старт-кодону ATG (ABSTRACTS of the 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with the Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California, August 24-29, 1997, abstract №457, EP 1013765 A).The rhtA gene is located at the 18th minute of the E. coli chromosome near the gInHPQ operon, which encodes the components of the glutamine transport system. The rhtA gene is identical to ORF1 (ybiF gene, positions 764 to 1651 in the sequence numbered AAA218541, gi: 440181 in the GenBank database) and is located between the pXB and ompX genes. The module expressing the protein encoded by ORF1 was designated as the rhtA gene (rht: resistance to homoserine and threonine - resistance to homoserin and threonine). It was also found that the rhtA23 mutation is a substitution of A for G at position -1 relative to the ATG start codon (ABSTRACTS of the 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with the Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California, August 24-29, 1997, abstract No. 457, EP 1013765 A).

Ген asd из Е.coli известен (номера нуклеотидов с 3572511 по 3571408 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16131307 в базе данных GenBank) и может быть получен с помощью ПЦР (полимеразная цепная реакция; ссылка на White, T.J. et al., Trends Genet., 1989, 5:185) с использованием праймеров, сконструированных на основе нуклеотидной последовательности гена. Ген asd из других микроорганизмов может быть получен подобным образом.The asd gene from E. coli is known (nucleotide numbers 3572511 to 3571408 in sequence numbered NC_000913.1, gi: 16131307 in the GenBank database) and can be obtained by PCR (polymerase chain reaction; link to White, TJ et al. , Trends Genet., 1989, 5: 185) using primers designed based on the nucleotide sequence of a gene. The asd gene from other microorganisms can be obtained in a similar way.

Ген aspC из Е.coli также известен (номера нуклеотидов с 983742 по 984932 в последовательности с номером NC_000913.1, gi:16128895 в базе данных GenBank)H может быть получен с помощью ПЦР. Ген aspC из других микроорганизмов может быть получен подобным образом.The aspC gene from E. coli is also known (nucleotide numbers 983742 to 984932 in sequence numbered NC_000913.1, gi: 16128895 in the GenBank database) H can be obtained by PCR. The aspC gene from other microorganisms can be obtained in a similar way.

Бактерии-продуценты L-лизина.Bacteria producing L-lysine.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-лизина, принадлежащей к роду Escherichia, включают мутантные штаммы, обладающие устойчивостью к аналогам L-лизина. Аналоги L-лизина ингибируют рост бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, но это ингибирование полностью или частично снимается, когда в среде присутствует L-лизин. Примеры аналогов L-лизина включают, но не ограничиваются, оксализином, гидроксаматом лизина, S-(2-аминоэтил)-L-цистеином (АЕС), γ-метиллизином, α-хлорокапролактамом и так далее. Мутанты, обладающие устойчивостью к этим аналогам лизина, могут быть получены путем обработки бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, традиционными методами мутагенеза. Частные примеры бактериальных штаммов, используемых для получения L-лизина, включают штаммы Escherichia coli АJ11442 (FERM BP-1543, NRRL В-12185; смотри патент США 4346170) и Escherichia coli VL611. В указанных микроорганизмах снято ингибирование аспартокиназы L-лизином по типу обратной связи.Examples of parental strains used to produce L-lysine producing bacteria belonging to the genus Escherichia include mutant strains that are resistant to L-lysine analogues. L-lysine analogs inhibit the growth of bacteria belonging to the genus Escherichia, but this inhibition is completely or partially removed when L-lysine is present in the medium. Examples of L-lysine analogues include, but are not limited to, oxalysine, lysine hydroxamate, S- (2-aminoethyl) -L-cysteine (AEC), γ-methyllysine, α-chlorocaprolactam, and so on. Mutants that are resistant to these lysine analogues can be obtained by treating bacteria belonging to the genus Escherichia with traditional mutagenesis methods. Particular examples of bacterial strains used to produce L-lysine include Escherichia coli AJ11442 strains (FERM BP-1543, NRRL B-12185; see US Pat. No. 4,346,170) and Escherichia coli VL611. In these microorganisms, inhibition of aspartokinase by L-lysine in the type of feedback was removed.

Штамм WC196 может быть использован как пример бактерии-продуцент L-лизина Escherichia coli. Этот бактериальный штамм был получен путем придания АЕС устойчивости штамму W3110, производному от штамма Escherichia coli К-12. Полученный штамм получил название Escherichia coli AJ13069 и был депонирован в Национальном Институте Биологических Наук и Человеческих Технологий, Агентство Промышленной Науки и Технологии, Министерство Международной Торговли и Промышленности (National Institute of Bioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry) (в настоящее время называющийся Национальный Институт Прогрессивной Промышленной Науки и Технологии, Международный Депозитарий Организмов для Целей Патентования, Централ 6, 1-1, Хигаши 1-Чоме, Тсукуба-ши, Ибараки-кен, 305-8566, Япония - National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan) 6 декабря 1994 года и ему был присвоен инвентарный номер FERM P-14690. Затем, 29 сентября 1995 г. было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора, и штамм получил инвентарный номер FERM BP-5252 (смотри патент США 5827698).Strain WC196 can be used as an example of the bacterium producing L-lysine of Escherichia coli. This bacterial strain was obtained by conferring AEC resistance to strain W3110, derived from Escherichia coli K-12. The resulting strain was called Escherichia coli AJ13069 and was deposited with the National Institute of Bioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International, and the National Institute of Biological Sciences and Human Technologies. Trade and Industry) (currently called the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Organizational Depository for Patenting, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan - National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan) December 6, 1994 and was assigned an inventory FERM number P-14690. Then, on September 29, 1995, the strain was internationally deposited in accordance with the terms of the Budapest Treaty, and the strain received accession number FERM BP-5252 (see US Pat. No. 5,827,698).

Бактерии-продуценты L-гистидина.Bacteria producing L-histidine.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-гистидина согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются, штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli 24 (ВКПМ В-5945, RU 2003677); штамм Е.coli 80 (ВКПМ В-7270, RU 2119536); штаммы Е.coli NRRL В-12116-В12121 (патент США 4,388,405); штаммы Е.coli H-9342 (FERM ВР-6675) и Н-9343 (FERM ВР-6676) (патент США 6,344,347); штамм Е.coli Н-9341 (FERM ВР-6674) (Европейский патент 1085087); штамм Е.coli AI80/pFM201 (патент США 6258554) и подобные им.Examples of parental strains used to produce L-histidine producing bacteria of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli 24 strain (VKPM B-5945, RU 2003677); E. coli strain 80 (VKPM B-7270, RU 2119536); E. coli NRRL B-12116-B12121 strains (US Pat. No. 4,388,405); E. coli strains H-9342 (FERM BP-6675) and H-9343 (FERM BP-6676) (US patent 6,344,347); E. coli strain H-9341 (FERM BP-6674) (European Patent 1085087); E. coli strain AI80 / pFM201 (US patent 6258554) and the like.

Бактерии-продуценты L-фенилаланина.Bacteria producing L-phenylalanine.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-фенилаланина согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются, штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм AJ 12739 (tyrA::Tn10, tyrR) (ВКПМ В-8197); штамм HW1089 (АТСС инвентарный номер 55371), содержащий ген pheA34 (патент США 5,354,672); мутантный штамм MWEC101-b (патент Южной Кореи 8903681); штаммы NRRL B-12141, NRRL B-12145, NRRL В-12146 и NRRL В-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 ВР-3566), Е.coli K-12 [W3110 (tyrA)/pPHAD] (FERM BP-12659), Е.coli K-12 [W3110 (tyrA)/pPHATerm] (FERM BP-12662) и Е.coli K-12 [W3110 (tyrA)/pBR-aroG4, pACMAB], называемый также AJ 12604 (FERM BP-3579) (Европейский патент 488424 B1). Кроме того, могут быть использованы бактерии-продуценты L-фенилаланина, принадлежащие к роду Escherichia с повышенной активностью белка, кодируемого геном yedA или геном yddG (патентные заявки США 2003/0148473 А1 и 2003/0157667 А1).Examples of parental strains used to produce the L-phenylalanine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as strain AJ 12739 (tyrA :: Tn10, tyrR) (VKPM B-8197); strain HW1089 (ATCC accession number 55371) containing the pheA34 gene (US patent 5,354,672); 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, the parent strain for the subsequent increase in the activity of the protein according to the present invention can be used bacteria-producers of L-phenylalanine belonging to the genus Escherichia, strains of E. coli K-12 [W3110 (tyrA) / pPHAB (FERM BP-3566) 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). In addition, L-phenylalanine producing bacteria belonging to the genus Escherichia with increased activity of the protein encoded by the yedA gene or the yddG gene can be used (US patent applications 2003/0148473 A1 and 2003/0157667 A1).

Бактерии-продуценты L-аргинина.Bacteria producing L-arginine.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-аргинина согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются, штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как мутанты Е.coli, обладающие устойчивостью к α-метилметионину, р-флуорофенилаланину, D-аргинину, аргинингидроксамату, S-(2-аминоэтил)-цистеину, α-метилсерину, β-2-тиенилаланину или сульфагуанидину (выложенная патентная заявка Японии 56-106598); штамм-продуцент L-аргинина, в который введен ген argA, кодирующий N-ацетилглутаматсинтетазу (Европейский патент 1170361 А1); штаммы 237 (ВКПМ В-7925) и 382 (ВКПМ В-7926), описанные в Европейском патенте ЕР 1170358 А1 и подобные им.Examples of parent strains used to produce the L-arginine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli mutants resistant to α-methylmethionine, p-fluorophenylalanine, D- arginine, arginine hydroxamate, S- (2-aminoethyl) -cysteine, α-methylserine, β-2-thienylalanine or sulfaguanidine (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-106598); a producer strain of L-arginine into which the argA gene encoding N-acetylglutamate synthetase has been introduced (European Patent 1170361 A1); strains 237 (VKPM B-7925) and 382 (VKPM B-7926) described in European patent EP 1170358 A1 and the like.

