RU2758269C1 - Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer - Google Patents

Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer Download PDF

Info

Publication number
RU2758269C1
RU2758269C1 RU2020132712A RU2020132712A RU2758269C1 RU 2758269 C1 RU2758269 C1 RU 2758269C1 RU 2020132712 A RU2020132712 A RU 2020132712A RU 2020132712 A RU2020132712 A RU 2020132712A RU 2758269 C1 RU2758269 C1 RU 2758269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threonine
gene
escherichia coli
inactivated
lysp
Prior art date
Application number
RU2020132712A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Хозов
Дмитрий Михайлович Бубнов
Татьяна Владимировна Выборная
Максим Дмитриевич Кудима
Сергей Павлович Синеокий
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика)
Priority to RU2020132712A priority Critical patent/RU2758269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758269C1 publication Critical patent/RU2758269C1/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
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/08Lysine; Diaminopimelic acid; Threonine; Valine

Landscapes

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

Abstract

FIELD: microbiology.
SUBSTANCE: proposed is an Escherichia coli strain RNCIM B-13774 with the inactivated lysP gene, constituting an L-threonine producer.
EFFECT: invention provides a possibility of expanding the range of Escherichia coli strains producing L-threonine.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Настоящее изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности, к микробиологическому синтезу аминокислоты L-треонина с использованием бактерии вида Escherichia coli.The present invention relates to the microbiological industry, in particular, to the microbiological synthesis of the amino acid L-threonine using a bacterium of the species Escherichia coli.

Традиционно L-аминокислоты в промышленном масштабе получают путем ферментации штаммов-продуцентов. В качестве продуцентов используют как выделенные из природных источников микроорганизмы, так и их производные (US 4278765).Traditionally, L-amino acids are produced on an industrial scale by fermentation of producer strains. Microorganisms isolated from natural sources and their derivatives are used as producers (US 4278765).

Увеличения продукции L-аминокислот достигают путем повышения активности ферментов, вовлеченных в биосинтез аминокислот, и/или уменьшения чувствительности целевого фермента к обратному ингибированию конечным продуктом - продуцируемой L-аминокислотой (WO 9516042, US 5661012, US 6040160).An increase in the production of L-amino acids is achieved by increasing the activity of enzymes involved in the biosynthesis of amino acids and / or decreasing the sensitivity of the target enzyme to inhibition by the final product - produced by the L-amino acid (WO 9516042, US 5661012, US 6040160).

Для производства L-треонина используют штаммы с увеличенными активностями ферментов, вовлеченных в биосинтез L-треонина (US 5175107; US 5661012; US 5705371; US 5939307; ЕР 219027), штаммы, устойчивые к L-треонину и его аналогам (WO 0114525, ЕР 301572, US 5376538), штаммы с инактивированными ферментами системы деградации L-треонина (US 5939307 и US 6297031), штаммы, в которых устранена чувствительность целевого фермента к ингибированию продуцируемой аминокислотой или ее побочными продуктами по типу обратной связи (US 5175107 и US 5661012).For the production of L-threonine, strains with increased activities of enzymes involved in the biosynthesis of L-threonine are used (US 5175107; US 5661012; US 5705371; US 5939307; EP 219027), strains resistant to L-threonine and its analogs (WO 0114525, EP 301572, US 5376538), strains with inactivated enzymes of the L-threonine degradation system (US 5939307 and US 6297031), strains in which the sensitivity of the target enzyme to inhibition by the produced amino acid or its byproducts by the feedback type is eliminated (US 5175107 and US 5661012) ...

