RU2515095C1 - Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage - Google Patents

Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage Download PDF

Info

Publication number
RU2515095C1
RU2515095C1 RU2012149041/10A RU2012149041A RU2515095C1 RU 2515095 C1 RU2515095 C1 RU 2515095C1 RU 2012149041/10 A RU2012149041/10 A RU 2012149041/10A RU 2012149041 A RU2012149041 A RU 2012149041A RU 2515095 C1 RU2515095 C1 RU 2515095C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threonine
gene
strain
coli
fuma
Prior art date
Application number
RU2012149041/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тигран Владимирович Юзбашев
Татьяна Владимировна Выборная
Анна Сергеевна Ларина
Илиа Теймуразович Гвилава
Нина Евгеньевна Воюшина
Светлана Сергеевна Мокрова
Евгения Юрьевна Юзбашева
Сергей Павлович Синеокий
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП "ГосНИИгенетика")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП "ГосНИИгенетика") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП "ГосНИИгенетика")
Priority to RU2012149041/10A priority Critical patent/RU2515095C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515095C1 publication Critical patent/RU2515095C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnologies.
SUBSTANCE: invention represents a method of microbiological synthesis of L-threonine with usage of a bacteria that belongs to the Escherichia kind, in which the gene fumA is inactivated.
EFFECT: invention makes it possible to produce L-threonine with high extent of efficiency.
2 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Настоящее изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способу микробиологического синтеза L-треонина с использованием бактерии рода Escherichia, в которой ген fumA инактивирован.The present invention relates to the microbiological industry, in particular to a method of microbiological synthesis of L-threonine using bacteria of the genus Escherichia, in which the fumA gene is inactivated.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art

Традиционно L-аминокислоты в промышленном масштабе могут быть получены методом ферментации с использованием штаммов микроорганизмов, выделенных из природных источников, или их мутантов, специально модифицированных для того, чтобы увеличить продукцию L-аминокислот.Traditionally, L-amino acids on an industrial scale can be obtained by fermentation using strains of microorganisms isolated from natural sources, or their mutants, specially 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 4278765). Указанные методы основаны на повышении активности ферментов, вовлеченных в биосинтез аминокислот, и/или уменьшении чувствительности целевого фермента к обратному ингибированию продуцируемой L-аминокислотой (см., например, патентную заявку Японии №56-18596 (1981), WO 95/16042 или патенты США 5661012 и 6040160).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). These 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 reverse inhibition by the produced L-amino acid (see, for example, Japanese Patent Application No. 56-18596 (1981), WO 95/16042 or patents U.S. 5661012 and 6040160).

Известны различные штаммы, использующиеся для производства L-треонина методом ферментации. Это штаммы с увеличенными активностями ферментов, вовлеченных в биосинтез L-треонина (патенты США 5175107; 5661012; 5705371; 5939307; Европейский патент 219027), штаммы, устойчивые к некоторым химических реагентам, таким как L-треонин и его аналоги (заявка РСТ 0114525А1, европейская заявка 301572А2, патент США 5661012), штаммы, устойчивые к соединениям, таким как L-треонин и его аналоги (международная заявка WO 0114525 А1, Европейский патент 301572А2, патент США 5376538), штаммы, в которых устранена чувствительность целевого фермента к ингибированию продуцируемой аминокислотой или ее побочными продуктами по типу обратной связи (патенты США 5175107 и 5661012), штаммы с инактивированными ферментами системы деградации треонина (патенты США 5939307 и 6297031).Various strains are known that are used to produce L-threonine by fermentation. These are strains with increased activity of enzymes involved in the biosynthesis of L-threonine (U.S. Pat. European application 301572A2, US patent 5661012), strains resistant to compounds such as L-threonine and its analogues (international application WO 0114525 A1, European patent 301572A2, US patent 5376538), strains in which the sensitivity of the target enzyme to the inhibition of the produced amino acid or its obochnymi products feedback type (U.S. Patents 5,175,107 and 5,661,012), strains with inactivated threonine degradation system enzyme (US patents 5,939,307 and 6,297,031).

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

Ранее авторы настоящего изобретения получили исходя из E.coli K-12 мутант, содержащий мутацию thrR (упоминаемый здесь и далее как rhtA23), придающую устойчивость к высокой концентрации треонина и гомосерина на минимальной питательной среде (Astaurova О.В. et al., Appl. Bioch. And Microbiol., 21, 611-616 (1985)). Фенотипически мутация выражается в повышении продукции L-треонина (патент СССР №974817), гомосерина и глутамата (Astaurova О.В. et al., Appl. Bioch. And Microbiol., 27, 556-561,1991, Европейская патентная заявка 1013765А) соответствующим штаммом-продуцентом E.coli, таким как штамм ВКПМ-3996. Более того, авторы этого изобретения показали, что ген rhtA расположен на 18-й минуте хромосомы E.coli, рядом с опероном glnHPQ, кодирующим компоненты транспортной системы глутамина, и что ген rhtA идентичен открытой рамке считывания ORF1 (ген ybiF, номера нуклеотидов с 764 по 1651 в последовательности с инвентарным номером ААА2218541 в GenBank, gi:440181), расположенной между генами рехВ и ompX. Ген, экспрессирующий белок, кодируемый ORF1, был назван геном rhtA (rht: resistance to homoserine and threonine - устойчивость к гомосерину и треонину). Кроме того, было установлено, что мутация rhtA23 является заменой G на А в положении - 1 относительно старт кодона ATG (ABSTRACTS of 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No. 457; Европейская патентная заявка 1013765).Previously, the authors of the present invention obtained, based on E. coli K-12, a mutant containing the thrR mutation (referred to hereinafter as rhtA23), which confers resistance to high concentrations of threonine and homoserine in a minimal nutrient medium (Astaurova O.V. et al., Appl Bioch. And Microbiol., 21, 611-616 (1985)). Phenotypically, the mutation is expressed in an increase in the production of L-threonine (USSR patent No. 974817), homoserine and glutamate (Astaurova OV et al., Appl. Bioch. And Microbiol., 27, 556-561.1991, European patent application 1013765A) appropriate E. coli producer strain, such as VKPM-3996 strain. Moreover, the authors of this invention showed that the rhtA gene is located at the 18th minute of the E. coli chromosome, next to the glnHPQ operon encoding the components of the glutamine transport system, and that the rhtA gene is identical to the open reading frame of ORF1 (ybiF gene, 764 nucleotide numbers 1651 in sequence with accession number AAA2218541 in GenBank, gi: 440181), located between the pXB and ompX genes. The gene expressing the protein encoded by ORF1 was called the rhtA gene (rht: resistance to homoserine and threonine - resistance to homoserine and threonine). In addition, it was found that the rhtA23 mutation is a substitution of G for A at position 1 relative to the start of the ATG codon (ABSTRACTS of 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No. 457; European Patent Application 1013765).

