L-氨基酸的制造方法_2

文档序号:9291122阅读:来源:国知局
0111] 所谓D-木糖-5-磷酸-磷酸酮醇酶活性是指消耗磷酸,将木酮糖-5-磷酸转化为 甘油醛-3-磷酸和乙酰磷酸并放出一分子的H20的活性。该活性可以通过Goldberg,M.等的 文献(MethodsEnzymol.,9, 515-520 (1966))或L.Meile的文献(J.Bacteriol. (2001) 183 ; 2929-2936)中记载的方法来测定。
[0112] 另外,所谓果糖-6-磷酸磷酸酮醇酶活性是指消耗磷酸,将果糖-6-磷酸转化为 赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸并放出一分子的H20的活性。该活性可以通过Racker,E的文 献(MethodsEnzymol. ,5,276-280(1962))或L.Meile的文献(J.Bacteriol. (2001) 183; 2929-2936)中记载的方法来测定。
[0113] 另外,作为对棒状杆菌型细菌赋予或增强L-谷氨酸生产能力的方法,也可以举 出:赋予对有机酸类似物或呼吸抑制剂等的抗性的方法及赋予相对于细胞壁合成抑制剂的 敏感性的方法。作为这样的方法,例如可以举出:赋予单氟醋酸抗性的方法(日本特开昭 50-113209)、赋予腺嘌呤抗性或胸腺嘧啶抗性的方法(日本特开昭57-065198)、弱化脲酶 活性的方法(日本特开昭52-038088)、赋予丙二酸抗性的方法(日本特开昭52-038088)、 赋予苯并吡喃酮抗性或对萘醌类的抗性的方法(日本特开昭56-1889)、赋予H0QN0抗性的 方法(日本特开昭56-140895)、赋予a-酮丙二酸抗性的方法(日本特开昭57-2689)、赋 予胍抗性的方法(日本特开昭56-35981)、赋予相对于青霉素的敏感性的方法(日本特开平 4-88994)。
[0114] 作为这样的抗性菌或敏感性菌,具体而言,例如可以举出下述的菌株。
[0115] 黄色短杆菌AJ3949(FERMBP-2632 ;参照日本特开昭50-113209)
[0116] 谷氨酸棒状杆菌AJ11628(FERMP-5736 ;参照日本特开昭57-065198)
[0117] 黄色短杆菌AJ11355(FERMP-5007 ;参照日本特开昭56-1889号公报)
[0118] 谷氨酸棒状杆菌AJ11368(FERMP-5020 ;参照日本特开昭56-1889号公报)
[0119] 黄色短杆菌AJ11217(FERMP-4318 ;参照日本特开昭57-2689号公报)
[0120] 谷氨酸棒状杆菌AJ11218(FERMP-4319 ;参照日本特开昭57-2689号公报)
[0121] 黄色短杆菌AJ11564(FERMP-5472 ;参照日本特开昭56-140895公报)
[0122] 黄色短杆菌AJ11439(FERMP-5136 ;参照日本特开昭56-35981号公报)
[0123] 谷氨酸棒状杆菌H7684(FERMBP-3004 ;参照日本特开平04-88994号公报)
[0124] 乳酸发酵短杆菌AJ11426(FERMP-5123 ;参照日本特开平56-048890号公报)
[0125] 谷氨酸棒状杆菌AJ11440(FERMP-5137 ;参照日本特开平56-048890号公报)
[0126] 乳酸发酵短杆菌AJ11796(FERMP-6402 ;参照日本特开平58-158192号公报)
[0127] 另外,作为对棒状杆菌型细菌赋予或增强L-谷氨酸生产能力的方法,也可以举 出:增强yggB基因的表达的方法或导入在编码区域内导入了突变的突变型yggB基因的 方法(W02006/070944)。yggB 基因为编码机械感应通路(mechanosensitivechannel)的 基因。谷氨酸棒状杆菌ATCC13032的yggB基因在以Genbank登录号NC_003450在NCBI 数据库注册的基因组序列中,相当于1,336, 091~1,337, 692的序列的互补序列,也称为 NCgll221。谷氨酸棒状杆菌ATCC13032的yggB基因所编码的YggB蛋白质注册为GenBank 登录号NP_600492。另外,将谷氨酸棒状杆菌2256(ATCC13869)的yggB基因的碱基序列及 相同基因编码的YggB蛋白质的氨基酸序列分别示于序列号21及22。