Известен штамм-продуцент L-треонина Е. coli ВКПМ В-3996 (SU 1694643, US 5175107 и US 5705371), полученный путем введения в штамм Е. coli ВКПМ В-7 следующих мутаций и плазмиды:Known E. coli L-threonine-producing strain VKPM B-3996 (SU 1694643, US 5175107 and US 5705371), obtained by introducing the following mutations and plasmids into the E. coli strain VKPM B-7:

- мутантного гена thrA (мутация thrA442), который кодирует белок аспартокиназа-гомосериндегидрогеназу I, устойчивую к ингибированию L-треонином по типу обратной связи;- mutant thrA gene (thrA 442 mutation), which encodes the protein aspartokinase-homoserine dehydrogenase I, resistant to feedback inhibition by L-threonine;

- мутантного гена ilvA (мутация ilvA442), который кодирует белок треониндеаминазу, обладающую пониженной активностью, что выражается в пониженном уровне биосинтеза L-изолейцина, а в фенотипе недостатком по L-изолейцину типа "leaky"; в присутствии мутации ilvA442 транскрипция оперона thrABC не репрессируется L-изолейцином, что оказывает положительное влияние на продукцию L-треонина;- mutant gene ilvA (mutation ilvA 442 ), which encodes a protein threonine deaminase, which has a reduced activity, which is expressed in a reduced level of biosynthesis of L-isoleucine, and in the phenotype a lack of L-isoleucine of the "leaky"type; in the presence of the ilvA 442 mutation, transcription of the thrABC operon is not repressed by L-isoleucine, which has a positive effect on the production of L-threonine;

- инактивированного гена tdh, что приводит к предотвращению деградации L-треонина,- inactivated tdh gene, which leads to the prevention of degradation of L-threonine,

- генетической детерминанты ассимиляции сахарозы (гены scrKYABR);- genetic determinants of sucrose assimilation (scrKYABR genes);

- плазмиды pVTC40, содержащей мутантный треониновый оперон thrA442BC, что обеспечивает увеличение экспрессии генов, контролирующих биосинтез L-треонина.- plasmid pVTC40 containing the mutant thrA 442 BC threonine operon, which provides an increase in the expression of genes that control the biosynthesis of L-threonine.

Штамм Е. coli ВКПМ В-3996 в ходе ферментации в пробирках продуцирует 13 г/л L-треонина (RU 2182173), а при культивировании в ферментере - 85 г/л L-треонина (US 5175107).The E. coli strain VKPM B-3996 during fermentation in test tubes produces 13 g / L of L-threonine (RU 2182173), and when cultured in a fermenter, 85 g / L of L-threonine (US 5175107).

При конструирования продуцентов важным является также поиск новых генов-мишеней, модификация которых приводит к увеличению продукции L-треонина.When designing producers, it is also important to search for new target genes, the modification of which leads to an increase in the production of L-threonine.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является расширение арсенала штаммов Escherichia coli, способных к продукции L-треонина.The technical problem to be solved by the present invention is to expand the arsenal of Escherichia coli strains capable of producing L-threonine.

Поставленная задача решена тем, что получен штамм бактерии Escherichia coli ВКПМ В-13 774 с инактивированным геном lysP, обладающий способностью продуцировать L-треонин.The problem is solved by the fact that the obtained strain of the bacterium Escherichia coli VKPM B-13 774 with an inactivated gene lysP, which has the ability to produce L-threonine.

Термин "ген lysP инактивирован" означает, что природный ген модифицирован таким образом, что кодирует мутантный белок со сниженной активностью, или полностью неактивный белок. Также возможно, что естественная экспрессия модифицированного участка ДНК невозможна из-за делеции целевого гена или его части, сдвига рамки считывания данного гена или введения missense/nonsense мутации или модификации прилегающих к гену областей, которые включают последовательности, контролирующие экспрессию гена, такие как промотор(ы), энхансер(ы), аттенуатор(ы), сайт(ы) связывания рибосомы, и т.д.The term "lysP gene is inactivated" means that a naturally occurring gene has been modified to encode a mutant protein with reduced activity, or a completely inactive protein. It is also possible that natural expression of the modified DNA region is not possible due to deletion of the target gene or part of it, shift of the reading frame of this gene, or introduction of missense / nonsense mutations or modifications of regions adjacent to the gene that include sequences that control gene expression, such as the promoter ( s), enhancer (s), attenuator (s), ribosome binding site (s), etc.

