RU2550269C2 - METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE - Google Patents

METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE Download PDF

Info

Publication number
RU2550269C2
RU2550269C2 RU2012135337/10A RU2012135337A RU2550269C2 RU 2550269 C2 RU2550269 C2 RU 2550269C2 RU 2012135337/10 A RU2012135337/10 A RU 2012135337/10A RU 2012135337 A RU2012135337 A RU 2012135337A RU 2550269 C2 RU2550269 C2 RU 2550269C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gene
activity
amino acid
bacterium
arginine
Prior art date
Application number
RU2012135337/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012135337A (en
Inventor
Михаил Маркович Гусятинер
Юлия Георгиевна Ростова
Эльвира Борисовна Ворошилова
Михаил Юрьевич Кирюхин
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 RU2012135337/10A priority Critical patent/RU2550269C2/en
Priority to PCT/JP2013/072341 priority patent/WO2014027702A1/en
Publication of RU2012135337A publication Critical patent/RU2012135337A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2550269C2 publication Critical patent/RU2550269C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1025Acyltransferases (2.3)
    • C12N9/1029Acyltransferases (2.3) transferring groups other than amino-acyl groups (2.3.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/78Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5)
    • C12N9/80Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5) acting on amide bonds in linear amides (3.5.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/10Citrulline; Arginine; Ornithine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y203/00Acyltransferases (2.3)
    • C12Y203/01Acyltransferases (2.3) transferring groups other than amino-acyl groups (2.3.1)
    • C12Y203/01035Glutamate N-acetyltransferase (2.3.1.35)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology and provides a method of producing an L-amino acid, such as L-arginine, via fermentation using Escherichia bacteria, modified to contain an argJ gene which codes an enzyme having at least ornithine acetyltransferase activity, wherein the bacteria are modified to contain disrupted-activity N-acetylornithine deacetylase.
EFFECT: invention enables to obtain L-arginine with high efficiency.
10 cl, 2 dwg, 4 tbl, 7 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способу получения L-аминокислот, таких как L-аргинин, ферментацией бактерии семейства Enterobacteriaceae, которая модифицирована таким образом, что она содержит ген argJ, кодирующий фермент, имеющий, по меньшей мере, орнитинацетилтрансферазную активность, и нарушенный ген argE, кодирующий N-ацетилорнитиндеацетилазу.The present invention relates to the microbiological industry, in particular to a method for producing L-amino acids, such as L-arginine, by fermentation of a bacterium of the Enterobacteriaceae family, which is modified so that it contains the argJ gene encoding an enzyme having at least ornithine acetyltransferase activity, and a disrupted argE gene encoding N-acetylornithine deacetylase.

Уровень техникиState of the art

Традиционно L-аминокислоты в промышленности получают ферментационным методом с использованием штаммов микроорганизмов, полученных из природных источников, или их мутантов. Обычно, микроорганизмы модифицируются для увеличения продукции L-аминокислот.Traditionally, L-amino acids in industry are produced by the fermentation method using strains of microorganisms obtained from natural sources, or their mutants. Typically, microorganisms are modified to increase the production of L-amino acids.

Описано много способов повышения продукции L-аминокислот, например, путем трансформации микроорганизмов рекомбинантной ДНК (см., например, патент США №4,278,765) и изменения регуляторных участков, таких как промотор, лидерная последовательность и/или аттенюаторы или другие, известные для специалиста в данной области (см., например, Патентную заявку США №20060216796 А1 и WO9615246 А1). Другие способы, повышающие выход, включают повышение активности ферментов, вовлеченных в биосинтез аминокислот, и/или снятие ингибирования ключевых ферментов продуцируемой L-аминокислотой по типу обратной связи (см., например, публикацию Патента Японии №56-18596 (1981), WO 95/16042 или Патенты США №5,661,012 и 6,040,160).Many methods have been described to increase the production of L-amino acids, for example, by transforming recombinant DNA microorganisms (see, for example, US Pat. No. 4,278,765) and changing regulatory regions, such as a promoter, leader sequence and / or attenuators, or others known to the person skilled in the art. area (see, for example, US Patent application No. 20060216796 A1 and WO9615246 A1). Other yield enhancing methods include increasing the activity of enzymes involved in amino acid biosynthesis and / or removing feedback inhibition of key enzymes produced by the L-amino acid (see, for example, Japanese Patent Publication No. 56-18596 (1981), WO 95 / 16042 or US Pat. Nos. 5,661,012 and 6,040,160).

Другой способ повышения продукции L-аминокислот заключается в ослаблении экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в деградацию целевой L-аминокислоты, генов, участвующих в удалении предшественников целевой L-аминокислоты из биосинтетического пути L-аминокислоты, генов, вовлеченных в перераспределение потоков углерода, азота и фосфора, и генов, кодирующих токсины, и т.д.Another way to increase the production of L-amino acids is to weaken the expression of one or more genes involved in the degradation of the target L-amino acid, genes involved in the removal of the precursors of the target L-amino acid from the biosynthetic pathway of the L-amino acid, genes involved in the redistribution of carbon and nitrogen flows and phosphorus, and genes encoding toxins, etc.

Принято считать, что, например, в бактерии биосинтез L-аргинина из L-глутамата может проходить по двум путям, линейному или циклическому, в зависимости от конкретного микроорганизма (Cunin R. et al., Microbiol. Rev., 1986, 50:314-352). В бактериях, таких как бактерия, принадлежащая семейству Enterobacteriaceae, в частности, Escherichia coli (E.coli) имеет место линейный путь, который включает 8 стадий до полного образования L-аргинина из L-глутамата (Vogel H.J. и MacLellan W.L., Methods Enzymol., 1970, 17A, 265-269). Биосинтез инициирован ацетилированием L-глутамата аминокислотной N-ацетилтрансферазой (ЕС 2.3.1.1, также называемой как N-ацетил-L-глутаматсинтетаза), кодируемой геном argA. Последующие биосинтетические реакции катализируются ферментами, обычно называемыми как N-ацетилглутаматкиназа, N-ацетил-γ-глутамилфосфатредуктаза, N-ацетилорнитинаминотрансфераза, N-ацетилорнитиндеацетилаза, орнитинкарбамоилтрансфераза, аргининосукцинатсинтетаза и аргининосукцинатлиаза, кодируемые генами argB, argC, argD, argE, argF, argG и argH, соответственно. Ацетильная группа, снимаемая N-ацетилорнитиндеацетилазой (ArgE) с N-ацетилорнитина с образованием орнитина, связывается с коферментом A (HS-CoA, CoA) с образованием ацетилированного кофермента A (AcS-CoA, ацетил-СоА), который выступает как донор ацетильной группы в реакции ацилирования L-глутамина, катализируемой аминокислота-N-ацетилтрансферазой (argA).It is generally accepted that, for example, in bacteria, the biosynthesis of L-arginine from L-glutamate can take place in two ways, linear or cyclic, depending on the particular microorganism (Cunin R. et al., Microbiol. Rev., 1986, 50: 314 -352). In bacteria, such as a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family, in particular Escherichia coli (E. coli), there is a linear pathway that includes 8 steps until complete formation of L-arginine from L-glutamate (Vogel HJ and MacLellan WL, Methods Enzymol. 1970, 17A, 265-269). Biosynthesis is initiated by the acetylation of L-glutamate with the amino acid N-acetyltransferase (EC 2.3.1.1, also called N-acetyl-L-glutamate synthetase) encoded by the argA gene. Subsequent biosynthetic reactions are catalyzed by enzymes commonly referred to as N-acetylglutamate kinase, N-acetyl-γ-glutamylphosphate reductase, N-acetylornithin aminotransferase, N-acetylornithine deacetylase, ornithinecarbamoyltransferase, arginine-argon-argon-argon-argon-argon-argon-arginase-argon-arginase , respectively. The acetyl group, which is removed by N-acetylornithine deacetylase (ArgE) from N-acetylornithine to form ornithine, binds to coenzyme A (HS-CoA, CoA) to form acetylated coenzyme A (AcS-CoA, acetyl-CoA), which acts as a donor of the acetyl group in the acylation reaction of L-glutamine, catalyzed by amino acid-N-acetyltransferase (argA).

Циклический путь биосинтеза L-аргинина был обнаружен в прокариотах, таких как Corynebacterium glutamicum (Udaka S. и Kinoshita S., J. Gen. Appl. Microbiol., 1958, 4:272-282; Sakanyan V. et al., Microbiology, 1996, 142:99-108), Bacillus species (Sakanyan V. et al., J. Gen. Microbiol., 1992, 138:125-130), Thermotoga neapolitana (Marc F. et al., Eur. J. Biochem., 2000, 267(16):5217-5226), и эукариотах (De Deken R.H., Biochim. Biophys. Acta., 1962, 78:606-616). В отличие от линейного пути, в циклическом пути перенос ацетильной группы с N-ацетилорнитина на L-глутамат катализируется бифункциональной орнитинацетилтрансферазой/N-ацетилглутаматсинтазой (ЕС 2.3.1.35/2.3.1.1), кодируемой геном argJ.The cyclic biosynthesis pathway of L-arginine has been found in prokaryotes, such as Corynebacterium glutamicum (Udaka S. and Kinoshita S., J. Gen. Appl. Microbiol., 1958, 4: 272-282; Sakanyan V. et al., Microbiology, 1996, 142: 99-108), Bacillus species (Sakanyan V. et al., J. Gen. Microbiol., 1992, 138: 125-130), Thermotoga neapolitana (Marc F. et al., Eur. J. Biochem ., 2000, 267 (16): 5217-5226), and eukaryotes (De Deken RH, Biochim. Biophys. Acta., 1962, 78: 606-616). In contrast to the linear pathway, in the cyclic pathway, the transfer of the acetyl group from N-acetylornithine to L-glutamate is catalyzed by bifunctional ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase (EC 2.3.1.35/2.3.1.1), encoded by the argJ gene.

Помимо бифункционального фермента, кодируемого геном argJ, известен белок ArgJ, кодируемый геном argJ и проявляющий исключительно орнитинацетилтрансферазную активность (Haas D. et al., Eur. J. Biochem., 1972, 31:290-295; Marc F. et al., Eur. J. Biochem., 2000, 267(16):5217-5226). Монофункциональный и бифункциональный ферменты ArgJ можно различить двумя способами: (i) ферментативным анализом с использованием двух доноров ацетильных групп, таких как N-ацетилорнитин и AcS-CoA; и (ii) комплементационным тестом с использованием мутантов argE и argA Е.coli с клонированием гена argJ. Монофункциональный фермент ArgJ переносит ацетильную группу от N-ацетилорнитина к L-глутамату и комплементирует мутант argE, в то время как бифункциональный фермент ArgJ переносит ацетильную группу от N-ацетилорнитина и AcS-CoA и комплементирует штаммы, мутантные по argE и argA.In addition to the bifunctional enzyme encoded by the argJ gene, the ArgJ protein encoded by the argJ gene and exhibiting exclusively ornithine acetyltransferase activity is known (Haas D. et al., Eur. J. Biochem., 1972, 31: 290-295; Marc F. et al., Eur. J. Biochem., 2000, 267 (16): 5217-5226). Monofunctional and bifunctional ArgJ enzymes can be distinguished in two ways: (i) enzymatic analysis using two acetyl donors, such as N-acetylornithine and AcS-CoA; and (ii) a complementation test using argE and argA mutants of E. coli with cloning of the argJ gene. The monofunctional enzyme ArgJ transfers the acetyl group from N-acetylornithine to L-glutamate and complements the argE mutant, while the bifunctional enzyme ArgJ transfers the acetyl group from N-acetylornithine and AcS-CoA and complements argE and argA mutants.

Новый биосинтетический путь L-аргинина был недавно обнаружен в Xanthomonas campestris, где N-ацетилорнитин превращается в N-ацетилцитруллин под действием ацетилорнитинкарбамоилтрансферазы, кодируемой геном argF', и цитруллин образуется из N-ацетилцитруллина под действием ArgE (Shi D. et al., J. Biol. Chem., 2005, 280:14366-14369).A new biosynthetic pathway of L-arginine was recently discovered in Xanthomonas campestris, where N-acetylornithine is converted to N-acetylcytrulline by the action of acetylornithinecarbamoyltransferase encoded by the argF 'gene and citrulline is formed from N-acetylcytrulline Sh by D. alg E.g. Biol. Chem., 2005, 280: 14366-14369).

Известна бактерия Е.coli, изначально имеющая линейный путь, была модифицирована таким образом, что она содержит ген argJ из Bacillus stearothennophilus или Thermotoga neapolitana (T. neapolitana), который кодирует бифункциональный фермент ArgJ, чтобы инициировать менее энергоемкий циклический путь и, таким образом, увеличить продукцию L-аргинина посредством модифицированной бактерии (патент США №6,897,048 В2).The known E. coli bacterium, which originally had a linear pathway, was modified so that it contains the argJ gene from Bacillus stearothennophilus or Thermotoga neapolitana (T. neapolitana), which encodes the bifunctional enzyme ArgJ, to initiate a less energy-intensive cyclic pathway and, thus, increase L-arginine production through a modified bacterium (US Pat. No. 6,897,048 B2).

В микроорганизмах, изначально использующих линейный биосинтетический путь или имеющих модифицированный линейный путь, который функционирует как циклический путь, аминокислота-N-ацетилтрансфераза (N-ацетил-L-глутаматсинтетаза) (ArgA) может быть необходима для инициации и поддержания биосинтеза L-аргинина посредством поставки N-ацетилглутамата. Таким образом, для увеличения продукции L-аргинина с помощью рекомбинантного штамма Е.coli, количество копий гена argA может быть увеличено клонированном гена дикого типа argA на плазмидных векторах и включением их в штамм, имеющий клонированный ген argJ (патент США №6,897,048 В2). С другой стороны, ген argA, кодирующий мутантную аминокислота-N-ацетилтрансферазу с устойчивостью к ингибированию по принципу обратной связи L-аргинином (Eckhardt Т. et al., Mol. Gen. Genet, 1975, 138:225-232), может быть введен в штамм Е.coli для усиления продукции L-аргинина (ЕР 1170361 А2).In microorganisms that initially use a linear biosynthetic pathway or have a modified linear pathway that functions as a cyclic pathway, amino acid N-acetyltransferase (N-acetyl-L-glutamate synthetase) (ArgA) may be necessary to initiate and maintain the biosynthesis of L-arginine through delivery N-acetylglutamate. Thus, to increase the production of L-arginine using a recombinant E. coli strain, the number of copies of the argA gene can be increased by the cloned wild-type argA gene on plasmid vectors and their inclusion in a strain having the cloned argJ gene (US Patent No. 6,897,048 B2). On the other hand, the argA gene encoding a mutant amino acid-N-acetyltransferase with resistance to inhibition by the feedback principle of L-arginine (Eckhardt T. et al., Mol. Gen. Genet, 1975, 138: 225-232) can be introduced into the E. coli strain to enhance the production of L-arginine (EP 1170361 A2).

Несмотря на то что наличие положительного эффекта на продукцию L-аргинина от использования бифункционального белка ArgJ, дополнительных копий гена argA и/или мутантной N-ацетил-L-глутаматсинтетазы (мутантного ArgA), и т.п., четко установлено, подходы для дальнейшего увеличения продукции L-аргинина с помощью микроорганизмов не очевидны.Despite the fact that there is a positive effect on the production of L-arginine from the use of the bifunctional ArgJ protein, additional copies of the argA gene and / or mutant N-acetyl-L-glutamate synthetase (mutant ArgA), etc., it is clearly established approaches for further increases in L-arginine production by microorganisms are not obvious.

В настоящее время нет данных, описывающих влияние нарушенного гена argE так, что активность N-ацетилорнитиндеацетилазы (ArgE) уменьшена или отсутствует, на продукцию L-аргинина модифицированными бактериальными штаммами семейства Enterobacteriaceae, имеющих гетерологичный ген argJ.Currently, there is no data describing the effect of the disrupted argE gene so that the activity of N-acetylornithine deacetylase (ArgE) is reduced or absent on the production of L-arginine by modified bacterial strains of the Enterobacteriaceae family with the heterologous argJ gene.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Авторы настоящего изобретения предположили, что в микроорганизмах, например, в бактериях, имеющих гетерологичный ген argJ, который кодирует монофункциональный фермент орнитинацетилтрансферазу или бифункциональный фермент орнитинацетилтрансферазу/N-ацетилглутаматсинтазу, ослабление экспрессии гена argE или инактивация гена argE может быть источником дополнительной энергии из процесса, связанного с переносом ацетильной группы от N-ацетилорнитина к L-глутамату, таким образом, содействуя продукции L-аргинина с помощью модифицированного штамма по сравнению с родительским штаммом. Авторы настоящего изобретения предположили, что фермент ArgJ, имеющий моно- или двойную активность и кодируемый геном argJ, клонированным из микроорганизма-донора, может восстановить биосинтез L-аргинина в штаммах, мутантных по argE или argA и argE генам. С этой точки зрения, искусственный циклический путь, будучи инициированный путем реализации первой биосинтетической реакции с целью продукции N-ацетилглутамата, может функционировать посредством прямого ацилирования L-глутамата ацетильной группой, полученной из N-ацетилорнитина, нежели из более энергетически богатого AcS-CoA.The authors of the present invention have suggested that in microorganisms, for example, bacteria, having a heterologous argJ gene that encodes a monofunctional enzyme ornithine acetyltransferase or a bifunctional enzyme ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase, weakening the expression of the argE gene or inactivating the gene process can be a source of arg with the transfer of the acetyl group from N-acetylornithine to L-glutamate, thus promoting the production of L-arginine using a modified strain as compared to the parent strain. The authors of the present invention have suggested that the ArgJ enzyme, having mono- or double activity and encoded by the argJ gene cloned from a donor microorganism, can restore the biosynthesis of L-arginine in strains mutant for the argE or argA and argE genes. From this point of view, the artificial cyclic pathway, being initiated by the first biosynthetic reaction to produce N-acetylglutamate, can function by direct acylation of L-glutamate with an acetyl group derived from N-acetylornithine rather than from the more energy-rich AcS-CoA.

Цель настоящего изобретения - предоставление бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, которая может принадлежать к роду Escherichia, более точно к виду Escherichia coli, которая имеет активность орнитинацетилтрансферазы или орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы (ArgJ) и в которой N-ацетилорнитиндеацетилаза (ArgE) инактивирована или активность ArgE уменьшена.The purpose of the present invention is the provision of a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family, which may belong to the genus Escherichia, more specifically to the species Escherichia coli, which has the activity of ornithine acetyl transferase or ornithine acetyl transferase / N-acetylglutamate synthase (ArgJ) and in which N-acetyl acetyl zin reacts ArgE activity is reduced.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление способа получения L-аминокислот, таких как L-аргинин, с использованием бактерии семейства Enterobacteriaceae как здесь описано.Another objective of the present invention is the provision of a method for producing L-amino acids, such as L-arginine, using bacteria of the Enterobacteriaceae family as described herein.

Эти цели были достигнуты благодаря обнаружению того факта, что инактивация или ослабление экспрессии гена argE в бактерии семейства Enterobacteriaceae, имеющей гетерологичный ген argJ, приводит к повышенной продукции L-аргинина.These goals were achieved thanks to the discovery that the inactivation or attenuation of the expression of the argE gene in bacteria of the Enterobacteriaceae family with the heterologous argJ gene leads to increased production of L-arginine.