Бактерии-продуценты L-глутаминовой кислоты.Bacteria producing L-glutamic acid.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты согласно настоящему изобретению, включают мутантные штаммы, лишенные активности α-кетоглутаратдегидрогеназы или обладающие сниженным уровнем активности α-кетоглутаратдегидрогеназы. Бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, лишенные активности α-кетоглутаратдегидрогеназы или обладающие сниженным уровнем активности α-кетоглутаратдегидрогеназы, а также способы их получения описаны в патентах США 5378616 и 5573945. В частности, такие штаммы могут быть представлены следующими штаммами:Examples of parent strains used to produce the L-glutamic acid producing bacterium of the present invention include mutant strains lacking α-ketoglutarate dehydrogenase activity or having a reduced level of α-ketoglutarate dehydrogenase activity. Bacteria belonging to the genus Escherichia, lacking the activity of α-ketoglutarate dehydrogenase or having a reduced level of activity of α-ketoglutarate dehydrogenase, as well as methods for their preparation are described in US patents 5378616 and 5573945. In particular, such strains can be represented by the following strains:

E.coli W3110sucA::Kmr E.coli W3110sucA :: Km r

Е.coli AJ12624 (FERM ВР-3853)E. coli AJ12624 (FERM BP-3853)

Е.coli АJ12628 (FERM BP-3854)E. coli AJ12628 (FERM BP-3854)

Е.coli АJ12949 (FERM BP-4881)E. coli AJ12949 (FERM BP-4881)

Штамм Е.coli W3110sucA::Kmr - это штамм, полученный в результате разрушения гена, кодирующего α-кетоглутаратдегидрогеназу (далее называемый "ген sucA") в штамме Е.coli W3110. Активность α-кетоглутаратдегидрогеназы в полученном штамме полностью отсутствует.The E. coli strain W3110sucA :: Km r is a strain resulting from the destruction of a gene encoding α-ketoglutarate dehydrogenase (hereinafter referred to as the “sucA gene”) in the E. coli strain W3110. The activity of α-ketoglutarate dehydrogenase in the obtained strain is completely absent.

Также примеры бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты включают в себя бактерии, принадлежащие к роду Escherichia и обладающие устойчивостью к антиметаболиту - аспарагиновой кислоте. Также такие штаммы могут не иметь активности дегидрогеназы альфа-кетоглутаровой кислоты и включать в себя, например, штамм AF13199 (FERM ВР-5807) (патент США 5.908,768) или штамм FFRM Р-12379, дополнительно обладающий сниженной способностью к деградации L-глутаминовой кислоты (патент США 5393671); штамм Е.coli AJ13138 (FERM BP-5565) (патент США 6110714) и подобные им.Also, examples of bacteria producing L-glutamic acid include bacteria belonging to the genus Escherichia and resistant to antimetabolite - aspartic acid. Also, such strains may not have alpha-ketoglutaric acid dehydrogenase activity and include, for example, strain AF13199 (FERM BP-5807) (US Pat. No. 5,908,768) or strain FFRM P-12379, further having a reduced ability to degrade L-glutamine acids (US Pat. No. 5,393,671); E. coli strain AJ13138 (FERM BP-5565) (US Pat. No. 6,110,714) and the like.

Примеры бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты, принадлежащей к роду Pantoea, включают в себя мутантные штаммы, лишенные активности α-кетоглутаратдегидрогеназы или имеющие сниженную активность α-кетоглутаратдегидрогеназы, и могут быть получены описанным выше способом. Примерами таких штаммов являются штамм Pantoea ananatis АJ13356 (патент США 6331419), штамм Pantoea ananatis AJ13356, депонированный в Национальном Институте Биологических Наук и Человеческих Технологий, Агенство Промышленной Науки и Технологии, Министерство Международной Торговли и Промышленности (National Institute of Bioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry) (в настоящее время называющийся Национальный Институт Прогрессивной Промышленной Науки и Технологии, Международный Депозитарий Организмов для Целей Патентования, Централ 6, 1-1, Хигаши 1-Чоме, Тсукуба-ши, Ибараки-кен, 305-8566, Япония - National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan) 19 февраля, 1998 и получивший инвентарный номер FERM P-16645. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора от 11 января 1999 г., и штамм получил инвентарный номер FERM BP-6615. Штамм Pantoea ananatis AJ13356 не имеет α-KGDH активности в результате разрушения гена αKGDH-E1 субъединицы (sucA). Вышеупомянутый штамм при выделении был идентифицирован как Enterobacter agglomerans и депонирован как штамм Enterobacter agglomerans AJ13355. Тем не менее, позднее он был классифицирован как Pantoea ananatis на основе нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств (смотри раздел Примеры). Несмотря на то, что оба штамма - AJ13355 и полученный из него штамм AJ13356 были депонированы в указанный выше депозитарий как Enterobacter agglomerans, для целей данного описания они будут упоминаться как Pantoea ananatis.Examples of a bacterium producing L-glutamic acid belonging to the genus Pantoea include mutant strains lacking α-ketoglutarate dehydrogenase activity or having reduced α-ketoglutarate dehydrogenase activity, and can be obtained as described above. Examples of such strains are Pantoea ananatis strain AJ13356 (US patent 6331419), Pantoea ananatis strain AJ13356 deposited at the National Institute of Biological Sciences and Human Technologies, Agency for Industrial Science and Technology, Department of International Trade and Industry (National Institute of Bioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry) (currently called the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Organizational Depository for Patenting Purposes, Central 6, 1-1, Higashi 1-Ch me, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan - National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan) February 19, 1998 and received FERM P-16645. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty of January 11, 1999, and the strain received accession number FERM BP-6615. The Pantoea ananatis strain AJ13356 does not have α-KGDH activity as a result of the destruction of the αKGDH-E1 gene subunit (sucA). The above strain, when isolated, was identified as Enterobacter agglomerans and deposited as Enterobacter agglomerans AJ13355 strain. However, it was later classified as Pantoea ananatis based on the nucleotide sequence of 16S rRNA and other evidence (see the Examples section). Although both strains — AJ13355 and the strain AJ13356 obtained from it — were deposited as Enterobacter agglomerans in the above depository, for the purposes of this description they will be referred to as Pantoea ananatis.

Получение L-аминокислот.Obtaining L-amino acids.

Оксалоацетат (ОАА) служит субстратом для реакций, являющихся частью путей биосинтеза Thr и Lys. ОАА образуется из фосфоенолпирувата (PEP) с фосфоенолпируваткарбоксилазой (РЕРС) в качестве катализатора. Следовательно, повышение концентрации РЕРС в клетке может оказаться очень существенной для ферментативного получения этих аминокислот. В случае использования глюкозы в качестве источника углерода для ферментации, глюкоза поступает внутрь клетки благодаря глюкозо-фосфотрансферазной (Glc-PTS) системе. Эта система потребляет PEP, белки PTS системы кодируются генами ptsG и ptsHIcrr. В процессе усвоения глюкозы из одной молекулы глюкозы образуются одна молекула PEP и одна молекула пирувата (Pyr).Oxaloacetate (OAA) serves as a substrate for reactions that are part of the Thr and Lys biosynthesis pathways. OAA is formed from phosphoenolpyruvate (PEP) with phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) as a catalyst. Therefore, increasing the concentration of PEPC in the cell can be very significant for the enzymatic production of these amino acids. When glucose is used as a carbon source for fermentation, glucose enters the cell through the glucose phosphotransferase (Glc-PTS) system. This system consumes PEP, proteins of the PTS system are encoded by the ptsG and ptsHIcrr genes. In the process of glucose uptake, one PEP molecule and one pyruvate molecule (Pyr) are formed from one glucose molecule.

Штамм-продуцент L-треонина и штамм-продуцент L-лизина, которые были модифицированы таким образом, что стали способны утилизировать сахарозу (Scr-PTS), обладали повышенной продуктивностью указанных аминокислот, при культивировании на сахарозе, по сравнению с глюкозой (Европейский патент 1149911 А2). Считается, что с помощью Scr-PTS из одной молекулы сахарозы образуются три молекулы PEP и одна молекула Pyr, повышая тем самым соотношение РЕР/Pyr и облегчая таким образом синтез Thr и Lys из сахарозы. Кроме того, сообщалось, что экспрессия генов системы Glc-PTS подвержена регуляции (Postma P.W. et al., Microbiol Rev., 57(3), 543-94 (1993); Clark В. et al. J. Gen. Microbiol., 96(2), 191-201 (1976); Plumbridge J., Curr, Opin. Microbiol., 5(2), 187-93 (2002); Ryu S. et al., J. Biol. Chem., 270(6):2489-96 (1995)) и таким образом, возможно, что само по себе усвоение глюкозы может быть лимитирующим скорость фактором в ферментативном получении аминокислот.The L-threonine producing strain and the L-lysine producing strain, which were modified to be able to utilize sucrose (Scr-PTS), had increased productivity of these amino acids when cultured on sucrose compared to glucose (European Patent 1149911 A2). Using Scr-PTS, it is believed that three PEP molecules and one Pyr molecule are formed from one sucrose molecule, thereby increasing the PEP / Pyr ratio and thereby facilitating the synthesis of Thr and Lys from sucrose. In addition, gene expression of the Glc-PTS system has been reported to be regulated (Postma PW et al., Microbiol Rev., 57 (3), 543-94 (1993); Clark B. et al. J. Gen. Microbiol., 96 (2), 191-201 (1976); Plumbridge J., Curr, Opin. Microbiol., 5 (2), 187-93 (2002); Ryu S. et al., J. Biol. Chem., 270 (6): 2489-96 (1995)) and thus, it is possible that glucose uptake alone may be a rate-limiting factor in the enzymatic production of amino acids.