Инактивацию гена осуществляют любым возможным методом, например, мутагенез с использованием УФ излучения или обработка нитрозогуанидином (N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин), сайт-направленный мутагенез, инактивации гена с помощью гомологичной рекомбинации, или/и инсерционно-делеционного мутагенеза (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 5978-83); (Datsenko K.A. and Wanner B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 6640-45), также называемого "Red-зависимая интеграция".Gene inactivation is carried out by any possible method, for example, mutagenesis using UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine), site-directed mutagenesis, gene inactivation using homologous recombination, and / and insertion-deletion mutagenesis (Yu, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 5978-83); (Datsenko K. A. and Wanner B. L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12: 6640-45), also called "Red-dependent integration".

В заявляемом штамме инактивацию гена lysP осуществляют путем замены открытой рамки считывания этого гена на селективный маркер aadA, представляющий собой ген устойчивости к спекциномицину.In the claimed strain, the lysP gene is inactivated by replacing the open reading frame of this gene with the selectable marker aadA, which is a gene for resistance to speccinomycin.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами графического изображения:The invention is illustrated by the following graphical figures:

Фиг. 1. Схема плазмиды pISA.FIG. 1. Scheme of plasmid pISA.

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

Инактивацию гена осуществляют в штамме Escherichia coli ВКПМ В-13207, который получен на основе дикого штамма Escherichia coli К-12 MG1655 (АТСС 47076) в результате проведения нескольких этапов мутагеза различными мутирующими агентами с целью отбора мутантов наиболее устойчивых к L-треонину, и последующего введения направленных генетических модификаций: замена промотора генов треонинового оперона, введение десенсибилизирующей мутации в ген thrA, оверэспрессия rhtA, инактивация гена sstT, инактивация гена рохВ, кодирующего пируватоксидазу.Gene inactivation is carried out in the Escherichia coli strain VKPM B-13207, which is obtained on the basis of the wild Escherichia coli K-12 MG1655 strain (ATCC 47076) as a result of several stages of mutagenesis with various mutating agents in order to select the mutants most resistant to L-threonine, and subsequent introduction of targeted genetic modifications: replacement of the threonine operon gene promoter, introduction of a desensitizing mutation in the thrA gene, rhtA overexpression, inactivation of the sstT gene, inactivation of the roxB gene encoding pyruvate oxidase.

Делецию гена lysP осуществляют путем замены его ORF (номер последовательности по базе данных GenBank NC_000913.3 (2247063..2248532), на селективный маркер устойчивости к спектиномицину, методом ПЦР с использованием следующих олигонуклеотидов:Deletion of the lysP gene is carried out by replacing its ORF (sequence number according to the GenBank database NC_000913.3 (2247063..2248532), with a selective marker for spectinomycin resistance, by PCR using the following oligonucleotides:

lysPinsF 5'-aatcgtctgctacaatcgcgcctcatttttaagatggatagcatttttgtcagggttttcccagtcacgalysPinsF 5'-aatcgtctgctacaatcgcgcctcatttttaagatggatagcatttttgtcagggttttcccagtcacga

lysPinsR 5'-attgaaaaagccctctcggttgagagggcttagcaaggaagggaggaaacatgttgtgtggaattgtgagclysPinsR 5'-attgaaaaagccctctcggttgagagggcttagcaaggaagggaggaaacatgttgtgtggaattgtgagc

В качестве матрицы для синтеза используют плазмиду pISA (Биотехнология 2019 Т. 35 №4 с. 42-54). В своем составе эта плазмида (фиг. 1) несет следующие генетические элементы: ген aadA, обуславливающий устойчивость клеток к спектиномицину для прямого отбора трансформантов; последовательности фага λ attL и attR - сайты узнавания системы рекомбинации Int/Xis; repA - репликон; ген bla, кодирующий бета-лактамазу, обуславливающий устойчивость к ампициллину.The pISA plasmid is used as a matrix for synthesis (Biotechnology 2019 Vol. 35 No. 4 pp. 42-54). In its composition, this plasmid (Fig. 1) carries the following genetic elements: the aadA gene, which determines the resistance of cells to spectinomycin for direct selection of transformants; phage sequences λ attL and attR - recognition sites of the Int / Xis recombination system; repA - replicon; the bla gene, encoding beta-lactamase, which confers resistance to ampicillin.