Цель настоящего изобретения - предоставление бактерии-продуцента L-аргинина, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, имеющей рекомбинантную ДНК, которая содержит ген argJ, кодирующий фермент, имеющий, по меньшей мере, орнитинацетилтрансферазную активность, отличающуюся тем, что бактерия модифицирована таким образом, что она содержит N-ацетилорнитиндеацетилазу с нарушенной активностью.An object of the present invention is to provide an L-arginine producing bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family having a recombinant DNA that contains the argJ gene encoding an enzyme having at least ornithine acetyltransferase activity, characterized in that the bacterium is modified so that it contains N-acetylornithine deacetylase with impaired activity.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что ген argJ происходит из микроорганизма, имеющего фермент, обладающий активностью орнитинацетилтрансферазы или орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы.Another objective of the present invention is the provision of a bacterium described herein, wherein the argJ gene is derived from a microorganism having an enzyme having ornithine acetyltransferase or ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase activity.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что ген argJ происходит из микроорганизма, принадлежащего к семейству, выбранному из группы, состоящей из семейств Thermotogaceae, Bacillaceae и Methanocaldococcaceae.Another objective of the present invention is the provision of a bacterium described herein, characterized in that the argJ gene is derived from a microorganism belonging to a family selected from the group consisting of the families Thermotogaceae, Bacillaceae and Methanocaldococcaceae.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что ген argJ происходит из вида Thermotoga neapolitana.Another objective of the present invention is the provision of a bacterium described herein, wherein the argJ gene is derived from Thermotoga neapolitana.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что ген argJ кодирует белок, выбранный из группы, состоящей из:Another objective of the present invention is the provision of the bacteria described here, characterized in that the argJ gene encodes a protein selected from the group consisting of:

(A) белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:2, который имеет активность орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы;(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, which has an ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase activity;

(B) варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:2, но которая содержит замену, делецию, вставку и/или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков и имеет активность орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы в соответствии с аминокислотной последовательностью, представленной в SEQ ID NO:2;(B) a variant of a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, but which contains the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues and has the activity of ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase in accordance with the amino acid sequence represented by in SEQ ID NO: 2;

иand

(C) их комбинации.(C) combinations thereof.

Другая цель настоящего изобретения предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что N-ацетилорнитиндеацетилаза является белком, выбранным из группы, состоящей из:Another objective of the present invention is the provision of a bacterium described herein, characterized in that N-acetylornithine deacetylase is a protein selected from the group consisting of:

(D) белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:4;(D) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;

(Е) варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:4, но которая содержит замену, делецию, вставку и/или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков и имеет активность N-ацетилорнитиндеацетилазы в соответствии с аминокислотной последовательностью, представленной в SEQ ID NO:4; и(E) a variant of a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, but which contains a substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues and has N-acetylornithine deacetylase activity in accordance with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4; and

(F) их комбинации.(F) combinations thereof.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что активность N-ацетилорнитиндеацетилазы понижена.Another objective of the present invention is the provision of the bacteria described herein, characterized in that the activity of N-acetylornithine deacetylase is reduced.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что активность N-ацетилорнитиндеацетилазы отсутствует.Another objective of the present invention is the provision of the bacteria described herein, characterized in that the activity of N-acetylornithine deacetylase is absent.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что бактерия принадлежит к роду Escherichia.Another objective of the present invention is the provision of the bacteria described herein, characterized in that the bacterium belongs to the genus Escherichia.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что бактерия принадлежит к виду Escherichia coli.Another objective of the present invention is the provision of a bacterium described herein, characterized in that the bacterium belongs to the species Escherichia coli.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что бактерия принадлежит к роду Pantoea.Another objective of the present invention is the provision of the bacteria described herein, characterized in that the bacterium belongs to the genus Pantoea.

Другая цель настоящего изобретения - предоставление описанной здесь бактерии, отличающейся тем, что бактерия принадлежит к виду Pantoea ananatis.Another objective of the present invention is the provision of the bacteria described herein, characterized in that the bacterium belongs to the species Pantoea ananatis.

Цель настоящего изобретения - предоставление способа получения L-аргинина или его соли, включающего:The purpose of the present invention is the provision of a method for producing L-arginine or its salt, including:

(i) выращивание описанной выше бактерии в питательной среде;(i) growing the bacteria described above in a nutrient medium;

(ii) накопление L-аргинина или его соли в бактерии или культуральной жидкости, или обоих; и, если необходимо,(ii) the accumulation of L-arginine or its salt in bacteria or culture fluid, or both; and if necessary

(iii) выделение L-аргинина или его соли из бактерии или культуральной жидкости.(iii) isolation of L-arginine or its salt from a bacterium or culture fluid.

Настоящее изобретение детально описано ниже.The present invention is described in detail below.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

Фигура 1 показывает схему интеграции гена argJ в хромосому штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargR.Figure 1 shows a diagram of the integration of the argJ gene into the chromosome of E. coli strain MG1655ΔargAΔargR.

Фигура 2 показывает схему конструирования штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJargEm24::Cm.Figure 2 shows the construction scheme of the E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJargEm24 :: Cm.

Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

1. Бактерия1. Bacteria

Термин «бактерия-продуцент L-аминокислоты» может означать бактерию семейства Enterobacteriaceae, которая способна продуцировать, экскретировать или секретировать и вызывать накопление L-аминокислоты в культуральной жидкости или бактериальных клетках, когда указанная бактерия выращивается (культивируется) в питательной среде.The term "bacterium-producer of L-amino acids" can mean a bacterium of the Enterobacteriaceae family that is capable of producing, excreting or secreting and causing the accumulation of L-amino acids in the culture fluid or bacterial cells when the bacterium is grown (cultivated) in a nutrient medium.

Термин «способность бактерии продуцировать L-аминокислоту» может означать способность бактерии продуцировать, экскретировать или секретировать и вызывать накопление L-аминокислоты в культуральной жидкости или бактериальных клетках, что приводит к накоплению L-аминокислоты в количествах, достаточных для ее выделения из культуральной жидкости или бактериальных клеток, когда указанная бактерия выращивается (культивируется) в питательной среде.The term “ability of a bacterium to produce an L-amino acid” may mean the ability of a bacterium to produce, excrete or secrete and cause the accumulation of an L-amino acid in a culture fluid or bacterial cells, resulting in an accumulation of an L-amino acid in quantities sufficient to isolate it from a culture fluid or bacterial cells when the specified bacterium is grown (cultivated) in a nutrient medium.

Термин «L-аминокислота» может означать L-аланин, L-аргинин, L-аспарагин, L-аспарагиновую кислоту, L-цистеин L-глутаминовую кислоту, L-глутамин, L-гистидин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L-метионин, L-фенилаланин, L-пролин, L-серин, L-треонин, L-триптофан, L-тирозин и L-валин.The term "L-amino acid" may mean L-alanine, L-arginine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-cysteine L-glutamic acid, L-glutamine, L-histidine, L-isoleucine, L-leucine, L lysine, L-methionine, L-phenylalanine, L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine and L-valine.

Бактерия может обладать способностью к продукции аминокислот изначально, в соответствии со своими природными характеристиками, или может быть модифицирована с помощью мутаций (мутагенеза) или технологий рекомбинантных ДНК таким образом, чтобы она получила способность продуцировать аминокислоты.A bacterium may have the ability to produce amino acids initially, in accordance with its natural characteristics, or may be modified by mutations (mutagenesis) or recombinant DNA technologies so that it receives the ability to produce amino acids.

Бактерия, принадлежащая к семейству Enterobacteriaceae, может быть выбрана из бактерий, относящихся к родам, входящим в состав этого семейства, таких как Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Morganella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Yersinia и т.д., и способных продуцировать L-аминокислоту. 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/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=543). Предпочтительна для модификаций согласно данному изобретению бактерия, относящаяся к роду Escherichia, Enterobacter или Pantoea.A bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family can be selected from bacteria belonging to the genera of this family, such as Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Morganella, Pantoea, Photorhabdus, Providencia, Salmonella, Yersinia, etc., and capable of producing L-amino acid. More specifically, bacteria classified as Enterobacteriaceae can be used according to the taxonomy used in the NCBI database (National Center for Biotechnology Information) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/ wwwtax.cgi? id = 543). Bacteria belonging to the genus Escherichia, Enterobacter or Pantoea are preferred for modifications according to the invention.

Выбор штаммов бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, которые могут быть модифицированы в настоящем изобретении, не ограничен каким-либо образом, однако, в качестве примеров, бактерии рода Escherichia, описанные в книге Neidhardt et al. (Bachmann, B.J., Derivations и genotypes of some mutant derivatives of E.coli K-12, p.2460-2488. In F.C. Neidhardt et al. (ed.), E.coli и Salmonella: cellular и molecular biology, 2nd ed. ASM Press, Washington, D.C., 1996) могут быть включены в число бактерий согласно настоящему изобретению. В качестве конкретного примера могут быть взяты штаммы E.coli., такие как E.coli W3110 (АТСС 27325), E.coli MG1655 (АТСС 47076) и т.д., которые происходят из исходного штамма дикого типа, т.е. штамма E.coli K-12. Этот штамм может быть получен, в частности, из Американской коллекции типовых культур «American Type Culture Collection, (АТСС)» (P.O. Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). Каждому штамму присвоен индивидуальный регистрационный номер, и штаммы могут быть заказаны согласно регистрационному номеру (см. ссылку www.atcc.org). Регистрационные номера штаммов находятся в списке каталога Американской коллекции типовых культур «American Type Culture Collection, АТСС».The selection of bacterial strains belonging to the genus Escherichia that can be modified in the present invention is not limited in any way, however, as examples, bacteria of the genus Escherichia described in Neidhardt et al. (Bachmann, BJ, Derivations and genotypes of some mutant derivatives of E. coli K-12, p. 2460-2488. In FC Neidhardt et al. (Ed.), E. coli and Salmonella: cellular and molecular biology, 2 nd ed. ASM Press, Washington, DC, 1996) may be included among the bacteria of the present invention. As a specific example, E. coli. Strains, such as E. coli W3110 (ATCC 27325), E. coli MG1655 (ATCC 47076), etc., which originate from the wild-type parent strain, i.e. E. coli K-12 strain. This strain can be obtained, in particular, from the American Type Culture Collection (American Type Culture Collection, (ATCC) "(PO Box 1549, Manassas, VA 20108, United States of America). Each strain is assigned an individual registration number, and strains can be ordered according to the registration number (see link www.atcc.org). Registration numbers of strains are in the list of the catalog of the American Type Culture Collection, American Type Culture Collection, ATCC.

Примеры бактерий Enterobacter включают Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes и т.д. Примеры бактерии Pantoea включают Pantoea ananatis и т.д. Недавно некоторые виды Enterobacter agglomerans были переклассифицированны как Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis или Pantoea stewartii на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств. Бактерии, относящиеся к роду Enterobacter или Pantoea, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, так как принадлежат семейству Enterobacteriaceae. Полученные с использованием технологий генной инженерии штаммы Pantoea ananatis, такие как штамм Pantoea ananatis AJ13355 (PERM ВР-6614), штамм AJ13356 (PERM BP-6615), штамм AJ13601 (PERM BP-7207) и их производные могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением. Эти штаммы были классифицированы как Enterobacter agglomerans при выделении, и они депонированы как Enterobacter agglomerans. Однако позднее они были классифицированы как Pantoea ananatis на основе анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК и других доказательств.Examples of Enterobacter bacteria include Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes, etc. Examples of Pantoea bacteria include Pantoea ananatis, etc. Recently, some Enterobacter agglomerans species have been reclassified as Pantoea agglomerans, Pantoea ananatis, or Pantoea stewartii based on analysis of the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence. Bacteria belonging to the genus Enterobacter or Pantoea can be used in accordance with the present invention, as they belong to the Enterobacteriaceae family. Genetic engineering strains of Pantoea ananatis, such as Pantoea ananatis AJ13355 strain (PERM BP-6614), strain AJ13356 (PERM BP-6615), strain AJ13601 (PERM BP-7207) and their derivatives can be used in accordance with this invention. These strains were classified as Enterobacter agglomerans upon isolation, and they were deposited as Enterobacter agglomerans. However, they were later classified as Pantoea ananatis based on analysis of the 16S rRNA nucleotide sequence and other evidence.

Термин «бактерия-продуцент L-аргинина» может означать бактерию, которая способна продуцировать, экскретировать или секретировать и вызывать накопление L-аргинина в культуральной жидкости или бактериальных клетках в количествах больших, чем штамм дикого типа или родительский штамм Е.coli, такой как Е.coli K-12, когда бактерия выращена в питательной среде. Способность продуцировать L-аргинин может означать способность бактерии продуцировать, экскретировать или секретировать и вызывать накопление L-аргинина в питательной среде в количестве не менее 0,5 г/л или не менее чем 1,0 г/л, так что L-аргинин может быть выделен из культуральной жидкости и/или бактериальных клеток, когда указанная бактерия выращивается (культивируется) в питательной среде.The term “L-arginine producing bacterium" may mean a bacterium that is capable of producing, excreting or secreting and causing the accumulation of L-arginine in culture fluid or bacterial cells in amounts greater than the wild-type strain or parent E. coli strain such as E .coli K-12 when the bacterium is grown in a culture medium. The ability to produce L-arginine may mean the ability of a bacterium to produce, excrete or secrete and cause the accumulation of L-arginine in the culture medium in an amount of at least 0.5 g / l or not less than 1.0 g / l, so that L-arginine can be isolated from the culture fluid and / or bacterial cells when the specified bacterium is grown (cultivated) in a nutrient medium.

Примеры родительских штаммов, которые могут использоваться для получения бактерии, продуцирующей L-аргинин, включают, но не ограничиваются данными примерами, штаммы, принадлежащие к роду Escherichia, такие как штамм Е.coli 237 (ВКПМ В-7925) (патентная заявка США 2002/058315 А1) и его производные штаммы, имеющие мутантную N-ацетилглутаматсинтазу (ЕР 1170361 А2), штамм Е.coli 382 (ВКПМ В-7926) (ЕР1170358 А1) и штамм, продуцирующий L-аргинин, имеющий введенный ген argA (ЕР1170361 А1), и подобные им.Examples of parental strains that can be used to produce L-arginine producing bacteria 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 derived strains having mutant N-acetylglutamate synthase (EP 1170361 A2), E. coli strain 382 (VKPM B-7926) (EP1170358 A1) and a strain producing L-arginine having the introduced argA gene (EP1170361 A1) , and the like.

Бактерия-продуцент L-аргинина семейства Enterobacteriaceae, может быть модифицирована далее таким образом, что она содержит гетерологичный ген argJ, который кодирует монофункциональный фермент орнитинацетилтрансферазу или бифункциональный фермент орнитинацетилтрансферазу/N-ацетилглутаматсинтазу (ArgJ). Например, бактерия семейства Enterobacteriaceae может иметь ген argJ, кодирующий моно- или бифункциональный фермент ArgJ, устойчивый к ингибированию по принципу обратной связи L-аргинином. Ген argJ может быть выделен из термофильного микроорганизма, такого как микроорганизм, принадлежащий к семейству Thermotogaceae, и более конкретно - к роду Thermotoga, например, Т. пеароШапа (Т. neapolitana). Ген argJ также может быть выделен из других бактериальных источников, таких как Bacillus stearothermophUus (или Geobacillus stearothermophilus) семейства Bacillaceae или архей, таких как Methanocaldococcus jannaschii (М. jannaschii) (ранее Methanococcus jannaschii) семейства Methanocaldococcaceae, и им подобных. Однако, различные бактериальные источники гена argJ могут использоваться при условии, что ген argJ кодирует фермент имеющий, по меньшей мере, активность орнитинацетилтрансферазы.The Enterobacteriaceae family L-arginine producing bacterium can be further modified to contain the heterologous argJ gene, which encodes the monofunctional ornithine acetyltransferase enzyme or the bifunctional ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase (ArgJ) enzyme. For example, a bacterium of the Enterobacteriaceae family may have the argJ gene encoding the mono- or bifunctional ArgJ enzyme that is resistant to feedback inhibition by L-arginine. The argJ gene can be isolated from a thermophilic microorganism, such as a microorganism belonging to the Thermotogaceae family, and more specifically, to the Thermotoga genus, for example, T. pearo-Shapa (T. neapolitana). The argJ gene can also be isolated from other bacterial sources, such as Bacillus stearothermophUus (or Geobacillus stearothermophilus) of the Bacillaceae family or archaea, such as Methanocaldococcus jannaschii (M. jannaschii) (formerly Methanococcus jannaschii) of the family Methanocaldococaceae. However, various bacterial sources of the argJ gene can be used provided that the argJ gene encodes an enzyme having at least ornithine acetyltransferase activity.

Бактерия-продуцент L-аргинина семейства Enterobacteriaceae может быть модифицирована далее таким образом, что она содержит инактивированный ген argE или ген argE с ослабленной экспрессией, так что N-ацетилорнитиндеацетилаза (ArgE) в модифицированной бактерии неактивна или активность N-ацетилорнитиндеацетилазы снижена по сравнению с немодифицированной бактерией.The Enterobacteriaceae family L-arginine producing bacterium can be further modified so that it contains an inactivated argE gene or an expression-reduced argE gene, so that N-acetylornithine deacetylase (ArgE) is inactive in the modified bacterium, or N-acetylornithine deacetylase activity is reduced compared to unmodified a bacterium.

Термин «бактерия-продуцент L-аргинина» может означать бактерию семейства Enterobacteriaceae, имеющую ген argA, кодирующий дикий тип или мутант аминокислота-N-ацетилтрансферазы (ArgA). Фермент ArgA, устойчивый к ингибированию по принципу обратной связи L-аргинином, может быть назван как мутантная аминокислота-N-ацетилтрансфераза. Например, мутант белка ArgA, устойчивый к ингибированию по принципу обратной связи L-аргинином, может быть получен из белка дикого типа ArgA путем замены аминокислотной последовательности в положении с 15 по 19 на другую аминокислотную последовательность, как указано В ЕР 1170361 А2. Мутантный белок ArgA, содержащий в аминокислотной последовательности замену, делению, вставку и/или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков в одном или более положениях, отличных от положений 15-19, также может быть назван как мутантный белок ArgA при условии, что третичная структура мутантной аминокислота-N-ацетилтрансферазы изменена незначительно по сравнению белком дикого типа или активность мутантного фермента не ухудшилась и существует устойчивость к ингибированию по принципу обратной связи L-аргинином.The term “L-arginine producing bacterium” may mean a bacterium of the Enterobacteriaceae family having the argA gene encoding the wild type or mutant amino acid N-acetyltransferase (ArgA). The enzyme ArgA, resistant to feedback inhibition by the principle of L-arginine, can be called as a mutant amino acid-N-acetyltransferase. For example, an ArgA protein mutant that is resistant to feedback inhibition by L-arginine can be obtained from the wild-type ArgA protein by replacing the amino acid sequence at positions 15 to 19 with another amino acid sequence, as indicated in EP 1170361 A2. A mutant ArgA protein containing, in the amino acid sequence, substitution, division, insertion and / or addition of one or more amino acid residues at one or more positions other than positions 15-19, may also be referred to as a mutant ArgA protein, provided that the tertiary structure of the mutant the amino acid N-acetyltransferase is slightly changed compared to the wild-type protein or the activity of the mutant enzyme has not deteriorated and there is resistance to inhibition by the feedback principle of L-arginine.

Термин «бактерия-продуцент L-аргинина» также может означать бактерию семейства Enterobacteriaceae, как описано выше, имеющую усиленный, ослабленный и/или инактивированный ген argA, кодирующий дикий тип или мутант аминокислота-N-ацетилтрансферазы.The term “L-arginine producing bacterium” may also mean a bacterium of the Enterobacteriaceae family, as described above, having an amplified, attenuated and / or inactivated argA gene encoding a wild type or amino acid-N-acetyltransferase mutant.

Термин «бактерия-продуцент L-аргинина» также может означать бактерию семейства Enterobacteriaceae, модифицированную далее таким образом, что она лишена ArgR-зависимой транскрипционной репрессии. ДНК-связывающий транскрипционный двойной регулятор ArgR, в микроорганизмах участвующий в отрицательном контроле биосинтетического пути L-аргинина, может быть инактивирован, например, инактивацией гена argR, кодирующего ArgR.The term “bacterium-producer of L-arginine” can also mean a bacterium of the Enterobacteriaceae family, further modified so that it lacks ArgR-dependent transcriptional repression. The DNA-binding transcriptional double regulator of ArgR, which in microorganisms is involved in the negative control of the biosynthetic pathway of L-arginine, can be inactivated, for example, by inactivation of the argR gene encoding ArgR.