Еще большее повышение соотношения РЕР/Pyr за счет усиления экспрессии гена xylE в штамме-продуценте треонина, в штамме-продуценте лизина, в штамме-продуценте гистидина, в штамме-продуценте фенилаланина и/или в штамме-продуценте глутаминовой кислоты должно повысить продукцию аминокислоты. Поскольку из двух молекул глюкозы образуется четыре молекулы PEP, ожидается, что соотношение РЕР/Pyr значительно повысится. Благодаря повышенной экспрессии гена xylE ожидается снятие экспрессионного контроля glc-PTS.An even greater increase in the PEP / Pyr ratio due to increased expression of the xylE gene in the threonine producer strain, in the lysine producer strain, in the histidine producer strain, in the phenylalanine producer strain and / or in the glutamic acid producer strain should increase the amino acid production. Since four PEP molecules are formed from two glucose molecules, the PEP / Pyr ratio is expected to increase significantly. Due to increased xylE gene expression, the expression control of glc-PTS is expected to be removed.

Способ получения L-аминокислоты согласно настоящему изобретению включает в себя этапы выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в ферментационной среде, что позволяет L-аминокислоте накапливаться в культуральной жидкости, и выделения L-аминокислоты из культуральной жидкости. Далее, способ согласно настоящему изобретению включает способы получения L-треонина, L-лизина, L-гистидина, L-фенилаланина, L-аргинина или L-глутаминовой кислоты, включая этапы выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в ферментационной среде, что позволяет L-треонину, L-лизину, L-гистидину, L-фенилаланину, L-аргинину или L-глутаминовой кислоте накапливаться в культуральной жидкости, и выделения L-треонина, L-лизина, L-гистидина, L-фенилаланина, L-аргинина или L-глутаминовой кислоты 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 fermentation medium, which allows the L-amino acid to accumulate in the culture fluid, and the isolation of the L-amino acid from the culture fluid. Further, the method according to the present invention includes methods for producing L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine or L-glutamic acid, including the steps of growing the bacteria of the present invention in a fermentation medium, which allows L-threonine , L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine or L-glutamic acid accumulate in the culture fluid, and secretions of L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine or L- glutamic acid from the culture fluid.

Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка L-аминокислот из культуральной жидкости могут быть осуществлены традиционными методами ферментации, в которых L-аминокислоту получают путем ферментации микроорганизма.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of L-amino acids from the culture fluid can be carried out by conventional fermentation methods in which the L-amino acid is obtained by fermentation of 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, сахароза и ксилоза, а также различные органические кислоты. В зависимости от характера ассимиляции используемого микроорганизма, 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. В качестве витаминов могут использоваться тиамин и дрожжевой экстракт. Дополнительные питательные вещества могут быть при необходимости добавлены в среду. Например, если микроорганизму для роста требуется L-аминокислота (ауксотрофность по L-аминокислоте), необходимое количество указанной L-аминокислоты может быть добавлено в ферментационную среду.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, sucrose and xylose, as well as various organic acids. Depending on the nature of the assimilation of the microorganism used, 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. Thiamine and yeast extract can be used as vitamins. Additional nutrients can be added to the medium if necessary. For example, if a microorganism requires an L-amino acid for growth (L-amino acid auxotrophy), the required amount of said L-amino acid can be added to the fermentation medium.

Выращивание осуществляется предпочтительно в аэробных условиях, таких как перемешивание культуральной жидкости на качалке, взбалтывание с аэрацией, при температуре в пределах от 20 до 40°С, предпочтительно в пределах от 30 до 38°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 40 ° C, preferably in the range from 30 to 38 ° 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 L-треонин может быть выделен и очищен 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 L-threonine can be isolated and purified by ion exchange chromatography, concentration and crystallization.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение будет более детально описано ниже со ссылкой на следующие примеры, не ограничивающие область его применения.The present invention will be described in more detail below with reference to the following examples, not limiting the scope of its application.

Пример 1: Замена природной промоторной области гена xylE в Е.coli на гибридный промотор РL-tac.Example 1: Replacement of the natural promoter region of the xylE gene in E. coli with the hybrid promoter P L-tac .

Для замены природной промоторной области гена xylE в эту промоторную область хромосомы штамма Е.coli MG1655 (АТСС 700926) интегрировали фрагмент ДНК, содержащий гибридный промотор РL-tac и маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR), кодируемый геном cat, с помощью способа, описанного у Datsenko K.A. и Wanner B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645), также известного как "Red-зависимая интеграция" и/или "Red-направленная интеграция". Рекомбинантная плазмида pKD46 (Datsenko, K.A., Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645) с термочувствительным репликоном использовалась как донор генов, полученных из фага λ, ответственных за Red-зависимую систему рекомбинации. Штамм Escherichia coli BW25113, содержащий рекомбинантную плазмиду pKD46, может быть получен из Е.coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, инвентарный номер CGSC7630.To replace the natural promoter region of the xylE gene, a DNA fragment containing the P L-tac hybrid promoter and the chloramphenicol resistance marker (Cm R ) encoded by the cat gene was integrated into this promoter region of the chromosome of E. coli strain MG1655 (ATCC 700926) using the method described by Datsenko KA and Wanner BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645), also known as "Red-dependent integration" and / or "Red-directional integration". The recombinant plasmid pKD46 (Datsenko, KA, Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645) with a thermosensitive replicon was used as a donor of genes derived from phage λ, responsible for the Red-dependent recombination system . The Escherichia coli strain BW25113 containing the recombinant plasmid pKD46 can be obtained from E. coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, accession number CGSC7630.

Гибридный промотор PL-tac был синтезирован химическим способом. Нуклеотидная последовательность заменяемого промотора представлена в Списке последовательностей под номером 3 (SEQ ID NO:3). Синтезированный фрагмент ДНК содержит гибридный промотор PL-tac, в свою очередь содержащий в 5'-конце сайт узнавания рестриктазы BglII, необходимый для дальнейшего присоединения гена cat и 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу гена xylE, введенных для дальнейшей интеграции фрагмента в бактериальную хромосому.The hybrid promoter P L-tac was synthesized chemically. The nucleotide sequence of the replaced promoter is presented in the List of sequences under the number 3 (SEQ ID NO: 3). The synthesized DNA fragment contains the hybrid promoter P L-tac , which in turn contains the BglII restriction enzyme recognition site at the 5'-end, necessary for further attachment of the cat gene and 36 nucleotides homologous to the 5'-end of the xylE gene introduced for further integration of the fragment into the bacterial chromosome.

Фрагмент ДНК, содержащий маркер CmR, кодируемый геном cat, был получен с помощью ПЦР, с использованием в качестве матрицы коммерчески доступной плазмиды pACYC184 (GenBank/EMBL инвентарный номер Х06403, "Fermentas", Литва), и праймеров PI (SEQ ID NO:4) и Р2 (SEQ ID NO:5). Праймер P1 содержит в 5'-конце сайт узнавания рестриктазы BglII, необходимый для дальнейшего присоединения гибридного промотора РL-tac, а праймер Р2 содержит в 5'-конце 36 нуклеотидов, гомологичных области хромосомы, расположенной за 217 п.о. до старт кодона гена xylE, введенных в праймер для дальнейшей интеграции полученного фрагмента в бактериальную хромосому.The DNA fragment containing the Cm R marker encoded by the cat gene was obtained by PCR using the commercially available plasmid pACYC184 (GenBank / EMBL accession number X06403, Fermentas, Lithuania) and PI primers (SEQ ID NO: 4) and P2 (SEQ ID NO: 5). Primer P1 contains the BglII restriction enzyme recognition site at the 5'-end, necessary for further attachment of the P L-tac hybrid promoter, and P2 primer contains 36 nucleotides at the 5'-end homologous to the 217 bp region of the chromosome. before the start of the codon of the xylE gene introduced into the primer for further integration of the resulting fragment into the bacterial chromosome.

ПЦР проводили с использованием амплификатора "TermoHybaid PCR Express". Реакционная смесь (общий объем - 50 мкл) состояла из 5 мкл 10×ПЦР-буфера с 15 мМ MgCl2 ("Fermentas", Литва), 200 мкМ каждой из dNTP, 25 пМ каждого из используемых праймеров и 1 ед. Taq-полимеразы ("Fermentas", Литва). Примерно 5 нг плазмидной ДНК добавляли в реакционную смесь в качестве матрицы для ПЦР. Использовали следующий температурный профиль: начальная денатурация ДНК при 95°С в течение 5 мин, затем 25 циклов денатурации при 95°С в течение 30 с, отжиг при 55°С в течение 30 с, наращивание цепи при 72°С в течение 30 с и финальная достройка цепи при +72°С в течение 7 мин. Далее, амплифицированный фрагмент ДНК концентрировали с помощью электрофореза в агарозном геле и очищали с использованием колонок "GenElute Spin Columns" ("Sigma", USA) и переосаживали этанолом.PCR was performed using a TermoHybaid PCR Express Amplifier. The reaction mixture (total volume - 50 μl) consisted of 5 μl of 10 × PCR buffer with 15 mM MgCl 2 (Fermentas, Lithuania), 200 μM of each of dNTP, 25 pM of each of the primers used and 1 unit. Taq polymerases (Fermentas, Lithuania). Approximately 5 ng of plasmid DNA was added to the reaction mixture as a template for PCR. The following temperature profile was used: initial DNA denaturation at 95 ° C for 5 min, then 25 denaturation cycles at 95 ° C for 30 s, annealing at 55 ° C for 30 s, chain extension at 72 ° C for 30 s and final completion of the chain at + 72 ° C for 7 min. Next, the amplified DNA fragment was concentrated by agarose gel electrophoresis and purified using GenElute Spin Columns (Sigma, USA) and reprecipitated with ethanol.

