RU2468083C1 - Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter - Google Patents

Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter Download PDF

Info

Publication number
RU2468083C1
RU2468083C1 RU2011116148/10A RU2011116148A RU2468083C1 RU 2468083 C1 RU2468083 C1 RU 2468083C1 RU 2011116148/10 A RU2011116148/10 A RU 2011116148/10A RU 2011116148 A RU2011116148 A RU 2011116148A RU 2468083 C1 RU2468083 C1 RU 2468083C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bacterium
gene
arginine
amino acid
lysine
Prior art date
Application number
RU2011116148/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011116148A (en
Inventor
Юлия Георгиевна Ростова
Эльвира Борисовна Ворошилова
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 RU2011116148/10A priority Critical patent/RU2468083C1/en
Publication of RU2011116148A publication Critical patent/RU2011116148A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2468083C1 publication Critical patent/RU2468083C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: claimed is bacterium-producent of diaminomonocarboxylic L-amino acid, selected from L-lysine, L-arginine, L-ornithine and L-citrulline, belonging to Enterobacteriaceae family, modified in such a way that in said bacterium weakened is expression of one or several genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter and one or several genes, coding histidine transporter, represented by cluster argT-hisJQMP. Claimed is method of obtaining diaminomonocarboxylic L-amino acid, which includes: growing of said bacterium in nutritional medium, inducing production and secretion of said L-amino acid into culture liquid and isolation of said L-amino acid from culture liquid.
EFFECT: invention makes it possible to obtain said diaminomonocarboxylic L-amino acid in larger volume.
9 cl, 2 tbl, 5 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способу получения L-аминокислоты с использованием бактерии семейства Enterobacteriaceae, модифицированной таким образом, что экспрессия генов, кодирующих траспортер лизина/аргинина/орнитина, в указанной бактерии ослаблена.The 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 genes encoding the lysine / arginine / ornithine transporter is reduced in said bacterium.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art

Традиционно L-аминокислоты в промышленном масштабе могут быть получены методом ферментации с использованием штаммов микроорганизмов, полученных из природных источников, или их мутантов. Обычно микроорганизмы модифицируют для того, чтобы увеличить продукцию L-аминокислот.Traditionally, L-amino acids on an industrial scale can be obtained by fermentation using strains of microorganisms obtained from natural sources, or their mutants. Typically, microorganisms are modified in order to increase the production of L-amino acids.

Описано множество методов увеличения продукции L-аминокислот, например путем трансформации микроорганизма рекомбинантной ДНК (см., например, патент США 4,278,765). Другие методы основаны на повышении активности ферментов, вовлеченных в биосинтез аминокислот, и/или уменьшении чувствительности целевого фермента к ингибированию по типу обратной связи продуцируемой L-аминокислотой (см., например, патенты США 4,346,170; 5,661,012 и 6,040,160).Many methods have been described to increase the production of L-amino acids, for example, by transforming a microorganism of recombinant DNA (see, for example, US patent 4,278,765). Other methods are based on increasing the activity of enzymes involved in the biosynthesis of amino acids, and / or reducing the sensitivity of the target enzyme to feedback inhibition produced by the L-amino acid (see, for example, US patents 4,346,170; 5,661,012 and 6,040,160).

Другими методами увеличения продукции L-аминокислот являются ослабление экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в деградацию целевой L-аминокислоты; генов, экспрессия которых ведет к отвлечению предшественников целевой аминокислоты от пути биосинтеза L-аминокислоты; генов, вовлеченных в перераспределение потоков углерода, азота и фосфора; генов, кодирующих токсины, и т.д.Other methods for increasing the production of L-amino acids are to weaken the expression of one or more genes involved in the degradation of the target L-amino acid; genes whose expression leads to the distraction of the precursors of the target amino acid from the pathway of biosynthesis of L-amino acids; genes involved in the redistribution of carbon, nitrogen and phosphorus streams; genes encoding toxins, etc.

Гены hisJ и argT Salmonella typhimurium кодируют два периплазматических связывающих белка, J и LAO, вовлеченных в транспорт гистидина и аргинина соответственно и взаимодействующих с общим мембраносвязанным компонентом, белком Р. Определена полная нуклеотидная последовательность этих двух генов. Гены в высокой степени гомологичны (70%) и предположительно возникли в результате тандемной дупликации одного гена. Два кодируемых этими генами белка осуществляют различные функции, но сохраняют степень гомологии, достаточную для осуществления взаимодействия с одним сайтом мембраносвязанного белка Р (Higgins C.F., Ames G.F., Proc Natl Acad Sci USA.; 78(10):6038-42(1981)).The Salmonella typhimurium hisJ and argT genes encode two periplasmic binding proteins, J and LAO, involved in histidine and arginine transport, respectively, and interacting with a common membrane-bound component, protein P. The complete nucleotide sequence of these two genes has been determined. Genes are highly homologous (70%) and are thought to have arisen as a result of tandem duplication of a single gene. Two proteins encoded by these genes perform different functions, but retain a degree of homology sufficient to interact with one site of the membrane-bound protein P (Higgins CF, Ames GF, Proc Natl Acad Sci USA .; 78 (10): 6038-42 (1981)) .

Суперсемейство транспортных АТФаз (АВС транспортеров) включает бактериальные периплазматические транспортные системы (пермеазы) и различные транспортеры эукариот. Гистидиновая пермеаза S. typhimurium и Escherichia coli состоит из растворимого рецептора, включающего мембраносвязанный комплекс, содержащий четыре субъединицы, субстратсвязывающий белок, и получает энергию за счет АТФ. Показано, что транспорт гистидина полностью зависит от АТФ и лиганда HisJ, на него влияют рН, температура и концентрация соли. Транспорт необратим, и аккумуляция выходит на плато при прекращении транспорта. Пермеазу ингибируют АДФ и высокие концентрации гистидина внутри клетки. Ингибирование гистидином, вероятно, свидетельствует о том, что мембраносвязанный комплекс HisQ/M/P включает субстратсвязывающий сайт. Активность реконструированной пермеазы соответствует уровню 40-70% скорости транспорта in vivo (Liu C.E., Ames G.F., J Biol Chem.; 272(2):859-66(1997)).The superfamily of transport ATPases (ABC transporters) includes bacterial periplasmic transport systems (permeases) and various eukaryotic transporters. The histidine permease of S. typhimurium and Escherichia coli consists of a soluble receptor, including a membrane-bound complex containing four subunits, a substrate-binding protein, and receives energy from ATP. It was shown that histidine transport is completely dependent on ATP and HisJ ligand; it is affected by pH, temperature, and salt concentration. Transport is irreversible, and accumulation reaches a plateau when the transport stops. Permease inhibit ADP and high concentrations of histidine inside the cell. Histidine inhibition probably indicates that the membrane-bound HisQ / M / P complex includes a substrate-binding site. The activity of reconstructed permease corresponds to a level of 40-70% of the in vivo transport rate (Liu C.E., Ames G.F., J Biol Chem .; 272 (2): 859-66 (1997)).

Мембраносвязанный комплекс периплазматической гистидиновой пермеазы Salmonella typhimurium состоит из двух интегральных мембранных белков, HisQ и HisM, и двух копий АТФ-связывающей субъединицы, HisP. Комплекс гидролизует АТФ при индукции активности растворимого рецептора и периплазматического гистидин-связывающего белка, HisJ. Показано, что нуклеотид-связывающий компонент может быть отделен от интегральных мембранных компонентов, HisQ и HisM. Комплекс может быть реконструирован с использованием мембран с удаленным HisP, содержащих HisQ и HisM, и чистого растворимого HisP. Было показано, что HisP имеет высокую аффинность к комплексу с удаленным HisP, HisQM, и две молекулы HisP присоединяются независимо друг от друга к каждой единице HisQM. Собранный in vitro комплекс имеет полностью нормальные свойства и реагирует на ингибиторы HisJ и АТФазы так же, как и оригинальный комплекс, в противоположность растворимому HisP. Эти результаты показывают абсолютную необходимость HisP для гидролиза АТФ, HisQM гидролизовать АТФ не может, HisP зависит HisQM, с тем чтобы передать сигнал с растворимого рецептора HisJ, и HisQM регулирует АТФазную активность HisP. Также было показано, что конформация HisP меняется при взаимодействии с фосфолипидами (Liu P.Q., Ames G.F., Proc Natl Acad Sci USА.; 95(7):3495-500(1998)).The membrane-bound complex of Salmonella typhimurium periplasmic histidine permease consists of two integral membrane proteins, HisQ and HisM, and two copies of the ATP-binding subunit, HisP. The complex hydrolyzes ATP by inducing the activity of a soluble receptor and periplasmic histidine-binding protein, HisJ. It was shown that the nucleotide-binding component can be separated from the integral membrane components, HisQ and HisM. The complex can be reconstructed using HisP membranes with HisQ and HisM removed and pure soluble HisP. HisP has been shown to have high affinity for the complex with the deleted HisP, HisQM, and two HisP molecules are attached independently to each HisQM unit. The complex assembled in vitro has completely normal properties and reacts to HisJ and ATPase inhibitors in the same way as the original complex, as opposed to soluble HisP. These results show the absolute need of HisP for ATP hydrolysis, HisQM cannot hydrolyze ATP, HisP depends on HisQM in order to transmit a signal from HisJ soluble receptor, and HisQM regulates HisP ATPase activity. It was also shown that HisP conformation changes upon interaction with phospholipids (Liu P.Q., Ames G.F., Proc Natl Acad Sci USA; 95 (7): 3495-500 (1998)).

Белок ArgT E.coli может быть в форме цитоплазматического белка-предшественника с молекулярной массой 28 кДa и в форме зрелого периплазматического белка с молекулярной массой 25.8 кДа. Для изучения роли протеолиза в регуляции адаптации в стационарной фазе роста мутанты по протеазам clpA, clpX и clpP Escherichia coli исследовали с использованием протеомного анализа в процессе роста и голодания по углероду. В мутантах clpA, clpX и clpP периплазматический лизин-аргинин-орнитин-связывающий белок ArgT не показывал индукцию, типичную для клеток дикого типа в поздней стационарной фазе роста (Weichart D. et al., Journal of Bacteriology, vol.185, No.1, p.115-125 (2003)).The E. coli ArgT protein may be in the form of a cytoplasmic precursor protein with a molecular weight of 28 kDa and in the form of a mature periplasmic protein with a molecular weight of 25.8 kDa. To study the role of proteolysis in the regulation of adaptation in the stationary phase of growth, the clpA, clpX and clpP mutants of Escherichia coli were studied using proteomic analysis during growth and carbon starvation. In the clpA, clpX, and clpP mutants, the periplasmic lysine-arginine-ornithine-binding protein ArgT did not show the induction typical of wild-type cells in the late stationary growth phase (Weichart D. et al., Journal of Bacteriology, vol. 185, No.1 p.115-125 (2003)).