Термин «белок дикого типа» может означать нативный белок, естественным образом продуцируемый штаммом дикого типа или родительским бактериальным штаммом семейства Enterobacteriaceae, например, штаммом дикого типа Е.coli MG1655. Белок дикого типа может быть кодирован геном дикого типа, или немодифицированным геном, естественным образом встречающимся в геноме бактерии дикого типа.The term “wild-type protein” can mean a native protein naturally produced by a wild-type strain or a parent bacterial strain of the Enterobacteriaceae family, for example, a wild-type strain of E. coli MG1655. The wild-type protein can be encoded by the wild-type gene, or by an unmodified gene naturally found in the genome of wild-type bacteria.

Термин «бактерия, модифицированная таким образом, что она содержит ген argJ» может означать, что бактерия, принадлежащая к бактерии первого вида, естественным образом не содержащая ген argJ, и, таким образом, называемая как бактерия-реципиент, модифицирована таким образом, чтобы содержать одну или более рекомбинантных молекул ДНК, имеющих ген argJ, синтезированный и/или происходящий и введенный из бактерии, принадлежащей ко второму виду, называемой как бактерия-донор, которая отлична от бактерии первого вида. Примером модификации по введению рекомбинантной ДНК может быть экспрессия гетерологичного гена. Например, бактерия-реципиент может принадлежать к семейству Enterobacteriaceae, например, вида Е.coli; бактерия-донор может принадлежать к термофильной бактерии, например, вида Т. neapolitana.The term “bacterium modified in such a way that it contains the argJ gene” may mean that a bacterium belonging to a first-type bacterium that naturally does not contain the argJ gene, and thus referred to as a recipient bacterium, is modified to contain one or more recombinant DNA molecules having the argJ gene synthesized and / or derived and introduced from a bacterium belonging to the second species, referred to as a donor bacterium, which is different from a bacterium of the first species. An example of a modification for the introduction of recombinant DNA can be the expression of a heterologous gene. For example, the recipient bacterium may belong to the Enterobacteriaceae family, for example, a species of E. coli; the donor bacterium may belong to a thermophilic bacterium, for example, the species T. neapolitana.

Термин «бактерия, модифицированная таким образом, что она содержит рекомбинантную ДНК» может означать, что бактерия модифицирована обычными способами так, что она содержит экзогенную ДНК. К обычным способам относятся, например, трансформация, трансфекция, инфекция, конъюгация и мобилизация. Трансформация, трансфекция, инфекция, конъюгация или мобилизация бактерии молекулой ДНК, кодирующей белок, могут сообщить бактерии способность синтезировать белок, кодируемый молекулой ДНК. Способы трансформации, трансфекции, инфекции, конъюгации и мобилизации включают любые известные ранее описанные способы. Например, известен способ эффективной трансформации и трансфекции ДНК путем обработки клеток-реципиентов Escherichia coli K-12 хлоридом кальция с целью увеличения проницаемости клеток для ДНК (Mandel M. и Higa A., Calcium-dependent bacteriophage DNA infection, J. Mol. Bioi, 1970, 53:159-162). Описаны способы специализированной и/или общей трансдукции (Morse M.L. et al., Transduction in Escherichia coli K-12, Genetics, 1956, 41(1):142-156; Miller J.H., Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor La. Press, 1972). Могут быть применены другие способы случайной и/или направленной интеграции ДНК в геном хозяина, например, «Mu-зависимая интеграция/амплификация» (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871), «Red/ET-зависимая» или «λRed/ET-зависимая интеграция» (Datsenko K.A. и Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet, 1998, 20:123-128). Более того, для многократных вставок желаемых генов в дополнение к Mu-зависимой репликативной транспозиции (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871) и химически индуцированной хромосомной эволюции, основанной на recA-зависимой гомологичной рекомбинации, приводящей к амплификации желаемых генов (Туо K.E.J. et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765), могут использоваться другие подходы, основанные на различных комбинациях транспозиции, сайт-направленной и/или гомологичной Red/ET-зависимой рекомбинации, и/или P1-зависимой общей трансдукции (см., например, Minaeva N. et al., ВМС Biotechnology, 2008, 8:63; Koma D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, 93(2):815-829).The term "bacterium modified in such a way that it contains recombinant DNA" may mean that the bacterium is modified in the usual way so that it contains exogenous DNA. Conventional methods include, for example, transformation, transfection, infection, conjugation and mobilization. Transformation, transfection, infection, conjugation, or mobilization of a bacterium by a DNA molecule encoding a protein can impart the ability of a bacterium to synthesize a protein encoded by a DNA molecule. Methods of transformation, transfection, infection, conjugation and mobilization include any of the previously known methods. For example, a method is known for efficiently transforming and transfecting DNA by treating Escherichia coli K-12 recipient cells with calcium chloride to increase cell permeability for DNA (Mandel M. and Higa A., Calcium-dependent bacteriophage DNA infection, J. Mol. Bioi, 1970, 53: 159-162). Methods of specialized and / or general transduction are described (Morse ML et al., Transduction in Escherichia coli K-12, Genetics, 1956, 41 (1): 142-156; Miller JH, Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor La. Press, 1972). Other methods of randomly and / or directionally integrating DNA into the host genome may be used, for example, “Mu-dependent integration / amplification” (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91: 857-871), “Red / ET-dependent "or" λRed / ET-dependent integration "(Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97 (12): 6640-45; Zhang Y., et al., Nature Genet, 1998, 20: 123-128). Moreover, for multiple insertions of desired genes in addition to Mu-dependent replicative transposition (Akhverdyan et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91: 857-871) and chemically induced chromosome evolution based on recA-dependent homologous recombination leading to amplification of the desired genes (Tuo KEJ et al., Nature Biotechnol., 2009, 27: 760-765), other approaches based on various combinations of transposition, site-directed and / or homologous Red / ET-dependent recombination can be used , and / or P1-dependent total transduction (see, for example, Minaeva N. et al., IUD B iotechnology, 2008, 8:63; Koma D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2012, 93 (2): 815-829).

Гетерологичная экспрессия гена argJ в микроорганизмах хозяина может быть осуществлена путем замены редких (мало используемые в организме хозяина) кодонов на синонимичные средне или часто используемые кодоны, при этом термин «использование кодона» может быть определен как число раз (частота) трансляции кодона в клетке организма в единицу времени или как средняя частота встречаемости кодона в сиквенированных белок-кодирующих рамках считывания (Zhang S.P. et al., Gene, 1991, 105(1):61-72). Использование кодонов в организме может быть найдено в базе данных использования кодонов Codon Usage Database, которая является расширенной веб-версией CUTG (Codon Usage Tabulated from GenBank) (http://www.kazusa.or.jp/codon/; Nakamura Y. et al., Codon usage tabulated from the international DNA sequence databases: status for the year 2000, Nucl. Acids Res., 2000, 28(1):292). В Е.coli такие мутации могут включать, не ограничиваясь этим, замену редких Arg-кодонов AGA, AGG, CGG, CGA на CGT или CGC; редкого Ile-кодона АТА на АТС или АТТ; редкого Leu-кодона СТА на CTG, СТС, СТТ, ТТА или TTG; редкого Pro-кодона ССС на CCG или ССА; редкого Ser-кодона TCG на ТСТ, ТСА, ТСС, AGC или AGT; редких Gly-кодонов GGA, GGG на GGT или GGC; и т.д. Замена мало используемых кодонов на синонимичные часто используемые кодоны предпочтительна. Замена редких и/или мало используемых кодонов на синонимичные средне или часто используемые кодоны может комбинироваться с со-экспрессией генов, кодирующих тРНК, распознающие редкие кодоны.Heterologous expression of the argJ gene in host microorganisms can be achieved by replacing rare (rarely used in the host body) codons with synonymous medium or frequently used codons, and the term “use of a codon” can be defined as the number of times (frequency) of codon translation in an organism’s cell per unit time or as the average frequency of codon occurrence in sequenced protein-coding reading frames (Zhang SP et al., Gene, 1991, 105 (1): 61-72). The use of codons in the body can be found in the Codon Usage Database, which is an extended web version of the CUTG (Codon Usage Tabulated from GenBank) (http://www.kazusa.or.jp/codon/; Nakamura Y. et al., Codon usage tabulated from the international DNA sequence databases: status for the year 2000, Nucl. Acids Res., 2000, 28 (1): 292). In E. coli, such mutations may include, but are not limited to, replacing the rare Arg codons AGA, AGG, CGG, CGA with CGT or CGC; rare Ile codon ATA on the ATC or ATT; the rare Leu codon STA on CTG, STS, CTT, TTA or TTG; rare Pro-codon CCC to CCG or CCA; the rare Ser codon TCG on TST, TCA, TCC, AGC or AGT; rare Gly codons GGA, GGG on GGT or GGC; etc. Replacing less-used codons with synonymous often-used codons is preferred. Replacing rare and / or poorly used codons with synonymous medium or frequently used codons can be combined with co-expression of genes encoding tRNAs that recognize rare codons.

Термин «бактерия, модифицированная таким образом, что она содержит ген argE с нарушенной экспрессией» может означать, что бактерия модифицирована таким образом, что в модифицированной бактерии экспрессия гена argE ослаблена или ген argE инактивирован.The term “bacterium modified in such a way that it contains the argE gene with impaired expression” may mean that the bacterium is modified in such a way that the expression of the argE gene is impaired in the modified bacterium or the argE gene is inactivated.

Термин «экспрессия гена argE ослаблена» может означать, что количество белка ArgE в модифицированной бактерии, в которой экспрессия гена argE ослаблена, снижено по сравнению с немодифицированной бактерией, например, штаммом дикого типа или родительским штаммом.The term "argE gene expression is attenuated" may mean that the amount of ArgE protein in a modified bacterium in which the argE gene expression is attenuated is reduced compared to an unmodified bacterium, for example, a wild-type strain or a parent strain.

Термин «экспрессия гена argE ослаблена» также может означать, что модифицированная бактерия содержит модифицированный ген argE, который кодирует мутантный белок ArgE, имеющий пониженную активность по сравнению с белком ArgE дикого типа, или функционально связанный с геном участок, включающий последовательности, контролирующие экспрессию гена, такие как промоторы, энхансеры, аттенюаторы, рибосома-связывающие участки (RBS) и т.д., модифицированные с целью снизить уровень экспрессии гена argE, и другие примеры (см., например, WO95/34672; Carrier T.A. и Keasling J.D., Biotechnol. Prog., 1999, 15:58-64).The term "argE gene expression is attenuated" may also mean that the modified bacterium contains a modified argE gene that encodes a mutant ArgE protein having reduced activity compared to the wild-type ArgE protein, or a region functionally linked to the gene that includes sequences that control gene expression, such as promoters, enhancers, attenuators, ribosome binding sites (RBS), etc., modified to reduce the level of expression of the argE gene, and other examples (see, for example, WO95 / 34672; Carrier TA and Keasling JD, Biotech nol. Prog., 1999, 15: 58-64).

Подобные определения могут быть даны для терминов «экспрессия гена argR ослаблена» и «экспрессия гена argA ослаблена».Similar definitions can be given for the terms “argR gene expression is attenuated” and “argA gene expression is attenuated”.

Экспрессия генов argE, argA и/или argR может быть ослаблена путем замены последовательности, контролирующей экспрессию гена, такой как промотор на хромосомной ДНК, на более слабую. Сила промотора определяется частотой актов инициации синтеза РНК. Примеры методов для оценки силы промотора описаны в Goldstein et al., Prokaryotic promoters in biotechnology, Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1:105-128, и т.д. Кроме того, также возможно ввести нуклеотидную замену в промоторный участок целевого гена таким образом, чтобы ослабить силу промотора, как описано в Международной патентной публикации WO00/18935. Кроме того, известно, что замена нескольких нуклеотидов в области между последовательностью Шайна-Дальгарно (Shine-Dalgarno, SD) и стартовым кодоном на рибосома-связывающем участке (RBS), в частности, в последовательности, расположенной выше и сразу за стартовым кодоном, значительно влияет на эффективность трансляции мРНК. Подобная модификация RBS может комбинироваться с уменьшением уровня транскрипции генов argE, argA и/или argR.The expression of the argE, argA, and / or argR genes can be attenuated by replacing the sequence that controls gene expression, such as a chromosomal DNA promoter, with a weaker one. The strength of the promoter is determined by the frequency of acts of initiation of RNA synthesis. Examples of methods for evaluating promoter strength are described in Goldstein et al., Prokaryotic promoters in biotechnology, Biotechnol. Annu. Rev. 1995, 1: 105-128, etc. In addition, it is also possible to introduce a nucleotide substitution into the promoter region of the target gene in such a way as to weaken the strength of the promoter, as described in International Patent Publication WO00 / 18935. In addition, it is known that the replacement of several nucleotides in the region between the Shine-Dalgarno (SD) sequence and the start codon in the ribosome-binding region (RBS), in particular, in the sequence located above and immediately after the start codon, is significantly affects the translation efficiency of mRNA. A similar modification of RBS can be combined with a decrease in the level of transcription of the argE, argA and / or argR genes.

Экспрессия генов argE, argA и/или argR также может быть ослаблена путем вставки транспозона или IS-фактора в кодирующий участок гена (патент США №5,175,107), или в участок, контролирующий экспрессию гена, или в близлежащий или удаленный участок по отношению к структурной части гена argE, argA и/или argR, или с помощью обычных методов, таких как мутагенез посредством УФ-излучения или нитрозогуанидина (N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин). Кроме того, мутация может быть сайт-направленно введена с помощью известных методов по изменению хромосомы, основанных, например, на λRed/ET-зависимой рекомбинации.Gene expression of argE, argA, and / or argR can also be attenuated by inserting a transposon or IS factor into the coding region of a gene (US Pat. No. 5,175,107), or into a region that controls gene expression, or into a nearby or remote region with respect to the structural part gene argE, argA and / or argR, or by conventional methods such as mutagenesis by UV radiation or nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine). In addition, the mutation can be site-directed introduced using known methods for changing the chromosome, based, for example, on λRed / ET-dependent recombination.

Термины «ферментативная активность ArgE снижена», «ферментативная активность ArgA снижена» и «ферментативная активность ArgR снижена» могут означать, что ферментативная активность N-ацетилорнитиндеацетилазы (ArgE), аминокислота-N-ацетилтрансферазы (ArgA) и/или регулятора ArgR, соответственно, ниже, чем в немодифицированном штамме, например, штамме дикого типа бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, более конкретно, к виду Е.coli. Например, ферментативная активность N-ацетилорнитиндеацетилазы (ArgE), аминокислота-N-ацетилтрансферазы и/или регулятора ArgR может быть уменьшена за счет инактивации соответствующего гена.The terms “enzymatic activity of ArgE is reduced”, “enzymatic activity of ArgA is reduced” and “enzymatic activity of ArgR are reduced” may mean that the enzymatic activity of N-acetylornithine deacetylase (ArgE), amino acid-N-acetyltransferase (ArgA) and / or regulator ArgR, respectively, lower than in an unmodified strain, for example, a wild-type strain of a bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family, more specifically, to the species E. coli. For example, the enzymatic activity of N-acetylornithine deacetylase (ArgE), the amino acid-N-acetyltransferase and / or ArgR regulator can be reduced by inactivation of the corresponding gene.

Ферментативная активность фермента, кодируемого геном(ми) argE, argA и/или argR также может быть уменьшена за счет введения мутации в ген на хромосоме так, чтобы внутриклеточная активность белка, кодируемого геном(ми) argE, argA и/или. argR была уменьшена по сравнению с немодифицированным штаммом. Такой мутацией в гене(ах) или перед геном в структуре оперона может быть замена одного или нескольких оснований, приводящая к замене аминокислотного остатка в белке, кодируемом геном(ами) (миссенс-мутация), введение стоп-кодона (нонсенс-мутация), делеция одного или нескольких оснований, приводящая к сдвигу рамки считывания, вставка гена, сообщающего устойчивость к антибиотику, частичное или полное удаление генов в геноме (Qiu Z. и Goodman M.F., J. Biol. Chem. 1997, 272:8611-8617; Kwon D.H. et al., J. Antimicrob. Chemother. 2000, 46:793-796).The enzymatic activity of the enzyme encoded by the gene (s) argE, argA and / or argR can also be reduced by introducing a mutation into the gene on the chromosome so that the intracellular activity of the protein encoded by the gene (s) argE, argA and / or. argR was reduced compared to the unmodified strain. Such a mutation in the gene (s) or in front of the gene in the structure of the operon may be the replacement of one or more bases, leading to the replacement of the amino acid residue in the protein encoded by the gene (s) (missense mutation), the introduction of a stop codon (nonsense mutation), deletion of one or more bases, leading to a reading frame shift, insertion of a gene reporting antibiotic resistance, partial or complete removal of genes in the genome (Qiu Z. and Goodman MF, J. Biol. Chem. 1997, 272: 8611-8617; Kwon DH et al., J. Antimicrob. Chemother. 2000, 46: 793-796).

В модифицированной бактерии количество белка ArgE, кодируемого геном argE, может быть понижено до такого уровня, что остаточная активность ArgE меньше или около 3%, или меньше или около 2%, или меньше или около 1% от исходной активности, но выше чем ноль по сравнению с немодифицированной бактерией.In a modified bacterium, the amount of ArgE protein encoded by the argE gene can be reduced to such a level that the residual ArgE activity is less than or about 3%, or less than or about 2%, or less than or about 1% of the original activity, but higher than zero compared to unmodified bacteria.

В модифицированной бактерии специфическая активность ArgE, кодируемого геном argE, может быть понижена до такого уровня, что остаточная специфическая активность ArgE не менее чем 1000 нмоль/мг мин, 750 нмоль/мг мин, 500 нмоль/мг мин, 250 нмоль/мг мин, 100 нмоль/мг мин, 50 нмоль/мг мин, 25 нмоль/мг мин, 10 нмоль/мг мин, 5 нмоль/мг мин или около 3 нмоль/мг мин по результатам разброса экспериментальных данных. Специфическая активность бактериального ArgE в пересчете на 1 мг неочищенного белка может быть определена в неочищенном экстракте разрушенных ультразвуком бактериальных клетках описанным способом (Takahara K. et al. FEBS J., 2005, 272:5353-5364). Концентрация неочищенного белка может быть определена методом Бредфорда (Bradford M.M., Anal. Biochem., 1976, 72:248-254), используя в качестве стандарта бычий сывороточный альбумин.In a modified bacterium, the specific activity of ArgE encoded by the argE gene can be reduced to such a level that the residual specific activity of ArgE is not less than 1000 nmol / mg min, 750 nmol / mg min, 500 nmol / mg min, 250 nmol / mg min, 100 nmol / mg min, 50 nmol / mg min, 25 nmol / mg min, 10 nmol / mg min, 5 nmol / mg min or about 3 nmol / mg min according to the scatter of experimental data. The specific activity of bacterial ArgE in terms of 1 mg of crude protein can be determined in a crude extract of ultrasound-destroyed bacterial cells in the manner described (Takahara K. et al. FEBS J., 2005, 272: 5353-5364). The concentration of the crude protein can be determined by the Bradford method (Bradford M.M., Anal. Biochem., 1976, 72: 248-254) using bovine serum albumin as standard.

Ферментативная активность N-ацетилорнитиндеацетилазы (ArgE) может быть понижена за счет изменения условий ферментации, таких как кислотность питательной среды (рН), концентрация кофактора(ов), таких как ионы металлов, температура, ионная сила и т.д.The enzymatic activity of N-acetylornithine deacetylase (ArgE) can be reduced by changing fermentation conditions, such as nutrient acidity (pH), concentration of cofactor (s), such as metal ions, temperature, ionic strength, etc.