Оба описанных выше фрагмента ДНК были обработаны BglII и лигированы. Продукт лигирования был амплифицирован с помощью ПЦР, для этого испльзовались праймеры Р2 (SEQ ID NO:5) и Р3 (SEQ ID NO:6). Праймер Р3 содержит содержит в 5'-конце 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу гена xylE, введенных в праймер для дальнейшей интеграции полученного фрагмента в бактериальную хромосому.Both of the above DNA fragments were treated with BglII and ligated. The ligation product was amplified by PCR; for this, primers P2 (SEQ ID NO: 5) and P3 (SEQ ID NO: 6) were used. Primer P3 contains at the 5'end of 36 nucleotides homologous to the 5'end of the xylE gene introduced into the primer for further integration of the resulting fragment into the bacterial chromosome.

Амплифицированный фрагмент ДНК концентрировали с помощью электрофореза в агарозном геле, очищали с использованием колонок "GenElute Spin Columns" ("Sigma", USA) и переосаживали этанолом. Полученный фрагмент ДНК использовали для электропорации и Red-зависимой интеграции в бактериальную хромосому штамма E.coli MG1655/pKD46.The amplified DNA fragment was concentrated by agarose gel electrophoresis, purified using GenElute Spin Columns (Sigma, USA) and reprecipitated with ethanol. The obtained DNA fragment was used for electroporation and Red-dependent integration into the bacterial chromosome of E. coli strain MG1655 / pKD46.

Клетки штамма MG1655/pKD46 выращивали ночь при 30°С в жидкой среде LB с добавлением ампициллина (100 мкг/мл), затем разбавляли средой SOB в соотношении 1:100 (Дрожжевой экстракт, 5 г/л; NaCl, 0.5 г/л; триптон, 20 г/л; KCl, 2.5 мМ; MgCl2, 10 мМ) с добавлением ампициллина (100 мкг/мл) и L-арабинозы (10 мМ) (арабиноза используется для индукции плазмиды, содержащей гены Red-системы) и выращивались при 30°С до достижения оптической плотности бактериальной культуры OD600=0.4-0.7. Клетки из 10 мл подращенной бактериальной культуры отмывали 3 раза ледяной деионизированной водой, с последующим ресуспендированием клеток в 100 мкл воды. 10 мкл фрагмента ДНК (100 нг) растворили в деионизированной воде и добавили к суспензии клеток. Электропорация проводилась на электропораторе "Bio-Rad" (США) (№165-2098, версия 2-89) в соответствии с инструкциями производителя. Парированные клетки были помещены в 1-мл среды SOC (Sambrook et al., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)), инкубировались в течение 2 часов при 37°С и затем высевались на чашки с L-агаром, содержащие 25 мкг/мл хлорамфеникола. Колонии, выросшие за 24 часа, были проверены на наличие CmR маркера вместо природной промоторной области гена xylE с помощью ПНР с использованием праймеров Р4 (SEQ ID NO:7) и Р5 (SEQ ID NO:8). Для этой цели свежевыращенные колонии были ресуспендированы в 20 мкл воды, после чего 1 мкл полученной суспензии использовался для ПЦР. Использовали следующий температурный профиль: начальная денатурация ДНК при 95°С в течение 10 мин, затем 30 циклов денатурации при 95°С в течение 30 с, отжиг при 55°С в течение 30 с, наращивание цепи при 72°С в течение 1 мин и финальная достройка цепи при +72°С в течение 7 мин. Несколько протестированных CmR колоний, содержащих искомый фрагмент ДНК размером ~2000 п.о., вместо природной промоторной области гена xylE размером 192 п.о. (смотри фиг.1). Один из полученных штаммов был излечен от температурочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания при 37°С, полученный штамм был назван Е.coli МG1655РL-tacxylE.Cells of strain MG1655 / pKD46 were grown overnight at 30 ° C in LB liquid medium with the addition of ampicillin (100 μg / ml), then diluted with SOB medium at a ratio of 1: 100 (Yeast extract, 5 g / l; NaCl, 0.5 g / l; tryptone, 20 g / L; KCl, 2.5 mm; MgCl 2 , 10 mm) with the addition of ampicillin (100 μg / ml) and L-arabinose (10 mm) (arabinose is used to induce a plasmid containing the Red system genes) and were grown at 30 ° C until the optical density of the bacterial culture is achieved OD 600 = 0.4-0.7. Cells from 10 ml of the grown bacterial culture were washed 3 times with ice-cold deionized water, followed by cell resuspension in 100 μl of water. 10 μl of the DNA fragment (100 ng) was dissolved in deionized water and added to the cell suspension. Electroporation was carried out on a Bio-Rad electroporator (USA) (No. 165-2098, version 2-89) in accordance with the manufacturer's instructions. The parried cells were placed in 1 ml SOC medium (Sambrook et al., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)), incubated for 2 hours at 37 ° C and then plated on L-agar plates containing 25 μg / ml chloramphenicol. Colonies grown in 24 hours were tested for the presence of a Cm R marker instead of the natural promoter region of the xylE gene using NDP using primers P4 (SEQ ID NO: 7) and P5 (SEQ ID NO: 8). For this purpose, freshly grown colonies were resuspended in 20 μl of water, after which 1 μl of the resulting suspension was used for PCR. The following temperature profile was used: initial DNA denaturation at 95 ° C for 10 min, then 30 denaturation cycles at 95 ° C for 30 s, annealing at 55 ° C for 30 s, chain extension at 72 ° C for 1 min and final completion of the chain at + 72 ° C for 7 min. Several tested Cm R colonies containing the desired ~ 2000 bp DNA fragment instead of the 192 bp native xylE gene promoter region. (see figure 1). One of the obtained strains was cured of the temperature-sensitive plasmid pKD46 by growing at 37 ° C; the obtained strain was named E. coli MG1655P L-tac xylE.

Пример 2. Влияние усиления экспрессии гена xylE на рост штамма Е.coli с нарушенной PTS системой транспорта.Example 2. The effect of enhancing xylE gene expression on the growth of E. coli strain with impaired PTS transport system.

Для того чтобы продемонстрировать эффект влияния усиления экспрессии гена xylE на рост штамма Е.coli, был сконструирован штамм Е.coli с нарушенной PTS системой транспорта.In order to demonstrate the effect of increased xylE gene expression on the growth of E. coli strain, an E. coli strain with a disrupted PTS transport system was constructed.

Для этой цели фрагмент ДНК, содержащий маркер устойчивости к канамицину (KmR), был интегрирован в хромосому штамма Е.coli MG1655/pKD46 вместо оперона ptsHI-crr методом, описанным у Datsenko К.А. и Wanner B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645), также известного как "Red-зависимая интеграция" и/или "Red-направленная интеграция", также описанным в Примере 1.For this purpose, a DNA fragment containing a kanamycin resistance marker (Km R ) was integrated into the chromosome of E. coli strain MG1655 / pKD46 instead of the ptsHI-crr operon by the method described by K. Datsenko and Wanner BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 6640-6645), also known as “Red-dependent integration” and / or “Red-directional integration”, also described in Example 1.

Оперон ptsHI-crr является известным (номера нуклеотидов с 2531786 по 2532043, с 2532088 по 2533815 и с 2533856 по 2534365 для генов ptsH, ptsI и err соответственно, в базе данных GenBank, последовательность с инвентарным номером NC_000913.2, gi:49175990). Оперон ptsHI-crr расположен между генами cysK и pdxK в хромосоме штамма Е.coli K-12.The ptsHI-crr operon is known (nucleotide numbers 2531786 to 2532043, 2532088 to 2533815 and 2533856 to 2534365 for the ptsH, ptsI and err genes, respectively, in the GenBank database, sequence with accession number NC_000913.2, gi: 49175990). The ptsHI-crr operon is located between the cysK and pdxK genes on the chromosome of E. coli K-12 strain.

Фрагмент ДНК, содержащий ген KmR, был получен с помощью ПЦР с использованием в качестве матрицы коммерчески доступной плазмиды pUC4KAN (GenBank/EMBL инвентарный номер Х06404, "Fermentas", Литва) и праймеров Р6 (SEQ ID NO:9) и Р7 (SEQ ID NO:10). Праймер Р6 содержит 36 нуклеотидов, гомологичных 5'-концу гена ptsH, а праймер Р7 содержит 36 нуклеотидов, гомологичных 3'-концу гена err. Эти последовательности были введены в праймеры Р6 и Р7 для дальнейшей интеграции в бактериальную хромосому.The DNA fragment containing the Km R gene was obtained by PCR using the commercially available plasmid pUC4KAN (GenBank / EMBL accession number X06404, Fermentas, Lithuania) and primers P6 (SEQ ID NO: 9) and P7 (SEQ ID NO: 10). Primer P6 contains 36 nucleotides homologous to the 5 ′ end of the ptsH gene, and primer P7 contains 36 nucleotides homologous to the 3 ′ end of the err gene. These sequences were introduced into primers P6 and P7 for further integration into the bacterial chromosome.

Методика проведения ПЦР описана в Примере 1.The methodology for PCR is described in Example 1.