[0128] 作为在此使用的突变型yggB基因,可以举出具有如下的突变的yggB基因。另外, 也将突变型yggB基因所编码的YggB蛋白质称为突变型YggB蛋白质。另外,也将不具有 该突变的yggB基因及被相同基因编码的YggB蛋白质分别称为野生型yggB基因及野生型 YggB蛋白质。作为野生型YggB蛋白质,可以举出例如具有序列号22所示的氨基酸序列的 蛋白质。
[0129] (1)C末端侧突变
[0130]C末端侧突变为导入到编码序列号22的氨基酸号419~533的序列的区域的碱 基序列的一部分中的突变。C末端侧突变只要在上述区域的碱基序列中的至少一部分中导 入有突变就没有特别限制,但优选插入有插入序列(以下也称为"IS")或转座子的突变。 C末端侧突变可以为伴随氨基酸取代的突变(错义突变)、通过上述IS等的插入导入移码 突变的突变、导入有无义突变的突变中的任一者。作为具有C末端侧突变的突变型yggB基 因,具体而言,例如可以举出在编码序列号22的419位的缬氨酸残基处插入有IS,编码总长 比野生型YggB蛋白质(序列号22)短的423氨基残基的突变型YggB蛋白质的yggB基因 (日本特开2007-222163)。将该突变型yggB基因(V419::IS)的碱基序列及相同基因编码 的突变型YggB蛋白质的氨基酸序列分别示于序列号23及24。另外,作为C末端侧突变,也 可以举出将存在于序列号22的氨基酸号419~533的区域内的脯氨酸取代为其它的氨基 酸的突变。
[0131] (2)膜贯穿区域的突变
[0132] 推测yggB基因编码的YggB蛋白质具有5个膜贯穿区域。在序列号22的野生型 YggB蛋白质的氨基酸序列中,膜贯穿区域分别相当于氨基酸号1~23(第一膜贯穿区域)、 25~47(第二膜贯穿区域)、62~84(第三膜贯穿区域)、86~108(第四膜贯穿区域)、 110~132 (第五膜贯穿区域)的区域。yggB基因可以在编码这些膜贯穿区域的区域内具 有突变。膜贯穿区域的突变优选为含有1个或者多个氨基酸的取代、缺失、添加、插入或倒 位的突变,且未伴随移码突变及无义突变。作为膜贯穿区域的突变,可以举出:在序列号22 所示的氨基酸序列中,在14位的亮氨酸残基和15位的色氨酸残基间插入1个或多个氨基 酸的突变、将100位的丙氨酸残基取代为其它的氨基酸残基的突变、将111位的丙氨酸残基 取代为其它的氨基酸残基的突变等。具体地,"一个或多个"的数字优选是1至20,更优选 1至10,仍更优选1至5,特别优选1至3。
[0133] 另外,在野生型YggB蛋白质具有序列号22所示的氨基酸序列以外的氨基酸序列 的情况下,突变型yggB基因只要在编码相当于序列号22中的上述处的氨基酸残基的氨基 酸残基的区域具有突变即可。在任意的野生型YggB蛋白质中,任一氨基酸残基是否为"相 当于序列号22中的上述处的氨基酸残基的氨基酸残基"可通过用该野生型YggB蛋白质的 氨基酸序列和序列号22的氨基酸序列进行对准来确定。关于这样的突变型yggB基因及突 变型YggB蛋白质的变体,可准用后述的关于突变型磷酸盐转运蛋白及编码其的基因的变 体的记载。需要说明的是,所谓"序列号22的氨基酸号X"可以换一种读法为"序列号22的 X位"。
[0134] 〈L-谷氨酰胺生产菌〉
[0135] 作为用于赋予或增强L-谷氨酰胺生产能力的方法,例如可以举出以选自L-谷氨 酰胺生物合成体系酶中的1各或其以上的酶的活性增大的方式修饰细菌的方法。作为这样 的酶,没有特别限制,可以举出:谷氨酸脱氢酶(gdhA)及谷氨酰胺合成酶(glnA)。
[0136] 另外,作为用于赋予或增强L-谷氨酰胺生产能力的方法,例如也可以举出以选自 催化从L-谷氨酰胺的生物合成途径中分支而生成L-谷氨酰胺以外的化合物的反应的酶中 的1个或其以上的酶的活性降低的方式修饰细菌的方法。作为这样的酶,没有特别限制,可 以举出谷氨酰胺酶。
[0137] 作为L-谷氨酰胺生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了谷氨酸脱氢酶 (gdhA)及/或谷氨酰胺合成酶(glnA)的活性的棒状杆菌型细菌(EP122912UEP1424398) 及谷氨酰胺酶活性降低了的棒状杆菌型细菌(日本特开2004-187684)。谷氨酰胺合成酶 的活性增强也可通过谷氨酰胺腺嘌呤基转移酶基因(glnE)的破坏、PII调控蛋白质基因 (glnB)的破坏来实现(EP1229121)。