Фумараза (фумарат-гидратаза, L-малат-гидро-лиаза), фермент класса лиаз, катализирующий обратимое присоединение воды к дианиону фумаровой кислоты с образованием малата-дианиона яблочной кислоты. В E.coli активностью фумаразы обладают три фермента, кодируемые генами fumA, fumB и fumC. Из них при аэробных условиях культивирования, как например, в условиях продукции L-треонина, основанную активность фумаразы обеспечивает фумараза, кодируемая геном fumA. Так, в аэробных условиях инактивация гена fumA ведет к неспособности штамма E.coli расти на среде с фумаратом в качестве единственного источника углерода (Guest JR, Roberts RE (1983). "Cloning, mapping, and expression of the fumarase gene of Escherichia coli K-12." J Bacteriol 153 (2); 588-96). В штамме с инактивированным геном fumA, в зависимости от условий культивирования, активность фумаразы может быть снижена или отсутствовать (Woods SA, Guest JR (1987). "Differential roles of the Escherichia coli fumarases and fnr-dependent expression of fumarase В and aspartase." FEMS Microbiol Lett 48: 219-24). В настоящее время нет сообщений, описывающих использование инактивации гена fumA для получения L-треонина.Fumarase (fumarate hydratase, L-malate hydro-lyase), a lyase class enzyme that catalyzes the reversible addition of water to the fumaric acid dianion with the formation of malate malic dianion malic acid. In E. coli, three enzymes encoded by the fumA, fumB, and fumC genes have fumarase activity. Of these, under aerobic cultivation conditions, such as under the conditions of L-threonine production, the fumarase activity encoded by the fumA gene provides the basis for fumarase activity. Thus, under aerobic conditions, inactivation of the fumA gene leads to the inability of the E. coli strain to grow on a medium with fumarate as the sole carbon source (Guest JR, Roberts RE (1983). "Cloning, mapping, and expression of the fumarase gene of Escherichia coli K -12. "J Bacteriol 153 (2); 588-96). In a strain with an inactivated fumA gene, depending on culture conditions, fumarase activity may be reduced or absent (Woods SA, Guest JR (1987). "Differential roles of the Escherichia coli fumarases and fnr-dependent expression of fumarase B and aspartase." FEMS Microbiol Lett 48: 219-24). There are currently no reports describing the use of fumA gene inactivation to produce L-threonine.

Описание изобретенияDescription of the invention

Задача настоящей группы изобретений - повышение продуктивности штаммов рода Escherichia - продуцентов L-треонина и разработка способа микробиологического синтеза L-треонина с использованием указанных штаммов.The objective of this group of inventions is to increase the productivity of strains of the genus Escherichia - producers of L-threonine and the development of a method of microbiological synthesis of L-threonine using these strains.

Задача решена путем получения бактерии-продуцента L-треонина, принадлежащей к роду Escherichia и модифицированной таким образом, что в ней инактивирован ген фумаразы fumA, а также разработки способа микробиологического синтеза L-треонина с использованием такой бактерии.The problem was solved by obtaining a bacterium-producer of L-threonine belonging to the genus Escherichia and modified in such a way that the fumA fumarase gene is inactivated in it, as well as the development of a method for microbiological synthesis of L-threonine using such a bacterium.

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

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

Бактерия согласно настоящему изобретению - это бактерия-продуцент L-треонина рода Escherichia, модифицированная таким образом, что активность фумаразы снижена или отсутствует за счет инактивирования гена fumA.The bacterium according to the present invention is a bacterium producing L-threonine of the genus Escherichia, modified in such a way that the activity of fumarase is reduced or absent due to inactivation of the fumA gene.

Согласно настоящему изобретению «бактерия - продуцент L-треонина » означает бактерию, обладающую способностью к накоплению L-треонина в питательной среде, когда указанную бактерию выращивают в питательной среде. Способность к продукции L-треонина может быть придана или улучшена путем селекции. Используемый здесь термин «бактерия-продуцент L-треонина» также означает бактерию, которая способна к продукции L-треонина и вызывает накопление L-треонина в ферментационной среде в больших количествах по сравнению с природным или родительским штаммом E.coli, таким как штамм Е.coli K-12, и предпочтительно означает, что указанный микроорганизм способен накапливать в среде L-треонин в количестве не менее чем 0.5 г/л, более предпочтительно не менее чем 1.0 г/л.According to the present invention, “a bacterium producing L-threonine” means a bacterium having the ability to accumulate L-threonine in a culture medium when said bacterium is grown in a culture medium. The ability to produce L-threonine can be imparted or improved by selection. As used herein, the term “L-threonine-producing bacterium” also means a bacterium that is capable of producing L-threonine and causes the accumulation of L-threonine in a fermentation medium in large quantities compared to a natural or parent E. coli strain such as E. coli K-12, and preferably means that the microorganism is capable of accumulating in the medium L-threonine in an amount of not less than 0.5 g / l, more preferably not less than 1.0 g / l.