Амплификацию фрагмента проводят с использованием полимеразы КАРА (KAPAbiosystems) позволяющей избежать ошибок в последовательности. Используют следующий температурный профиль для ПЦР: денатурация при 95°С в течение 3 мин; 25 циклов: 20 сек при 98°С, 20 сек при 60°С, 2 мин при 72°С; и заключительная полимеризация: 2 мин при 72°С. ПЦР продукт размером 2161 п.о. очищают методом экстракции из агарозного геля и далее используют для трансформации штамма ВКПМ В-13207, который предварительно трансформируют плазмидой pKD46, что необходимо для интеграции продукта ПЦР в хромосому штамма. Плазмида pKD46 (Datsenko, К.А. and Wanner, B.L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97:12:6640-45) содержит фрагмент ДНК фага λ (инвентарный номер последовательности J02459 в базе данных GenBank) длиной 2,154 нуклеотида (31088-33241), а также содержит гены Red гомологичной системы рекомбинации (β, γ, ехо гены) под контролем промотора ParaB; индуцируемого арабинозой.The fragment is amplified using KAPA polymerase (KAPAbiosystems) to avoid sequence errors. Use the following temperature profile for PCR: denaturation at 95 ° C for 3 min; 25 cycles: 20 sec at 98 ° C, 20 sec at 60 ° C, 2 min at 72 ° C; and final polymerization: 2 minutes at 72 ° C. PCR product with a size of 2161 bp. purified by extraction from agarose gel and then used to transform the VKPM B-13207 strain, which is previously transformed with the pKD46 plasmid, which is necessary for the integration of the PCR product into the chromosome of the strain. Plasmid pKD46 (Datsenko, K.A. and Wanner, BL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97: 12: 6640-45) contains a λ phage DNA fragment (GenBank accession number J02459) length 2.154 nucleotides (31088-33241), and also contains the Red genes of the homologous recombination system (β, γ, exo genes) under the control of the ParaB promoter; induced by arabinose.

Электрокомпетентные клетки получают следующим образом: ночную культуру штамма Е. coli ВКПМ В-13207 выращивают при 30°С в жидкой среде LB (мас. %): триптон - 1, NaCl - 1, дрожжевой экстракт - 0,5, вода - остальное, рН 7,0 с добавкой ампициллина (125 мг/л), разводят в 100 раз при помощи 5 мл среды SOB (мас. %): триптон 2, дрожжевой экстракт - 0,5, MgCl2 - 0,0956, MgSO4⋅7H2O - 0,252, NaCl - 0,0058, KCl - 0,0185, вода - остальное с добавлением ампициллина (100 мг/л) и L-арабинозы (1 мМ). Полученную культуру растят с перемешиванием при 30°С до достижения оптической плотности ОП660нм 0,6 ед., затем выросшим клеткам придают электрокомпетентность путем концентрации их смеси в 100 раз и трехкратного отмывания ледяной деионизированной водой. Электропорацию проводят с использованием 40 мкл клеток и 1 мкг продукта ПЦР. После электропорации клетки инкубируют в 1 мл среды SOC (мас. %): триптон 2, дрожжевой экстракт - 0,5, глюкоза - 0,36, MgCl2 - 0,0956, MgSO4⋅7H2O - 0,252, NaCl -0,0058, KCl - 0,0185, вода - остальное при 37°С в течение 2,5 часов, после чего высевают на чашки со средой LA (мас. %): агар-агар - 2, триптон - 1, NaCl - 1, дрожжевой экстракт - 0,5, вода - остальное, рН 7,0 с добавлением спектиномицина (75 мкг/мл).Electrocompetent cells are prepared as follows: an overnight culture of E. coli VKPM B-13207 is grown at 30 ° C in a liquid LB medium (wt%): tryptone - 1, NaCl - 1, yeast extract - 0.5, water - the rest, pH 7.0 with the addition of ampicillin (125 mg / l), diluted 100 times with 5 ml of SOB medium (wt%): tryptone 2, yeast extract - 0.5, MgCl 2 - 0.0956, MgSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.252, NaCl - 0.0058, KCl - 0.0185, water - the rest with the addition of ampicillin (100 mg / l) and L-arabinose (1 mM). The resulting culture is grown with stirring at 30 ° C until the optical density OD 660 nm is 0.6 units, then the grown cells are given electrocompetence by concentrating their mixture 100 times and washing three times with ice deionized water. Electroporation is performed using 40 μl of cells and 1 μg of PCR product. After electroporation, cells are incubated in 1 ml of SOC medium (wt%): tryptone 2, yeast extract - 0.5, glucose - 0.36, MgCl 2 - 0.0956, MgSO 4 ⋅7H 2 O - 0.252, NaCl -0 , 0058, KCl - 0.0185, water - the rest at 37 ° C for 2.5 hours, then plated on plates with LA medium (wt%): agar-agar - 2, tryptone - 1, NaCl - 1 , yeast extract - 0.5, water - the rest, pH 7.0 with the addition of spectinomycin (75 μg / ml).