Термин «ген argE инактивирован» может означать, что модифицированный ген кодирует полностью неактивный или нефункциональный белок. Также возможно, что модифицированный участок ДНК не способен к естественной экспрессии гена благодаря делеции части гена или целого гена, сдвигу рамки считывания гена, введению миссенс/нонсенс мутации (ий) или модификации смежного участка гена, включению последовательностей, контролирующих экспрессию гена, таких как промотор(ы), энхансер(ы), аттенуатор(ы), рибосома-связывающий(ие) сайт(ы) и т.д. Инактивация гена также может быть осуществлена обычными способами, такими как мутагенез, путем обработки микроорганизмов, например, УФ-излучением или нитрозогуанидином (N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-направленный мутагенез, нарушение структуры гена с использованием гомологичной рекомбинации и/или мутагенеза за счет вставки-делеции (Yu D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):5978-83; Datsenko K.A. и Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97(12):6640-45), также называемого как «λRed/ET-зависимая интеграция».The term "argE gene is inactivated" may mean that the modified gene encodes a completely inactive or non-functional protein. It is also possible that the modified portion of the DNA is not capable of naturally expressing the gene due to deletion of part of the gene or the whole gene, shift of the reading frame of the gene, insertion of the missense / nonsense mutation (s) or modification of the adjacent portion of the gene, inclusion of sequences that control gene expression, such as a promoter (s), enhancer (s), attenuator (s), ribosome binding site (s), etc. Gene inactivation can also be carried out by conventional methods, such as mutagenesis, by treating microorganisms, for example, UV radiation or nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine), site-directed mutagenesis, disruption of the gene structure using homologous recombination and / or mutagenesis by insertion deletion (Yu D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 5978-83; Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad Sci. USA 2000, 97 (12): 6640-45), also referred to as “λRed / ET-dependent integration”.

Подобные определения могут быть даны для терминов «ген argR инактивирован» и «ген argA инактивирован».Similar definitions can be given for the terms “argR gene inactivated” and “argA gene inactivated”.

Термин «активность ArgE отсутствует» равнозначен термину «белок ArgE инактивирован» и также может означать, что активность ArgE полностью отсутствует, то есть равна нулю, или активность ArgE ниже определенного уровня, когда активность измеряется с использованием метода, описанного в работе Takahara K. et al. FEBS J., 2005, 272:5353-5364. В качестве контроля сравнения могут служить, например, бактерии дикого типа Enterobacteriaceae, включая штамм Е.coli MG1655, и т.п. В модифицированной бактерии специфическая активность ArgE, кодируемого геном argE, может быть снижена до такого уровня, что остаточная специфичная активность argE равняется нулю или не более чем 0,01 нмоль/мг мин, 0,05 нмоль/мг мин, 0,1 нмоль/мг мин или около 0,5 нмоль/мг мин по результатам разброса экспериментальных данных и при определении уровня активности описанным выше методом.The term “ArgE activity is absent” is equivalent to the term “ArgE protein is inactivated” and may also mean that ArgE activity is completely absent, that is, equal to zero, or ArgE activity is below a certain level when activity is measured using the method described in Takahara K. et al. FEBS J., 2005, 272: 5353-5364. As a comparison control, for example, wild-type Enterobacteriaceae bacteria, including E. coli strain MG1655, and the like, can serve. In a modified bacterium, the specific activity of ArgE encoded by the argE gene can be reduced to such a level that the residual specific activity of argE is zero or not more than 0.01 nmol / mg min, 0.05 nmol / mg min, 0.1 nmol / mg min or about 0.5 nmol / mg min according to the scatter of experimental data and when determining the level of activity as described above.

Как описано выше, активность белка ArgE (N-ацетилорнитиндеацетилазы) может быть снижена и/или отсутствовать. Следовательно, термин «активность ArgE нарушена» может пониматься как «активность ArgE снижена» и/или «активность ArgE отсутствует», как описано выше.As described above, the activity of ArgE protein (N-acetylornithine deacetylase) may be reduced and / or absent. Therefore, the term "ArgE activity is impaired" can be understood as "ArgE activity is reduced" and / or "there is no ArgE activity," as described above.

Термин «повышенная экспрессия гена argA» может означать, что общая ферментативная активность соответствующего гену белка, ArgA, увеличена, например, введением и/или увеличением числа копий гена argA в бактериальном геноме или усилением активности в пересчете на молекулу белка (может быть названа как специфическая активность), кодируемого этим геном, по сравнению с немодифицированным штаммом, таким как штамм дикого типа или родительский штамм. Бактерия может быть модифицирована так, что активность белка ArgA в пересчете на клетку увеличена до 150% или более, 200% или более, 300% или более от активности белка в немодифицированном штамме, В качестве примера немодифицированного штамма-сравнения можно привести штаммы дикого типа микроорганизма семейства Enterobacteriaceae, такие как штамм Е.coli MG1655 (АТСС 47076), штамм W3110 (АТСС 27325), штамм Pantoea ananatis AJ13335 (PERM BP-6614) и т.д.The term “increased expression of the argA gene” may mean that the total enzymatic activity of the corresponding gene protein, ArgA, is increased, for example, by the introduction and / or increase in the number of copies of the argA gene in the bacterial genome or by an increase in activity per protein molecule (can be called as specific activity) encoded by this gene compared to an unmodified strain, such as a wild-type strain or a parent strain. The bacterium can be modified so that the activity of the ArgA protein in terms of cell is increased to 150% or more, 200% or more, 300% or more of the activity of the protein in the unmodified strain. As an example of an unmodified comparison strain, wild-type microorganism strains can be cited. Enterobacteriaceae family, such as E. coli strain MG1655 (ATCC 47076), strain W3110 (ATCC 27325), Pantoea ananatis strain AJ13335 (PERM BP-6614), etc.

Термин «повышенная экспрессия гена argA» также может означать, что уровень экспрессии гена argA в модифицированном штамме выше, чем уровень экспрессии в немодифицированном штамме, например, штамме дикого типа или родительском штамме.The term "increased expression of the argA gene" may also mean that the level of expression of the argA gene in a modified strain is higher than the expression level in an unmodified strain, for example, a wild-type strain or a parent strain.

Способы, которые могут применяться для повышения экспрессии гена argA, включают, но не ограничиваются данными примерами, увеличение числа копий гена argA в бактериальном геноме (на хромосоме и/или автономно реплицирующейся плазмиде) и/или введение гена argA в вектор таким образом, что он становится способным увеличивать число копий и/или уровень экспрессии гена argA в бактерии семейства Enterobacteriaceae в соответствии с методами генной инженерии, известными для специалистов в данной области.Methods that can be used to increase the expression of the argA gene include, but are not limited to these examples, increasing the number of copies of the argA gene in the bacterial genome (on the chromosome and / or autonomously replicating plasmid) and / or introducing the argA gene into the vector so that it becomes able to increase the number of copies and / or level of expression of the argA gene in bacteria of the Enterobacteriaceae family in accordance with genetic engineering methods known to specialists in this field.

В качестве примеров таких векторов можно привести, но не ограничиться этим, векторы с широким кругом хозяев (broad-host-range vectors), например, pCM110, pRK310, pVK101, pBBR122, pBHR1 и подобные им. Множественные копии argA гена могут быть введены в хромосомную ДНК бактерии посредством, например, гомологичной рекомбинации, Mu-зависимой интеграции или подобными методами. Гомологичная рекомбинация может быть проведена с использованием многокопийной последовательности в хромосомной ДНК. Многокопийные последовательности в хромосомной ДНК включают, но не ограничиваются данными примерами, повторяющие участки ДНК или обращенные повторы на концах перемещающегося генетического элемента. Также, возможно введение argA гена в транспозон с целью введения в хромосомную ДНК нескольких копий гена argA. При использовании Mu-зависимой интеграции более чем 3 копии могут быть введены в хромосомную ДНК за один акт (Akhverdyan V.Z. et al., Biotechnol. (Russian), 2007, 3:3-20).Examples of such vectors include, but are not limited to, vectors with a wide range of hosts (broad-host-range vectors), for example, pCM110, pRK310, pVK101, pBBR122, pBHR1 and the like. Multiple copies of the argA gene can be introduced into the chromosomal DNA of a bacterium through, for example, homologous recombination, Mu-dependent integration, or similar methods. Homologous recombination can be carried out using a multiple copy sequence in chromosomal DNA. Multiple sequences in chromosomal DNA include, but are not limited to, repeating portions of DNA or reverse repeats at the ends of a moving genetic element. It is also possible to introduce the argA gene into a transposon to introduce several copies of the argA gene into the chromosomal DNA. When using Mu-dependent integration, more than 3 copies can be introduced into chromosomal DNA in one act (Akhverdyan V.Z. et al., Biotechnol. (Russian), 2007, 3: 3-20).

Повышение уровня экспрессии argA гена также может быть достигнуто путем модификации регуляторного участка, смежного с argA геном, или введением нативных и/или модифицированных чужеродных регуляторных участков. В качестве примеров регуляторных участков или последовательностей можно привести промоторы, энхансеры, аттенюаторы, сигналы терминации и анти-терминации транскрипции, рибосома-связывающие сайты (RBS) и другие элементы контроля экспрессии (например, участки, с которыми связываются репрессоры или индукторы, и/или участки связывания транскрипционных и трансляционных регуляторных белков, например, в составе мРНК). Такие регуляторные последовательности описаны, например, в Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual», 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Модификации участков, контролирующих экспрессию гена(ов), могут комбинироваться с увеличением числа копий модифицированного гена(ов) в бактериальном геноме с использованием известных методов (см., например, Akhverdyan V.Z. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91:857-871; Tyo K.E.J. et al., Nature Biotechnol., 2009, 27:760-765).An increase in the level of expression of the argA gene can also be achieved by modifying the regulatory region adjacent to the argA gene, or by introducing native and / or modified foreign regulatory regions. Examples of regulatory regions or sequences include promoters, enhancers, attenuators, transcription termination and anti-termination signals, ribosome binding sites (RBS), and other expression control elements (e.g., sites to which repressors or inducers bind, and / or binding sites of transcriptional and translational regulatory proteins, for example, as part of mRNA). Such regulatory sequences are described, for example, in Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Modifications of regions that control the expression of gene (s) can be combined with an increase in the number of copies of the modified gene (s) in the bacterial genome using known methods (see, for example, Akhverdyan VZ et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 91 : 857-871; Tyo KEJ et al., Nature Biotechnol., 2009, 27: 760-765).

Примером промоторов, усиливающих экспрессию argA гена, могут быть сильные промоторы. Например, lac промотор, trp промотор, trc промотор, tac промотор, PR или PL промоторы фага λ известны как сильные промоторы. Сильные промоторы, обеспечивающие высокий уровень экспрессии гена в бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae, могут использоваться. Также, влияние промотора может быть усилено, например, введением мутации в участок промотора argA гена с целью получения промотора с более сильной функцией, таким образом, приводя к увеличению уровня транскрипции argA гена, расположенного под промотором. Кроме того, известно, что замена нескольких нуклеотидов в 3D последовательности, и/или в области между SD последовательностью и стартовым кодоном, и/или в последовательности непосредственно перед и/или после стартового кодона в рибосома-связывающем сайте существенно влияет на трансляционную способность мРНК. Например, обнаружен 20-кратный разброс в уровне экспрессии гена в зависимости от природы трех нуклеотидов, предшествующих стартовому кодону (Gold L. et al., Annu. Rev. Microbiol., 1981, 35:365-403; Hui A. etal., EMBO J., 1984, 3:623-629).Strong promoters can be examples of promoters that enhance expression of the argA gene. For example, the lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, P R or P L phage λ promoters are known as strong promoters. Strong promoters providing a high level of gene expression in bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family can be used. Also, the influence of the promoter can be enhanced, for example, by introducing a mutation in the region of the argA promoter of the gene in order to obtain a promoter with a stronger function, thus leading to an increase in the level of transcription of the argA gene located under the promoter. In addition, it is known that the replacement of several nucleotides in a 3D sequence, and / or in the region between the SD sequence and the start codon, and / or in the sequence immediately before and / or after the start codon in the ribosome-binding site, significantly affects the translational ability of mRNA. For example, a 20-fold variation in the level of gene expression was found depending on the nature of the three nucleotides preceding the start codon (Gold L. et al., Annu. Rev. Microbiol., 1981, 35: 365-403; Hui A. etal., EMBO J., 1984, 3: 623-629).

Уровень экспрессии гетерологичного гена argJ может быть увеличен с использованием подходов, описанных выше для argA гена.The expression level of the heterologous argJ gene can be increased using the approaches described above for the argA gene.

Количество копий, присутствие или отсутствие гена и/или генов оперона может быть измерено, например, рестрикцией хромосомной ДНК с последующим блоттингом по-Саузерну (Southern blotting), используя зонд, подобранный на основе нуклеотидной последовательности гена, флуоресцентную гибридизацию in situ (fluorescence in situ hybridization, FISH) и подобные им методы. Уровень экспрессии гена может быть определен измерением количества транскрибируемой мРНК с применением хорошо известных методов, включающих, например, Нозерн-блоттинг, количественную ОТ-ПЦР (RT-PCR) и т.п. Количество белков, кодируемых геном, можно определить известными методами, включая ДДС-ПААГ (SDS-PAGE) с последующим иммуноблоттингом (Вестерн-блоттинг) (Western blotting analysis), или масс-спектрометрический анализ образцов белка и т.п.The number of copies, the presence or absence of an operon gene and / or genes can be measured, for example, by restriction of chromosomal DNA followed by Southern blotting using a probe selected on the basis of the nucleotide sequence of the gene, in situ fluorescence hybridization hybridization, FISH) and similar methods. The level of gene expression can be determined by measuring the amount of transcribed mRNA using well-known methods, including, for example, Northern blotting, quantitative RT-PCR (RT-PCR), etc. The amount of proteins encoded by the gene can be determined by known methods, including SDS-PAGE (SDS-PAGE) followed by Western blotting (Western blotting), or mass spectrometric analysis of protein samples, etc.

Методы работы с рекомбинантной молекулой ДНК, расщепления, молекулярного клонирования и гетерологичной экспрессии генов, такие как приготовление плазмидной ДНК, расщепление, лигирование и трансформация ДНК, выбор олигонуклеотидов в качестве праймеров и т.п. могут осуществляться обычными способами, известными специалисту в данной области. Эти методы описаны, например, в Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed.», Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Методы молекулярного клонирования и экспрессии гетерологичных генов описаны в Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak и Cheryl L. Patten, «Molecular Biotechnology: principles и applications of recombinant DNA», 4th ed., Washington, D.C: ASM Press (2009); Evans Jr., T.C. и Xu M.-Q., «Heterologous gene expression in E. сой», 1st ed., Humana Press (2011).Methods for working with a recombinant DNA molecule, cleavage, molecular cloning and heterologous gene expression, such as the preparation of plasmid DNA, cleavage, ligation and transformation of DNA, the choice of oligonucleotides as primers, etc. can be carried out by conventional methods known to the person skilled in the art. These methods are described, for example, in Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 nd ed.”, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989). Molecular cloning and expression of heterologous genes are described in Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak and Cheryl L. Patten, Molecular Biotechnology: principles and applications of recombinant DNA, 4 th ed., Washington, DC: ASM Press (2009) ; Evans Jr., TC and Xu M.-Q., “Heterologous gene expression in E. soi,” 1 st ed., Humana Press (2011).

Ген argJ кодирует монофункциональный белок орнитинацетилтрансферазу ArgJ (KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes и Genomes, Киотская энциклопедия генов и геномов, входящий № MJ_0186; UniProtKB/Swiss-Prot, Protein Knowledgebase, входящий № Q57645). Ген argJ (GenBank инвентарный номер NC_000909.1; нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам в положении: с 184215 по 185423; Gene ID: 1451033) расположен между геном MJ_0187 на той же молекулярной цепи и геном MJ_0185 на противоположной молекулярной цепи хромосомы М. jannaschii DSM 2661. Нуклеотидная последовательность гена argJ и аминокислотная последовательность монофункционального белка ArgJ, кодируемого геном argJ, приведены в SEQ ID NO:29 и SEQ ID NO:30, соответственно.The argJ gene encodes a monofunctional protein, ornithine acetyltransferase ArgJ (KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, entry No. MJ_0186; UniProtKB / Swiss-Prot, Protein Knowledgebase, entry No. Q57645). The argJ gene (GenBank accession number NC_000909.1; nucleotides complementary to the nucleotides at position: 184215 to 185423; Gene ID: 1451033) is located between the MJ_0187 gene on the same molecular chain and the MJ_0185 gene on the opposite molecular chain of M. jannaschii DSM 2661 chromosome. The nucleotide sequence of the argJ gene and the amino acid sequence of the monofunctional ArgJ protein encoded by the argJ gene are shown in SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 30, respectively.

Ген argJ кодирует бифункциональный белок орнитинацетилтрансферазу/N-ацетилглутаматсинтазу ArgJ (KEGG, входящий № CTN_1181; UniProtKB/Swiss-Prot, входящий № Q9Z4S1). Ген argJ (GenBank инвентарный № NC_011978.1; нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам в положении: с 1146678 по 1147871; Gene ID: 7377498) расположен между генами argC и CTN_1180 на хромосоме Т. neapolitana DSM 4359. Нуклеотидная последовательность гена argJ и аминокислотная последовательность бифункционального белка ArgJ, кодируемого геном argJ, приведены в SEQ ID NO:1 и SEQ ID NO:2, соответственно.The argJ gene encodes a bifunctional protein, ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase ArgJ (KEGG, entry No. CTN_1181; UniProtKB / Swiss-Prot, entry No. Q9Z4S1). The argJ gene (GenBank inventory no. NC_011978.1; nucleotides complementary to nucleotides at position: 1146678 to 1147871; Gene ID: 7377498) are located between the argC and CTN_1180 genes on the T. neapolitana DSM 4359 chromosome. The nucleJ sequence of the argJ gene and the amino acid sequence of the bifunctional ArgJ encoded by the argJ gene are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, respectively.

Ген argE кодирует белок N-ацетилорнитиндеацетилазу ArgE (KEGG, входящий № b3957). Ген argE (GenBank инвентарный № NC_000913.2; нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам в положении: с 4151719 по 4152870; Gene ID: 948456) расположен между геном ррс на той же молекулярной цепи и геном argC на противоположной молекулярной цепи хромосомы штамма Е.coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена argE и аминокислотная последовательность белка ArgE, кодируемого геном argE, приведены в SEQ ID NO:3 и SEQ ID NO:4, соответственно.The argE gene encodes an ArgE N-acetylornithine deacetylase protein (KEGG, entry No. b3957). The argE gene (GenBank inventory no. NC_000913.2; nucleotides complementary to nucleotides at position: 4151719 to 4152870; Gene ID: 948456) is located between the ppc gene on the same molecular chain and the argC gene on the opposite molecular chain of the E. coli K- strain chromosome 12. The nucleotide sequence of the argE gene and the amino acid sequence of the ArgE protein encoded by the argE gene are shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, respectively.

Ген argA кодирует белок аминокислота-N-ацетилтрансферазу ArgA (KEGG, входящий № b2818). Ген argA (GenBank инвентарный № NC_000913.2; положения нуклеотидов: с 2947264 по 2948595; Gene ID: 947289) расположены между генами amiC и recD, оба на противоположной цепи хромосомы штамма Е.coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена argA и аминокислотная последовательность белка ArgA, кодируемого геном argA, приведены в SEQ ID NO:5 и SEQ ID NO:6, соответственно.The argA gene encodes an ArgA amino acid-N-acetyltransferase protein (KEGG, entry No. b2818). The argA gene (GenBank inventory no. NC_000913.2; nucleotide positions: 2947264 to 2948595; Gene ID: 947289) are located between the amiC and recD genes, both on the opposite chromosome chain of E. coli strain K-12. The nucleotide sequence of the argA gene and the amino acid sequence of the ArgA protein encoded by the argA gene are shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, respectively.

Ген argR кодирует ДНК-связывающий транскрипционный двойной регулятор, связывающий L-аргинин, ArgR (KEGG, входящий № b3237). Ген argR (GenBank инвентарный № NC_000913.2; положения нуклеотидов: с 3382725 по 3383195; Gene ID: 947861) расположен между геном yhcN на той же молекулярной цепи и геном mdh на противоположной молекулярной цепи хромосомы штамма Е.coli K-12. Нуклеотидная последовательность гена argR и аминокислотная последовательность белка ArgR, кодируемого геном argR, приведены в SEQ ID NO:7 и SEQ ID NO:8, соответственно.The argR gene encodes a DNA-binding transcriptional double regulator that binds L-arginine, ArgR (KEGG, entry No. b3237). The argR gene (GenBank inventory no. NC_000913.2; nucleotide positions: 3382725 to 3383195; Gene ID: 947861) is located between the yhcN gene on the same molecular chain and the mdh gene on the opposite molecular chain of the E. coli K-12 strain chromosome. The nucleotide sequence of the argR gene and the amino acid sequence of the ArgR protein encoded by the argR gene are shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively.

