L-氨基酸的制造方法_3

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长需要L-高丝氨酸等氨基酸的突变株(参照日本特公昭48-28078 号公报、日本特公昭56-6499号公报);对AEC显示抗性,进而需要L-亮氨酸、L-高丝氨酸、 L-脯氨酸、L-丝氨酸、L-精氨酸、L-丙氨酸、L-缬氨酸等氨基酸的突变株(参照美国专利第 3708395号及第3825472号说明书);对DL- a -氨基-e -己内酰胺、a -氨基-月桂基内酰 胺、天冬氨酸类似物、磺胺剂、醌型化合物、N-月桂酰基亮氨酸显示抗性的突变株;显示相 对于草酰乙酸脱羧酶抑制剂或呼吸体系酶抑制剂的抗性的突变株(日本特开昭50-53588 号公报、日本特开昭50-31093号公报、日本特开昭52-102498号公报、日本特开昭53-9394 号公报、日本特开昭53-86089号公报、日本特开昭55-9783号公报、日本特开昭55-9759号 公报、日本特开昭56-32995号公报、日本特开昭56-39778号公报、日本特公昭53-43591号 公报、日本特公昭53-1833号公报);需要肌醇或醋酸的突变株(日本特开昭55-9784号公 报、日本特开昭56-8692号公报);对氟丙酮酸或34°C以上的温度显示敏感性的突变株(日 本特开昭55-9783号公报、日本特开昭53-86090号公报);对乙二醇显示抗性的突变株(美 国专利第4411997号说明书)。
[0160] 〈L-精氨酸生产菌〉
[0161] 作为L-精氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-精氨酸生物 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:N-乙酰谷氨酰基磷酸还原酶(argC)、鸟氨酸乙酰转移酶(argj)、N-乙酰谷氨酸激酶 (argB)、乙酰鸟氨酸转氨酶(argD)、鸟氨酸氨基甲酰基转移酶(argF)、精氨基琥珀酸合成 酶(argG)、精氨基琥珀酸裂合酶(argH)、氨基甲酰基磷酸合成酶(carAB)。作为N-乙酰谷 氨酸合酶(argA)基因,例如若使用编码取代了相当于野生型的15位~19位的氨基酸残基 且解除了L-精氨酸导致的反馈抑制的突变型N-乙酰谷氨酸合酶的基因,则优选(欧洲申 请公开1170361号说明书)。
[0162] 另外,作为L-精氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,也可以举出对氨基酸类似物等 具有抗性的菌株。作为这样的菌株,例如除2-噻唑丙氨酸抗性以外,还可以举出具有L-组 氨酸、L-脯氨酸、L-苏氨酸、L-异亮氨酸、L-甲硫氨酸或L-色氨酸需要性的棒状杆菌型 细菌株(日本特开昭54-44096号公报);对酮丙二酸、氟丙二酸或单氟醋酸具有抗性的棒 状杆菌型细菌株(日本特开昭57-18989号公报);对精氨醇具有抗性的棒状杆菌型细菌株 (日本特公昭62-24075号公报);对X-胍(X为脂肪酸或脂肪链的衍生物)具有抗性的棒 状杆菌型细菌株(日本特开平2-186995号公报);对精氨酸氧肟酸及6-氮杂尿嘧啶具有 抗性的棒状杆菌型细菌株(日本特开昭57-150381号公报)。作为具有L-精氨酸生产能力 的棒状杆菌型细菌的具体例,可以举出如下所述的菌株。
[0163] 黄色短杆菌AJ11169(FERMBP-6892)
[0164] 乳酸发酵短杆菌AJ12092(FERMBP-6906)
[0165] 黄色短杆菌 AJ11336 (FERM BP-6893)
[0166] 黄色短杆菌 AJ11345 (FERM BP-6894)
[0167] 乳酸发酵短杆菌 AJ12430 (FERM BP-2228)
[0168] 〈L-瓜氨酸生产菌及L-鸟氨酸生产菌〉
[0169] L-瓜氨酸及L-鸟氨酸与L-精氨酸生物合成途径共通。因此,可以通过使N-乙酰 谷氨酸合酶(argA)、N-乙酰谷氨酰基磷酸还原酶(argC)、鸟氨酸乙酰转移酶(argj)、N-乙 酰谷氨酸激酶(argB)、乙酰鸟氨酸转氨酶(argD)及/或乙酰鸟氨酸脱乙酰酶(argE)的酶 活性上升来赋予或增强L-瓜氨酸及/或L-鸟氨酸的生产能力(国际公开2006-35831号 小册子)。
[0170] 〈L-组氨酸生产菌〉
