RU2351646C2 - METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE - Google Patents

METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE Download PDF

Info

Publication number
RU2351646C2
RU2351646C2 RU2006132817/13A RU2006132817A RU2351646C2 RU 2351646 C2 RU2351646 C2 RU 2351646C2 RU 2006132817/13 A RU2006132817/13 A RU 2006132817/13A RU 2006132817 A RU2006132817 A RU 2006132817A RU 2351646 C2 RU2351646 C2 RU 2351646C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bacterium
strain
gene
operon
alsabc
Prior art date
Application number
RU2006132817/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006132817A (en
Inventor
Константин Вячеславович Рыбак (RU)
Константин Вячеславович Рыбак
Екатерина Александровна СЛИВИНСКАЯ (RU)
Екатерина Александровна Сливинская
Марина Евгеньевна Шереметьева (RU)
Марина Евгеньевна Шереметьева
Юрий Иванович Козлов (RU)
Юрий Иванович Козлов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ) filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ)
Priority to RU2006132817/13A priority Critical patent/RU2351646C2/en
Priority to PCT/JP2007/067782 priority patent/WO2008032757A1/en
Publication of RU2006132817A publication Critical patent/RU2006132817A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351646C2 publication Critical patent/RU2351646C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemistry, biochemistry.
SUBSTANCE: invention refers to biotechnology and represents method of producing L-threonine by glucose fermentation with using bacterium of Escherichia type modified so that the specified bacterium is characterised with intensified activity of high-affinity D-allose carrier coded with operon alsABC.
EFFECT: high-efficient production of L-threonine.
10 cl, 6 dwg, 2 tbl, 12 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу получения L-аминокислоты путем ферментации и, в частности, к генам, которые способствуют процессу ферментации. Эти гены являются полезными для улучшения продуктивности L-аминокислот, таких, например, как L-треонин, L-лизин, L-лейцин, L-гистидин, L-цистеин, L-фенилаланин, L-аргинин, L-триптофан, L-глутаминовая кислота, L-валин, и L-изолейцин.The present invention relates to a method for producing L-amino acids by fermentation and, in particular, to genes that contribute to the fermentation process. These genes are useful for improving the productivity of L-amino acids, such as, for example, L-threonine, L-lysine, L-leucine, L-histidine, L-cysteine, L-phenylalanine, L-arginine, L-tryptophan, L- glutamic acid, L-valine, and L-isoleucine.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art

Обычно L-аминокислоты получают в промышленном масштабе с помощью методов ферментации, используя штаммы микроорганизмов, выделенных из природных источников, или их мутанты. В большинстве случаев микроорганизмы модифицируют таким образом, чтобы увеличить производственный выход L-аминокислот.Typically, L-amino acids are produced on an industrial scale using fermentation methods using strains of microorganisms isolated from natural sources, or their mutants. In most cases, microorganisms are modified in such a way as to increase the production yield of L-amino acids.

К настоящему времени описано много способов увеличения производственного выхода L-аминокислот, включающих трансформацию микроорганизмов с помощью рекомбинантной ДНК (см., например, патент США 4,278,765). Другие способы увеличения производственного выхода включают усиление активности ферментов, участвующих в биосинтезе аминокислоты, и/или уменьшение чувствительности фермента-мишени к ингибированию по типу обратной связи конечной L-аминокислотой (см., например, заявку РСТ WO 95/16042 или патенты США 4,346,170; 5,661,012 и 6,040,160).To date, many methods have been described to increase the production yield of L-amino acids, including the transformation of microorganisms using recombinant DNA (see, for example, US patent 4,278,765). Other methods for increasing production yield include enhancing the activity of enzymes involved in amino acid biosynthesis and / or reducing the sensitivity of the target enzyme to feedback inhibition by the final L-amino acid (see, for example, PCT application WO 95/16042 or US patents 4,346,170; 5,661,012 and 6,040,160).

Штаммы, используемые для получения L-треонина, известны, включая штаммы с увеличенной активностью ферментов, участвующих в биосинтезе L-треонина (патенты США 5,175,107; 5,661,012; 5,705,371; 5,939,307 и европейский патент ЕР 0219027), штаммы, устойчивые к химическим продуктам, таким как L-треонин и его аналоги (заявка РСТ WO 01/14525A1, европейская заявка ЕР 301572 А2, патент США 5,376,538), штаммы, в которых ключевые ферменты не чувствительны к ингибированию продуцируемой L-аминокислотой или ее производными по типу обратной связи (патенты США 5,175,107; 5,661,012), и штаммы, в которых ферменты, участвующие в разрушении треонина, инактивированы (патенты США 5,939,307; 6,297,031).The strains used to produce L-threonine are known, including strains with increased activity of enzymes involved in the biosynthesis of L-threonine (US patents 5,175,107; 5,661,012; 5,705,371; 5,939,307 and European patent EP 0219027), strains resistant to chemical products such as L-threonine and its analogues (PCT application WO 01 / 14525A1, European application EP 301572 A2, US patent 5,376,538), strains in which key enzymes are not sensitive to feedback inhibition produced by L-amino acid or its derivatives (US patents 5,175,107 ; 5,661,012), and strains in which the farm nts involved in the destruction of threonine are inactivated (US patents 5,939,307; 6,297,031).

В настоящее время одним из наиболее известных продуцентов треонина является штамм-продуцент треонина Escherichia coli VKPM В-3996 (патенты США 5,175,107 и 5,705,371). При конструировании штамма VKPM В-3996 несколько мутаций и плазмида, описанная ниже, были встроены в родительский штамм Е.coli К-12 (VKPM B-7). Мутантный ген thrA (мутация thrA442) кодирует аспартокиназу-гомосериндегидрогеназу I, которая является устойчивой к ингибированию треонином по типу обратной связи. Мутантный ген ilvA (мутация ilvA442) кодирует треонин-дезаминазу, которая обладает повышенной активностью, что приводит к снижению скорости биосинтеза изолейцина и к проявлению фенотипа типа «leaky» изолейцинового голодания. В бактерии, содержащей мутацию ilvA442, транскрипция оперона thrABC не угнетается изолейцином; поэтому эта мутация приводит к очень эффективной продукции треонина. Инактивация гена tdh, кодирующего треониндегидрогеназу, приводит к предотвращению разрушения треонина. Генетическая детерминанта ассимиляции сахарозы (гены scrKYABR) была перенесена в этот штамм. Для усиления экспрессии генов, контролирующих биосинтез треонина, плазмида pVIC40, содержащая мутантный треониновый оперон thrA442BC, была введена в промежуточный штамм TDH6. Количество L-треонина, накапливаемое в процессе ферментации штамма, может достигать 85 г/л.Currently, one of the most famous producers of threonine is the producer strain of threonine Escherichia coli VKPM B-3996 (US patents 5,175,107 and 5,705,371). When constructing the VKPM B-3996 strain, several mutations and the plasmid described below were inserted into the parent E. coli K-12 strain (VKPM B-7). The mutant thrA gene (thrA442 mutation) encodes aspartokinase homoserine dehydrogenase I, which is resistant to feedback threonine inhibition. The mutant ilvA gene (ilvA442 mutation) encodes a threonine deaminase, which has increased activity, which leads to a decrease in the rate of isoleucine biosynthesis and the manifestation of the leaky isoleucine starvation phenotype. In bacteria containing the ilvA442 mutation, transcription of the thrABC operon is not inhibited by isoleucine; therefore, this mutation leads to a very effective production of threonine. Inactivation of the tdh gene encoding threonine dehydrogenase prevents the destruction of threonine. The genetic determinant of sucrose assimilation (scrKYABR genes) has been transferred to this strain. To enhance the expression of genes that control the threonine biosynthesis, plasmid pVIC40 containing the thrA442BC mutant threonine operon was introduced into the intermediate strain TDH6. The amount of L-threonine accumulated during the fermentation of the strain can reach 85 g / l.

При оптимизации главного пути биосинтеза желаемого соединения дальнейшее улучшение штаммов-продуцентов L-аминокислот может быть достигнуто путем снабжения бактерии повышенным количеством сахаров в качестве источника углерода, например глюкозы или арабинозы. Несмотря на эффективный транспорт глюкозы системой PTS, снижение высокопродуктивного штамма источником углерода, тем не менее, может быть недостаточным.By optimizing the main biosynthesis pathway of the desired compound, further improvement of the L-amino acid producing strains can be achieved by supplying the bacteria with an increased amount of sugars as a carbon source, for example glucose or arabinose. Despite the efficient glucose transport by the PTS system, the reduction of a highly productive strain by a carbon source, however, may not be sufficient.

Известно, что активный транспорт сахаров и других метаболитов в бактериальных клетках осуществляется несколькими транспортными системами. Одной из них является переносчик AlsABC.It is known that the active transport of sugars and other metabolites in bacterial cells is carried out by several transport systems. One of them is the AlsABC carrier.

Транспортные системы ABC, предназначенные для введения или выведения питательных веществ и других субстанций через клеточную мембрану, широко распространены в природе. Для большинства бактериальных систем основным фактором, определяющим специфичность транспортного комплекса в целом, является периплазматический компонент (Chaudhuri BN, Ко J, Park C, Jones ТА, Mowbray SL.; J Mol Biol. 1999 Mar 12; 286(5):1519-31).ABC transport systems designed to administer or remove nutrients and other substances through the cell membrane are widespread in nature. For most bacterial systems, the main factor determining the specificity of the transport complex as a whole is the periplasmic component (Chaudhuri BN, Co. J, Park C, Jones TA, Mowbray SL .; J Mol Biol. 1999 Mar 12; 286 (5): 1519-31 )

Периплазматические белок-связывающие транспортные системы состоят из периплазматического субстрат-связывающего белка, из двух (иногда из одного) очень гидрофобных интегральных мембранных белков, и одного (иногда двух) гидрофильного поверхностного мембранного белка, который связывает и гидролизует АТФ. Эти системы образуют надсемейство АВС-переносчиков (Saurin W, Dassa E.; Protein Sci. 1994 Feb; 3(2):325-44).Periplasmic protein-binding transport systems consist of a periplasmic substrate-binding protein, two (sometimes one) very hydrophobic integral membrane proteins, and one (sometimes two) hydrophilic surface membrane protein that binds and hydrolyzes ATP. These systems form the superfamily of ABC carriers (Saurin W, Dassa E .; Protein Sci. 1994 Feb; 3 (2): 325-44).

Переносчик AlsABC принадлежит к надсемейству АТФ-связывающих кассетных транспортных белков (ABC-ATP-binding Cassette). Он отвечает за усвоение D-аллозы, гексозы с гидроксильными группами в цис-положении, которая может использоваться бактерией E.coli в качестве единственного источника углерода. Делеция генов als приводила к неспособности бактерии к росту на D-аллозе. Методом флуоресцентной спектроскопии установлено, что белок AlsB является периплазатическим белком, который связывает D-аллозу с константой диссоциации Kd=0.33 мкМ. По данным анализа сходства последовательности, белок AlsA является АТФ-связывающим компонентом, а белок AlsC является мембранным компонентом АВС-переносчика. Система AlsABC также переносит рибозу с низкой аффинностью. Комплементационный анализ als-мутантов показал, что клонированные гены als могут восстанавливать рост бактерии на минимальной среде с рибозой. Изучение транскрипционно «слитых» с β-галактозидазой белков привело к предположению, что белок AlsR является негативным регулятором генов alsABC, a транскрипция гена alsR регулируется аллозой (Kim С, Song S, Park С.; J Bacteriol. 1997 Dec; 179(24):7631-7).The AlsABC carrier belongs to the superfamily of ATP-binding cassette transport proteins (ABC-ATP-binding Cassette). He is responsible for the uptake of D-allose, hexose with hydroxyl groups in the cis position, which can be used by the E.coli bacterium as the sole carbon source. Deletion of als genes led to the inability of the bacterium to grow on D-allose. Using fluorescence spectroscopy, it was found that the AlsB protein is a periplasatic protein that binds D-allose with a dissociation constant K d = 0.33 μM. According to sequence similarity analysis, the AlsA protein is an ATP-binding component, and the AlsC protein is a membrane component of an ABC carrier. The AlsABC system also tolerates low affinity ribose. Complementary analysis of als mutants showed that cloned als genes can restore bacterial growth in minimal ribose medium. A study of transcriptionally fusion proteins with β-galactosidase led to the assumption that the AlsR protein is a negative regulator of the alsABC genes, and the transcription of the alsR gene is regulated by allose (Kim C, Song S, Park C .; J Bacteriol. 1997 Dec; 179 (24) : 7631-7).

Оперон, ответственный за метаболизм D-аллозы, был локализован на 92.8 минуте на карте сцепления генетических признаков E.coli. Он состоит из шести генов, alsRBACEK, которые индуцируются D-аллозой и находятся под контролем репрессорного гена-регулятора alsR, кодирующего белок-репрессор. Этот оперон также подвержен катаболитной репрессии. Три гена, alsB, alsA, и alsC, необходимы для транспорта D-аллозы. D-аллоза-связывающий белок, который кодируется геном alsB, является периплазматическим белком с Mr=32,779, который обладает аффинностью к D-аллозе с Kd=0.33 мкМ. По аналогии с другим промежуточным связывающим белком АВС-переносчиков было установлено, что транспортная система аллозы включает АТФ-связывающий компонент (AlsA) и трансмембранный белок (AlsC). Белок AlsA имеет молекулярную массу Mr=56,614 и кодируется геном alsA, который расположен после гена alsB. Белок с молекулярной массой Mr=34,185 кодируется геном alsC, который расположен после гена alsA. Было установлено, что белок AlsE (предположительно D-аллоза-6-фосфат-3-эпимераза), но не белок AlsK (предположительно киназа D-аллозы) необходим для метаболизма аллозы. Переносчик D-аллозы частично участвует в низкоаффинном транспорте D-рибозы (Kirn С, Song S, Park С.; J Bacteriol. 1997 Dec; 179(24):7631-7).The operon responsible for the metabolism of D-allose was localized at 92.8 minutes on the linkage map of the genetic traits of E. coli. It consists of six genes, alsRBACEK, which are induced by D-allose and are controlled by the alsR repressor regulatory gene encoding the repressor protein. This operon is also subject to catabolite repression. Three genes, alsB, alsA, and alsC, are required for D-allose transport. The D-allose binding protein, which is encoded by the alsB gene, is a periplasmic protein with Mr = 32.779, which has affinity for D-allose with K d = 0.33 μM. By analogy with another intermediate ABC transporter binding protein, it was found that the allose transport system includes an ATP binding component (AlsA) and a transmembrane protein (AlsC). The AlsA protein has a molecular weight of Mr = 56.614 and is encoded by the alsA gene, which is located after the alsB gene. A protein with a molecular weight of Mr = 34.185 is encoded by the alsC gene, which is located after the alsA gene. It was found that the AlsE protein (presumably D-allose-6-phosphate-3-epimerase), but not the AlsK protein (presumably D-allose kinase), is required for allose metabolism. The D-allose transporter is partially involved in the low-affinity transport of D-ribose (Kirn C, Song S, Park C .; J Bacteriol. 1997 Dec; 179 (24): 7631-7).

Однако в настоящее время нет сообщений, описывающих использование бактерий семейства Enterobacteriaceae, обладающих усиленной экспрессией оперона alsABC для увеличения продукции L-амино кислот путем ферментации глюкозы.However, there are currently no reports describing the use of Enterobacteriaceae family bacteria with enhanced expression of the alsABC operon to increase L-amino acid production by glucose fermentation.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 изображено взаимное расположение праймеров Р1 и Р2 на плазмиде pMW 118-attL-Cm-attR.Figure 1 shows the relative position of the primers P1 and P2 on the plasmid pMW 118-attL-Cm-attR.

На Фиг.2 изображено конструирование фрагмента хромосомной ДНК, содержащего инактивированный оперон ptsHI-crr.Figure 2 shows the construction of a chromosomal DNA fragment containing the inactivated ptsHI-crr operon.

На Фиг.3 изображена замена области природного промотора оперона alsABC в Е.coli на гибридный промотор РL-tac.Figure 3 shows the replacement of the natural promoter region of the alsABC operon in E. coli with the hybrid promoter P L-tac .

На Фиг.4 изображено влияние PL-tacalsABC на рост PTS- штамма. MG1655 означает штамм Е.coli MG1655; MGΔpts означает штамм Е.coli MG1655ΔptsHI-crr; и MGΔpts-P-alsABC означает штамм Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr PL-tacalsABC.Figure 4 shows the influence of P L-tac alsABC on growth PTS - strain. MG1655 means E. coli strain MG1655; MGΔpts means E. coli strain MG1655ΔptsHI-crr; and MGΔpts-P-alsABC means E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr P L-tac alsABC.

На Фиг.5 показан результат выравнивания первичных последовательностей AlsB из Yersinia pseudotuberculosis (YERPS), Yersinia pestis (YERPE), Bacillus subtilis (BACSU), Bacillus cereus (BACC1), Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH). Выравнивание было осуществлено с использованием PIR Multiple Alignment program (http://pir.georgetown.edu). Идентичные аминокислоты отмечены звездочкой (*), сходные аминокислоты отмечены двоеточием (:).Figure 5 shows the result of alignment of the primary AlsB sequences from Yersinia pseudotuberculosis (YERPS), Yersinia pestis (YERPE), Bacillus subtilis (BACSU), Bacillus cereus (BACC1), Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH). Alignment was performed using the PIR Multiple Alignment program (http://pir.georgetown.edu). Identical amino acids are marked with an asterisk (*), similar amino acids are marked with a colon (:).

На Фиг.6 показан результат выравнивания первичных последовательностей AlsA из Yersinia pestis (YERPE), Bacillus cereus (BACC1), Bacillus subtilis (BACSU), Yersinia pseudotuberculosis (YERPS), Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH). Выравнивание было осуществлено с использованием PIR Multiple Alignment program (http://pir.georgetown.edu). Идентичные аминокислоты отмечены звездочкой (*), сходные аминокислоты отмечены двоеточием (:).Figure 6 shows the result of alignment of the primary AlsA sequences from Yersinia pestis (YERPE), Bacillus cereus (BACC1), Bacillus subtilis (BACSU), Yersinia pseudotuberculosis (YERPS), Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH). Alignment was performed using the PIR Multiple Alignment program (http://pir.georgetown.edu). Identical amino acids are marked with an asterisk (*), similar amino acids are marked with a colon (:).

На Фиг.7 показан результат выравнивания первичных последовательностей Als С из Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH), Bacillus cereus (BACC1), Bacillus subtilis (BACSU), Yersinia pestis (YERPE), Yersinia pseudotuberculosis (YERPS). Выравнивание было осуществлено с использованием PIR Multiple Alignment program (http://pir.georgetown.edu). Идентичные аминокислоты отмечены звездочкой (*), сходные аминокислоты отмечены двоеточием (:).Figure 7 shows the alignment result of the primary Als C sequences from Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH), Bacillus cereus (BACC1), Bacillus subtilis (BACSU), Yersinia pestis (YERPE), Yersinia pseudotuberculosis (YERPS). Alignment was performed using the PIR Multiple Alignment program (http://pir.georgetown.edu). Identical amino acids are marked with an asterisk (*), similar amino acids are marked with a colon (:).

Описание изобретенияDescription of the invention

Целями настоящего изобретения являются повышение продуктивности штаммов-продуцентов L-аминокислоты и предоставление способа получения неароматических и ароматических L-аминокислот с использованием этих штаммов бактериальных клеток.The objectives of the present invention are to increase the productivity of strains producing L-amino acids and providing a method for producing non-aromatic and aromatic L-amino acids using these strains of bacterial cells.

Вышеупомянутые цели были достигнуты путем установления того факта, что усиление экспрессии оперона alsABC, кодирующего переносчик D-аллозы, может привести к повышению продуктивности L-аминокислот, таких как L-треонин, L-лизин, L-лейцин, L-гистидин, L-цистеин, L-глутаминовая кислота, L-фенилаланин, L-триптофан, L-валин, L-изолейцин и L-аргинин путем ферментации с использованием глюкозы в качестве источника углерода. Недостаток источника углерода был смоделирован путем удаления транспортной системы PTS (ptsHI-crr) в штамме-продуценте L-аминокислоты.The above objectives were achieved by establishing the fact that increased expression of the alsABC operon encoding the D-allose transporter can lead to increased productivity of L-amino acids such as L-threonine, L-lysine, L-leucine, L-histidine, L- cysteine, L-glutamic acid, L-phenylalanine, L-tryptophan, L-valine, L-isoleucine and L-arginine by fermentation using glucose as a carbon source. The carbon source deficiency was modeled by removing the PTS transport system (ptsHI-crr) in the L-amino acid producing strain.

Целью настоящего изобретения является предоставление бактерии-продуцента L-аминокислоты семейства Enterobacteriaceae, модифицированной таким образом, что в указанной бактерии усилена экспрессия оперона alsABC.The aim of the present invention is the provision of bacteria producing L-amino acids of the Enterobacteriaceae family, modified in such a way that the expression of the alsABC operon is enhanced in the bacterium.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная экспрессия оперона alsABC усилена путем модификации последовательности, контролирующей экспрессию оперона alsABC таким образом, что экспрессия гена усиливается, или путем увеличения количества копий оперона alsABC.It is also an object of the present invention to provide the bacterium described above, wherein said alsABC operon expression is enhanced by modifying the sequence controlling the alsABC operon expression so that gene expression is enhanced, or by increasing the number of copies of the alsABC operon.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная бактерия выбрана из группы, состоящей из бактерий рода Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella and Morganella.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein said bacterium is selected from the group consisting of bacteria of the genus Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella and Morganella.

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом указанный оперон кодирует:It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said operon encodes:

(А) белок, включающий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:2 или его вариант;(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a variant thereof;

(Б) белок, включающий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:4 или его вариант; и(B) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or a variant thereof; and

(С) белок, включающий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6 или его вариант;(C) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 or a variant thereof;

при этом в случае, когда указанные варианты присутствуют в указанном опероне, такие варианты обладают активностью высокоаффинных переносчиков D-аллозы, когда указанные варианты сочетаются вместе.however, in the case when these options are present in the specified operon, such options have the activity of high-affinity carriers of D-allose, when these options are combined together.