Далее, амплифицированный фрагмент ДНК концентрировали с помощью электрофореза в агарозном геле, очищали с использованием колонок "GenElute Spin Columns" ("Sigma", USA) и переосаживали этанолом. Полученный фрагмент ДНК был использован для электропорации и Red-зависимой интеграции в бактериальную хромосому штамма Е.coli MG1655/pKD46, аналогично тому, как описано в Примере 1, за исключением того, что клетки после электропорации высевались на чашки с L-агаром, содержащим 50 мкг/мл канамицина.Next, the amplified DNA fragment was concentrated by agarose gel electrophoresis, purified using GenElute Spin Columns (Sigma, USA) and reprecipitated with ethanol. The obtained DNA fragment was used for electroporation and Red-dependent integration into the bacterial chromosome of E. coli strain MG1655 / pKD46, similarly to that described in Example 1, except that after electroporation the cells were plated on plates with L-agar containing 50 μg / ml kanamycin.

Колонии, выращенные в течение 24 часов, были протестированы на предмет наличия маркера KmR вместо оперона ptsHI-crr, с помощью ПЦР с использованием праймеров Р8 (SEQ ID NO:11) и Р9 (SEQ ID NO:12). Для этой цели свежевыращенные колонии были ресуспендированы в 20 мкл воды, после чего 1 мкл полученной суспензии использовался для ПЦР. Условия ПЦР были аналогичны описанным в Примере 1. Несколько протестированных KmR колоний содержали искомый фрагмент ДНК размером ~1300 п.о., что подтвердило замену оперона ptsHI-crr на ген KmR. Один из полученных штаммов был излечен от температурочувствительной плазмиды pKD46 путем выращивания при 37°С, полученный штамм был назван Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr.Colonies grown for 24 hours were tested for the presence of the Km R marker instead of the ptsHI-crr operon using PCR using primers P8 (SEQ ID NO: 11) and P9 (SEQ ID NO: 12). For this purpose, freshly grown colonies were resuspended in 20 μl of water, after which 1 μl of the resulting suspension was used for PCR. The PCR conditions were similar to those described in Example 1. Several tested Km R colonies contained the desired DNA fragment ~ 1300 bp in size, which confirmed the replacement of the ptsHI-crr operon with the Km R gene. One of the obtained strains was cured of the temperature-sensitive plasmid pKD46 by growing at 37 ° C; the obtained strain was named E. coli MG1655 ΔptsHI-crr.

Далее, фрагмент ДНК из хромосомы вышеупомянутого штамма Е.coli MG1655PL-tacxylE был перенесен в штамм Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr by P1 трансдукцией (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего был получен штамм MG1655 ΔptsHI-crr РL-tacxylE.Further, a DNA fragment from the chromosome of the aforementioned E. coli strain MG1655P L-tac xylE was transferred to E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr by P1 by transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview , NY), resulting in the obtained strain MG1655 ΔptsHI-crr P L-tac xylE.

У четырех штаммов Е.coli MG1655, MG1655 ΔptsHI-crr и MG1655 ΔptsHI-crr PL-tacxylE проверили способность к росту на минимальной среде Adams с глюкозой (4%) в качестве источника углерода. Как видно из фиг.2, штамм Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr плохо растет на минимальной среде Adams, содержащей глюкозу, (μ~0.06). Усиление экспрессии гена xylE значительно улучшает ростовые характеристики штаммов-реципиентов на минимальной среде Adams с глюкозой.Four E. coli strains MG1655, MG1655 ΔptsHI-crr and MG1655 ΔptsHI-crr P L-tac xylE were tested for their growth ability on Adams minimal medium with glucose (4%) as a carbon source. As can be seen from figure 2, the strain E. coli MG1655 ΔptsHI-crr poorly grows on minimal Adams medium containing glucose (μ ~ 0.06). Enhanced xylE gene expression significantly improves the growth characteristics of recipient strains on Adams minimal glucose medium.

Пример 3. Эффект влияния усиления экспрессии гена xylE на продукцию треонина.Example 3. The effect of enhancing xylE gene expression on threonine production.

Для выявления эффекта влияния усиления экспрессии гена xylE под контролем промотора РL-tac на продукцию треонина, фрагменты ДНК из хромосомы описанного выше штамма Е.coli МG1655РL-tacxylE были перенесены в штамм-продуцент треонина Е.coli ВКПМ В-3996 Р1 трансдукцией (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY)). Штамм ВКПМ В-3996 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 7 апреля 1987 г. под номером В-3996.To identify the effect of the amplification of xylE gene expression under the control of the P L-tac promoter on the production of threonine, DNA fragments from the chromosome of the above E. coli strain MG1655P L-tac xylE were transferred to the E. coli threonine producing strain VKPM B-3996 P1 by transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY)). The VKPM strain B-3996 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on April 7, 1987 under the number B-3996.

Оба штамма Е.coli В-3996 и В-3996 РL-tacxylE выращивались в течение 18-24 часов при 37°С на чашки с L-агаром. Для получения посевной культуры штамм выращивался в пробирках 20×200 мм, содержащих 2 мл L-бульона с 4% сахарозы на роторной качалке (250 об/мин) при 32°С в течение 18 часов. Далее, посевной материал 0.21 мл (10%) внесли в ферментационную среду. Ферментацию проводили в пробирках 20×200 мм с 2 мл минимальной ферментационной среды. Клетки выращивались в течение 48 часов при 32°С с использованием шейкера со скоростью вращения 250 об/мин.Both strains of E. coli B-3996 and B-3996 P L-tac xylE were grown for 18-24 hours at 37 ° C on plates with L-agar. To obtain a seed culture, the strain was grown in 20 × 200 mm test tubes containing 2 ml of L-broth with 4% sucrose on a rotary shaker (250 rpm) at 32 ° C for 18 hours. Next, inoculum 0.21 ml (10%) was introduced into the fermentation medium. Fermentation was carried out in 20 × 200 mm tubes with 2 ml of minimal fermentation medium. Cells were grown for 48 hours at 32 ° C using a shaker with a rotation speed of 250 rpm.

После культивирования накопленное в среде количество L-треонина определялось с помощью бумажной хроматографии. Использовался следующий состав жидкой фазы: бутанол : уксусная кислота : вода = 4:1:1 (v/v). Для визуализации использовали раствор нингидрина в ацетоне (2%). Пятна с L-треонином вырезали, L-треонин элюировали в 0.5% водном растворе CdCl2, и количество L-треонина измеряли с помощью спектрофотометра при 540 нм. Результаты представлены в Таблице 1. Продукция треонина увеличилась за счет введения промотора PL-tacxylE.After cultivation, the amount of L-threonine accumulated in the medium was determined by paper chromatography. The following composition of the liquid phase was used: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). For visualization, a solution of ninhydrin in acetone (2%) was used. The spots with L-threonine were excised, L-threonine was eluted in a 0.5% aqueous solution of CdCl 2 , and the amount of L-threonine was measured using a spectrophotometer at 540 nm. The results are presented in Table 1. The production of threonine increased due to the introduction of the promoter P L-tac xylE.

Использовали следующий состав ферментационной среды (г/л):Used the following composition of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 80.080.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 22,022.0 NaClNaCl 0,80.8 KH2PO4 KH 2 PO 4 2,02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 0,80.8 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0,020.02 MnSO4·5Н2ОMnSO 4 · 5H 2 O 0,020.02 Тиамин HClThiamine HCl 0,00020,0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1,01,0 СаСО3 CaCO 3 30.030.0

Сахарозу и сульфат магния стерилизовали отдельно. СаСО3 стерилизовали сухим жаром при 180°С в течение 2 ч, рН доводили до 7.0. Антибиотики добавляли в среду после стерилизации.Sucrose and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 h, the pH was adjusted to 7.0. Antibiotics were added to the medium after sterilization.

Пример 4. Эффект влияния усиления экспрессии гена xylE на продукцию L-лизина.Example 4. The effect of enhancing xylE gene expression on L-lysine production.

Полная нуклеотидная последовательность хромосомной ДНК штамма Е.coli W3110 известна (Science, 277, 1453-1474 (1997)). На основе опубликованной нуклеотидной последовательности были синтезированы праймеры и ген xylE был амплифицирован с помощью ПЦР, как описано ниже.The complete nucleotide sequence of the chromosomal DNA of E. coli strain W3110 is known (Science, 277, 1453-1474 (1997)). Based on the published nucleotide sequence, primers were synthesized and the xylE gene was amplified by PCR, as described below.

Хромосомная ДНК была получена традиционным способом (Sambrook, J., Fritsch E.F. and Maniatis Т. (1989): Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.). Праймер 10 (SEQ ID NO:13) был создан как последовательность нуклеотидов 7479-7508 в последовательности с инвентарным номером АЕ000476, в 5'-конец которой был введен сайт узнавания рестриктазы EcoRI, и праймер 11 (SEQ ID NO:14) был создан как последовательность, комплементарная последовательности нуклеотидов 8963-8992, в последовательности с инвентарным номером АЕ000476, в 5'-конец которой был введен сайт узнавания рестриктазы Sail. Эти праймеры были использованы для амплификации гена xylE в стандартных условиях, как описано в "PCR protocols. Current methods and applications" (White, B.A., ed., Humana Press, Totowa, New Jersey, 1993).Chromosomal DNA was obtained in the traditional way (Sambrook, J., Fritsch E.F. and Maniatis T. (1989): Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.). Primer 10 (SEQ ID NO: 13) was created as the nucleotide sequence 7479-7508 in sequence with accession number AE000476, the EcoRI restriction enzyme recognition site was introduced at the 5'-end thereof, and primer 11 (SEQ ID NO: 14) was created as a sequence complementary to nucleotide sequence 8963-8992, in sequence with accession number AE000476, at the 5'end of which a Sail restriction enzyme recognition site was introduced. These primers were used to amplify the xylE gene under standard conditions as described in "PCR protocols. Current methods and applications" (White, B.A., ed., Humana Press, Totowa, New Jersey, 1993).