[0138] 另外,作为对棒状杆菌型细菌赋予或增强L-谷氨酰胺生产能力的方法,可以举 出:赋予6-重氮-5-氧-正亮氨酸抗性的方法(日本特开平3-232497)、赋予嘌呤类似物 抗性及甲硫氨酸亚砜抗性的方法(日本特开昭61-202694)、赋予a-酮马来酸抗性的方法 (日本特开昭56-151495)。作为具有L-谷氨酰胺生产能力的棒状杆菌型细菌,具体而言, 例如可以举出以下的菌株。
[0139] 黄色短杆菌AJ11573(FERMP-5492、日本特开昭 56-161495)
[0140] 黄色短杆菌AJ11576 (FERM BP-10381、日本特开昭56-161495)
[0141] 黄色短杆菌AJ12212 (FERM P-8123、日本特开昭61-202694)
[0142] 〈L-脯氨酸生产菌〉
[0143] 作为L-脯氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-脯氨酸生物 合成体系酶中的1个或其以上的酶的活性的菌株。作为参与L-脯氨酸生物合成的酶,可以 举出:谷氨酸5-激酶、Y_谷氨酰基-磷酸还原酶、吡咯啉-5-羧酸还原酶。酶活性的增强 中例如可优选利用编码解除了L-脯氨酸导致的反馈抑制的谷氨酸激酶的proB基因(德国 专利第3127361号)。
[0144] 另外,作为L-脯氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,也可以举出参与L-脯氨酸分解 的酶的活性降低了的菌株。作为这样的酶,可以举出脯氨酸脱氢酶及鸟氨酸氨基转移酶。
[0145] 〈L-苏氨酸生产菌〉
[0146] 作为L-苏氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-苏氨酸生物 合成体系酶中的1个或其以上的酶的活性的菌株。作为这样的酶,没有特别限制,可以举 出:天冬氨酸激酶III(lysC)、天冬氨酸半醛脱氢酶(asd)、天冬氨酸激酶I(thrA)、高丝氨 酸激酶(homoserinekinase) (thrB)、苏氨酸合酶(threoninesynthase) (thrC)、天冬氨酸 氨基转移酶(天冬氨酸转氨酶)(aspC)。在这些酶中,优选增强选自天冬氨酸激酶III、天 冬氨酸半醛脱氢酶、天冬氨酸激酶I、高丝氨酸激酶、天冬氨酸氨基转移酶及苏氨酸合酶中 的1个或其以上的酶的活性。L-苏氨酸生物合成体系基因可以导入到苏氨酸分解得到抑制 的菌株中。
[0147] L-苏氨酸生物合成体系酶的活性被最终产物的L-苏氨酸抑制。因此,为了构建 L-苏氨酸生产菌,优选以不接受L-苏氨酸导致的反馈抑制的方式修饰L-苏氨酸生物合 成体系基因。上述thrA、thrB、thrC基因构成苏氨酸操纵子,苏氨酸操纵子形成衰减子结 构。苏氨酸操纵子的表达被培养液中的异亮氨酸、苏氨酸抑制,通过衰减来抑制。苏氨酸 操纵子的表达的增强可通过除去衰减区域的前导序列或者衰减子来实现(参照Lynn,S. P. ,Burton,ff.S. ,Donohue,T.J. ,Gould,R.M. ,Gumport,R.I. ,andGardner,J.F.J.Mol.Biol.194:59-69(1987) ;W002/26993 ;TO2005/049808 ;TO2005/049808 ;TO2003/097839)d
[0148] 在苏氨酸操纵子的上游存在固有的启动子,但可以将相同启动子取代为非天然的 启动子(参照W098/04715号小册子)。另外,参与苏氨酸生物合成的基因可以以在A菌 体的抑制物及启动子的调控下表达的方式构建苏氨酸操纵子(参照欧洲专利第0593792号 说明书)。另外,以不接受L-苏氨酸导致的反馈抑制的方式修饰的细菌也可通过挑选对作 为L-苏氨酸类似物的a-氨基-0 -羟基戊酸(AHV)具有抗性的菌株来获得。
[0149] 如上以不接受L-苏氨酸导致的反馈抑制的方式修饰的苏氨酸操纵子优选通过拷 贝数的上升或者通过与强有力的启动子连结来提高宿主内的表达量。拷贝数的上升可通过 将含有苏氨酸操纵子的质粒导入到宿主中来实现。另外,拷贝数的上升也可以通过利用转 座子、Mu噬菌体等使苏氨酸操纵子转移到宿主的基因组上来实现。