[0171] 作为L-组氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-组氨酸生物 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:ATP磷酸核糖转移酶(hisG)、磷酸核糖-AMP环水解酶(hisl)、磷酸核糖-ATP焦磷酸 水解酶(hisl)、磷酸核糖亚胺甲基-5-氨基咪唑氨甲酰核糖酸异构酶(hisA)、酰胺转移酶 (hisH)、组氨醇磷酸氨基转移酶(hisC)、组氨醇磷酸酶(hisB)、组氨醇脱氢酶(hisD)。
[0172] 其中,hisG及hisBHAFI所编码的L-组氨酸生物合成体系酶已知被L-组氨酸抑 制。因此,L-组氨酸生产能力例如可以通过在ATP磷酸核糖转移酶基因(hisG)中导入赋 予对反馈抑制的抗性的突变来赋予或增强(俄罗斯专利第2003677号及第2119536号)。
[0173] 〈L-半胱氨酸生产菌〉
[0174] 作为L-半胱氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-半胱氨酸 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 举出丝氨酸乙酰转移酶及3-磷酸甘油酸脱氢酶。丝氨酸乙酰转移酶活性例如可通过将编 码对半胱氨酸导致的反馈抑制具有抗性的突变型丝氨酸乙酰转移酶的突变型cysE基因导 入到细菌中来增强。突变型丝氨酸乙酰转移酶例如公开在日本特开平11-155571及美国专 利公开第20050112731中。另外,3-磷酸甘油酸脱氢酶活性例如可通过将编码对丝氨酸导 致的反馈抑制具有抗性的突变型3-磷酸甘油酸脱氢酶的突变型serA基因导入到细菌中来 增强。突变型3-磷酸甘油酸脱氢酶例如公开在美国专利第6, 180, 373号中。
[0175] 另外,作为L-半胱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-半 胱氨酸的生物合成途径中分支而生成L-半胱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,例如可以举出参与L-半胱氨酸的分 解的酶。作为参与L-半胱氨酸的分解的酶,没有特别限制,可以举出半胱氨酸脱巯基酶 (aecD)(日本特开 2〇〇2_233384)。
[0176] 另外,作为L-半胱氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,也可以举出增强了L-半胱 氨酸排出体系的菌株及增强了硫酸盐/硫代硫酸盐传输体系的菌株。作为L-半胱氨酸排 出体系的蛋白质,可以举出:ydeD基因所编码的蛋白质(日本特开2002-233384)、yfiK基 因所编码的蛋白质(日本特开 2004-49237)、emrAB、emrKY、yojIH、acrEF、bcr及cusA各 基因所编码的各蛋白质(日本特开2005-287333)、yeaS基因所编码的蛋白质(日本特开 2010-187552)。作为硫酸盐/硫代硫酸盐传输体系的蛋白质,可以举出cysPTWAM基因簇所 编码的蛋白质。
[0177] 另外,作为具有L-半胱氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,可以举出通过保持减少 了L-半胱氨酸导致的反馈抑制的丝氨酸乙酰转移酶来使细胞内的丝氨酸乙酰转移酶活性 上升的棒状杆菌型细菌(日本特开2002-233384)。
[0178] 〈L-甲硫氨酸生产菌〉
[0179] 作为L-甲硫氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出L-苏氨酸缺陷株及对正 亮氨酸具有抗性的突变株(日本特开2000-139471)。另外,作为L-甲硫氨酸生产菌或用于 衍生其的亲株,也可以举出保持对L-甲硫氨酸导致的反馈抑制具有抗性的突变型高丝氨 酸转琥珀酰酶的菌株(日本特开2000-139471、US20090029424)。另外,由于L-甲硫氨酸 能够以L-半胱氨酸为中间体进行生物合成,因此,也可以通过提高L-半胱氨酸的生产能力 来提高L-甲硫氨酸的生产能力(日本特开2000-13947UUS20080311632)。
[0180] 〈L-亮氨酸生产菌〉