Отбор трансформантов, несущих делецию в гене lysP, проводят на чашках со средой LA с добавлением спектиномицина. Наличие инсерции в локусе lysP у отобранных клонов подтверждают методом ПЦР. Для амплификации фрагмента используют полимеразу Taq (Thermo Fisher Scientific) и следующие олигонуклеотиды:The selection of transformants carrying a deletion in the lysP gene is carried out on plates with LA medium supplemented with spectinomycin. The presence of an insertion at the lysP locus in the selected clones was confirmed by PCR. To amplify the fragment, Taq polymerase (Thermo Fisher Scientific) and the following oligonucleotides are used:

lysP-out-F 5'- ttcagcatgcattcgccagalysP-out-F 5'- ttcagcatgcattcgccaga

lysP-out-R 5'- aagccggaacagcctctgatlysP-out-R 5'- aagccggaacagcctctgat

Для проведения ПЦР используют следующий температурный профиль: денатурация при 94°С в течение 4 мин; 25 циклов: 20 сек при 94°С, 20 сек при 55°С, 2 мин при 72°С; и заключительная полимеризация: 5 мин при 72°С.The following temperature profile is used for PCR: denaturation at 94 ° C for 4 min; 25 cycles: 20 sec at 94 ° C, 20 sec at 55 ° C, 2 min at 72 ° C; and final polymerization: 5 min at 72 ° C.

Наличие продукта размером 2386 п. о. подтверждает интеграцию кассеты в целевой локус. Для удаления вспомогательной плазмиды pKD46, проводят 2 пассажа на среде LA со спектиномицином при 42°С и полученные колонии тестируют на чувствительность к ампициллину.Availability of 2386 bp product confirms the integration of the cassette into the target locus. To remove the auxiliary plasmid pKD46, 2 passages are carried out on LA medium with spectinomycin at 42 ° C and the resulting colonies are tested for sensitivity to ampicillin.

В результате отобрано 5 клонов, несущих делецию в гене lysP.As a result, 5 clones with a deletion in the lysP gene were selected.

Пример 2. Получение заявляемого штамма путем отбора наиболее продуктивного клона с делецией lysPExample 2. Obtaining the claimed strain by selecting the most productive clone with a lysP deletion

Для подтверждения влияния делеции гена lysP на продукцию L-треонина проводят пробирочную ферментацию пяти отобранных клонов, в качестве контрольного штамма используют родительский штамм E.coli ВКПМ В-13207.To confirm the effect of deletion of the lysP gene on the production of L-threonine, test-tube fermentation of five selected clones is carried out; the parental strain of E. coli VKPM B-13207 is used as a control strain.

Штаммы выращивают на чашках со средой LA в течение 24 часов при 37°С. Для приготовления инокулята используют посевную среду следующего состава (мас. %):The strains are grown on plates with LA medium for 24 hours at 37 ° C. To prepare the inoculum, use the inoculum medium of the following composition (wt%):

Дрожжевой экстрактYeast extract 3,53.5 ГлюкозаGlucose 0,250.25 NaClNaCl 0,250.25 КН2РО4 KN 2 RO 4 0,250.25 ВодаWater остальноеrest