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 E.coli.The term "bacterium belonging to the genus Escherichia" means that the bacterium belongs to the genus Escherichia in accordance with the classification known to the person skilled in the field of microbiology. As an example of a microorganism belonging to the genus Escherichia used in the present invention, the bacterium 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 "активность фумаразы" обозначает активность по катализу реакции превращения фумаровой кислоты в яблочную. Активность фумаразы может быть измерена с помощью метода, описанного ранее (Guest JR, Roberts RE (1983). "Cloning, mapping, and expression of the fumarase gene of Escherichia coli K-12." J Bacteriol 153(2);588-96).The term "fumarase activity" refers to the catalysis activity of the reaction of converting fumaric acid to malic. Fumarase activity can be measured using the method described previously (Guest JR, Roberts RE (1983). "Cloning, mapping, and expression of the fumarase gene of Escherichia coli K-12." J Bacteriol 153 (2); 588-96 )

Термин "активность фумаразы снижена" означает, что указанная удельная активность ниже, чем активность этого фермента в немодифицированном штамме, например природном. Примеры такой модификации включают уменьшение количества молекул фумаразы на бактериальную клетку, снижение специфической активности молекулы фумаразы и так далее. Термин "активность фумаразы отсутствует" обозначает, что в модифицированном штамме указанная активность не детектируется. Отсутствие активности фумаразы является одним из примеров снижения указанной активности. Кроме того, природным штаммом, используемым для сравнения, может быть, например, штамм Escherichia coli K-12. Согласно настоящему изобретению, в результате снижения или отсутствия внутриклеточной активности фумаразаы может быть повышено количество накопленного L-треонина в среде.The term "fumarase activity is reduced" means that the specified specific activity is lower than the activity of this enzyme in an unmodified strain, for example, natural. Examples of such a modification include a decrease in the number of fumarase molecules per bacterial cell, a decrease in the specific activity of a fumarase molecule, and so on. The term "fumarase activity is absent" means that in a modified strain, said activity is not detected. The lack of fumarase activity is one example of a decrease in this activity. In addition, the natural strain used for comparison may be, for example, a strain of Escherichia coli K-12. According to the present invention, as a result of a decrease or absence of intracellular activity of fumarase, the amount of accumulated L-threonine in the medium can be increased.

Снижение активности фумаразы в бактериальной клетке может быть достигнуто за счет ослабления экспрессии гена, кодирующего фумаразу.A decrease in the activity of fumarase in a bacterial cell can be achieved by attenuating the expression of the gene encoding fumaraz.

В качестве гена, кодирующего фумаразу из Escherichia coli, известна нуклеотидная последовательность гена fumA (номера нуклеотидов с 1686401 по 1684755 в последовательности с инвентарным номером U00096.2 в базе данных GenBank). Ген fumA расположен на хромосоме штамма E.coli K-12 между генами fumC и manA. Следовательно, ген fumA может быть получен с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) (White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) с использованием праймеров, синтезированных на основе нуклеотидной последовательности данного гена. Ген fumA также имеет другие названия: EG10356, b1612, ECK1607. Гены, кодирующие фумаразу в других микроорганизмах, могут быть получены сходным образом.As a gene encoding a fumarase from Escherichia coli, the nucleotide sequence of the fumA gene is known (nucleotide numbers 1686401 to 1684755 in sequence with accession number U00096.2 in the GenBank database). The fumA gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the fumC and manA genes. Therefore, the fumA gene can be obtained using the polymerase chain reaction (PCR) (White, T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)) using primers synthesized based on the nucleotide sequence of this gene. The fumA gene also has other names: EG10356, b1612, ECK1607. Genes encoding fumarase in other microorganisms can be obtained in a similar way.

Термины "ген fumA инактивирован" означает, что целевой ген модифицирован таким образом, что такой модифицированный ген кодирует мутантный белок со сниженной активностью или что такой модифицированный ген кодирует полностью неактивный белок. Также возможно, что естественная экспрессия модифицированного участка ДНК невозможна из-за делеции целевого гена или его части, сдвига рамки считывания данного гена или введения missense / nonsense мутации или модификации прилегающей к гену областей, которые включают последовательности, контролирующие экспрессию гена, такие как промотор(ы), энхансер(ы), аттенуатор(ы), сайт(ы) связывания рибосомы и т.д.The terms "fumA gene is inactivated" means that the target gene is modified in such a way that such a modified gene encodes a mutant protein with reduced activity or that such a 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 the target gene or part of it, shift of the reading frame of this gene or introduction of missense / nonsense mutation or modification of regions adjacent to the gene that include sequences that control gene expression, such as a promoter ( s), enhancer (s), attenuator (s), ribosome binding site (s), etc.

Инактивация указанного гена может быть произведена традиционными методами, такими как мутагенез с использованием УФ-излучения или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-направленный мутагенез, инактивации гена с помощью гомологичной рекомбинации или/и инсерционно-делеционного мутагенеза (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 5978-83); (Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 6640-45), также называемого "Red-зависимая интеграция".Inactivation of the indicated gene can be performed by traditional methods, such as mutagenesis using UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine), site-directed mutagenesis, gene inactivation by homologous recombination and / or insertion deletion mutagenesis (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 5978-83); (Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 6640-45), also called "Red-Dependent Integration".

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

Бактерия-продуцент L-треонина.Bacteria producing L-threonine.

Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем инактивации гена fumA в бактерии, наследственно обладающей способностью к продукции L-треонина. С другой стороны, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания способности к продукции L-треонина бактерии, в которой ген fumA уже инактивирован.The bacterium of the present invention can be obtained by inactivating the fumA gene in a bacterium hereditarily capable of producing L-threonine. On the other hand, the bacterium of the present invention can be obtained by imparting the ability to produce L-threonine to a bacterium in which the fumA gene is already inactivated.