В настоящее время нет сообщений, описывающих использование ослабления экспрессии генов, кодирующих траспортер лизина/аргинина/орнитина, для получения L-аминокислот.There are currently no reports describing the use of attenuation of the expression of genes encoding the lysine / arginine / ornithine transporter to produce L-amino acids.

Описание изобретенияDescription of the invention

Целями настоящего изобретения являются повышение продуктивности штаммов-продуцентов L-аминокислот и предоставление способа получения L-аминокислот с использованием этих 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.

Обнаружено, что ослабление экспрессии кластера argT-hisJQMP может приводить к увеличению продукции диаминомонокарбоновых килот, таких как L-лизин, L-аргинин, L-орнитин и L-цитруллин.It has been found that a decrease in the expression of the argT-hisJQMP cluster can lead to an increase in the production of diaminomonocarboxylic carotenes such as L-lysine, L-arginine, L-ornithine and L-citrulline.

Настоящее изобретение предоставляет бактерию, принадлежащую к семейству Enterobacteriaceae, обладающую повышенной способностью к продукции аминокислот, таких как L-лизин, L-аргинин, L-орнитин и L-цитруллин.The present invention provides a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family with increased ability to produce amino acids such as L-lysine, L-arginine, L-ornithine and L-citrulline.

Целью настоящего изобретения является предоставление бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, - продуцента L-аминокислоты, модифицированной таким образом, что экспрессия одного или нескольких генов, кодирующих траспортер лизина/аргинина/орнитина, в указанной бактерии ослаблена.An object of the present invention is to provide a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family, an L-amino acid producer, modified in such a way that the expression of one or more genes encoding the lysine / arginine / ornithine transporter is attenuated.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что кластер argT-hisJQMP включает гены, кодирующие траспортер лизина/аргинина/орнитина.It is also an object of the present invention to provide the bacteria described above, characterized in that the argT-hisJQMP cluster includes genes encoding the lysine / arginine / ornithine transporter.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что указанный кластер argT-hisJQMP инактивирован.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, characterized in that said argT-hisJQMP cluster is inactivated.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что один или более генов указанного кластера argT-hisJQMP инактивирован/аны.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, characterized in that one or more genes of said argT-hisJQMP cluster is inactivated.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что указанная бактерия принадлежит к роду Escherichia.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, characterized in that said bacterium belongs to the genus Escherichia.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что указанная бактерия принадлежит к роду Pantoea.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, characterized in that said bacterium belongs to the genus Pantoea.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что указанная L-аминокислота является диаминомонокарбоновой кислотой.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, characterized in that said L-amino acid is diaminomonocarboxylic acid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанной выше бактерии, отличающейся тем, что указанная диаминомонокарбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из L-лизина, L-аргинина, орнитина и цитруллина.It is also an object of the present invention to provide a bacterium as described above, characterized in that said diaminomonocarboxylic acid is selected from the group consisting of L-lysine, L-arginine, ornithine and citrulline.

Также целью настоящего изобретения является предоставление способа получения L-аминокислоты, включающего:Another objective of the present invention is the provision of a method for producing L-amino acids, including:

- выращивание описанной выше бактерии в питательной среде, вызывающее продукцию и секрецию указанной L-аминокислоты в культуральную жидкость;- growing the bacteria described above in a nutrient medium, causing production and secretion of the specified L-amino acid into the culture fluid;

иand

- 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, отличающегося тем, что указанная L-аминокислота является диаминомонокарбоновой кислотой.It is also an object of the present invention to provide the process described above, characterized in that said L-amino acid is diaminomonocarboxylic acid.

Также целью настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, отличающегося тем, что указанная диаминомонокарбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из L-лизина, L-аргинина, орнитина и цитруллина.It is also an object of the present invention to provide the method described above, characterized in that said diaminomonocarboxylic acid is selected from the group consisting of L-lysine, L-arginine, ornithine and citrulline.

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

Наилучший способ осуществления 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-продуцент L-аминокислоты, принадлежащая к семейству Enterobacteriaceae, способная к продукции L-аминокислоты, такой как диаминомонокарбоновая кислота, отличающаяся тем, что траспортер лизина/аргинина/орнитина в указанной бактерии инактивирован.A bacterium according to the present invention is an L-amino acid producing bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family, capable of producing an L-amino acid, such as diaminomonocarboxylic acid, characterized in that the lysine / arginine / ornithine transporter in said bacterium is inactivated.

Фраза «бактерия-продуцент L-аминокислоты» может означать бактерию, обладающую способностью к продукции и секреции L-аминокислоты в питательную среду, когда бактерия выращивается в указанной питательной среде.The phrase “L-amino acid producing bacterium” may mean a bacterium capable of producing and secreting an L-amino acid into a culture medium when the bacterium is grown in said culture medium.

Термин «бактерия-продуцент L-аминокислоты» также может означать бактерию, которая способна к продукции и накоплению L-аминокислоты, такой как диаминомонокарбоновая кислота, в ферментационной среде в больших количествах по сравнению с природным или родительским штаммом Е. coli, таким как штамм Е. coli K-12, и также может означать, что бактерия способна накапливать в среде целевую L-аминокислоту в количестве не менее чем 0.5 г/л или не менее чем 1.0 г/л в другом примере.The term “bacterium producing L-amino acids” can also mean a bacterium that is capable of producing and accumulating L-amino acids, such as diaminomonocarboxylic acid, in large amounts of fermentation medium compared to the natural or parent E. coli strain, such as strain E coli K-12, and may also mean that the bacterium is able to accumulate in the medium the target L-amino acid in an amount of not less than 0.5 g / l or not less than 1.0 g / l in another example.

Термин «диаминомонокарбоновая кислота» может включать L-лизин, L-аргинин, L-орнитин и L-цитруллин. Данные аминокислоты имеют положительный заряд благодаря присутствию аминогруппы.The term “diaminomonocarboxylic acid” may include L-lysine, L-arginine, L-ornithine and L-citrulline. These amino acids have a positive charge due to the presence of an amino group.

Семейство Enterobacteriaceae включает в себя бактерии, принадлежащие к родам 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). Предпочтительна бактерия, принадлежащая к роду Escherichia или Pantoea.The Enterobacteriaceae family includes bacteria belonging to the genera 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, может быть упомянута бактерия Escherichia coli (Е. coli).The term "bacterium belonging to the genus Escherichia" means that the bacterium belongs to the genus Escherichia in accordance with the classification known to the person skilled in the field of microbiology. As an example of a microorganism belonging to the genus Escherichia used in the present invention, the bacterium Escherichia coli (E. coli) may be mentioned.

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

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

Термин «бактерия модифицирована таким образом, что экспрессия кластера argT-hisJQMP ослаблена» означает, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что в результате модификации такая бактерия содержит пониженное количество белков ArgT, HisJ, HisQ, HisM и HisP по сравнению с немодифицированной бактерией, или это также может означать, что модифицированная бактерия не способна синтезировать ArgT, HisJ, HisQ, HisM и HisP.The term “bacterium is modified in such a way that expression of the argT-hisJQMP cluster is weakened” means that the bacterium is modified in such a way that, as a result of the modification, such a bacterium contains a reduced amount of ArgT, HisJ, HisQ, HisM and HisP proteins compared to an unmodified bacterium, or this may also mean that the modified bacterium is not able to synthesize ArgT, HisJ, HisQ, HisM and HisP.

Фраза «инактивация кластера argT-hisJQMP» означает, что модифицированный ген кодирует полностью неактивный белок. Возможно также, что естественная экспрессия модифицированного участка ДНК невозможна из-за делеции части гена, сдвига рамки считывания, введения миссенс/нонсенс мутации(-ий) или модификации примыкающих к гену областей, которые включают последовательности, контролирующие экспрессию гена, такие как промоторы, энхансеры, аттенуаторы и т.д.The phrase "inactivation of the argT-hisJQMP cluster" means that the modified gene encodes a completely inactive protein. It is also possible that natural expression of the modified DNA region is not possible due to deletion of a portion of the gene, shift of the reading frame, insertion of the missense / nonsense mutation (s), or modification of regions adjacent to the gene that include sequences that control gene expression, such as promoters, enhancers , attenuators, etc.

Наличие или отсутствие кластера argT-hisJQMP на хромосоме может быть определено хорошо известными методами, включая ПЦР, блоттинг по Саузерну и т.п. Кроме того, уровень экспрессии гена можно оценить определением количества транскрибируемой с гена РНК с использованием различных известных методов, включая блоттинг по Нозерну, количественную ОТ-ПЦР и т.п. Количество и молекулярную массу белков, кодируемых генами, можно определить известными методами, включая электрофорез в SDS-ПААГ с последующим иммуноблоттингом (Вестерн-блоттинг) и т.д.The presence or absence of an argT-hisJQMP cluster on the chromosome can be determined by well-known methods, including PCR, Southern blotting, etc. In addition, the level of gene expression can be estimated by determining the amount of RNA transcribed from the gene using various known methods, including Northern blotting, quantitative RT-PCR, etc. The amount and molecular weight of the proteins encoded by the genes can be determined by known methods, including electrophoresis in SDS-PAGE with subsequent immunoblotting (Western blotting), etc.

Ген artT (синонимы: ЕСK2304, b2310) кодирует белок ArtT - субъединицу АВС траспортера лизина/аргинина/орнитина (синоним В2310). Ген artT (нуклеотиды, комплементарные нжуклеотидам с 2,425,031 по 2,425,813 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 16130244) расположен между геном hisJ и геном ubiX, ориентированными в одинаковом с геном artT направлении, на хромосоме штамма Е. coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена artT и аминокислотная последовательность белка ArtT, кодируемого геном artT, приведены в Перечне последовательностей под номерами 1 (SEQ ID NO: 1) и 2 (SEQ ID NO: 2) соответственно.The artT gene (synonyms: ECK2304, b2310) encodes the ArtT protein, a subunit of the ABC of the lysine / arginine / ornithine transporter (synonym for B2310). The artT gene (nucleotides complementary to the nucleotides 2,425,031 to 2,425,813 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 16130244) is located between the hisJ gene and the ubiX gene, oriented in the same direction as the artT gene, on the chromosome of E. coli strain K-12. The nucleotide sequence of the artT gene and the amino acid sequence of the ArtT protein encoded by the artT gene are shown in the Sequence Listing Numbers 1 (SEQ ID NO: 1) and 2 (SEQ ID NO: 2), respectively.