ПЦР продукт был очищен традиционным способом. Полученный фрагмент был обработан рестриктазами SalI и EcoRI, и с использованием набора для лигирования, клонирован в вектор pSTV29, предварительно обработанный теми же рестриктазами.The PCR product was purified in a conventional manner. The resulting fragment was digested with SalI and EcoRI restriction enzymes, and using the ligation kit, cloned into the pSTV29 vector pretreated with the same restriction enzymes.

Компетентые клетки штамма Е.coli JM109 были трансформированы продуктом лигирования (Sambrook, J., Fritsch E.F. and Maniatis T. (1989) Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.), после чего клетки были высеяны на чашки с L-агаром (Bacto-триптон: 10 г/л, дрожжевой экстракт: 5 г/л, NaCl: 5 г/л, агар: 15 г/л, рН 7.0), содержащие 10 мкг/мл IPTG (изопропил-β-D-тиогалактопиранозид), 40 мкг/мл X-Gal (5-бромо-4-хлоро-3-индолил-β-D-галактозид) и 50 мкг/мл хлорамфеникола, и выращивались ночь. Возникшие белые колонии стерильно пересеяли, таким образом были получены трансформанты. Плазмиды из трансформантов выделяли с помощью щелочной экстракции, таким образом была получена плазмида pSTV29-xylE, в которой ген xylE помещен под lac промотор.Competent cells of E. coli strain JM109 were transformed with a ligation product (Sambrook, J., Fritsch EF and Maniatis T. (1989) Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY), after whereby the cells were plated on plates with L-agar (Bacto-tryptone: 10 g / l, yeast extract: 5 g / l, NaCl: 5 g / l, agar: 15 g / l, pH 7.0) containing 10 μg / ml IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside), 40 μg / ml X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside) and 50 μg / ml chloramphenicol, and grown overnight. The resulting white colonies were sterilely resected, thus transformants were obtained. Plasmids from transformants were isolated by alkaline extraction, thereby obtaining the pSTV29-xylE plasmid, in which the xylE gene was placed under the lac promoter.

Штамм Е.coli WC196 использовали в качестве примера штамма-продуцента L-лизина, принадлежащего к роду Escherichia.The strain E. coli WC196 was used as an example of a producer strain of L-lysine belonging to the genus Escherichia.

WC196 трансформировали либо плазмидой pSTV29-xylE или вектором pSTV29, в результате чего были получены штаммы WC196/pSTV29-xylE и WC196/pSTV29. Каждый из этих штаммов выращивался в L-среде, содержащей 50 мг/л хлорамфеникола, при 37°С до достижения значения оптической плотности OD около 0.6 при длине волны 600 нм. Затем равные объемы 40% раствора глицерола были добавлены к культуре клеток, после чего эту смесь помещали в определенный объем и хранили при -80°С. Эта смесь называлась "глицериновый музей".WC196 was transformed with either pSTV29-xylE plasmid or pSTV29 vector, resulting in strains of WC196 / pSTV29-xylE and WC196 / pSTV29. Each of these strains was grown in L medium containing 50 mg / L chloramphenicol at 37 ° C until an optical density OD of about 0.6 was reached at a wavelength of 600 nm. Then equal volumes of a 40% glycerol solution were added to the cell culture, after which this mixture was placed in a certain volume and stored at -80 ° C. This mixture was called the "glycerin museum."

Для оценки эффекта влияния повышения активности ксилозопермеазы на продукцию L-лизина штамм WC196 трансформировали плазмидами pSTV29-xylE и pCABD2 в соответствии с описанной выше методикой. pCABD2 - это плазмида, содержащая ген dapA, кодирующий мутантную дигидропиколинатсинтазу, не ингибирующуюся L-лизином по типу обратной связи, ген lysC, кодирующий мутантную аспартокиназу III, не ингибирующуюся L-лизином по типу обратной связи, ген dapB, кодирующий дигидропиколинатредуктазу, и ген ddh, кодирующий диаминопимелатдегидрогеназу (патент США 6040160). Для контроля штамм WC196 был трансформирован плазмидами pSTV29 и pCABD2. Каждый из полученных трансформантов культивировался в L-среде, содержащей 50 мг/л хлорамфеникола и 20 мг/л стрептомицина, при 37°С до достижения значения оптической плотности OD около 0.6 при длине волны 600 нм. Затем равные объемы 40% раствора глицерола были добавлены к культуре клеток, после чего эту смесь помещали в определенный объем и хранили при -80°C.To assess the effect of increased xylose permease activity on L-lysine production, strain WC196 was transformed with plasmids pSTV29-xylE and pCABD2 in accordance with the method described above. pCABD2 is a plasmid containing the dapA gene encoding a mutant dihydropicolinate synthase that is not inhibited by feedback L-lysine, the lysC gene encoding mutant aspartokinase III, which is not inhibited by feedback L-lysine and a dapB gene encoding gene digidropic encoding diaminopimelate dehydrogenase (US patent 6040160). For control, strain WC196 was transformed with plasmids pSTV29 and pCABD2. Each of the obtained transformants was cultured in L medium containing 50 mg / L of chloramphenicol and 20 mg / L of streptomycin at 37 ° С until the OD value of about 0.6 was reached at a wavelength of 600 nm. Then equal volumes of a 40% glycerol solution were added to the cell culture, after which this mixture was placed in a specific volume and stored at -80 ° C.

Глицериновый музей штаммов WC196/pSTV29-xylE и WC196/pSTV29 растопили и по 100 мкл из каждого образца равномерно рассеяли на чашках с L-агаром, содержащих 50 мг/л хлорамфеникола, и выращивали при 37°С в течение 24 часов. Кроме того, каждый из штаммов WC196/(pCABD2, pSTV29-xylE) и WC196/(pCABD2, pSTV29) равномерно посеяли на чашки с L-агаром, содержащие 50 мг/л хлорамфеникола и 20 мг/л стрептомицина, и выращивали при 37°С в течение 24 часов. Примерно 1/8 количества клеток на чашке внесли в 20 мл ферментационной среды, содержащей необходимые добавки, в колбе объемом 500 мл. Выращивание производилось при 37°С в течение 16 часов с использованием обратно-поступательного шейкера со скоростью вращения 115 об/мин. После выращивания количество накопленного в среде L-лизина и остаточной глюкозы измеряли известными методами (анализатор Biotech-analyzer AS210, производитель Sakura Seiki Co.). После этого рассчитывали выход L-лизина по отношению к использованной глюкозе для каждого из штаммов.The glycerin museum of strains WC196 / pSTV29-xylE and WC196 / pSTV29 was melted and 100 μl from each sample were uniformly scattered on L-agar plates containing 50 mg / l chloramphenicol and grown at 37 ° C for 24 hours. In addition, each of the strains WC196 / (pCABD2, pSTV29-xylE) and WC196 / (pCABD2, pSTV29) were uniformly seeded on L-agar plates containing 50 mg / l chloramphenicol and 20 mg / l streptomycin and grown at 37 ° With in 24 hours. About 1/8 of the number of cells per plate was added to 20 ml of fermentation medium containing the necessary additives in a 500 ml flask. Cultivation was carried out at 37 ° C for 16 hours using a reciprocating shaker with a rotation speed of 115 rpm. After growing, the amount of L-lysine and residual glucose accumulated in the medium was measured by known methods (Biotech-analyzer AS210, manufactured by Sakura Seiki Co.). After that, the yield of L-lysine was calculated with respect to the glucose used for each of the strains.

Использовали следующий состав ферментационной среды (г/л):Used the following composition of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 4040 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 2424 K2HPO4 K 2 HPO 4 1,01,0 MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 1,01,0 FeSO4×7H2OFeSO 4 × 7H 2 O 0,010.01 MnSO4×5H2OMnSO 4 × 5H 2 O 0,010.01 Дрожжевой экстрактYeast extract 2,02.0

рН доводили до 7,0 с помощью КОН и среду автоклавировали при 115°С в течение 10 мин. Глюкозу и MgSO4×7H2O стерилизовали отдельно. Также добавляли 30 г/л СаСО3, который стерилизовали сухим жаром при 180°С в течение 2 часов.The pH was adjusted to 7.0 with KOH and the medium was autoclaved at 115 ° C for 10 minutes. Glucose and MgSO 4 × 7H 2 O were sterilized separately. 30 g / L CaCO 3 was also added, which was sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours.

Результаты приведены в Таблице 2. Штамм WC196/pSTV29-xylE накапливает большее количество L-лизина по сравнению со штаммом WC196/pSTV29, в котором экспрессионное количество гена ксилозопермеазы не увеличено. Кроме того, было отмечено, что повышение активности ксилозопермеазы положительно влияет на накопление и выход L-лизина и в штамме WC196/pCABD2, у которого выход L-лизина повысился.The results are shown in Table 2. The strain WC196 / pSTV29-xylE accumulates a greater amount of L-lysine compared to strain WC196 / pSTV29, in which the expression amount of the xylose permease gene is not increased. In addition, it was noted that an increase in xylose permease activity positively affects the accumulation and yield of L-lysine in the strain WC196 / pCABD2, in which the yield of L-lysine increased.

Пример 5. Эффект влияния усиления экспрессии гена xylE на продукцию L-аргинина.Example 5. The effect of enhancing xylE gene expression on L-arginine production.

Для выявления эффекта влияния усиления экспрессии гена xylE под контролем промотора PL-tac на продукцию аргинина, фрагменты ДНК из хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655PL-tacxylE были перенесены в штамм-продуцент аргинина Е.coli 382 P1 трансдукцией (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY). Штамм 382 был депонирован в Всероссийскую Национальную Коллекцию Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 10 апреля 2000 г. с инвентарным номером ВКПМ В-7926.To identify the effect of enhancing xylE gene expression under the control of the P L-tac promoter on arginine production, DNA fragments from the chromosome of the E. coli MG1655P L-tac xylE strain described above were transferred to E. coli 382 P1 arginine producing strain by transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY). Strain 382 was deposited with the All-Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on April 10, 2000 with accession number VKPM B-7926.