[0181] 作为L-亮氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-亮氨酸生物 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 leuABCD操纵子的基因所编码的酶。另外,在酶活性的增强中,例如可优选利用编码解除了 L-亮氨酸导致的反馈抑制的异丙基苹果酸合酶的突变leuA基因(美国专利第6, 403, 342 号)。
[0182] 作为具有L-亮氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,例如可以举出对2-噻唑丙 氨酸及羟基亮氨酸具有抗性,且异亮氨酸及甲硫氨酸需要性的乳酸发酵短杆菌 AJ3718(FERMP-2516)。
[0183] 〈L-异亮氨酸生产菌〉
[0184] 作为用于赋予或增强L-异亮氨酸生产能力的方法,例如可以举出以选自L-异亮 氨酸生物合成体系酶中的1个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,可以举出苏氨酸脱氨酶及乙酰羟酸合酶(日本特开平2-458号、FR 0356739及美国专利第5, 998, 178号)。
[0185] 作为具有L-异亮氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,可以举出:扩增了编码支链氨 基酸排出蛋白质的brnE基因的棒状杆菌型细菌(日本特开2001-169788)、通过与L-赖 氨酸生产菌的原生质体融合来赋予L-异亮氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌(日本特开昭 62-74293)、增强了高丝氨酸脱氢酶的棒状杆菌型细菌(日本特开昭62-91193)、苏氨酸氧 肟酸抗性株(日本特开昭62-195293)、a -酮丙二酸抗性株(日本特开昭61-15695)、甲基 赖氨酸抗性株(日本特开昭61-15696)、黄色短杆菌AJ12149(FERM BP-759)(美国专利第 4, 656,135 号)。
[0186] 〈L-缬氨酸生产菌〉
[0187] 作为L-缬氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出增强了选自L-缬氨酸生物 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 ilvGMEDA操纵子或ilvBNC操纵子的基因所编码的酶。ilvBN编码乙酰羟酸合酶,ilvC编 码还原异构酶(国际公开00/50624号)。需要说明的是,ilvGMEDA操纵子及ilvBNC操纵 子接受L-缬氨酸、L-异亮氨酸及/或L-亮氨酸导致的表达抑制(衰减)。因此,为了增强 酶活性,优选除去或修饰衰减所需要的区域,解除生成的L-缬氨酸导致的表达抑制。另外, ilvA基因编码的苏氨酸脱氨酶为催化L-异亮氨酸生物合成体系的限速阶段即从L-苏氨酸 向2-酮丁酸的脱氨基化反应的酶。因此,为了生产L-缬氨酸,优选破坏ilvA基因等来使 苏氨酸脱氨酶活性降低。
[0188] 另外,作为L-缬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-缬氨 酸的生物合成途径中分支而生成L-缬氨酸以外的化合物的反应的酶中的1个或其以上的 酶的活性降低了的菌株。作为这样的酶,没有特别限制,可以举出参与L-亮氨酸合成的苏 氨酸脱水酶及参与D-泛酸合成的酶(国际公开00/50624号)。
[0189] 另外,作为L-缬氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,也可以举出对氨基酸类似物等 具有抗性的菌株。作为这样的菌株,例如可以举出:L-异亮氨酸及L-甲硫氨酸需要性,以 及对D-核糖、嘌呤核苷或嘧啶核苷具有抗性,且具有L-缬氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌 株(FERMP-1841、FERMP-29、日本特公昭53-025034)、对聚酮类具有抗性的棒状杆菌型细 菌株(FERMP-1763、FERMP-1764、日本特公平06-065314)、在以醋酸为唯一的碳源的培养 基中显示L-缬氨酸抗性,且在以葡萄糖为唯一的碳源的培养基中对丙酮酸类似物(氟丙酮 酸等)具有敏感性的棒状杆菌型细菌株(FERMBP-3006、FERMBP-3007、专利3006929号)。