Ген hisJ (синонимы: ЕСK2303, b2209) кодирует белок HisJ - субъединицу АВС траспортера гистидина (синоним B2309). Ген hisJ (нуклеотиды, комплементарные нжуклеотидам с 2,424,028 по 2,424,810 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 16130244) расположен между геном argT и геном hisQ, ориентированными в одинаковом с геном hisJ направлении, на хромосоме штамма Е. coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена hisJ и аминокислотная последовательность белка HisJ, кодируемого геном hisJ, приведены в Перечне последовательностей под номерами 3 (SEQ ID NO: 3) и 4 (SEQ ID NO: 4) соответственно.The hisJ gene (synonyms: ECK2303, b2209) encodes a HisJ protein, a subunit of the ABC histidine transporter (synonym B2309). HisJ gene (nucleotides complementary to 2,424,028 to 2,424,810 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 16130244) is located between the argT gene and hisQ gene, oriented in the same direction as hisJ gene, on the chromosome of E. coli strain K-12. The nucleotide sequence of the hisJ gene and the amino acid sequence of HisJ protein encoded by the hisJ gene are shown in the Sequence Listing under numbers 3 (SEQ ID NO: 3) and 4 (SEQ ID NO: 4), respectively.

Ген hisQ (синонимы: ЕСK2302, b2208) кодирует белок HisQ - субъединицу АВС траспортера лизина/ аргинина/ орнитина (синоним В2308). Ген hisQ (нуклеотиды, комплементарные нжуклеотидам с 2,423,252 по 2,423,938 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 16130243) расположен между геном hisJ и геном hisM, ориентированными в одинаковом с геном hisQ направлении, на хромосоме штамма Е. coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена hisQ и аминокислотная последовательность белка HisQ, кодируемого геном hisQ, приведены в Перечне последовательностей под номерами 5 (SEQ ID NO: 5) и 6 (SEQ ID NO: 6) соответственно.The hisQ gene (synonyms: ECK2302, b2208) encodes HisQ protein, a subunit of the ABC of the lysine / arginine / ornithine transporter (synonym B2308). HisQ gene (nucleotides complementary to nucucleotides 2,423,252 through 2,423,938 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 16130243) is located between the hisJ gene and hisM gene, oriented in the same direction as the hisQ gene, on the chromosome of E. coli strain K-12. The nucleotide sequence of the hisQ gene and the amino acid sequence of HisQ protein encoded by the hisQ gene are shown in the Sequence Listing Nos. 5 (SEQ ID NO: 5) and 6 (SEQ ID NO: 6), respectively.

Ген hisM (синонимы: HisM) кодирует белок HisM - субъединицу АВС траспортера лизина/ аргинина/ орнитина (синоним В2307). Ген hisM (нуклеотиды, комплементарные нжуклеотидам с 2,422,539 по 2,423,255 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 16130242) расположен между геном hisQ и геном hisP, ориентированными в одинаковом с геном hisM направлении, на хромосоме штамма Е. coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена hisM и аминокислотная последовательность белка HisM, кодируемого геном hisM, приведены в Перечне последовательностей под номерами 7 (SEQ ID NO: 7) и 8 (SEQ ID NO: 8) соответственно.The hisM gene (synonyms: HisM) encodes a HisM protein, the ABC subunit of the lysine / arginine / ornithine transporter (synonym B2307). HisM gene (nucleotides complementary to n-nucleotides 2,422,539 to 2,423,255 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 16130242) is located between the hisQ gene and hisP gene, oriented in the same direction as the hisM gene, on the chromosome of E. coli strain K-12. The nucleotide sequence of the hisM gene and the amino acid sequence of the HisM protein encoded by the hisM gene are listed in the Sequence Listing Numbers 7 (SEQ ID NO: 7) and 8 (SEQ ID NO: 8), respectively.

Ген hisP (синонимы: ЕСK2300, b2306) кодирует белок HisP - субъединицу АВС траспортера лизина/ аргинина/ орнитина (синоним В2308). Ген hisP (нуклеотиды, комплементарные нжуклеотидам с 2,421,758 по 2,422,531 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank; gi: 16130241) расположен между геном hisM и открытой рамкой считывания yfcI, ориентированными в одинаковом с геном hisP направлении, на хромосоме штамма Е. coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена hisP и аминокислотная последовательность белка HisP, кодируемого геном hisP, приведены в Перечне последовательностей под номерами 9 (SEQ ID NO: 9) и 10 (SEQ ID NO: 10) соответственно.The hisP gene (synonyms: ECK2300, b2306) encodes HisP protein, a subunit of the ABC of the lysine / arginine / ornithine transporter (synonym B2308). HisP gene (nucleotides complementary to nucleotides 2,421,758 to 2,422,531 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database; gi: 16130241) is located between the hisM gene and the open yfcI reading frame, oriented in the same direction as the hisP gene on the E chromosome coli K-12. The nucleotide sequence of the hisP gene and the amino acid sequence of the HisP protein encoded by the hisP gene are listed in the Sequence Listing Nos. 9 (SEQ ID NO: 9) and 10 (SEQ ID NO: 10), respectively.

Поскольку у представителей различных родов и штаммов семейства Enterobacteriaceae возможны некоторые вариации в нуклеотидных последовательностях, понятие кластера argT-hisJQMP не ограничивается генами, последовательности которых приведены в Перечне последовательностей под номерами SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9, но также может включать и гены, гомологичные SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9, кодирующие варианты белков ArgT, HisJ, HisQ, HisM и HisP. Термин "вариант белка" может означать белок с изменениями в последовательности, будь то делеции, вставки, добавления или замены аминокислот, в котором сохраняется функциональная активность белка. Число изменений в варианте белка зависит от положения или типа аминокислотного остатка в третичной структуре белка. Оно может быть от 1 до 30, или в другом примере от 1 до 15, или в другом примере от 1 до 5 в SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10. Данные изменения в вариантах могут иметь место в областях, не критичных для функции белка. Данные изменения возможны потому, что некоторые аминокислоты имеют высокую гомологию друг другу, поэтому такие изменения не влияют на третичную структуру или активность. Следовательно, вариант белка, кодируемого геном кластера argT-hisJQMP, может быть представлен белками с гомологией не менее 80%, или в другом примере не менее 90%, или в другом примере не менее 95%, по отношению к полной аминокислотной последовательности, приведенной в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10, при условии сохранения функциональности белка.Since representatives of various genera and strains of the Enterobacteriaceae family may experience some variations in the nucleotide sequences, the concept of the argT-hisJQMP cluster is not limited to the genes whose sequences are listed in the Sequence Listing Numbers SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5 , SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 9, but may also include genes homologous to SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 9 encoding variants of ArgT, HisJ, HisQ, HisM, and HisP proteins. The term "protein variant" may mean a protein with changes in the sequence, whether deletion, insertion, addition or replacement of amino acids, in which the functional activity of the protein is maintained. The number of changes in a protein variant depends on the position or type of amino acid residue in the tertiary structure of the protein. It can be from 1 to 30, or in another example from 1 to 15, or in another example from 1 to 5 in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 10. These variations in variants may occur in areas not critical to protein function. These changes are possible because some amino acids have a high homology to each other, therefore, such changes do not affect the tertiary structure or activity. Therefore, a variant of the protein encoded by the argT-hisJQMP cluster gene can be represented by proteins with a homology of at least 80%, or in another example, at least 90%, or in another example, at least 95%, relative to the complete amino acid sequence shown in The sequence listing under the numbers SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 10, while maintaining the functionality of the protein.

Гомология между двумя аминокислотыми последовательностями может быть определена с использованием известных методов, например компьютерной программы BLAST 2.0, которая считает три параметра: число аминокислот, идентичность и сходство.Homology between two amino acid sequences can be determined using known methods, for example, the BLAST 2.0 computer program, which counts three parameters: amino acid number, identity, and similarity.

Кроме того, гены кластера argT-hisJQMP могут быть вариантами, если они гибридизуются в жестких условиях с нуклеотидными последовательностями, комплементарными нуклеотидным последовательностям, приведенным в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9, или с зондом, который может быть синтезирован на основе указанной нуклеотидной последовательности, при условии, что он кодирует функциональный белок. «Жесткие условия» включают такие условия, при которых специфические гибриды, например гибриды с гомологией не менее 60%, или в другом примере не менее 70%, или в другом примере не менее 80%, или в другом примере не менее 90%, или в другом примере не менее 95%, образуются, а неспецифические гибриды, например гибриды с меньшей гомологией, чем указано выше, не образуются. Практическим примером жестких условий является однократная отмывка, предпочтительно двух- или трехкратная, при концентрации солей 1×SSC, 0.1% SDS, предпочтительно 0.1×SSC, 0.1% SDS, при 60°С. Продолжительность отмывки зависит от типа используемой для блоттинга мембраны и, как правило, такова, как рекомендовано производителем. Например, рекомендуемая продолжительность отмывки для нейлоновой мембраны Hybond™ N+ (Amersham) в жестких условиях - 15 минут. Предпочтительна двух-трехкратная отмывка. Длина зонда может быть выбрана в зависимости от условий гибридизации и обычно составляет около 100-1000 п.н.In addition, the argT-hisJQMP cluster genes can be variants if they hybridize under stringent conditions with nucleotide sequences complementary to the nucleotide sequences shown in the Sequence Listing under the number SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 9, or with a probe that can be synthesized based on the indicated nucleotide sequence, provided that it encodes a functional protein. "Stringent conditions" include those conditions under which specific hybrids, for example hybrids with a homology of at least 60%, or in another example, at least 70%, or in another example, at least 80%, or in another example, at least 90%, or in another example, at least 95% are formed, and non-specific hybrids, for example hybrids with less homology than indicated above, are not formed. A practical example of harsh conditions is a single wash, preferably two or three times, at a salt concentration of 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS, at 60 ° C. The duration of washing depends on the type of membrane used for blotting and, as a rule, is as recommended by the manufacturer. For example, the recommended washing time for Hybond ™ N + nylon membrane (Amersham) under severe conditions is 15 minutes. Two to three times washing is preferred. The length of the probe can be selected depending on hybridization conditions and is usually about 100-1000 bp.

Экспрессия кластера argT-hisJQMP может быть ослаблена введением в ген такой мутации, что внутриклеточная активность кодируемого геном белка снижается по сравнению с немодифицированным штаммом. Мутации, результатом которых является ослабление экспрессии гена, включают замену одного или более оснований для аминокислотной замены в кодируемом геном белке («миссенс»-мутация), введение стоп-кодона («нонсенс»-мутация), делецию одного или более оснований для сдвига рамки считывания, вставку гена устойчивости к антибиотику или делецию гена или его части (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 artI также может быть ослаблена модификацией экспрессии регуляторных последовательностей, таких как промотор, последовательность Shine-Dalgarno (SD) и т.д. (заявка РСТ WO 95/34672; Carrier, T.A. and Keasling, J.D., Biotechnol Prog 15, 58-64 (1999)).The expression of the argT-hisJQMP cluster can be attenuated by introducing a mutation into the gene such that the intracellular activity of the protein encoded by the gene is reduced compared to the unmodified strain. Mutations that result in diminished gene expression include the substitution of one or more bases for amino acid substitution in the encoded protein (missense mutation), the introduction of a stop codon (nonsense mutation), deletion of one or more bases for frame shift reading, inserting an antibiotic resistance gene or deleting a gene or part thereof (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 artI gene can also be attenuated by modifying the expression of regulatory sequences, such as a promoter, a Shine-Dalgarno (SD) sequence, etc. (PCT application WO 95/34672; Carrier, T.A. and Keasling, J.D., Biotechnol Prog 15, 58-64 (1999)).