Полученный штамм 382 PL-tacxylE и родительский штамм 382 культивировали при 32°С в течение 18 часов в 2 мл питательного бульона LB и 0.3 мл полученной культуры вносили в пробирки 20×200 мм с 2 мл ферментационной среды и культивировали при 32°С в течение 48 часов на роторной качалке.The obtained strain 382 P L-tac xylE and the parent strain 382 were cultured at 32 ° C for 18 hours in 2 ml of LB nutrient broth and 0.3 ml of the obtained culture were introduced into 20 × 200 mm tubes with 2 ml of fermentation medium and cultured at 32 ° C for 48 hours on a rotary rocking chair.

После культивирования накопленное в среде количество L-аргинина определялось с помощью бумажной хроматографии. Использовался следующий состав жидкой фазы: бутанол : уксусная кислота : вода = 4:1:1 (v/v). Для визуализации использовали раствор нингидрина в ацетоне (2%). Пятна с L-аргинином вырезали, L-аргинин элюировали в 0,5% водном растворе CdCl2 и количество L-аргинина измеряли с помощью спектрофотометра при длине волны в 540 нм.After cultivation, the amount of L-arginine accumulated in the medium was determined by paper chromatography. The following composition of the liquid phase was used: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). For visualization, a solution of ninhydrin in acetone (2%) was used. L-arginine stains were excised, L-arginine was eluted in a 0.5% aqueous solution of CdCl 2, and the amount of L-arginine was measured using a spectrophotometer at a wavelength of 540 nm.

Использовали следующий состав ферментационной среды (г/л):Used the following composition of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 48,048.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 35,035.0 KH2PO4 KH 2 PO 4 2,02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1,01,0 Тиамин HClThiamine HCl 0,00020,0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1,01,0 L-изолейцинL-isoleucine 0,10.1 СаСО3 CaCO 3 5,05,0

Глюкозу и сульфат магния стерилизовали отдельно. СаСО3 стерилизовали сухим жаром при 180°С в течение 2 ч, рН доводили до 7.0.Glucose and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 h, the pH was adjusted to 7.0.

Результаты 10 независимых экспериментов представлены в Таблице 3.The results of 10 independent experiments are presented in Table 3.

Как видно из Таблицы 3, штамм 382 РL-tacxylE накапливает большее количество L-аргинина по сравнению со штаммом 382, в котором экспрессионное количество пермеазы D-ксилозы не увеличено.As can be seen from Table 3, strain 382 P L-tac xylE accumulates a greater amount of L-arginine compared to strain 382, in which the expression amount of D-xylose permease is not increased.

Пример 6: Продукция L-гистидина с помощью бактерии - продуцента L-гистидина путем ферментации смеси глюкозы и ксилозы.Example 6: Production of L-histidine by a bacterium-producer of L-histidine by fermentation of a mixture of glucose and xylose.

Штамм Е.coli 80 - продуцент L-гистидина использовали для продукции L-гистидина путем ферментации смеси глюкозы и ксилозы. Штамм Е.coli 80 (ВКПМ В-7270) детально описан в патенте РФ №2119536.Strain E. coli 80 - producer of L-histidine was used for the production of L-histidine by fermentation of a mixture of glucose and xylose. Strain E. coli 80 (VKPM B-7270) is described in detail in the patent of the Russian Federation No. 2119536.

Для проверки эффекта усиления экспрессии гена xylE, находящегося под контролем промотора РL-tac, на продукцию гистидина, фрагмент ДНК их хромосомы вышеописанного штамма Е.coli МG1655РL-tacxylE переносили в штамм Е.coli 80 - продуцент гистидина методом Р1 трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY). Трансформацию штамма 80 и полученного штамма 80 PL-tacxylE плазмидой pMW119mod-xylA-R проводили стандартным методом с получением штаммов 80/pMW119mod-xylA-R и 80 PL-tacxylE/pMW119mod-xylA-R. Клонирование локуса xylABFGHR из хромосомы штамма Е.coli MG1655 описано в Российской патентной заявке №2005106720.To test the effect of enhancing the expression of the xylE gene under the control of the P L-tac promoter on histidine production, the DNA fragment of their chromosome of the above E. coli strain MG1655P L-tac xylE was transferred to E. coli 80 strain, a histidine producer by P1 transduction method (Miller , JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY). Transformation of strain 80 and the resulting strain of 80 P L-tac xylE with plasmid pMW119mod-xylA-R was carried out by the standard method to obtain strains 80 / pMW119mod-xylA-R and 80 P L-tac xylE / pMW119mod-xylA-R. Cloning of the xylABFGHR locus from the chromosome of E. coli strain MG1655 is described in Russian Patent Application No. 2005106720.

Для получения посевной культуры оба штамма 80/pMW119mod-xylA-R и 80 PL-tacxylE/pMW119mod-xylA-R выращивали на роторной мешалке (250 об/мин) при 27°С в течение 6 часов в 40 мл пробирках (⌀ 18 мм), содержащих 2 мл L-бульона с 1 г/л стрептомицина и 100 мг/л ампициллина. Затем 2 мл (5%) посевного материала переносили в питательную среду для ферментации. Ферментацию проводили на роторной качалке (250 об/мин) при 27°С в течение 50 часов в 40 мл пробирках, содержащих 2 мл питательной среды для ферментации.To obtain a seed culture, both strains 80 / pMW119mod-xylA-R and 80 P L-tac xylE / pMW119mod-xylA-R were grown on a rotary stirrer (250 rpm) at 27 ° С for 6 hours in 40 ml tubes (⌀ 18 mm) containing 2 ml of L-broth with 1 g / l of streptomycin and 100 mg / l of ampicillin. Then 2 ml (5%) of seed was transferred to a nutrient medium for fermentation. Fermentation was carried out on a rotary shaker (250 rpm) at 27 ° C for 50 hours in 40 ml tubes containing 2 ml of culture medium for fermentation.

После выращивания количество накопленного в культуральной жидкости L-гистидина определяли с помощью бумажной хроматографии. Состав подвижной фазы был следующий: бутанол : ацетат : вода = 4:1:1 (v/v). Раствор нингидрина в ацетоне (0,5%) в качестве визуализирующего. Результаты представлены в Таблице 4.After growing, the amount of L-histidine accumulated in the culture fluid was determined by paper chromatography. The composition of the mobile phase was as follows: butanol: acetate: water = 4: 1: 1 (v / v). A solution of ninhydrin in acetone (0.5%) as imaging. The results are presented in Table 4.

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

Углеводы (общее кол-во)Carbohydrates (total) 100.0100.0 Mameno (гидролизат соевых бобов)Mameno (Soya Bean Hydrolyzate) 0.2 по общему азоту0.2 total nitrogen L-пролинL-proline 0,80.8 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 25,025.0 К2HPO4 K 2 HPO 4 2,02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1,01,0 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0,010.01 MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 0,010.01 Тиамин HClThiamine HCl 0,0010.001 БетаинBetaine 2,02.0 СаСО3 CaCO 3 6,06.0 СтрептомицинStreptomycin 1,01,0

Углеводы (глюкоза, ксилоза), L-пролин, бетаин и сульфат магния стерилизовали отдельно. СаСО3 стерилизовали нагреванием до 110°С в течение 30 минут. рН среды поддерживали при 6,0 добавлением КОН после стерилизации.Carbohydrates (glucose, xylose), L-proline, betaine and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was sterilized by heating to 110 ° C for 30 minutes. The pH of the medium was maintained at 6.0 by the addition of KOH after sterilization.

Как видно из Таблицы 4, штамм 80 PL-tacxylE/pMW119mod-xylA-R накапливал большее количество L-гистидина в среде, содержащей смесь глюкозы и ксилозы, по сравнению со штаммом 80/pMW119mod-xylA-R, в котором экспрессия пермеазы D-ксилозы не была усилена.As can be seen from Table 4, strain 80 P L-tac xylE / pMW119mod-xylA-R accumulated a greater amount of L-histidine in a medium containing a mixture of glucose and xylose, compared with strain 80 / pMW119mod-xylA-R, in which permease expression D-xylose has not been enhanced.

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.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.

Каждый из вышеупомянутых в описании документов является частью указанного описания во всей его полноте.Each of the documents mentioned above is part of the description in its entirety.