[0190] 〈L-丙氨酸生产菌〉
[0191] 作为L-丙氨酸生产菌或用于衍生其的亲株,可以举出缺失H+-ATPase的棒状杆菌 型细菌(ApplMicrobiol Biotechnol. 2001 Nov ;57 (4) : 534-40)及增强了天冬氨酸 0 -脱 羧酶活性的棒状杆菌型细菌(日本特开平07-163383)。
[0192] 〈L-色氨酸生产菌、L-苯丙氨酸生产菌、L-酪氨酸生产菌〉
[0193] 作为用于赋予或增强L-色氨酸生产能力、L-苯丙氨酸生产能力及/或L-酪氨酸 生产能力的方法,例如可以举出以选自L-色氨酸、L-苯丙氨酸及/或L-酪氨酸的生物合 成体系酶中的1个或其以上的酶的活性增大的方式修饰细菌的方法。
[0194] 作为与这些芳香族氨基酸共通的生物合成体系酶,没有特别限制,可以举出: 3_脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合酶(aroG)、3_脱氢奎尼酸合酶(aroB)、莽草酸脱氢 酶(ar〇E)、莽草酸激酶(ar〇L)、5-烯醇酸丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(aroA)、分支酸合酶 (aroC)(欧洲专利763127号)。编码这些酶的基因的表达可通过酪氨酸抑制物(tyrR)来 控制,也可以通过使tyrR基因缺损来增强这些酶的活性(欧洲专利763127号)。
[0195] 作为L-色氨酸生物合成体系酶,没有特别限制,可以举出:氨基苯甲酸合酶 (trpE)、色氨酸合酶(trpAB)及磷酸甘油酸脱氢酶(serA)。例如可通过导入含有色氨酸操 纵子的DNA来赋予或增强L-色氨酸生产能力。色氨酸合酶由由trpA及trpB基因所编码 的a及0亚单位构成。由于氨基苯甲酸合酶接受L-色氨酸导致的反馈抑制,因此,为了增 强相同酶的活性,可以利用编码导入了解除反馈抑制的突变的相同酶的基因。由于磷酸甘 油酸脱氢酶接受L-丝氨酸导致的反馈抑制,因此,为了增强相同酶的活性,可以利用编码 导入了解除反馈抑制的突变的相同酶的基因。进而,也可以通过增大由苹果酸合酶(aceB)、 异柠檬酸裂合酶(aceA)及异柠檬酸脱氢酶激酶/磷酸酶(aceK)构成的操纵子(ace操纵 子)的表达来赋予或增强L-色氨酸生产能力(W02005/103275)。
[0196] 作为L-苯丙氨酸生物合成体系酶,没有特别限制,可以举出分支酸变位酶及预苯 酸脱水酶。分支酸变位酶及预苯酸脱水酶作为双功能酶由pheA基因编码。由于分支酸变 位酶-预苯酸脱水酶接受L-苯丙氨酸导致的反馈抑制,因此,为了增强相同酶的活性,可以 利用编码导入了解除反馈抑制的突变的相同酶的基因。
[0197] 作为L-酪氨酸生物合成体系酶,没有特别限制,可以举出分支酸变位酶及预苯酸 脱氢酶。分支酸变位酶及预苯酸脱氢酶作为双功能酶由tyrA基因编码。由于分支酸变位 酶-预苯酸脱氢酶接受L-酪氨酸导致的反馈抑制,因此,为了增强相同酶的活性,可以利用 编码导入了解除反馈抑制的突变的相同酶的基因。
[0198] L-色氨酸、L-苯丙氨酸及/或L-酪氨酸的生产菌可以以目标芳香族氨基酸以外 的芳香族氨基酸的生物合成降低的方式进行修饰。另外,L-色氨酸、L-苯丙氨酸及/或 L-酪氨酸的生产菌也可以以增强副产物的摄入体系的方式进行修饰。作为副产物,可以举 出目标芳香族氨基酸以外的芳香族氨基酸。作为编码副产物的摄入体系的基因,例如可以 举出:编码L-色氨酸的摄入体系的基因即tnaB及mtr、编码L-苯丙氨酸的摄入体系的基 因即pheP、编码L-酪氨酸的摄入体系的基因即tyrP(EP1484410)。
[0199] 作为具有L-色氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,可以举出:对磺胺胍具有抗性的 谷氨酸棒状杆菌AJ12118(FERMBP-478日本专利01681002号)、导入有色氨酸操纵子的菌 株(日本特开昭63240794号公报)、导入有编码源自棒状杆菌型细菌的莽草酸激酶的基因 的菌株(日本特开01994749号公报)。
[0200] 作为具有L-苯丙氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,例如可以举出:磷酸烯醇式丙 酮酸羧化酶或丙酮酸激酶活性降低了的谷氨酸棒状杆菌BPS-13菌株(FERMBP-1777)、谷 氨酸棒状杆菌K77(FERMBP-2062)、谷氨酸棒状杆菌K78(FERMBP-2063)(欧洲专利公开公 报331145号、日本特开平02-303495号)、酪氨酸缺陷株(日本特开平05-049489)。