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом указанный оперон включает:It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said operon includes:

(А) фрагмент ДНК, содержащий нуклеотидную последовательность с номерами нуклеотидов с 1 по 936 в SEQ ID NO:1, или фрагмент ДНК, который гибридизуется с указанной последовательностью или с зондом, синтезированным на основе указанной последовательности, в жестких условиях;(A) a DNA fragment containing a nucleotide sequence with nucleotide numbers 1 to 936 in SEQ ID NO: 1, or a DNA fragment that hybridizes with the specified sequence or with a probe synthesized based on the specified sequence under stringent conditions;

(Б) фрагмент ДНК, включающий нуклеотидную последовательность с номерами нуклеотидов с 1 по 1533 в SEQ ID NO:3, или фрагмент ДНК, который гибридизуется с указанной последовательностью или с зондом, синтезированным на основе указанной последовательности, в жестких условиях; и(B) a DNA fragment comprising a nucleotide sequence with nucleotide numbers 1 to 1533 in SEQ ID NO: 3, or a DNA fragment that hybridizes with the specified sequence or with a probe synthesized based on the specified sequence under stringent conditions; and

(С) фрагмент ДНК, включающий нуклеотидную последовательность с номерами нуклеотидов с 1 по 981 в SEQ ID NO:5, или фрагмент ДНК, который гибридизуется с указанной последовательностью или с зондом, синтезированным на основе указанной последовательности, в жестких условиях; и(C) a DNA fragment comprising a nucleotide sequence with nucleotide numbers 1 to 981 in SEQ ID NO: 5, or a DNA fragment that hybridizes with said sequence or with a probe synthesized based on said sequence under stringent conditions; and

при этом случае, когда в указанном опероне присутствуют указанные фрагменты ДНК, которые гибридизуются с указанными последовательностями или с указанными зондами, такие фрагменты ДНК кодируют белки, обладающие активностью высокоаффинного переносчика D-аллозы, когда указанные белки сочетаются вместе.in this case, when said DNA fragments are present in said operon that hybridize with said sequences or with said probes, such DNA fragments encode for proteins having high affinity D-allose transporter activity when said proteins are combined together.

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом указанные жесткие условия представляют собой такие условия, при которых отмывка проводится при температуре 60°С при концентрации соли 1×SSC и 0,1% SDS, приблизительно в течение 15-ти минут.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein the stringent conditions are those under which washing is carried out at a temperature of 60 ° C. at a salt concentration of 1 × SSC and 0.1% SDS, for approximately 15 minutes .

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, чтобы увеличить активность глюкокиназы.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is further modified so as to increase glucokinase activity.

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, чтобы увеличить активность изомеразы ксилозы.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is further modified so as to increase xylose isomerase activity.

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом 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 предоставление бактерии, описанной выше, при этом указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что у такой бактерии усилена экспрессия гена, выбранного из группы, включающей:It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, wherein said bacterium is further modified in such a way that expression of a gene selected from the group including:

- мутантный ген thrA, который кодирует аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I и является устойчивой к ингибированию треонином по типу обратной связи;- a mutant thrA gene that encodes aspartokinase-homoserine dehydrogenase I and is resistant to feedback threonine inhibition;

- ген thrB, который кодирует гомосеринкиназу;- thrB gene, which encodes homoserine kinase;

- ген thrC, который кодирует треонинсинтазу;- thrC gene, which encodes threonine synthase;

- ген rhtA, который кодирует предположительно трансмембранный белок;- the rhtA gene, which encodes a presumably transmembrane protein;

- ген asd, который кодирует аспартат-β-полуальдегиддегидрогеназу;- the asd gene, which encodes aspartate β-semi-aldehyde dehydrogenase;

- ген aspC, который кодирует аспартатаминотрансферазу (аспартаттрансаминазу); и- aspC gene, which encodes aspartate aminotransferase (aspartate transaminase); and

комбинацию этих генов.a combination of these genes.

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

Также целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, описанной выше, при этом 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 питательной среде, содержащей глюкозу в качестве источника углерода, и выделение L-аминокислоты из культуральной жидкости.Another objective of the present invention is the provision of a method for producing L-amino acids, which includes the cultivation of the bacteria described above in a nutrient medium containing glucose as a carbon source, and the allocation of L-amino acids from the culture fluid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа, описанного выше, при этом указанная L-аминокислота является L-треоином.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said L-amino acid is an L-threoin.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа, описанного выше, при этом указанная L-аминокислота является L-лизином.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said L-amino acid is L-lysine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа, описанного выше, при этом указанная L-аминокислота является L-гистидином.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said L-amino acid is L-histidine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа, описанного выше, при этом указанная L-аминокислота является L-фенилаланином.It is also an object of the present invention to provide a process as described above, wherein said L-amino acid is L-phenylalanine.

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

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа, описанного выше, при этом указанная L-аминокислота является L-триптофаном.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said L-amino acid is L-tryptophan.

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

Подробное описание наилучшего способа осуществления изобретенияDetailed Description of the Best Mode for Carrying Out the Invention

Согласно настоящему изобретению «бактерия-продуцент L-аминокислоты» означает бактерию, обладающую способностью к продукции и выделению L-аминокислоты в питательную среду, когда бактерия согласно настоящему изобретению выращивается в указанной питательной среде. Способность бактерии продуцировать L-аминокислоту может быть придана или увеличена путем выведения. 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 K-12, и, предпочтительно означает, что указанный микроорганизм способен накапливать в среде целевую L-аминокислоту в количестве не менее чем 0.5 г/л, более предпочтительно, не менее чем 1.0 г/л. Термин «L-аминокислота» включает в себя L-аланин, L-аргинин, L-аспарагин, L-аспарагиновую кислоту, L-цистеин, L-глутаминовую кислоту, L-глутамин, L-глицин, L-гистидин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L-метионин, L-фенилаланин, L-пролин, L-серин, L-треонин, L-триптофан, L-тирозин и L-валин. Аминокислоты L-треонин, L-лизин, L-гистидин, L-фенилаланин, L-аргинин, L-триптофан, и L-глутаминовая кислота являются предпочтительными.According to the present invention, “L-amino acid producing bacterium” means a bacterium capable of producing and secreting an L-amino acid into a culture medium when the bacterium of the present invention is grown in said culture medium. The ability of a bacterium to produce an L-amino acid can be imparted or increased by excretion. 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 means that the microorganism is able to accumulate in the medium the target L-amino acid in an amount of not less than 0.5 g / l, more preferably not less than 1.0 g / l. The term “L-amino acid” includes L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, 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. The amino acids L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-arginine, L-tryptophan, and L-glutamic acid are preferred.

Семейство Enterobacteriaceae включает в себя бактерии, принадлежащие к родам Escherichia, Enterobacter, Envinia, Klebsiella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella, Morganella, Yersinia и т.д. Более конкретно, могут быть использованы бактерии, классифицируемые как принадлежащие к семейству Enterobacteriaceae в соответствии с таксономией, используемой в базе данных NCBI (National Center for Biotechnology Information) (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.The Enterobacteriaceae family includes bacteria belonging to the genera Escherichia, Enterobacter, Envinia, Klebsiella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella, Morganella, Yersinia, etc. More specifically, bacteria classified as belonging to the Enterobacteriaceae family according to the taxonomy used in the NCBI database (National Center for Biotechnology 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.

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 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 книге Neidhardt, F.C. et al. (Escherichia coli and Salmonella typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C., 1208, Таблица 1), могут быть включены в число бактерий 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), can be included in the number of bacteria 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. Недавно несколько видов Enterobacter agglomerans были классифицированы как Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, Pantoea stewartii или подобные им, на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК и т.д. (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. Recently, several Enterobacter agglomerans species have been classified as Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, Pantoea stewartii or the like based on analysis of the 16S rRNA nucleotide sequence, etc. (Int. J. Syst. Bacteriol., 43, 162-173 (1993)).

Бактерия, согласно настоящему изобретению, включает в себя штамм семейства Enterobacteriaceae, который способен продуцировать L-аминокислоту и модифицирован таким образом, что экспрессия оперона alsABC у этой бактерии усилена. Кроме того, бактерия, согласно настоящему изобретению, включает штамм семейства Enterobacteriaceae, который способен продуцировать L-аминокислоту и трансформирован с помощью фрагмента ДНК, кодирующего оперон alsABC таким образом, что компоненты переносчика D-аллозы, кодируемые этим фрагментом ДНК, экспрессируются.The bacterium of the present invention includes a strain of the Enterobacteriaceae family that is capable of producing an L-amino acid and is modified so that the expression of the alsABC operon in this bacterium is enhanced. In addition, the bacterium of the present invention includes a strain of the Enterobacteriaceae family that is capable of producing an L-amino acid and is transformed with a DNA fragment encoding the alsABC operon so that the D-allose transporter components encoded by this DNA fragment are expressed.

Фраза «активность высокоаффинного переносчика D-аллозы» означает активность переноса сахаров, таких как D-аллоза и глюкоза, в клетку. Активность высокоаффинного переносчика D-аллозы может быть обнаружена и измерена с использованием мембранных везикул, таких, которые описаны в работах Daruwalla et al (Biochem J., 200(3), 611-27 (1981)) или путем комплементации штамма с делегированными генами оперона alsABC высокоаффинного переносчика D-аллозы (Horazdovsky, B.F. and Hogg, R.W., J. Bacteriol; 171(6):3053-9(1989)).The phrase “high affinity D-allose transporter activity” means the activity of transferring sugars, such as D-allose and glucose, into a cell. The activity of the high affinity D-allose transporter can be detected and measured using membrane vesicles, such as those described by Darwalla et al (Biochem J., 200 (3), 611-27 (1981)) or by complementing a strain with delegated operon genes alsABC of the high affinity D-allose transporter (Horazdovsky, BF and Hogg, RW, J. Bacteriol; 171 (6): 3053-9 (1989)).

Термин «усиление экспрессии оперона» означает, что уровень экспрессии генов, составляющих оперон, выше, чем у немодифицированного штамма, например, природного штамма. Примеры такой модификации включают в себя увеличение числа копий гена(ов) оперона в расчете на клетку и/или повышение уровня экспрессии гена(ов) оперона и тому подобное. Количество копий гена оперона измеряется, например, с помощью ряда известных методов, таких как блотинг по Саузерну с использованием зондов, синтезированных на основе нуклеотидной последовательности генов оперона, флуоресцентной гибридизации in situ (FISH), и подобными им методами. Уровень экспрессии генов оперона может быть измерен с помощью ряда известных методов, включающих блотинг по Нозерну, количественный ОТ-ПЦР и подобные им. Кроме того, природные штаммы, которые могут выступать в качестве контроля, включают, например, штаммы Escherichia coli К-12 или Pantoea ananatis FERM ВР-6614 (заявка РСТ WO 2004099426, AU 2004236516 A1). Штамм Pantoea ananatis FERM ВР-6614 был депонирован в Национальном Институте Биологических Наук и Человеческих Технологий, Агенство Промышленной Науки и Технологии (National Institute of Bioscience and Human- Technology, Agency of Industrial Science and Technology), в настоящее время называющийся Национальный Институт Прогрессивной Промышленной Науки и Технологии, Международный Депозитарий Организмов для Целей Патентования, 19 февраля 1998 года и получил инвентарный номер PERM P-16644. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора от 11 января 1999 года и штамм получил инвентарный номер PERM BP-6614. Хотя этот штамм при выделении был идентифицирован как Enterobacter, тем не менее, позднее он был классифицирован как Pantoea ananatis на основе нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств, приведенных ранее. В результате увеличения внутриклеточной активности переносчика D-аллозы, L-аминокислоты, например, L-треонин, L-лизин, L-гистидин, L-фенилаланин, L-триптофан или L-глутаминовая кислота, обнаруживаются в культуральной среде.The term “enhancing operon expression” means that the expression level of the genes that make up the operon is higher than that of an unmodified strain, for example, a natural strain. Examples of such a modification include increasing the number of copies of the operon gene (s) per cell and / or increasing the expression level of the operon gene (s) and the like. The number of copies of the operon gene is measured, for example, using a number of known methods, such as Southern blotting using probes synthesized based on the nucleotide sequence of the operon genes, in situ fluorescence hybridization (FISH), and similar methods. The level of expression of the operon genes can be measured using a number of known methods, including Northern blotting, quantitative RT-PCR and the like. In addition, natural strains that can act as a control include, for example, Escherichia coli K-12 or Pantoea ananatis FERM BP-6614 strains (PCT application WO 2004099426, AU 2004236516 A1). The strain Pantoea ananatis FERM BP-6614 was deposited at the National Institute of Bioscience and Human Technology, Agency of Industrial Science and Technology, currently called the National Institute of Progressive Industrial Science and Technology, International Depository of Organisms for Patenting Goals, February 19, 1998 and received accession number PERM P-16644. Then, the strain was internationally deposited in accordance with the conditions of the Budapest Treaty of January 11, 1999, and the strain received accession number PERM BP-6614. Although this strain was identified as Enterobacter upon isolation, however, it was later classified as Pantoea ananatis based on the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence previously provided. As a result of the increased intracellular activity of the D-allose transporter, L-amino acids, for example, L-threonine, L-lysine, L-histidine, L-phenylalanine, L-tryptophan or L-glutamic acid, are found in the culture medium.

Оперон alsABC включает три гена в следующей последовательности. Ген alsB (синонимы - ЕСК4081, b4088, yjcX) кодирует белок, связывающий D-аллозу (синонимы - В4088, YjcX). Ген alsB (нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам с номерами с 4,309,130 по 4,310,065 в нуклеотидной последовательности с инвентарным номером NC_000913 в базе данных GenBank; gi: 49175990) расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между генами rpiR и alsA. Ген alsA (синонимы - ЕСК4080, b4087, yjcW) кодирует слитые субъединицы переносчика D-аллозы надсемейства АВС:АТФ-связывающие компоненты переносчика D-аллозы (синонимы - B4087, YjcW). Ген alsA (нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам с номерами с 4,307,471 по 4,309,003 в нуклеотидной последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 16131913) расположен на хромосоме штамма Е.coli K-12 между генами alsB и alsC. Ген alsC (синонимы - yjcV, ECK4079, b4086, JW4047) кодирует субъединицу переносчика D-аллозы (синонимы - B4086, YjcV). Ген alsC (нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам с номерами с 4,306,512 по 4,307,492 в нуклеотидной последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 49175990) расположен на хромосоме штамма Е.coli K-12 между генами alsA и alsE. Другие опероны alsABC известны как: оперон alsABC из Shigella dysenteriae serotype I, Shigella sonney, Erwinia carotovora subsp. atroseptica, Yersinia pestis, Yersiniapseudotuberculosis, Pseudomonas pseudomallei, Pseudomonas mallei, Pseudomonas solanacearum. Нуклеотидные последовательности генов alsB, alsA, и alsC из Escherichia coli приведены в Перечне последовательностей под номерами: SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, и SEQ ID NO:5, соответственно. Аминокислотные последовательности, кодируемые генами alsB, alsA, и alsC приведены в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:4, и SEQ ID NO:6, соответственно,The alsABC operon includes three genes in the following sequence. The alsB gene (synonyms - ESK4081, b4088, yjcX) encodes a protein that binds D-allose (synonyms - B4088, YjcX). The alsB gene (nucleotides complementary to nucleotides numbered 4,309,130 to 4,310,065 in the nucleotide sequence with accession number NC_000913 in the GenBank database; gi: 49175990) is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the rpiR and alsA genes. The alsA gene (synonyms - ECC4080, b4087, yjcW) encodes the fused subunits of the D-allose transporter of the ABC superfamily: ATP-binding components of the D-allose transporter (synonyms - B4087, YjcW). The alsA gene (nucleotides complementary to nucleotides numbered 4,307,471 to 4,309,003 in the nucleotide sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 16131913) is located on the chromosome of E. coli strain K-12 between the alsB and alsC genes. The alsC gene (synonyms - yjcV, ECK4079, b4086, JW4047) encodes a subunit of the D-allose transporter (synonyms - B4086, YjcV). The alsC gene (nucleotides complementary to nucleotides numbered 4,306,512 to 4,307,492 in the nucleotide sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 49175990) is located on the chromosome of E. coli strain K-12 between the alsA and alsE genes. Other alsABC operons are known as: the alsABC operon from Shigella dysenteriae serotype I, Shigella sonney, Erwinia carotovora subsp. atroseptica, Yersinia pestis, Yersiniapseudotuberculosis, Pseudomonas pseudomallei, Pseudomonas mallei, Pseudomonas solanacearum. The nucleotide sequences of the alsB, alsA, and alsC genes from Escherichia coli are shown in the Sequence Listing Numbers: SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, and SEQ ID NO: 5, respectively. Amino acid sequences encoded by the alsB, alsA, and alsC genes are listed in the Sequence Listing Numbers SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, and SEQ ID NO: 6, respectively

Будучи транспортированной в клетку глюкоза фосфорилируется глюкокиназой, которая кодируется геном glk. Поэтому желательно модифицировать бактерию таким образом, чтобы усилить активность глюкокиназы. Ген glk, который кодирует глюкокиназу в Escherichia coli, известен (номера нуклеотидов с 2506481 по 2507446 в нуклеотидной последовательности с инвентарным номером NC_000913.1 в базе данных GenBank; gi: 16127994) расположен на хромосоме штамма Е.coli K-12 между рамками считывания b2387 и b2389.When transported into a cell, glucose is phosphorylated by glucokinase, which is encoded by the glk gene. Therefore, it is desirable to modify the bacterium in such a way as to enhance the activity of glucokinase. The glk gene that encodes glucokinase in Escherichia coli is known (nucleotide numbers 2506481 to 2507446 in the nucleotide sequence with accession number NC_000913.1 in the GenBank database; gi: 16127994) located on the chromosome of E. coli strain K-12 between reading frames b2387 and b2389.

При определенных условиях, изомераза ксилозы, кодируемая геном xylA, также эффективно катализирует конверсию D-глюкозы в D-фруктозу (Wovcha, M.G. et al, AppI Environ Microbiol. 45(4): 1402-4 (1983)). Поэтому желательно модифицировать бактерию таким образом, чтобы усилить активность изомеразы ксилозы. Ген ху1А, который кодирует изомеразу ксилозы в Escherichia coli, известен (номера нуклеотидов с 3728788 по 3727466 в нуклеотидной последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 49175990) расположен на хромосоме штамма Е.coli K-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, AppI Environ Microbiol. 45 (4): 1402-4 (1983)). Therefore, it is desirable to modify the bacterium in such a way as to enhance the activity of xylose isomerase. The xy1A gene, which encodes xylose isomerase in Escherichia coli, is known (nucleotide numbers 3728788 to 3727466 in the nucleotide sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 49175990) located on the chromosome of E. coli K-12 strain between xylB genes and xylF.

Гены alsABC, glk и xylA 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 переносчик D-аллозы из других микроорганизмов, могут быть получены подобным образом.The alsABC, glk, and xylA genes can be obtained by PCR (polymerase chain reaction; link to White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) using primers synthesized based on known nucleotide gene sequences. Genes encoding a D-allose transporter from other microorganisms can be obtained in a similar manner.

Примерами генов оперона alsABC являются выделенные из Escherichia coli фрагменты ДНК, которые кодируют следующие белки:Examples of alsABC operon genes are DNA fragments isolated from Escherichia coli that encode the following proteins:

(A) белок, включающий аминокислотную последовательность, приведенную в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO:2 и ее варианты;(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in the List of sequences under the number SEQ ID NO: 2 and its variants;

(Б) белок, включающий аминокислотную последовательность, приведенную в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO:4 и ее варианты;(B) a protein comprising the amino acid sequence shown in the List of sequences under the number SEQ ID NO: 4 and its variants;

(B) белок, включающий аминокислотную последовательность, приведенную в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO:6 и ее варианты.(B) a protein comprising the amino acid sequence shown in the List of sequences under the number SEQ ID NO: 6 and its variants.

Термин «вариант белка» в значении, в котором она используется в настоящем изобретении, означает белок, который имеет изменения в аминокислотной последовательности, а именно делеции, вставки, добавления или замены аминокислот, при условии, что при этом сохраняется необходимый уровень активности белка, например, такой уровень активности, который обеспечивает усиленную продукцию L-аминокислоты. Ряд изменений в варианте белка зависит от положения или от типа аминокислотного остатка в трехмерной структуре белка. Количество изменений может составлять от 1-го до 30-ти, предпочтительно от 1-го до 15-ти и наиболее предпочтительно от 1-го до 5-ти изменений в последовательностях белка под номерами 2, 4, 6 (SEQ ID NO:2, 4, 6). Эти изменения могут иметь место в областях белка, которые не являются критичными для его функции. Это становится возможным благодаря тому, что аминокислоты обладают высокой гомологией друг с другом, и поэтому третичная структура или активность белка не нарушаются при таком изменении. Поэтому в качестве варианта белка может выступать белок, который имеет гомологию не менее чем 70%, предпочтительно не менее чем 80%, более предпочтительно, не менее чем 90% и наиболее предпочтительно, не менее чем 95% по отношению к полной аминокислотной последовательности, представленной на SEQ ID NOs.2, 4, 6 при условии, что активность переносчика D-аллозы сохраняется, когда этот белок сочетается с соответствующими компонентами высокоаффинного переносчика D-аллозы. В качестве примера компонентов, с которыми может комбинироваться высокоаффинный переносчик D-аллозы, могут служить следующие компоненты: вариант белка, приведенный в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO:2, комбинируется с белками, имеющими аминокислотную последовательность, приведенную в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:4 и SEQ ID NO:6, вариант белка, приведенный в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO:4, комбинируется с белками, имеющими аминокислотную последовательность, приведенную в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:2 и SEQ ID NO:6, и вариант белка, приведенный в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO:6, комбинируется с белками, имеющими аминокислотную последовательность, приведенную в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:2 и SEQ ID NO:4. Гомология между аминокислотными последовательностями может быть установлена с использованием хорошо известных методов, например с помощью выравнивания последовательностей в компьютерной программе BLAST 2.0, которая вычисляет три параметра: счет, идентичность и сходство.The term "protein variant" in the sense in which it is used in the present invention means a protein that has changes in the amino acid sequence, namely deletion, insertion, addition or replacement of amino acids, provided that this maintains the necessary level of protein activity, for example , a level of activity that provides enhanced production of L-amino acids. A number of changes in the variant of the protein depends on the position or type of amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein. The number of changes can be from 1 to 30, preferably from 1 to 15, and most preferably from 1 to 5 changes in the protein sequences numbered 2, 4, 6 (SEQ ID NO: 2 , 4, 6). These changes can occur in areas of the protein that are not critical to its function. This is possible due to the fact that amino acids have high homology with each other, and therefore the tertiary structure or activity of the protein is not violated by such a change. Therefore, as a variant of the protein can be a protein that has a homology of not less than 70%, preferably not less than 80%, more preferably not less than 90% and most preferably not less than 95% with respect to the complete amino acid sequence represented on SEQ ID NOs. 2, 4, 6, provided that the activity of the D-allose transporter is maintained when this protein is combined with the corresponding components of the high-affinity D-allose transporter. The following components can serve as an example of the components with which the high-affinity D-allose transporter can be combined: the protein variant shown in the Sequence Listing under the number SEQ ID NO: 2 is combined with proteins having the amino acid sequence shown in the Sequence Listing under the SEQ numbers ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6, a variant of the protein shown in the List of sequences under the number SEQ ID NO: 4 is combined with proteins having the amino acid sequence shown in the List of sequences numbers under the numbers SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 6, and the protein variant shown in the List of sequences under the number SEQ ID NO: 6 is combined with proteins having the amino acid sequence shown in the List of sequences under the numbers SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 4. Homology between amino acid sequences can be established using well-known methods, for example, using sequence alignment in the BLAST 2.0 computer program, which calculates three parameters: count, identity, and similarity.

Замена, делеция, инсерция, добавление или инверсия одного или нескольких аминокислотных остатков будут представлять собой консервативную мутацию или консервативные мутации при условии, что активность белка при этом сохраняется. Примером консервативной мутации(ий) является консервативная замена(ы). Примеры консервативных замен включают замену Ala на Ser или Thr, замену Arg на Gin, His или Lys, замену Asn на Glu, Gin, Lys, His или Asp, замену Asp на Asn, Glu или Gin, замену Cys на Ser или Ala, замену Gin на Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg, замену Glu на Asn, Gin, Lys или Asp, замену Gly на Pro, замену His на Asn, Lys, Gin, Arg или Tyr, замену Не на Leu, Met, Val или Phe, замену Leu на He, Met, Val or Phe, замену Lys на Asn, Glu, Gin, His или Arg, замену Met на Ile, Leu, Val или Phe, замену Phe на Trp, Tyr, Met, He или Leu, замену Ser на Thr или Ala, замену Thr на Ser или Ala, замену Trp на Phe или Tyr, замену Tyr на His, Phe или Trp и замену Val на Met, He или Leu.Substitution, deletion, insertion, addition or inversion of one or more amino acid residues will be a conservative mutation or conservative mutations, provided that the protein activity is maintained. An example of a conservative mutation (s) is a conservative substitution (s). Examples of conservative substitutions include replacing Ala with Ser or Thr, replacing Arg with Gin, His or Lys, replacing Asn with Glu, Gin, Lys, His or Asp, replacing Asp with Asn, Glu or Gin, replacing Cys with Ser or Ala, replacing Gin with Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, replacing Glu with Asn, Gin, Lys or Asp, replacing Gly with Pro, replacing His with Asn, Lys, Gin, Arg or Tyr, replacing Not with Leu, Met, Val or Phe, replace Leu with He, Met, Val or Phe, replace Lys with Asn, Glu, Gin, His or Arg, replace Met with Ile, Leu, Val or Phe, replace Phe with Trp, Tyr, Met, He or Leu, replacing Ser with Thr or Ala, replacing Thr with Ser or Ala, replacing Trp with Phe or Tyr, replacing Tyr with His, Phe or Trp, and replacing Val with Met, He or Leu.

Результаты сравнения первичных аминокислотных последовательностей белков alsABC из Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH), Bacillus cereus (BACC1), Bacillus subtilis (BACSU), Yersinia pestis (YERPE), Yersinia pseudotuberculosis (YERPS) выявили высокий уровень гомологии среди этих белков (см. Фиг.5, Фиг.6, Фиг.7). С этой точки зрения, замены или делеции аминокислотных остатков, которые являются идентичными (отмеченные звездочками (*)) во всех вышеуказанных белках могут быть критическими для их функции. Возможно, что замена сходных аминокислотных остатков (отмеченных двоеточием (:)) на сходные аминокислотные остатки не приведет к нарушению активности белка. Но модификации других неконсервативных аминокислотных остатков могут не привести к нарушению активности высокоаффинного переносчика D-аллозы.Comparison results of the primary amino acid sequences of alsABC proteins from Escherichia coli (ECOLI), Symbiobacterium thermophilum (SYMTH), Bacillus cereus (BACC1), Bacillus subtilis (BACSU), Yersinia pestis (YERPE), Yersinia pseudotuberculosis or high YERPS proteins (see Figure 5, Figure 6, Figure 7). From this point of view, substitutions or deletions of amino acid residues that are identical (marked with an asterisk (*)) in all of the above proteins may be critical for their function. It is possible that replacing similar amino acid residues (marked by a colon (:)) with similar amino acid residues will not lead to disruption of protein activity. But modifications of other non-conservative amino acid residues may not lead to disruption of the activity of the high-affinity D-allose transporter.

Фрагменты ДНК, которые кодируют по существу те же белки, которые являются компонентами переносчика D-аллозы, могут быть получены, например, путем модификации нуклеотидных последовательностей фрагментов ДНК, кодирующих компоненты переносчика D-аллозы (SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3 или SEQ ID NO:5 соответственно), например, посредством метода сайт-направленного мутагенеза, так, что один или несколько аминокислотных остатков в определенном сайте будут вовлечены в делецию, замену, инсерцию или добавление. Фрагменты ДНК, модифицированные как описано выше, могут быть получены с помощью традиционных методов мутагенной обработки. Такая обработка включает в себя обработку гидроксиламином молекул ДНК, кодирующих белки согласно настоящему изобретению или обработку бактерий, содержащих указанную ДНК, УФ-лучами или реагентом, таким как N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин или азотистая кислота,DNA fragments that encode essentially the same proteins that are components of the D-allose transporter can be obtained, for example, by modifying the nucleotide sequences of DNA fragments encoding the components of the D-allose transporter (SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, respectively), for example, by a site-directed mutagenesis method, such that one or more amino acid residues at a particular site are involved in deletion, substitution, insertion, or addition. DNA fragments modified as described above can be obtained using conventional mutagenic processing techniques. Such treatment includes hydroxylamine treatment of DNA molecules encoding the proteins of the present invention or treatment of bacteria containing said DNA with UV rays or a reagent such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine or nitrous acid,

Фрагменты ДНК, которые кодируют по существу те же белки, которые являются компонентами переносчика D-аллозы, могут быть получены путем экспрессирования фрагментов ДНК, имеющих мутацию, описанную выше, в соответствующей клетке, и установления активности экспрессируемого продукта. Фрагменты ДНК, которые кодируют по существу те же белки, которые являются компонентами переносчика D-аллозы, могут быть также получены путем выделения фрагментов ДНК, которые гибридизовали с зондами, имеющими нуклеотидную последовательность, которая содержит, например, любую из нуклеотидных последовательностей, приведенных в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, и SEQ ID NO:5 в жестких условиях, и кодирует белки, обладающие активностью компонентов переносчика D-аллозы. "Жесткие условия", в том значении, которое приписывается этому выражению в рамках настоящего изобретения, означает такие условия, при которых так называемые специфические гибриды образуются, а неспецифические гибриды не образуются. Например, демонстрацией жестких условий могут быть такие условия, при которых фрагменты ДНК, имеющие высокую гомологию, например фрагменты ДНК, имеющие гомологию не менее чем 50%, предпочтительней не менее чем 60%, более предпочтительней не менее, чем 70%, еще более предпочтительней не менее чем 80%, еще более предпочтительней не менее чем 90% и наиболее предпочтительней не менее чем 95% способны гибридизоваться друг с другом, а фрагменты ДНК, имеющие гомологию более низкую, чем описано выше, неспособны гибридизоваться друг с другом. Кроме того, демонстрацией жестких условий могут служить такие условия, при которых фрагменты ДНК гибридизуются при концентрации соли, эквивалентной условиям однократной отмывки при гибридизации по Саузерну, которые составляют 1×SSC, 0.1% SDS, предпочтительно 0.1×SSC, 0.1% SDS, при 60°С. Продолжительность отмывки зависит от типа мембраны, используемой для блотинга и, как правило, рекомендуется производителем набора. Например, рекомендуемая продолжительность отмывки для мембраны Hybond™ N+ nylon (Amersham, США), в жестких условиях составляет приблизительно 15 минут. Желательно отмывку повторять 2-3 раза. В качестве зондов могут быть также использованы неполные нуклеотидные последовательности, приведенные в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:5. Зонды могут быть приготовлены с помощью ПЦР с использованием праймеров, синтезированных на основе нуклеотидных последовательностей, приведенных в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:5 и на основе фрагментов ДНК, содержащих нуклеотидные последовательности, приведенные в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:5 в качестве матрицы. В тех случаях, когда фрагмент ДНК, имеющий длину около 300 п.о., используется в качестве зонда, условия отмывки в процессе гибридизации включают, например, 50°С, 2×SSC и 0.1% SDS.DNA fragments that encode essentially the same proteins that are components of the D-allose transporter can be obtained by expressing DNA fragments having the mutation described above in the corresponding cell and establishing the activity of the expressed product. DNA fragments that encode essentially the same proteins that are components of the D-allose transporter can also be obtained by isolating DNA fragments that hybridize with probes having a nucleotide sequence that contains, for example, any of the nucleotide sequences listed in the List sequences under the numbers SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, and SEQ ID NO: 5 under stringent conditions, and encodes proteins having the activity of components of the D-allose transporter. "Stringent conditions", as used in this expression in the framework of the present invention, means those conditions under which the so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, a demonstration of stringent conditions may be conditions under which DNA fragments having high homology, for example, DNA fragments having a homology of not less than 50%, more preferably not less than 60%, more preferably not less than 70%, even more preferable not less than 80%, even more preferably not less than 90% and most preferably not less than 95% are able to hybridize with each other, and DNA fragments having a homology lower than that described above are unable to hybridize with each other. In addition, conditions that can be used to demonstrate stringent conditions are those under which the DNA fragments hybridize at a salt concentration equivalent to the single wash conditions for Southern hybridization, which are 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, at 60 ° C. The duration of washing depends on the type of membrane used for blotting and is generally recommended by the kit manufacturer. For example, the recommended washing time for a Hybond ™ N + nylon membrane (Amersham, USA) under severe conditions is approximately 15 minutes. It is advisable to repeat the washing 2-3 times. Partial nucleotide sequences shown in the Sequence Listing under the numbers SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 can also be used as probes. Probes can be prepared by PCR using primers synthesized based on the nucleotide sequences shown in the sequence Listing numbers SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 and based on DNA fragments containing nucleotide sequences, given in the List of sequences under the numbers SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 as a matrix. In cases where a DNA fragment having a length of about 300 bp is used as a probe, washing conditions during the hybridization process include, for example, 50 ° C, 2 × SSC and 0.1% SDS.

Замена, делеция, инсерция или добавление нуклеотидов, так как они описаны выше, также включает мутацию, которая имеет место в природе (мутант или вариант), например, обусловленную изменчивостью видов или родов бактерий, которые содержат компоненты переносчика D-аллозы.Substitution, deletion, insertion, or addition of nucleotides, as described above, also includes a mutation that occurs in nature (mutant or variant), for example, due to the variability of species or genera of bacteria that contain components of the D-allose transporter.

«Трансформация бактерии с помощью фрагмента ДНК, кодирующего белок» означает введение фрагмента ДНК в бактерию, например, хорошо известными методами. Трансформация этой ДНК приведет к усилению экспрессии гена, кодирующего белок согласно настоящему изобретению и к увеличению активности белка в бактериальной клетке. Методы трансформации включают любые известные методы, которые описаны до настоящего времени. Например, метод обработки реципиентных клеток хлоридом кальция для того, чтобы увеличить проницаемость клеток для ДНК, был описан для штамма Escherichia coli К-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1970)) и может быть использован."Transformation of a bacterium using a DNA fragment encoding a protein" means the introduction of a DNA fragment into a bacterium, for example, by well-known methods. Transformation of this DNA will increase expression of the gene encoding the protein of the present invention and increase the activity of the protein in the bacterial cell. Transformation methods include any known methods that have been described to date. For example, a method for treating recipient cells with calcium chloride in order to increase cell permeability for DNA has been described for strain Escherichia coli K-12 (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1970 )) and can be used.

Способы усиления экспрессии гена включают увеличение количества копий гена. Встраивание гена в вектор, который способен функционировать в бактерии семейства Enterobacteriaceae увеличивает количество копий этого гена. Предпочтительней использовать низкокопийные вектора. Примерами низкокопийных векторов могут служить, но не ограничиваются только ими, плазмиды pSC101, pMW118, pMW119 и подобные им. Термин «низкокопийный вектор» применяется для обозначения векторов, количество копий которых не превышает пяти копий на клетку.Methods for enhancing gene expression include increasing the number of copies of the gene. The insertion of a gene into a vector that is able to function in bacteria of the Enterobacteriaceae family increases the number of copies of this gene. It is preferable to use low-copy vectors. Examples of low copy vectors include, but are not limited to, plasmids pSC101, pMW118, pMW119, and the like. The term "low copy vector" is used to denote vectors whose number of copies does not exceed five copies per cell.

Усиление экспрессии гена может также быть достигнуто путем внедрения множественных копий гена в хромосому бактерии с помощью, например, метода гомологичной рекомбинации, Mu интеграции и подобными им. К примеру, один цикл Mu интеграции позволяет встроить до трех копий гена в хромосому бактерии.Enhanced gene expression can also be achieved by introducing multiple copies of the gene into the bacterial chromosome using, for example, homologous recombination method, Mu integration and the like. For example, one Mu integration cycle allows you to embed up to three copies of a gene in the bacterial chromosome.

Усиление экспрессии генов оперона alsABC может быть также достигнуто путем внедрения множественных копий генов оперона alsABC в хромосому бактерии. Для внедрения множественных копий указанного оперона в хромосому бактерии проводится гомологичная рекомбинация с использованием последовательности, чьи множественные копии присутствуют в качестве мишеней в хромосомной ДНК. Последовательности, имеющие множественные копии в хромосомной ДНК, включают, но не ограничиваются только ими, повторяющиеся ДНК или инвертированные повторы, присутствующие на конце транспозабельного элемента. Так же, как это описано в патенте США 5,595,889, возможно внедрить оперон alsABC в транспозон и благодаря этому переносить и внедрять множество копий гена в хромосомную ДНК.Enhanced gene expression of the alsABC operon can also be achieved by introducing multiple copies of the alsABC operon genes into the bacterial chromosome. To introduce multiple copies of the indicated operon into the bacterial chromosome, homologous recombination is carried out using a sequence whose multiple copies are present as targets in the chromosomal DNA. Sequences having multiple copies in chromosomal DNA include, but are not limited to, repeating DNAs or inverted repeats present at the end of a transposable element. As described in US Pat. No. 5,595,889, it is possible to incorporate the alsABC operon into the transposon and thereby transfer and incorporate multiple copies of the gene into the chromosomal DNA.

Усиление экспрессии генов указанного оперона может быть также произведено путем контроля экспрессии генов с помощью сильного промотора. Например, промоторы lac, trp и trc, а также промоторы PR или PL фага лямбда, известны в качестве сильных промоторов. Использование сильного промотора может сочетаться с увеличением числа копий гена.Enhanced gene expression of the specified operon can also be produced by controlling gene expression using a strong promoter. For example, the lac, trp, and trc promoters, as well as the P R or P L lambda phage promoters, are known as strong promoters. Using a strong promoter can be combined with an increase in the number of copies of the gene.

С другой стороны, промотор может быть усилен, например, путем введения мутации в указанный промотор с целью повышения уровня транскрипции гена, расположенного на хромосоме после промотора. Далее, известно, что замена нескольких нуклеотидов в участке между местом связывания рибосомы (RBS) и старт кодоном, а в особенности, в последовательности непосредственно перед старт-кодоном, в значительной степени влияет на транслируемость мРНК. Например, было обнаружено 20-кратное изменение уровня экспрессии в зависимости от природы трех нуклеотидов, предшествующих старт кодону (Gold et al., Annu. Rev. Microbiol., 35, 365-403, 1981; Hui et al., EMBO J., 3, 623-629, 1984), Как описано выше, авторы настоящего изобретения установили, что мутация rhtA23 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 No.457). Поэтому было высказано предположение, что мутация rhtA23 усиливает экспрессию гена rhtA и, как следствие, увеличивает уровень устойчивости к треонину, гомосерину и некоторым другим субстратам, экспортируемым из клетки.On the other hand, the promoter can be enhanced, for example, by introducing a mutation into the specified promoter in order to increase the level of transcription of the gene located on the chromosome after the promoter. Further, it is known that the replacement of several nucleotides in the region between the binding site of the ribosome (RBS) and the start codon, and especially in the sequence immediately before the start codon, significantly affects the translatability of mRNA. For example, a 20-fold change in expression level was detected depending on the nature of the three nucleotides prior to the start of the codon (Gold et al., Annu. Rev. Microbiol., 35, 365-403, 1981; Hui et al., EMBO J., 3, 623-629, 1984), As described above, the authors of the present invention found that the rhtA23 mutation is a substitution of A for G at position -1 relative to the start of the ATG 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). Therefore, it was suggested that the rhtA23 mutation enhances the expression of the rhtA gene and, as a result, increases the level of resistance to threonine, homoserine and some other substrates exported from the cell.

Более того, возможно ввести нуклеотидные замены в промоторный участок гена ВСАТ в хромосоме бактерии таким образом, что указанный промотор станет более сильным. Изменение последовательности, контролирующей экспрессию, может быть осуществлено, например, таким же методом, как замена гена с использованием плазмиды, чувствительной к температуре, как это описано в международной патентной заявке WO 00/18935 или в выложенной патентной заявке Японии №1-215280 А.Moreover, it is possible to introduce nucleotide substitutions into the promoter region of the BCAT gene in the bacterial chromosome in such a way that this promoter becomes stronger. Changing the expression control sequence can be accomplished, for example, by the same method as replacing a gene using a temperature-sensitive plasmid, as described in international patent application WO 00/18935 or Japanese Patent Application Laid-open No. 1-215280 A.

Методами получения плазмидной ДНК, разрезания и лигирования ДНК, трансформации, выбора олигонуклеотидов в качестве праймеров и подобными им могут являться обычные методы, хорошо известные специалисту в данной области. Эти методы описаны, например, в книге 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, cutting and ligation of DNA, transformation, selection of oligonucleotides as primers and the like can be conventional methods well known to those skilled in the art. These methods are described, for example, in Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).

Описанные выше способы и руководства для увеличения активности переносчика аллозы также применимы для увеличения активности изомеразы ксилозы и глюкокиназы.The methods and guidelines described above for increasing the activity of an allose transporter are also applicable for increasing the activity of xylose isomerase and glucokinase.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем внедрения вышеуказанных фрагментов ДНК в бактерию, которая уже обладает способностью продуцировать L-аминокислоты. Более того, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания бактерии, содержащей указанные фрагменты ДНК, способности продуцировать L-аминокислоты.The bacterium of the present invention can be obtained by incorporating the above DNA fragments into a bacterium that already has the ability to produce L-amino acids. Moreover, the bacterium according to the present invention can be obtained by giving the bacterium containing these DNA fragments the ability to produce L-amino acids.

Бактерия-продуцент L-аминокислотыL-amino acid producing bacterium

В качестве бактерии согласно настоящему изобретению, модифицированной таким образом, что экспрессия генов alsABC усилена, может быть использована бактерия, способная к продукции L-аминокислот.As a bacterium according to the present invention, modified so that alsABC gene expression is enhanced, a bacterium capable of producing L-amino acids can be used.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем усиления экспрессии генов alsABC в бактерии, уже обладающей способностью к продукции L-аминокислот. С другой стороны, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания бактерии, в которой экспрессия генов alsABC уже усилена, способности к продукции L-аминокислот.The bacterium of the present invention can be obtained by enhancing the expression of alsABC genes in bacteria already capable of producing L-amino acids. On the other hand, the bacterium of the present invention can be obtained by imparting a bacterium in which the expression of alsABC genes has already been enhanced to produce L-amino acids.

Бактерия-продуцент L-треонинаL-threonine producing bacterium

Примеры родительского штамма для получения бактерии-продуцента L-треонина согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli TDH-6/pVIC40 (VKPM В-3996) (патенты США 5175107 и 5705371), штамм Е.coli NRRL-21593 (патент США 5939307), штамм Е.coli FERM ВР-3756 (патент США 5474918), штаммы Е.coli FERM ВР-3519 и FERM ВР-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.Examples of the parent strain for the production of the L-threonine-producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain TDH-6 / pVIC40 (VKPM B-3996) (US patents 5175107 and 5705371 ), 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), strain E .coli MG442 (Gusyatiner et al., Genetics, 14, 947-956 (1978)), E. coli strains VL643 and VL2055 (European patent application EP 1149911 A) and the like.

Штамм TDH-6 является дефектным 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*BC, 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, 117105 Москва, Нагатинская ул., 3-А) с инвентарным номером РИА 1867. Указанный штамм также был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 7 апреля 1987 года с инвентарным номером VKPM В-3996.The TDH-6 strain is defective in the thrC gene, is capable of assimilating 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, 117105 Moscow, Nagatinskaya St., 3-A) with inventory number RIA 1867. The strain was also deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF , 117545 Moscow, 1st Road passage, 1) April 7, 1987 with inventory number VKPM B-3996.

Штамм Е.coli VKPM В-5318 (ЕР 0593792 В) может также быть использован в качестве родительского штамма для получения L-треонин-продуцирующей бактерии согласно настоящему изобретению. Штамм В-5318 является прототрофным в отношении изолейцина, а температурочувствительный репрессор фага лямбда С1 и промотор PR заменяет регуляторную область треонинового оперона в плазмиде pVIC40. Штамм VKPM В-5318 был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 03 мая 1990 года с инвентарным номером VKPM В-5318.The E. coli strain VKPM B-5318 (EP 0593792 B) can also be used as the parent strain to obtain the L-threonine-producing bacteria according to the present invention. Strain B-5318 is prototrophic against isoleucine, and the temperature-sensitive repressor of phage lambda C1 and the PR promoter replace the regulatory region of the threonine operon in plasmid pVIC40. The strain VKPM B-5318 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on May 03, 1990 with accession number VKPM B-5318.

Предпочтительно, чтобы бактерия согласно настоящему изобретению была далее модифицирована таким образом, чтобы иметь повышенную экспрессию одного или нескольких следующих генов:Preferably, the bacterium of the present invention is further modified so as 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, предположительно кодирующего трансмембранный белок;- rhtA gene, presumably encoding a transmembrane protein;

- гена asd, кодирующего аспартат-β-семиальдегиддегидрогеназу, иthe asd gene encoding aspartate β-semialdehyde dehydrogenase, and

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

Нуклеотидная последовательность гена thrA, кодирующего аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I из Escherichia coli, известна (номера нуклеотидов с 337 по 2799 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank, gi: 49175990). Ген thrA расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между генами thrL и thrB. Нуклеотидная последовательность гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу из Escherichia coli, известна (номера нуклеотидов с 2801 по 3733 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank, gi: 49175990). Ген thrB расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между генами thrA и thrC. Нуклеотидная последовательность гена thrC, кодирующего треонинсинтазу из Escherichia coli, известна (номера нуклеотидов с 3734 по 5020 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank, gi: 49175990). Ген thrC расположен на хромосоме штамма Е.coli К-12 между геном thrB и открытой рамкой считывания уааХ. Все три указанных гена функционируют как один треониновый оперон. Для усиления экспрессии треонинового оперона, область аттенуатора, который нарушает транскрипцию, желательно удалить из оперона (заявки по РСТ WO 2005/049808, WO 2003/097839).The nucleotide sequence of the thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I from Escherichia coli is known (nucleotide numbers 337 to 2799 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database, gi: 49175990). The thrA gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the thrL and thrB genes. The nucleotide sequence of the thrB gene encoding homoserine kinase from Escherichia coli is known (nucleotide numbers 2801 to 3733 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database, gi: 49175990). The thrB gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the thrA and thrC genes. The nucleotide sequence of the thrC gene encoding a threonine synthase from Escherichia coli is known (nucleotide numbers 3734 to 5020 in the sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database, gi: 49175990). The thrC gene is located on the chromosome of the E. coli K-12 strain between the thrB gene and the open uaaX reading frame. All three of these genes function as one threonine operon. To enhance expression of the threonine operon, it is desirable to remove the region of the attenuator that disrupts transcription from the operon (PCT application WO 2005/049808, WO 2003/097839).

Мутантный ген thrA, кодирующий аспартокиназу-гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию треонином по типу обратной связи, так же, как и гены thrB и thrC, могут быть получены в виде единого оперона из хорошо известной плазмиды pVIC40, которая представлена в штамме-продуценте Е.coli VKPM В-3996. Плазмида pVIC40 подробно описана в патенте США 5,705,371.The mutant thrA gene encoding aspartokinase homoserine dehydrogenase I, which is resistant to threonine inhibition by feedback, as well as the thrB and thrC genes, can be obtained as a single operon from the well-known plasmid pVIC40, which is represented in the producer strain E. coli VKPM B-3996. Plasmid pVIC40 is described in detail in US patent 5,705,371.

Ген rhtA расположен на 18 минуте хромосомы Е.coli около оперона glnHPQ, который кодирует компоненты транспортной системы глутамина, ген rhtA идентичен ORF1 (ген ybiF, номера нуклеотидов с 764 по 1651 в последовательности с инвентарным номером ААА218541 в базе данных GenBank, gi:440181), расположен между генами рехВ и ompX. Участок ДНК, экспрессирующийся с образованием белка, кодируемого рамкой считывания ORF1, был назван геном rhtA (rht: resistance to homoserine and threonine). Также было показано, что мутация rhtA13 представляет собой замену А-на-G в положении -1 по отношению к старт кодону 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 No.457, EP 1013765 A).The rhtA gene is located at the 18th minute of the E. coli chromosome near the glnHPQ operon, which encodes the components of the glutamine transport system, the rhtA gene is identical to ORF1 (ybiF gene, nucleotide numbers 764 to 1651 in sequence with accession number AAA218541 in the GenBank database, gi: 440181) , located between the genes pXB and ompX. A region of DNA expressed to form the protein encoded by the ORF1 reading frame was named the rhtA gene (rht: resistance to homoserine and threonine). The rhtA13 mutation has also been shown to represent an A-to-G substitution at position -1 with respect to the start of the ATG 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, EP 1013765 A).

Нуклеотидная последовательность гена asd из E.coli известна (номера нуклеотидов с 3572511 по 3571408 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.1 в базе данных GenBank, gi: 16131307) и может быть получена с помощью ПЦР (полимеразная цепная реакция; ссылка на White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) с использованием праймеров, синтезированных на основе нуклеотидной последовательности указанного гена. Гены asd из других микроорганизмов могут быть получены сходным образом.The nucleotide sequence of the asd gene from E. coli is known (nucleotide numbers 3572511 to 3571408 in sequence with accession number NC_000913.1 in the GenBank database, gi: 16131307) and can be obtained using PCR (polymerase chain reaction; link to White, TJ et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) using primers synthesized based on the nucleotide sequence of the gene. Asd genes from other microorganisms can be obtained in a similar way.

Также нуклеотидная последовательность гена aspC из E.coli известна (номера нуклеотидов с 983742 по 984932 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.1 в базе данных GenBank, gi:16128895) и может быть получена с помощью ПЦР. Гены aspC из других микроорганизмов могут быть получены сходным образом.Also, the nucleotide sequence of the aspC gene from E. coli is known (nucleotide numbers 983742 to 984932 in the sequence with accession number NC_000913.1 in the GenBank database, gi: 16128895) and can be obtained by PCR. AspC genes from other microorganisms can be obtained in a similar way.

Бактерия-продуцент L-лизинаL-lysine producing bacterium

Примеры бактерий-продуцентов L-лизина, принадлежащих к роду Escherichia, включают мутанты, обладающие устойчивостью к аналогу L-лизина. Аналог L-лизина ингибирует рост бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, но это ингибирование полностью или частично снимается, когда в среде также присутствует L-лизин. Примеры аналога L-лизина включают, но не ограничиваются оксализином, лизингидроксаматом, S-(2-аминоэтил)-L-цистеином (АЕС), γ-метиллизном, α-хлорокапролактамом и так далее. Мутанты, обладающие устойчивостью к указанным аналогам лизина, могут быть получены путем обработки бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, традиционными мутагенами. Конкретные примеры бактериальных штаммов, используемых для получения L-лизина, включают штамм Escherichia coli AJ11442 (FERM BP-1543, NRRL В-12185; смотри патент США 4,346,170) и штамм Escherichia coli VL611. В этих микроорганизмах аспартокиназа устойчива к ингибированию L-лизином по принципу обратной связи.Examples of bacteria producing L-lysine belonging to the genus Escherichia include mutants that are resistant to the L-lysine analogue. The L-lysine analogue inhibits the growth of bacteria belonging to the genus Escherichia, but this inhibition is completely or partially removed when L-lysine is also present in the medium. Examples of the L-lysine analogue include, but are not limited to, oxalysine, lysine hydroxyamate, S- (2-aminoethyl) -L-cysteine (AEC), γ-methyllysis, 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 mutagens. Specific examples of bacterial strains used to produce L-lysine include Escherichia coli strain AJ11442 (FERM BP-1543, NRRL B-12185; see US Pat. No. 4,346,170) and Escherichia coli strain VL611. In these microorganisms, aspartokinase is resistant to feedback inhibition by L-lysine.

Штамм WC196 может быть использован в качестве бактерии-продуцента L-лизина Escherichia coli. Данный бактериальный штамм был получен путем селекции фенотипа устойчивости к АЕС у штамма W3110, производного от штамма Escherichia coli К-12. Полученный штамм был назван Escherichia coli AJ13069 и был депонирован в Национальном Институте Биологических Наук и Человеческих Технологий, Агенство Промышленной Науки и Технологии (National Institute ofBioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology), 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 получил инвентарный номер FERM Р-14690. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора 29 сентября 1995 года, и штамм получил инвентарный номер FERM BP-5252 (смотри патент США 5,827,698).Strain WC196 can be used as a bacterium producer of L-lysine Escherichia coli. This bacterial strain was obtained by selection of the phenotype of resistance to AEC in strain W3110, derived from the strain Escherichia coli K-12. The resulting strain was named Escherichia coli AJ13069 and was deposited at the National Institute of Bioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology, currently called the National Institute of Advanced Industrial Science and Technologies, 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, Ibarak i-ken, 305-8566, Japan), December 6, 1994, and received FERM P-14690 inventory number. Then, the strain was internationally deposited in accordance with the terms of the Budapest Treaty on September 29, 1995, and the strain received accession number FERM BP-5252 (see US Pat. No. 5,827,698).

Примеры родительских штаммов для получения бактерий, продуцирующих L-лизин, согласно настоящему изобретению, также включают штаммы, в которых усилена экспрессия одного или нескольких генов, кодирующих ферменты биосинтеза L-лизина. Примеры ферментов, вовлеченных в биосинтез L-лизина, включают, но не ограничиваются ими, дигидродипиколинатсинтазу (dapA), аспартокиназу (lysC), дигидродипиколинатредуктазу (dapB), диаминопимелатдекарбоксилазу (lysA), диаминопимелатдегидрогеназу (ddh) (патент США, 6,040,160), фосфоенолпируваткарбоксилазу(ppc), аспартатсемиальдегиддегидрогеназу (asd), никотинамидадениндинуклеотидтрансгидрогеназу (pntAB) и аспартазу (aspA) (европейская заявка ЕР 1253195 А). Кроме того, родительские штаммы могут иметь повышенный уровень экспрессии гена, вовлеченного в процесс дыхания (cyo) (европейская заявка ЕР 1170376 А), гена, кодирующего никотинамиднуклеотидтрансгидрогеназу (pntAB) (патент США 5,830,716), гена ybjE (заявка РСТ WO 2005/073390), или комбинации этих генов.Examples of parental strains for producing L-lysine producing bacteria of the present invention also include strains in which the expression of one or more genes encoding L-lysine biosynthesis enzymes is enhanced. Examples of enzymes involved in the biosynthesis of L-lysine include, but are not limited to, dihydrodipicolinate synthase (dapA), aspartokinase (lysC), dihydrodipicolinate reductase (dapB), diaminopimelate carboxylase (lysA), diaminopromedolate ppc), aspartate semialdehyde dehydrogenase (asd), nicotinamide adenine dinucleotide transhydrogenase (pntAB) and aspartase (aspA) (European application EP 1 253 195 A). In addition, parental strains may have an increased expression level of the gene involved in the respiration process (cyo) (European application EP 1170376 A), the gene encoding nicotinamide nucleotranshydrogenase (pntAB) (US patent 5,830,716), the ybjE gene (PCT application WO 2005/073390) , or combinations of these genes.

Примеры родительских штаммов для получения бактерий, продуцирующих L-лизин, согласно настоящему изобретению, также включают штаммы, в которых снижена или отсутствует активность ферментов, которые катализируют реакции образования отличных от L-лизина соединений, ответвляющихся от основного пути биосинтеза L-лизина. Примеры ферментов, которые катализируют реакции образования отличных от L-лизина соединений, ответвляющихся от основного пути биосинтеза L-лизина, включают гомосериндегидрогеназу, лизиндекарбоксилазу (патент США 5,827,698) и малатдегидрогеназу (заявка РСТ WO 2005/010175).Examples of parent strains for the production of L-lysine producing bacteria according to the present invention also include strains in which enzyme activity is reduced or absent which catalyze the formation of compounds other than L-lysine branching off from the main L-lysine biosynthesis pathway. Examples of enzymes that catalyze the formation of non-L-lysine compounds branching off from the main L-lysine biosynthesis pathway include homoserine dehydrogenase, lysine decarboxylase (US Pat. No. 5,827,698) and malate dehydrogenase (PCT application WO 2005/010175).

Бактерия-продуцент L-цистеинаL-cysteine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-цистеина согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli JM15, трансформированный различными аллелями гена cysE, кодирующими устойчивые к ингибированию по типу обратной связи серинацетилтрансферазы (патент США 6,218,168, патентная заявка РФ 2003121601); штамм Е.coli W3110, содержащий сверхэкспрессированные гены, кодирующие белок, способный к секреции соединений, токсичных для клетки (патент США 5,972,663); штаммы Е.coli, содержащие цистеиндесульфогидразу со сниженной активностью (патент Японии JP 11155571 А2); штамм Е.coli W3110 с повышенной активностью позитивного транскрипционного регулятора цистеинового регулона, кодируемого геном cysB (международная заявка РСТ WO 0127307 A1) и подобные им.Examples of parental strains used to produce L-cysteine-producing bacteria according to the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain JM15 transformed with various cysE alleles encoding inhibition resistant cysE feedback type serine acetyltransferase (US patent 6,218,168, patent application of the Russian Federation 2003121601); E. coli strain W3110 containing overexpressed genes encoding a protein capable of secretion of compounds toxic to the cell (US Pat. No. 5,972,663); E. coli strains containing cysteine desulfohydrase with reduced activity (Japanese patent JP 11155571 A2); E. coli strain W3110 with increased activity of the positive transcriptional regulator of the cysteine regulon encoded by the cysB gene (international application PCT WO 0127307 A1) and the like.

Бактерия-продуцент L-лейцинаL-Leucine Producer Bacteria

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-лейцина согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штаммы Е.coli, устойчивые к аналогам лейцина, включающих, например, β-2-тиенилаланин, 3-гидроксилейцин, 4-азалейцин и 5,5,5-трифлуоролейцин (выложенные патентные заявки Японии 62-34397 и 8-70879), штаммы Е.coli, полученные с помощью генно-инженерных методов, описанных в заявке РСТ 96/06926; Е.coli штамм Н-9068 (JP 8-70879 A2), и подобные им.Examples of parent strains used to produce the L-leucine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strains that are resistant to leucine analogues, including, for example, β-2 -thienylalanine, 3-hydroxyleucine, 4-azaleucine and 5,5,5-trifluoroleucine (Japanese Patent Laid-open 62-34397 and 8-70879), E. coli strains obtained using the genetic engineering methods described in PCT 96 / 06926; E. coli strain H-9068 (JP 8-70879 A2), and the like.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть улучшена путем усиления экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в биосинтез L-лейцина. Примеры таких генов включают в себя гены оперона leuABCD, и предпочтительно представлены мутантным геном leuA, кодирующим изопропилмалатсинтазу со снятым ингибированием L-лейцином по типу обратной связи (патент США 6,403,342). Кроме того, бактерия согласно настоящему изобретению может быть улучшена путем усиления экспрессии одного или нескольких генов, кодирующих белки, которые экспортируют L-аминокислоту из бактериальной клетки. Примеры таких генов включают в себя гены b2682 и b2683 (гены ygaZH) (европейская заявка ЕР 1239041 А2).The bacterium of the present invention can be improved by enhancing the expression of one or more genes involved in the biosynthesis of L-leucine. Examples of such genes include the leuABCD operon genes, and are preferably represented by the mutant leuA gene encoding feedback feedback depleted L-leucine isopropyl malate synthase (US Pat. No. 6,403,342). In addition, the bacterium of the present invention can be improved by enhancing the expression of one or more genes encoding proteins that export the L-amino acid from a bacterial cell. Examples of such genes include the b2682 and b2683 genes (ygaZH genes) (European application EP 1239041 A2).

Бактерия-продуцент L-гистидинаL-histidine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-гистидина согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются бактериями-продуцентами L-гистидина, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli 24 (VKPM В-5945, патент РФ 2003677); штамм Е.coli 80 (VKPM В-7270, патент РФ 2119536); штаммы Е.coli NRRL В-12116 - В12121 (патент США 4,388,405); штаммы Е.coli Н-9342 (FERM ВР-6675) и Н-9343 (FERM ВР-6676) (патент США 6,344,347); штамм Е.coli H-9341 (FERM BP-6674) (Европейский патент 1085087); штамм Е.coli AI80/pFM201 (патент США 6,258,554) и подобными им. Примеры родительских штаммов для получения бактерий, продуцирующих L-гистидин, согласно настоящему изобретению, также включают штаммы, в которых усилена экспрессия одного или нескольких генов, кодирующих ферменты биосинтеза L-гистидина. Примеры ферментов, вовлеченных в биосинтез L-гистидина, включают АТФ-фосфорибозилтрансферазу (hisG), фосфорибозил-АМФ-циклогидролазу (hisi), фосфорибозил-АТФ-фосфогидролазу (hisIE), фосфорибозилформимино-5-аминоимидазолкарбоксамидриботидизомеразу (hisA), амидотрансферазу (hisH), гистидинолфосфатаминотрансферазу (hisC), гистидинолфосфатазу (hisB), гистидинолдегидрогеназу (hisD) и т.д.Examples of parent strains used to produce L-histidine producing bacteria of the present invention include, but are not limited to, L-histidine producing bacteria belonging to the genus Escherichia, such as E. coli 24 strain (VKPM B-5945, patent RF 2003677); E. coli strain 80 (VKPM B-7270, RF patent 2119536); E. coli strains NRRL B-12116 - B12121 (US Pat. No. 4,388,405); E. coli strains H-9342 (FERM BP-6675) and H-9343 (FERM BP-6676) (US Pat. No. 6,344,347); E. coli strain H-9341 (FERM BP-6674) (European Patent 1085087); E. coli strain AI80 / pFM201 (US patent 6,258,554) and the like. Examples of parent strains for producing bacteria producing L-histidine according to the present invention also include strains in which the expression of one or more genes encoding L-histidine biosynthesis enzymes is enhanced. Examples of enzymes involved in the biosynthesis of L-histidine include ATP-phosphoribosyltransferase (hisG), phosphoribosyl-AMP-cyclohydrolase (hisi), phosphoribosyl-ATP-phosphohydrolase (hisIE), phosphoribosylformimino-5-aminamide amide amide amide amide amide amide amide azide) histidinolphosphate aminotransferase (hisC), histidinolphosphatase (hisB), histidinol dehydrogenase (hisD), etc.

Известно, что гены, кодирующие ферменты биосинтеза L-гистидина (hisG, hisBHAFI), ингибируются L-гистидином, поэтому способность к продукции L-гистидина также может быть значительно усилена введением мутации, придающей устойчивость к ингибированию по типу обратной связи, в ген АТФ-фосфорибозидтрансферазы (hisG) (патенты РФ. 2003677 и 2119536).It is known that genes encoding L-histidine biosynthesis enzymes (hisG, hisBHAFI) are inhibited by L-histidine, therefore, the ability to produce L-histidine can also be significantly enhanced by introducing a feedback inhibition mutation into the ATP-gene phosphoriboside transferase (hisG) (RF patents. 2003677 and 2119536).

Специфические примеры штаммов, обладающих способностью к продукции L-гистидина, включают Е.coli FERM-P 5038 и 5048, в которые был введен вектор, содержащий ДНК, кодирующую фермент биосинтеза L-гистидина (заявка Японии 56-005099 А), штаммы E.coli, в которые введен ген rht, для экспорта аминокислоты (европейская заявка ЕР 1016710 А), штамм Е. coli 80, которому придана устойчивость к сульфагуанидину, DL-1,2,4-триазол-3-аланину и стрептомицину (VKPM В-7270, патент РФ 2119536), и т.д.Specific examples of strains with the ability to produce L-histidine include E. coli FERM-P 5038 and 5048, into which a vector containing DNA encoding the L-histidine biosynthesis enzyme (Japanese application 56-005099 A), strains E. coli into which the rht gene has been introduced for the export of amino acids (European application EP 1016710 A), strain E. coli 80, which is given resistance to sulfaguanidine, DL-1,2,4-triazole-3-alanine and streptomycin (VKPM B- 7270, RF patent 2119536), etc.

Бактерия-продуцент L-глутаминовой кислотыL-glutamic acid producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli VL334 thrC+ (Европейский патент ЕР 1172433). Штамм Е.coli VL334 (VKPM В-1641) является ауксотрофом по L-изолейцину и L-треонину с мутациями в генах thrC и ilvA (патент США 4,278,765). В этот штамм была перенесена природная аллель гена thrC методом общей трансдукции с использованием бактериофага Р1, выращенного на клетках природного штамма Е.coli K12 (VKPM B-7). В результате был получен штамм, ауксотроф по L-изолейцину, VL334 thrC+ (VKPM В-8961). Этот штамм обладает способностью к продукции L-глутаминовой кислоты.Examples of parental strains used to produce the L-glutamic acid producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain VL334 thrC + (European patent EP 1172433). Strain E. coli VL334 (VKPM B-1641) is an auxotroph of L-isoleucine and L-threonine with mutations in the thrC and ilvA genes (US patent 4,278,765). The natural allele of the thrC gene was transferred to this strain by the general transduction method using bacteriophage P1 grown on cells of the natural E. coli K12 strain (VKPM B-7). The result was a strain, auxotroph for L-isoleucine, VL334 thrC + (VKPM B-8961). This strain has the ability to produce L-glutamic acid.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты, согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются ими, штаммы, в которых усилена экспрессия одного или нескольких генов, кодирующих ферменты биосинтеза L-глутаминовой кислоты. Примеры ферментов, вовлеченных в биосинтез L-глутаминовой кислоты, включают глутаматдегидрогеназу, глутаминсинтетазу, глутаматсинтетазу, изоцитратдегидрогеназу, аконитатгидратазу, цитратсинтазу, фосфоенолпируваткарбоксилазу, пируваткарбоксилазу, пируватдегидрогеназу, пируваткиназу, фосфоенолпируватсинтазу, енолазу, фосфоглицеромутазу, фосфоглицераткиназу, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу, триозофосфатизомеразу, фруктозобифосфатальдолазу, фосфофруктониназу и глюкозофосфатизомеразу.Examples of parent strains used to produce the L-glutamic acid producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains in which the expression of one or more genes encoding L-glutamic acid biosynthesis enzymes is enhanced. Examples of the enzymes involved in the biosynthesis of L-glutamic acid include glutamate dehydrogenase, glutamine synthetase, glutamate synthetase, isocitrate dehydrogenase, aconitate hydratase, citrate synthase, phosphoenolpyruvate carboxylase, pyruvate carboxylase, pyruvate dehydrogenase, pyruvate kinase, phosphoenolpyruvate synthase, enolase, phosphoglyceromutase, phosphoglycerate kinase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, triose phosphate isomerase, fructose, phosphofructoninase and glucose phosphatisomerase.

Примеры штаммов, модифицированных таким образом, что усилена экспрессия гена цитратсинтетазы, гена фосфоенолпируваткарбоксилазы и/или гена глутаматдегидрогеназы, включают описанные в европейских заявках ЕР 1078989 А, ЕР 955368 А и ЕР 952221 А.Examples of strains modified in such a way that the expression of the citrate synthetase gene, phosphoenolpyruvate carboxylase gene and / or glutamate dehydrogenase gene is enhanced include EP 1078989 A, EP 955368 A and EP 952221 A described in European applications.

Примеры родительских штаммов для получения продуцирующих L-глутаминовую кислоту бактерий, согласно настоящему исследованию, также включают штаммы, в которых снижена или отсутствует активность ферментов, которые катализируют синтез отличных от L-глутаминовой кислоты соединений, ответвляющихся от основного пути биосинтеза L-глутаминовой кислоты. Примеры таких ферментов включают изоцитратлиазу, α-кетоглутаратдегидрогеназу, фосфотрансацетилазу, ацетаткиназу, синтазу ацетогидроксикислот, ацетолактатсинтазу, форматацетилтрансферазу, лактатдегидрогеназу и глутаматдекарбоксилазу. Бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, лишенные активности α-кетоглутаратдегидрогеназы или обладающие сниженной активностью α-кетоглутаратдегидрогеназы и способы их получения описаны в патентах США 5,378,616 и 5,573,945. Конкретно, примеры таких штаммов включают в себя следующие штаммы:Examples of parental strains for producing L-glutamic acid producing bacteria according to the present study also include strains in which enzyme activity is reduced or absent that catalyzes the synthesis of compounds other than L-glutamic acid branching from the main pathway of L-glutamic acid biosynthesis. Examples of such enzymes include isocitrate lyase, α-ketoglutarate dehydrogenase, phosphotransacetylase, acetate kinase, acetohydroxy acid synthase, acetolactate synthase, format acetyl transferase, lactate dehydrogenase and glutamate decarboxylase. Bacteria belonging to the genus Escherichia, lacking the activity of α-ketoglutarate dehydrogenase or having reduced activity of α-ketoglutarate dehydrogenase and methods for their preparation are described in US patents 5,378,616 and 5,573,945. Specifically, examples of such strains include 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 AJ12628 (FERM BP-3854)E. coli AJ12628 (FERM BP-3854)

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

Е.coli W3110sucA::KmR - это штамм, полученный в результате разрушения гена α-кетоглутаратдегидрогеназы (далее называемого "ген sucA") в штамме Е.coli W3110. У этого штамма активность α-кетоглутаратдегидрогеназы отсутствует полностью.E. coli W3110sucA :: Km R is a strain obtained by disrupting the α-ketoglutarate dehydrogenase gene (hereinafter referred to as the “sucA gene”) in E. coli strain W3110. In this strain, the activity of α-ketoglutarate dehydrogenase is completely absent.

Другие примеры бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты включают в себя бактерии, принадлежащие к роду Escherichia и обладающие устойчивостью к антиметаболитам аспарагиновой кислоты и дефицитные по активности α-кетоглутаратдегидрогеназы, например, штамм AJ13199 (FERM BP-5807) (патент США 5,908,768), или штамм FERM P-12379, дополнительно обладающий низкой активностью по расщеплению L-глутаминовой кислоты (патент США 5,393,671); штамм Е.coli AJ13138 (FERM BP-5565) (патент США 6,110,714) и подобные им.Other examples of bacteria producing L-glutamic acid include bacteria belonging to the genus Escherichia and resistant to aspartic acid antimetabolites and deficient in the activity of α-ketoglutarate dehydrogenase, for example, strain AJ13199 (FERM BP-5807) or US patent 5,908,768) strain FERM P-12379, additionally having low activity for the cleavage of L-glutamic acid (US patent 5,393,671); E. coli strain AJ13138 (FERM BP-5565) (US patent 6,110,714) and the like.

Примеры бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты включают в себя мутантные штаммы, принадлежащие к роду Pantoea, которые лишены активности α-кетоглутаратдегидрогеназы или имеют сниженную активность α-кетоглутаратдегидрогеназы, и могут быть получены описанным выше способом. Примерами таких штаммов являются штамм Pantoea ananatis AJ13356 (патент США 6,331,419), 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 Р-16645. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора от 11 января 1999 г., и штамм получил инвентарный номер PERM 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 AJ13356. Тем не менее, позднее он был классифицирован как Pantoea ananatis на основе нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств. Несмотря на то, что штамм AJ13356 был депонирован в указанный выше депозитарий как Enterobacter agglomerans, для целей данного описания он будет упоминаться как Pantoea ananatis.Examples of the L-glutamic acid producing bacterium include mutant strains belonging to the genus Pantoea that are devoid of α-ketoglutarate dehydrogenase activity or have reduced α-ketoglutarate dehydrogenase activity, and can be obtained as described above. Examples of such strains are Pantoea ananatis AJ13356 strain (US patent 6,331,419), Pantoea ananatis AJ13356 strain 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 Ome, 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 accession number 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 PERM 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 AJ13356 strain. However, it was later classified as Pantoea ananatis based on the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence. Although the strain AJ13356 was deposited in the above depository as Enterobacter agglomerans, for the purposes of this description it will be referred to as Pantoea ananatis.

Бактерия-продуцент L-фенилаланинаL-phenylalanine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-фенилаланина согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм AJ12739 (tyrA::Tn10, tyrR) (ВКМП В-8197); штамм HW1089 (АТСС-55371), содержащий ген pheA34 (патент США 5,354,672); мутантный штамм MWEC101-b (KR8903681); штаммы NRRL B-12141, NRRL B-12145, NRRL В-12146 и NRRL В-12147 (патент США 4,407,952) и пободные им. Также в качестве родительских штаммов могут быть использованы бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, - продуценты L-фенилаланина, такие как штамм E.coli K-12 [W3110(tyrA)/pPHAB] (PERM BP-3566), штамм E.coli K-12 [W3110(tyrA)/pPHAD] (FERM BP-12659), штамм E.coli K-12 [W3110(tyrA)/pPHA Term] (FERM BP-12662) и штамм E.coli K-12 [W3110(tyrA)/pBR-aroG4, рАСМАВ], названный как AJ12604 (FERM BP-3579) (Европейский патент ЕР 488424 В1). Кроме того, также могут быть использованы бактерии-продуценты L-фенилаланина, принадлежащие к роду Escherichia с повышенной активностью белков, кодируемых 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 AJ12739 (tyrA :: Tn10, tyrR) (VKMP B-8197); strain HW1089 (ATCC-55371) containing the pheA34 gene (US Pat. No. 5,354,672); mutant strain MWEC101-b (KR8903681); strains NRRL B-12141, NRRL B-12145, NRRL B-12146 and NRRL B-12147 (US patent 4,407,952) and the like. Also, bacteria belonging to the genus Escherichia, producers of L-phenylalanine, such as E. coli K-12 strain [W3110 (tyrA) / pPHAB] (PERM BP-3566), E. coli K strain, can be used as parent strains. -12 [W3110 (tyrA) / pPHAD] (FERM BP-12659), E. coli K-12 strain [W3110 (tyrA) / pPHA Term] (FERM BP-12662) and E. coli K-12 strain [W3110 ( tyrA) / pBR-aroG4, pACMAB], named as AJ12604 (FERM BP-3579) (European patent EP 488424 B1). In addition, L-phenylalanine producing bacteria belonging to the genus Escherichia with increased activity of the proteins encoded by the yedA gene or yddG gene can also be used (US patent applications 2003/0148473 A1 and 2003/0157667 A1).

Бактерия-продуцент L-триптофанаL-tryptophan producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-триптофана согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются бактериями-продуцентами L-триптофана, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штаммы Е.coli JP4735/pMU3028 (DSM10122) и JP6015/pMU91 (DSM10123), лишенные активности триптофанил-тРНК синтетазы, кодируемой мутантным геном trpS (патент США 5,756,345); штамм Е.coli SV164 (pGH5), содержащий аллель гена serA, кодирующего фермент, не ингибируемый серином по типу обратной связи (патент США 6,180,373); штаммы Е.coli AGX17 (pGX44) (NRRL В-12263) и AGX6 (pGX50)aroP (NRRL В-12264), лишенные активности триптофаназы (патент США 4,371,614); штамм Е.coli AGX17/pGX50, pACKG4-pps, в котором усилена способность к синтезу фосфоенолпирувата (заявка РСТ WO 9708333, патент США 6,319,696), и подобные им.Examples of parent strains used to produce L-tryptophan producing bacteria according to the present invention include, but are not limited to, L-tryptophan producing bacteria belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strains JP4735 / pMU3028 (DSM10122) and JP6015 / pMU91 (DSM10123) lacking the activity of tryptophanyl tRNA synthetase encoded by the mutant trpS gene (US Pat. No. 5,756,345); E. coli strain SV164 (pGH5) containing an allele of the serA gene encoding an enzyme not inhibited by serine by feedback type (US patent 6,180,373); E. coli strains AGX17 (pGX44) (NRRL B-12263) and AGX6 (pGX50) aroP (NRRL B-12264) lacking tryptophanase activity (US Pat. No. 4,371,614); E. coli strain AGX17 / pGX50, pACKG4-pps, which enhances the ability to synthesize phosphoenolpyruvate (PCT application WO 9708333, US patent 6,319,696), and the like.

Ранее было показано, что природная аллель гена yddG, кодирующего мембранный белок, не участвующий в путях биосинтеза ни одной из L-аминокислот, амплифицированная на многокопийном векторе в микроорганизме, придает этому микроорганизму устойчивость к L-фенилаланину и нескольким аналогам этой аминокислоты. Кроме того, введение в клетки бактерий-продуцентов L-фенилаланина или L-триптофана дополнительных копий гена yddG может положительно влиять на продукцию соответствующих аминокислот (международная заявка РСТ WO 03044192). Таким образом, желательно, чтобы бактерия-продуцент L-триптофана была далее модифицирована таким образом, что в этой бактерии усилена экспрессия открытой рамки считывания yddG.It was previously shown that the natural allele of the yddG gene, which encodes a membrane protein that is not involved in the biosynthesis of any of the L-amino acids, amplified on a multi-copy vector in a microorganism, gives this microorganism resistance to L-phenylalanine and several analogues of this amino acid. In addition, the introduction of additional copies of the yddG gene into the cells of bacteria producing L-phenylalanine or L-tryptophan can positively affect the production of the corresponding amino acids (PCT international application WO 03044192). Thus, it is desirable that the bacterium producing L-tryptophan be further modified so that expression of the open reading frame yddG is enhanced in this bacterium.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-триптофана, согласно настоящему изобретению, также включают в себя штаммы, в которых увеличена активность одного или нескольких ферментов, выбранных из группы, состоящей из антранилатсинтазы, фосфоглицератдегидрогеназы, и триптофансинтазы. И антранилатсинтаза, и фосфоглицератдегидрогеназа подвержены ингибированию L-триптофаном и L-серином по типу обратной связи, так что в эти ферменты могут быть введены мутации, снижающие чувствительность к ингибированию по типу обратной связи. Специфические примеры штаммов с такой мутацией включают Е.coli SV164, антранилатсинтаза которой не чувствительна к ингибированию по типу обратной связи, и штамм-трансформант, полученный введением в Е.coli SV164 плазмиды pGH5 (заявка РСТ WO 94/08031), которая содержит мутантный ген serA, кодирующий фосфоглицератдегидрогеназу, которая не чувствительна к ингибированию по типу обратной связи.Examples of parent strains used to produce the L-tryptophan producing bacterium of the present invention also include strains in which the activity of one or more enzymes selected from the group consisting of anthranilate synthase, phosphoglycerate dehydrogenase, and tryptophan synthase is increased. Both anthranilate synthase and phosphoglycerate dehydrogenase are feedback inhibited by L-tryptophan and L-serine, so mutations can be introduced into these enzymes that reduce the sensitivity to feedback inhibition. Specific examples of strains with such a mutation include E. coli SV164, whose anthranilate synthase is not sensitive to feedback inhibition, and a transformant strain obtained by introducing the plasmid pGH5 into E. coli SV164 (PCT application WO 94/08031), which contains the mutant gene serA encoding phosphoglycerate dehydrogenase, which is not sensitive to feedback inhibition.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-триптофана, согласно настоящему изобретению, также включают в себя штаммы, в которые введен триптофановый оперон, содержащий ген, кодирующий антранилатсинтазу, которая не чувствительна к ингибированию по типу обратной связи (заявка Японии 57-71397 А, заявка Японии 62-244382 А, патент США 4,371,614). Кроме того, способность к продукции L-триптофана может быть придана путем усиления экспрессии гена (из триптофанового оперона), кодирующего триптофансинтазу (trpBA). Триптофансинтаза состоит из двух субъединиц α и β, которые кодируются trpA и trpB соответственно. Кроме того, способность к продукции L-триптофана может быть увеличена усилением экспрессии оперона изоцитратлиазы-малатсинтазы (заявка РСТ WO 2005/103275).Examples of parental strains used to produce the L-tryptophan producing bacterium of the present invention also include strains that have introduced a tryptophan operon containing a gene encoding anthranilate synthase that is not sensitive to feedback inhibition (Japanese application 57- 71397 A, Japanese Patent Application 62-244382 A, U.S. Patent 4,371,614). In addition, the ability to produce L-tryptophan can be imparted by enhancing the expression of a gene (from the tryptophan operon) encoding tryptophan synthase (trpBA). Tryptophan synthase consists of two subunits α and β, which are encoded by trpA and trpB, respectively. In addition, the ability to produce L-tryptophan can be increased by enhancing the expression of the isocytratliase-malatesynthase operon (PCT application WO 2005/103275).

Бактерия-продуцент L-пролинаL-proline producing bacterium

Примеры бактерий-продуцентов L-пролина, используемых в качестве родительского штамма согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli 702ilvA (VKPM В-8012), дефицитного по гену ilvA и способного к продукции L-пролина (Европейский патент ЕР 1172433). Бактерия согласно настоящему изобретению может быть улучшена путем усиления экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в биосинтез L-пролина. Предпочтительно, примеры таких генов для бактерий-продуцентов L-пролина, включают ген proB, кодирующий глутаматкиназу с десенсибилизированной регуляцией L-пролином по типу обратной связи (патент Германии 3127361). Кроме того, бактерия согласно настоящему изобретению может быть улучшена путем усиления экспрессии одного или нескольких генов, кодирующих белки, экскретирующие L-аминокислоту из бактериальной клетки. Примерами таких генов являются гены b2682 и b2683 (ygaZH гены) (Европейская патентная заявка ЕР 1239041 А2).Examples of L-proline producing bacteria used as the parent strain of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain 702ilvA (VKPM B-8012) deficient in the ilvA gene and capable of producing L-proline (European patent EP 1172433). The bacterium of the present invention can be improved by enhancing the expression of one or more genes involved in the biosynthesis of L-proline. Preferably, examples of such genes for bacterium-producing L-proline include the proB gene encoding glutamate kinase with desensitized feedback regulation of L-proline (German patent 3127361). In addition, the bacterium of the present invention can be improved by enhancing the expression of one or more genes encoding proteins that secrete the L-amino acid from a bacterial cell. Examples of such genes are the b2682 and b2683 genes (ygaZH genes) (European Patent Application EP 1239041 A2).

Примеры бактерий, принадлежащих к роду Escherichia и обладающих способностью к продукции L-пролина, включают следующие штаммы Е.coli: NRRL В-12403 и NRRL В-12404 (патент Великобритании GB 2075056), VKPM В-8012 (патентная заявка РФ 2000124295), плазмидные мутанты, описанные в патенте Германии DE 3127361, плазмидные мутанты, описанные у Bloom F.R. et al (The 15th Miami winter symposium, 1983, p.34), и подобные им.Examples of bacteria belonging to the genus Escherichia and having the ability to produce L-proline include the following E. coli strains: NRRL B-12403 and NRRL B-12404 (UK patent GB 2075056), VKPM B-8012 (RF patent application 2000124295), plasmid mutants described in German patent DE 3127361, plasmid mutants described in Bloom FR et al (The 15 th Miami winter symposium, 1983, p. 34), and the like.

Бактерия-продуцент L-аргининаL-arginine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-аргинина согласно настоящему изобретению включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е.coli 237 (VKPM В-7925) и его производные, содержащие мутантную N-ацетилглутаматсинтазу (патентная заявка РФ 2001112869), штамм-продуцент аргинина, в который введен ген argA, кодирующий N-ацетилглутаматсинтетазу (выложенная патентная заявка Японии 57-5693), и подобные им.Examples of parental 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 strain 237 (VKPM B-7925) and its derivatives containing mutant N -acetylglutamate synthase (RF patent application 2001112869), an arginine producing strain into which the argA gene encoding N-acetylglutamate synthetase (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-5693) and the like are introduced.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-аргинина, согласно настоящему изобретению, также включают в себя штаммы, в которых усилена экспрессия одного или нескольких генов, кодирующих ферменты биосинтеза L-аргинина. Примеры ферментов биосинтеза L-аргинина включают N-ацетилглутамилфосфатредуктазу (argC), орнитинацетилтрансферазу (argJ), N-ацетилглутаматкиназу (argB), ацетилорнитинтрансаминазу (argD), орнитинкарбамоилтрансферазу (argF), синтетазу аргининсукциниловой кислоты (argG), тазу аргининсукциниловой кислоты (argH), и карбамоилфосфатсинтетазу (carAB).Examples of parental strains used to produce the L-arginine producing bacterium of the present invention also include strains in which the expression of one or more genes encoding L-arginine biosynthesis enzymes is enhanced. Examples of L-arginine biosynthesis enzymes include N-acetylglutamylphosphate reductase (argC), ornithine acetyl transferase (argJ), N-acetyl glutamate kinase (argB), acetylornithine transaminase (argD), ornithinecarbamoyl transferase (argN), argin acid, argN) and carbamoyl phosphate synthetase (carAB).

Бактерии-продуценты L-валинаL-Valine producing bacteria

Примеры родительских штаммов, используемых для выведения бактерий-продуцентов L-валина, согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются штаммами, которые модифицированы таким образом, что экспрессия оперона ilvGMEDA усилена (патент США 5,998,178). Желательно удалить область оперона ilvGMEDA, необходимую для аттенуации, для того, чтобы экспрессия опрерона не снижалась вырабатываемым L-валином. Кроме того, ген ilvA в опероне желательно разрушить для того, чтобы активность треониндезаминазы снизилась.Examples of parental strains used to excrete L-valine producing bacteria of the present invention include, but are not limited to strains that are modified such that expression of the ilvGMEDA operon is enhanced (US Pat. No. 5,998,178). It is desirable to remove the region of the ilvGMEDA operon necessary for attenuation so that the expression of the opreron is not reduced by the produced L-valine. In addition, it is desirable to destroy the ilvA gene in the operon so that threonine deaminase activity is reduced.

Примеры родительских штаммов, используемых для выведения бактерий-продуцентов L-валина, согласно настоящему изобретению, включают также мутантные штаммы, имеющие мутацию фермента аминоацил-т-РНК-синтетазы (патент США 5,658,766). К примеру, можно использовать штамм Е.coli VL1970, несущий мутацию в гене ileS, который кодирует фермент изолейцин т-РНК синтетазу. Штамм Е.coli VL1970 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 24 июня 1988 года с инвентарным номером VKPM В-4411.Examples of parent strains used to excrete L-valine producing bacteria of the present invention also include mutant strains having a mutation of the aminoacyl-t-RNA synthetase enzyme (US Pat. No. 5,658,766). For example, you can use the E. coli strain VL1970, carrying a mutation in the ileS gene, which encodes the isoleucine t-RNA synthetase enzyme. The strain E. coli VL1970 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) June 24, 1988 with accession number VKPM B-4411.

Кроме того, мутантные штаммы, требующие для своего роста присутствия липоевой кислоты и/или отсутствия Н+-АТФ-азы, могут быть также использованы в качестве родительских штаммов (заявка РСТ WO 96/06926).In addition, mutant strains that require lipoic acid and / or the absence of H + -ATPase for their growth can also be used as parent strains (PCT application WO 96/06926).

Бактерии-продуценты L-изолейцинаL-isoleucine-producing bacteria

Примеры родительских штаммов, используемых для выведения бактерий-продуцентов L-валина, согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются штаммами, имеющими мутации устойчивости к 6-диметиламинопурину (патентная заявка Японии JP 5-304969 А), имеющими мутации устойчивости к аналогам изолейцина, таким как тиоизолейцин и гидроксамат изолейцина и мутантными штаммами, имеющими дополнительно устойчивость к DL-этионину и/или гидроксомату аргинина (патентная заявка Японии JP 5-130882 А). Дополнительно, в качестве родительских штаммов могут быть использованы рекомбинантные штаммы, трансформированные генами, кодирующими белки, участвующие в биосинтезе L-изолейцина, такие как треониндеаминаза и ацетогидроксатсинтаза (патентная заявка Японии JP 2-458 А, патент Франции FR 0356739, и патент США 5,998,178).Examples of parental strains used for the excretion of bacteria-producers of L-valine according to the present invention include, but are not limited to strains having mutations of resistance to 6-dimethylaminopurine (Japanese patent application JP 5-304969 A) having mutations of resistance to isoleucine analogues, such as thioisoleucine and isoleucine hydroxamate and mutant strains having additional resistance to DL-ethionine and / or arginine hydroxate (Japanese Patent Application JP 5-130882 A). Additionally, recombinant strains transformed with genes encoding proteins involved in the biosynthesis of L-isoleucine, such as threonine deaminase and acetohydroxate synthase (Japanese patent application JP 2-458 A, French patent FR 0356739, and US patent 5,998,178) can be used as parent strains. .

Способ согласно настоящему изобретениюThe method according to the present invention

Оксалоацетат (ОАА) служит в качестве субстрата для реакции, которая приводит к синтезу треонина (Thr) и лизина (Lys). ОАА образуется из фосфоенолпирувата (PEP) в присутствии фосфоенолпируваткарбоксилазы (РЕРС), выступающей в качестве катализатора. Поэтому увеличение концентрации РЕРС в клетке может быть очень важным для ферментативного получения этих аминокислот. При использовании глюкозы в качестве источника углерода в процессе ферментации глюкоза усваивается клеткой через систему глюкозофосфотрансферазы (Glc-PTS). Эта система расходует PEP, а белки в PTS кодируются генами ptsG и ptsHIcrr. В процессе интернализации образуются одна молекула PEP и одна молекула пирувата (Pyr) из одной молекулы глюкозы.Oxaloacetate (OAA) serves as a substrate for the reaction, which leads to the synthesis of threonine (Thr) and lysine (Lys). OAA is formed from phosphoenolpyruvate (PEP) in the presence of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), which acts as a catalyst. Therefore, increasing the concentration of PEPC in the cell can be very important for the enzymatic production of these amino acids. When glucose is used as a carbon source in the fermentation process, glucose is absorbed by the cell through the glucose phosphotransferase system (Glc-PTS). This system consumes PEP, and the proteins in the PTS are encoded by the ptsG and ptsHIcrr genes. During internalization, one PEP molecule and one pyruvate (Pyr) molecule are formed from one glucose molecule.

Штаммы-продуценты L-треонина и L-лизина, которые модифицированы таким образом, что приобретают способность усваивать сахарозу (Scr-PTS), обладают более высокой продуктивностью в отношении этих аминокислот при выращивании на сахарозе, чем при выращивании на глюкозе (европейская патентная заявка ЕР 1149911 А2). Полагают, что три молекулы PEP и одна молекула Pyr образуются из одной молекулы сахарозы при участии Scr-PTS, увеличивая таким образом соотношение РЕР/Pyr и поэтому облегчая синтез треонина (Thr) и лизина (Lys) из сахарозы. Кроме того, сообщалось о том, что Glc-PTS регулируется несколькими системами контроля экспрессии (Postma P.W. et al., Microbiol Rev., 57(3), 543-94 (1993); dark 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 поэтому возможно, что включение глюкозы как таковой может являться стадией, лимитирующей скорость, в процессе получения аминокислоты в ходе ферментации.The strains producing L-threonine and L-lysine, which are modified in such a way that they acquire the ability to absorb sucrose (Scr-PTS), have higher productivity with respect to these amino acids when grown on sucrose than when grown on glucose (European patent application EP 1149911 A2). It is believed that three PEP molecules and one Pyr molecule are formed from one sucrose molecule with the participation of Scr-PTS, thereby increasing the PEP / Pyr ratio and therefore facilitating the synthesis of threonine (Thr) and lysine (Lys) from sucrose. In addition, Glc-PTS has been reported to be regulated by several expression control systems (Postma PW et al., Microbiol Rev., 57 (3), 543-94 (1993); dark 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 therefore it is possible that the incorporation of glucose as such may be a rate-limiting step in the process of producing an amino acid during fermentation.

Увеличение соотношения РЕР/Pyr в еще большей степени путем усиления экспрессии оперона alsABC в штамме-продуценте треонина, в штамме-продуценте лизина, в штамме-продуценте гистидина, в штамме-продуценте фенилаланина, в штамме-продуценте аргинина, в штамме-продуценте триптофана, и/или в штамме-продуценте глутаминовой кислоты должно еще больше повысить продукцию аминокислоты. Поскольку из двух молекул глюкозы образуется четыре молекулы PEP, ожидается, что соотношение РЕР/Pyr значительно вырастет. В связи с усилением экспрессии оперона alsABC ожидается, что контроль экспрессии glc-PTS ослабнет.Increasing the PEP / Pyr ratio to an even greater extent by enhancing the expression of the alsABC operon in the threonine producer strain, in the lysine producer strain, in the histidine producer strain, in the phenylalanine producer strain, in the arginine producer strain, in the tryptophan producer strain, and / or in a glutamic acid producer strain, should further increase amino acid production. Since four PEP molecules are formed from two glucose molecules, it is expected that the PEP / Pyr ratio will increase significantly. Due to increased expression of the alsABC operon, glc-PTS expression control is expected to weaken.

Способом согласно настоящему изобретению является способ получения L-аминокислоты, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления L-аминокислоты в культуральной жидкости, и выделения L-аминокислоты из культуральной жидкости.The method according to the present invention is a method for producing an L-amino acid, comprising the steps of growing a bacterium according to the present invention in a culture medium for the purpose of producing and accumulating an L-amino acid in a culture fluid, and isolating the L-amino acid from the culture fluid.

Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка L-аминокислоты из культуральной или подобной ей жидкости может быть осуществлена способом, подобным традиционным способам ферментации, в которых аминокислота продуцируется с использованием бактерии.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of an L-amino acid from a culture or similar liquid may be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods in which the amino acid is produced using a bacterium.

Питательная среда, используемая для выращивания, может быть как синтетической, так и натуральной, при условии, что указанная среда содержит источники углерода, азота, минеральные добавки и, если необходимо, соответствующее количество питательных добавок, необходимых для роста микроорганизмов. К источникам углерода относятся различные углеводы, такие как глюкоза и сахароза, а также различные органические кислоты. В зависимости от характера ассимиляции используемого 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, дрожжевой экстракт и подобные им соединения.The nutrient medium used for growing can be either synthetic or natural, provided that the medium contains sources of carbon, nitrogen, mineral additives and, if necessary, the appropriate amount of nutrient additives necessary for the growth of microorganisms. Carbon sources include various carbohydrates such as glucose and sucrose, as well as various organic acids. Depending on the nature of the assimilation 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. As vitamins, thiamine, yeast extract and the like can be used.

Выращивание осуществляется предпочтительно в аэробных условиях, например при перемешивании культуральной жидкости на качалке, взбалтывании с аэрацией, при температуре в пределах от 20 до 40°С, предпочтительно в пределах от 30°С до 38°С. рН среды поддерживают в пределах от 5 до 9, предпочтительно от 6.5 до 7.2. рН среды можно доводить аммиаком, карбонатом кальция, различными кислотами, основаниями и буферными растворами. Обычно выращивание в течение от 1-го до 5-ти дней приводит к накоплению целевой L-аминокислоты в культуральной жидкости.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions, for example, by stirring 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 ° C 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 with ammonia, calcium carbonate, various acids, bases and buffers. Usually, cultivation 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-аминокислота может быть выделена и очищена методами ионообменной хроматографии, концентрирования и/или кристаллизации.After growth, solid residues, such as cells, can be removed from the culture fluid by centrifugation or filtration through a membrane, and then the L-amino acid can be isolated and purified by ion exchange chromatography, concentration and / or crystallization.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на следующие неограничивающие настоящее изобретение Примеры.The present invention will be described in more detail below with reference to the following non-limiting Examples.

Пример 1. Конструирование штамма Е.coli с нарушенной системой транспорта PTS.Example 1. Construction of E. coli strain with impaired PTS transport system.

1. Удаление оперона ptsHI-crr1. Removal of the ptsHI-crr operon

Штамм, содержащий делецию оперона ptsHI-crr, конструировали с помощью метода, впервые разработанного Datsenko, К.А и Wanner, B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12), 6640-6645) и названного "Red-driven integration". ДНК-фрагмент, содержащий маркер CmR, кодируемый геном cat, получали с помощью ПЦР с использованием праймеров P1 (SEQ ID NO:7) и Р2 (SEQ ID NO:8) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR в качестве матрицы (заявка по РСТ WO 05/010175). Праймер Р1 содержит как область, комплементарную области из 36 нуклеотидов, локализованной на 5' конце оперона ptsHI-crr, так и область, комплементарную 24-м нуклеотидам области attL. Праймер Р2 содержит как область, комплементарную области из 36 нуклеотидов, локализованной на 3' конце оперона ptsHI-crr, так и область, комплементарную 24-м нуклеотидам области attR. Использовался следующий температурный профиль для проверки с помощью ПЦР: денатурация при 95°С в течение 3-х мин; профиль для 2-х первых циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для последних 25-ти циклов: 30 сек при 95°С, 30 сек при 54°С, 40 сек при 72°С; заключительный шаг: 5 мин при 72°С.A strain containing a deletion of the ptsHI-crr operon was constructed using a method first developed by Datsenko, K.A. and Wanner, BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12), 6640-6645) and named " Red-driven integration. " A DNA fragment containing the Cm R marker encoded by the cat gene was obtained by PCR using primers P1 (SEQ ID NO: 7) and P2 (SEQ ID NO: 8) and plasmid pMW118-attL-Cm-attR as a template ( PCT Application WO 05/010175). Primer P1 contains both a region complementary to the 36 nucleotide region localized at the 5 'end of the ptsHI-crr operon and a region complementary to the 24 nucleotides of the attL region. Primer P2 contains both a region complementary to the 36 nucleotide region localized at the 3 'end of the ptsHI-crr operon and a region complementary to the 24 nucleotides of the attR region. The following temperature profile was used for PCR testing: denaturation at 95 ° C for 3 minutes; profile for the first 2 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the last 25 cycles: 30 sec at 95 ° C, 30 sec at 54 ° C, 40 sec at 72 ° C; final step: 5 min at 72 ° C.

Полученный продукт ПЦР - фрагмент длиной 1699 п.о. (Фиг.2) очищали в агарозном геле и использовали для электропорации в штамм Е.coli MG1655 (АТСС 700926), содержащий плазмиду pKD46, репликация которой чувствительна к высокой температуре. Плазмида pKD46 (Datsenko, K.A. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12:6640-45) содержит ДНК-фрагмент фага λ (инвентарный номер последовательности J02459 в базе данных GenBank) длиной 2,154 нуклеотида (31088-33241), а также содержит гены λ Red гомологичной системы рекомбинации (γ, β, ехо гены) под контролем промотора ParaB, индуцируемого арабинозой. Плазмида pKD46 необходима для интеграции продукта ПЦР в хромосому штамма MG1655,The resulting PCR product is a 1699 bp fragment. (Figure 2) was purified on an agarose gel and used for electroporation into E. coli strain MG1655 (ATCC 700926) containing the plasmid pKD46, the replication of which is sensitive to high temperature. Plasmid pKD46 (Datsenko, KA and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 12: 6640-45) contains a phage λ DNA fragment (accession sequence number J02459 in the GenBank database) of 2.154 nucleotides (31088-33241), and also contains the λ Red genes of a homologous recombination system (γ, β, exo genes) under the control of the araB inducer P araB . Plasmid pKD46 is required for integration of the PCR product into the chromosome of strain MG1655,

Электрокомпетентные клетки приготавливали следующим образом: ночную культуру штамма Е.coli MG1655/pKD46 выращивали при 30°С в LB среде, содержащей ампициллин (100 мг/л), разводили в 100 раз при помощи 5 мл среды SOB (Sambrook et al, "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)), содержащей ампициллин и L-арабинозу (1 мМ). Полученную культуру выращивали с аэрацией при 30°С до достижения ею значений оптической плотности OD600≈0.6, после чего делали клетки электрокомпетентными путем концентрирования их в 100 раз и трехкратной отмывки ледяной деионизированной H2O. Электропорацию проводили с использованием 70 мкл клеток и ≈100 нг продукта ПЦР. После электропорации клетки инкубировали в 1 мл среды SOC (Sambrook et al, "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) при 37°С в течение 2.5 часов, после чего высевали на чашки с L-агаром, содержащим хлорамфеникол в концентрации 30 мкг/мл и выращивали при 37°С для отбора CmR рекомбинантов. Затем для удаления плазмиды pKD46, проводили 2 пассажа на L-агаре с Cm при 42°С и полученные колонии проверяли на чувствительность к ампициллину.Electrocompetent cells were prepared as follows: an overnight culture of E. coli strain MG1655 / pKD46 was grown at 30 ° C in LB medium containing ampicillin (100 mg / L), diluted 100 times with 5 ml of SOB medium (Sambrook et al, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) containing ampicillin and L-arabinose (1 mM). The resulting culture was grown with aeration at 30 ° C until it reached an optical density of OD 600 ≈0.6, after which the cells were made electrocompetent by concentrating them 100 times and washing three times with ice-cold deionized H 2 O. Electroporation was performed using 70 μl of cells and ≈100 ng of the PCR product. After electroporation, cells were incubated in 1 ml of SOC medium (Sambrook et al, "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) at 37 ° C for 2.5 hours, after which they were plated on L plates -agar containing chloramphenicol at a concentration of 30 μg / ml and grown at 37 ° C to select Cm R recombinants. Then, to remove plasmid pKD46, 2 passages were performed on L-agar with Cm at 42 ° C and the obtained colonies were tested for sensitivity to ampicillin.

2. Подтверждение делении оперона ptsHI-crr с помощью ПЦР2. Confirmation of the division of the ptsHI-crr operon by PCR

Мутант с делегированным опероном ptsHI-crr, содержащий ген устойчивости к Cm проверяли с помощью ПЦР. Локус-специфические праймеры Р3 (SEQ ID NO:9) и Р4 (SEQ ID NO:10) использовались для проверки делении с помощью ПЦР, Использовался следующий температурный профиль для проверки с помощью ПЦР: денатурация при 94°С в течение 3-х мин; профиль для 30 циклов: 30 сек при 94°С, 30 сек при 54°С, 1 мин при 72°С; заключительный шаг: 7 мин при 72°С. Длина продукта ПЦР, полученного в результате реакции с использованием в качестве матрицы клеток родительского штамма ptsHI-crr +MG1655, составила ~3.0 тыс. п.о. (Фиг.3). Мутантный штамм назвали MG1655 Δ ptsHI-crr::cat.A mutant with the ptsHI-crr delegated operon containing the Cm resistance gene was checked by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 9) and P4 (SEQ ID NO: 10) were used to verify fission by PCR. The following temperature profile was used to verify fission by PCR: denaturation at 94 ° C for 3 min ; profile for 30 cycles: 30 sec at 94 ° C, 30 sec at 54 ° C, 1 min at 72 ° C; final step: 7 min at 72 ° C. The length of the PCR product obtained by the reaction using the parental strain ptsHI-crr + MG1655 as a matrix of cells was ~ 3.0 kb. (Figure 3). The mutant strain was named MG1655 Δ ptsHI-crr :: cat.

3. Удаление гена устойчивости к хлорамфиниколу Cm (cat gene) из хромосомы штаммов Е.coli MG1655-Δ ptsHI-crr::cat3. Removal of the Cm chloramphenicolol resistance gene (cat gene) from the chromosome of E. coli strains MG1655-Δ ptsHI-crr :: cat

Ген устойчивости Cm (ген cat) удаляли из хромосомы штамма MG1655 Δ ptsHI-crr::cat с помощью системы int-xis. Для этой цели штамм Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr::cat трансформировали плазмидой pMWts-Int/Xis (заявка РСТ WO 05/010175). Трансформированные клоны отбирали на LB-среде, содержащей ампицилин в концентрации 100 мкг/мл. Клетки инкубировали при 30°С в течение ночи. Трансформированные клоны освобождали от гена cat путем выращивания отдельных колоний при 37°С (при этой температуре репрессор Cits в некоторой мере инактивируется, тогда как гены int/xis активируются) с последующей селекцией вариантов CmSАрR. Удаление гена cat из хромосомы штаммов подтверждали при помощи ПЦР. Локус-специфичные праймеры Р3 (SEQ ID NO:9) и Р4 (SEQ ID NO:10) использовали для такого подтверждения путем ПЦР. Условия проведения ПЦР были такими же, как описано выше. Продукт ПЦР, полученный в случае использования в качестве матрицы клеток с удаленным геном cat, составил в длину ~0,4 тыс.п.о. Так получали штамм-продуцент L-аминокислот с инактивированным опероном ptsHI-crr, из которого удален ген cat. Этот штамм назвали MG1655 Δ ptsHI-crr.The Cm resistance gene (cat gene) was removed from the chromosome of strain MG1655 Δ ptsHI-crr :: cat using the int-xis system. For this purpose, E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr :: cat was transformed with the plasmid pMWts-Int / Xis (PCT application WO 05/010175). Transformed clones were selected on LB medium containing ampicillin at a concentration of 100 μg / ml. Cells were incubated at 30 ° C. overnight. Transformed clones were freed from the cat gene by growing individual colonies at 37 ° C (at this temperature, the Cits repressor is inactivated to some extent, while the int / xis genes are activated), followed by selection of Cm S Ap R variants. Removal of the cat gene from the chromosome of the strains was confirmed by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 9) and P4 (SEQ ID NO: 10) were used for this confirmation by PCR. The PCR conditions were the same as described above. The PCR product obtained in the case of using cells with the deleted cat gene as a matrix was ~ 0.4 kb in length. Thus, a L-amino acid producing strain with the inactivated ptsHI-crr operon was obtained, from which the cat gene was deleted. This strain was named MG1655 Δ ptsHI-crr.

Пример 2. Замена природного промотора оперона alsABC на гибридный промотор PL-tac в Е.coli.Example 2. Replacing the natural promoter of the alsABC operon with the hybrid P L-tac promoter in E. coli.

Для замены природного промотора оперона alsABC, ДНК-фрагмент, содержащий гибридный промотор PL-tac и маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR), кодируемый геном cat, вставляли в хромосому штамма Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr взамен природного промотора при помощи метода, описанного Datsenko К.A. and Wanner B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:6640-6645) и получившего название "Red-опосредованной интеграции" и/или "Red-зависимой интеграции", что также описано в Примере 1.To replace the natural promoter of the alsABC operon, a DNA fragment containing the P L-tac hybrid promoter and the chloramphenicol resistance marker (Cm R ) encoded by the cat gene was inserted into the chromosome of E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr instead of the natural promoter using the method, described by Datsenko K.A. and Wanner BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 6640-6645) and dubbed "Red-mediated integration" and / or "Red-dependent integration", which is also described in Example 1.

Гибридный промотор получали методом ПЦР с использованием хромосомной ДНК штамма Е.coli В-3996РL-tacxylE (заявка РСТ WO 2006043730) в качестве матрицы и праймеров Р5 (SEQ ID NO 11 и P6 (SEQ ID NO:12). Условия проведения ПЦР описаны в Примере 1.The hybrid promoter was obtained by PCR using the chromosomal DNA of E. coli strain B-3996P L-tac xylE (PCT application WO 2006043730) as a matrix and primers P5 (SEQ ID NO 11 and P6 (SEQ ID NO: 12). described in Example 1.

Амплифицированный ДНК-фрагмент очищали при помощи электрофореза в агарозном геле, экстрагировали с использованием колонок "GenElute Spin Columns" ("Sigma", США) и переосаждали с помощью этанола. Полученный ДНК-фрагмент использовали для электропорации и Red-опосредованной интеграции в хромосому штамма Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr/pKD46, как описано в Примере 1.The amplified DNA fragment was purified by agarose gel electrophoresis, extracted using GenElute Spin Columns (Sigma, USA), and reprecipitated using ethanol. The obtained DNA fragment was used for electroporation and Red-mediated integration into the chromosome of E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr / pKD46, as described in Example 1.

Колонии выращивали в течение 24 часов и затем тестировали на наличие маркера CmR вместо природного промотора оперона alsABC при помощи ПЦР с использованием праймеров Р7 (SEQ ID NO:13) и Р8 (SEQ ID NO:14). Для этого колонию суспендировали в воде (20 мкл) и полученную суспензию (1 мкл) использовали для ПЦР. Условия проведения ПЦР описаны в Примере 1. Несколько тестированных CmR-колоний содержали искомый ДНК-фрагмент размером ~2.1 тыс. п.о., что подтвердило присутствие гибридного промотора PL-tac и маркера CmR вместо природного промотора оперона alsABC размером ~0.3 тыс. п.о. (Фиг.3). Один из полученных штаммов освобождали от термочувствительной плазмиды pKD46 путем культивирования при 37°С, в результате чего получали штамм Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr PL-tacalsABC.Colonies were grown for 24 hours and then tested for the presence of the Cm R marker instead of the natural promoter of the alsABC operon using PCR using primers P7 (SEQ ID NO: 13) and P8 (SEQ ID NO: 14). For this, the colony was suspended in water (20 μl) and the resulting suspension (1 μl) was used for PCR. The PCR conditions are described in Example 1. Several tested Cm R colonies contained the desired DNA fragment ~ 2.1 kb in size, which confirmed the presence of the P L-tac hybrid promoter and the Cm R marker instead of the natural alsABC operon promoter of ~ 0.3 thousand bp (Figure 3). One of the obtained strains was freed from the heat-sensitive plasmid pKD46 by culturing at 37 ° C, whereby E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr P L-tac alsABC was obtained.

Способность к росту на минимальной среде, содержащей глюкозу (4%) в качестве источника углерода, проверяли для трех штаммов Е.coli: MG1655, MG1655ΔptsHI-crr, MG1655ΔptsHI-crr PL-tacalsABC. Как следует из Фиг.4, штамм Е.coli MG1655ΔptsHI-crr обладал низкой скоростью роста (µ~0.06) на минимальной среде Адаме, содержащей глюкозу. Усиление экспрессии оперона alsABC значительно улучшало ростовые характеристики реципиентных штаммов на минимальной среде Адамс, содержащей глюкозу.The ability to grow on a minimal medium containing glucose (4%) as a carbon source was tested for three strains of E. coli: MG1655, MG1655ΔptsHI-crr, MG1655ΔptsHI-crr P L-tac alsABC. As follows from Figure 4, the E. coli strain MG1655ΔptsHI-crr had a low growth rate (μ ~ 0.06) on minimal Adam medium containing glucose. The enhanced expression of the alsABC operon significantly improved the growth characteristics of the recipient strains on Adams minimal medium containing glucose.

Пример 3. Влияние усиленной экспрессии оперона alsABC в штамме Е.coli с нарушенной системой транспорта PTS на продукцию L-треонинаExample 3. The effect of enhanced expression of the alsABC operon in E. coli strain with impaired PTS transport system on the production of L-threonine

Для того чтобы разрушить транспортную систему PTS в штамме-продуценте треонина Е.coli VKPM В-3996 на хромосоме этого штамма был инактивирован оперон ptsH1-crr. Для этой цели ДНК-фрагменты из хромосомы вышеописанного штамма Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr::cat переносили в штамм Е.coli VKPM В-3996 с помощью Р1 трансдукции (Miller, J.H. Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab, Press, 1972, Plainview, NY), чтобы получить штамм В-3996-Δ ptsHI-crr::cat.In order to disrupt the PTS transport system in the E. coli VKPM B-3996 threonine-producing strain strain, the operon ptsH1-crr was inactivated on the chromosome of this strain. For this purpose, DNA fragments from the chromosome of the above E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr :: cat were transferred to E. coli strain VKPM B-3996 using P1 transduction (Miller, JH Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab, Press, 1972, Plainview, NY) to obtain strain B-3996-Δ ptsHI-crr :: cat.

Мутанты с удаленным опероном ptsHI-crr, промаркированные геном устойчивости Cm, проверяли с помощью ПЦР. Локус-специфические праймеры Р3 (SEQ ID NO:9) и Р4 (SEQ ID NO:10) использовали в ПЦР для этой проверки. Условия для проверки с помощью ПЦР описаны выше. Продукт ПЦР, полученный в реакции, где в качестве матрицы использовали родительский штамм ptsHI-crr+ В-3996, имел в длину ~3.0 тыс. п.о. Продукт ПЦР, полученный в реакции с использованием в качестве матрицы мутантного штамма В-3996 Δ ptsHI-crr::cat имел в длину ~2.0 тыс. п.о. (Фиг.2).Mutants with the deleted ptsHI-crr operon marked by the Cm resistance gene were checked by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 9) and P4 (SEQ ID NO: 10) were used in PCR for this check. The conditions for PCR testing are described above. The PCR product obtained in the reaction, where the parent strain ptsHI-crr + B-3996 was used as a matrix, was ~ 3.0 kb in length. The PCR product obtained in the reaction using the mutant strain B-3996 Δ ptsHI-crr :: cat as a matrix was ~ 2.0 kb in length. (Figure 2).

Ген устойчивости Cm (ген cat) удаляли из хромосомы штамма Е.coli В-3996 ΔptsHI-crr::cat с помощью системы int-xis. Для этой цели штамм Е.coli В-3996 ΔptsHI-crr::cat трансформировали плазмидой pMWts-Int/Xis (заявка РСТ WO 05/010175).The Cm resistance gene (cat gene) was removed from the chromosome of E. coli strain B-3996 ΔptsHI-crr :: cat using the int-xis system. For this purpose, E. coli strain B-3996 ΔptsHI-crr :: cat was transformed with the plasmid pMWts-Int / Xis (PCT application WO 05/010175).

Трансформированные клоны отбирали на LB-среде, содержащей ампицилин в концентрации 100 мкг/мл. Клетки инкубировали при 30°С в течение ночи. Трансформированные клоны освобождали от гена cat путем выращивания отдельных колоний при 37°С (при этой температуре репрессор CIts в некоторой мере инактивируется, тогда как гены int/xis активируются) с последующей селекцией вариантов CmSАрR. Удаление гена cat из хромосомы штаммов подтверждали при помощи ПЦР. Локус-специфичные праймеры Р3 (SEQ ID NO:9) и Р4 (SEQ ID NO:10) использовали для такого подтверждения путем ПЦР. Условия проведения ПЦР были такими же, как описано выше. Продукт ПЦР, полученный в случае использования в качестве матрицы клеток с удаленным геном cat, составил в длину ~0,3 тыс. п.о. Таким образом, получали штамм-продуцент L-треонина с инактивированным опероном ptsHI-crr, из которого был удален ген cat. Этот штамм назвали B-3996 ΔptsHI-crr.Transformed clones were selected on LB medium containing ampicillin at a concentration of 100 μg / ml. Cells were incubated at 30 ° C. overnight. Transformed clones were released from the cat gene by growing individual colonies at 37 ° C (at this temperature, the CIts repressor is inactivated to some extent, while the int / xis genes are activated), followed by selection of Cm S Ap R variants. Removal of the cat gene from the chromosome of the strains was confirmed by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 9) and P4 (SEQ ID NO: 10) were used for this confirmation by PCR. The PCR conditions were the same as described above. The PCR product obtained when cells with the cat gene were used as a matrix was ~ 0.3 kb in length. Thus, an Lts-threonine producer strain with the inactivated ptsHI-crr operon was obtained from which the cat gene was removed. This strain was named B-3996 ΔptsHI-crr.

Для усиления экспрессии оперона alsABC в штамме E.coli B-3996 ΔptsHI-crr природный промотор оперона alsABC заменяли на гибридный промотор РL-tac. Для этой цели, ДНК-фрагменты из хромосомы вышеописанного штамма Е.coli MG1655 ΔptsHI-crr PL-tac alsABC переносили в штамм Е.coli B-3996 ΔptsHI-crr с помощью Р1 трансдукции (Miller, J.H. Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, 1972, Plainview, NY) чтобы получить штамм Е.coli В-3996-Δ ptsHI-crr РL-tac alsABC.To enhance the expression of the alsABC operon in the E. coli strain B-3996 ΔptsHI-crr, the natural promoter of the alsABC operon was replaced by the P L-tac hybrid promoter. For this purpose, DNA fragments from the chromosome of the above E. coli strain MG1655 ΔptsHI-crr P L-tac alsABC were transferred to E. coli strain B-3996 ΔptsHI-crr using P1 transduction (Miller, JH Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, 1972, Plainview, NY) to obtain E. coli strain B-3996-Δ ptsHI-crr P L-tac alsABC.

Удаление оперона ptsHI-crr в штамме Е.coli B-3996-ΔptsHI-crr PL-tacalsAB проверяли с помощью ПЦР. Локус-специфические праймеры Р3 (SEQ ID NO:9) и Р4 (SEQ ID NO:10) использовали в ПЦР для проверки. Условия ПЦР для проверки описаны выше. Продукт ПЦР, полученный в реакции, где в качестве матрицы использовался штамм B-3996-ΔptsHI-crr PL-tacalsAB, составил в длину ~0.3 тыс. п.о.Removal of the ptsHI-crr operon in E. coli strain B-3996-ΔptsHI-crr P L-tac alsAB was verified by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 9) and P4 (SEQ ID NO: 10) were used in PCR for verification. The PCR conditions for verification are described above. The PCR product obtained in the reaction, where the strain B-3996-ΔptsHI-crr P L-tac alsAB was used as a matrix, was ~ 0.3 kb in length.

Замена природного промотора оперона alsABC на гибридный промотор РL-tac и маркер CmR в штамме Е.coli B-3996-ΔptsHI-crr РL-tac alsABC проверяли с помощью ПЦР. Локус-специфические праймеры Р7 (SEQ ID NO:13) и Р8 (SEQ ID NO:14) использовали в ПЦР для проверки. Условия этой ПЦР приведены выше. Продукт ПЦР, полученный в реакции, где в качестве матрицы использовался штамм B-3996-ΔptsHI-crr PL-tacalsABC имел в длину ~2.1 тыс. п.о.The replacement of the natural promoter of the alsABC operon with the P L-tac hybrid promoter and the Cm R marker in the E. coli strain B-3996-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC was verified by PCR. Locus-specific primers P7 (SEQ ID NO: 13) and P8 (SEQ ID NO: 14) were used in PCR for verification. The conditions of this PCR are given above. The PCR product obtained in the reaction where the strain B-3996-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC was used as a matrix was ~ 2.1 thousand bp in length.

Затем штаммы Е.coli B-3996, B-3996-ΔptsHI-crr и B-3996-ΔptsHI-crr PL-tacalsABC каждый выращивали при температуре 37°С в течение 18-ти часов в питательном бульоне и затем 0.3 мл каждой из полученных культур инокулировали в 3 мл среды для ферментации следующего состава в пробирки размером 20×200 мм и культивировали при температуре 37°С в течение 72 часов на роторной качалке.Then, E. coli strains B-3996, B-3996-ΔptsHI-crr and B-3996-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC were each grown at 37 ° C for 18 hours in nutrient broth and then 0.3 ml each from the obtained cultures were inoculated in 3 ml of fermentation medium of the following composition into 20 × 200 mm test tubes and cultured at a temperature of 37 ° C for 72 hours on a rotary shaker.

После выращивания количество накопленного в среде L-треонина определяли с помощью бумажной хроматографии, с использованием подвижной фазы следующего состава: бутанол: уксусная кислота: вода=4:1:1 (v/v). Раствор (2%) нингидрина в ацетоне использовали для визуализации. Пятно, содержащее L-треонин, вырезали; L-треонин элюировали 0.5% водным раствором CdCl2, после чего количество L-треонина оценивали спектрофотометрическим методом при длине волны 540 нм. Результаты пяти независимых пробирочных ферментации приведены в Таблице 1.After growing, the amount of L-threonine accumulated in the medium was determined by paper chromatography using the mobile phase of the following composition: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). A solution (2%) of ninhydrin in acetone was used for visualization. A spot containing L-threonine was excised; L-threonine was suirable 0.5% aqueous solution of CdCl 2 , after which the amount of L-threonine was estimated spectrophotometrically at a wavelength of 540 nm. The results of five independent in vitro fermentations are shown in Table 1.

Использовали ферментационную среду следующего состава (г/л):Used fermentation medium of the following composition (g / l):

ГлюкозаGlucose 80.080.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 22.022.0 K2HPO4 K 2 HPO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 0.80.8 MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 0,020.02 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0.020.02 ТиаминThiamine 0.0020.002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1.01.0 СаСО3 CaCO 3 30.030.0

MgSO4·7H2O и СаСО3 стерилизовали раздельно.MgSO 4 · 7H 2 O and CaCO 3 were sterilized separately.

Как следует из Таблицы 1, штамм B-3996-ΔptsHI-crr PL-tacalsABC накапливал большее количество L-треонина по сравнению со штаммом В-3996.As follows from Table 1, strain B-3996-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC accumulated a greater amount of L-threonine compared to strain B-3996.

Пример 4. Продукция L-лизина штаммом Е.coli AJ11442-PL-tacalsABCExample 4. Production of L-lysine by E. coli strain AJ11442-P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию лизина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr PL-tacalsAB могут быть перенесены в штамм-продуцент L-лизина Е.coli AJ11442 с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab, Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм AJ11442-PL-tacalsABC.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on lysine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsAB described above can be transferred to the E. coli AJ11442 L-lysine producer strain using P1 transduction ( Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab, Press, Plainview, NY), whereby AJ11442-P L-tac alsABC strain can be obtained.

Оба штамма Е.coli, AJ11442 и AJ11442-PL-tacalsABC, могут быть выращены в L-среде при 37°С; и по 0.3 мл полученных культур может быть внесено в 20 мл ферментационной среды, содержащей необходимые антибиотики, в колбы объемом 500 мл. Культивирование может производиться при 37°С в течение 16 часов с использованием возвратно-поступательной качалки со скоростью перемешивания 115 об/мин. После выращивания количество L-лизина и остаточной глюкозы в среде может быть измерено известным способом (Biotech-analyzer AS210, производитель - Sakura Seiki Co.). Затем для каждого из штаммов может быть рассчитан выход L-лизина в пересчете на потребленную глюкозу.Both strains of E. coli, AJ11442 and AJ11442-P L-tac alsABC, can be grown in L-medium at 37 ° C; and 0.3 ml of the obtained cultures can be introduced into 20 ml of a fermentation medium containing the necessary antibiotics into 500 ml flasks. Cultivation can be carried out at 37 ° C for 16 hours using a reciprocating rocking chair with a stirring speed of 115 rpm. After growing, the amount of L-lysine and residual glucose in the medium can be measured in a known manner (Biotech-analyzer AS210, manufacturer - Sakura Seiki Co.). Then, for each of the strains, the yield of L-lysine in terms of glucose consumed can be calculated.

Может быть использована ферментационная среда следующего состава (г/л):Can be used in a fermentation medium of the following composition (g / l):

ГлюкозаGlucose 4040 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 2424 К2HPO4 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 доводят до 7.0 с помощью КОН, и среду автоклавируют при 115°С в течение 10 мин. Глюкозу и MgSO4 7H2O стерилизуют раздельно. Также добавляют СаСО3 до концентрации 30 г/л, предварительно простерилизованного 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 are sterilized separately. CaCO 3 is also added to a concentration of 30 g / l, previously sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours.

Пример 5. Продукция L-цистеина штаммом Е.coli JM15(ydeD)PL-tacalsABCExample 5. Production of L-cysteine by E. coli strain JM15 (ydeD) P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-цистеина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr РL-tac alsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-цистеина Е.coli JM15(ydeD) с помощью Р1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм JM15(ydeD)-PL-tac alsABC.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on L-cysteine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655-ΔptsHI-crr P described above L-tac alsABC can be transferred to the E. coli JM15 L-cysteine producer strain (ydeD) c using P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby the JM15 (ydeD) -P L-tac alsABC strain can be obtained.

Штамм Е.coli JM15(ydeD) является производным штамма Е.coli JM15 (патент США 6,218,168), который может быть трансформирован ДНК, содержащей ген ydeD, кодирующий мембранный белок, не вовлеченный в пути биосинтеза ни одной из L-аминокислот (патент США 5,972,663). Штамм JM15 (CGSC# 5042) может быть получен из генетической коллекции университета города Нью Хавен в США (The Е.coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA), (http://cgsc.biology.yale.edu/).The E. coli strain JM15 (ydeD) is a derivative of the E. coli strain JM15 (US patent 6,218,168), which can be transformed with DNA containing the ydeD gene encoding a membrane protein not involved in the biosynthesis of any of the L-amino acids (US patent 5,972,663 ) Strain JM15 (CGSC # 5042) can be obtained from the genetic collection of the University of New Haven in the USA (The E. coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA), (http://cgsc.biology.yale.edu/ )

Условия ферментации для оценки продукции L-цистеина детально описаны в Примере 6 патента США 6,218,168.Fermentation conditions for evaluating L-cysteine production are described in detail in Example 6 of US Pat. No. 6,218,168.

Пример 6. Продукция L-лейцина штаммом Е.coli 57-PL-tacalsABCExample 6. Production of L-leucine by E. coli strain 57-P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-лейцина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr PL-tacalsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-лейцина Е.coli 57 (VKPM В-7386, патент США 6,124,121) с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 57-PL-tacalsABC. Штамм 57 был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (РФ, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 19 мая 1997 года с инвентарным номером VKPM В-7386.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on the production of L-leucine, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the E. coli 57 L-leucine producer strain (VKPM B- 7386, U.S. Patent 6,124,121) by P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby 57-P L-tac alsABC strain can be obtained. Strain 57 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (RF, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on May 19, 1997 with accession number VKPM B-7386.

Оба штамма Е.coli, 57 и 57-PL-tacalsABC могут быть выращены в течение 18-24 часов при температуре 37°С на чашках с L-агаром. Для получения посевной культуры указанные штаммы могут быть выращены на роторной качалке (250 об/мин) при 32°С в течение 18 часов в пробирках размером 20×200 мм, содержащих 2 мл L-бульона с 4% сахарозы. Затем в ферментационную среду может быть внесено по 0.21 мл (10%) посевной культуры. Ферментацию можно проводить в 2 мл минимальной ферментационной среды в пробирках размером 20×200 мм. Клетки могут быть выращены в течение 48-72 часов при 32°C с перемешиванием (250 об/мин). Количество L-лейцина может быть измерено с помощью бумажной хроматографии (состав подвижной фазы: бутанол - уксусная кислота - вода=4:1:1).Both strains of E. coli, 57 and 57-P L-tac alsABC can be grown for 18-24 hours at 37 ° C on plates with L-agar. To obtain a seed culture, these strains can be grown on a rotary shaker (250 rpm) at 32 ° C for 18 hours in 20 × 200 mm test tubes containing 2 ml of L-broth with 4% sucrose. Then, 0.21 ml (10%) of the seed culture can be added to the fermentation medium. Fermentation can be carried out in 2 ml of minimal fermentation medium in test tubes measuring 20 × 200 mm. Cells can be grown for 48-72 hours at 32 ° C with stirring (250 rpm). The amount of L-leucine can be measured using paper chromatography (composition of the mobile phase: butanol - acetic acid - water = 4: 1: 1).

Может быть использована ферментационная среда (рН 7.2) следующего состава (г/л):A fermentation medium (pH 7.2) of the following composition (g / l) can be used:

ГлюкозаGlucose 60.060.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 25.025.0 К2HPO4 K 2 HPO 4 2.02.0 MgSO4·H2OMgSO 4 · H 2 O 1.01.0 ТиаминThiamine 0.010.01 СаСО3 CaCO 3 25,025.0

Глюкозу и мел стерилизуют раздельно.Glucose and chalk are sterilized separately.

Пример 7. Продукция L-гистидина штаммом Е.coli 80-PL-tacalsABCExample 7. The production of L-histidine strain E. coli 80-P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-гистидина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr PL-tacalsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-гистидина Е.coli 80 с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 80-PL-tacalsABC. Штамм 80 описан в патенте РФ 2119536 и депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (Россия, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 15 октября 1999 года с инвентарным номером VKPM B-7270. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора 12 июля 2004 года.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on L-histidine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain described above MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the E. coli 80 L-histidine producer strain using P1- transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby the 80-P L-tac alsABC strain can be obtained. Strain 80 is described in RF patent 2119536 and deposited in the All-Russian collection of industrial microorganisms (Russia, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) October 15, 1999 with accession number VKPM B-7270. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty on July 12, 2004.

Оба штамма Е.coli, 80 и 80-PL-tacalsABC могут быть выращены в L-бульоне при 29°С в течение 6 часов. Затем по 0.1 мл полученных культур может быть внесено в 2 мл ферментационной среды в пробирки размером 20×200 мм, и культуры могут быть выращены при 29°С в течение 65 часов на роторной качалке (350 об/мин). После выращивания количество накопленного в среде гистидина может быть определено с помощью бумажной хроматографии. Может быть использована подвижная фаза следующего состава: п-бутанол - уксусная кислота - вода=4:1:1 (v/v). Раствор нингидрина (0.5%) в ацетоне может быть использован для визуализации.Both strains of E. coli, 80 and 80-P L-tac alsABC can be grown in L-broth at 29 ° C for 6 hours. Then, 0.1 ml of the obtained cultures can be introduced into 2 ml of fermentation medium in 20 × 200 mm test tubes, and the cultures can be grown at 29 ° С for 65 hours on a rotary shaker (350 rpm). After growing, the amount of histidine accumulated in the medium can be determined by paper chromatography. The mobile phase of the following composition can be used: p-butanol - acetic acid - water = 4: 1: 1 (v / v). A solution of ninhydrin (0.5%) in acetone can be used for visualization.

Может быть использована ферментационная среда (рН 6.0) следующего состава (г/л):A fermentation medium (pH 6.0) of the following composition (g / l) can be used:

ГлюкозаGlucose 100.0100.0 Мамено (гидролизат соевых бобов)Mameno (soybean hydrolyzate) 0.2 общего азота0.2 total nitrogen L-пролинL-proline 1.01.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 25.025.0 KH2PO4 KH 2 PO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0.010.01 MnSO4 MnSO 4 0.010.01 ТиаминThiamine 0.0010.001 БетаинBetaine 2.02.0 СаСО3 CaCO 3 60.060.0

Глюкозу, пролин, бетаин и СаСО3 стерилизуют раздельно. рН доводят до 6.0 перед стерилизацией.Glucose, proline, betaine and CaCO 3 are sterilized separately. The pH is adjusted to 6.0 before sterilization.

Пример 8. Продукция L-глутаминовой кислоты штаммом Е.coli VL334thrC+-PL-tac alsABCExample 8. The production of L-glutamic acid strain E. coli VL334thrC + -P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-глутаминовой кислоты ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr РL-tac alsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-глутаминовой кислоты Е. VL334thrC+ (ЕР 1172433) с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм VL334thrC+-PL-tac alsABC. Штамм VL334thrC+ был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (Россия, 117545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) 6 декабря 2004 года с инвентарным номером VKPM В-8961. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора 8 декабря 2004 года.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on the production of L-glutamic acid, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the L-glutamic acid producing strain E. VL334thrC + (EP 1172433) by P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain VL334thrC + -P L-tac alsABC can be obtained. The strain VL334thrC + was deposited in the All-Russian collection of industrial microorganisms (Russia, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on December 6, 2004 with accession number VKPM B-8961. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty on December 8, 2004.

Оба штамма, VL334thrC+ и VL334thrC+-PL-tacalsABC, могут быть выращены на чашках с L-агаром при 37°С в течение 18-24 часов. Далее, одна петля клеток может быть перенесена в пробирки, содержащие 2 мл ферментационной среды. Ферментационная среда может содержать глюкозу - 60 г/л, сульфат аммония - 25 г/л, KH2PO4 - 2 г/л, MgSO4 - 1 г/л, тиамин - 0.1 мг/мл, L-изолейцин - 70 мкг/мл и СаСО3 - 25 г/л (рН 7.2). Глюкозу и мел стерилизуют раздельно. Выращивание может производиться при 30°С в течение 3 дней с перемешиванием. После выращивания количество полученной L-глутаминовой кислоты может быть определено с помощью бумажной хроматографии (состав подвижной фазы: бутанол - уксусная кислота - вода=4:1:1) с последующим окрашиванием нингидрином (1% раствор в ацетоне) и дальнейшим элюированием полученных соединений в 50% этаноле с 0.5% CdCl2.Both strains, VL334thrC + and VL334thrC + -P L-tac alsABC, can be grown on L-agar plates at 37 ° C for 18-24 hours. Further, one loop of cells can be transferred to tubes containing 2 ml of fermentation medium. The fermentation medium may contain glucose - 60 g / l, ammonium sulfate - 25 g / l, KH 2 PO 4 - 2 g / l, MgSO 4 - 1 g / l, thiamine - 0.1 mg / ml, L-isoleucine - 70 μg / ml and CaCO 3 - 25 g / l (pH 7.2). Glucose and chalk are sterilized separately. Cultivation can be carried out at 30 ° C for 3 days with stirring. After growing, the amount of L-glutamic acid obtained can be determined using paper chromatography (composition of the mobile phase: butanol - acetic acid - water = 4: 1: 1), followed by staining with ninhydrin (1% solution in acetone) and further eluting the obtained compounds in 50% ethanol with 0.5% CdCl 2 .

Пример 9. Продукция L-фенилаланина штаммом Е.coli AJ12739-PL-tac alsABCExample 9. Production of L-phenylalanine by E. coli strain AJ12739-P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-фенилаланина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr PL-tacalsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-фенилаланина Е.coli AJ12739 с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм AJ12739-PL-tacalsABC. Штамм AJ12739 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1й Дорожный проезд, 1) 6 ноября 2001 года с инвентарным номером VKPM B-8197. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора 23 августа 2002 года.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on L-phenylalanine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain described above MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the E. coli A-J12739 L-phenylalanine producer strain using P1- transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby AJ12739-P L-tac alsABC strain can be obtained. Strain AJ12739 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Road Road, 1) November 6, 2001 with accession number VKPM B-8197. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty on August 23, 2002.

Оба штамма, AJ12739-PL-tacalsABC и AJ12739, могут быть выращены при 37°С в течение 18 часов в питательном бульоне; по 0.3 мл полученных культур может быть внесено в 3 мл ферментационной среды в пробирки размером 20×200 мм, и культуры могут быть выращены при 37°С в течение 48 часов на роторной качалке. По окончании ферментации количество накопленного в среде фенилаланина может быть определено с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ), Для этой цели могут быть использованы ТСХ-пластинки размером 10×15 см, покрытые 0.11 мм-слоем силикагеля Сорбфил без флуоресцентного индикатора (Акционерное Общество Сорбполимер, Краснодар, Россия). Пластинки Сорбфил могут быть экспонированы в подвижной фазе следующего состава: пропан-2-ол: этилацетат: 25% водного аммиака: вода=40:40:7:16 (v/v). Раствор (2%) нингидрина в ацетоне может быть использован для визуализации.Both strains, AJ12739-P L-tac alsABC and AJ12739, can be grown at 37 ° C for 18 hours in nutrient broth; 0.3 ml of the obtained cultures can be introduced into 3 ml of fermentation medium in 20 × 200 mm test tubes, and the cultures can be grown at 37 ° C for 48 hours on a rotary shaker. After fermentation, the amount of phenylalanine accumulated in the medium can be determined using thin layer chromatography (TLC). For this purpose, TLC plates 10 × 15 cm in size coated with a 0.11 mm layer of Sorbfil silica gel without a fluorescent indicator can be used (Sorbpolymer Joint-Stock Company, Krasnodar , Russia). Sorbfil plates can be exposed in the mobile phase of the following composition: propan-2-ol: ethyl acetate: 25% aqueous ammonia: water = 40: 40: 7: 16 (v / v). A solution (2%) of ninhydrin in acetone can be used for visualization.

Может быть использована ферментационная среда следующего состава (г/л):A fermentation medium of the following composition (g / l) can be used:

ГлюкозаGlucose 40.040.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 16.016.0 K2HPO4 K 2 HPO 4 0.10.1 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 FeSO4·5Н2ОFeSO 4 · 5H 2 O 0.010.01 MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 0.010.01 ТиаминThiamine 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 2.02.0 ТирозинTyrosine 0.1250.125 СаСО3 CaCO 3 20.020.0

Глюкозу и сульфат магния стерилизуют раздельно. СаСО3 стерилизуют сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. рН доводят до 7.0.Glucose and magnesium sulfate are sterilized separately. CaCO 3 is sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours. The pH was adjusted to 7.0.

Пример 10. Продукция L-триптофана штаммом Е.coli SV164 (pGH5)-PL-tac alsABCExample 10. Production of L-tryptophan by E. coli strain SV164 (pGH5) -P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-триптофана ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr PL-tac alsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-триптофана Е. coli SV164 (pGH5) с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм SV164(pGH5)-PL-tac alsABC. Штамм SV164 (pGH5) подробно описан в патенте США 6,180,373 или Европейском патенте ЕР 0662143.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on L-tryptophan production, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the E. coli L-tryptophan producer strain coli SV164 (pGH5) with using P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain SV164 (pGH5) -P L-tac alsABC can be obtained. Strain SV164 (pGH5) is described in detail in US patent 6,180,373 or European patent EP 0662143.

Оба штамма, SV164(pGH5)-PL-tacalsABC и SV164(pGH5), могут быть выращены с перемешиванием при 37°С в течение 18 часов в 3 мл питательного бульона с добавлением тетрациклина (маркера плазмиды pGH5, 20 мг/мл). По 0.3 мл полученных культур может быть внесено в 3 мл ферментационной среды, содержащей тетрациклин (20 мг/мл), в пробирках размером 20×200 мм; и культуры могут быть выращены при 37°С в течение 48 часов на роторной качалке при 250 об/мин. После выращивания количество накопленного в среде триптофана может быть определено с помощью ТСХ, как описано в Примере 10.Both strains, SV164 (pGH5) -P L-tac alsABC and SV164 (pGH5), can be grown with stirring at 37 ° C for 18 hours in 3 ml of nutrient broth with tetracycline (plasmid marker pGH5, 20 mg / ml) . 0.3 ml of the obtained cultures can be introduced into 3 ml of a fermentation medium containing tetracycline (20 mg / ml) in 20 × 200 mm test tubes; and cultures can be grown at 37 ° C. for 48 hours on a rotary shaker at 250 rpm. After growing, the amount of tryptophan accumulated in the medium can be determined by TLC, as described in Example 10.

Компоненты ферментационной среды, которая может быть использована, представлены в Таблице 2; группы компонентов А, В, С, D, Е, F и Н стерилизуют раздельно, как и показано в Таблице 2, чтобы избежать нежелательных взаимодействий во время стерилизации.The components of the fermentation medium that can be used are presented in Table 2; the groups of components A, B, C, D, E, F and H are sterilized separately, as shown in Table 2, in order to avoid unwanted interactions during sterilization.

Пример 11. Продукция L-пролина штаммом Е.coli 702ilvA-PL-tacalsABCExample 11. Production of L-Proline by E. coli strain 702ilvA-P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-пролина ДНК-фрагменты из хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr РL-tac alsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-пролина Е.coli 702ilvA с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 702ilvA-PL-tac alsABC. Штамм 702ilvA депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1й Дорожный проезд, 1) 18 июля 2000 года с инвентарным номером VKPM В-8012. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора 18 мая 2001 года.To assess the effect of increased expression of the alsABC operon on L-proline production, DNA fragments from the chromosome of the E. coli strain described above MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the E. coli 702ilvA L-proline producer strain using P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain 702ilvA-P L-tac alsABC can be obtained. Strain 702ilvA was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Road passage, 1) July 18, 2000 with accession number VKPM B-8012. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty on May 18, 2001.

Оба штамма Е.coli, 702ilvA и 702ilvAPL-tacalsABC, могут быть выращены в течение 18-24 часов при температуре 37°С на чашках с L-агаром. Затем ферментация с использованием этих штаммов может производиться в тех же условиях, как описано в Примере 8.Both strains of E. coli, 702ilvA and 702ilvAP L-tac alsABC, can be grown for 18-24 hours at 37 ° C on plates with L-agar. Then fermentation using these strains can be carried out under the same conditions as described in Example 8.

Пример 12. Продукция L-аргинина штаммом Е.coli 382-РL-tac alsABCExample 12. The production of L-arginine strain E. coli 382-P L-tac alsABC

Для оценки влияния усиления экспрессии оперона alsABC на продукцию L-аргинина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е.coli MG1655-ΔptsHI-crr PL-tac alsABC могут быть перенесены в штамм-продуцент L-аргинина Е.coli 382 с помощью Р1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 382 -РL-tac alsABC. Штамм 382 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1й Дорожный проезд, 1) 10 апреля 2000 года с инвентарным номером VKPM B-7926. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора 18 мая 2001 года.To assess the effect of enhanced expression of the alsABC operon on L-arginine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain described above MG1655-ΔptsHI-crr P L-tac alsABC can be transferred to the E. coli 382 L-arginine producing strain using P1- transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain 382 -P L-tac alsABC can be obtained. Strain 382 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Road Road, 1) on April 10, 2000 with accession number VKPM B-7926. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty on May 18, 2001.

Оба штамма, 382-РL-tac alsABC и 382, могут быть выращены с перемешиванием при 37°С в течение 18 часов в 3 мл питательного бульона; по 0.3 мл полученных культур может быть внесено в 2 мл ферментационной среды в пробирки размером 20×200 мм, и культуры могут быть выращены при 32°С в течение 48 часов на роторной качалке.Both strains, 382-P L-tac alsABC and 382, can be grown with stirring at 37 ° C for 18 hours in 3 ml of nutrient broth; 0.3 ml of the resulting cultures can be introduced into 2 ml of fermentation medium in 20 × 200 mm tubes, and cultures can be grown at 32 ° C for 48 hours on a rotary shaker.

После выращивания количество накопленного в среде L-аргинина может быть определено с помощью бумажной хроматографии, при этом может быть использован следующий состав подвижной фазы: бутанол: уксусная кислота: вода=4:1:1 (v/v). Раствор нингидрина (2%) в ацетоне может быть использован для визуализации. Пятно, содержащее L-аргинин, может быть вырезано; L-аргинин может быть элюирован 0.5% водным раствором CdCl2, после чего количество L-аргинина может быть определено спектрофотометрическим методом при длине волны 540 нм.After growing, the amount of L-arginine accumulated in the medium can be determined using paper chromatography, and the following composition of the mobile phase can be used: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). A solution of ninhydrin (2%) in acetone can be used for visualization. A stain containing L-arginine can be excised; L-arginine can be eluted with a 0.5% aqueous solution of CdCl 2 , after which the amount of L-arginine can be determined spectrophotometrically at a wavelength of 540 nm.

Может быть использована ферментационная среда следующего состава (г/л):A fermentation medium of the following composition (g / l) can be used:

ГлюкозаGlucose 48.048.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 35.035.0 КН2PO4 KN 2 PO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 ТиаминThiamine 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 стерилизуют раздельно. СаСО3 стерилизуют сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. рН доводят до 7.0.Glucose and magnesium sulfate are sterilized separately. CaCO 3 is sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours. The pH was adjusted to 7.0.

Хотя указанное изобретение описано в деталях со ссылкой на Наилучший способ осуществления изобретения, 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. Каждому из упомянутых выше документов соответствует ссылка, и все цитируемые документы являются частью описания настоящего изобретения.Although the invention has been described in detail with reference to the Best Mode for Carrying Out the Invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made and equivalent replacements made, and such changes and replacements are not beyond the scope of the present invention. Each of the above documents has a link, and all cited documents are part of the description of the present invention.

Таблица 1Table 1 Влияние PL-tacalsABC на продукцию треонина штаммом B3996ΔptsHI-crr в пробиркахThe effect of P L-tac alsABC on the production of threonine strain B3996ΔptsHI-crr in test tubes ШтаммStrain 48 часов48 hours 72 часа72 hours OD540 OD 540 Треонин, г/лThreonine, g / l OD540 OD 540 Треонин, г/лThreonine, g / l B3996ΔptsHI-crrB3996ΔptsHI-crr 0.53±0.010.53 ± 0.01 следыtraces 0.72±0.010.72 ± 0.01 следыtraces B3996ΔptsHI-crr PL-tacalsABCB3996ΔptsHI-crr P L-tac alsABC 4.4±0.24.4 ± 0.2 0.5±0.10.5 ± 0.1 6.2±0.16.2 ± 0.1 1.4±0.11.4 ± 0.1

Таблица 2table 2 ГруппыGroups КомпонентComponent Конечная концентрация, г/лFinal concentration, g / l АBUT КН2PO4 KN 2 PO 4 1.51.5 NaClNaCl 0.50.5 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 1.51.5 L-МетионинL-Methionine 0.050.05 L-ФенилаланинL-Phenylalanine 0.10.1 L-ТирозинL-tyrosine 0.10.1 Мамено (общий азот)Mameno (total nitrogen) 0,070,07 ВAT ГлюкозаGlucose 40.040.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 0.30.3 СFROM CaCl2 CaCl 2 0.0110.011 DD FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0.0750.075 Цитрат натрияSodium citrate 1.01.0 ЕE Na2MoO4·2H2ONa 2 MoO 4 · 2H 2 O 0.000150.00015 Н3ВО3 H 3 IN 3 0.00250.0025 CoCl2·6H2OCoCl 2 · 6H 2 O 0.000070.00007 CuSO4·5H2OCuSO 4 · 5H 2 O 0.000250.00025 MnCl2·4H2OMnCl 2 · 4H 2 O 0.00160.0016 ZnSO4·7H2OZnSO 4 · 7H 2 O 0.00030.0003 FF ТиаминThiamine 0.0050.005 GG СаСО3 CaCO 3 30.030.0 НN ПиридоксинPyridoxine 0.030.03 Группа А имеет рН 7.1, который доводится аммиаком. Каждая группа стерилизуется раздельно.Group A has a pH of 7.1, which is adjusted with ammonia. Each group is sterilized separately.

Claims (10)

1. Бактерия-продуцент L-треонина, принадлежащая к роду Escherichia, модифицированная таким образом, что в указанной бактерии усилена экспрессия оперона alsABC.1. The bacterium-producer of L-threonine, belonging to the genus Escherichia, modified in such a way that the expression of the alsABC operon is enhanced in said bacterium. 2. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что в указанной бактерии экспрессия оперона alsABC усилена путем модификации последовательности, контролирующей экспрессию оперона alsABC, таким образом, что экспрессия гена усилена, или путем увеличения количества копий оперона alsABC.2. The bacterium according to claim 1, characterized in that in said bacterium the expression of the alsABC operon is enhanced by modifying the sequence controlling the expression of the alsABC operon so that gene expression is enhanced, or by increasing the number of copies of the alsABC operon. 3. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанный оперон кодирует:
(A) белок, включающий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:2, или его вариант;
(Б) белок, включающий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:4, или его вариант;
(B) белок, включающий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6, или его вариант;
отличающийся тем, что в случае, когда указанные варианты присутствуют в указанном опероне, такие варианты обладают активностью высокоаффинного переносчика D-аллозы, когда указанные варианты объединяются вместе.
3. The bacterium according to claim 1, characterized in that said operon encodes:
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, or a variant thereof;
(B) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, or a variant thereof;
(B) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, or a variant thereof;
characterized in that in the case when these variants are present in the specified operon, such variants have the activity of a high affinity D-allose transporter, when these variants are combined together.
4. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанный оперон включает:
(А) фрагмент ДНК, включающий последовательность нуклеотидов с номерами нуклеотидов с 1 по 936 в SEQ ID NO:1, или фрагмент ДНК, способный гибридизоваться в жестких условиях с указанной последовательностью, или зондом, синтезированным на основе указанной последовательности;
(Б) фрагмент ДНК, включающий последовательность нуклеотидов с номерами нуклеотидов с 1 по 1533 в SEQ ID NO:3, или фрагмент ДНК, способный гибридизоваться в жестких условиях с указанной последовательностью, или зондом, синтезированным на основе указанной последовательности;
(В) фрагмент ДНК, включающий последовательность нуклеотидов с номерами нуклеотидов с 1 по 981 в SEQ ID NO:5, или фрагмент ДНК, способный гибридизоваться в жестких условиях с указанной последовательностью, или зондом, синтезированным на основе указанной последовательности, и отличающийся тем, что в случае, когда в указанном опероне присутствуют указанные фрагменты ДНК, которые гибридизуются с указанными последовательностями или с указанными зондами, такие фрагменты ДНК кодируют белки, обладающие активностью высокоаффинного переносчика D-аллозы, когда указанные белки объединяются вместе.
4. The bacterium according to claim 1, characterized in that said operon includes:
(A) a DNA fragment comprising a nucleotide sequence with nucleotide numbers 1 to 936 in SEQ ID NO: 1, or a DNA fragment capable of hybridizing under stringent conditions with the specified sequence, or a probe synthesized based on the specified sequence;
(B) a DNA fragment comprising a nucleotide sequence with nucleotide numbers 1 to 1533 in SEQ ID NO: 3, or a DNA fragment capable of hybridizing under stringent conditions with the specified sequence, or a probe synthesized based on the specified sequence;
(B) a DNA fragment comprising a nucleotide sequence with nucleotide numbers 1 to 981 in SEQ ID NO: 5, or a DNA fragment capable of hybridizing under stringent conditions with the specified sequence, or a probe synthesized based on the specified sequence, and characterized in that when said DNA fragments are present in said operon that hybridize with said sequences or with said probes, such DNA fragments encode proteins having high affinity D-allose transporter activity When these proteins are combined together.
5. Бактерия по п.4, отличающаяся тем, что указанными жесткими условиями включаются такие условия, при которых отмывка производится при температуре 60°С при концентрации соли 1×SSC и 0,1% SDS в течение приблизительно 15 мин.5. The bacterium according to claim 4, characterized in that the harsh conditions include those conditions under which washing is carried out at a temperature of 60 ° C at a salt concentration of 1 × SSC and 0.1% SDS for approximately 15 minutes 6. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что в ней усилена активность глюкокиназы.6. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is further modified in such a way that glucokinase activity is enhanced in it. 7. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что в ней усилена активность изомеразы ксилозы.7. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is further modified in such a way that xylose isomerase activity is enhanced in it. 8. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия дополнительно модифицирована таким образом, что усилена экспрессия гена, выбранного из группы, состоящей из мутантного гена thrA, кодирующего аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию треонином по типу обратной связи; гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу; гена thrC, кодирующего треонинсинтазу; гена rhtA, предположительно кодирующего трансмембранный белок; гена asd, кодирующего аспартат-р-семиальдегиддегидрогеназу; гена aspC, кодирующего аспартатаминотрансферазу (аспартаттрансаминазу); и комбинации этих генов.8. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium is further modified so that expression of a gene selected from the group consisting of a mutant thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, resistant to threonine inhibition by feedback type, is enhanced; thrB gene encoding homoserine kinase; thrC gene encoding threonine synthase; rhtA gene, presumably encoding a transmembrane protein; asd gene encoding aspartate p-semialdehyde dehydrogenase; the aspC gene encoding aspartate aminotransferase (aspartate transaminase); and combinations of these genes. 9. Бактерия по п.8, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что усилена экспрессия указанного мутантного гена thrA, указанного гена thrB, указанного гена thrC и указанного гена rhtA.9. The bacterium of claim 8, wherein said bacterium is modified in such a way that expression of said mutant thrA gene, said thrB gene, said thrC gene and said rhtA gene is enhanced. 10. Способ получения L-треонина, включающий выращивание бактерии по п.1 в питательной среде, содержащей глюкозу в качестве источника углерода, и выделение L-треонина из культуральной жидкости. 10. A method of producing L-threonine, comprising growing the bacterium according to claim 1 in a nutrient medium containing glucose as a carbon source, and isolating L-threonine from the culture fluid.
RU2006132817/13A 2006-09-13 2006-09-13 METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE RU2351646C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132817/13A RU2351646C2 (en) 2006-09-13 2006-09-13 METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE
PCT/JP2007/067782 WO2008032757A1 (en) 2006-09-13 2007-09-06 A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family with enhanced expression of the alsabc operon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132817/13A RU2351646C2 (en) 2006-09-13 2006-09-13 METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132817A RU2006132817A (en) 2008-03-20
RU2351646C2 true RU2351646C2 (en) 2009-04-10

Family

ID=39279489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132817/13A RU2351646C2 (en) 2006-09-13 2006-09-13 METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351646C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIM С et.al. The D-allose operon of Escherichia coli K-12. J. Bacteriol. 1997 December; 179(24): 7631-7637. SAURIN W., DASSA E. Sequence relationships between integral inner membrane proteins of binding protein-dependent transport systems: evolution by recurrent gene duplications. Protein Sci. 1994 February; 3(2): 325-344. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006132817A (en) 2008-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1848811B1 (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family
US7919283B2 (en) 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
US20090155861A1 (en) Method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family
EP2007873B1 (en) A METHOD FOR PRODUCING AN L-AMINO ACID USING A BACTERIUM OF THE ENTEROBACTERIACEAE FAMILY WITH ATTENUATED EXPRESSION OF THE sfmACDFH-fimZ CLUSTER OR THE fimZ GENE
US8703446B2 (en) Method for producing an L-amino acid using a bacterium of the Enterobacteriaceae family
US7888077B2 (en) Method for producing an L-amino acid using a bacterium of the Enterobacteriaceae family with attenuated expression of the kefB gene
US8691537B2 (en) Method for producing an L-amino acid using a bacterium of the Enterobacteriaceae family with attenuated expression of the rcsA gene
US8187850B2 (en) Method for producing an L-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family with attenuated expression of the ybiV gene
EP1856243B1 (en) Process for producing an l-amino acid employing a bacterium of the enterobacteriaceae family with attenuated leuo expression
WO2008032757A1 (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family with enhanced expression of the alsabc operon
RU2366703C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE
RU2337959C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-THREONINE USING BACTERIUM, BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE yfeH IS INACTIVATED
RU2497943C2 (en) METHOD OF PRODUCTION OF L-AMINO ACIDS USING BACTERIA OF FAMILY Enterobacteriaceae
RU2359029C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-THREONINE USING BACTERIUM RELATING TO Escherichia, IN WHICH rcsA GENE IS INACTIVATED
RU2337956C2 (en) METHOD OF L-THREONINE RECEIVING WITH USAGE OF BACTERIA BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH INACTIVATED GENE lrhA
EP1856242B1 (en) Process for producing a l-amino acid employing a bacterium of the enterobacteriaceae family with attenuated nac expression
WO2006123763A1 (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family with attenuated expression of the dicb and/or dicf gene
RU2351646C2 (en) METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE
RU2330882C2 (en) L-THREONINE OR L-ARGININE TECHNIQUE USING BACTERIUM OF Eschrichia GENUS WITH INACTIVATED aldH GENE
RU2333952C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-THREONINE USING BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE b2383 IS INACTIVATED
RU2501856C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
RU2337958C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-THREONINE OR L-ARGININE USING BACTERIUM, BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE bisC IS INACTIVATED
RU2501857C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
RU2337957C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-THREONINE OR L-ARGININE USING BACTERIUM, BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE fdrA IS INACTIVATED
RU2330881C2 (en) L-THREONINE TECHNIQUE USING BACTERIUM OF Escherichia GENUS WITH INACTIVATED yrbG GENE