В пробирки объемом 50 мл с рабочим объемом 5 мл посевной среды вносят биомассу клеток до стартового значения оптической плотности равной ОП660нм 0,1 ед. Пробирки инкубируют на роторной качалке в течение 5 часов при 37°С и скорости перемешивания 220 об/мин. Для основного процесса ферментации используют среду следующего состава (мас. %):In test tubes with a volume of 50 ml with a working volume of 5 ml of the inoculum medium, the biomass of cells is added to the starting value of optical density equal to OD 660nm 0.1 units. The tubes are incubated on a rotary shaker for 5 hours at 37 ° C and a stirring speed of 220 rpm. For the main fermentation process, a medium of the following composition (wt%) is used:

ГлюкозаGlucose 4,04.0 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 3,03.0 КукурузныйCorn 1,01.0 экстрактextract КН2РО4 KN 2 RO 4 0,250.25 MgSO4⋅7H2OMgSO 4 ⋅7H 2 O 0,20.2 ЛимоннаяLemon 0,01920.0192 кислотаacid FeSO4⋅7H2OFeSO 4 ⋅7H 2 O 0,0030.003 MnSO4⋅H2OMnSO 4 ⋅H 2 O 0,00210.0021 СаСО3CaCO3 2,02.0 ВодаWater остальноеrest

Растворы глюкозы, сульфата марганца и сульфата магния стерилизуют отдельно автоклавированием при 121°С в течение 40 мин. Навески СаСО3 по 40 мг стерилизуют в стеклянных пробирках автоклавированием при 121°С в течение 20 мин. рН доводят до значения 7,0. Раствор сульфата железа стерилизуют фильтрованием через мембрану диаметром пор 22 мкм.Solutions of glucose, manganese sulfate and magnesium sulfate are sterilized separately by autoclaving at 121 ° C. for 40 minutes. Weighed portions of CaCO 3 , 40 mg each, are sterilized in glass tubes by autoclaving at 121 ° C for 20 minutes. The pH is adjusted to 7.0. The ferrous sulfate solution is sterilized by filtration through a 22 µm membrane.

Полученный инокулят вносят в пробирки объемом 50 мл с рабочим объемом 2 мл ферментационной среды до стартовой оптической плотности ОП660 нм 0,1 ед. Клетки культивируют в течение 24 часов при 37°С на роторной качалке (220 об/мин).The resulting inoculum is introduced into 50 ml test tubes with a working volume of 2 ml of the fermentation medium until the starting optical density OD 660 nm is 0.1 units. The cells are cultured for 24 hours at 37 ° C on a rotary shaker (220 rpm).

Количество накопленного в среде L-треонина определяют с методом ВЭЖХ (Waters 2695, Alliance). Результаты ферментации для 5 клонов приведены в табл.The amount of L-threonine accumulated in the medium is determined by HPLC (Waters 2695, Alliance). The fermentation results for 5 clones are shown in table.

Таблицаtable

Клоны, несущие делецию в гене lysP Clones carrying a deletion in the lysP gene Продукция L-треонина, г/лL-threonine production, g / l клон 1clone 1 16,516.5 клон 2clone 2 16,916.9 клон 3clone 3 17,117.1 клон 4clone 4 16,316.3 клон 5clone 5 16,716.7 Контроль – штамм E.coli ВКПМ В-13207Control - strain E. coli VKPM B-13207 15,115.1

Как видно из таблицы, наибольшее количество L-треонина по сравнению с контрольным штаммом E.coli ВКПМ В-13207 накапливает клон 3. Отобранный клон депонирован в Биоресурсном центре Всероссийская Коллекция Промышленных Микроорганизмов (БРЦ ВКПМ) НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика как Escherichia coli ВКПМ В-13774.As can be seen from the table, the greatest amount of L-threonine in comparison with the control E. coli strain VKPM B-13207 accumulates clone 3. The selected clone was deposited in the Bioresource Center All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (BRC VKPM) NRC "Kurchatov Institute" - GosNIIgenetika as Escherichia coli VKPM B-13774.