Примеры родительского штамма, используемого для получения бактерии-продуцента L-треонина согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничены штаммами -продуцентами треонина, принадлежащими к роду Escherichia, такими как штамм E.coli TDH-6/pVIC40 (ВКПМ В-3996) (патенты США 5175107 и 5705371), штамм E.coli NRRL-21593 (патент США 5939307), штамм E.coli FERM ВР-3756 (патент США 5474918), штаммы E.coli FERM ВР-3519 и FERM ВР-3520 (патент США 5376538), штамм E.coli MG442 (Гусятинер и др., Генетика, 14, 947-956 (1978)), штаммы E.coli VL643 и VL2055 (Европейская патентная заявка ЕР1149911 А) и подобные им.Examples of the parent strain used to produce the L-threonine producing bacterium according to the present invention include, but are not limited to, threonine producing strains belonging to the genus Escherichia, such as E. coli strain TDH-6 / pVIC40 (VKPM B-3996) ( US patents 5175107 and 5705371), E. coli strain NRRL-21593 (US patent 5939307), E. coli strain FERM BP-3756 (US patent 5474918), E. coli strains FERM BP-3519 and FERM BP-3520 (US patent 5376538), E. coli strain MG442 (Gusyatiner et al., Genetics, 14, 947-956 (1978)), E. coli strains VL643 and VL2055 (European patent application EP1149911 A) and the like.

Штамм ВКПМ В-3996 является дефицитным по гену thrC, способен ассимилировать глюкозу и содержит ген ilvA с мутацией типа "leaky". Указанный штамм содержит мутацию в гене rhtA, которая обуславливает устойчивость к высоким концентрациям треонина и гомосерина. Штамм ВКПМ В-3996 содержит плазмиду pVIC40, которая была получена путем введения в вектор, производный от вектора RSF1010, оперона thrA442BC, включающего мутантный ген thrA. Этот мутантный ген thrA кодирует аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I, у которой существенно снижена чувствительность к ингибированию треонином по типу обратной связи. Штамм ВКПМ В-3996 депонирован 19 ноября 1987 года во Всесоюзном научном центре антибиотиков (Россия, 113105 Москва, Нагатинская ул., 3-А) с инвентарным номером РИА 1867. Указанный штамм также депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) (Россия, 113545 Москва, 1-й Дорожный проезд, 1) с инвентарным номером ВКПМ В-3996.The strain VKPM B-3996 is thrC deficient, is able to assimilate glucose and contains the ilvA gene with a leaky mutation. The specified strain contains a mutation in the rhtA gene, which causes resistance to high concentrations of threonine and homoserine. Strain VKPM B-3996 contains the plasmid pVIC40, which was obtained by introducing into the vector derived from the RSF1010 vector the thrA442BC operon including the thrA mutant gene. This mutant thrA gene encodes aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, which has a significantly reduced feedback sensitivity to threonine inhibition. Strain VKPM B-3996 was deposited on November 19, 1987 at the All-Union Scientific Center for Antibiotics (Russia, 113105 Moscow, Nagatinskaya St., 3-A) with inventory number RIA 1867. The strain was also deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) (Russia, 113545 Moscow, 1st Dorozhniy passage, 1) with inventory number VKPM B-3996.

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

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

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

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

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

- гена asd, кодирующего аспартат-Р-семиальдегиддегидрогеназу; и- asd gene encoding aspartate-P-semialdehyde dehydrogenase; and

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

Последовательность гена thrA, кодирующего аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I из E.coli, известна (номера нуклеотидов с 337 по 2799 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank, gi: 49175990). Ген thrA расположен на хромосоме штамма Е.coli K-12 между генами thrL и thrB. Последовательность гена thrB, кодирующего гомосеринкиназу из E.coli, известна (номера нуклеотидов с 2801 по 3733 в последовательности с инвентарным номером NC 000913.2 в базе данных GenBank, gi: 49175990). Ген thrB расположен на хромосоме штамма E.coli K-12 между генами thrA и thrC. Последовательность гена thrC, кодирующего треонинсинтазу из E.coli, известна (номера нуклеотидов с 3734 по 5020 в последовательности с инвентарным номером NC_000913.2 в базе данных GenBank, gi: 49175990). Ген thrC расположен на хромосоме штамма E.coli K-12 между геном thrB и открытой рамкой считывания уааХ. Все три указанных гена функционируют как один треониновый оперон.The sequence of the thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I from E. coli is known (nucleotide numbers 337 to 2799 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database, gi: 49175990). The thrA gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the thrL and thrB genes. The sequence of the thrB gene encoding homoserine kinase from E. coli is known (nucleotide numbers 2801 to 3733 in sequence with accession number NC 000913.2 in the GenBank database, gi: 49175990). The thrB gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the thrA and thrC genes. The sequence of the thrC gene encoding a threonine synthase from E. coli is known (nucleotide numbers 3734 to 5020 in sequence with accession number NC_000913.2 in the GenBank database, gi: 49175990). The thrC gene is located on the chromosome of E. coli K-12 strain between the thrB gene and the open uaaX reading frame. All three of these genes function as one threonine operon.

Мутантный ген thrA, кодирующий аспартокиназу-гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию треонином по типу обратной связи, так же, как и гены thrB и thrC, может быть получен в виде единого оперона из хорошо известной плазмиды pVIC40, которая представлена в штамме-продуценте E.coli ВКПМ В-3996. Плазмида pVIC40 подробно описана в патенте США 5705371.The mutant thrA gene encoding aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, resistant to threonine inhibition by feedback type, as well as the thrB and thrC genes, can be obtained as a single operon from the well-known plasmid pVIC40, which is represented in the producer strain E. coli VKPM B-3996. Plasmid pVIC40 is described in detail in US Pat. No. 5,705,371.