Например, для введения мутаций путем генной рекомбинации могут применяться следующие методы. Конструируется мутантный ген, кодирующий мутантный белок со сниженной активностью, и бактерия для ее модификации трансформируется фрагментом ДНК, содержащим мутантный ген. Затем нативный ген на хромосоме замещается путем гомологичной рекомбинации мутантным геном, отбирается полученный штамм. Замещение гена с использованием гомологичной рекомбинации может быть проведено методом с использованием линейной ДНК, известным 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)), или методом с использованием плазмиды, репликация которой чувствительна к температуре (патент США 6,303,383 или патентная заявка Японии JP 05-007491 А). Кроме того, введение сайт-специфической мутации путем замещения гена с использованием вышеупомянутой гомологичной рекомбинации 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 that encodes a mutant protein with reduced activity, and the bacterium for its modification is transformed with a DNA fragment containing the mutant gene. Then the native gene on the chromosome is replaced by homologous recombination with the mutant gene, and the resulting strain is selected. Substitution of a gene using homologous recombination can be carried out using a linear DNA method known as "Red-dependent integration" or "Red-system integration" (Datsenko, KA, Wanner, BL, Proc.Natl.Acad.Sci. USA, 97, 12, 6640-6645 (2000)), or by a method using a plasmid whose replication is temperature sensitive (US patent 6,303,383 or Japanese patent application JP 05-007491 A). In addition, the introduction of a site-specific mutation by replacing a gene using the aforementioned homologous recombination can also be carried out using a plasmid with reduced replication ability in the host cell.

Экспрессия гена также может быть ослаблена вставкой транспозона или IS фактора в кодирующую область гена (патент США 5,175,107) или традиционными методами, такими как мутагенез с использованием УФ-излучения или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N′-нитро-N-нитрозогуанидин).Gene expression can also be attenuated by inserting a transposon or IS factor into the coding region of the gene (US Pat. No. 5,175,107) or by conventional methods such as mutagenesis using UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine).

Инактивация гена также может быть осуществлена такими традиционными методами, как мутагенез с использованием УФ-излучения или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N′-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-специфический мутагенез, разрушение гена с использованием гомологичной рекомбинации или/и мутагенеза за счет вставки-делеции (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12:5978-83, и Datsenko, K.A. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12:6640-45), также называемого "Red-зависимая интеграция".Gene inactivation can also be carried out by traditional methods such as mutagenesis using UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine), site-specific mutagenesis, gene destruction using homologous recombination and / or mutagenesis due to insertion deletions (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".

Методы приготовления плазмидной ДНК, рестрикции и лигирования ДНК, трансформации, выбора нуклеотидов в качестве праймера и т.п. могут быть обычными методами, известными специалисту в этой области. Эти методы описаны, например, в Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, Т., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).Methods for preparing plasmid DNA, DNA restriction and ligation, transformation, selection of nucleotides as a primer, etc. may be conventional methods known to a person skilled in the art. These methods are described, for example, in Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).

Бактерия-продуцент L-аминокислотыL-amino acid producing bacterium

В способе в соответствии с настоящим описанием изобретения может быть использована бактерия, модифицированная таким образом, что экспрессия гена/ов кластера argT-hisJQMP в указанной бактерии ослаблена, и способная к продукции L-аминокислоты, такой как диаминомонокарбоксиловая кислота.In the method according to the present description of the invention, a bacterium modified in such a way that the gene expression (s) of the argT-hisJQMP cluster in the specified bacterium is weakened and capable of producing an L-amino acid such as diaminomonocarboxylic acid can be used.

Указанная бактерия может быть получена путем ослабления экспрессия гена/ов кластера argT-hisJQMP в бактерии, уже обладающей способностью к продукции L-аминокислоты, такой как диаминомонокарбоксиловая кислота. С другой стороны, указанная бактерия может быть получена путем придания способности к продукции L-аминокислоты, такой как диаминомонокарбоксиловая кислота, бактерии, в которой экспрессия гена/ов кластера argT-hisJQMP уже ослаблена.Said bacterium can be obtained by attenuating the expression of the gene / s of the argT-hisJQMP cluster in a bacterium already possessing the ability to produce an L-amino acid, such as diaminomonocarboxylic acid. On the other hand, said bacterium can be obtained by imparting the ability to produce an L-amino acid, such as diaminomonocarboxylic acid, a bacterium in which the expression of the argT-hisJQMP cluster gene / s is already attenuated.

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-метиллизином, α-хлорокапролактамом и так далее. Мутанты, обладающие устойчивостью к указанным аналогам лизина, могут быть получены путем обработки бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, традиционными мутагенами. Конкретные примеры бактериальных штаммов, используемых для получения L-лизина, включают штамм Escherichia coli AJ11442 (FERM BP-1543, NRRL В-12185; см. 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 hydroxamate, S- (2-aminoethyl) -L-cysteine (AEC), γ-methyllysine, α-chlorocaprolactam, and so on. Mutants that are resistant to these lysine analogues can be obtained by treating bacteria belonging to the genus Escherichia with traditional mutagens. Specific examples of bacterial strains used to produce L-lysine include Escherichia coli strain AJ11442 (FERM BP-1543, NRRL B-12185; see US patent 4346170) and Escherichia coli strain VL611. In these microorganisms, aspartokinase is resistant to feedback inhibition by L-lysine.

Штамм WC196 может быть использован в качестве бактерии-продуцента L-лизина Escherichia coli. Данный бактериальный штамм был получен путем селекции фенотипа устойчивости к АЕС у штамма W3110, производного от штамма Escherichia coli K-12. Полученный штамм был назван Escherichia coli AJ13069 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 называющемся 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 WC196 can be used as a bacterium producer of L-lysine Escherichia coli. This bacterial strain was obtained by selection of the phenotype of resistance to AEC in strain W3110, derived from strain Escherichia coli K-12. The resulting strain was named Escherichia coli AJ13069 and was deposited at the National Institute of Bioscience and Human Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry), currently called the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Depository of Organizations for Patenting Purposes, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan ( National in Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary, Central 6, 1-1, Higashi 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki-ken, 305-8566, Japan), December 6, 1994 and 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. 6,040,160), фосфоенолпируваткарбоксилазу (ррс), аспартатсемиальдегиддегидрогеназу (asd), никотинамидадениндинуклеотидтрансгидрогеназу (pntAB) и аспартазу (aspA) (европейская заявка ЕР 1253195 А). Кроме того, родительские штаммы могут иметь повышенный уровень экспрессии гена, вовлеченного в процесс дыхания (суо) (европейская заявка ЕР 1170376 А), гена, кодирующего никотинамиднуклеотидтрансгидрогеназу (pntAB) (патент США 5,830,716), гена ybjE (заявка РСТ WO 2005/073390) или комбинации этих генов.Examples of parental strains for producing L-lysine producing bacteria of the present invention also include strains in which the expression of one or more genes encoding L-lysine biosynthesis enzymes is enhanced. Examples of enzymes involved in the biosynthesis of L-lysine include, but are not limited to, dihydrodipicolinate synthase (dapA), aspartokinase (lysC), dihydrodipicolinate reductase (dapB), diaminopimelate carboxylase (lysA), diaminoproimene-patent-yl-6-azolephenol-6-enumero-carboxymene-6-carboxylic acid. 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 5,830,716), the ybjE gene (PCT application WO 2005/073390) or combinations of these genes.

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

Бактерия-продуцент L-аргининаL-arginine producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента L-аргинина, согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются штаммами, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм Е. coli 237 (ВКПМ В-7925) (патентная заявка США 2002/058315 А1) и его производные, содержащие мутантную N-ацетилглутаматсинтазу (патентная заявка РФ 2001112869), штамм Е. coli 382 (ВКПМ В-7926) (Европейская патентная заявка ЕР 1170358 А1 ), штамм-продуцент аргинина, в который введен ген argA, кодирующий N-ацетилглутаматсинтетазу (Европейская патентная заявка ЕР 1170361 А1), и подобные им.Examples of parent strains used to produce the L-arginine producing bacterium of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain 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 1170358 A1), arginine producing strain into which the argA gene is introduced encoding N-acetylglutamate synthetase (European Patent Application EP 1170361 A1), and the like.

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

Бактерия-продуцент L-цитруллинаL-citrulline producing bacterium

Примеры родительских штаммов, используемых для получения бактерии-продуцента цитруллина, согласно настоящему изобретению, включают в себя, но не ограничиваются ими, штаммы, принадлежащие к роду Escherichia, такие как мутантные по N-ацетилглутаматсинтазе штаммы Е. coli 237/pMADS11, 237/pMADS12 и 237/pMADS13 (RU 2215783, EP 1170361 B1, US 6790647 B2).Examples of parental strains used to produce the citrulline producer bacteria of the present invention include, but are not limited to, strains belonging to the genus Escherichia, such as N-acetylglutamate synthase mutant strains of E. coli 237 / pMADS11, 237 / pMADS12 and 237 / pMADS13 (RU 2215783, EP 1170361 B1, US 6790647 B2).

Также бактерию-продуцент цитруллина можно легко получить из любой бактерии-продуцента аргинина, например из штамма Е. coli 382 (ВКПМ В-7926), путем инактивации аргининсукцинатсинтазы, кодируемой геном argG.Also, the citrulline producing bacterium can be easily obtained from any arginine producing bacterium, for example, from E. coli 382 strain (VKPM B-7926), by inactivation of arginine succinate synthase encoded by the argG gene.

Фраза "инактивация аргининсукцинатсинтазы" означает, что бактерия модифицирована таким образом, что модифицированная бактерия содержит неактивную аргининсукцинатсинтазу, или также она может означать, что бактерия не способна синтезировать аргининсукцинатсинтазу. Инактивация аргининсукцинатсинтазы может быть осуществлена путем инактивации гена argG.The phrase "inactivation of arginine succinate synthase" means that the bacterium is modified so that the modified bacterium contains inactive arginine succinate synthase, or it may also mean that the bacterium is not capable of synthesizing arginine succinate synthase. Inactivation of arginine succinate synthase can be accomplished by inactivation of the argG gene.

Фраза "инактивация гена argG" означает, что модифицированный ген кодирует полностью нефункциональный белок. Также возможно, что область модифицированной ДНК не способна к естественной экспрессии гена из-за делеции части гена или всего гена, сдвига рамки считывания гена, введения миссенс/нонсенс мутации(ий) или модификации прилегающих к гену областей, включая последовательности, контролирующие экспрессию гена, такие как промотор, энхансер, аттенюатор, сайт связывания рибосомы и т.д.The phrase "inactivation of the argG gene" means that the modified gene encodes a fully non-functional protein. It is also possible that the modified DNA region is not capable of naturally expressing the gene due to deletion of part of the gene or the entire gene, shift of the reading frame of the gene, insertion of the missense / nonsense mutation (s), or modification of regions adjacent to the gene, including sequences that control gene expression, such as promoter, enhancer, attenuator, ribosome binding site, etc.

Наличие или отсутствие гена argG на хромосоме бактерии может быть определено хорошо известными методами, включая ПЦР, блоттинг по Саузерну и т.п. Кроме того, уровень экспрессии гена можно оценить определением количества транскрибируемой с гена РНК с использованием различных известных методов, включая блоттинг по Нозерну, количественную ОТ-ПЦР и т.п. Количество белка, кодируемого геном argG, можно определить известными методами, включая электрофорез в SDS-ПААГ с последующим иммуноблоттингом (Вестерн-блоттинг), и т.д.The presence or absence of the argG gene on the bacterial chromosome can be determined by well-known methods, including PCR, Southern blotting, and the like. In addition, the level of gene expression can be estimated by determining the amount of RNA transcribed from the gene using various known methods, including Northern blotting, quantitative RT-PCR, etc. The amount of protein encoded by the argG gene can be determined by known methods, including SDS-PAGE electrophoresis followed by immunoblotting (Western blotting), etc.

Экспрессия гена argG может быть ослаблена введением в ген на хромосоме такой мутации, что внутриклеточная активность кодируемого геном белка уменьшена по сравнению с таковой в немодифицированном штамме. Такой мутацией гена может быть замена одного или более оснований для аминокислотной замены в кодируемом геном белке («миссенс»-мутация), введение стоп-кодона («нонсенс»-мутация), делеция одного или более оснований для сдвига рамки считывания, вставка гена устойчивости к антибиотику или делеция гена или его части (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 argG также может быть ослаблена путем модификации экспрессии регуляторных последовательностей, таких как промотор, последовательность Shine-Dalgamo (SD) и т.д. (заявка РСТ WO 95/34672; Carrier, T.A. and Keasling, J.D., Biotechnol Prog 15, 58-64 (1999)).The expression of the argG gene can be attenuated by introducing a mutation into the gene on the chromosome such that the intracellular activity of the protein encoded by the gene is reduced compared to that in the unmodified strain. Such a gene mutation may be the replacement of one or more bases for amino acid substitution in the encoded protein (the Missense mutation), the introduction of a stop codon (the "nonsense" mutation), the deletion of one or more bases for reading frame shift, insertion of the resistance gene an antibiotic or deletion of a gene or part thereof (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 argG gene can also be attenuated by modifying the expression of regulatory sequences, such as a promoter, a Shine-Dalgamo (SD) sequence, etc. (PCT application WO 95/34672; Carrier, T.A. and Keasling, J.D., Biotechnol Prog 15, 58-64 (1999)).

Например, следующие методы могут применяться для введения мутаций путем генной рекомбинации. Конструируется мутантный ген, кодирующий мутантный белок со сниженной активностью, и бактерия для ее модификации трансформируется фрагментом ДНК, содержащим мутантный ген. Затем нативный ген на хромосоме замещается гомологичной рекомбинацией мутантным геном, отбирается полученный штамм. Такое замещение гена с использованием гомологичной рекомбинации может быть проведено методом с использованием линейной ДНК, известным 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), заявка РСТ WO 2005/010175), или методом с использованием плазмиды, репликация которой чувствительна к температуре (патент США 6,303,383 или патентная заявка Японии JP 05-007491 А). Далее, введение сайт-специфической мутации путем замещения гена с использованием вышеупомянутой гомологичной рекомбинации 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 that encodes a mutant protein with reduced activity, and the bacterium for its modification is transformed with a DNA fragment containing the mutant gene. Then the native gene on the chromosome is replaced by homologous recombination with the mutant gene, and the resulting strain is selected. Such gene substitution using homologous recombination can be carried out using a linear DNA method known as “Red-dependent integration” or “Red-system integration” (Datsenko, KA, Wanner, BL, Proc.Natl.Acad.Sci.USA , 97, 12, 6640-6645 (2000), PCT application WO 2005/010175), or by a method using a plasmid whose replication is temperature sensitive (US Pat. No. 6,303,383 or Japanese Patent Application JP 05-007491 A). Further, the introduction of a site-specific mutation by replacing a gene using the aforementioned homologous recombination can also be carried out using a plasmid with reduced replication ability in the host cell.

Экспрессия гена также может быть ослаблена вставкой транспозона или IS фактора в кодирующую область гена (патент США 5,175,107) или традиционными методами, такими как мутагенез с использованием УФ излучения или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N′-нитро-N-нитрозогуанидин).Gene expression can also be attenuated by inserting a transposon or IS factor into the coding region of the gene (US Pat. No. 5,175,107) or by traditional methods such as mutagenesis using UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine).

Бактерия-продуцент L-орнитинаL-ornithine producing bacterium

Бактерия-продуцент орнитина может быть легко получена из любой бактерии-продуцента аргинина, например штамма Е. coli 382 (ВКПМ В-7926), путем инактивации орнитинкарбамоилтрансферазы, кодируемой генами argF и argI. Методы для инактивации орнитинкарбамоилтрансферазы описаны выше.An ornithine producing bacterium can be easily obtained from any arginine producing bacterium, for example E. coli 382 strain (VKPM B-7926), by inactivating the ornithine carbamoyltransferase encoded by the argF and argI genes. Methods for inactivating ornithine carbamoyltransferase are described above.

2. Способ согласно настоящему изобретению2. 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 culture medium in order to produce and accumulate the L-amino acid in the culture medium and isolate the L-amino acid from the culture fluid.

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

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. В качестве источника углерода используют этанол. 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. Ethanol is used as a carbon source. 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. рН среды поддерживают в пределах от 5 до 9, предпочтительно от 6.5 до 7.2. рН среды может регулироваться аммиаком, карбонатом кальция, различными кислотами, основаниями и буферными растворами. Обычно, выращивание в течение от 1 до 5 дней приводит к накоплению целевой L-аминокислоты в культуральной жидкости.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions, such as mixing the culture fluid on a rocking chair, shaking with aeration, at a temperature in the range from 20 to 40 ° C, preferably in the range from 30 to 38 ° C. The pH of the medium is maintained in the range from 5 to 9, preferably from 6.5 to 7.2. The pH of the medium can be adjusted by ammonia, calcium carbonate, various acids, bases and buffer solutions. Typically, growing for 1 to 5 days leads to the accumulation of the target L-amino acid in the culture fluid.

После выращивания твердые остатки, такие как клетки, могут быть удалены из культуральной жидкости методом центрифугирования или фильтрацией через мембрану, а затем L-аминокислота может быть выделена и очищена методами ионообменной хроматографии, концентрирования и/или кристаллизации.After growth, solid residues, such as cells, can be removed from the culture fluid by centrifugation or filtration through a membrane, and then the L-amino acid can be isolated and purified by ion exchange chromatography, concentration and / or crystallization.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на следующие не ограничивающие настоящее изобретение примеры.The present invention will be described in more detail below with reference to the following non-limiting examples of the invention.

Пример 1. Конструирование штамма с инактивированным кластером argT-hisJQMPExample 1. Construction of a strain with an inactivated cluster argT-hisJQMP

1. Деления кластера argT-hisJQMP1. Cluster divisions argT-hisJQMP

Штамм, содержащий делецию кластера argT-hisJQMP, был сконструирован с использованием методики, разработанной Datsenko, K.А. и Wanner, B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12), 6640-6645), известной как "Red-зависимая интеграция". Фрагмент ДНК, содержащий маркер CmR, кодируемый геном cat, был получен в ПЦР с использованием праймеров PI (SEQ ID NO: 11) и Р2 (SEQ ID NO: 12) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR (WO 05/010175) в качестве матрицы. Праймер Р1 содержит область, комплементарную области, локализованной на 5′ конце гена argT, и область, комплементарную области attR. Праймер Р2 содержит область, комплементарную области, локализованной на 3′ конце гена hisP, и область, комплементарную области attL. Использовали 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; 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 argT-hisJQMP cluster 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." A DNA fragment containing the Cm R marker encoded by the cat gene was obtained by PCR using primers PI (SEQ ID NO: 11) and P2 (SEQ ID NO: 12) and plasmid pMW118-attL-Cm-attR (WO 05/010175 ) as a matrix. Primer P1 contains a region complementary to the region localized at the 5 ′ end of the argT gene and a region complementary to the attR region. Primer P2 contains a region complementary to the region localized at the 3 ′ end of the hisP 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; subsequent 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 ПЦР-продукт длиной 1699 п.н. очищали в агарозном геле и использовали для электропорации в штамм Е. coli MG1655 (АТСС 700926), содержащий плазмиду pKD46 с термочувствительным репликоном. Плазмида pKD46 (Datsenko, K.А. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6645) содержит ДНК-фрагмент фага λ длиной 2154 п.н. (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, ехо) 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 purified on an agarose gel and used for electroporation into E. coli strain MG1655 (ATCC 700926) containing the plasmid pKD46 with a heat-sensitive replicon. Plasmid pKD46 (Datsenko, K.A. and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6645) contains a 2154 bp DNA fragment of phage λ. (positions 31088 through 33241 of the nucleotide sequence with accession number J02459 in the GenBank database), and also contains the genes of the λ Red-homologous recombination system (γ, β, exo genes) under the control of the araB -induced P araB promoter. 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 Е. coli MG1655 выращивали при 30°С в среде LB с добавкой ампициллина (100 мг/л), разводили 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 Н2O. Электропорацию проводили с использованием 70 мкл клеток и ≈100 нг ПЦР-продукта. 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°C в течение 2.5 часов, после чего высевали на чашки с L-агаром, содержащим 30 мкг/мл хлорамфеникола, и выращивали при 37°C для отбора CmR-рекомбинантов. Затем для удаления плазмиды pKD46 проводили 2 пассажа на L-агаре с Cm при 42°C и полученные колонии проверяли на чувствительность к ампициллину.Electrocompetent cells were obtained as follows: an overnight culture of E. coli strain MG1655 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 Н 2 O. Electroporation was performed using 70 μl of cells and ≈100 ng of PCR product. After electroporation, the 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 plates with L-agar containing 30 μg / ml chloramphenicol 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 кластера argT-hisJQMP с помощью ПЦР2. Verification of the argT-hisJQMP cluster deletion by PCR

Мутанты с делегированным геном chaC, содержащие ген устойчивости Cm, были проверены с помощью ПЦР. Локус-специфичные праймеры Р3 (SEQ ID NO: 13) и Р4 (SEQ ID NO: 14) были использованы для проверки делеции с помощью ПЦР. Использовался следующий температурный профиль для ПЦР-проверки: денатурация при 94°C в течение 3 мин; профиль для 30 циклов: 30 сек при 94°C, 30 сек при 54°C, 1 мин при 72°C; заключительный шаг: 7 мин при 72°C. Длина продукта ПЦР, полученного в результате реакции с использованием в качестве матрицы клеток мутантного штамма, составляет 1650 п.н. Мутантный штамм был назван MG1655 ΔargT-hisJQMP::cat.Mutants with the chaC delegated gene containing the Cm resistance gene were verified by PCR. Locus-specific primers P3 (SEQ ID NO: 13) and P4 (SEQ ID NO: 14) 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 a mutant strain as a matrix of cells is 1650 bp The mutant strain was named MG1655 ΔargT-hisJQMP :: cat.

Пример 2. Продукция L-аргинина штаммом Е. coli 382ΔargT-hisPExample 2. The production of L-arginine strain E. coli 382ΔargT-hisP

Для оценки влияния инактивации кластера argT-hisJQMP на продукцию L-аргинина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е. coli MG1655 ΔargT-hisP::cat были перенесены в штамм-продуцент L-аргинина Е. coli 382 с помощью Р1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) для получения штамма 382-ΔargT-hisP. Штамм 382 депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 117545 Москва, 1ый Дорожный проезд, 1) 10 апреля 2000 года с инвентарным номером ВКПМ В-7926, затем 18 мая 2001 г. было произведено международное депонирование этого штамма согласно условиям Будапештского Договора.To assess the effect of inactivation of the argT-hisJQMP cluster on L-arginine production, DNA fragments of the chromosome of the above E. coli strain MG1655 ΔargT-hisP :: cat were transferred to the E. coli 382 L-arginine producing strain using P1 transduction (Miller , JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) to obtain strain 382-ΔargT-hisP. 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, then on May 18, 2001, this strain was internationally deposited in accordance with the conditions Budapest Treaty.

Оба штамма, 382 и 382-ΔargT-hisP, выращивали с перемешиванием при 37°C в течение 18 часов в 3 мл питательного бульона, по 0.3 мл полученных культур вносили в 3 мл ферментационной среды в пробирки размером 20×200 мм и культуры выращивали при 32°C в течение 48 часов на роторной качалке.Both strains, 382 and 382-ΔargT-hisP, were grown with stirring at 37 ° C for 18 hours in 3 ml of nutrient broth, 0.3 ml of the resulting cultures were introduced into 3 ml of fermentation medium in 20 × 200 mm tubes and cultures were grown at 32 ° C for 48 hours on a rotary shaker.

После выращивания количество накопленного в среде L-аргинина определяли с помощью бумажной хроматографии, при этом использовали следующий состав подвижной фазы: бутанол:уксусная кислота:вода=4:1:1 (v/v). Раствор нингидрина (2%) в ацетоне использовали для визуализации. Пятно, содержащее L-аргинин, вырезали; L-аргинин элюировали 0.5% водным раствором CdCl2, после чего количество L-аргинина определяли спектрофотометрическим методом при длине волны 540 нм. Результаты десяти независимых пробирочных ферментаций представлены в таблице 1. Как следует из таблицы 1, штамм 382ΔargT-hisP накапливал большее количество L-аргинина, чем штамм 382.After growing, the amount of L-arginine accumulated in the medium was determined using paper chromatography, and the following composition of the mobile phase was used: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). A solution of ninhydrin (2%) in acetone was used for visualization. A spot containing L-arginine was excised; L-arginine was eluted with a 0.5% aqueous solution of CdCl 2 , after which the amount of L-arginine was determined spectrophotometrically at a wavelength of 540 nm. The results of ten independent in vitro fermentations are presented in table 1. As follows from table 1, strain 382ΔargT-hisP accumulated a greater amount of L-arginine than strain 382.

Была использована ферментационная среда следующего состава (г/л):The fermentation medium of the following composition was used (g / l):

ГлюкозаGlucose 48.048.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 35.035.0 2РO4 KH 2 PO 4 2.02.0 MgSO47H2OMgSO 4 7H 2 O 1.01.0 ТиаминНСlThiamine 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1.01.0 L-изолейцинL-isoleucine 0.10.1 СаСО3 CaCO 3 5.05.0

Глюкозу и сульфат магния стерилизовали раздельно. СаСО3 стерилизовали сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. рН доводили до 7.0.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.

Пример 3. Продукция L-лизина штаммом Е. coli AJ11442-ΔargT-hisJQMPExample 3. Production of L-lysine by E. coli strain AJ11442-ΔargT-hisJQMP

Для оценки влияния инактивации кластера argT-hisJQMP на продукцию лизина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е. coli MG1655 ΔargT-hisP::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент L-лизина Е. coli АJ1442 с помощью Р1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) с целью получения штамма AJ 11442-382-ΔargT-hisP. В составе плазмиды pCABD2 имеются ген dapA, кодирующий дигидродипиколинатсинтазу с мутацией, снимающей ингибирование L-лизином по типу обратной связи, ген lysC, кодирующий аспартокиназу III с мутацией, снимающей ингибирование L-лизином по типу обратной связи, ген dapB, кодирующий дигидродипиколинатредуктазу, и ген ddh, кодирующий диаминопимелатдегидрогеназу (US Patent 6,040,160).To assess the effect of inactivation of the argT-hisJQMP cluster on lysine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔargT-hisP :: cat described above can be transferred to the E. coli L-lysine producer strain AJ1442 using P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) to obtain strain AJ 11442-382-ΔargT-hisP. The plasmid pCABD2 contains the dapA gene, which encodes a dihydrodipicolinate synthase with a mutation that removes feedback inhibition of L-lysine, the lysC gene that encodes aspartokinase III with a mutation that removes feedback by L-lysine inhibition, the dapB gene, which encodes dihydrodipzucine and dihydrodipzicoline ddh encoding diaminopimelate dehydrogenase (US Patent 6,040,160).

Оба штамма Е. coli, AJ1442 и AJ11442-382-ΔargT-hisP, могут быть выращены в L-среде, содержащей 20 мг/л стрептомицина, 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 проводиться при 37°С в течение 16 часов с использованием возвратно-поступательной качалки со скоростью перемешивания 115 об/мин. После выращивания количество L-лизина и остаточной глюкозы в среде может быть измерено известным способом (Biotech-analyzer AS210, производитель Sakura Seiki Co.). Затем, для каждого из штаммов может быть рассчитан выход L-лизина в пересчете на потребленную глюкозу.Both strains of E. coli, AJ1442 and AJ11442-382-ΔargT-hisP, can be grown in L-medium containing 20 mg / l streptomycin at 37 ° C; and 0.3 ml of the obtained cultures can be introduced into 20 ml of a fermentation medium containing the necessary antibiotics into 500 ml flasks. Cultivation can be carried out at 37 ° C for 16 hours using a reciprocating rocking chair with a stirring speed of 115 rpm. After growing, the amount of L-lysine and residual glucose in the medium can be measured in a known manner (Biotech-analyzer AS210, manufacturer Sakura Seiki Co.). Then, for each of the strains, the yield of L-lysine can be calculated in terms of glucose consumed.

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

ГлюкозаGlucose 4040 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 2424 K2НРO4 K 2 HPO 4 1.01.0 MgSO4·7Н2ОMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 FeSO4·7H2OFeSO 4 · 7H 2 O 0.010.01 MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 0.010.01 Дрожжевой экстрактYeast extract 2.02.0

рН доводят до 7.0 с помощью KОН и среду автоклавируют при 115°С в течение 10 мин. Глюкозу и MgSO4 7H2O стерилизуют отдельно. Также добавляют СаСО3 до концентрации 30 г/л, предварительно простерилизованного сухим жаром при 180°С в течение 2 часов.The pH was adjusted to 7.0 with KOH and the medium was autoclaved at 115 ° C for 10 minutes. Glucose and MgSO 4 7H 2 O are sterilized separately. CaCO 3 is also added to a concentration of 30 g / l, previously sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours.

Пример 4. Продукция цитруллина штаммом Е. coli 382 ilvA+ ΔargG ΔargT-hisPExample 4. The production of citrulline strain E. coli 382 ilvA + ΔargG ΔargT-hisP

Для оценки влияния инактивации кластера argT-hisJQMP на продукцию цитруллина был сконструирован штамм-продуцент цитруллина 382 ilvA+ ΔargG. Для этого из штамма-продуцента аргинина 382 (ВКПМ В-7926) был получен штамм 382 ilvA+ методом P1-трансдукции гена ilvA из дикого штамма Е. coli K12. Были отобраны клоны 382 ilvA+, хорошо растущие на чашках с минимальным агаром. Затем был получен штамм-продуцент цитруллина 382 ilvA+ ΔargG путем удаления гена argG на хромосоме штамма 382 ilvA+ с использованием метода, предложенного Datsenko, K.A. и Warmer, B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12), 6640-6645), называемого "Red-зависимая интеграция".To evaluate the effect of inactivation of the argT-hisJQMP cluster on citrulline production, a producer strain of citrulline 382 ilvA + ΔargG was constructed. For this, strain 382 ilvA + was obtained from arginine producer strain 382 (VKPM B-7926) by the method of P1 transduction of the ilvA gene from wild E. coli K12 strain. 382 ilvA + clones were selected that grow well on plates with minimal agar. Then, a producer strain of citrulline 382 ilvA + ΔargG was obtained by removing the argG gene on the chromosome of strain 382 ilvA + using the method proposed by Datsenko, KA and Warmer, BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12) , 6640-6645), called "Red-Dependent Integration".

Фрагмент ДНК, содержащий маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR), кодируемый геном cat, был получен с помощью ПЦР с использованием праймеров Р5 (SEQ ID NO: 15) и Р6 (SEQ ID NO: 16) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR (WO 05/010175) в качестве матрицы. Праймер Р5 содержит область, комплементарную области, локализованной на 5′ конце гена argG, и область, комплементарную области attR. Праймер Р6 содержит область, комплементарную области, локализованной на 3′ конце гена argG, и область, комплементарную области attL. Использовали следующий температурный профиль для ПЦР: денатурация в течение 3 мин при 95°С; два первых цикла: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; 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 DNA fragment containing the chloramphenicol resistance marker (Cm R ) encoded by the cat gene was obtained by PCR using primers P5 (SEQ ID NO: 15) and P6 (SEQ ID NO: 16) and plasmid pMW118-attL-Cm- attR (WO 05/010175) as a matrix. Primer P5 contains a region complementary to the region located at the 5 ′ end of the argG gene and a region complementary to the attR region. Primer P6 contains a region complementary to the region localized at the 3 ′ end of the argG gene and a region complementary to the attL region. Used the following temperature profile for PCR: denaturation for 3 min at 95 ° C; the first two cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; subsequent 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 ПЦР-продукт длиной 1,85 т.п.н. очищали в агарозном геле и использовали для электропорации в штамм Е. coli 382 ilvA+, который был предварительно трансформирован плазмидой pKD46, необходимой для интеграции ПЦР-продукта в бактериальную хромосому. Электрокомпетентные клетки были получены, как описано в Примере 1. Электропорацию проводили с использованием 70 мкл клеток и ≈100 нг ПЦР-продукта. После электропорации клетки инкубировали и плазмиду pKD46 удаляли, как описано в Примере 1.The resulting PCR product is 1.85 kbp. purified on an agarose gel and used for electroporation into E. coli 382 ilvA + strain, which was previously transformed with the plasmid pKD46, necessary for integration of the PCR product into the bacterial chromosome. Electrocompetent cells were obtained as described in Example 1. Electroporation was performed using 70 μl of cells and ≈100 ng of PCR product. After electroporation, the cells were incubated and the plasmid pKD46 was removed as described in Example 1.