[0150] 编码大肠杆菌的天冬氨酸激酶高丝氨酸脱氢酶I的thrA基因已明确(核苷酸号 337 ~2799,GenBank登录号NC_000913. 2,gi: 49175990)。thrA基因在大肠杆菌K-12 的染 色体中位于thrL基因和thrB基因之间。编码大肠杆菌的高丝氨酸激酶的thrB基因已明确 (核苷酸号 2801 ~3733,GenBank登录号NC_000913. 2,gi: 49175990)。thrB基因在大肠杆 菌K-12的染色体中位于thrA基因和thrC基因之间。编码大肠杆菌的苏氨酸合酶的thrC 基因已明确(核苷酸号 3734 ~5020,GenBank登录号NC_000913. 2,gi:49175990)。thrC 基因在大肠杆菌K-12的染色体中位于thrB基因和yaaX开放阅读框之间。另外,含有对苏 氨酸导致的反馈抑制具有抗性的编码天冬氨酸激酶高丝氨酸脱氢酶I的突变型thrA基因 和野生型thrBC基因的thrA*BC操纵子可从存在于苏氨酸生产株大肠杆菌VKPMB-3996的 众所周知的质粒PVIC40 (美国专利第5, 705, 371号)中获得。
[0151] 大肠杆菌的rhtA基因存在于接近编码谷氨酰胺传输体系的要素的glnHPQ操纵 子的大肠杆菌染色体的18分(min)中。rhtA基因与0RFl(ybiF基因,核苷酸号764~ 1651,GenBank登录号AAA218541,gi:440181)相同,位于pexB基因和ompX基因之间。表 达由0RF1编码的蛋白质的单位被称为rhtA基因(rht:抗高丝氨酸和苏氨酸(对高丝氨酸 及苏氨酸具有抗性))。另外,判明赋予对高浓度的苏氨酸或高丝氨酸的抗性的rhtA23突 变相对于ATG起始密码子为-1位的G-A取代(ABSTRACTSofthe17thInternational CongressofBiochemistryandMolecularBiologyinconjugationwithAnnual MeetingoftheAmericanSocietyforBiochemistryandMolecularBiology,San Francisco,CaliforniaAugust24-29, 1997,abstractNo. 457,EP1013765A)〇
[0152] 大肠杆菌的asd基因已明确(核苷酸号3572511~3571408,GenBank登录号 NC_000913.l,gi: 16131307),可通过使用基于其基因的碱基序列所制作的引物的PCR来获 得(参照White,T.J.etal.,TrendsGenet.,5, 185 (1989))。其它的微生物的asd基因也 可以同样地得到。
[0153] 另外,大肠杆菌的aspC基因也已经明确(核苷酸号983742~984932,GenBank 登录号NC_000913.l,gi: 16128895),可以通过使用基于其基因的碱基序列所制作的引物的 PCR来得到。其它的微生物的aspC基因也可以同样地得到。
[0154] 另外,作为具有L-苏氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,例如可以举出嗜乙酰乙酸 棒状杆菌AJ12318(FERMBP-1172)(参照美国专利第5, 188, 949号)。
[0155] 〈L-赖氨酸生产菌〉
[0156] 作为L-赖氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-赖氨酸 生物合成体系酶中的1个或其以上的酶的活性的菌株。作为这样的酶,没有特别限制, 可以举出:二氢吡啶二羧酸合酶(dihydrodipicolinatesynthase) (dapA)、天冬氨酸 激酶III(aspartokinaseIII) (lysC)、二氢吡啶二駿酸还原酶(dihydrodipicolinate reductase) (dapB)、二氨基庚二酸脱駿酶(diaminopimelatedecarboxylase) (lysA)、二 氛基庚二酸脱氛酶(diaminopimelatedehydrogenase) (ddh)(美国专利第 6, 040, 160 号)、磷酸稀醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyrvatecarboxylase) (ppc)、天冬氨酸 