Ввиду того, что могут быть некоторые различия в последовательностях ДНК между родами или штаммами семейств Methanocaldococcaceae, Thermotogaceae и Enterobacteriaceae, гены argJ, argE, argA и argR не ограничены генами, представленными в последовательностях SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7 и 29, но могут включать гены, которые являются вариантами нуклеотидных последовательностей или гомологичны нуклеотидным последовательностям SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7 и 29, кодирующие варианты белков ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR.Due to the fact that there may be some differences in DNA sequences between genera or strains of the families Methanocaldococcaceae, Thermotogaceae, and Enterobacteriaceae, the genes argJ, argE, argA, and argR are not limited to the genes shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, and 29 but may include genes that are variant nucleotide sequences or homologous to nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, and 29, encoding variants of ArgJ, ArgE, ArgA, and ArgR proteins.

Термин «вариант белка» может означать белок, который содержит одно или несколько изменений в аминокислотной последовательности, приведенной в SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8 или 30, которыми могут быть замены, делеции, вставки и/или добавления одного или нескольких аминокислотных остатков при условии, что активность такого белка такая же, как и у белков ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR, соответственно, или третичная структура белков ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR не изменилась значительно по сравнению с белком дикого типа или немодифицированным белком. Количество изменений в вариантах белков зависит от вида или положения аминокислотного остатка в третичной структуре белка. Оно может быть, но не ограничено строго, от 1 до 30, в другом примере от 1 до 15, в другом примере от 1 до 10, в другом примере от 1 до 5 в SEQ ID NO:2, 4, 6, 8 и 30.The term "protein variant" may mean a protein that contains one or more changes in the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8 or 30, which may be substitutions, deletions, insertions and / or additions of one or more amino acid residues, provided that the activity of such a protein is the same as that of ArgJ, ArgE, ArgA, and ArgR proteins, respectively, or the tertiary structure of ArgJ, ArgE, ArgA, and ArgR proteins has not changed significantly compared to the wild-type protein or unmodified protein. The number of changes in protein variants depends on the type or position of the amino acid residue in the tertiary structure of the protein. It can be, but is not strictly limited, from 1 to 30, in another example from 1 to 15, in another example from 1 to 10, in another example from 1 to 5 in SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8 and thirty.

Примером замены, делеции, вставки и/или добавления одного или нескольких аминокислотных остатков может быть консервативная мутация(и) при условии, что активность и свойства варианта белка сохранены и такие же, как и у белков ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR. Примером консервативной мутации является консервативная замена. Консервативными заменами могут быть взаимные замены между Phe, Trp и Tyr, если сайт замещения является ароматической аминокислотой; между Ala, Leu, Ile и Val, если сайт замещения является гидрофобной аминокислотой; между Glu, Asp, Gln, Asn, Ser, His и Thr, если сайт замещения является гидрофильной аминокислотой; между Gln и Asn, если сайт замещения является полярной аминокислотой; между Lys, Arg и His, если сайт замещения является основной аминокислотой; между Asp и Glu, если сайт замещения является кислой аминокислотой; и между Ser и Thr, если сайт замещения является аминокислотой, имеющей гидроксильную группу. Примеры консервативных замен включают замену Ser или Thr на Ala, замену Asn, Glu или Gln на Asp, замену Ser или Ala на Cys, замену Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg на Gln, замену Asn, Gln, Lys или Asp на Glu, замену Pro на Gly, замену Asn, Lys, Gln, Arg или Tyr на His, замену Leu, Met, Val или Phe на Ile, замену Ile, Met, Val или Phe на Leu, замену Asn, Glu, Gln, His или Arg на Lys, замену Ile, Leu, Val или Phe на Met, замену Trp, Tyr, Met, Ile или Leu на Phe, замену Thr или Ala на Ser, замену Ser или Ala на Thr, замену Phe или Tyr на Trp, замену His, Phe или Trp на Tyr и замену Met, Ile или Leu на Val.An example of substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues can be a conservative mutation (s), provided that the activity and properties of the protein variant are preserved and are the same as those of ArgJ, ArgE, ArgA and ArgR proteins. An example of a conservative mutation is a conservative substitution. Conservative substitutions may be reciprocal substitutions between Phe, Trp and Tyr, if the substitution site is an aromatic amino acid; between Ala, Leu, Ile and Val, if the substitution site is a hydrophobic amino acid; between Glu, Asp, Gln, Asn, Ser, His and Thr if the substitution site is a hydrophilic amino acid; between Gln and Asn if the substitution site is a polar amino acid; between Lys, Arg and His, if the substitution site is a basic amino acid; between Asp and Glu, if the substitution site is an acidic amino acid; and between Ser and Thr, if the substitution site is an amino acid having a hydroxyl group. Examples of conservative substitutions include replacing Ser or Thr with Ala, replacing Asn, Glu or Gln with Asp, replacing Ser or Ala with Cys, replacing Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg with Gln, replacing Asn, Gln, Lys or Asp with Glu, replacing Pro with Gly, replacing Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr with His, replacing Leu, Met, Val or Phe with Ile, replacing Ile, Met, Val or Phe with Leu, replacing Asn, Glu, Gln, His or Arg with Lys, replacing Ile, Leu, Val or Phe with Met, replacing Trp, Tyr, Met, Ile or Leu with Phe, replacing Thr or Ala with Ser, replacing Ser or Ala with Thr, replacing Phe or Tyr with Trp replacing His, Phe or Trp with Tyr and replacing Met, Ile or Leu with Val.

Примером замены, делеции, вставки и/или добавления одного или нескольких аминокислотных остатков также может быть неконсервативная(ые) мутация(и) при условии, что такая(ие) мутация(и) компенсируются одной или несколькими мутациями в различных положениях аминокислотной последовательности, так что активность и свойства варианта белка сохранены и такие же, как и у белков ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR.An example of the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues can also be a non-conservative (s) mutation (s), provided that this (s) mutation (s) are compensated by one or more mutations in different positions of the amino acid sequence, so that the activity and properties of the protein variant are preserved and are the same as those of ArgJ, ArgE, ArgA, and ArgR proteins.

Степень гомологии белка или ДНК, может быть определена с использованием нескольких известных подходов, например, компьютерных алгоритмов BLAST и FASTA и метода ClustalW. Алгоритм BLAST (Basic Local Alignment Search Tool, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/), позволяющий проводить иерархический поиск, заложен в программах blastp, blastn, blastx, megablast, tbiastn и tbiastx; эти программы присваювают уровень значимости найденным объектам, используя статистические методы, описанные в Samuel K. и Altschul S.F. («Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes» Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87:2264-2268; «Applications и statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences». Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90:5873-5877). Алгоритм BLAST вычисляет три параметра: число аминокислотных остатков, идентичность и сходство. Поисковый алгоритм FASTA описан в Pearson W.R. («Rapid и sensitive sequence comparison with FASTP и FASTA», Methods Enzymol., 1990, 183:63-98). Метод ClustalW описан в Thompson J.D. et al. («CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties и weight matrix choice», Nucleic Acids Res., 1994, 22:4673-4680).The degree of homology of the protein or DNA can be determined using several well-known approaches, for example, the computer algorithms BLAST and FASTA and the ClustalW method. The BLAST algorithm (Basic Local Alignment Search Tool, www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/), which allows for hierarchical search, is embedded in the programs blastp, blastn, blastx, megablast, tbiastn and tbiastx; these programs assign significance to found objects using the statistical methods described in Samuel K. and Altschul S.F. ("Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using general scoring schemes" Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87: 2264-2268; "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences" (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90: 5873-5877). The BLAST algorithm computes three parameters: the number of amino acid residues, identity, and similarity. The FASTA search algorithm is described in Pearson W.R. ("Rapid and sensitive sequence comparison with FASTP and FASTA," Methods Enzymol., 1990, 183: 63-98). The ClustalW method is described in Thompson J.D. et al. (“CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice”, Nucleic Acids Res., 1994, 22: 4673-4680).

Более того, гены argJ, argE, argA и argR могут быть вариантами нуклеотидных последовательностей. Термин «вариант нуклеотидной последовательности» может означать нуклеотидную последовательность, которая кодирует «вариант белка» с использованием любых синонимичных аминокислотных кодонов в соответствии с таблицей стандарта генетического кода (см., например, Lewin В., Genes VIII, 2004, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458). Термин «вариант нуклеотидной последовательности» также может означать, но не ограничиваться данным примером, нуклеотидную последовательность, которая гибридизуется в жестких условиях с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности, представленной в SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7 и 29, или с зондом, который может быть синтезирован на основе указанных нуклеотидных последовательностей, при условии, что он кодирует функциональнуй белок. Под «жесткими условиями» понимаются такие условия, при которых образуется специфический гибрид, например, гибрид, имеющий идентичность не менее чем 70%, не менее чем 80%, не менее чем 90%, не менее чем 95%, не менее чем 96%, не менее чем 97%, не менее чем 98% или не менее чем 99%, и не образуется неспецифический гибрид, например, гибрид, имеющий гомологию меньшую, чем указано выше. Практическим примером жестких условий может быть однократная или многократная отмывка, или, в другом случае, двух- или трехкратная отмывка при концентрации солей 1×SSC (стандарт цитрата натрия или стандарт хлорида натрия) и 0,1% SDS (додецилсульфат натрия) или, в другом случае, 0,1×SSC и 0,1% SDS при 60°С или 65°С. Продолжительность отмывки зависит от типа используемой для блоттинга мембраны и, как правило, такова, как рекомендовано производителем. Например, рекомендуемая продолжительность отмывки для положительно заряженной нейлоновой мембраны Hybond™-N+ (GE Healthcare) при жестких условиях составляет 15 минут. Промывка может быть произведена двух- или трехкратно. В качестве зонда может быть использована часть последовательности, комплементарной последовательности, приведенной в SEQ ID NO:1, 3, 5, 7 и 29. Подобный зонд может быть получен с помощью метода ПЦР (полимеразная цепная реакция, White T.J. et al., Trends Genet, 1989, 5:185-189) с использованием олигонуклеотидных праймеров, приготовленных на основе последовательностей, приведенных в SEQ ID NO:1, 3, 5, 7 и 29 и фрагмента ДНК, содержащего нуклеотидную последовательность в качестве матрицы. Рекомендуемая длина зонда должна быть >50 п.н., она может быть подобрана в зависимости от условий гибридизации и составляет обычно от 100 до 1000 п.н. Например, при использовании в качестве зонда фрагмента ДНК длиной около 300 п.н. условия отмывки могут быть следующие: 2×SSC, 0,1% SDS при 50°С, или при 60°С, или при 65°С.Moreover, the genes argJ, argE, argA, and argR may be variants of nucleotide sequences. The term "nucleotide sequence variant" may mean a nucleotide sequence that encodes a "protein variant" using any synonymous amino acid codons in accordance with the table of the standard genetic code (see, for example, Lewin B., Genes VIII, 2004, Pearson Education, Inc. , Upper Saddle River, NJ 07458). The term “nucleotide sequence variant” can also mean, but not limited to this example, a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions to a nucleotide sequence complementary to that presented in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, and 29, or with a probe which can be synthesized based on these nucleotide sequences, provided that it encodes a functional protein. "Harsh conditions" means those conditions under which a specific hybrid is formed, for example, a hybrid having an identity of at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 96% , not less than 97%, not less than 98% or not less than 99%, and a nonspecific hybrid is not formed, for example, a hybrid having a homology lower than that indicated above. A practical example of harsh conditions can be a single or multiple washing, or, alternatively, two or three washing at a salt concentration of 1 × SSC (standard sodium citrate or standard sodium chloride) and 0.1% SDS (sodium dodecyl sulfate) or, in another case, 0.1 × SSC and 0.1% SDS at 60 ° C or 65 ° 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 a Hybond ™ -N + positive charge nylon membrane (GE Healthcare) under severe conditions is 15 minutes. Rinsing can be done two or three times. As a probe, a portion of the sequence complementary to that shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, and 29 can be used. A similar probe can be obtained using the PCR method (polymerase chain reaction, White TJ et al., Trends Genet , 1989, 5: 185-189) using oligonucleotide primers prepared based on the sequences shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7 and 29 and a DNA fragment containing the nucleotide sequence as a template. The recommended probe length should be> 50 bp, it can be selected depending on hybridization conditions and is usually from 100 to 1000 bp For example, when using a DNA fragment of about 300 bp in length as a probe washing conditions can be as follows: 2 × SSC, 0.1% SDS at 50 ° C, or at 60 ° C, or at 65 ° C.

Гены, кодирующие белки ArgJ видов М. jannaschii и T. neapolitana, и белки ArgE, ArgA и ArgR вида Е.coli, известны (см. описание выше), поэтому гены, кодирующие варианты белков ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR, могут быть получены с использованием метода ПЦР (полимеразная цепная реакция, описано в White T.J. et al., Trends Genet, 1989, 5:185-189) с использованием праймеров, синтезированных на основе нуклеотидной последовательности генов argJ, argE, argA и argR, или химически синтезированных как полноразмерные гены. Гены, кодирующие белки ArgJ, ArgE, ArgA и ArgR или их варианты из других микроорганизмов, могут быть получены аналогичным способом.Genes encoding ArgJ proteins of the species M. jannaschii and T. neapolitana, and ArgE, ArgA and ArgR proteins of the E. coli species are known (see description above); therefore, genes encoding variants of the ArgJ, ArgE, ArgA, and ArgR proteins can be obtained using the PCR method (polymerase chain reaction described in White TJ et al., Trends Genet, 1989, 5: 185-189) using primers synthesized based on the nucleotide sequence of the argJ, argE, argA, and argR genes, or chemically synthesized like full-sized genes. Genes encoding ArgJ, ArgE, ArgA, and ArgR proteins or variants thereof from other microorganisms can be obtained in a similar manner.

Активность орнитинацетилтрансферазы (монофункциональный фермент ArgJ) (ЕС: 2.3.1.35; синонимы: глутамат-N-ацетилтрансфераза, N-ацетил-L-глутаматсинтетаза, и т.д.) означает активность в катализе следующей реакции: N2-ацетил-L-орнитин + L-глутамат ↔ L-орнитин + N-ацетил-L-глутамат.Ornithine acetyltransferase activity (monofunctional enzyme ArgJ) (EU: 2.3.1.35; synonyms: glutamate-N-acetyltransferase, N-acetyl-L-glutamate synthetase, etc.) means activity in the catalysis of the following reaction: N2-acetyl-L-ornithine + L-glutamate ↔ L-ornithine + N-acetyl-L-glutamate.

Активность орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы (бифункциональный фермент ArgJ) (EC: 2.3.1.35/2.3.1.1) означает активность, в катализе следующей реакции: N2-ацетил-L-орнитин + L-глутамат ↔ L-орнитин + N-ацетил-L-глутамат и ацетил-СоА + L-глутамат ↔ СоА + N-ацетил-L-глутамат.The activity of ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase (bifunctional enzyme ArgJ) (EC: 2.3.1.35/2.3.1.1) means activity in the catalysis of the following reaction: N2-acetyl-L-ornithine + L-glutamate ↔ L-ornithine + N-acetyl- L-glutamate and acetyl-CoA + L-glutamate ↔ CoA + N-acetyl-L-glutamate.

Активность N-ацетилорнитиндеацетилазы (ArgE) (EC: 3.5.1.16; синонимы: 2-N-ацетил-L-орнитинамидогидролаза, N-ацетилорнитиназа) означает активность в катализе следующей реакции: N2-ацетил-L-орнитин + H2O ↔ ацетат + L-орнитин.N-acetylornithine deacetylase (ArgE) activity (EC: 3.5.1.16; synonyms: 2-N-acetyl-L-ornithinamidohydrolase, N-acetylornithinase) means activity in the catalysis of the following reaction: N2-acetyl-L-ornithine + H 2 O ↔ acetate + L-ornithine.

Активность аминокислота-N-ацетилтрансферазы (ArgA) (EC: 2.3.1.1; синонимы: N-ацетилглутаматсинтаза, N-ацетил-L-глутаматсинтетаза) означает активность в катализе следующей реакции: ацетил-СоА + L-глутамат ↔ СоА + N-ацетил-L-глутамат.The activity of amino acid-N-acetyltransferase (ArgA) (EC: 2.3.1.1; synonyms: N-acetylglutamate synthase, N-acetyl-L-glutamate synthetase) means activity in the catalysis of the following reaction: acetyl-CoA + L-glutamate ↔ CoA + N-acetyl -L-glutamate.

Термин «функционально связанный с геном» может означать, что одна или несколько регуляторных последовательностей связаны с нуклеотидной последовательностью молекулы нуклеиновой кислоты или заданного гена таким образом, что возможна экспрессия (например, усиленная, увеличенная, конститутивная, базальная, ослабленная, сниженная или репрессивная экспрессия) нуклеотидной последовательности, предпочтительно экспрессия продукта гена, кодируемого указанной нуклеотидной последовательностью.The term “operably linked to a gene” may mean that one or more regulatory sequences are linked to the nucleotide sequence of a nucleic acid molecule or a given gene in such a way that expression is possible (eg, enhanced, increased, constitutive, basal, attenuated, reduced or repressive expression) a nucleotide sequence, preferably expression of a gene product encoded by said nucleotide sequence.

Термин «фермент, имеющий, по меньшей мере, орнитинацетилтрансферазную активность» может означать, что фермент имеет активность орнитинацетилтрансферазы (монофункциональный фермент ArgJ) или активность орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы (бифункциональный фермент ArgJ), как описано выше.The term “enzyme having at least ornithine acetyltransferase activity” may mean that the enzyme has ornithine acetyltransferase activity (monofunctional ArgJ enzyme) or ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase activity (bifunctional ArgJ enzyme), as described above.

Бактерия, описанная в настоящем изобретении, может быть получена введением вышеупомянутых ДНК в бактерию, изначально способную продуцировать L-аминокислоту. Кроме того, бактерия, описанная здесь, может быть получена посредством сообщения способности продуцировать L-аминокислоту бактерии, уже содержащей упомянутые ДНК.The bacterium described in the present invention can be obtained by introducing the aforementioned DNA into a bacterium initially capable of producing an L-amino acid. In addition, the bacterium described herein can be obtained by reporting the ability to produce the L-amino acid of a bacterium already containing said DNA.

Помимо упомянутых выше свойств, бактерия также может обладать другими специфическими свойствами, не выходя за рамки данного изобретения, такими как: нуждаться в различных питательных веществах, обладать чувствительностью, устойчивостью и зависимостью от антибиотиков.In addition to the properties mentioned above, a bacterium can also have other specific properties, without going beyond the scope of this invention, such as: need various nutrients, have sensitivity, resistance and dependence on antibiotics.

2. Способ получения L-аминокислоты2. The method of obtaining L-amino acids

Способ получения L-аминокислоты может включать стадии выращивания бактерии в питательной среде с целью получения L-аминокислоты, экскрекции и накопления в культуральной жидкости и выделения L-аминокислоты из культуральной жидкости и/или бактериальных клеток.A method for producing an L-amino acid may include the steps of growing a bacterium in a nutrient medium in order to obtain an L-amino acid, excretion and accumulation in the culture fluid and isolate the L-amino acid from the culture fluid and / or bacterial cells.