Ген rhtA расположен на 18-й минуте хромосомы E.coli рядом с опероном glnHPQ, кодирующим компоненты транспортной системы глутамина, таким образом, ген rhtA идентичен открытой рамке считывания ORF1 (ген ybiF, номера нуклеотидов с 764 по 1651 в последовательности с инвентарным номером ААА2218541 в GenBank, gi:440181), расположенной между генами рехВ и оmрХ. Участок, экспрессирующий белок, кодируемый ORFT, был назван геном rhtA (rht: resistance to homoserine and threonine - устойчивость к гомосерину и треонину). Кроме того, было установлено, что мутация rhtA23 является заменой G на А в положении - 1 относительно старт кодона ATG (ABSTRACTS of 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No.457; Европейская патентная заявка 1013765).The rhtA gene is located at the 18th minute of the E. coli chromosome next to the glnHPQ operon encoding the components of the glutamine transport system, so the rhtA gene is identical to the open reading frame ORF1 (ybiF gene, nucleotide numbers 764 to 1651 in sequence with accession number AAA2218541 in GenBank, gi: 440181), located between the genes exp and bmp. The region expressing the protein encoded by ORFT was called the rhtA gene (rht: resistance to homoserine and threonine - resistance to homoserine and threonine). In addition, it was found that the rhtA23 mutation is a substitution of G for A at position 1 relative to the start of the ATG codon (ABSTRACTS of the 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California August 24-29, 1997, abstract No.457; European Patent Application 1013765).

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

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

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

Способом согласно настоящему изобретению является способ микробиологического синтеза L-треонина, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления L-треонина в питательной среде.The method according to the present invention is a method for microbiological synthesis of L-threonine, which includes the steps of growing the bacteria according to the present invention in a nutrient medium in order to produce and accumulate L-threonine in a nutrient medium.

Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка L-треонина 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 L-threonine 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. К источникам углерода относятся различные углеводы, такие как глюкоза и сахароза, а также различные органические кислоты. В зависимости от характера ассимиляции используемого микроорганизма могут использоваться спирты, такие как этанол и глицерин. В качестве источника азота могут использоваться различные неорганические соли аммония, такие как аммиак и сульфат аммония, другие соединения азота, такие как амины, природные источники азота, такие как пептон, гидролизат соевых бобов, ферментолизат микроорганизмов. В качестве минеральных добавок могут использоваться фосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат железа, сульфат марганца, хлорид кальция и подобные им соединения. В качестве витаминов могут использоваться тиамин и дрожжевой экстракт. При необходимости в среду также могут быть добавлены дополнительные компоненты. Например, если микроорганизму для роста требуется L-аминокислота (ауксотрофность по L-аминокислоте), в питательную среду может быть добавлено необходимое количество указанной L-аминокислоты.The nutrient medium used for growing can be either synthetic or natural, provided that the medium contains sources of carbon, nitrogen, mineral additives and, if necessary, the appropriate amount of nutrient additives necessary for the growth of microorganisms. Carbon sources include various carbohydrates such as glucose and sucrose, as well as various organic acids. Depending on the nature of the assimilation of the microorganism used, alcohols such as ethanol and glycerin may be used. Various inorganic ammonium salts, such as ammonia and ammonium sulfate, other nitrogen compounds, such as amines, natural nitrogen sources, such as peptone, soybean hydrolyzate, microorganism fermentolizate, can be used as a nitrogen source. As mineral additives, potassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, iron sulfate, manganese sulfate, calcium chloride and the like can be used. Thiamine and yeast extract can be used as vitamins. If necessary, additional components can also be added to the medium. For example, if a microorganism requires an L-amino acid for growth (L-amino acid auxotrophy), the required amount of the indicated L-amino acid can be added to the nutrient medium.

Выращивание осуществляют 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 регулируют аммиаком, карбонатом кальция, различными кислотами, основаниями или буферными растворами. Выращивание осуществляют в течение 1-5 дней.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 of 5 to 9, preferably 6.5 to 7.2. The pH of the medium is regulated by ammonia, calcium carbonate, various acids, bases or buffer solutions. Cultivation is carried out within 1-5 days.

Примеры.Examples.

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

Пример 1. Конструирование штамма с инактивированным геном fumA.Example 1. Construction of a strain with an inactivated fumA gene.

Штамм с делетированным геном fumA получают с помощью метода, исходно разработанного Datsenko K.А. и Warmer B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12), 6640-6645), известного как "Red-зависимая интеграция". В соответствии с указанной методикой синтезируют праймеры:The fumA deleted gene strain is obtained using a method originally developed by Datsenko K.A. and Warmer B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12), 6640-6645), known as "Red-dependent Integration". In accordance with the specified procedure, the primers are synthesized:

AACACCCGCCCAGAGCATAACCAAACCAGGCAGTAAGTGAGAGAACAATGCCGAATAAAACACCCGCCCAGAGCATAACCAAACCAGGCAGTAAGTGAGAGAACAATGCCGAATAA

ATACCTGTGACGGATACCTGTGACGG

иand

AAAAAAACCGCCCCGAAGGGCGGCTCTGTTTATTTCACACAGCGGGTGCATGTAGGCTGGAGCTGCTTCGCGCCCCGCCCTGCCACTCATAAAAAAACCGCCCCGAAGGGCGGCTCTGTTTATTTCACACAGCGGGTGCATGTAGGCTGGAGCTGCTTCGCGCCCCGCCCTGCCACTCAT