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Claims (25)

1. Бактерия-продуцент L-аминокислоты, принадлежащая к роду Escherichia, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что активность пермеазы D-ксилозы в этой бактерии повышена.1. The bacterium producing L-amino acids belonging to the genus Escherichia, characterized in that the bacterium is modified so that the activity of D-xylose permease in this bacterium is increased. 2. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная активность пермеазы D-ксилозы повышена путем усиления экспрессии гена, кодирующего пермеазу D-ксилозы.2. The bacterium according to claim 1, characterized in that the indicated D-xylose permease activity is increased by enhancing the expression of a gene encoding a D-xylose permease. 3. Бактерия по п.2, отличающаяся тем, что указанная активность пермеазы D-ксилозы повышена путем модификации последовательности, контролирующей экспрессию гена, кодирующего пермеазу D-ксилозы, или путем увеличения количества копий гена, кодирующего пермеазу D-ксилозы.3. The bacterium according to claim 2, characterized in that the indicated activity of D-xylose permease is increased by modifying the sequence that controls the expression of the gene encoding D-xylose permease, or by increasing the number of copies of the gene encoding D-xylose permease. 4. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что активность глюкокиназы в этой бактерии повышена.4. The bacterium according to claim 1, characterized in that the bacterium is further modified so that the activity of glucokinase in this bacterium is increased. 5. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что активность ксилозоизомеразы в этой бактерии повышена.5. The bacterium according to claim 1, characterized in that the bacterium is further modified so that the activity of xylose isomerase in this bacterium is increased. 6. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что в ней усилена экспрессия локуса xylABFGHR.6. The bacterium according to claim 1, characterized in that the bacterium is further modified so that expression of the xylABFGHR locus is enhanced in it. 7. Бактерия по п.2, отличающаяся тем, что указанный ген кодирует пермеазу D-ксилозы, выбранную из группы, состоящей из7. The bacterium according to claim 2, characterized in that said gene encodes a D-xylose permease selected from the group consisting of (A) белка, включающего аминокислотную последовательность под номером SEQ ID NO:2; и(A) a protein comprising the amino acid sequence under the number SEQ ID NO: 2; and (B) варианта белка с аминокислотной последовательностью под номером SEQ ID NO:2,(B) a variant protein with the amino acid sequence number SEQ ID NO: 2, 8. Бактерия по п.2, отличающаяся тем, что указанный ген кодирующий пермеазу D-ксилозы, включает в себя ДНК, выбранную из группы, состоящей из8. The bacterium according to claim 2, characterized in that said gene encoding D-xylose permease includes DNA selected from the group consisting of (a) ДНК, включающей нуклеотидную последовательность с нуклеотида 1 по нуклеотид 1476 в последовательности SEQ ID NO:1; и(a) DNA comprising the nucleotide sequence from nucleotide 1 to nucleotide 1476 in the sequence of SEQ ID NO: 1; and (b) ДНК, которая гибридизуется с нуклеотидной последовательностью с нуклеотида 1 по нуклеотид 1476 в последовательности SEQ ID NO:1, или с зондом, который может быть приготовлен на основе указанной нуклеотидной последовательности в жестких условиях, и кодирует белок, обладающий активностью пермеазы D-ксилозы.(b) DNA that hybridizes with the nucleotide sequence from nucleotide 1 to nucleotide 1476 in the sequence of SEQ ID NO: 1, or with a probe that can be prepared based on the specified nucleotide sequence under stringent conditions, and encodes a protein having permease activity D- xyloses. 9. Бактерия по п.8, отличающаяся тем, что указанные жесткие условия являются условиями, при которых отмывка производится при 60°С, при концентрации солей 1×SSC и 0,1% SDS, и продолжительность отмывки составляет 15 мин.9. The bacterium of claim 8, characterized in that the stringent conditions are conditions under which washing is carried out at 60 ° C, at a salt concentration of 1 × SSC and 0.1% SDS, and the washing time is 15 minutes 10. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия является продуцентом L-треонина.10. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is a producer of L-threonine. 11. Бактерия по п.10, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что усилена экспрессия гена, выбранного из группы состоящей из 11. The bacterium of claim 10, characterized in that the bacterium is further modified in such a way that the expression of a gene selected from the group consisting of мутантного гена thrA, кодирующего аспартокиназу гомосериндегидрогеназу I и устойчивого к ингибированию треонином по принципу обратной связи;a mutant thrA gene encoding aspartokinase homoserine dehydrogenase I and resistant to threonine inhibition by the feedback principle; гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу;thrB gene encoding homoserine kinase; гена thrC, кодирующего треонинсинтазу;thrC gene encoding threonine synthase; гена rhtA, кодирующего гипотетический трансмембранный белок; иrhtA gene encoding a hypothetical transmembrane protein; and любой комбинации указанных генов.any combination of these genes. 12. Бактерия по п.11, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что экспрессия указанного мутантного гена thrA, указанного гена thrB, указанного гена thrC и указанного гена rhtA усилена.12. The bacterium according to claim 11, wherein said bacterium is modified so that the expression of said mutant thrA gene, said thrB gene, said thrC gene, and said rhtA gene is enhanced. 13. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия является продуцентом L-лизина.13. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is a producer of L-lysine. 14. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия является продуцентом L-гистидина.14. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is a producer of L-histidine. 15. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия является продуцентом L-фенилаланина.15. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is a producer of L-phenylalanine. 16. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия является продуцентом L-аргинина.16. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is a producer of L-arginine. 17. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия является продуцентом L-глутаминовой кислоты.17. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is a producer of L-glutamic acid. 18. Способ получения L-аминокислоты, включающий стадии выращивания бактерии по п.1 в ферментационной среде, приводящего к накоплению L-аминокислоты в культуральной жидкости, и выделения L- аминокислоты из культуральной жидкости.18. A method for producing an L-amino acid, comprising the steps of growing the bacterium according to claim 1 in a fermentation medium, leading to the accumulation of the L-amino acid in the culture fluid, and the isolation of the L-amino acid from the culture fluid. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что питательная среда содержит ксилозу.19. The method according to p, characterized in that the nutrient medium contains xylose. 20. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанной L-аминокислотой является L-треонин.20. The method according to p, characterized in that the specified L-amino acid is L-threonine. 21. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанной L-аминокислотой является L-лизин.21. The method according to p, characterized in that the specified L-amino acid is L-lysine. 22. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанной L-аминокислотой является L-гистидин.22. The method according to p. 18, characterized in that the specified L-amino acid is L-histidine. 23. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанной L-аминокислотой является L-фенилаланин.23. The method of claim 18, wherein said L-amino acid is L-phenylalanine. 24. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанной L-аминокислотой является L-аргинин.24. The method of claim 18, wherein said L-amino acid is L-arginine. 25. Способ по п.18, отличающийся тем, что указанной L-аминокислотой является L-глутаминовая кислота.25. The method according to p, characterized in that the specified L-amino acid is L-glutamic acid.
RU2005131586/13A 2005-10-12 2005-10-12 Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha RU2304615C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005131586/13A RU2304615C2 (en) 2005-10-12 2005-10-12 Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005131586/13A RU2304615C2 (en) 2005-10-12 2005-10-12 Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004130954/13A Substitution RU2004130954A (en) 2004-10-22 2004-10-22 METHOD FOR PRODUCING L-AMINO ACIDS USING BACTERIA OF THE ENTEROBACTERIACEAE FAMILY

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005131586A RU2005131586A (en) 2007-04-20
RU2304615C2 true RU2304615C2 (en) 2007-08-20

Family

ID=38036639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005131586/13A RU2304615C2 (en) 2005-10-12 2005-10-12 Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2304615C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2584593C2 (en) * 2012-01-10 2016-05-20 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Corynebacterium MICROORGANISMS, CAPABLE OF RECYCLING XYLOSE, AND METHOD OF PRODUCING L-LYSINE USING SAID MICROORGANISMS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2584593C2 (en) * 2012-01-10 2016-05-20 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Corynebacterium MICROORGANISMS, CAPABLE OF RECYCLING XYLOSE, AND METHOD OF PRODUCING L-LYSINE USING SAID MICROORGANISMS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005131586A (en) 2007-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8785161B2 (en) Method for producing L-amino acids using bacteria of the enterobacteriaceae family
EP1828396B1 (en) Method for producing l-amino acids using bacteria of the enterobacteriaceae family
JP4811402B2 (en) Method for producing L-amino acid using bacteria of Enterobacteriaceae
US20070212764A1 (en) Method for producing l-amino acids using bacterium of the enterobacteriaceae family
WO2008072640A1 (en) A METHOD FOR PRODUCING AN L-AMINO ACID USING A BACTERIUM OF THE ENTEROBACTERIACEAE FAMILY WITH ATTENUATED EXPRESSION OF ANY OF THE cynT, cynS, cynX OR cynR GENE OR COMBINATION THEREOF
CN106191146B (en) Method for producing L-amino acids using bacteria of the family Enterobacteriaceae having attenuated expression of the gshA gene
KR20070108380A (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family having a pathway of glycogen biosynthesis disrupted
RU2304615C2 (en) Method for production of l-amino acids belonging to genus eschericha
EP1853714B1 (en) Method for producing l-amino acids using bacterium of the enterobacteriaceae family
RU2330883C2 (en) BACTERIUM OF Escherichia GENUS WITH INACTIVATED pnp GENE PRODUCING L-THREONINE AND L-THREONINE TECHNIQUE
RU2311454C2 (en) Method for preparing l-amino acids using microorganism belonging to genus escherichia
RU2351646C2 (en) METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE
RU2320719C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-THREONINE USING MICROORGANISM BELONGING TO ESCHERICHIA GENUS WHEREIN ybiV GENE IS INACTIVATED
RU2337958C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-THREONINE OR L-ARGININE USING BACTERIUM, BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE bisC IS INACTIVATED
RU2330882C2 (en) L-THREONINE OR L-ARGININE TECHNIQUE USING BACTERIUM OF Eschrichia GENUS WITH INACTIVATED aldH GENE
RU2482188C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-ARGININE WITH USE OF BACTERIA OF GENUS Escherichia WHEREIN astCADBE OPERON IS INACTIVATED
RU2313574C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-ARGININE USING MICROORGANISM BELONGING TO GENUS Escherichia WHEREIN relBE OPERON IS INACTIVATED
RU2501857C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
RU2330881C2 (en) L-THREONINE TECHNIQUE USING BACTERIUM OF Escherichia GENUS WITH INACTIVATED yrbG GENE
RU2313573C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-THREONINE USING MICROORGANISM BELONGING TO GENUS ESCHERICHIA WHEREIN mazEF OPERON IS INACTIVATED
RU2337957C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-THREONINE OR L-ARGININE USING BACTERIUM, BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE fdrA IS INACTIVATED
RU2311452C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-THREONINE USING MICROORGANISM BELONGING TO GENUS ESCHERICHIA WHEREIN OPERON phoBR IS INACTIVATED
RU2501856C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY