RU2366703C2 - METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE - Google Patents

METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE Download PDF

Info

Publication number
RU2366703C2
RU2366703C2 RU2007104648/13A RU2007104648A RU2366703C2 RU 2366703 C2 RU2366703 C2 RU 2366703C2 RU 2007104648/13 A RU2007104648/13 A RU 2007104648/13A RU 2007104648 A RU2007104648 A RU 2007104648A RU 2366703 C2 RU2366703 C2 RU 2366703C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
gene
coli
strains
bacterium
Prior art date
Application number
RU2007104648/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007104648A (en
Inventor
Валерий Васильевич Самсонов (RU)
Валерий Васильевич Самсонов
Алла Марковна Каплан (RU)
Алла Марковна Каплан
Валерий Завенович Ахвердян (RU)
Валерий Завенович Ахвердян
Эльвира Борисовна Ворошилова (RU)
Эльвира Борисовна Ворошилова
Михаил Маркович ГУСЯТИНЕР (RU)
Михаил Маркович Гусятинер
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 RU2007104648/13A priority Critical patent/RU2366703C2/en
Priority to PCT/JP2008/052092 priority patent/WO2008096837A1/en
Publication of RU2007104648A publication Critical patent/RU2007104648A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366703C2 publication Critical patent/RU2366703C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/24Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Enterobacteriaceae (F), e.g. Citrobacter, Serratia, Proteus, Providencia, Morganella, Yersinia
    • C07K14/245Escherichia (G)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/06Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/08Lysine; Diaminopimelic acid; Threonine; Valine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/10Citrulline; Arginine; Ornithine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/12Methionine; Cysteine; Cystine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/14Glutamic acid; Glutamine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/22Tryptophan; Tyrosine; Phenylalanine; 3,4-Dihydroxyphenylalanine
    • C12P13/222Phenylalanine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/22Tryptophan; Tyrosine; Phenylalanine; 3,4-Dihydroxyphenylalanine
    • C12P13/227Tryptophan
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/24Proline; Hydroxyproline; Histidine

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention concerns biotechnology and represents the method for preparing L-threonine with using Escherichia bacterium modified in such a way that tolC gene in specified bacterium is inactivated.
EFFECT: invention enables to prepare high-yield L-threonine.
3 cl, 2 dwg, 2 tbl, 12 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способу получения L-аминокислоты с использованием бактерии семейства Enterobacteriaceae, модифицированной таким образом, что экспрессия гена tolC в указанной бактерии ослаблена.The present invention relates to the microbiological industry, in particular, to a method for producing an L-amino acid using a bacterium of the Enterobacteriaceae family, modified in such a way that the expression of the tolC gene in said bacterium is weakened.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art

Традиционно L-аминокислоты получают в промышленном масштабе методом ферментации с использованием штаммов микроорганизмов, выделенных из природных источников, или их мутантов. Как правило, микроорганизмы модифицируют для увеличения продукции L-аминокислот.Traditionally, L-amino acids are produced on an industrial scale by fermentation using strains of microorganisms isolated from natural sources, or their mutants. Typically, microorganisms are modified to increase the production of L-amino acids.

Для увеличения продукции L-аминокислот используются различные методики, включая трансформацию микроорганизма рекомбинантной ДНК (смотри, например, патент США 4278765). Другие методики для увеличения выхода продукта включают увеличение активностей ферментов, вовлеченных в биосинтез аминокислот, и/или устранение чувствительности целевого фермента к ингибированию продуцируемой аминокислотой по типу обратной связи (смотри, например, заявку РСТ WO 95/16042 или патенты США 4346170; 5661012 и 6040160).Various techniques are used to increase L-amino acid production, including transformation of a microorganism of recombinant DNA (see, for example, US Pat. No. 4,278,765). Other methods for increasing product yield include increasing the activity of enzymes involved in the biosynthesis of amino acids, and / or eliminating the sensitivity of the target enzyme to inhibition by the amino acid produced by feedback (see, for example, PCT application WO 95/16042 or US patents 4346170; 5661012 and 6040160 )

Еще один путь для увеличения продукции L-аминокислот - ослабление экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в деградацию целевой L-аминокислоты, генов, обеспечивающих отклонение предшественников целевой L-аминокислоты от пути биосинтеза L-аминокислоты, генов, вовлеченных в перераспределение потоков углерода, азота и фосфата, генов, кодирующих токсины, клеточные факторы и т.д.Another way to increase the production of L-amino acids is to weaken the expression of one or more genes involved in the degradation of the target L-amino acid, genes that deviate the predecessors of the target L-amino acid from the biosynthesis of the L-amino acid, genes involved in the redistribution of carbon and nitrogen flows and phosphate, genes encoding toxins, cellular factors, etc.

TolC является порином внешней мембраны, участвующим в обеспечении потока нескольких гидрофобных и амфипатических молекул через мембрану. Белок TolC имеет бета-складчатую структуру и образует три цилиндра, каждый из которых состоит из 18-ти мембранных антипараллельных бета-тяжей. Белок TolC является мембранным компонентом, общим для нескольких систем выведения различных веществ.TolC is the porin of the outer membrane involved in the flow of several hydrophobic and amphipathic molecules through the membrane. The TolC protein has a beta-folded structure and forms three cylinders, each of which consists of 18 membrane antiparallel beta strands. The TolC protein is a membrane component common to several excretion systems of various substances.

Было установлено, что продукт гена tolC располагается на внешней мембране (Morona R., et al., J. Bacteriol., 153(2):693-699 (1983)). Белок TolC в виде триммера выделили из препарата внешней мембраны бактерии Escherichia coli и с помощью двухмерной проекции с разрешением 12 ангстрем установили его четвертичную структуру. Обнаружили, что белок TolC является белком внешней мембраны, каждый мономер которого входит в состав мембранного домена, предположительно имеет вторичную структуру бета-бочонка и С-концевой периплазматический домен. Связывание белка TolC с Sec-транслоказой для осуществления переноса через внутреннюю мембрану зависит от белка SecB (Baars L., et al., J. Biol. Chem., 281(15):10024-10034 (2006)).It was found that the tolC gene product is located on the outer membrane (Morona R., et al., J. Bacteriol. 153 (2): 693-699 (1983)). The TolC protein in the form of a trimmer was isolated from the preparation of the external membrane of the bacterium Escherichia coli and its quaternary structure was established using a two-dimensional projection with a resolution of 12 angstroms. It was found that the TolC protein is a protein of the outer membrane, each monomer of which is part of the membrane domain, presumably has a secondary structure of the beta barrel and the C-terminal periplasmic domain. The binding of the TolC protein to Sec-translocase for transfer through the inner membrane depends on the SecB protein (Baars L., et al., J. Biol. Chem., 281 (15): 10024-10034 (2006)).

Было показано, что мутации в гене tolC приводят к замедлению синтеза порина OmpF и к ускорению синтеза порина OmpC. Реконститугивные исследования подтвердили, что белок TolC образует во внешней мембране канал для пептидов. Обнаружили, что белок TolC необходим для функционирования многокомпонентной системы выведения ArcAB (Fralick J., J. Bacteriol, 178 (19):5803-5805 (1996)) и его гомологов AcrEF (Kobayashi K. et al. J. Bacteriol., 183(8): 2646-2653 (2001)) и YhiUV (Nishino K., et al., J. Bacteriol., 184(8):2319-2323 (2002)), системы выведения EmrAB (Borges-Walmsley M.L. et al., J. Biol. Chem., 278 (15):12903-12912 (2003)) и его гомолога EmrKY (Tanabe H., et al. J. Gen. Appt. Microbiol., 43:257-263 (1997)), системы выведения MdtABC (Nagakubo S., et al., J. Bacteriol., 184(15):4161-4167 (2002)) и системы экструзии макролида MacAB (Kobayashi N., et al., J. Bacteriol., 183(19):5639-5644 (2001)).Mutations in the tolC gene have been shown to slow down OmpF porin synthesis and accelerate OmpC porin synthesis. Reconstituational studies have confirmed that the TolC protein forms a channel for peptides in the outer membrane. It was found that the TolC protein is necessary for the functioning of the multicomponent ArcAB excretion system (Fralick J., J. Bacteriol, 178 (19): 5803-5805 (1996)) and its homologues AcrEF (Kobayashi K. et al. J. Bacteriol., 183 (8): 2646-2653 (2001)) and YhiUV (Nishino K., et al., J. Bacteriol., 184 (8): 2319-2323 (2002)), EmrAB excretion systems (Borges-Walmsley ML et al ., J. Biol. Chem., 278 (15): 12903-12912 (2003)) and its homologue EmrKY (Tanabe H., et al. J. Gen. Appt. Microbiol., 43: 257-263 (1997) ), MdtABC excretion systems (Nagakubo S., et al., J. Bacteriol., 184 (15): 4161-4167 (2002)) and MacAB macrolide extrusion systems (Kobayashi N., et al., J. Bacteriol., 183 (19): 5639-5644 (2001)).

Штаммы с мутациями в гене tolC становятся толерантными к колицину Е1, у них нарушается чувствительность к бактериофагам, исчезает белок OmpF и возникает гиперчувствительность к детергентам, краскам и определенным антибиотикам.Strains with mutations in the tolC gene become tolerant to colicin E1, their sensitivity to bacteriophages is impaired, the OmpF protein disappears, and hypersensitivity to detergents, paints, and certain antibiotics occurs.

Однако в настоящее время отсутствуют сообщения об инактивации гена tolC для целей получения L-аминокислот.However, there are currently no reports of inactivation of the tolC gene for the purpose of producing L-amino acids.

Описание изобретенияDescription of the invention

Целями настоящего изобретения являются повышение продуктивности штаммов-продуцентов L-аминокислот и предоставление способа получения L-аминокислоты с использованием указанных штаммов.The objectives of the present invention are to increase the productivity of strains producing L-amino acids and the provision of a method for producing L-amino acids using these strains.

Данные цели были достигнуты путем обнаружения того факта, что ослабление экспрессии гена tolC может повысить продукцию L-аминокислот, таких как L-треонин, L-лизин, L-цистеин, L-метионин, L-лейцин, L-изолейцин, L-валин, L-гистидин, глицин, L-серин, L-аланин, L-аспарагин, L-аспарагиновая кислота, L-глутамин, L-глутаминовая кислота, L-пролин, L-аргинин, L-фенилаланин, L-тирозин и L-триптофан.These goals were achieved by detecting the fact that the weakening of the expression of the tolC gene can increase the production of L-amino acids, such as L-threonine, L-lysine, L-cysteine, L-methionine, L-leucine, L-isoleucine, L-valine , L-histidine, glycine, L-serine, L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, L-proline, L-arginine, L-phenylalanine, L-tyrosine and L tryptophan.

Настоящее изобретение предоставляет бактерию семейства Enterobacteriaceae, обладающую способностью к повышенной продукции аминокислот, таких как L-треонин, L-лизин, L-цистеин, L-метионин, L-лейцин, L-изолейцин, L-валин, L-гистидин, глицин, L-серин, L-аланин, L-аспарагин, L-аспарагиновая кислота, L-глутамин, L-глутаминовая кислота, L-пролин, L-аргинин, L-фенилаланин, L-тирозин и L-триптофан.The present invention provides a bacterium of the Enterobacteriaceae family that is capable of increased production of amino acids such as L-threonine, L-lysine, L-cysteine, L-methionine, L-leucine, L-isoleucine, L-valine, L-histidine, glycine, L-serine, L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, L-proline, L-arginine, L-phenylalanine, L-tyrosine and L-tryptophan.

Целью настоящего изобретения является предоставление бактерии-продуцента L-аминокислоты семейства Enterobacteriaceae, при этом указанная бактерия была модифицирована таким образом, что экспрессия гена tolC в этой бактерии ослаблена.The aim of the present invention is the provision of bacteria producing L-amino acids of the Enterobacteriaceae family, wherein said bacterium has been modified so that the expression of the tolC gene in this bacterium is weakened.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом экспрессия гена tolC ослаблена путем инактивации гена tolC.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein expression of the tolC gene is attenuated by inactivation of the tolC gene.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная бактерия принадлежит к роду Escherichia.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein said bacterium belongs to the genus Escherichia.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная бактерия принадлежит к роду Pantoea.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein said bacterium belongs to the genus Pantoea.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная L-аминокислота выбрана из группы, состоящей из ароматической L-аминокислоты и неароматической L-аминокислоты.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein said L-amino acid is selected from the group consisting of an aromatic L-amino acid and a non-aromatic L-amino acid.

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

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, при этом указанная неароматическая L-аминокислота выбрана из группы, состоящей из L-треонина, L-лизина, L-цистеина, L-метионина, L-лейцина, L-изолейцина, L-валина, L-гистидина, глицина, L-серина, L-аланина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-глутамина, L-глутаминовой кислоты, L-пролина и L-аргинина.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, wherein said non-aromatic L-amino acid is selected from the group consisting of L-threonine, L-lysine, L-cysteine, L-methionine, L-leucine, L-isoleucine, L-valine , L-histidine, glycine, L-serine, L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, L-proline and L-arginine.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа получения L-аминокислоты, который включает в себя:Another objective of the present invention is the provision of a method for producing L-amino acids, which includes:

- выращивание описанной выше бактерии в питательной среде с целью продукции и выделения L-аминокислоты в культуральную жидкость, и- growing the above bacteria in a nutrient medium for the purpose of production and isolation of L-amino acids in the culture fluid, and

- выделение указанной L-аминокислоты из культуральной жидкости.- the allocation of the specified L-amino acids from the culture fluid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, при этом указанная L-аминокислота выбрана из группы, состоящей из ароматических L-аминокислот и неароматических L-аминокислот.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said L-amino acid is selected from the group consisting of aromatic L-amino acids and non-aromatic L-amino acids.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, при этом указанная ароматическая L-аминокислота выбрана из группы, состоящей из L-фенилаланина, L-тирозина и L-триптофана.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said aromatic L-amino acid is selected from the group consisting of L-phenylalanine, L-tyrosine and L-tryptophan.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, при этом указанная неароматическая L-аминокислота выбрана из группы, состоящей из L-треонина, L-лизина, L-цистеина, L-метионина, L-лейцина, L-изолейцина, L-валина, L-гистидина, глицина, L-серина, L-аланина, L-аспарагина, L-аспарагиновой кислоты, L-глутамина, L-глутаминовой кислоты, L-пролина и L-аргинина.It is also an object of the present invention to provide the method described above, wherein said non-aromatic L-amino acid is selected from the group consisting of L-threonine, L-lysine, L-cysteine, L-methionine, L-leucine, L-isoleucine, L-valine , L-histidine, glycine, L-serine, L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, L-proline and L-arginine.

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

Наилучший способ осуществления настоящего изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

1. Бактерия согласно настоящему изобретению1. The bacterium according to the present invention

Бактерия согласно настоящему изобретению - это бактерия, принадлежащая к семейству Enterobacteriaceae, обладающая способностью к продукции L-аминокислоты, при этом бактерия модифицирована таким образом, что экспрессия гена E.coli у этой бактерии ослаблена.A bacterium according to the present invention is a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family with the ability to produce L-amino acids, while the bacterium is modified so that the expression of the E. coli gene in this bacterium is weakened.

Согласно настоящему изобретению термин «бактерия, обладающая способностью к продукции 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.According to the present invention, the term “bacterium with the ability to produce L-amino acids” means a bacterium having the ability to produce and release the L-amino acid in a nutrient medium when the bacterium of the present invention is grown in the specified nutrient medium.

Термин «бактерия, обладающая способностью к продукции L-аминокислоты» в качестве применяемого здесь термина также означает бактерию, способную продуцировать и вызывать накопление любой L-аминокислоты в питательной среде в больших количествах, по сравнению с диким типом или родительским штаммом E.coli, таким как штамм E.coli К-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.The term “bacterium with the ability to produce L-amino acids” as used here also means a bacterium capable of producing and causing the accumulation of any L-amino acid in a nutrient medium in large quantities, compared with the wild type or parent strain of E. coli, such as a strain of E. coli K-12, and preferably means that the microorganism is capable of accumulating 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.

Термин «ароматическая L-аминокислота» включает в себя L-фенилаланин, L-тирозин и L-триптофан. Термин «неароматическая L-аминокислота» включает в себя L-треонин, L-лизин, L-цистеин, L-метионин, L-лейцин, L-изолейцин, L-валин, L-гистидин, L-глицин, L-серин, L-аланин, L-аспарагин, L-аспарагиновую кислоту, L-глутамин, L-глутаминовую кислоту, L-пролин и L-аргинин. Предпочтительными, в частности, являются L-треонин, L-лизин, L-цистеин, L-лейцин, L-гистидин, L-глутаминовая кислота, L-фенилаланин, L-триптофан, L-пролин и L-аргинин.The term “aromatic L-amino acid” includes L-phenylalanine, L-tyrosine and L-tryptophan. The term “non-aromatic L-amino acid” includes L-threonine, L-lysine, L-cysteine, L-methionine, L-leucine, L-isoleucine, L-valine, L-histidine, L-glycine, L-serine, L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, L-proline and L-arginine. Particularly preferred are L-threonine, L-lysine, L-cysteine, L-leucine, L-histidine, L-glutamic acid, L-phenylalanine, L-tryptophan, L-proline and L-arginine.

Семейство Enterobacteriaceae включает бактерии, принадлежащие к роду Escherichia, Enterobacter, Erwinia, 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=l&srchmode=l&unlock). Бактерия, принадлежащая к роду Escherichia или Pantoea, предпочтительна.The Enterobacteriaceae family includes bacteria belonging to the genus Escherichia, Enterobacter, Erwinia, 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 = l & srchmode = l & unlock). A bacterium belonging to the genus 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, но не ограничивается только ею, может быть упомянута бактерия Escherichia coli (E.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, but not limited to, 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 заново классифицированы как Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, Pantoea stewartii или подобные им, на основании 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 reclassified 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)).

Термин «бактерия, модифицированная таким образом, что в указанной бактерии экспрессия гена tolC ослаблена», означает, что бактерия модифицирована таким образом, что модифицированная бактерия содержит меньшее количество белка TolC по сравнению с немодифицированной бактерией, или что модифицированная бактерия становится неспособной синтезировать белок TolC.The term “bacterium modified in such a way that the tolC gene expression is weakened in the specified bacterium” means that the bacterium is modified in such a way that the modified bacterium contains less TolC protein than the unmodified bacterium, or that the modified bacterium becomes unable to synthesize the TolC protein.

Термин "инактивация гена tolC" означают, что модифицированный ген кодирует полностью нефункциональный белок. Возможно также, что модифицированный участок ДНК неспособен нормально экспрессировать ген в результате делеции части гена, сдвига рамки считывания гена, введения missense/nonsense мутации(й) или модификации прилегающей к гену области, в результате включения последовательностей, контролирующих экспрессию гена, таких как промоторы, энхансеры, аттенуаторы, сайты связывания рибосомы и т.д.The term "tolC gene inactivation" means that the modified gene encodes a fully non-functional protein. It is also possible that the modified portion of the DNA is unable to express the gene normally as a result of deletion of a portion of the gene, shift of the reading frame of the gene, introduction of the missense / nonsense mutation (s), or modification of the region adjacent to the gene, as a result of the inclusion of sequences that control gene expression, such as promoters, enhancers, attenuators, ribosome binding sites, etc.

Уровень экспрессии гена можно оценить путем измерения количества мРНК, транскрибируемой с гена, с использованием ряда известных методов, включая блотинг по Нозерну, количественную ОТ-ПЦР и подобные им. Количество белка, кодируемого геном, можно измерить известными методами, включая SDS-PAGE с последующим иммуноблотингом (Вестерн блотингом) и подобными им.Gene expression can be estimated by measuring the amount of mRNA transcribed from the gene using a number of known methods, including Northern blotting, quantitative RT-PCR, and the like. The amount of protein encoded by the gene can be measured by known methods, including SDS-PAGE followed by immunoblotting (Western blotting) and the like.

Ген tolC (синонимы - ЕСК3026, weeA, b3035, colE1-i, mtcB, mukA, refI, toc) кодирует белок TolC (синонимы: канал внешней мембраны TolC, B3035, WeeA, Toc, RefI, MukA, MtcB). Ген tolC (нуклеотиды с номерами с 3,176,137 по 3,177,618 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2; gi:49175990; в базе данных GenBank) располагается между генами ycal и lpxK на хромосоме штамма E.coli К-12. Нуклеотидная последовательность гена tolC и аминокислотная последовательность кодируемого им белка TolC, кодируемая геном tolC, показана на SEQ ID NO: 1 и SEQ ID NO: 2, соответственно.The tolC gene (synonyms - ESK3026, weeA, b3035, colE1-i, mtcB, mukA, refI, toc) encodes the TolC protein (synonyms: external membrane channel TolC, B3035, WeeA, Toc, RefI, MukA, MtcB). The tolC gene (nucleotides numbered 3,176,137 through 3,177,618 in sequence with accession number NC_000913.2; gi: 49175990; in the GenBank database) is located between the ycal and lpxK genes on the chromosome of E. coli K-12 strain. The nucleotide sequence of the tolC gene and the amino acid sequence of the TolC protein encoded by it, encoded by the tolC gene, are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, respectively.

Поскольку в последовательностях ДНК разных родов или штаммов семейства Enterobacteriaceae могут существовать некоторые различия, нуклеотидная последовательность гена tolC, подлежащего инактивации, не ограничивается последовательностью гена, приведенной в SEQ ID No: 1, но также может включать последовательности генов, гомологичных последовательности, приведенной в SEQ ID No: 1. Поэтому, вариант белка, кодируемого геном tolC, может быть представлен белком с гомологией не менее 80%, предпочтительней не менее 90%, и, наиболее предпочтительно, не менее 95%, по отношению к полной аминокислотной последовательности, кодируемой геном tolC и показанной на SEQ ID NO.2, до тех пор, пока активность белка TolC сохраняется на том же уровне, как до инактивации.Since there may be some differences in the DNA sequences of different genera or strains of the Enterobacteriaceae family, the nucleotide sequence of the tolC gene to be inactivated is not limited to the gene sequence shown in SEQ ID No: 1, but may also include gene sequences homologous to the sequence shown in SEQ ID No: 1. Therefore, a variant of the protein encoded by the tolC gene can be represented by a protein with a homology of at least 80%, more preferably at least 90%, and most preferably at least 95%, in terms of th to the entire amino acid sequence encoded by the gene and tolC shown in SEQ ID NO.2, as long as the TolC protein activity is maintained at the same level as before inactivation.

Кроме того, ген tolC может быть представлен вариантом, который гибридизуется с нуклеотидной последовательностью, приведенной в Перечне последовательностей под номером 1 (SEQ ID NO: 1), или с зондом, который может быть синтезирован на основе указанной нуклеотидной последовательности, в жестких условиях, при условии, что указанный вариант кодирует функциональный белок TolC таким, каким он был до инактивации. "Жесткие условия" включают такие условия, при которых образуются специфические гибриды, например гибриды, имеющие гомологию не менее чем 60%, более предпочтительно не менее чем 70%, наиболее предпочтительно не менее чем 80%, еще более предпочтительно не менее чем 90%, и в наибольшей степени предпочтительно не менее чем 95%, а неспецифические гибриды, например, гибриды, имеющие меньшую перечисленной выше гомологию - не образуются. Например, демонстрацией жестких условий может служить однократная или многократная отмывка, предпочтительно двух- или трехкратная отмывка при концентрации солей 1×SSC, 0.1% SDS, предпочтительно 0.1×SSC, 0.1% SDS, при температуре 60°С. Продолжительность отмывки зависит от типа мембраны, используемой для блотинга, и, как правило, указывается производителями наборов в инструкции. Например, рекомендуемая продолжительность отмывки для мембран Hybond™ N+nylon (Amersham) в жестких условиях составляет 15 минут. Более предпочтительно повторить отмывку 2-3 раза. Длина зонда может быть выбрана соответствующим образом, в зависимости от условий гибридизации, и обычно варьирует в диапазоне от 100 п.о. до 1 тыс.п.о.In addition, the tolC gene can be represented by a variant that hybridizes with the nucleotide sequence shown in the Sequence Listing under number 1 (SEQ ID NO: 1), or with a probe that can be synthesized based on the specified nucleotide sequence, under stringent conditions, under provided that the indicated variant encodes a functional TolC protein as it was before inactivation. "Stringent conditions" include those conditions under which specific hybrids are formed, for example hybrids having a homology of not less than 60%, more preferably not less than 70%, most preferably not less than 80%, even more preferably not less than 90%, and most preferably not less than 95%, and non-specific hybrids, for example, hybrids having less than the homology listed above, are not formed. For example, a demonstration of harsh conditions can be a single or multiple washing, preferably two or three washing, at a salt concentration of 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, at a temperature of 60 ° C. Duration of washing depends on the type of membrane used for blotting, and, as a rule, is indicated by the manufacturers of sets in the instructions. For example, the recommended washing time for Hybond ™ N + nylon (Amersham) membranes under harsh conditions is 15 minutes. It is more preferable to repeat the washing 2-3 times. The length of the probe can be selected accordingly, depending on the conditions of hybridization, and usually varies in the range from 100 bp. up to 1 thousand p.p.

Гомология между двумя аминокислотными последовательностями может быть установлена с помощью хорошо известных методов, например, компьютерной программы BLAST 2.0.Homology between two amino acid sequences can be established using well-known methods, for example, the computer program BLAST 2.0.

Экспрессия гена tolC может быть ослаблена путем введения мутации в ген на хромосоме таким образом, что количество внутриклеточного белка TolC, кодируемого этим геном, снизится по сравнению с немодифицированным штаммом. Такая мутация может быть достигнута введением гена лекарственной устойчивости или делецией части гена или полноразмерного гена (Qiu, Z. and Goodman, M.F., J. Biol. Chem., 272, 8611-8617 (1997); Kwon, D.H. et al J. Antimicrob. Chemother., 46, 793-796 (2000)). Экспрессия гена tolC может быть также ослаблена путем модификации экспрессии регуляторной последовательности, такой как промотор, последовательность Шайна-Дальгарно (SD) и т.д. (WO 95/34672, Carrier, T.A. and Keasling, J.D., Biotechnol Prog 15, 58-64 (1999)).The expression of the tolC gene can be attenuated by introducing a mutation into the gene on the chromosome so that the amount of the intracellular TolC protein encoded by this gene is reduced compared to the unmodified strain. Such a mutation can be achieved by introducing a drug resistance gene or by deleting a part of the gene or a full-sized gene (Qiu, Z. and Goodman, MF, J. Biol. Chem., 272, 8611-8617 (1997); Kwon, DH et al J. Antimicrob Chemother. 46, 793-796 (2000)). The expression of the tolC gene can also be attenuated by modifying the expression of a regulatory sequence, such as a promoter, a Shine-Dalgarno (SD) sequence, etc. (WO 95/34672, Carrier, T.A. and Keasling, J.D., Biotechnol Prog 15, 58-64 (1999)).

Например, следующие методы могут применяться для введения мутации путем генной рекомбинации. Конструируется мутантный ген и бактерия, которая должна быть модифицирована, трансформируется фрагментом ДНК, содержащим мутантный ген. Затем нативный ген на хромосоме замещается мутантным геном с использованием гомологичной рекомбинации, а полученный штамм отбирается путем селекции. Такое замещение гена с использованием гомологичной рекомбинации может быть проведено методами с использованием линейной ДНК, как, например, метод известный как "Red-зависимая интеграция" или "интеграция посредством Red-системы" (Datsenko, K.A., Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 12, 6640-6645 (2000)) и метод с использованием плазмиды, репликация которой чувствительна к температуре (патент США 6,303,383 или заявка Японии 05-007491 А). Далее, введение сайт-специфической мутации путем замещения гена с использованием гомологичной рекомбинации, как сказано выше, может также быть осуществлено с использованием плазмиды с пониженной способностью к репликации в клетке хозяина.For example, the following methods can be used to introduce mutations by gene recombination. A mutant gene is constructed and the bacterium that needs to be modified is transformed with a DNA fragment containing the mutant gene. Then, the native gene on the chromosome is replaced by a mutant gene using homologous recombination, and the resulting strain is selected by selection. Such gene substitution using homologous recombination can be carried out using linear DNA methods, such as, for example, the method known as “Red-dependent integration” or “Red-system integration” (Datsenko, KA, Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 12, 6640-6645 (2000)) and a method using a plasmid whose replication is temperature sensitive (US Pat. No. 6,303,383 or Japanese Application 05-007491 A). Further, the introduction of a site-specific mutation by replacing a gene using homologous recombination, as mentioned above, can also be carried out using a plasmid with reduced replication ability in the host cell.

Экспрессия гена может быть также ослаблена путем встраивания транспозона или IS-фактора в кодирующую область гена (патент США 5175107) или с помощью традиционных методов, таких как облучение УФ-лучами или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-направленный мутагенез, разрушение гена с помощью гомологичной рекомбинации и/или за счет мутации сдвига рамки (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 5978-83 and Datsenko, K.A. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 6640-45), также названной «Red-зависимая интеграция».Gene expression can also be attenuated by incorporating a transposon or IS factor into the coding region of the gene (US Pat. No. 5,175,107) or using conventional methods such as UV irradiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine ), site-directed mutagenesis, gene disruption by homologous recombination and / or due to a frame shift mutation (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 5978-83 and Datsenko, KA and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 6640-45), also called “Red-dependent Integration”.

Продукция белка TolC в соединении с MFP-белками (Membrane Fusion Proteins - Мембранные Белки Слияния) обеспечивает облегченный транспорт веществ через внешнюю мембрану Escherichia coli. Штаммы с делениями в гене tolC становятся гиперчувствительными к гидрофобным агентам в результате инактивации системы выведения arcАВ, обеспечивающей резистентность к различным лекарственным препаратам (Fralick J., J. Bacteriol., 178 (19):5803-5805 (1996)). Поэтому снижение или отсутствие активности белка ТоlC в бактерии согласно настоящему изобретению может быть установлено путем сравнения с родительским немодифицированным штаммом бактерии.The production of TolC protein in conjunction with MFP proteins (Membrane Fusion Proteins - Membrane Fusion Proteins) provides facilitated transport of substances through the outer membrane of Escherichia coli. Division strains in the tolC gene become hypersensitive to hydrophobic agents as a result of inactivation of the arcAB excretion system, which provides resistance to various drugs (Fralick J., J. Bacteriol., 178 (19): 5803-5805 (1996)). Therefore, a decrease or absence of activity of the TolC protein in the bacteria according to the present invention can be established by comparison with the parent unmodified strain of the bacterium.

Наличие или отсутствие гена tolC на хромосоме бактерии можно обнаружить хорошо известными методами, включая ПЦР, блотинг по Саузерну и подобными им. Кроме того, уровень экспрессии гена можно оценить путем измерения количества мРНК, транскрибируемой с гена, с использованием ряда известных методов, включая блотинг по Нозерну, количественную ОТ-ПЦР и подобные им. Количество белка, кодируемого геном, можно измерить известными методами, включая SDS-PAGE с последующим иммуноблотингом (Вестерн блотингом) и подобными им. Например, распознование продукта гена tolC проводили путем приготовления авторадиографических снимков гелей после электрофореза меченых образцов из мини-клеточного штамма бактерий (Моrona R., et al., J. Bacteriol., 153(2):693-699 (1983)).The presence or absence of the tolC gene on the bacterial chromosome can be detected by well-known methods, including PCR, Southern blotting, and the like. In addition, the level of gene expression can be estimated by measuring the amount of mRNA transcribed from the gene using a number of known methods, including Northern blotting, quantitative RT-PCR and the like. The amount of protein encoded by the gene can be measured by known methods, including SDS-PAGE followed by immunoblotting (Western blotting) and the like. For example, the recognition of the tolC gene product was performed by preparing autoradiographic images of gels after electrophoresis of labeled samples from a mini-cell strain of bacteria (Morona R., et al., J. Bacteriol., 153 (2): 693-699 (1983)).

Методами приготовления плазмидной ДНК, разрезания и лигирования ДНК, трансформации, выбора олигонуклеотидов в качестве праймеров и подобные им могут являться обычные методы, хорошо известные специалисту в данной области. Эти методы описаны, например, в книге Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).Methods for preparing 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).

Бактерии - продуценты L-аминокислотыBacteria - L-amino acid producers

В качестве бактерии, согласно настоящему изобретению, которая модифицирована таким образом, что в ней ослаблена экспрессия гена tolC, может быть использована бактерия, способная продуцировать как ароматические, так и неароматические L-аминокислоты.As a bacterium according to the present invention, which is modified in such a way that expression of the tolC gene is impaired, a bacterium capable of producing both aromatic and non-aromatic L-amino acids can be used.

Бактерия, согласно настоящему изобретению, может быть получена путем инактивации гена tolC в бактерии, уже обладающей способностью продукцировать L-аминокислоты. С другой стороны, бактерия, согласно настоящему изобретению, может быть получена путем придания бактерии, в которой ген tolC уже инактивирован, способности продуцировать L-аминокислоты.The bacterium of the present invention can be obtained by inactivating the tolC gene in a bacterium already possessing the ability to produce L-amino acids. Alternatively, the bacterium of the present invention can be obtained by imparting a bacterium in which the tolC gene is already inactivated 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 E.coli TDH-6/pVIC40 (ВКПМ В-3996) (патенты США 5175107 и 5705371), штамм Е.coli 472T23/pYN7 (ATCC 98081) (патент США 5631157), штамм Е.coli NRRL-21593 (патент США 5939307), штамм Е.coli FERM ВР-3756 (патент США 5474918), штаммы E.coli FERM ВР-3519 и FERM ВР-3520 (патент США 5376538), штамм E.coli MG442 (Гусятинер и др., Генетика, 14, 947-956 (1978)), штаммы E.coli VL643 и VL2055 (Европейская патентная заявка ЕР 1149911 А) и подобными 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 Pat. Nos. 5,175,107 and 5705371), E. coli strain 472T23 / pYN7 (ATCC 98081) (US patent 5631157), E. coli strain NRRL-21593 (US patent 5939307), E. coli strain FERM BP-3756 (US patent 5474918), strains E. coli FERM BP-3519 and FERM BP-3520 (US patent 5376538), E. coli strain 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 дефицитным по гену thrC, способен ассимилировать сахарозу и содержит ген ilvA с мутацией типа "leaky". Указанный штамм содержит мутацию в гене rhtA, которая обуславливает устойчивость к высоким концентрациям треонина и гомосерина. Штамм В-3996 содержит плазмиду pVIC40, которая была получена путем введения в вектор, производный от вектора RSF1010, оперона thrA*BC, включающего мутантный ген thrA, кодирующий аспартокиназа-гомосериндепидрогеназу 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) с инвентарным номером В-3996.Strain TDH-6 is deficient in the thrC gene, is able to assimilate sucrose, and contains the ilvA gene with a leaky mutation. The specified strain contains a mutation in the rhtA gene, which causes resistance to high concentrations of threonine and homoserine. Strain B-3996 contains the plasmid pVIC40, which was obtained by introducing into the vector derived from the RSF1010 vector the thrA * BC operon including the thrA mutant gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, which has a significantly reduced feedback sensitivity to threonine inhibition. Strain B-3996 was deposited on November 19, 1987 at the All-Union Scientific Center for Antibiotics (RF, 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) with inventory number B-3996.

В качестве родительского штамма для получения бактерии-продуцента L-треонина, согласно настоящему изобретению, может также использоваться E.coli VKPM В-5318 (европейский патент EP 0593792 В). Штамм В-5318 является прототрофным по изолейцину и содержит плазмиду pVIC40, в которой регуляторная область треонинового оперона замещена чувствительным к температуре С1 репрессором фага λ и PR промотором. Штамм VKPM В-5318 был депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) 3 мая 1990 г. с инвентарным номером VKPM В-5318.E. coli VKPM B-5318 (European patent EP 0593792 B) can also be used as the parent strain for producing the L-threonine producing bacterium according to the present invention. Strain B-5318 is prototrophic for isoleucine and contains the plasmid pVIC40, in which the regulatory region of the threonine operon is replaced by a temperature-sensitive C1 phage λ repressor and PR promoter. The strain VKPM B-5318 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) on May 3, 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 E.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 E.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 E.coli К-12 между геном thrB и открытой рамкой считывания yaaX. Все три указанных гена функционируют как один треониновый оперон. Для усиления экспрессии треонинового оперона желательно удалить из оперона область аттенюатора, который влияет на транскрипцию (заявка РСТ WO 2005/049808, заявка РСТ 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 E. coli K-12 strain between the thrB gene and the open yaaX reading frame. All three of these genes function as one threonine operon. To enhance the expression of the threonine operon, it is desirable to remove the region of the attenuator from the operon that affects transcription (PCT application WO 2005/049808, PCT application 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 E.coli ВКПМ В-3996. Плазмида pVIC40 подробно описана в патенте США 5705371.The mutant thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, resistant to threonine inhibition by feedback type, 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 E. coli producer strain VKPM B-3996. Plasmid pVIC40 is described in detail in US Pat. No. 5,705,371.

Ген rhtA расположен на 18 минуте хромосомы E.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 оmpХ. 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 rhtA23 представляет собой замену А-на-G в положении -1 по отношению к старт кодону ATG (тезисы 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology, тезисы 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No.457, европейская заявка 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) , is located between the genes PEX 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 rhtA23 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 the 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology, Abstracts of the 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology , San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No.457, European application 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: 161313 07) 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 the sequence with accession number NC_000913.1 in the GenBank database, gi: 161313 07) 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 AJ 11442 (FERM BP-1543, NRRL B-12185; смотри патент США 4346170) 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 AJ 11442 (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 WC 196 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 AJ 13069 и был депонирован 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), 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 (патент США 5827698).Strain WC 196 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 AJ 13069 and was deposited at the 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, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan (National I nstitute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan), December 6, 1994 and received accession number FERM P -14690. 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 (US patent 5827698).

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. 6040160), фосфоенолпируваткарбоксилазу(pрс), аспартатсемиальдегиддегидрогеназу (asd), никотинамидадениндинуклеотидтрансгидрогеназу (pntAB) и аспартазу (aspA) (европейская заявка EP 1253195 A). Кроме того, родительские штаммы могут иметь повышенный уровень экспрессии гена, вовлеченного в процесс дыхания (суо) (европейская заявка EP 1170376 А), гена, кодирующего никотинамиднуклеотидтрансгидрогеназу (pntAB) (патент США 5830716), 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), diaminopromenodel 60 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 level of expression of the gene involved in the respiration process (suo) (European application EP 1170376 A), the gene encoding nicotinamide nucleotranshydrogenase (pntAB) (US patent 5830716), 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 5827698) и малатдегидрогеназу (заявка РСТ WO 2005/010175).Examples of parent strains for producing bacteria producing L-lysine 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 from the main pathway of L-lysine biosynthesis. 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 E.coli JM15, трансформированный различными аллелями гена cysE, кодирующими устойчивые к ингибированию по типу обратной связи серинацетилтрансферазы (патент США 6218168; патентная заявка РФ 2003121601); штамм E.coli W3110, содержащий сверхэкспрессированные гены, кодирующие белок, способный к секреции соединений, токсичных для клетки (патент США 5972663); штаммы E.coli, содержащие цистеиндесульфогидразу со сниженной активностью (патент Японии JP 11155571 A2); штамм E.coli W3110 с повышенной активностью позитивного транскрипционного регулятора цистеинового регулона, кодируемого геном cysB (международная заявка РСТ WO 0127307 A1) и подобные им.Examples of parent strains used to produce L-cysteine-producing bacteria of 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 of serine acetyltransferase (US patent 6218168; RF patent application 2003121601); E. coli strain W3110 containing overexpressed genes encoding a protein capable of secretion of compounds toxic to the cell (US patent 5972663); 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 PCT application 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 E.coli, устойчивые к лейцину (например, штамм E.coli 57 (VKPM В-7386, патент США 6124121)) или 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 E.coli, полученные с помощью генно-инженерных методов, описанных в заявке РСТ 96/06926; E.coli штамм Н-9068 (JP8-70879 A2) и подобные им.Examples of parental 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 resistant to leucine (e.g., E. coli strain 57 ( VKPM B-7386, US Pat. No. 6,124,121)) or to leucine analogs including, for example, β-2-thienylalanine, 3-hydroxyleucine, 4-azaleucine and 5,5,5-trifluoroleucine (Japanese Patent Laid-open No. 62-34397 and 8 -70879), E. coli strains obtained using the genetic engineering methods described in PCT application 96/06926; E. coli strain H-9068 (JP8-70879 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 6403342). 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 EP 1239041 A2).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. 6,333,342). 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 E.coli 24 (ВКПМ В-5945, патент РФ 2003677); штамм E.coli 80 (ВКПМ В-7270, патент РФ 2119536); штаммы E.coli NRRL B-12116-B12121 (патент США 4388405); штаммы E.coli H-9342 (FERM ВР-6675) и Н-9343 (FERM ВР-6676) (патент США 6344347); штамм E.coli H-9341 (FERM BP-6674) (Европейский патент 1085087); штамм E.coli AI80/pFM201 (патент США 6258554) и подобными им.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 NRRL B-12116-B12121 strains (US Pat. No. 4,388,405); E. coli strains H-9342 (FERM BP-6675) and H-9343 (FERM BP-6676) (US patent 6344347); E. coli strain H-9341 (FERM BP-6674) (European Patent 1085087); E. coli strain AI80 / pFM201 (US Pat. No. 6,258,554) and the like.

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 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 azide (his) 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 E.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 EP 1016710 А), штамм E.coli 80, которому придана устойчивость к сульфагуанидину, DL-1,2,4-триазол-3-аланину и стрептомицину (ВКПМ В-7270, патент РФ 2119536) и т.д.Specific examples of strains having 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 export of the amino acid (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 E.coli VL334 thrС+ Европейский патент ЕР 1172433). Штамм E.coli VL334 (ВКПМ В-1641) является ауксотрофом по L-изолейцину и L-треонину с мутациями в генах thrC и ilvA (патент США 4278765). В этот штамм была перенесена природная аллель гена thrC методом общей трансдукции с использованием бактериофага Р1, выращенного на клетках природного штамма E.coli К12 (ВКПМ В-7). В результате был получен штамм, ауксотроф по L-изолейцину, VL334thrC+ (BKПМ 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 4278765). 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, VL334thrC + (BKPM 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 EP 1078989 A, EP 955368 A и EP 952221 A.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 5378616 и 5573945. 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 a decreased activity of α-ketoglutarate dehydrogenase and methods for their preparation are described in US patents 5378616 and 5573945. Specifically, examples of such strains include the following strains:

E.coli W311sucA::KmR E.coli W311sucA :: Km R

E.coli AJ 12624 (FERM ВР-3853)E.coli AJ 12624 (FERM BP-3853)

E.coli AJ 12628 (PERM BP-3854)E.coli AJ 12628 (PERM BP-3854)

E.coli AJ 12949 (FERM BP-4881)E.coli AJ 12949 (FERM BP-4881)

E.coli W3110sucA::KmR - это штамм, полученный в результате разрушения гена α-кетоглутаратдегидрогеназы (далее называемого "ген sucA") в штамме E.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 the E. coli W3110 strain. 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 AJ 13199 (FERM BP-5807) (патент США 5908768), или штамм FERM P-12379, дополнительно обладающий низкой активностью по расщеплению L-глутаминовой кислоты (патент США 5393671); штамм E.coli АЛЗ 138 (FERM BP-5565) (патент США 6110714) 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 AJ 13199 (FERM BP-5807), US patent 5908768), or strain FERM P-12379, additionally having low activity for the cleavage of L-glutamic acid (US patent 5393671); E. coli strain ALZ 138 (FERM BP-5565) (US patent 6110714) and the like.

Примеры бактерии-продуцента L-глутаминовой кислоты включают в себя мутантные штаммы, принадлежащие к роду Pantoea, которые лишенны активности α-кетоглутаратдегидрогеназы или имеют сниженную активность α-кетоглутаратдегидрогеназы, и могут быть получены описанным выше способом. Примерами таких штаммов являются штамм Pantoea ananatis AJ 13356 (патент США 6331419), штамм Pantoea ananatis AJ 13356, депонированный в Национальном Институте Биологических Наук и Человеческих Технологий, Агенство Промышленной Науки и Технологии, Министерство Международной Торговли и Промышленности (National Institute of Bioscience and Human-Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry) (в настоящее время называющийся Национальный Институт Прогрессивной Промышленной Науки и Технологии, Международный Депозитарий Организмов для Целей Патентования, Централ 6, 1-1, Хигаши 1-Чоме, Тсукуба-ши, Ибараки-кен, 305-8566, Япония - National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6,1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan) 19 февраля, 1998 и получивший инвентарный номер FERM P-16645. Затем было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора от 11 января 1999 г., и штамм получил инвентарный номер FERM BP-6615. Штамм Pantoea ananatis АJ13356 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 AJ 13356, был депонирован в указанный выше депозитарий как Enterobacter agglomerans, для целей данного описания он будет упоминаться как Pantoea ananatis.Examples of bacteria producing L-glutamic acid 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 AJ 13356 strain (US Pat. No. 6,331,419), Pantoea ananatis AJ 13356 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, Central 6, 1-1, Higash 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 FERM P-16645. Then, the international deposit of this strain was made according to the conditions of the Budapest Treaty of January 11, 1999, and the strain received accession number FERM BP-6615. The Pantoea ananatis strain AJ13356 does not have α-KGDH activity as a result of the destruction of the αKGDH-E1 gene subunit (sucA). The above strain, when isolated, was identified as Enterobacter agglomerans and deposited as Enterobacter agglomerans AJ13356 strain. However, it was later classified as Pantoea ananatis based on the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence. Although strain AJ 13356 has been deposited as Enterobacter agglomerans at the above depository, 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 5354672); мутантный штамм MWEC101-b (KR8903681); штаммы NRRL B-12141, NRRL B-12145, NRRL В-12146 и NRRL В-12147 (патент США 4407952) и подобные 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] (FERM BP-3566), штамм E.coli K-12[W3110(tyrA)/pPHAD] (FERM BP-12659), штамм E.coli K-12[W3110(tyrA)/pPHATerm] (FERM BP-12662) и штамм E.coli K-12[W3110(tyrA)/pBR-aroG4, рАСМАВ], названный как AJ12604 (FERM BP-3579) (Европейский патент EP 488424 B1). 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 A1 и 2003/0157667 A1).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 patent 5354672); mutant strain MWEC101-b (KR8903681); strains NRRL B-12141, NRRL B-12145, NRRL B-12146 and NRRL B-12147 (US patent 4407952) and the like. Also, bacteria belonging to the genus Escherichia, producers of L-phenylalanine, such as E. coli K-12 strain [W3110 (tyrA) / pPHAB] (FERM 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) / pPHATerm] (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 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 5756345); штамм E.coli SV164 (pGH5), содержащий аллель гена serA, кодирующего фермент фосфоглицератдегидрогеназу, не ингибируемый серином по типу обратной связи и аллель гена trpE, кодирующего фермент антранилатсинтазу, не ингибируемый триптофаном по типу обратной связи (патент США 6180373); штаммы E.coli AGX17 (pGX44) (NRRL В-12263) и AGX6(pGX50)aroP (NRRL B-12264), лишенные активности триптофаназы (патент США 4371614); штамм E.coli AGX17/pGX50, pACKG4-pps, в котором усилена способность к синтезу фосфоенолпирувата (заявка РСТ WO9708333, патент США 6319696), и подобные им. Бактерии-продуценты L-триптофана, принадлежащие к роду Escherichia и обладающие повышенной активностью идентифицированного белка, кодируемого геном yedA или геном yddG, могут быть также использованы в качестве родительских штаммов (патентные заявки США 2003/0148473 A1 и 2003/0157667 A1).Examples of parental strains used to produce L-tryptophan-producing bacteria of 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 patent 5756345); E. coli strain SV164 (pGH5) containing an allele of the serA gene encoding the phosphoglycerate dehydrogenase enzyme not feedback inhibitable by serine and a trpE allele encoding the anthranilate synthase enzyme not feedback inhibitory tryptophan (US Pat. No. 6,18037); E. coli strains AGX17 (pGX44) (NRRL B-12263) and AGX6 (pGX50) aroP (NRRL B-12264) lacking tryptophanase activity (US patent 4371614); E. coli strain AGX17 / pGX50, pACKG4-pps, which enhances the ability to synthesize phosphoenolpyruvate (PCT application WO9708333, US patent 6319696), and the like. L-tryptophan-producing bacteria belonging to the genus Escherichia and having increased activity of the identified protein encoded by the yedA gene or yddG gene can also be used as parent strains (US patent applications 2003/0148473 A1 and 2003/0157667 A1).

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 E.coli SV164, антранилатсинтаза которой не чувствительна к ингибированию по типу обратной связи, и штамм-трансформант, полученный введением в E.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 susceptible to feedback inhibition, and a transform strain obtained by introducing pGH5 plasmid in 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 4371614). 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 E.coli 702ilvA (ВКПМ В-8012), дефицитного по гену ilvA и способного к продукции L-пролина (Европейский патент EP 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 EP 1239041 A2).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 E.coli: NRRL В-12403 и NRRL В-12404 (патент Великобритании GB 2075056), ВКПМ 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 E.coli 237 (ВКПМ В-7925) (патентная заявка США 2002/058315 A1) и его производные, содержащие мутантную N-ацетилглутаматсинтазу (патентная заявка РФ 2001112869), штамм E.coli 382 (VKPM В-7926) (Европейская патентная заявка EP 1170358А1), штамм-продуцент аргинина, в который введен ген argA, кодирующий N-ацетилглутаматсинтетазу (Европейская патентная заявка EP 1170361 A1), и подобные им.Examples of parent strains used to produce the L-arginine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as strain E. coli 237 (VKPM B-7925) (US Patent Application 2002 / 058315 A1) and its derivatives containing mutant N-acetylglutamate synthase (RF patent application 2001112869), E. coli 382 strain (VKPM B-7926) (European patent application EP 1170358A1), arginine producing strain into which the argA gene encoding the gene encoding N-acetylglutamate synthetase (European Patent Application EP 1170361 A1), and like them.

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 таких генов включают гены, кодирующие N-ацетилглутамилфосфатредуктазу (argC), орнитинацетилтрансферазу (argJ), N-ацетилглутаматкиназу (argB), ацетилорнитинтрансаминазу (argD), орнитинкарбамоилтрансферазу (argF), синтетазу аргининсукциниловой кислоты (argG), лиазу аргининсукциниловой кислоты (argH) и карбамоилфосфатсинтетазу (carAB).Examples of parent 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 such genes include genes encoding N-acetylglutamylphosphate reductase (argC), ornithine acetyl transferase (argJ), N-acetyl glutamate kinase (argB), acetylornithine transaminase (argD), ornithinecarbamoyl transferase (argF), arginic acid synthase carbamoylphosphate synthetase (carAB).

Бактерия-продуцент L-валинаL-valine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-валина, согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются ими, штаммы, модифицированные с целью сверхэкспрессии оперона ilvGMEDA (патент США 5998178). Желательно удалить область оперона ilvGMEDA, которая необходима для ослабления экспрессии, с тем чтобы экспрессия оперона не ослаблялась образующимся L-валином. Далее, желательно разрушить в опероне ген ilvA с тем, чтобы снизить активность треониндеаминазы.Examples of parental strains used to produce the L-valine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains modified to overexpress the ilvGMEDA operon (US Pat. No. 5,998,178). It is desirable to remove the region of the ilvGMEDA operon that is necessary to attenuate expression so that the expression of the operon is not attenuated by the resulting L-valine. Furthermore, it is desirable to destroy the ilvA gene in the operon in order to reduce the activity of threonine deaminase.

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-валина согласно настоящему изобретению, также включают в себя мутантные штаммы, имеющие мутацию аминоацил-тРНК-синтетазы (патент США 5658766). Например, может использоваться штамм E.coli VL1970, который имеет мутацию в гене ileS, кодирующем изолейцин-тРНК-синтетазу. Штамм E.coli VL1970 депонирован в Российской Национальной Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 113545 Москва, 1-й Дорожный проезд) 24 июня 1988 г. с инвентарным номером ВКПМ В-4411.Examples of parental strains used to produce the L-valine producing bacterium of the present invention also include mutant strains having a mutation of the aminoacyl tRNA synthetase (US Pat. No. 5,658,766). For example, E. coli strain VL1970, which has a mutation in the ileS gene encoding isoleucine-tRNA synthetase, can be used. The strain E.coli VL1970 was deposited in the Russian National Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 113545 Moscow, 1st Road passage) on June 24, 1988 with accession number VKPM B-4411.

Далее, в качестве родительских штаммов также могут использоваться мутантные штаммы, для роста которых требуется липоевая кислота, и/или с недостаточным количеством Н+-АТФазы (заявка РСТ WO 96/06926).Further, mutant strains that require lipoic acid and / or with an insufficient amount of H + -ATPase (PCT application WO 96/06926) can also be used as parent strains.

Бактерия-продуцент L-изолейцинаL-isoleucine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-изолейцина согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются ими, мутантные штаммы с устойчивостью к 6-диметиламинопурину (заявка Японии 5-304969А), мутантные штаммы с устойчивость к аналогу изолейцина, такому как тиаизолейцин и гидроксамат изолейцина, и мутантные штаммы, дополнительно имеющие устойчивость к DL-этионину и/или гидроксамату аргинина (заявка Японии 5-130882А). Кроме того, в качестве родительских штаммов также могут использоваться рекомбинантные штаммы, трансформированные генами, кодирующими белки, вовлеченные в биосинтез L-изолейцина, такие как треониндеаминаза и ацетогидроксатсинтаза (заявка Японии 2-458А, патент Франции 0356739 и патент США 5998178).Examples of parent strains used to produce the L-isoleucine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, mutant strains resistant to 6-dimethylaminopurine (Japanese application 5-304969A), mutant strains resistant to isoleucine analogue, such as thiaisoleucine and isoleucine hydroxamate, and mutant strains additionally resistant to DL-ethionine and / or arginine hydroxamate (Japanese application 5-130882A). In addition, recombinant strains transformed with genes encoding proteins involved in the biosynthesis of L-isoleucine, such as threonine deaminase and acetohydroxate synthase (Japanese application 2-458A, French patent 0356739 and US patent 5998178) can also be used as parent strains.

2. Способ согласно настоящему изобретению.2. The method according to the present invention.

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 питательной среде, 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 nutrient medium for the purpose of producing and accumulating an L-amino acid in a nutrient medium 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 т.п.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, таких как перемешивание культуральной жидкости на качалке, взбалтывание с аэрацией, при температуре в пределах от 20 до 40°С, предпочтительно в пределах от 30 до 38°С. pH среды поддерживают в пределах от 5 до 9, предпочтительно от 6.5 до 7.2. pH среды может регулироваться аммиаком, карбонатом кальция, различными кислотами, основаниями и буферными растворами. Обычно, выращивание в течение от 1 до 5 дней приводит к накоплению целевой L-аминокислоты в культуральной жидкости.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions, such as mixing the culture fluid on a rocking chair, shaking with aeration, at a temperature in the range from 20 to 40 ° C, preferably in the range from 30 to 38 ° C. The pH of the medium is maintained in the range from 5 to 9, preferably from 6.5 to 7.2. The pH of the medium can be adjusted by ammonia, calcium carbonate, various acids, bases and buffers. Typically, growing for 1 to 5 days leads to the accumulation of the target L-amino acid in the culture fluid.

После выращивания твердые остатки, такие как клетки, могут быть удалены из культуральной жидкости методом центрифугирования или фильтрацией через мембрану, а затем L-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.

Краткое описание фигур.A brief description of the figures.

На Фиг.1 изображены относительные положения праймеров Р1 и Р2 на плазмиде pMW118-attL-Cm-attR, используемой для амплификации гена cat.Figure 1 shows the relative positions of primers P1 and P2 on the plasmid pMW118-attL-Cm-attR used to amplify the cat gene.

На Фиг.2 изображено конструирование фрагмента хромосомной ДНК, содержащего инактивированный ген tolC.Figure 2 shows the construction of a chromosomal DNA fragment containing an inactivated tolC gene.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на следующие не ограничивающие 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 с инактивированным геном tolCExample 1. Construction of a strain with inactivated tolC gene

1. Деления гена tolC1. Division of the tolC gene

Штамм, содержащий делецию гена tolC, был сконструирован с использованием методики, разработанной Datsenko, К.А. и Wanner, B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12), 6640-6645), известной как "Red-зависимая интеграция". Фрагмент ДНК, содержащий маркер лекарственной устойчивости CmR, кодируемый геном cat, был получен методом ПЦР с использованием праймеров P1 (SEQ ID NO: 3) и Р2 (SEQ ID NO: 4) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR (WO 05/010175) в качестве матрицы. Праймер Р1 содержит как область, комплементарную области, расположенной на 5'-конце гена tolC, так и область, комплементарную attR участку. Праймер Р2 содержит как область, комплементарную области, расположенной на 3'-конце гена tolC, так и область, комплементарную участку attL. Использовался следующий температурный профиль для ПЦР: денатурация при 95°С в течение 3 мин; два первых цикла: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; и последующие 25 циклов: 30 сек при 95°С, 30 сек при 54°С, 40 сек при 72°С; и заключительная полимеризация: 5 мин при 72°С.The strain containing the tolC gene deletion was constructed using a technique developed by Datsenko, K.A. and Wanner, BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12), 6640-6645), known as "Red-Dependent Integration." The DNA fragment containing the drug resistance marker Cm R encoded by the cat gene was obtained by PCR using primers P1 (SEQ ID NO: 3) and P2 (SEQ ID NO: 4) and plasmid pMW118-attL-Cm-attR (WO 05 / 010175) as a matrix. Primer P1 contains both a region complementary to the region located at the 5'end of the tolC gene and a region complementary to the attR region. Primer P2 contains both a region complementary to the region located at the 3'end of the tolC gene and a region complementary to the attL region. The following temperature profile for PCR was used: denaturation at 95 ° C for 3 min; the first two cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; and the following 25 cycles: 30 sec at 95 ° C, 30 sec at 54 ° C, 40 sec at 72 ° C; and final polymerization: 5 min at 72 ° C.

Полученный продукт ПЦР длиной 1699 п.н. (Фиг.1), очищенный в агарозном геле, использовали для электропорации в штамм E.coli MG1655 (АТСС 700926), содержащий плазмиду pKD46 с термочувствительным репликоном. Плазмида pKD46 (Datsenko, K.A. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12:6640-45) содержит фрагмент ДНК фага λ длиной 2154 нуклеотида (позиции с 31088 по 33241 нуклеотидной последовательности с инвентарным номером J02459 в базе данных GenBank), а также содержит гены λ Red-гомологичной системы рекомбинации (гены γ, β, exo) под контролем промотора ParaB; индуцируемого арабинозой. Плазмида pKD46 необходима для интеграции продукта ПЦР в хромосому штамма MG1655.The resulting PCR product with a length of 1699 bp (Figure 1), purified on an agarose gel, was used for electroporation into E. coli strain MG1655 (ATCC 700926) containing the plasmid pKD46 with a heat-sensitive replicon. Plasmid pKD46 (Datsenko, KA and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 12: 6640-45) contains a 2154 nucleotide phage λ fragment (positions 31088 through 33241 of the nucleotide sequence with accession number J02459 in the GenBank database), and also contains the λ genes of the Red-homologous recombination system (γ, β, exo genes) under the control of the P araB promoter; induced by arabinose. Plasmid pKD46 is required for integration of the PCR product into the chromosome of strain MG1655.

Электрокомпетентные клетки были получены следующим образом: ночную культуру штамма E.coli MG1655/pKD46 выращивали при 30°С в среде LB с добавкой ампициллина (100 мг/л), развели в 100 раз, добавив 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 растили с перемешиванием при 30°С до достижения OD600≈0.6, после чего делали клетки электрокомпетентными, путем концентрирования в 100 раз и трехкратного отмывания 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 (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 obtained as follows: an overnight culture of E. coli strain MG1655 / pKD46 was grown at 30 ° C in LB medium supplemented with ampicillin (100 mg / L), diluted 100 times by adding 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 stirring at 30 ° С until OD 600 ≈0.6 was reached, after which the cells were made electrocompetent by 100-fold concentration and three times washing with ice-cold deionized H 2 O. Electroporation was performed using 70 μl of cells and ≈100 ng of 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 (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 делеции гена tolC с помощью ПЦР.2. Confirmation of deletion of the tolC gene by PCR.

Мутанты с делегированным геном tolC, содержащие ген устойчивости к Cm, были проверены с помощью ПЦР. Локус-специфичные праймеры P3 (SEQ ID NO: 5) и P4 (SEQ ID NO: 6) использовались для проверки делеции с помощью ПЦР. Использовался следующий температурный профиль для ПЦР-проверки: денатурация при 94°С в течение 3 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 MG1655tolC+, составляет ~2.0 т.п.н. Длина продукта ПЦР, полученного в результате реакции с использованием в качестве матрицы клеток мутантного штамма, составляет ~1.7 т.п.о. (Фиг.2). Мутантный штамм назвали MG1655 ΔtolC::cat.Mutants with a tolC delegated gene containing the Cm resistance gene were verified by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 5) and P4 (SEQ ID NO: 6) were used to verify deletion by PCR. The following temperature profile was used for PCR testing: 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 MG1655tolC + as a matrix of cells is ~ 2.0 kb. The length of the PCR product obtained as a result of the reaction using a mutant strain as a matrix of cells is ~ 1.7 kb. (Figure 2). The mutant strain was named MG1655 ΔtolC :: cat.

Пример 2. Продукция L-треонина штаммом E.coli B-3996-ΔtolCExample 2. Production of L-threonine by E. coli strain B-3996-ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию треонина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat были перенесены в штамм-продуцент L-треонина E.coli В-3996 (ВКПМ В-3996) с помощью Р1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего был получен штамм В-3996-Δ tolC. Штамм В-3996 был депонирован 19 ноября 1987 г. 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) с инвентарным номером В-3996.To assess the effect of tolC gene inactivation on the production of threonine, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat described above were transferred to the E. coli B-3996 L-threonine producer strain (VKPM B-3996) using P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), resulting in strain B-3996-Δ tolC. 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) ( Russian Federation, 117545 Moscow, 1st Road passage, 1) with inventory number B-3996.

Оба штамма E.coli В-3996 и B-3996-ΔtolC выращивали в течение 18-24 часов при температуре 37°С на чашках с L-агаром. Для получения посевной культуры указанные штаммы выращивали при 32°С в течение 18 часов на роторной качалке (250 об/мин) в пробирках размером 20×200 мм, содержащих 2 мл L-бульона с 4% глюкозой. Затем в ферментационную среду были внесены по 0.21 мл (10%) посевной культуры. Ферментацию проводили в 2 мл минимальной ферментационной среды в пробирках размером 20×200 мм. Клетки выращивали в течение 65 часов при 32°С с перемешиванием (250 об/мин).Both strains of E. coli B-3996 and B-3996-ΔtolC were grown for 18-24 hours at 37 ° C on plates with L-agar. To obtain a seed culture, these strains were grown at 32 ° C for 18 hours on a rotary shaker (250 rpm) in 20 × 200 mm test tubes containing 2 ml of L-broth with 4% glucose. Then, 0.21 ml (10%) of the inoculum was added to the fermentation medium. Fermentation was carried out in 2 ml of minimal fermentation medium in test tubes measuring 20 × 200 mm. Cells were grown for 65 hours at 32 ° C with stirring (250 rpm).

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, было вырезано, L-треонин был элюирован 0.5% водным раствором CdCl2, после чего количество L-треонина оценивалось спектрофотометрическим методом при длине волны 540 нм. Результаты пяти независимых пробирочных ферментации приведены в Таблице 1. Как видно из Таблицы 1, штамм B-3996-ΔtolC накапливал большее количество L-треонина по сравнению со штаммом В-3996. Использовали следующий состав ферментационной среды (г/л):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. The spot containing L-threonine was excised, L-threonine was eluted with a 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. As can be seen from Table 1, strain B-3996-ΔtolC accumulated a greater amount of L-threonine compared to strain B-3996. Used the following composition of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 80.080.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 22.022.0 NaClNaCl 0.80.8 KH2PO4 KH 2 PO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 0.80.8 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0.020.02 MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 0.020.02 Тиамин гидрохлоридThiamine hydrochloride 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1.01.0 СаСО3 CaCO 3 30.030.0

Глюкозу и сульфат магния стерилизовали отдельно. СаСО3 стерилизовали сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. pH доводили до 7.0. Антибиотик добавляли в среду после стерилизации.Glucose and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was dry heat sterilized at 180 ° C for 2 hours. The pH was adjusted to 7.0. The antibiotic was added to the medium after sterilization.

Пример 3. Продукция L-лизина штаммом E.coli AJ11442-ΔtolCExample 3. Production of L-lysine by E. coli strain AJ11442-ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию лизина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat 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-ΔtolC.To assess the effect of tolC gene inactivation on lysine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli MG1655 ΔtolC :: cat strain described above can be transferred to 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-ΔtolC strain can be obtained.

Оба штамма E.coli, родительский AJ11442 и полученный AJ11442-ΔtolC, могут выращиваться в L-среде при 37°С, и 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 количества L-лизина и остаточной глюкозы в среде могут быть измерены 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. Состав ферментационной среды (г/л):Both strains of E. coli, the parent AJ11442 and the resulting AJ11442-ΔtolC, can be grown in L-medium at 37 ° C, and 0.3 ml of the obtained cultures can be introduced into 20 ml of fermentation medium containing the necessary antibiotics in 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 amounts 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 can be calculated in terms of glucose consumed. The composition of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 4040 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 2424 К2НРО4 K 2 NRA 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

pH доводят до 7.0 в помощью КОН и среду автоклавируют при 115°С в течение 10 мин. Глюкозу и MgSO4·7H2O стерилизуют отдельно. Также добавляют 30 г/л CaCO3, 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. Also add 30 g / l CaCO 3 pre-sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours.