Выращивание бактерии согласно настоящему изобретению, накопление и очистка L-аминокислоты или ее соли от среды и т.п. может быть проведено способом, подобным традиционным способам ферментации, отличающимся тем, что указанная аминокислота продуцируются с использованием микроорганизма. Питательная среда для получения L-аминокислоты может быть типичной средой, которая содержит источник углерода, источник азота, неорганические ионы и другие необходимые органические компоненты. В качестве источника углерода могут использоваться сахара, такие как глюкоза, лактоза, галактоза, фруктоза, арабиноза, мальтоза, ксилоза, трегалоза, рибоза и гидролизаты крахмала; спирты, такие как глицерин, маннитол и сорбитол; органические кислоты, такие как глюконовая кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота, яблочная кислота и янтарная кислота и т.п. В качестве источника азота могут использоваться неорганические аммониевые соли, такие как сульфат аммония, хлорид аммония, фосфат аммония; органические питательные вещества, такие как гидролизаты соевых бобов; аммиачный газ; водный раствор аммиака и т.п. Витамины, такие как витамин В1, необходимые вещества, например, органические питательные вещества, такие как нуклеиновые кислоты, аденин и РНК или экстракт дрожжей и подобные им могут присутствовать в соответствующих количествах или в виде следов. Помимо перечисленных, небольшие количества фосфата кальция, сульфата магния, ионов железа, ионов марганца и подобные им могут быть добавлены при необходимости.The cultivation of the bacteria according to the present invention, the accumulation and purification of the L-amino acid or its salt from the environment, etc. can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods, characterized in that said amino acid is produced using a microorganism. The nutrient medium for producing the L-amino acid may be a typical medium that contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions and other necessary organic components. Sugars such as glucose, lactose, galactose, fructose, arabinose, maltose, xylose, trehalose, ribose and starch hydrolysates can be used as a carbon source; alcohols such as glycerin, mannitol and sorbitol; organic acids such as gluconic acid, fumaric acid, citric acid, malic acid and succinic acid and the like. Inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate can be used as a nitrogen source; organic nutrients such as soybean hydrolysates; ammonia gas; aqueous ammonia and the like Vitamins, such as vitamin B1, essential substances, for example, organic nutrients, such as nucleic acids, adenine and RNA, or yeast extract and the like, may be present in appropriate amounts or in the form of traces. In addition to the above, small amounts of calcium phosphate, magnesium sulfate, iron ions, manganese ions and the like can be added if necessary.

Выращивание осуществляют предпочтительно в аэробных условиях от 16 до 96 часов или от 48 до 72 часов, температура выращивания, в интервале которой выращивание может контролироваться, - от 30 до 45°С, или в интервале от 30 до 37°С; кислотность среды (рН) поддерживают в интервале 5-8, или в интервале 6,5-7,2. Кислотность среды поддерживают с использованием неорганических или органических кислых или щелочных веществ, таких как газообразный аммиак. 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 from 16 to 96 hours or from 48 to 72 hours, the temperature of the cultivation, in the range of which the cultivation can be controlled, from 30 to 45 ° C, or in the range from 30 to 37 ° C; medium acidity (pH) is maintained in the range of 5-8, or in the range of 6.5-7.2. The acidity of the medium is maintained using inorganic or organic acidic or alkaline substances, such as ammonia gas. Typically, growing for 1 to 5 days leads to the accumulation of the target L-amino acid in the culture fluid.

После выращивания твердые частицы, такие как клетки и клеточный дебрис, могут быть удалены из жидкой среды центрифугированием или мембранной фильтрацией и затем целевая L-аминокислота может быть выделена из ферментативной смеси сочетанием известных способов, таких как концентрация, ионообменная хроматография, кристаллизация и т.п.After growth, solid particles such as cells and cell debris can be removed from the liquid medium by centrifugation or membrane filtration, and then the target L-amino acid can be isolated from the enzymatic mixture by a combination of known methods, such as concentration, ion exchange chromatography, crystallization, etc. .

ПримерыExamples

Настоящее изобретение более подробно будет 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.Example 1

Получение мутантного штамма Е.coli MG1655, имеющего удаленный ген argE и содержащего плазмиду pJ-T, несущую ген argJ из Т. neapolitanaObtaining a mutant E. coli strain MG1655 having the deleted argE gene and containing the plasmid pJ-T carrying the argJ gene from T. neapolitana

Сначала, мутантный штамм Е.coli MG1655, имеющий удаленный ген argR, получали с использованием известного метода (Datsenko K.A. и Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6645) (Пример 1.1). Затем, ген argE удаляли с использованием того же метода (Пример 1.2). Ген устойчивости к хлорамфениколу (cat, CmR-маркер) использовали, чтобы отметить мутацию ΔargR, и ген устойчивости к канамицину (kan, KmR-маркер) использовали, чтобы отметить мутацию ΔargE. Клетки излечивали от CmR-маркера, как описано (Datsenko K.A. и Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6645). Плазмиду pJ-T, содержащую ген argJ из T. neapolitana (патент США №6897048), вводили в полученные мутантные штаммы Е.coli MG1655ΔargR и ΔargRΔargE::Km методом электропорации. Электропорацию проводили с помощью электропоратора «Bio-Rad» (США) (№165-2098, версия 2-89) в соответствии с инструкциями производителя. Таким образом были получены мутантные штаммы Е.coli MG1655ΔargR/pJ-T и ΔargRΔargE::Km/pJ-T.First, a mutant E. coli strain MG1655 having the deleted argR gene was obtained using a known method (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6645) (Example 1.1 ) Then, the argE gene was removed using the same method (Example 1.2). The chloramphenicol resistance gene (cat, Cm R marker) was used to mark the ΔargR mutation, and the kanamycin resistance gene (kan, Km R marker) was used to mark the ΔargE mutation. Cells were cured of the Cm R marker as described (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6645). Plasmid pJ-T containing the argJ gene from T. neapolitana (US patent No. 6897048) was introduced into the obtained mutant E. coli strains MG1655ΔargR and ΔargRΔargE :: Km by electroporation. Electroporation was carried out using a Bio-Rad electroporator (USA) (No. 165-2098, version 2-89) in accordance with the manufacturer's instructions. Thus, mutant E. coli strains MG1655ΔargR / pJ-T and ΔargRΔargE :: Km / pJ-T were obtained.

Пример 1.1.Example 1.1.

Делеция гена argRArgR gene deletion

Штамм Е.coli MG1655ΔargR получали методом λRed-зависимой интеграции, разработанным Datsenko K.A. и Wanner B.L. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6645). ДНК-фрагмент, содержащий маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR), получали методом ПЦР с использованием праймеров P1 (SEQ ID NO:9) и Р2 (SEQ ID NO:10) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR в качестве матрицы (WO2005010175 А1). Праймер Р1 содержит участок, комплементарный участку, расположенному на 5'-конце гена argR, и участок, комплементарный участку attR. Праймер Р2 содержит участок, комплементарный участку, расположенному на 3'-конце гена argR, и участок, комплементарный участку attL. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 3 мин при 95°С; профиль для начальных двух циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для конечных 25 циклов: 30 сек при 95°С, 30 сек при 54°С, 40 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный методом ПЦР продукт (около 1.600 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле и использовали для электропорации в штамм Е.coli MG1655, содержащий плазмиду pKD46 с репликоном, обладающим температурной чувствительностью. Плазмида pKD46 (Datsenko K.A. и Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6б45) содержит ДНК-фрагмент фага λ длиной 2,154 нуклеотидов (положения нуклеотидов от 31088 до 33241, GenBank инвентарный №: J02459), включающий гены λRed гомологичной рекомбинационной системы (γ, β, ехо гены) под контролем арабиноза-индуцируемого промотора ParaB. Плазмида pKD46 необходима для интеграции продукта, полученного методом ПЦР, в хромосому штамма Е.coli МО 1655 (АТСС 47076). Штамм Е.coli MG1655, содержащий рекомбинантную плазмиду pKD46, можно получить из Е.coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, инвентарный номер CGSC7669.The E. coli strain MG1655ΔargR was obtained by the λRed-dependent integration method developed by Datsenko KA and Wanner BL [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6645). A DNA fragment containing a chloramphenicol resistance marker (Cm R ) was obtained by PCR using primers P1 (SEQ ID NO: 9) and P2 (SEQ ID NO: 10) and plasmid pMW118-attL-Cm-attR as a matrix ( WO2005010175 A1). Primer P1 comprises a region complementary to the region located at the 5 ′ end of the argR gene and a region complementary to the attR region. Primer P2 contains a region complementary to the region located at the 3 ′ end of the argR gene, and a region complementary to the attL region. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 3 min at 95 ° C; profile for the initial two cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the final 25 cycles: 30 sec at 95 ° C, 30 sec at 54 ° C, 40 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The product obtained by PCR (about 1,600 bp) was purified by agarose gel electrophoresis and used for electroporation into E. coli strain MG1655 containing plasmid pKD46 with a temperature-sensitive replicon. Plasmid pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6b45) contains a phage λ DNA fragment of 2.154 nucleotides in length (nucleotide positions 31088 to 33241, GenBank accession no. : J02459), including the λRed genes of the homologous recombination system (γ, β, exo genes) under the control of the arabinose-induced P araB promoter. Plasmid pKD46 is necessary for the integration of the product obtained by PCR into the chromosome of E. coli strain MO 1655 (ATCC 47076). The E. coli strain MG1655 containing the recombinant plasmid pKD46 can be obtained from E. coli Genetic Stock Center, Yale University, New Haven, USA, accession number CGSC7669.

Электрокомпетентные клетки готовили следующим способом: штамм Е.coli MG1655/pKD46 выращивали при 30°С в течение ночи на среде LB (среда Luria-Bertani, также называемая лизогенная среда, как описано в Sambrook, J. и Russell, D.W. (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press), содержащей ампициллин (150 мг/л). Затем клеточную культуру растворяли 100 раз в 5 мл SOB среды (Sambrook J. и Russell D.W., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001), содержащей ампициллин (150 мг/л) и L-арабинозу (1 мМ). Клетки выращивали с аэрацией (250 об/мин) при 30°С до OD600 ≈0.6. Электрокомпетентные клетки готовили, концентрируя в 100 раз и трехкратно промывая деионизированной холодной водой. Электропорацию проводили, используя 70 µл клеток и ≈100 нг продукта ПЦР. После электропорации клетки инкубировали в 1 мл среды SOC (Sambrook J. и Russell D.W., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001) при 37°С в течение 2,5 ч, помещали в L-агар, содержащий хлорамфеникол (25 мг/л), и выращивали при 37°С для отбора CmR-рекомбинантов. Чтобы удалить плазмиду pKD46, клетки высевали два раза на L-агар, содержащий хлорамфеникол (25 мг/л), при 42°С и полученные колонии тестировали на чувствительность к ампициллину. Маркер CmR удаляли с использованием хелперной плазмиды pMW-Int/Xis (WO2005010175 А1), которую электропорировали в выбранные бесплазмидные интегранты с использованием методики, как описано выше для электропорации ПЦР-фрагмента. После электропорации клетки помещали в L-агар, содержащий 0,5% глюкозы и ампициллина (150 мг/л), и инкубировали при 37°С в течение ночи, чтобы индуцировать синтез белков Int/Xis. Рост клонов проводили на L-агаре без хлорамфеникола, чтобы выбрать CmS (чувствительные к хлорамфениколу) варианты. Таким образом получали штамм Е.coli MG1655ΔargR.Electrocompetent cells were prepared as follows: E. coli strain MG1655 / pKD46 was grown at 30 ° C. overnight in LB medium (Luria-Bertani medium, also called lysogenic medium, as described in Sambrook, J. and Russell, DW (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3 rd ed.) Cold Spring Harbor Laboratory Press), containing ampicillin (150 mg / l).. The cell culture was dissolved 100 times with 5 ml of SOB medium (Sambrook J. and Russell DW, Molecular Cloning:. A Laboratory Manual ( 3 rd ed), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001) containing ampicillin (150 mg / l) and L-arabinose (1 mM). Cells were grown with aeration (250 rpm) at 30 ° C to OD 600 ≈0.6. Electrocompetent cells were prepared by concentrating 100 times and washing three times with deionized cold water. Electroporation was performed using 70 μl of cells and ≈100 ng of PCR product. After electroporation cells were incubated in 1 ml of SOC medium (Sambrook J. and Russell DW, Molecular Cloning:. A Laboratory Manual ( 3 rd ed), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001) at 37 ° C for 2.5 h, placed in L-agar containing chloramphenicol (25 mg / L) and grown at 37 ° C to select Cm R recombinants. To remove the pKD46 plasmid, cells were plated twice on L-agar containing chloramphenicol (25 mg / L) at 42 ° C and the resulting colonies were tested for sensitivity to ampicillin. The Cm R marker was removed using the pMW-Int / Xis helper plasmid (WO2005010175 A1), which was electroporated into the selected non-plasmid integrants using the technique described above for electroporation of the PCR fragment. After electroporation, the cells were placed in L-agar containing 0.5% glucose and ampicillin (150 mg / L) and incubated at 37 ° C overnight to induce the synthesis of Int / Xis proteins. Clone growth was performed on L-agar without chloramphenicol to select Cm S (chloramphenicol-sensitive) variants. Thus, the E. coli strain MG1655ΔargR was obtained.

Пример 1.2.Example 1.2

Деления гена argEArgE gene divisions

Штамм Е.coli MG1655ΔargR, имеющий удаленный ген argE, получали методом λRed-зависимой интеграции, изначально разработанным Datsenko K.A. и Wanner B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6645). ДНК-фрагмент, содержащий маркер KmR, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р3 (SEQ ID NO:11) и Р4 (SEQ ID NO:12) и плазмиды pMW118-attL-Km-attR в качестве матрицы (Katashkina Zh.I. et al., Mot Biol. (Mosk.), 2005, 39(5):823-831). Штамм Е.coli MG1655ΔargR/pKD46 использовали для электропорации полученного ДНК-фрагмента (Пример 1.1). Клетки с устойчивостью к антибиотикам отбирали с помощью канамицина (25 мг/л) и полученный KmR-рекомбинант излечивали от плазмиды pKD46, как описано в Примере 1.1. Таким образом получали Е.coli MG1655ΔargRΔargE::Km.The E. coli strain MG1655ΔargR having the deleted argE gene was obtained by the λRed-dependent integration method originally developed by Datsenko KA and Wanner BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6645). A DNA fragment containing the Km R marker was obtained by PCR using primers P3 (SEQ ID NO: 11) and P4 (SEQ ID NO: 12) and plasmid pMW118-attL-Km-attR as a template (Katashkina Zh.I. et al., Mot Biol. (Mosk.), 2005, 39 (5): 823-831). The E. coli strain MG1655ΔargR / pKD46 was used for electroporation of the obtained DNA fragment (Example 1.1). Antibiotic resistant cells were selected using kanamycin (25 mg / L) and the resulting Km R recombinant was cured of the plasmid pKD46 as described in Example 1.1. Thus, E. coli MG1655ΔargRΔargE :: Km was obtained.

Пример 2.Example 2

Получение L-аргинина с помощью модифицированного штамма Е.coli MG1655, имеющего удаленный ген argE и содержащего плазмиду pJ-T, несущую ген argJ из Т. neapolitanaObtaining L-arginine using a modified E. coli strain MG1655 having the deleted argE gene and containing the pJ-T plasmid carrying the argJ gene from T. neapolitana

Восемь независимых колоний каждого полученного штамма (Е.coli MG1655ΔargR/pJ-T и ΔargRΔargE::Km/pJ-T) были отобраны для оценки продукции L-аргинина. Полученные штаммы выращивали в чашках с L-агаром при 37°С в течение ночи, затем петлю с каждой из полученных культур вводили в 2 мл ферментационной среды в пробирки 20×200 мм и культивировали при 32°С в течение 72 часов на роторной качалке (220-230 об/мин).Eight independent colonies of each strain obtained (E. coli MG1655ΔargR / pJ-T and ΔargRΔargE :: Km / pJ-T) were selected to evaluate L-arginine production. The obtained strains were grown in L-agar plates at 37 ° C overnight, then a loop from each of the obtained cultures was introduced into 2 ml of fermentation medium in 20 × 200 mm tubes and cultivated at 32 ° C for 72 hours on a rotary shaker ( 220-230 rpm).

Содержание ферментационной среды (г/л):The content of the fermentation medium (g / l):

ГлюкозаGlucose 50fifty (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 3535 K2HPO4 K 2 HPO 4 2.02.0 MgSO4×7H2OMgSO 4 × 7H 2 O 1.01.0 Тиамин гидрохлоридThiamine hydrochloride 0.0020.002 Экстракт дрожжейYeast extract 1.0-5.01.0-5.0 СаСО3 CaCO 3 20twenty

Глюкозу и сульфат магния стерилизовали отдельно. СаСО3 стилизовали сухим жаром при 180°С в течение 2 часов. Значение рН поддерживали на уровне 7,0. Антибиотики вводили в среду после стерилизации.Glucose and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was stylized with dry heat at 180 ° C for 2 hours. The pH value was maintained at 7.0. Antibiotics were introduced into the medium after sterilization.

Количество накопленного в среде L-аргинина определяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) или бумажной хроматографии с использованием подвижной фазы: бутанол: уксусная кислота: вода=4:1:1 (об./об.). Раствор нингидрина (2%) в ацетоне использовали в качестве окрашивающего реагента. Пятно, содержащее L-аргинин, вырезали, L-аргинин элюировали 0,5% водным раствором CdCl2 и количество L-аргинина оценивали спектрофотометрически при 540 нм. Результаты 8 независимых пробирочных ферментации (как среднее значение) представлены в Таблице 1. Как можно видеть из Таблицы 1, модифицированный штамм Е.coli MG1655ΔargR/pJ-T вызывает большее накопление L-аргинина по сравнению с родительским штаммом Е.coli MG1655ΔargRΔargE::Km/pJ-T.The amount of L-arginine accumulated in the medium was determined by thin layer chromatography (TLC) or paper chromatography using the mobile phase: butanol: acetic acid: water = 4: 1: 1 (v / v). A solution of ninhydrin (2%) in acetone was used as a coloring reagent. A spot containing L-arginine was excised, L-arginine was eluted with a 0.5% aqueous solution of CdCl 2, and the amount of L-arginine was evaluated spectrophotometrically at 540 nm. The results of 8 independent fermentation tubes (as an average value) are presented in Table 1. As can be seen from Table 1, the modified E. coli strain MG1655ΔargR / pJ-T causes a greater accumulation of L-arginine compared to the parent E. coli strain MG1655ΔargRΔargE :: Km / pJ-T.

Пример 3.Example 3

Получение мутантного штамма Е.coli MG1655, имеющего удаленный ген argE и ген argJ из Т. neapolitana, введенный в хромосомуObtaining a mutant E. coli strain MG1655 having the deleted argE gene and argJ gene from T. neapolitana introduced into the chromosome

Ген argJ из Т. neapolitana вставляли в хромосому штамма Е.coli MG1655ΔargR, чтобы избавиться от эффекта неустойчивости плазмиды pJ-T, несущей ген argJ. Чтобы усилить экспрессию гена argJ, получали эффективный искусственный промотор Pnlp8φ10, который был помещен перед геном argJ (Пример 3.1).The argJ gene from T. neapolitana was inserted into the chromosome of E. coli strain MG1655ΔargR to get rid of the instability effect of plasmid pJ-T carrying the argJ gene. To enhance the expression of the argJ gene, an efficient artificial P nlp8φ10 promoter was obtained that was placed in front of the argJ gene (Example 3.1).

С целью исключить естественную продукцию L-аргинина, ген argA удаляли из хромосомы (Пример 3.1).In order to exclude the natural production of L-arginine, the argA gene was removed from the chromosome (Example 3.1).

Штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ использовали в дельнейших генетических операциях. Мутацию ΔargE помечали геном устойчивости к канамицину (kan) (Пример 1.2) и вводили в хромосому штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ, используя хорошо известный метод P1-трансдукции (Miller J.H., Experiments in molecular genetics, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1972). Колонии Km-устойчивых трансдуктантов отбирали на L-агаре, содержащем канамицин (25 мг/л) (Пример 1). Таким образом получали штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJΔargE::Km.The E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ was used in further genetic operations. The ΔargE mutation was labeled with the kanamycin resistance gene (kan) (Example 1.2) and introduced into the chromosome of E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ using the well-known P1 transduction method (Miller JH, Experiments in molecular genetics, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1972). Colonies of Km-resistant transductants were selected on L-agar containing kanamycin (25 mg / L) (Example 1). Thus, the E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJΔargE :: Km was obtained.