Заявляемый штамм Escherichia coli ВКПМ В-13774 характеризуется следующими признаками:The inventive strain of Escherichia coli VKPM B-13774 is characterized by the following features:

Культурально-морфологические характеристикиCultural and morphological characteristics

Грамм-отрицательная бактерия. Суточная культура в жидкой среде LB представлена слабо подвижными клетками округлой формы 1 мкм в диаметре. При культивировании на L-агаре в течение 18-24 часов при 37°С образует круглые, беловатый, полупрозрачные на свет колонии колонии 1-2 мм, поверхность колонии гладкая, края ровные или слегка волнистые, центр колоний приподнят, структура однородная, консистенция пастообразная, легко эмульгируется. При культивировании на агаризованной среде Эндо (мас. %: пептон - 1, лактоза - 1, Na2SO3 - 0,33, К2НРО4 - 0,25, фуксин основной - 0,03, агар-агар - 2%, вода - остальное) при 37°С образуются колонии, круглой формы с ровным четко очерченным краем малиново-красного цвета с металлическим блеском. Диаметр колоний 0,5-1,5 мм.Gram negative bacteria. The daily culture in a liquid LB medium is represented by weakly motile cells of a round shape, 1 μm in diameter. When cultured on L-agar for 18-24 hours at 37 ° C, it forms round, whitish, translucent colonies of 1-2 mm colonies, the surface of the colony is smooth, the edges are even or slightly wavy, the center of the colonies is raised, the structure is homogeneous, the consistency is pasty , easily emulsifies. When cultivated on Endo agar medium (wt%: peptone - 1, lactose - 1, Na 2 SO 3 - 0.33, K 2 HPO 4 - 0.25, basic fuchsin - 0.03, agar-agar - 2% , water - the rest) at 37 ° C, colonies are formed, round in shape with a smooth, well-defined edge of a crimson-red color with a metallic sheen. The diameter of the colonies is 0.5-1.5 mm.

Физиолого-биохимические характеристики.Physiological and biochemical characteristics.

Факультативный анаэроб. Сахара не сбраживает.Ассимилирует: D-глюкозу, L-арабинозу, D-маннитол, D-ксилозу, в меньшей мере: D-галактозу, D-лактозу. Отсутствует способность к гидролизу крахмала. Отстутствует потребность в факторах роста. Штамм устойчив к спектиномицину. Оптимальное значение рН для роста 7,2-7,4. Не растет при температурах свыше 45°С. Оптимальная температура роста 37°С. Штамм не патогенен.Optional anaerobic. Sugar does not ferment. Assimilates: D-glucose, L-arabinose, D-mannitol, D-xylose, to a lesser extent: D-galactose, D-lactose. There is no ability to hydrolyze starch. There is no need for growth factors. The strain is resistant to spectinomycin. The optimum pH for growth is 7.2-7.4. Does not grow at temperatures above 45 ° C. The optimum growth temperature is 37 ° C. The strain is not pathogenic.

Таким образом, получен штамм Escherichia coli ВКПМ В-13774 с инактивированным геном lysP, способный синтезировать до 17,1 г/л L-треонина при культивировании в пробирках.Thus, the obtained Escherichia coli strain VKPM B-13774 with an inactivated lysP gene, capable of synthesizing up to 17.1 g / L of L-threonine when cultured in test tubes.

Claims (1)

Штамм Escherichia coli ВКПМ В-13774 с инактивированным геном lysP - продуцент L-треонина.Escherichia coli strain VKPM B-13774 with an inactivated lysP gene is a producer of L-threonine.
RU2020132712A 2020-10-05 2020-10-05 Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer RU2758269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132712A RU2758269C1 (en) 2020-10-05 2020-10-05 Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132712A RU2758269C1 (en) 2020-10-05 2020-10-05 Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758269C1 true RU2758269C1 (en) 2021-10-27

Family

ID=78289770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132712A RU2758269C1 (en) 2020-10-05 2020-10-05 Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758269C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787585C1 (en) * 2022-10-18 2023-01-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Escherichia coli strain with inactive yhje gene producing l-threonine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697499C1 (en) * 2018-09-28 2019-08-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) Bacterium of the form escherichia coli - an l-threonine producer, a method for microbiological synthesis of l-threonine using it
RU2728251C1 (en) * 2019-11-22 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) Escherichia coli strain with inactivated yche gene - l-threonine producer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697499C1 (en) * 2018-09-28 2019-08-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) Bacterium of the form escherichia coli - an l-threonine producer, a method for microbiological synthesis of l-threonine using it
RU2728251C1 (en) * 2019-11-22 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) Escherichia coli strain with inactivated yche gene - l-threonine producer