Мутанты, не содержащие ген argG и маркированные геном устойчивости к хлорамфениколу, проверяли с помощью ПЦР. Для проверки использовали локус-специфичные праймеры Р7 (SEQ ID NO: 17) и Р8 (SEQ ID NO: 18) и клетки мутантного штамма в качестве матрицы. Использовали следующий температурный профиль для ПЦР: денатурация в течение 3 мин при 94°С; 30 циклов: 30 сек при 94°С, 30 сек при 54°С, 1 мин при 72°С; и заключительная полимеризация: 7 мин при 72°С. Был получен продукт ПЦР длиной 1,35 т.п.н. Полученный мутантный штамм был назван 382 ilvA+ ΔargG::cat.Mutants not containing the argG gene and labeled with the chloramphenicol resistance gene were tested by PCR. For testing, locus-specific primers P7 (SEQ ID NO: 17) and P8 (SEQ ID NO: 18) and cells of the mutant strain as a matrix were used. Used the following temperature profile for PCR: denaturation for 3 min at 94 ° C; 30 cycles: 30 sec at 94 ° C, 30 sec at 54 ° C, 1 min at 72 ° C; and final polymerization: 7 min at 72 ° C. A 1.35 kb PCR product was obtained. The resulting mutant strain was named 382 ilvA + ΔargG :: cat.

Ген устойчивости к хлорамфениколу (ген cat) был удален из хромосомы штамма Е. coli 382 ilvA+ ΔargG::cat с использованием системы int-xis. С этой целью штамм Е. coli 382 ilvA+ ΔargG::cat был трансформирован плазмидой pMWts-Int/Xis (WO 05/010175). Трансформированные клоны были отобраны на среде LB, содержащей ампициллин (100 мкг/мл). Чашки инкубировали при 30°С в течение ночи. Ген cat и плазмиду pMWts-Int/Xis удаляли из трансформантов, высевая отдельные колонии при 37°С (при этой температуре репрессор Cits частично инактивирован и транскрипция генов int/xis дерепрессирована) и отбирая варианты CmSАрR. Удаление гена cat из хромосомы проверяли с помощью ПЦР. Для проверки использовали локус-специфичные праймеры Р7 (SEQ ID NO: 17) и Р8 (SEQ ID NO: 18) и в качестве матрицы клетки, не содержащие ген cat. Условия проведения ПЦР были такие же, как описано выше. Был получен продукт ПЦР длиной ~0.44 т.п.н. Таким образом, был получен штамм-продуцент цитруллина 382 ilvA+ ΔargG.The chloramphenicol resistance gene (cat gene) was removed from the chromosome of E. coli 382 ilvA + ΔargG :: cat strain using the int-xis system. For this purpose, E. coli strain 382 ilvA + ΔargG :: cat was transformed with the plasmid pMWts-Int / Xis (WO 05/010175). Transformed clones were selected on LB medium containing ampicillin (100 μg / ml). The plates were incubated at 30 ° C. overnight. The cat gene and the plasmid pMWts-Int / Xis were removed from transformants by plating individual colonies at 37 ° C (at this temperature, the Cits repressor was partially inactivated and transcription of the int / xis genes was repressed) and selecting Cm S Ap R variants. Removal of the cat gene from the chromosome was verified by PCR. For testing, locus-specific primers P7 (SEQ ID NO: 17) and P8 (SEQ ID NO: 18) were used, and the cells without the cat gene were used as a matrix. The PCR conditions were the same as described above. A PCR product of ~ 0.44 kb was obtained. Thus, a citrulline producing strain 382 ilvA + ΔargG was obtained.

Для оценки влияния инактивации кластера argT-hisJQMP на продукцию цитруллина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е. coli MG1655 ΔargT-hisP::cat были перенесены в штамм-продуцент цитруллина Е. coli 382 ilvA+ ΔargG с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) с целью получения штамма 382 ilvA+ ΔargG ΔargT-hisP.To assess the effect of argT-hisJQMP cluster inactivation on citrulline production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔargT-hisP :: cat described above were transferred to the E. coli 382 ilvA + ΔargG citrulline producing strain using P1 transduction (Miller, JH (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) to obtain strain 382 ilvA + ΔargG ΔargT-hisP.

Оба штамма Е. coli, 382 ilvA+ ΔargG и 382 ilvA+ ΔargG ΔargT-hisP, были выращены с перемешиванием при 37°С в течение 18 часов в 3 мл питательной среды и 0.3 мл полученных культур были перенесены в 2 мл ферментационной среды в пробирках 20×200 мм и культивированы при 32°С в течение 48 часов на роторной качалке.Both strains of E. coli, 382 ilvA + ΔargG and 382 ilvA + ΔargG ΔargT-hisP, were grown with stirring at 37 ° C for 18 hours in 3 ml of culture medium and 0.3 ml of the resulting cultures were transferred to 2 ml of fermentation medium in test tubes 20 × 200 mm and cultured at 32 ° C for 48 hours on a rotary shaker.

После выращивания количество полученного цитруллина определяли с помощью бумажной хроматографии, используя в качестве подвижной фазы систему бутанол:уксусная кислота:вода=4:1:1 (по об.). Последующее окрашивание выполняли нингидрином (2% раствор в ацетоне). Содержащее цитруллин пятно вырезали и цитруллин элюировали с использованием 0,5% водного раствора CdCl2. Количество цитруллина определяли спектрофотометрически при длине волны 540 нм.After growing, the amount of citrulline obtained was determined by paper chromatography using butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v) as the mobile phase. Subsequent staining was performed with ninhydrin (2% solution in acetone). The citrulline-containing spot was excised and citrulline was eluted using a 0.5% aqueous solution of CdCl 2 . The amount of citrulline was determined spectrophotometrically at a wavelength of 540 nm.

Результаты восьми независимых пробирочных ферментаций приведены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, штамм 382 ilvA+ ΔargG ΔargT-hisP продуцировал L-цитруллин в большем количестве, чем штамм 382 ilvA+ ΔargG.The results of eight independent in vitro fermentations are shown in Table 2. As can be seen from table 2, strain 382 ilvA + ΔargG ΔargT-hisP produced L-citrulline in a larger amount than strain 382 ilvA + ΔargG.

Была использована ферментационная среда следующего состава (г/л):The fermentation medium of the following composition was used (g / l):

ГлюкозаGlucose 48.048.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 35.035.0 2РO4 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-аргининL-arginine 0.10.1 СаСО3 CaCO 3 5.05.0

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

Пример 5. Продукция орнитина штаммом Е. coli 382 ΔargFΔargI ΔargT-hisPExample 5. Production of ornithine by E. coli strain 382 ΔargFΔargI ΔargT-hisP

Для оценки влияния инактивации кластера argT-hisJQMP на продукцию орнитина ДНК-фрагменты хромосомы описанного выше штамма Е. coli MG1655 ΔargT-hisP::cat могут быть перенесены в штамм-продуцент орнитина Е. coli 382ΔargFΔargI с помощью P1-трансдукции (Miller, J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) с целью получения штамма 382 ΔargFΔargIΔargT-hisP. Штамм 382ΔargFΔargI может быть получен в результате последовательных делеций генов argF и argI на хромосоме штамма 382 (ВКПМ В-7926) с использованием метода, предложенного Datsenko, K.A. and Wanner, B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12), 6640-6645), называемого "Red-зависимая интеграция". В соответствии с этой процедурой могут быть сконструированы две пары ПЦР-праймеров, гомологичных как областям, прилегающим к генам argF и argI, так и гену, отвечающему за устойчивость к антибиотику. В качестве матрицы в ПЦР может быть использована плазмида pMW118-attL-Cm-attR (WO 05/010175).To assess the effect of inactivation of the argT-hisJQMP cluster on ornithine production, DNA fragments of the chromosome of the E. coli strain MG1655 ΔargT-hisP :: cat described above can be transferred to the E. coli 382ΔargFΔargI ornithine producing strain using P1 transduction (Miller, JH ( 1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY) to obtain strain 382 ΔargFΔargIΔargT-hisP. Strain 382ΔargFΔargI can be obtained by successive deletions of the argF and argI genes on the chromosome of strain 382 (VKPM B-7926) using the method proposed by Datsenko, K.A. and Wanner, B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12), 6640-6645), called "Red-dependent Integration". In accordance with this procedure, two pairs of PCR primers can be constructed that are homologous to both the regions adjacent to the argF and argI genes and the gene responsible for antibiotic resistance. Plasmid pMW118-attL-Cm-attR (WO 05/010175) can be used as a template in PCR.

Оба штамма Е. coli, 382ΔargFΔargI и 382ΔargFΔargIΔargT-hisP, могут быть выращены с перемешиванием при 37°С в течение 18 часов в 3 мл питательной среды, и 0.3 мл полученных культур могут быть перенесены в 2 мл ферментационной среды в пробирках 20×200 мм и могут быть культивированы при 32°С в течение 48 часов на роторной качалке.Both strains of E. coli, 382ΔargFΔargI and 382ΔargFΔargIΔargT-hisP, can be grown with stirring at 37 ° C for 18 hours in 3 ml of culture medium, and 0.3 ml of the resulting cultures can be transferred to 2 ml of fermentation medium in 20 × 200 mm tubes and can be cultured at 32 ° C for 48 hours on a rotary shaker.

После выращивания количество полученного орнитина может быть определено с помощью бумажной хроматографии с использованием подвижной фазы следующего состава: бутанол-уксусная кислота-вода=4:1:1. Последующее окрашивание может быть выполнено нингидрином (2% раствор в ацетоне). Содержащее цитруллин пятно может быть вырезано, цитруллин может быть элюирован с использованием 0.5% водного раствора CdCl2, и количество цитруллина может быть определено спектрофотометрически при длине волны 540 нм.After growing, the amount of ornithine obtained can be determined by paper chromatography using a mobile phase of the following composition: butanol-acetic acid-water = 4: 1: 1. Subsequent staining can be performed with ninhydrin (2% solution in acetone). A stain containing citrulline can be excised, citrulline can be eluted using a 0.5% aqueous solution of CdCl 2 , and the amount of citrulline can be determined spectrophotometrically at a wavelength of 540 nm.