Пример 4. Продукция L-цистеина штаммом E.coli JM15(ydeD)-ΔtolCExample 4. Production of L-cysteine by E. coli strain JM15 (ydeD) -ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-цистеина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е. coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-цистеина E.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)-ΔtolC.To assess the effect of tolC gene inactivation on L-cysteine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat described above can be transferred to the E. coli JM15 L-cysteine producer strain (ydeD) using P1 transduction (Miller , JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby the JM15 (ydeD) -ΔtolC strain can be obtained.

Штамм E.coli JM15(ydeD) является производным штамма E.coli JM15 (патент США 6218168), который может быть трансформирован ДНК, содержащей ген ydeD, кодирующий мембранный белок, не вовлеченный в пути биосинтеза ни одной из L-аминокислот (патент США 5972663). Штамм JM15 (CGSC# 5042) может быть получен из генетической коллекции университета города Нью Хайвен в США (The E.coli Genetic Resource Center, Yale University, New Haven, USA (http://cgsc.biology.yale.edu/)).The strain E. coli JM15 (ydeD) is a derivative of the strain E. coli JM15 (US patent 6218168), 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 5972663 ) Strain JM15 (CGSC # 5042) can be obtained from the genetic collection of the University of New Haven, USA (The E. coli Genetic Resource 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 6218168.Fermentation conditions for evaluating L-cysteine production are described in detail in Example 6 of US Pat. No. 6,218,168.

Пример 5. Продукция L-лейцина штаммом E.coli 57-ΔtolCExample 5. The production of L-leucine strain E. coli 57-ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-лейцина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-лейцина E.coli 57 (ВКПМ В-7386, патент США 6124121) с помощью Pl-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 57-pMW-ΔtolC. Штамм E.coli 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 B-7386.To assess the effect of tolC gene inactivation on the production of L-leucine, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat can be transferred to the E. coli 57 L-leucine producer strain (VKPM B-7386, US patent 6124121) by Pl transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby 57-pMW-ΔtolC strain can be obtained. The strain E.coli 57 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russian Federation, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on May 19, 1997 with accession number VKPM B-7386.

Оба штамма E.coli, 57 и 57-ΔtolC, 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 выращиваться в течение 48-72 часов при 32°С с перемешиванием (250 об/мин).Both strains of E. coli, 57 and 57-ΔtolC, 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).

Количество L-лейцина может быть измерено с помощью бумажной хроматографии (состав подвижной фазы: бутанол - уксусная кислота - вода = 4:1:1)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 использован следующий состав ферментационной среды (г/л) (pH 7.2):The following composition of the fermentation medium (g / l) (pH 7.2) can be used:

ГлюкозаGlucose 60.060.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 25.025.0 K2HPO4 K 2 HPO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 ТиаминThiamine 0.010.01 CaCO3 CaCO 3 25.025.0

Глюкозу и мел следует стерилизовать отдельно.Glucose and chalk should be sterilized separately.

Пример 6. Продукция L-гистидина штаммом E.coli 80-ΔtolC.Example 6. Production of L-histidine by E. coli strain 80-ΔtolC.

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-гистидина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-гистидина E.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-ΔtolC. Штамм 80 описан в патенте РФ 2119536 и депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (Россия, 117545 Москва, 1-ый Дорожный проезд, 1) 15 октября 1999 г. с инвентарным номером ВКПМ В-7270, а затем 12 июля 2004 г. депонирован в соответствии с Будапештским Договором.To assess the effect of tolC gene inactivation on L-histidine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli MG1655 ΔtolC :: cat strain described above can be transferred to the E. coli 80 L-histidine producing strain using P1 transduction (Miller, JH ( 1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby an 80-ΔtolC 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, and then deposited in July 12, 2004 in accordance with the Budapest Treaty.

Оба штамма E.coli, родительский 80 и полученный 80-ΔtolC, могут выращиваться в L-бульоне при 29°С в течение 6 часов. Затем 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: n-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, parent 80 and obtained 80-ΔtolC, 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 ° C 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: n-butanol - acetic acid - water = 4: 1: 1 (v / v). A solution of ninhydrin (0.5%) in acetone can be used for visualization.

Состав ферментационной среды (pH 6.0) (г/л):The composition of the fermentation medium (pH 6.0) (g / l):

ГлюкозаGlucose 100.0100.0 Мамено(гидролизат cоевых 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 CaCO3 CaCO 3 60.060.0

Глюкозу, пролин, бетаин и CaCO3 стерилизуют отдельно. pH доводят до 6.0 перед стерилизацией.Glucose, proline, betaine and CaCO 3 are sterilized separately. The pH was adjusted to 6.0 before sterilization.

Пример 7. Продукция L-глутаминовой кислоты штаммом E.coli VL334thrC+-ΔtolCExample 7. The production of L-glutamic acid strain E. coli VL334thrC + -ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-глутаминовой кислоты ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-глутаминовой кислоты E. VL334thrC+ (EP 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+-ΔtolC. Штамм VL334thrC+ депонирован 6 декабря 2004 г. во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1-ый Дорожный проезд, 1) с инвентарным номером В-8961, а затем 8 декабря 2004 г. депонирован в соответствии с Будапештским Договором.To assess the effect of inactivation of the tolC gene on the production of L-glutamic acid, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat can be transferred to the producer strain of L-glutamic acid E. VL334thrC + (EP 1172433) using P1- transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain VL334thrC + -ΔtolC can be obtained. Strain VL334thrC + was deposited on December 6, 2004 at the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) with accession number B-8961, and then deposited on December 8, 2004 in accordance with Budapest The contract.

Оба штамма, родительский VL334thrC+ и полученный VL334thrC+-ΔtolC, 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 должна 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 мел - 25 г/л (pH 7.2). Глюкозу и мел следует стерилизовать отдельно. 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, the parent VL334thrC + and the resulting VL334thrC + -ΔtolC, 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 should 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 chalk - 25 g / l (pH 7.2). Glucose and chalk should be 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 8. Продукция L-фенилаланина штаммом E.coli AJ12739-ΔtolCExample 8. The production of L-phenylalanine strain E. coli AJ12739-ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-фенилаланина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-фенилаланина E.coli AJ12739 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 AJ12739-ΔtolC. Штамм AJ12739 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1ый Дорожный проезд, 1) 6 ноября 2001 года с инвентарным номером ВКПМ В-8197, а затем 23 августа 2002 г. депонирован в соответствии с Будапештским Договором.To assess the effect of tolC gene inactivation on the production of L-phenylalanine, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat can be transferred to the L-phenylalanine producing strain E.coli AJ12739 using P1 transduction (Miller, JH ( 1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby AJ12739-ΔtolC strain can be obtained. Strain AJ12739 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Road passage, 1) on November 6, 2001 with accession number VKPM B-8197, and then on August 23, 2002 was deposited in accordance with the Budapest Treaty.

Оба штамма, родительский AJ12739 и полученный AJ12739-ΔtolC, могут быть выращены при 37°С в течение 18 часов в питательном бульоне, 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 (TLC). Для этой цели могут быть использованы TLC-пластинки размером 10×15 см, покрытые 0.11 мм-слоем силикагеля Сорбфил без флуоресцентного индикатора (Акционерное Общество Сорбполимер, Краснодар, Россия). Пластинки Сорбфил могут экспонироваться 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, the parent AJ12739 and the obtained AJ12739-ΔtolC, 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 tubes, and the cultures can be grown at 37 ° C for 48 hours on a rotary shaker. At the end of the fermentation, the amount of phenylalanine accumulated in the medium can be determined by thin layer chromatography (TLC). For this purpose, 10 × 15 cm TLC plates 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 exhibited 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.

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

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 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0.010.01 MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 0.010.01 Тиамин HClThiamine HCl 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 2.02.0 ТирозинTyrosine 0.1250.125 CaCO3 CaCO 3 20.020.0

Глюкозу и сульфат магния стерилизуют отдельно. CaCO3 стерилизуют сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. pH доводят до 7.0.Glucose and magnesium sulfate are sterilized separately. CaCO 3 sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours. The pH is adjusted to 7.0.

Пример 9. Продукция L-триптофана штаммом E.coli SV164 (pGH5)-ΔtolCExample 9. Production of L-tryptophan by E. coli strain SV164 (pGH5) -ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolС на продукцию L-триптофана ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е. coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-триптофана E.coli SV164 (pGH5) 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 SV164(pGH5)-ΔtolC. Штамм SV164 имеет аллель гена trpE, кодирующего фермент антранилатсинтазу, не ингибируемый триптофаном по типу обратной связи. Плазмида pGH5 содержит мутантный ген sera, кодирующий фосфоглицератдегидрогеназу, не ингибируемую серином по типу обратной связи. Штамм SV164 (pGH5) подробно описан в патенте США 6180373 или Европейском патенте 0662143.To assess the effect of tolC gene inactivation on L-tryptophan production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat described above can be transferred to the E. coli SV164 L-tryptophan producing strain (pGH5) using P1 transduction (Miller) , JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain SV164 (pGH5) -ΔtolC can be obtained. Strain SV164 has an allele of the trpE gene encoding the anthranilate synthase enzyme, which is not inhibited by tryptophan in a feedback manner. Plasmid pGH5 contains a mutant gene, sera, which encodes a phosphoglycerate dehydrogenase that is not inhibited by serine by feedback. Strain SV164 (pGH5) is described in detail in US Pat. No. 6,180,373 or European Patent No. 0,662,143.

Оба штамма, полученный SV164(pGH5)-ΔtolC и родительский 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) (10 мг/мл). 0.3 мл полученных культур могут быть внесены в 3 мл ферментационной среды, содержащей тетрациклин (10 мг/мл) в пробирках размером 20×200 мм, и могут быть выращены при 32 С в течение 72 часов на роторной качалке при 250 об/мин. После выращивания количество накопленного в среде триптофана может быть определено с помощью TLC, как описано в Примере 8. Компоненты ферментационной среды представлены в Таблице 2, но группы компонентов А, В, С, D, Е, F и Н следует стерилизовать отдельно, как и показано в Таблице, чтобы избежать нежелательных взаимодействий во время стерилизации.Both strains obtained SV164 (pGH5) -ΔtolC and parent SV164 (pGH5) can be grown with stirring at 37 ° C for 18 hours in 3 ml of nutrient broth with tetracycline (plasmid marker pGH5) (10 mg / ml). 0.3 ml of the obtained cultures can be introduced into 3 ml of fermentation medium containing tetracycline (10 mg / ml) in 20 × 200 mm test tubes and can be grown at 32 ° C for 72 hours on a rotary shaker at 250 rpm. After growing, the amount of tryptophan accumulated in the medium can be determined using TLC, as described in Example 8. The components of the fermentation medium are shown in Table 2, but the groups of components A, B, C, D, E, F and H should be sterilized separately, as shown in the Table to avoid unwanted interactions during sterilization.