半酸脱氛酶(aspartatesemialdehydedehydrogenease)(asd)、天冬氛酸氛基转移酶 (aspartateaminotransferase)(天冬氨酉爱车专氨酉每(aspartatetransaminase)) (aspC)、 二氨基庚二酸差向异构酶(diaminopimelateepimerase) (dapF)、四氢吡啶二羧酸琥 I白酰酶(tetrahydrodipicolinatesuccinylase) (dapD)、琥泊酰基二氨基庚二酸脱酰 酉每(succinyl-diaminopimelatedeacylase)(dapE)及天冬酉每(aspartase)(aspA)(EP 1253195A)。在这些酶中,例如优选增强选自二氢吡啶二羧酸还原酶、二氨基庚二酸脱羧 酶、二氨基庚二酸脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、天冬氨酸氨基转移酶、二氨基庚二酸 差向异构酶、天冬氨酸半醛脱氢酶、四氢吡啶二羧酸琥珀酰酶及琥珀酰基二氨基庚二酸脱 酰酶中的1个或其以上的酶的活性。另外,在L-赖氨酸生产菌或用于衍生其的亲株中, 参与能量效率的基因(cyo)(EP1170376A)、编码烟酰胺核苷酸转氢酶(nicotinamide nucleotidetranshydrogenase)的基因(pntAB)(美国专利第 5, 830, 716 号)、ybjE基因 (W02005/073390)或这些的组合的表达水平可以增大。由于天冬氨酸激酶Ill(lysC)接受 L-赖氨酸导致的反馈抑制,因此,为了增强相同酶的活性,也可以利用编码解除了L-赖氨 酸导致的反馈抑制的天冬氨酸激酶III的突变型lysC基因(美国专利5, 932, 453号说明 书)。另外,由于二氢吡啶二羧酸合成酶(dapA)接受L-赖氨酸导致的反馈抑制,因此,为了 增强相同酶的活性,也可以利用编码解除了L-赖氨酸导致的反馈抑制的二氢吡啶二羧酸 合成酶的突变型dapA基因。
[0157] 另外,作为L-赖氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,也可以举出选自催化从L-赖 氨酸的生物合成途径中分支而生成L-赖氨酸以外的化合物的反应的酶中的1个或其以上 的酶的活性降低或缺损的菌株。作为这样的酶,没有特别限制,可以举出:高丝氨酸脱氢 酶(homoserinedehydrogenase)、赖氛酸脱駿酶(lysinedecarboxylase)(美国专利第 5, 827, 698 号)及苹果酸酶(malicenzyme) (TO2005/010175)。
[0158] 另外,作为L-赖氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,也可以举出对L-赖氨酸类似物 具有抗性的突变株。L-赖氨酸类似物抑制肠内细菌科的细菌及棒状杆菌型细菌等细菌的 生长,但该抑制在L-赖氨酸共存于培养基中时被完全或部分解除。作为L-赖氨酸类似物, 没有特别限制,可以举出:噁溶菌素、赖氨酸氧肟酸、S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸(AEC)、 T-甲基赖氨酸、a-氯己内酰胺。对这些赖氨酸类似物具有抗性的突变株可以通过对细菌 施以通常的人工突变处理来得到。
[0159] 另外,作为具有L-赖氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,具体而言,例如可以举 出:AEC抗性突变株(乳酸发酵短杆菌AJ11082(NRRLB-11470)菌株等;参照日本特公昭 56-1914号公报、日本特公昭56-1915号公报、日本特公昭57-14157号公报、日本特公昭 57-14158号公报、日本特公昭57-30474号公报、日本特公昭58-10075号公报、日本特公昭 59-4993号公报、日本特公昭61-35840号公报、日本特公昭62-24074号公报、日本特公昭 62-36673号公报、日本特公平5-11958号公报、日本特公平7-112437号公报、日本特公平 7-112438号公报);其生
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