, гомологичные как областям хромосомы, прилегающим к гену fumA, так и гену, придающему устойчивость к антибиотику на плазмиде, используемой в качестве матрицы. В качестве такой матрицы для ПЦР используют плазмиду pACYC184 (NBL Gene Sciences Ltd., UK) (инвентарный номер X06403 в базе данных GenBank/EMBL). Используют следующий температурный профиль для ПЦР: денатурация при 95°С в течение 3 мин; два первых цикла: 1 мин при 95°С, 30 с при 50°С, 40 с при 72°С; и последующие 25 циклов: 30 с при 95°С, 30 с при 54°С, 40 с при 72°С; и заключительная полимеризация: 5 мин при 72°С. Полученный продукт ПЦР - фрагмент длиной 967 п.о. очищают в агарозном геле и используют для электропорации в штамм E.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, 97:12:6640-45) содержит фрагмент ДНК фага (инвентарный номер последовательности J02459 в базе данных GenBank) длиной 2,154 нуклеотида (31088-33241), а также содержит гены Red гомологичной системы рекомбинации (β, γ, ехо гены) под контролем промотора РаrаВ;, индуцируемого арабинозой. Плазмида pKD46 необходима для интеграции продукта ПЦР в хромосому штамма MG1655.homologous to both regions of the chromosome adjacent to the fumA gene and the gene that confers antibiotic resistance on the plasmid used as the template. As such a matrix for PCR, plasmid pACYC184 (NBL Gene Sciences Ltd., UK) is used (accession number X06403 in the GenBank / EMBL database). Use the following temperature profile for PCR: denaturation at 95 ° C for 3 min; the first two cycles: 1 min at 95 ° C, 30 s at 50 ° C, 40 s at 72 ° C; and the next 25 cycles: 30 s at 95 ° C, 30 s at 54 ° C, 40 s at 72 ° C; and final polymerization: 5 min at 72 ° C. The resulting PCR product is a fragment of 967 bp in length. 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: 6640-45) contains a phage DNA fragment (sequence number J02459 in the GenBank database) of 2.154 nucleotides (31088-33241), and also contains the Red genes of a homologous recombination system (β, γ, exo genes) under the control of the promoter Para-B; induced by arabinose. Plasmid pKD46 is required for integration of the PCR product into the chromosome of strain MG1655.

Электрокомпетентные клетки получают следующим образом: ночную культуру штамма E.coli MG1655 выращивают при 30°С в LB среде с добавкой ампициллина (100 мг/л), разводят в 100 раз при помощи 5 мл среды SOB (Sambrook et al, "Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)), содержащей ампициллин (100 мг/л) и L-арабинозу (1 мМ). Полученную культуру растят с перемешиванием при 30°С до достижения OD600 0.6, после чего делают клетки электрокомпетентными путем концентрации в 100 раз и трехкратного отмывания ледяной деионизированной Н2О. Электропорацию проводят с использованием 70 мкл клеток и 100 нг продукта ПЦР. После электропорации клетки инкубируют с 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 высевают на чашки с L-агаром и выращивают при 37°С для отбора хлорамфениколустойчивых рекомбинантов. Затем для удаления плазмиды pKD46 проводят 2 пассажа на L-aгape с хлорамфениколом (30 мкг/мл) при 42°С и полученные колонии проверяют на чувствительность к ампициллину.Electrocompetent cells are prepared as follows: an overnight culture of E. coli strain MG1655 is grown at 30 ° C in LB medium supplemented with ampicillin (100 mg / L), diluted 100 times with 5 ml of SOB medium (Sambrook et al, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)) containing ampicillin (100 mg / L) and L-arabinose (1 mM). The resulting culture was grown with stirring at 30 ° C until OD 600 0.6 was reached, after which the cells were electro-competent by concentration of 100 times and three times washing with ice-cold deionized H 2 O. Electroporation was carried out using 70 μl of cells and 100 ng of PCR product. After electroporation, cells are incubated with 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, and then plated on L plates agar and grown at 37 ° C for the selection of chloramphenicol-resistant recombinants. Then, to remove plasmid pKD46, 2 passages were performed on L-agape with chloramphenicol (30 μg / ml) at 42 ° C and the obtained colonies were tested for sensitivity to ampicillin.

Полученные мутанты с делетированным геном fumA и содержащие ген устойчивости к хлорамфениколу проверяют с помощью ПЦР. Локус-специфичные праймеры:The resulting mutants with the deleted fumA gene and containing the chloramphenicol resistance gene are checked by PCR. Locus-specific primers:

AAAAGTGTGTAGGATATTGTTACAAAAGTGTGTAGGATATTGTTAC

иand

ACTTTTAGCTCACTTATTATTTACACTTTTAGCTCACTTATTATTTAC

используют для подтверждения наличия делеции с помощью ПЦР. Используют следующий температурный профиль для ПЦР проверки: денатурация при 94°С в течение 3 мин; профиль для 30 циклов: 30 с при 94°С, 30 с при 54°С, 1 мин при 72°С; заключительный шаг: 7 мин при 72°С. Длина продукта ПЦР, полученного в результате реакции с использованием в качестве матрицы клеток родительского штамма fumA+MG1655, составляет 1827 п.о. Длина продукта ПЦР, полученного в результате реакции с использованием в качестве матрицы клеток мутантного штамма, составляет 1071 п.о. В результате получен штамм MG1655 fumA::cat, несущий делецию гена fumA.used to confirm the presence of deletion by PCR. Use the following temperature profile for PCR testing: denaturation at 94 ° C for 3 min; profile for 30 cycles: 30 s at 94 ° C, 30 s at 54 ° C, 1 min at 72 ° C; final step: 7 min at 72 ° C. The length of the PCR product obtained by the reaction using the parental strain fumA + MG1655 as a matrix of cells is 1827 bp The length of the PCR product obtained by the reaction using a mutant strain as a matrix of cells is 1071 bp. The result is a strain MG1655 fumA :: cat carrying a deletion of the fumA gene.

Пример 2. Клонирование гена aspA из E.coli.Example 2. Cloning of the aspA gene from E. coli.