Пример 3.1.Example 3.1

Получение штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJObtaining strain E. coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ

Штамм Е.coli MG1655, содержащий удаленный ген argA, помеченный cat-геном, получали методом λRed-зависимой интеграции, изначально разработанным Datsenko K.А. и Wanner B.L. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97(12):6640-6645) (Пример 1.1). ДНК-фрагмент, содержащий CmR-маркер, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р5 (SEQ ID NO:13) и Р6 (SEQ ID NO:14) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR в качестве матрицы (WO2005010175 А1). Штамм Е.coli MG1655Δarg/pKD46 использовали для электропорации полученным ДНК-фрагментом. Маркер устойчивости к хлорамфениколу (CmR) удаляли с применением плазмиды pMW-Int/Xis (WO2005010175 А1), как описано в Примере 1.1. Таким образом был получен штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargR.The E. coli strain MG1655 containing the deleted argA gene labeled with the cat gene was obtained by the λRed-dependent integration method, originally developed by Datsenko K.A. and Wanner BL (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97 (12): 6640-6645) (Example 1.1). The DNA fragment containing the Cm R marker was obtained by PCR using primers P5 (SEQ ID NO: 13) and P6 (SEQ ID NO: 14) and plasmid pMW118-attL-Cm-attR as a template (WO2005010175 A1). The E. coli strain MG1655Δarg / pKD46 was used for electroporation of the obtained DNA fragment. The chloramphenicol resistance marker (Cm R ) was removed using the plasmid pMW-Int / Xis (WO2005010175 A1) as described in Example 1.1. Thus, the E. coli strain MG1655ΔargAΔargR was obtained.

ДНК-фрагмент, содержащий промотор гена nlpD из Е.coli, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р7 (SEQ ID NO:15) и Р8 (SEQ ID NO:16) и хромосомной ДНК Е.coli MG1655 в качестве матрица. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 3 мин при 95°С; профиль для начальных 2 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для конечных 25 циклов: 20 сек при 94°С, 20 сек при 55°С, 15 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный ДНК-фрагмент (около 200 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле и обрабатывали эндонуклеазами PaeI и SalI (Fermentas) (Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual», 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989); инструкции производителя). Полученный ДНК-фрагмент лигировали с плазмидой pMIV-5JS (Российская патентная заявка №2006132818 и ЕР 1942183), которую предварительно обрабатывали эндонуклеазами Pael и SalI, придерживаясь инструкций производителя. Лигирующую смесь инкубировали при 4°С в течение ночи и затем использовали для трансформации штамма Е.coli MG1655 (АТСС 47076) электропорацией, как описано в Примере 1. Полученные трансформанты помещали на L-агар, содержащий ампициллин (50 мг/л), и чашки инкубировали при 37°С в течение ночи до тех пор, пока индивидуальные колонии не станут заметны. Из полученных трансформантов выделяли плазмиды и анализировали методом рестрикции с использованием нуклеаз Pael и SalI. Таким образом получили плазмиду pMIV-PnlpD, содержащую нативный промотор PnlpD гена nlpD из Е.coli.The DNA fragment containing the nlpD gene promoter from E. coli was obtained by PCR using primers P7 (SEQ ID NO: 15) and P8 (SEQ ID NO: 16) and E. coli chromosomal DNA MG1655 as a template. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 3 min at 95 ° C; profile for the initial 2 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the final 25 cycles: 20 sec at 94 ° C, 20 sec at 55 ° C, 15 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The resulting DNA fragment (about 200 bp) was purified by agarose gel electrophoresis and treated with endonucleases PaeI and SalI (Fermentas) (Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989); manufacturer's instructions). The resulting DNA fragment was ligated with plasmid pMIV-5JS (Russian patent application No. 2006132818 and EP 1942183), which was pretreated with endonuclease Pael and SalI, following the manufacturer's instructions. The ligation mixture was incubated at 4 ° C. overnight and then used to transform E. coli strain MG1655 (ATCC 47076) by electroporation as described in Example 1. The resulting transformants were placed on L-agar containing ampicillin (50 mg / L), and plates were incubated at 37 ° C. overnight until individual colonies were visible. Plasmids were isolated from the obtained transformants and analyzed by restriction method using Pael and SalI nucleases. Thus, the plasmid pMIV-PnlpD containing the native P nlpD promoter of the nlpD gene from E. coli was obtained.

Проводили рандомизацию -10 участка промотора PnlpD и отбор промотора Pnlp8. 3'-Конец промотора PnlpD получали методом ПЦР с использованием праймеров Р7 (SEQ ID NO:15) и Р9 (SEQ ID NO:17) и плазмиды pMIV-PnlpD в качестве матрицы. Праймер Р9 содержит случайные нуклеотиды, которые обозначены в последовательности SEQ ID NO:17 как «n», где n это A, G, С или Т. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 3 мин при 95°С; профиль для начальных 2 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для финальных 25 циклов: 20 сек при 94°С, 20 сек при 60°С, 15 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. 5'-Конец промотора PnlpD получали методом ПЦР с использованием праймеров Р8 (SEQ ID NO:16) и P10 (SEQ ID NO:18) и плазмиды pMIV-PnlpD в качестве матрицы. Праймер Р10 содержит случайные нуклеотиды, которые обозначены в последовательности SEQ ID NO:18 как «n», где n это А, G, С, или Т. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 3 мин при 95°С; профиль для начальных 2 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для финальных 25 циклов: 20 сек при 94°С, 20 сек при 60°С, 15 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С.A -10 region of the P nlp D promoter was randomized and a P nlp8 promoter was selected . The 3'-end of the P nlpD promoter was obtained by PCR using primers P7 (SEQ ID NO: 15) and P9 (SEQ ID NO: 17) and plasmid pMIV-PnlpD as template. Primer P9 contains random nucleotides that are designated in sequence SEQ ID NO: 17 as "n", where n is A, G, C or T. Conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 3 min at 95 ° C; profile for the initial 2 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the final 25 cycles: 20 sec at 94 ° C, 20 sec at 60 ° C, 15 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The 5'-end of the P nlpD promoter was obtained by PCR using primers P8 (SEQ ID NO: 16) and P10 (SEQ ID NO: 18) and plasmid pMIV-PnlpD as template. Primer P10 contains random nucleotides that are designated in sequence SEQ ID NO: 18 as “n”, where n is A, G, C, or T. Conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 3 min at 95 ° C; profile for the initial 2 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the final 25 cycles: 20 sec at 94 ° C, 20 sec at 60 ° C, 15 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C.

Оба полученных ДНК-фрагмента очищали методом электрофореза в агарозном геле, обрабатывали эндонуклеазой BglII (Fermentas) и лигировали в эквимолярном соотношении (Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual», 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Лигирующую смесь инкубировали при 4°С в течение ночи. Полученный ДНК-фрагмент получали методом ПЦР с использованием праймеров Р7 (SEQ ID NO:15) и Р8 (SEQ ID NO:16) и полученного ДНК-фрагмента в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 3 мин при 95°С; профиль для начальных 2 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для финальных 12 циклов: 20 сек при 94°С, 20 сек при 60°С, 15 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный ДНК-фрагмент (около 200 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле.Both obtained DNA fragments were purified by agarose gel electrophoresis, treated with BglII endonuclease (Fermentas) and ligated in equimolar ratios (Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). The ligation mixture was incubated at 4 ° C. overnight. The obtained DNA fragment was obtained by PCR using primers P7 (SEQ ID NO: 15) and P8 (SEQ ID NO: 16) and the obtained DNA fragment as a matrix. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 3 min at 95 ° C; profile for the initial 2 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the final 12 cycles: 20 sec at 94 ° C, 20 sec at 60 ° C, 15 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The resulting DNA fragment (about 200 bp) was purified by agarose gel electrophoresis.

Очищенный ДНК-фрагмент обрабатывали фрагментом Кленова (Fermentas) и лигировали в эквимолярном соотношении с плазмидой pMW118-λattL-KmR-λattR (Российская патентная заявка №2006134574), которую предварительно обрабатывали эндонуклеазой XbaI (Fermentas) и фрагментом Кленова. Лигирующую смесь инкубировали при 4°С в течение ночи и затем использовали для трансформации штамма Е.coli MG1655 электропорацией, как описано в Примере 1. Полученные трансформанты помещали на L-агар, содержащий канамицин (20 мг/л), и чашки инкубировали при 37°С в течение ночи до тех пор, пока не будут заметны индивидуальные колонии. Из полученных трансформантов выделяли плазмиды и анализировали методом рестрикции с использованием нуклеаз PstI и HindIII (Fermentas) (Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis Т., «Molecular Cloning: A Laboratory Manual», 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989); руководство производителя). Таким образом была получена плазмида pMW-Km-Pnlp8, содержащая промотор Pnlp8.The purified DNA fragment was treated with a Klenov fragment (Fermentas) and ligated in equimolar ratio with the plasmid pMW118-λattL-Km R- λattR (Russian Patent Application No. 2006134574), which was pretreated with XbaI endonuclease (Fermentas) and Klenov fragment. The ligation mixture was incubated at 4 ° C. overnight and then used to transform E. coli strain MG1655 by electroporation as described in Example 1. The resulting transformants were placed on L-agar containing kanamycin (20 mg / L), and plates were incubated at 37 ° C overnight until individual colonies are visible. Plasmids were isolated from the obtained transformants and analyzed by restriction method using PstI and HindIII (Fermentas) nucleases (Sambrook J., Fritsch EF and Maniatis T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press ( 1989); manufacturer's manual). Thus, the plasmid pMW-Km-Pnlp8 containing the P nlp8 promoter was obtained .

ДНК-фрагмент, содержащий ген argJ, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р11 (SEQ ID NO:19) и Р12 (SEQ ID NO:20) и плазмиды pJ-T (патент США 6897048) в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 1 мин при 95°С; профиль для 25 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 55°С, 1 мин при 72°С; финальная элонгация - 2 мин при 72°С. Полученный ДНК-фрагмент (около 1.200 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле.The DNA fragment containing the argJ gene was obtained by PCR using primers P11 (SEQ ID NO: 19) and P12 (SEQ ID NO: 20) and plasmid pJ-T (US patent 6897048) as a template. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 1 min at 95 ° C; profile for 25 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 55 ° C, 1 min at 72 ° C; final elongation - 2 min at 72 ° C. The resulting DNA fragment (about 1,200 bp) was purified by agarose gel electrophoresis.

ДНК-фрагмент, содержащий кассету λattL-Km-λattR-Pnlp8φ10, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р13 (SEQ ID NO:21) и Р14 (SEQ ID NO:22) и плазмиды pMW-Km-Pnlp8 в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 1 мин при 95°С; профиль для 25 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 55°С, 1 мин 40 сек при 72°С; финальная элонгация 5 мин при 72°С. Полученный ДНК-фрагмент (около 1.700 п.н.) (Фигура 1) очищали методом электрофореза в агарозном геле. Праймеры Р11 (SEQ ID NO:19) и Р14 (SEQ ID NO:22) содержали перекрывающиеся участки.A DNA fragment containing the λattL-Km-λattR-P nlp8φ10 cassette was obtained by PCR using primers P13 (SEQ ID NO: 21) and P14 (SEQ ID NO: 22) and plasmid pMW-Km-Pnlp8 as a template. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 1 min at 95 ° C; profile for 25 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 55 ° C, 1 min 40 sec at 72 ° C; final elongation 5 min at 72 ° C. The resulting DNA fragment (about 1.700 bp) (Figure 1) was purified by agarose gel electrophoresis. Primers P11 (SEQ ID NO: 19) and P14 (SEQ ID NO: 22) contained overlapping portions.

Полученный ДНК-фрагмент (Фигура 1) с перекрывающимися участками получали методом ПЦР с использованием праймеров Р12 (SEQ ID NO:20) и Р13 (SEQ ID NO:21) и полученного фрагмента ДНК в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 2 мин при 95°С; профиль для 30 циклов: 30 сек при 94°С, 30 сек при 55°С, 2 мин при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный ДНК-фрагмент (около 2.900 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле.The obtained DNA fragment (Figure 1) with overlapping regions was obtained by PCR using primers P12 (SEQ ID NO: 20) and P13 (SEQ ID NO: 21) and the obtained DNA fragment as a template. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 2 min at 95 ° C; profile for 30 cycles: 30 sec at 94 ° C, 30 sec at 55 ° C, 2 min at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The resulting DNA fragment (about 2.900 bp) was purified by agarose gel electrophoresis.

Полученный ДНК-фрагмент содержит KmR-маркер и ген argJ под контролем промотора Pnlp8φ10. Этот фрагмент интегрировали вместо кластера artPIQMJ генов в хромосоме штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargR методом λRed-зависимой интеграции, как описано выше. Таким образом получали штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ.The resulting DNA fragment contains the Km R marker and the argJ gene under the control of the P nlp8φ10 promoter. This fragment was integrated instead of a cluster of artPIQMJ genes in the chromosome of E. coli strain MG1655ΔargAΔargR by λRed-dependent integration, as described above. Thus, the E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ was obtained.

Пример 4.Example 4

Получение L-аргинина с помощью модифицированного штамма Е.coli MG1655, имеющего удаленный ген argE и ген argJ из Т.neapolitana, введенный в хромосомуObtaining L-arginine using a modified E. coli strain MG1655 having the deleted argE gene and the argJ gene from T.neapolitana introduced into the chromosome

Шесть независимых колоний каждого из полученных штаммов (Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ и MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJΔargE::Km) были отобраны для оценки продукции L-аргинина. Продукцию L-аргинина определяли, как описано в Примере 2. Результаты 6 независимых пробирочных ферментации (как средний результат) приведены в Таблице 2. Как можно видеть из Таблицы 2, модифицированный штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJΔargE::Km вызывает большее накопление L-аргинина по сравнению с родительским штаммом Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ.Six independent colonies of each of the obtained strains (E. coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ and MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJΔargE :: Km) were selected to evaluate the production of L-arginine. L-arginine production was determined as described in Example 2. The results of 6 independent fermentation tubes (as an average result) are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the modified E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJΔargE :: Km causes a greater accumulation of L-arginine in comparison with the parent E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ.

Пример 5.Example 5

Получение мутантного штамма Е.coli MG1655, имеющего ослабленный ген argE и ген argJ из Т. neapolitana, введенный в хромосомуObtaining a mutant E. coli strain MG1655 having a weakened argE gene and an argJ gene from T. neapolitana introduced into the chromosome

Штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ использовали в качестве родительского штамма для получения штамма, имеющего ген argE с ослабленной экспрессией. Во-первых, вводили CmR-маркер в межгенный участок между генами ррс и argE штамма MG1655 методом λRed-зависимой интеграции (Пример 1.1). ДНК-фрагмент, содержащий CmR-маркер, кодируемый геном cat, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р15 (SEQ ID NO:23) и Р16 (SEQ ID NO:24) и плазмиды pMW118-attL-Cm-attR в качестве матрицы (WO2005010175 А1). Праймер Р15 содержит участок, комплементарный участку, расположенному ниже гена argE, и участок, комплементарный attR. Праймер Р16 содержит участок, комплементарный участку, расположенному ниже гена ррс, и участок, комплементарный attL. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 3 мин при 95°С; профиль для начальных 2 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 50°С, 40 сек при 72°С; профиль для начальных 25 циклов: 30 сек при 95°С, 30 сек при 54°С, 40 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Продукт ПЦР (около 1.600 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле и использовали для электропорации штамма Е.coli MG1655/pKD46, как описано в Примере 1.1. После электротрансформации штамма Е.coli MG1655/pKD46 полученным фрагментом ДНК, содержащим ген cat, несколько колоний помещали на чашки с L-агаром, содержащим хлорамфеникол (20 мг/л). Электрокомпетентные клетки готовили, электропорацию проводили и CmR-рекомбинанты отбирали, как описано в Примере 1.1. Таким образом получали штамм Е.coli MG1655-Cm-argE.The E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ was used as the parent strain to obtain a strain having the reduced expression expression argE gene. First, a Cm R marker was introduced into the intergenic region between the ppc and argE genes of strain MG1655 by the λRed-dependent integration method (Example 1.1). The DNA fragment containing the Cm R marker encoded by the cat gene was obtained by PCR using primers P15 (SEQ ID NO: 23) and P16 (SEQ ID NO: 24) and plasmid pMW118-attL-Cm-attR as a matrix ( WO2005010175 A1). Primer P15 contains a region complementary to a region located below the argE gene and a region complementary to attR. Primer P16 contains a plot complementary to the plot located below the ppC gene and a plot complementary to attL. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 3 min at 95 ° C; profile for the initial 2 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 50 ° C, 40 sec at 72 ° C; profile for the initial 25 cycles: 30 sec at 95 ° C, 30 sec at 54 ° C, 40 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The PCR product (about 1,600 bp) was purified by agarose gel electrophoresis and used for electroporation of the E. coli strain MG1655 / pKD46, as described in Example 1.1. After electrotransformation of E. coli strain MG1655 / pKD46 with the obtained DNA fragment containing the cat gene, several colonies were placed on plates with L-agar containing chloramphenicol (20 mg / L). Electrocompetent cells were prepared, electroporation was performed, and Cm R recombinants were selected as described in Example 1.1. Thus, the E. coli strain MG1655-Cm-argE was obtained.

Во-вторых, получали замену L76K в ArgE. Первый ДНК-фрагмент, содержащий CmR-маркер и дистальную часть argE, кодирующую мутацию L76K, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р17 (SEQ ID NO:25) и Р18 (SEQ ID NO:26), содержащие перекрывающиеся участки, и хромосомную ДНК штамма Е.coli MG1655-Cm-argE в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 1 мин при 95°С; профиль для 25 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 55°С, 2 мин при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный первый ДНК-фрагмент (около 2.800 п.н.) (Фигура 2) очищали методом электрофореза в агарозном геле.Secondly, L76K substitution in ArgE was obtained. The first DNA fragment containing the Cm R marker and the distal argE portion encoding the L76K mutation was obtained by PCR using primers P17 (SEQ ID NO: 25) and P18 (SEQ ID NO: 26) containing overlapping regions and chromosomal DNA E. coli strain MG1655-Cm-argE as a matrix. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 1 min at 95 ° C; profile for 25 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 55 ° C, 2 min at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The obtained first DNA fragment (about 2.800 bp) (Figure 2) was purified by agarose gel electrophoresis.

Второй ДНК-фрагмент, содержащий проксимальную часть argE, кодирующую мутацию L76K, получали методом ПЦР с использованием праймеров Р19 (SEQ ID NO:27) и Р20 (SEQ ID NO:28) и хромосомной ДНК штамма Е.coli MG1655-Cm-argE в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 1 мин при 95°С; профиль для 25 циклов: 1 мин при 95°С, 30 сек при 55°С, 30 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный второй ДНК-фрагмент (около 300 п.н.) (Фигура 2) очищали методом электрофореза в агарозном геле.The second DNA fragment containing the proximal part of argE encoding the L76K mutation was obtained by PCR using primers P19 (SEQ ID NO: 27) and P20 (SEQ ID NO: 28) and chromosomal DNA of E. coli strain MG1655-Cm-argE c as a matrix. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 1 min at 95 ° C; profile for 25 cycles: 1 min at 95 ° C, 30 sec at 55 ° C, 30 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The obtained second DNA fragment (about 300 bp) (Figure 2) was purified by agarose gel electrophoresis.