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEE J.H. ET AL. Metabolic engineering of a reduced-genome strain of Escherichia coli for L-threonine production. Microbial Cell Factories 2009, 8:2, p. 1-12. *
ВЫБОРНАЯ Т.В. И ДР. Использование альтернативного пути синтеза изолейцина в штаммах Escherichia coli - продуцентах треонина. Биотехнология, 2019. Т. 35, N4, C. 42-54. *
ВЫБОРНАЯ Т.В. И ДР. Использование альтернативного пути синтеза изолейцина в штаммах Escherichia coli - продуцентах треонина. Биотехнология, 2019. Т. 35, N4, C. 42-54. LEE J.H. ET AL. Metabolic engineering of a reduced-genome strain of Escherichia coli for L-threonine production. Microbial Cell Factories 2009, 8:2, p. 1-12. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787585C1 (en) * 2022-10-18 2023-01-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Escherichia coli strain with inactive yhje gene producing l-threonine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2144564C1 (en) Dna fragment rhtb encoding synthesis of protein rhtb that determines resistance of bacterium escherichia coli to l-homoserine and method of l-amino acid producing
RU2355763C2 (en) Mutant acetolactase synthase and method of producing branched l-amino acids
RU2148642C1 (en) Dna rhtc fragment encoding synthesis of rhtc protein that determines enhanced resistance of bacterium escherichia coli to l-threonine and method of l-amino acid producing
JP4919529B2 (en) New strain of Escherichia coil, process for its preparation, and its use in fermentation processes for L-threonine production
ES2382473T3 (en) L-threonine production procedure using a microorganism that has the inactivated galR gene
RU2245919C2 (en) Method for producing l-amino acid, strain escherichia coli tdh7δmlc::cat/pprt614 as producer of l-threonine
CN1351660A (en) directed evolution of microorganisms
US20090093030A1 (en) fadR KNOCK-OUT MICROORGANISM AND METHODS FOR PRODUCING L-THREONINE
CN100582220C (en) E.coli mutant containing mutant genes related with tryptophan biosynthesis and production method of tryptophan by using the same
Gubler et al. Cloning of the pyruvate kinase gene (pyk) of Corynebacterium glutamicum and site-specific inactivation of pyk in a lysine-producing Corynebacterium lactofermentum strain
RU2697499C1 (en) Bacterium of the form escherichia coli - an l-threonine producer, a method for microbiological synthesis of l-threonine using it
RU2728251C1 (en) Escherichia coli strain with inactivated yche gene - l-threonine producer
RU2758269C1 (en) Escherichia coli strain with the inactivated lysp gene - l-threonine producer
RU2748676C1 (en) Escherichia coli strain with inactivated ydgi gene - producer of l-threonine
CN109666617A (en) The production bacterial strain and its construction method of a kind of L- homoserine and application
RU2787583C1 (en) Escherichia coli strain with inactive yqeg gene producing l-threonine
RU2774071C1 (en) ESCHERICHIA COLI STRAIN WITH INACTIVATED sdaC GENE - L-THREONINE PRODUCER
RU2731282C1 (en) Escherichia coli strain with inactivated ttdt gene - l-threonine producer
RU2775206C1 (en) Escherichia coli strain with inactivated yjem gene - l-threonine producer
RU2787585C1 (en) Escherichia coli strain with inactive yhje gene producing l-threonine
RU2728242C1 (en) Escherichia coli strain - l-threonine producer
RU2697219C1 (en) Recombinant escherichia coli bacterium strain - l-threonine producer
US20090298138A1 (en) Microorganism producing l-threonine having an inactivated lysr gene, method for producing the same and method for producing l-threonine using the microorganism
JP4582573B2 (en) Method for producing pyruvic acid and method for producing L-valine
RU2215784C2 (en) Method for preparing l amino acids, strain escherichia coli as producer of l-amino acid (variants)