Полная нуклеотидная последовательность штамма E.coli K-12 определена (Science, 277, 1453-1474, 1997). На основе приведенной нуклеотидной последовательности синтезируют праймеры:The complete nucleotide sequence of E. coli K-12 strain has been determined (Science, 277, 1453-1474, 1997). Based on the given nucleotide sequence, primers are synthesized:

AAAGGTCTCAAGCTAAAAAGAAGGTTCACATGTCAAAC иAAAGGTCTCAAGCTAAAAAGAAGGTTCACATGTCAAAC and

AAAGGATCCGTTACTGCTCACAAGAAAAAAGG.AAAGGATCCGTTACTGCTCACAAGAAAAAAAGG.

Хромосомную ДНК штамма E.coli MG1655 получают стандартным методом. ПЦР осуществляют в следующих условиях: 40 секунд при 95°С, 40 секунд при 55°С, 40 секунд при 72°С, 30 циклов с использованием Taq-полимеразы (Fermentas). Полученный фрагмент ДНК размером 1542 п.о., содержащий ген aspA, обрабатывают рестриктазами BamHI и Есо31I и вводят в многокопийный вектор pUC19 (Fermentas), который предварительно обрабатывают рестриктазами BamHI и HindIII. Таким образом получают плазмиду pUC-aspA.Chromosomal DNA of E. coli strain MG1655 is obtained by a standard method. PCR is carried out under the following conditions: 40 seconds at 95 ° C, 40 seconds at 55 ° C, 40 seconds at 72 ° C, 30 cycles using Taq polymerase (Fermentas). The resulting 1542 bp DNA fragment containing the aspA gene was treated with BamHI and Eco31I restriction enzymes and introduced into pUC19 (Fermentas) multi-copy vector, which was pretreated with BamHI and HindIII restriction enzymes. Thus, the plasmid pUC-aspA is obtained.

Пример 3. Продукция L-треонина штаммом E.coli B-3996MumA.Example 3. Production of L-threonine by E. coli strain B-3996MumA.

Для проверки эффекта делеции гена fumA на продукцию треонина фрагмент ДНК из хромосомы описанного выше штамма E.coli MG1655 fumA::cat переносят в штамм-продуцент треонина E.coli ВКПМ В-3996 (ближайший аналог) при помощи трансдукции фага PI (Miller J.H. (1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY).To test the effect of the deletion of the fumA gene on the production of threonine, a DNA fragment from the chromosome of the E. coli MG1655 fumA :: cat strain described above was transferred to the E. coli threonine producing strain VKPM B-3996 (the closest analogue) by means of phage PI transduction (Miller JH ( 1972) Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY).

Оба штамма - родительский ВКПМ В-3996 и полученный B-3996AfumA трансформируют плазмидой pUC-aspA. Стимулирующее влияние экспрессии гена aspA на продукцию L-треонина показано ранее (международная заявка WO03008607). Трансформанты выращивают в течение 18-24 часов при 32°С на чашках с L-агаром, содержащих ампициллин (100 мг/л). Для получения посевной культуры каждый из штаммов растят на роторной качалке (250 об/мин) при 32°С в течение 18 часов в пробирках 20×200 мм, содержащих 2 мл L-бульона с 2% сахарозы. Затем в ферментационную среду вносят 0.21 мл (10%) посевного материала. Ферментацию проводят в 2 мл минимальной ферментационной среды в пробирках 20×200 мм. Клетки культивируют в течение 24 часа при 32°С на роторной качалке - 250 об/мин.Both strains, the parent VKPM B-3996 and the resulting B-3996AfumA, were transformed with the plasmid pUC-aspA. The stimulating effect of aspA gene expression on L-threonine production has been shown previously (international application WO03008607). Transformants were grown for 18-24 hours at 32 ° C on L-agar plates containing ampicillin (100 mg / L). To obtain a seed culture, each strain was grown on a rotary shaker (250 rpm) at 32 ° C for 18 hours in 20 × 200 mm tubes containing 2 ml of L-broth with 2% sucrose. Then, 0.21 ml (10%) of seed is added to the fermentation medium. Fermentation is carried out in 2 ml of minimal fermentation medium in 20 × 200 mm tubes. Cells are cultured for 24 hours at 32 ° C on a rotary shaker - 250 rpm.

Состав ферментационной среды (мас.%):The composition of the fermentation medium (wt.%):

ГлюкозаGlucose 2.02.0 (NH4)2SO4(NH4) 2SO4 2.22.2 NaClNaCl 0.080.08 KН2РOKH2PO 4 0.24 0.2 MgSO4·7H2OMgSO4.7H2O 0.080.08 FeSO4·7H2OFeSO4.7H2O 0.0020.002 MnSO4·5H2OMnSO4.5H2O 0.0020.002 Тиамин HClThiamine HCl 0.000020.00002 Дрожжевой экстрактYeast extract 0.10.1 СаСО3CaCO3 3.03.0 ВодаWater остальноеrest

Глюкозу и сульфат марганца стерилизуют отдельно. СаСО3 стерилизуют сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. рН доводят до 7.0. Антибиотик ампициллин (100 мг/л) добавляют в среду после стерилизации.Glucose and manganese sulfate are sterilized separately. CaCO3 is sterilized by dry heat at 180 ° C for 2 hours. The pH was adjusted to 7.0. The antibiotic ampicillin (100 mg / l) is added to the medium after sterilization.

После выращивания количество накопленного в среде L-треонина определяют с помощью бумажной хроматографии, при этом используют следующий состав подвижной фазы: бутанол:уксусная кислота:вода=4:1:1 (v/v). Раствор (2%) нингидрина в ацетоне используют для визуализации. Пятна, содержащие L-треонина, вырезают, L-треонин элюируют 0.5% водным раствором CdCl2, после чего количество L-треонина оценивают спектрофотометрическим методом при длине волны 540 нм.After growing, the amount of L-threonine accumulated in the medium is determined by paper chromatography, using the following composition of the mobile phase: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). A solution (2%) of ninhydrin in acetone is used for visualization. Spots containing L-threonine are excised, L-threonine is eluted with a 0.5% aqueous solution of CdCl2, after which the amount of L-threonine is estimated spectrophotometrically at a wavelength of 540 nm.