Третий ДНК-фрагмент получали методом ПЦР с использованием праймеров Р17 (SEQ ID NO:25) и Р20 (SEQ ID NO:28) и полученных первого и второго ДНК-фрагментов с перекрывающимися участками (Фигура 2) в качестве матрицы. Условия для ПЦР были следующие: начальная денатурация - 2 мин при 95°С; профиль для 30 циклов: 30 сек при 94°С, 30 сек при 55°С, 2 мин 20 сек при 72°С; финальная элонгация - 5 мин при 72°С. Полученный третий ДНК-фрагмент (около 3.100 п.н.) очищали методом электрофореза в агарозном геле. Таким образом получали третий ДНК-фрагмент, содержащий CmR-маркер и ген argE с заменами Т226А и Т227А в нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:3, приводящими к мутации L76K. Мутантный ген argE назвали как ген argEm24.The third DNA fragment was obtained by PCR using primers P17 (SEQ ID NO: 25) and P20 (SEQ ID NO: 28) and the obtained first and second DNA fragments with overlapping regions (Figure 2) as a template. The conditions for PCR were as follows: initial denaturation - 2 min at 95 ° C; profile for 30 cycles: 30 sec at 94 ° C, 30 sec at 55 ° C, 2 min 20 sec at 72 ° C; final elongation - 5 min at 72 ° C. The obtained third DNA fragment (about 3.100 bp) was purified by agarose gel electrophoresis. Thus, a third DNA fragment was obtained containing the Cm R marker and the argE gene with substitutions T226A and T227A in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, resulting in a mutation L76K. The mutant argE gene was named as the argEm24 gene.

Наконец, третий ДНК-фрагмент интегрировали вместо нативного гена argE в хромосому штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlpφ10argJ методом λRed-зависимой интеграции, как описано выше. Таким образом получали штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJargEm24::Cm.Finally, the third DNA fragment was integrated instead of the native argE gene into the chromosome of E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlpφ10 argJ by the λRed-dependent integration method, as described above. Thus, the E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJargEm24 :: Cm was obtained.

Пример 6.Example 6

Продукция L-аргинина с помощью модифицированного штамма Е.coli MG1655, имеющего ослабленный ген argE и ген argJ из Т. neapolitana, введенный в хромосомуProduction of L-arginine using a modified E. coli strain MG1655 having a weakened argE gene and an argJ gene from T. neapolitana introduced into the chromosome

Шесть независимых колоний каждого из полученных штаммов (Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJargEm24::Cm и MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ) были отобраны для оценки продукции L-аргинина. Продукцию L-аргинина оценивали, как описано в Примере 2. Результаты 6 независимых пробирочных ферментации (как среднее значение) представлены в Таблице 3. Как можно видеть из Таблицы 3, модифицированный штамм Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJΔargEm24::Cm вызывает большее накопление L-аргинина по сравнению с родительским штаммом Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ.Six independent colonies of each of the obtained strains (E. coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJargEm24 :: Cm and MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ) were selected to evaluate the production of L-arginine. The production of L-arginine was evaluated as described in Example 2. The results of 6 independent fermentation tubes (as an average value) are presented in Table 3. As can be seen from Table 3, the modified E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJΔargEm24 :: Cm causes a greater accumulation of L-arginine in comparison with the parent E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ.

Пример 7.Example 7

Ферментативная активность мутантного белка ArgEL76K Enzymatic activity of the mutant protein ArgE L76K

Ферментативную активность контрольного белка и мутантного белка ArgEL76K, кодируемого мутантным геном argEm24, измеряли, как описано в Takahara K. et al. FEBS J., 2005, 272:5353-5364, с использованием экстрактов неочищенных белков, полученных после разрушения клеток ультразвуком. Штаммы Е.coli MG1655, MG1655ΔargE, и MG1655argEm24 использовали в качестве источников белка, чтобы оценить уровень ослабления активности ArgE ввиду мутации L76K. Штаммы Е.coli MG1655ΔargE и MG1655argEm24 получали, как описано в Дополнительном примере 1. Как видно из Таблицы 4, белок ArgEL76K показал специфическую активность менее чем около 1% по сравнению с немодифицированным белком ArgE.The enzymatic activity of the control protein and the mutant ArgE L76K protein encoded by the argEm24 mutant gene was measured as described in K. Takahara et al. FEBS J., 2005, 272: 5353-5364, using crude protein extracts obtained after cell disruption by ultrasound. The E. coli strains MG1655, MG1655ΔargE, and MG1655argEm24 were used as protein sources to evaluate the level of attenuation of ArgE activity due to L76K mutation. The E. coli strains MG1655ΔargE and MG1655argEm24 were obtained as described in Supplementary Example 1. As can be seen from Table 4, the ArgE L76K protein showed a specific activity of less than about 1% compared to the unmodified ArgE protein.

Дополнительный пример 1.Additional example 1.

Штамм Е.coli MG1655 ΔargE::Km получали по методике, описанной в Примере 1.2 для штамма Е.coli MG1655ΔargRΔargE::Km. Маркер KmR удаляли с использованием плазмиды pMW-Int/Xis (WO2005010175 A1), как описано в Примере 1.1 для CmR-маркера. Таким образом получали штамм Е.coli MG1655ΔargE.The E. coli strain MG1655 ΔargE :: Km was obtained according to the procedure described in Example 1.2 for the E. coli strain MG1655ΔargRΔargE :: Km. The Km R marker was removed using the plasmid pMW-Int / Xis (WO2005010175 A1) as described in Example 1.1 for the Cm R marker. Thus, the E. coli MG1655ΔargE strain was obtained.

Штамм Е.coli MG1655argEm24::Cm получали, как описано в Примере 5 для штамма Е.coli MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ argEm24::Cm. Маркер CmR удаляли с использованием плазмиды pMW-Int/Xis (WO2005010175 A1), как описано в Примере 1.1. Таким образом получили штамм Е.coli MG1655ΔargEm24.The E. coli strain MG1655argEm24 :: Cm was obtained as described in Example 5 for E. coli strain MG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ argEm24 :: Cm. The Cm R marker was removed using the plasmid pMW-Int / Xis (WO2005010175 A1) as described in Example 1.1. Thus, the E. coli strain MG1655ΔargEm24 was obtained.

Таблица 1Table 1 Влияние мутации ΔargE на продукцию L-аргинина штаммом Е.coli, содержащим плазмиду pJ-T, несущую ген argJ из Т. neapolitanaEffect of ΔargE mutation on L-arginine production by E. coli strain containing the pJ-T plasmid carrying the argJ gene from T. neapolitana ШтаммStrain OD540 OD 540 L-Аргинин, г/лL-Arginine, g / l MG1655ΔargR/pJ-TMG1655ΔargR / pJ-T 14,6±0,714.6 ± 0.7 1,8±0,11.8 ± 0.1 MG1655ΔargRΔargE::Km/pJ-TMG1655ΔargRΔargE :: Km / pJ-T 16,9±0,616.9 ± 0.6 2,8±0,32.8 ± 0.3

Таблица 2table 2 Влияние мутации ΔargE на продукцию L-аргинина штаммом Е.coli, содержащим ген argJ, введенный в хромосомуEffect of ΔargE mutation on L-arginine production by E. coli strain containing the argJ gene introduced into the chromosome ШтаммStrain OD540 OD 540 L-Аргиннн, г/лL-Arghinn, g / l MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJMG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ 24,7±0,524.7 ± 0.5 0,9±0,10.9 ± 0.1 MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJ ΔargE::KmMG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ ΔargE :: Km 23,0±1,323.0 ± 1.3 3,0±0,63.0 ± 0.6

Таблица 3Table 3 Влияние мутации argEm24 на продукцию L-аргинина штаммом Е.coli, имеющим ген argJ, введенный в хромосомуEffect of the argEm24 mutation on L-arginine production by E. coli strain having the argJ gene introduced into the chromosome ШтаммStrain OD540 OD 540 L-Аргинин, г/лL-Arginine, g / l MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlp8φ10argJMG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlp8φ10 argJ 24,7±0,524.7 ± 0.5 0,9±0,10.9 ± 0.1 MG1655ΔargAΔargRΔartP-J::Pnlpφ10argJ argEm24::CmMG1655ΔargAΔargRΔartP-J :: P nlpφ10 argJ argEm24 :: Cm 24,5±3,424.5 ± 3.4 9,3±0,99.3 ± 0.9

Таблица 4Table 4 Влияние мутации argEm24 на активность N-ацетилорнитиндеацетилазы (ArgE) (в нмоль/мг мин) в штамме Е.coli MG1655. Значения приведены как среднее ±SD (n=4), где SD есть стандартное отклонениеThe effect of the argEm24 mutation on the activity of N-acetylornithine deacetylase (ArgE) (in nmol / mg min) in E. coli strain MG1655. Values are given as mean ± SD (n = 4), where SD is the standard deviation ШтаммStrain Специфическая активность ArgE, нмоль/мг минThe specific activity of ArgE, nmol / mg min MG1655 (контроль)MG1655 (control) 750750 MG1655ΔargEMG1655ΔargE <0,5<0.5 MG1655argEm24MG1655argEm24 3,03.0

Claims (10)

1. Бактерия-продуцент L-аргинина, принадлежащая к роду Escherichia, имеющая рекомбинантную ДНК, которая содержит ген argJ, кодирующий фермент, имеющий, по меньшей мере, орнитинацетилтрансферазную активность, отличающаяся тем, что указанная бактерия модифицирована таким образом, что она содержит N-ацетилорнитиндеацетилазу с нарушенной активностью.1. The bacterium-producer of L-arginine, belonging to the genus Escherichia, having recombinant DNA, which contains the argJ gene encoding an enzyme having at least ornithine acetyltransferase activity, characterized in that the bacterium is modified so that it contains N- acetylornithine deacetylase with impaired activity. 2. Бактерия по п. 1, отличающаяся тем, что указанный ген argJ происходит из микроорганизма, имеющего фермент, обладающий активностью орнитинацетилтрансферазы или орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы.2. The bacterium according to claim 1, characterized in that said argJ gene is derived from a microorganism having an enzyme having the activity of ornithine acetyltransferase or ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase. 3. Бактерия по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанный ген argJ происходит из микроорганизма, принадлежащего к семейству, выбранному из группы, состоящей из семейств Thermotogaceae, Bacillaceae и Methanocaldococcaceae.3. The bacterium according to claim 1 or 2, characterized in that said argJ gene is derived from a microorganism belonging to a family selected from the group consisting of the families Thermotogaceae, Bacillaceae and Methanocaldococcaceae. 4. Бактерия по п. 3, отличающаяся тем, что указанный ген argJ происходит из вида Thermotoga neapolitana.4. The bacterium according to claim 3, characterized in that said argJ gene originates from the species Thermotoga neapolitana. 5. Бактерия по п. 1 или 4, отличающаяся тем, что указанный ген argJ кодирует белок, выбранный из группы, состоящей из:
(A) белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:2, который имеет активность орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы;
(B) варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO: 2, но которая включает замену, делецию, вставку и/или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков и имеет активность орнитинацетилтрансферазы/N-ацетилглутаматсинтазы в соответствии с аминокислотной последовательностью, представленной в SEQ ID NO:2.
5. The bacterium according to claim 1 or 4, characterized in that said argJ gene encodes a protein selected from the group consisting of:
(A) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, which has an ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase activity;
(B) a variant of a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, but which includes the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues and has the activity of ornithine acetyltransferase / N-acetylglutamate synthase in accordance with the amino acid sequence represented by in SEQ ID NO: 2.
6. Бактерия по п. 1, отличающаяся тем, что N-ацетилорнитиндеацетилаза является белком, выбранным из группы, состоящей из:
(C) белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:4;
(D) варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO:4, но которая включает замену, делецию, вставку и/или добавление одного или нескольких аминокислотных остатков и активность N-ацетилорнитиндеацетилазы в соответствии с аминокислотной последовательностью, представленной в SEQ ID NO:4.
6. The bacterium according to claim 1, characterized in that N-acetylornithine deacetylase is a protein selected from the group consisting of:
(C) a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4;
(D) a variant of a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, but which includes the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues and the activity of N-acetylornithine deacetylase in accordance with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
7. Бактерия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная активность N-ацетилорнитиндеацетилазы понижена.7. The bacterium according to claim 1, characterized in that the indicated activity of N-acetylornithine deacetylase is reduced. 8. Бактерия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная активность N-ацетилорнитиндеацетилазы отсутствует.8. The bacterium according to claim 1, characterized in that the indicated activity of N-acetylornithine deacetylase is absent. 9. Бактерия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная бактерия принадлежит к виду Escherichia coli.9. The bacterium according to claim 1, characterized in that said bacterium belongs to the species Escherichia coli. 10. Способ получения L-аргинина или его соли, включающий:
(i) выращивание бактерии по любому из пп. 1-9 в питательной среде;
(ii) накопление L-аргинина или его соли в бактерии или культуральной жидкости, или обеих; и, если необходимо,
(iii) выделение L-аргинина или его соли из бактерии или культуральной жидкости.
10. A method of obtaining L-arginine or its salt, including:
(i) growing bacteria according to any one of paragraphs. 1-9 in a nutrient medium;
(ii) the accumulation of L-arginine or its salt in bacteria or culture fluid, or both; and if necessary
(iii) isolation of L-arginine or its salt from a bacterium or culture fluid.
RU2012135337/10A 2012-08-17 2012-08-17 METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE RU2550269C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135337/10A RU2550269C2 (en) 2012-08-17 2012-08-17 METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE
PCT/JP2013/072341 WO2014027702A1 (en) 2012-08-17 2013-08-15 Method for producing l-arginine using bacterium of the family enterobacteriaceae having n-acetylornithine deacetylase with downregulated activity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135337/10A RU2550269C2 (en) 2012-08-17 2012-08-17 METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012135337A RU2012135337A (en) 2014-02-27
RU2550269C2 true RU2550269C2 (en) 2015-05-10

Family

ID=49115554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012135337/10A RU2550269C2 (en) 2012-08-17 2012-08-17 METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2550269C2 (en)
WO (1) WO2014027702A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708165C2 (en) * 2015-07-20 2019-12-04 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Microorganisms for producing putrescine or ornithine and method of producing putrescine or ornithine using said microorganisms

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3420096A1 (en) 2016-02-25 2019-01-02 Ajinomoto Co., Inc. A method for producing l-amino acids using a bacterium of the family enterobacteriaceae overexpressing a gene encoding an iron exporter
CN108642100B (en) * 2018-05-16 2020-12-29 江南大学 Method for synthesizing L-ornithine in corynebacterium crenatum
CN108893438B (en) * 2018-06-25 2022-09-06 江南大学 Method for increasing yield of L-ornithine synthesized by corynebacterium crenatum
CN110964683B (en) * 2019-12-02 2021-08-13 天津科技大学 Genetically engineered bacterium for producing L-arginine and construction method and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2316588C1 (en) * 2004-01-30 2008-02-10 Адзиномото Ко., Инк. Microorganism as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acid (variants)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU875663A1 (en) 1978-06-30 1982-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Strains e. coli vniigenetika voltage 334 ru no.6 and vniigenetika voltage 334 no.7 producersof l-treonite and method for preparing them
JPS5618596A (en) 1979-07-23 1981-02-21 Ajinomoto Co Inc Production of l-lysine through fermentation process
WO1990004636A1 (en) 1988-10-25 1990-05-03 Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Institut Genetiki I Selektsii Promyshlennykh Mikroorganizmov (Vniigenetika) Strain of bacteria escherichia coli, producer of l-threonine
ATE203769T1 (en) 1992-11-10 2001-08-15 Ajinomoto Kk DNA ENCODING ASPARTOCINASE III MUTANTS AND THEIR USE FOR PRODUCING L-THREONINE BY FERMENTATION
JPH07155184A (en) 1993-12-08 1995-06-20 Ajinomoto Co Inc Production of l-lysine by fermentation method
US5998178A (en) 1994-05-30 1999-12-07 Ajinomoto Co., Ltd. L-isoleucine-producing bacterium and method for preparing L-isoleucine through fermentation
ES2160167T3 (en) 1994-06-14 2001-11-01 Ajinomoto Kk ALPHA-CETOGLUTARATE-DEHYDROGENASE GENE.
DE4440118C1 (en) 1994-11-11 1995-11-09 Forschungszentrum Juelich Gmbh Gene expression in coryneform bacteria regulating DNA
HU224975B1 (en) 1998-09-25 2006-04-28 Ajinomoto Kk Process for producing l-amino acids by fermentation and amino acid-producing bacterium strains
JP4682454B2 (en) 2000-06-28 2011-05-11 味の素株式会社 Process for producing novel mutant N-acetylglutamate synthase and L-arginine
RU2207371C2 (en) 2000-09-26 2003-06-27 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" Method for preparing l-amino acids of l-glutamic acid family, strain of bacterium escherichia coli as producer of l-amino acid (variants)
RU2208640C2 (en) 2000-07-06 2003-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" Methof for preparing l-arginine, strain escherichia coli as producer of l-arginine
EP1201758B1 (en) * 2000-10-27 2008-04-09 Ajinomoto Co., Inc. Microorganisms and method for L-arginine production by fermentation
JP4894134B2 (en) 2003-07-29 2012-03-14 味の素株式会社 Methods for determining metabolic fluxes that affect substance production
JP4380305B2 (en) 2003-11-21 2009-12-09 味の素株式会社 Method for producing L-amino acid by fermentation
RU2355763C2 (en) 2006-09-13 2009-05-20 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ) Mutant acetolactase synthase and method of producing branched l-amino acids
RU2418069C2 (en) 2006-09-29 2011-05-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика" (ЗАО АГРИ) Method of constructing recombinant bacteria belonging to genus pantoea and method of l-amino acids production with application of bacteria belonging to genus pantoea

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2316588C1 (en) * 2004-01-30 2008-02-10 Адзиномото Ко., Инк. Microorganism as producer of l-amino acid and method for preparing l-amino acid (variants)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708165C2 (en) * 2015-07-20 2019-12-04 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Microorganisms for producing putrescine or ornithine and method of producing putrescine or ornithine using said microorganisms

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012135337A (en) 2014-02-27
WO2014027702A1 (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2333055T3 (en) MUTANT SYNTHEATE ACETOLACTATE AND PROCEDURE TO PRODUCE L-AMINO ACIDS OF RAMIFIED CHAIN.
RU2215783C2 (en) Mutant n-acetylglutamate synthase (variants), dna fragment, strain of microorganism escherichia coli as producer of arginine and method for preparing l-arginine
JP5846122B2 (en) Bacteria from the family Enterobacteriaceae producing L-aspartic acid or a metabolite derived from L-aspartic acid, and a method for producing a metabolite derived from L-aspartic acid or L-aspartic acid
EP2186881B1 (en) A method for producing an L-amino acid using bacterium of the Enterobacteriaceae family with attenuated expression of a gene coding for small RNA
EP2486123B1 (en) A METHOD FOR PRODUCING AN L-CYSTEINE, L-CYSTINE, A DERIVATIVE OR PRECURSOR THEREOF OR A MIXTURE THEREOF USING A BACTERIUM OF Enterobacteriaceae FAMILY
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
RU2550269C2 (en) METHOD OF PRODUCING L-ARGININE USING Enterobacteriaceae BACTERIA, CONTAINING DISRUPTED-ACTIVITY N-ACETYLORNITHINE DEACETYLASE
JP5214633B2 (en) L-arginine producing Corynebacterium glutamicum mutant and method for producing the same
US9896704B2 (en) Method for producing L-isoleucine using a bacterium of the family Enterobacteriaceae having overexpressed the cycA gene
RU2681475C1 (en) Gluconate repressor variant, l-lysine microorganism-producer therewith and method for obtaining l-lysine based thereon
US10053698B2 (en) Recombinant microorganisms of Escherichia with L-threonine productivity and method of producing L-threonine using the same
KR101804017B1 (en) Microorganisms having L-threonine productivity and a process for producing L-threonine using the same
JP7447810B2 (en) Method for producing tripeptide γ-GLU-VAL-GLY using Enterobacteriaceae
JP2021506331A (en) Method of producing glycine by fermentation
US11390896B2 (en) Method for producing L-methionine using a bacterium of the genus Pantoea
JP7444164B2 (en) Method for producing L-methionine using bacteria
RU2805253C1 (en) New modified polypeptide with reduced citrate synthase activity and method for producing l-amino acid using it
RU2431674C2 (en) Escherichia BACTERIA - PRODUCER OF L-ARGININE WHERE ONE OR MORE artPIQM-artJ CLUSTER GENES ARE INACTIVATED, AND METHOD OF PRODUCING L-ARGININE