Возможный состав ферментационной среды (г/л):Possible composition of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 48.048.0 (NH4)OSO4 (NH 4 ) OSO 4 35.035.0 2РO4 KH 2 PO 4 2.02.0 MgSO4·7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 1.01.0 Тиамин·НСlThiamine Hcl 0.00020.0002 Дрожжевой экстрактYeast extract 1.01.0 L-изолейцинL-isoleucine 0.10.1 L-аргининL-arginine 0.10.1 СаСО3 CaCO 3 5.05.0

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

Хотя указанное изобретение описано в деталях со ссылкой на наилучший способ осуществления изобретения, для специалиста в указанной области техники очевидно, что могут быть совершены различные изменения и произведены эквивалентные замены и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения.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 may be made and equivalent replacements may be made, and such changes and replacements are not outside the scope of the present invention.

Каждому из упомянутых выше документов соответствует ссылка, и все цитируемые документы являются частью описания настоящего изобретения.Each of the above documents has a link, and all cited documents are part of the description of the present invention.

Таблица 1Table 1 ШтаммStrain OD540 OD 540 L-аргинин, г/лL-arginine, g / l 382382 11.3±1.911.3 ± 1.9 10.7±1.010.7 ± 1.0 382ΔargT-hisP382ΔargT-hisP 13.2±1.013.2 ± 1.0 11.6±0.711.6 ± 0.7

Таблица 2table 2 ШтаммStrain OD540 OD 540 L-цитруллин, г/лL-citrulline, g / l 382 ilvA+ ΔargG
382 ilvA+ ΔargG ΔargT-hisP
382 ilvA + ΔargG
382 ilvA + ΔargG ΔargT-hisP
12.1±0.3
10.4±0.7
12.1 ± 0.3
10.4 ± 0.7
4.0±0.3
4.3±0.2
4.0 ± 0.3
4.3 ± 0.2

Claims (9)

1. Бактерия-продуцент диаминомонокарбоновой L-аминокислоты, принадлежащая к семейству Enterobacteriaceae, модифицированная таким образом, что в указанной бактерии ослаблена экспрессия одного или нескольких генов, кодирующих транспортер лизина/аргинина/орнитина, и одного или нескольких генов, кодирующих транспортер гистидина.1. A bacterium-producer of diaminomonocarboxylic L-amino acids belonging to the Enterobacteriaceae family, modified in such a way that the expression of one or more genes encoding the lysine / arginine / ornithine transporter and one or more genes encoding the histidine transporter is weakened in said bacterium. 2. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что кластер argT-hisJQMP включает гены, кодирующие транспортер лизина/аргинина/орнитина и транспортер гистидина.2. The bacterium according to claim 1, characterized in that the argT-hisJQMP cluster includes genes encoding a lysine / arginine / ornithine transporter and a histidine transporter. 3. Бактерия по п.2, отличающаяся тем, что указанный кластер argT-hisJQMP инактивирован.3. The bacterium according to claim 2, characterized in that said argT-hisJQMP cluster is inactivated. 4. Бактерия по п.2, отличающаяся тем, что ген argT и один или более генов оперона hisJQMP инактивированы.4. The bacterium according to claim 2, characterized in that the argT gene and one or more genes of the hisJQMP operon are inactivated. 5. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия принадлежит к роду Escherichia.5. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium belongs to the genus Escherichia. 6. Бактерия по п.1, отличающаяся тем, что указанная бактерия принадлежит к роду Pantoea.6. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium belongs to the genus Pantoea. 7. Бактерия-продуцент диаминомонокарбоновой L-аминокислоты по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что указанная диаминомонокарбоновая L-аминокислота выбрана из группы, состоящей из L-лизина, L-аргинина, L-орнитина, L-цитруллина.7. A bacterium-producer of diaminomonocarboxylic L-amino acids according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said diaminomonocarboxylic L-amino acid is selected from the group consisting of L-lysine, L-arginine, L-ornithine, L-citrulline. 8. Способ получения диаминомонокарбоновой L-аминокислоты, включающий:
- выращивание бактерии по любому из пп.1-7 в питательной среде, вызывающее продукцию и секрецию указанной L-аминокислоты в культуральную жидкость; и
- выделение указанной L-аминокислоты из культуральной жидкости.
8. A method of producing diaminomonocarboxylic L-amino acids, including:
- growing bacteria according to any one of claims 1 to 7 in a nutrient medium, causing production and secretion of the specified L-amino acid into the culture fluid; and
- the allocation of the specified L-amino acids from the culture fluid.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанная диаминомонокарбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из L-лизина, L-аргинина, L-орнитина и L-цитруллина. 9. The method of claim 8, wherein said diaminomonocarboxylic acid is selected from the group consisting of L-lysine, L-arginine, L-ornithine and L-citrulline.
RU2011116148/10A 2011-04-25 2011-04-25 Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter RU2468083C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011116148/10A RU2468083C1 (en) 2011-04-25 2011-04-25 Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011116148/10A RU2468083C1 (en) 2011-04-25 2011-04-25 Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011116148A RU2011116148A (en) 2012-10-27
RU2468083C1 true RU2468083C1 (en) 2012-11-27

Family

ID=47147047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011116148/10A RU2468083C1 (en) 2011-04-25 2011-04-25 Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2468083C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2556813C2 (en) * 2009-02-20 2015-07-20 Острэйлиан Паултри Срс Пти Лимитед Live attenuated vaccines

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2215783C2 (en) * 2001-05-15 2003-11-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото - Генетика" Mutant n-acetylglutamate synthase (variants), dna fragment, strain of microorganism escherichia coli as producer of arginine and method for preparing l-arginine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2215783C2 (en) * 2001-05-15 2003-11-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото - Генетика" Mutant n-acetylglutamate synthase (variants), dna fragment, strain of microorganism escherichia coli as producer of arginine and method for preparing l-arginine

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.BURKOVSKI, R.KRAMER "Bacterial amino acid transport proteins: occurrence, functions, and significance for biotechnological applications", Appi Microbiol Biotechnol (2002) 58:265-274. *
A.BURKOVSKI, R.KRAMER "Bacterial amino acid transport proteins: occurrence, functions, and significance for biotechnological applications", Appi Microbiol Biotechnol (2002) 58:265-274. BARRY P. ROSEN, "Basic Amino Acid Transport in Escherichia coli", THE JOURNAL OF IBOLOGICAL CHEMISTRY, Vol.246, No.11, June 10, 1971, pp.3853-3662. *
BARRY P. ROSEN, "Basic Amino Acid Transport in Escherichia coli", THE JOURNAL OF IBOLOGICAL CHEMISTRY, Vol.246, No.11, June 10, 1971, pp.3853-3662. *
BARRY ROSENI, "Basic Amino Acid Transport in Escherichia coli. II PURIFICATION AND PROPERTIES OF AN ARGININE-SPECIFIC BINDING PROTEIN", THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, Vol.248, No.4, February 25, 1973, pp.1211-1218. *
CHUNG-DAR LU "Pathways and regulation of bacterial arginine metabolism and perspectives for obtaining arginine overproducing strains", Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 70: pp.261-272. *
CHUNG-DAR LU "Pathways and regulation of bacterial arginine metabolism and perspectives for obtaining arginine overproducing strains", Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 70: pp.261-272. BARRY ROSENI, "Basic Amino Acid Transport in Escherichia coli. II PURIFICATION AND PROPERTIES OF AN ARGININE-SPECIFIC BINDING PROTEIN", THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, Vol.248, No.4, February 25, 1973, pp.1211-1218. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2556813C2 (en) * 2009-02-20 2015-07-20 Острэйлиан Паултри Срс Пти Лимитед Live attenuated vaccines

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011116148A (en) 2012-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7547531B2 (en) L-amino acid producing microorganism which has been modified to inactive the fimH gene, and a method for producing I-amino acid
US9051591B2 (en) Bacterium of enterobacteriaceae family producing L-aspartic acid or L-aspartic acid-derived metabolites and a method for producing L-aspartic acid or L-aspartic acid-derived metabolites
EP2196535B1 (en) A method for producing l-arginine using a bacterium of enterobacteriaceae family, having attenuated expression of a gene encoding an l-arginine transporter
EP2089528B1 (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the genus escherichia with attenuated expression of any of the cynt, cyns, cynx or cynr genes or a combination thereof
RU2392322C2 (en) METHOD OF L-THREONINE MANUFACTURE USING BACTERIA OF Escherichia GENUS WITH INACTIVATED GENE yahN
JP5907076B2 (en) Method for producing L-amino acids using bacteria of the family Enterobacteriaceae having a weakened expression of a gene encoding lysine / arginine / ornithine transporter
RU2501858C2 (en) METHOD FOR OBTAINING L-AMINOACID USING BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
CN109121422B (en) Method for producing L-amino acids using bacteria of the Enterobacteriaceae family overexpressing genes coding for iron exporters
JP5846128B2 (en) Process for the production of L-amino acids using bacteria of the family Enterobacteriaceae having a weakened expression of a gene encoding a peptidase
CN106191146B (en) Method for producing L-amino acids using bacteria of the family Enterobacteriaceae having attenuated expression of the gshA gene
CN106029894B (en) Method for producing L-amino acid using bacterium belonging to the family Enterobacteriaceae having overexpressed yajL gene
RU2468083C1 (en) Method of obtaining l-amino acid with application of bacterium of enterobacteriaceae family, with weakened expression of genes, coding lysine/arginine/ornithine transporter
WO2020171227A1 (en) METHOD FOR PRODUCING L-AMINO ACIDS USING A BACTERIUM BELONGING TO THE FAMILY Enterobacteriaceae HAVING OVEREXPRESSED ydiJ GENE
JP2022526181A (en) Method for producing L-amino acid
RU2431674C2 (en) Escherichia BACTERIA - PRODUCER OF L-ARGININE WHERE ONE OR MORE artPIQM-artJ CLUSTER GENES ARE INACTIVATED, AND METHOD OF PRODUCING L-ARGININE
RU2497943C2 (en) METHOD OF PRODUCTION OF L-AMINO ACIDS USING BACTERIA OF FAMILY Enterobacteriaceae
JP2022516111A (en) Method for producing basic L-amino acid or its salt by fermentation of bacteria of Enterobacteriaceae
RU2418064C2 (en) METHOD OF OBTAINING L-AMINO ACID OF GLUTAMATE FAMILY, OR L-BALINE WITH APPLICATION OF BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia
RU2482188C2 (en) METHOD FOR PREPARING L-ARGININE WITH USE OF BACTERIA OF GENUS Escherichia WHEREIN astCADBE OPERON IS INACTIVATED
BRPI0904892A2 (en) l-arginine producing bacterium of the enterobacteriaceae family, and method for producing l-arginine

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 33-2012