Результаты пяти независимых пробирочных ферментации приведены в Таблице 1.The results of five independent in vitro fermentations are shown in Table 1.

Таблица 1Table 1 ШтаммStrain Продукция треонина, г/лThreonine production, g / l ВКПМ В-3996/pUC-aspAVKPM B-3996 / pUC-aspA 6,5±0.56.5 ± 0.5 B-3996ΔfumA/pUC-aspAB-3996ΔfumA / pUC-aspA 7,2±0.37.2 ± 0.3

Как видно из Таблицы 1, штамм B-3996ΔfumA/pUC-aspA, содержащий делецию гена fumA накапливает большее количество L-треонина по сравнению с контрольным штаммом ВКПМ В-3996/pUC-aspA.As can be seen from Table 1, the strain B-3996ΔfumA / pUC-aspA containing the deletion of the fumA gene accumulates a greater amount of L-threonine compared to the control strain VKPM B-3996 / pUC-aspA.

Claims (2)

1. Бактерия-продуцент L-треонина, принадлежащая к роду Escherichia, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что в ней инактивирован ген фумаразы fumA.1. The bacterium-producer of L-threonine, belonging to the genus Escherichia, characterized in that the bacterium is modified so that the fumAra gene fumA is inactivated in it. 2. Способ микробиологического синтеза L-треонина путем культивирования бактерии по п.1. 2. The method of microbiological synthesis of L-threonine by culturing the bacteria according to claim 1.
RU2012149041/10A 2012-11-19 2012-11-19 Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage RU2515095C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149041/10A RU2515095C1 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149041/10A RU2515095C1 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2515095C1 true RU2515095C1 (en) 2014-05-10

Family

ID=50629686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012149041/10A RU2515095C1 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515095C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697499C1 (en) * 2018-09-28 2019-08-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) Bacterium of the form escherichia coli - an l-threonine producer, a method for microbiological synthesis of l-threonine using it

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5175107A (en) * 1988-10-25 1992-12-29 Ajinomoto Co., Inc. Bacterial strain of escherichia coli bkiim b-3996 as the producer of l-threonine
WO2003008607A2 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Degussa Ag Process for the preparation of l-amino acids using strains of the enterobacteriaceae family
RU2244007C2 (en) * 2002-02-27 2005-01-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" Method for preparing l-threonine, strain escherichia coli as producer of threonine (variants)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5175107A (en) * 1988-10-25 1992-12-29 Ajinomoto Co., Inc. Bacterial strain of escherichia coli bkiim b-3996 as the producer of l-threonine
WO2003008607A2 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Degussa Ag Process for the preparation of l-amino acids using strains of the enterobacteriaceae family
RU2244007C2 (en) * 2002-02-27 2005-01-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" Method for preparing l-threonine, strain escherichia coli as producer of threonine (variants)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Sally A.Woods et.al. Differential roles of the Escherichia coli fumarases and fnr-dependent expression of fumarase B and aspartase, FEMS Microbiology Letters 48 (1987), p.219-224. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697499C1 (en) * 2018-09-28 2019-08-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) Bacterium of the form escherichia coli - an l-threonine producer, a method for microbiological synthesis of l-threonine using it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2244007C2 (en) Method for preparing l-threonine, strain escherichia coli as producer of threonine (variants)
RU2275424C2 (en) Method for preparing l-threonine by using bacterium belonging to genus escherichia
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
EP2083083B1 (en) Method for production of l-amino acid
JP4844396B2 (en) Production method of basic substances
RU2245919C2 (en) Method for producing l-amino acid, strain escherichia coli tdh7δmlc::cat/pprt614 as producer of l-threonine
EP1856269B1 (en) A METHOD FOR PRODUCING A NON-AROMATIC L-AMINO ACID USING A BACTERIUM OF THE ENTEROBACTERIACEAE FAMILY HAVING EXPRESSION OF THE csrA GENE ATTENUATED
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
JP2010226956A (en) Method for producing l-lysine
EP2185683B1 (en) Method for producing l-threonine using bacterium of enterobacteriaceae family, having attenuated expression of the yahn gene
WO2007037460A1 (en) An l-amino acid-producing bacterium and a method for producing l-amino acids
EP1838850B1 (en) A method for producing an l-amino acid using a bacterium of the enterobacteriaceae family having a pathway of glycogen biosynthesis disrupted
US20050106688A1 (en) Method for producing L-amino acid
KR101117513B1 (en) L-Threonine producing bacterium belonging to the genus Escherichia and method for producing L-threonine
US7256018B2 (en) Microorganism producing L-threonine having inactivated tyrR gene, method of producing the same and method of producing L-threonine using the microorganism
RU2515095C1 (en) Bacteria of escherichia kind - producer of l-threonine and method of microbiological synthesis of l-threonine with its usage
CN1293184C (en) Process for producing L-leucine
RU2304166C2 (en) METHOD FOR PRODUCTION OF L-THREONINE USING BACTERIUM BELONGING TO GENUS Escherichia WITH INACTIVATED itaE GENE
RU2311453C2 (en) METHOD FOR PREPARING NONAROMATIC L-AMINO ACIDS USING MICROORGANISMS BELONGING TO GENUS ESCHERICHIA WHEREIN GENE csrA IS INACTIVATED
KR20060062727A (en) A microorganism producing l-threonine having an inactivated lysr gene, method for producing the same and method for producing l-threonine using the microorganism
KR20050079338A (en) A microorganism having an inactivated iclr gene and capable of producing a l-threonine, method for manufacturing the same strain and method for producing l-threonine using the same strain
VERFAHREN et al. ENTEROBACTERIACEAE FAMILY HAVING EXPRESSION OF THE csrA GENE ATTENUATED
MXPA06006334A (en) L-threonine producing bacterium belonging to the genus escherichia and method for producing l-threonine

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170327

PD4A Correction of name of patent owner