Пример 10. Продукция L-пролина штаммом E.coli 702ilvA-ΔtolCExample 10. The production of L-proline strain E. coli 702ilvA-ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-пролина ДНК-фрагменты из хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-пролина Е. coli 702ilvA с помощью Pl-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 702ilvA-ΔtolC. Штамм 702ilvA депонирован 18 июля 2000 г. во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1ый Дорожный проезд, 1) с инвентарным номером ВКПМ В-8012, а затем 18 мая 2001 г. депонирован в соответствии с Будапештским Договором.To assess the effect of tolC gene inactivation on L-proline production, DNA fragments from the chromosome of the E. coli MG1655 ΔtolC :: cat strain described above can be transferred to the E. coli 702ilvA L-proline producer strain by Pl transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain 702ilvA-ΔtolC can be obtained. Strain 702ilvA was deposited on July 18, 2000 at the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) with accession number VKPM B-8012, and then on May 18, 2001 was deposited in accordance with the Budapest Treaty .

Оба штамма E.coli 702ilvA и 702ilvA-Δ tolC 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 7.Both strains of E. coli 702ilvA and 702ilvA-Δ tolC 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 7.

Пример 11. Продукция L-аргинина штаммом E.coli 382-ΔtolCExample 11. The production of L-arginine strain E. coli 382-ΔtolC

Для оценки влияния инактивации гена tolC на продукцию L-аргинина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 ΔtolC::cat, могут быть перенесены в штамм-продуцент L-аргинина E.coli 382 с помощью Pl-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), в результате чего может быть получен штамм 382-ΔtolC. Штамм 382 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1-ый Дорожный проезд, 1) 10 апреля 2000 года с инвентарным номером ВКПМ В-7926, а затем 18 мая 2001 г. депонирован в соответствии с Будапештским Договором.To assess the effect of tolC gene inactivation on L-arginine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔtolC :: cat described above can be transferred to the E. coli 382 L-arginine producing strain using Pl transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), whereby strain 382-ΔtolC can be obtained. Strain 382 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 117545 Moscow, 1st Dorozhniy proezd, 1) on April 10, 2000 with accession number VKPM B-7926, and then on May 18, 2001 was deposited in accordance with the Budapest Treaty .

Оба штамма, полученный 382-ΔtolC и родительский 382, могут быть выращены при 32°С в течение 18 часов в 2 мл LB-бульона, 0.3 мл полученных культур могут быть внесены 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 obtained by 382-ΔtolC and the parent 382 can be grown at 32 ° C for 18 hours in 2 ml of LB 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 использоваться 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 spot 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.

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

ГлюкозаGlucose 48.048.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 35.035.0 KH2PO4 KH 2 PO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 Тиамин HClThiamine HCl 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1.01.0 L-изолейцинL-isoleucine 0.10.1 CaCO3 CaCO 3 5.05.0

Глюкозу и сульфат магния стерилизуют отдельно. СаСО3 стерилизуют сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. pH 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 is adjusted to 7.0.

Пример 12. Удаление гена устойчивости к хлорамфиниколу Cm (cat gene) из хромосомы штаммов E.coli - продуцентов L-аминокислот.Example 12. Removing the gene for resistance to chloramphenicol Cm (cat gene) from the chromosome of E. coli strains producing L-amino acids.

Ген устойчивости Cm (ген cat) может быть удален из хромосомы штаммов-продуцентов L-аминокислот путем использования системы int-xis. С этой целью штамм-продуцент L-аминокислоты, в который были перенесены ДНК-фрагменты из вышеописанного штамма MG1655 ΔtolC::cat при помощи P1-трансдукции, может быть трансформирован плазмидой pMWts-Int/Xis. Селекция трансформированных клонов может быть произведена с использованием среды LB, содержащей ампициллин (100 мкг/мл). Клетки могут быть инкубированы при 30°С в течение ночи. Трансформированные клоны могут быть освобождены 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 CmSApR. Удаление гена cat из хромосомы штаммов может быть подтверждено при помощи ПЦР. Локус-специфичные праймеры Р3 (SEQ ID NO:5) и P4 (SEQ ID NO:6) могут быть использованы для такого подтверждения путем ПЦР. Условия проведения ПЦР могут быть такими же, как описано выше. Продукт ПЦР, полученный в случае использования в качестве матрицы клеток с удаленным геном cat, должен быть намного короче (~0.3-0.5 т.п.о. в длину), чем в случае использования в качестве матрицы клеток штамма с неудаленным геном cat.The Cm resistance gene (cat gene) can be removed from the chromosome of strains producing L-amino acids by using the int-xis system. To this end, the L-amino acid producing strain to which DNA fragments from the above MG1655 ΔtolC :: cat strain were transferred by P1 transduction can be transformed with the plasmid pMWts-Int / Xis. Selection of transformed clones can be performed using LB medium containing ampicillin (100 μg / ml). Cells can be incubated at 30 ° C overnight. Transformed clones can be 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 strains can be confirmed by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 5) and P4 (SEQ ID NO: 6) can be used for this confirmation by PCR. PCR conditions may be the same as described above. The PCR product obtained in the case of using cells with the deleted cat gene as a matrix should be much shorter (~ 0.3-0.5 kbp in length) than when using a strain with an undeleted cat gene as a matrix of cells.

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 of 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 outside 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.

Табл.1Table 1 ШтаммStrain OD540 OD 540 Количество L-треонина, г/лThe amount of L-threonine, g / l В-3996B-3996 25.3±0.825.3 ± 0.8 26.2±0.226.2 ± 0.2 B-3996-ΔtolCB-3996-ΔtolC 19.6±1.219.6 ± 1.2 27.2±0.627.2 ± 0.6

Табл.2Table 2 ГруппыGroups КомпонентComponent Конечная концентрация, г/лFinal concentration, g / l АBUT KH2PO4 KH 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 H3BO3 H 3 BO 3 0.00250.0025 CoC2·6H2OCoC 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 Тиамина НС1Thiamine HC1 0.0050.005 GG CaCO3 CaCO 3 30.030.0 НN ПиридоксинPyridoxine 0.030.03

Группа А имеет pH, равный 7.1, который доводится с помощью аммиака. Каждая группа стерилизуется раздельно, охлаждается и затем смешивается друг с другом.Group A has a pH of 7.1, which is adjusted with ammonia. Each group is sterilized separately, cooled and then mixed with each other.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (3)

1. Бактерия, принадлежащая к роду Escherichia - продуцент L-треонина, модифицированная таким образом, что в указанной бактерии инактивирован ген tolC.1. A bacterium belonging to the genus Escherichia is a producer of L-threonine, modified in such a way that the tolC gene is inactivated in this bacterium. 2. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанный ген tolC инактивирован за счет делеции гена tolC в хромосоме бактерии.2. The bacterium according to claim 1, characterized in that said tolC gene is inactivated due to deletion of the tolC gene in the bacterial chromosome. 3. Способ получения L-треонина, включающий:
выращивание бактерии по любому из пп.1 и 2 в питательной среде, вызывающее продукцию и накопление L-треонина в культуральной жидкости, и
выделение L-треонина из культуральной жидкости.
3. A method of obtaining L-threonine, including:
growing bacteria according to any one of claims 1 and 2 in a nutrient medium, causing production and accumulation of L-threonine in the culture fluid, and
isolation of L-threonine from the culture fluid.
RU2007104648/13A 2007-02-07 2007-02-07 METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE RU2366703C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007104648/13A RU2366703C2 (en) 2007-02-07 2007-02-07 METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE
PCT/JP2008/052092 WO2008096837A1 (en) 2007-02-07 2008-02-04 A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family with attenuated expression of the tolc gene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007104648/13A RU2366703C2 (en) 2007-02-07 2007-02-07 METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007104648A RU2007104648A (en) 2008-08-20
RU2366703C2 true RU2366703C2 (en) 2009-09-10

Family

ID=39271647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007104648/13A RU2366703C2 (en) 2007-02-07 2007-02-07 METHOD FOR PREPARING L-THREONINE WITH USING Escherichia BACTERIUM WITH INACTIVATED tolC GENE

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2366703C2 (en)
WO (1) WO2008096837A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2246420B1 (en) * 2008-02-21 2014-12-31 Ajinomoto Co., Inc. L-cysteine-producing bacterium, and method for production of l-cysteine
EP4045518A1 (en) * 2019-10-14 2022-08-24 Inbiose N.V. Production of bioproduct in a host cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5976843A (en) * 1992-04-22 1999-11-02 Ajinomoto Co., Inc. Bacterial strain of Escherichia coli BKIIM B-3996 as the producer of L-threonine
EP1407035B1 (en) * 2001-07-18 2006-04-12 Degussa AG Process for the preparation of l-amino acids using strains of the enterobacteriaceae family which contain an attenuated aspa gene

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MORONA R et. al. Identification and characterization of the TolC protein, an outer membrane protein from Escherichia coli. J Bacteriol. 1983 Feb; 153(2): 693-9. FRALICK JA Evidence that TolC is required for functioning of the Mar/AcrAB efflux pump of Escherichia coli. J Bacteriol. 1996 Oct; 178(19): 5803-5. BAARS et. al. Defining the role of the Escherichia coli chaperone SecB using comparative proteomics. J Biol Chem. 2006 Apr 14; 281(15): 10024-34. Epub 2005 Dec 13. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007104648A (en) 2008-08-20
WO2008096837A1 (en) 2008-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1848811B1 (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family
US20090269819A1 (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
RU2501858C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
EP1883704B1 (en) A 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
EP1929027B1 (en) A 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
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
RU2337956C2 (en) METHOD OF L-THREONINE RECEIVING WITH USAGE OF BACTERIA BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH INACTIVATED GENE lrhA
RU2359029C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-THREONINE USING BACTERIUM RELATING TO Escherichia, IN WHICH rcsA GENE IS INACTIVATED
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
RU2482188C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-ARGININE WITH USE OF BACTERIA OF GENUS Escherichia WHEREIN astCADBE OPERON IS INACTIVATED
RU2337957C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-THREONINE OR L-ARGININE USING BACTERIUM, BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE fdrA IS INACTIVATED
RU2333951C2 (en) METHOD FOR OBTAINING NON-AROMATIC L-AMINO ACID USING BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE kefB IS INACTIVATED
RU2330881C2 (en) L-THREONINE TECHNIQUE USING BACTERIUM OF Escherichia GENUS WITH INACTIVATED yrbG GENE
RU2333954C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-THREONINE AND L-ARGININE USING BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE ybdA IS INACTIVATED
RU2330882C2 (en) L-THREONINE OR L-ARGININE TECHNIQUE USING BACTERIUM OF Eschrichia GENUS WITH INACTIVATED aldH GENE
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
RU2351646C2 (en) METHOD OF PRODUCING L-threonine WITH USING BACTERIUM OF Escherichia TYPE
RU2501856C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
RU2333952C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-THREONINE USING BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia, IN WHICH GENE b2383 IS INACTIVATED