[0201] 作为具有L-酪氨酸生产能力的棒状杆菌型细菌,例如可以举出:谷氨酸棒状杆菌 AJ11655(FERMP-5836)(日本特公平 2-6517)、乳酸发酵短杆菌AJ12081(FERMP-7249)(日 本特开昭60-70093)。
[0202] 另外,作为赋予或增强L-氨基酸生产能力的方法,例如可以举出以从细菌的细胞 中排出L-氨基酸的活性增大的方式修饰细菌的方法。排出L-氨基酸的活性例如可以通 过使编码排出L-氨基酸的蛋白质的基因的表达上升来增大。作为编码排出各种氨基酸的 蛋白质的基因,例如可以举出:b2682基因(ygaZ)、b2683基因(ygaH)、bl242基因(ychE)、 b3434基因(yhgN)(日本特开2002-300874号公报)。
[0203] 另外,作为赋予或增强L-氨基酸生产能力的方法,例如可以举出以参与糖代谢的 蛋白质及参与能量代谢的蛋白质的活性增大的方式修饰细菌的方法。
[0204] 作为参与糖代谢的蛋白质,可以举出参与糖的导入的蛋白质及解糖系酶。作为 编码参与糖代谢的蛋白质的基因,可以举出:葡萄糖-6-磷酸异构酶基因(pgi;国际公开 第01/02542号小册子)、磷酸烯醇式丙酮酸合酶基因(pps;欧洲申请公开877090号说明 书)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc;国际公开95/06114号小册子)、丙酮酸羧化酶基 因(pyc;国际公开99/18228号小册子、欧洲申请公开1092776号说明书)、葡萄糖磷酸变位 酶基因(pgm;国际公开03/04598号小册子)、果糖二磷酸醛缩酶基因(pfkB、fbp;国际公 开03/04664号小册子)、丙酮酸激酶基因(pykF;国际公开03/008609号小册子)、转醛缩 酶基因(talB;国际公开03/008611号小册子)、延胡索酸酶基因(fum;国际公开01/02545 号小册子)、非PTS蔗糖导入基因(esc;欧洲申请公开149911号小册子)、蔗糖同化性基因 (scrAB操纵子;国际公开第90/04636号小册子)。
[0205] 作为编码参与能量代谢的蛋白质的基因,可以举出:转氢酶基因(pntAB;美国专 利5,830,716号说明书)、细胞色素13〇型氧化酶(〇71:〇(3111'〇1]1〇6 13〇七5^6(?1(^86)基因 (cyoB;欧洲专利申请公开1070376号说明书)。
[0206] 需要说明的是,上述的L-氨基酸生产菌的育种中所使用的基因只要不损伤所编 码的蛋白质的功能就并不限定于上述例示的基因及具有公知的碱基序列的基因,也可以为 其变体。例如L-氨基酸生产菌的育种中所使用的基因可以为编码在公知的蛋白质的氨基 酸序列中具有1个或者多个位置取代、缺失、插入或添加1或多个氨基酸的氨基酸序列的蛋 白质的基因。关于基因及蛋白质的变体,可准用后述的磷酸盐转运蛋白基因及涉及磷酸盐 转运蛋白的变体的记载。
[0207] 〈1_2>磷酸盐转运蛋白活性的增强
[0208] 本发明的细菌已经以磷酸盐转运蛋白活性增大的方式进行修饰。本发明的细菌可 通过以磷酸盐转运蛋白活性增大的方式修饰具有L-氨基酸生产能力的棒状杆菌型细菌来 获得。另外,本发明的细菌也可以通过在以磷酸盐转运蛋白活性增大的方式修饰棒状杆菌 型细菌后,赋予或增强L-氨基酸生产能力来得到。需要说明的是,本发明的细菌可以通过 以磷酸盐转运蛋白活性增大的方式进行修饰来获得L-氨基酸生产能力。用于构建本发明 的细菌的改变可以以任意的顺序进行。
[0209] 以下,对磷酸盐转运蛋白及编码其的基因进行说明。
[0210] 在本发明中,所谓"磷酸盐转运蛋白"是指具有磷酸盐转运蛋白活性的蛋白质。在 本发明中,所谓"磷酸盐转运蛋白活性"是指将无机磷酸(Pi)从细胞外摄入细胞内的活性。
[0211] 作为磷酸盐转运蛋白,可以举出:低亲和性无机磷酸盐转运蛋白(low-affinity inorganicphosphatetransporter;Pit)系及高亲和性磷酸盐特异性转运蛋白 (high-affinityphosphate-specifictransporter;Pst)系。作为编码磷酸盐转运蛋白的 基因(也称为"磷酸盐转运蛋白基因"),可以举出:编码Pit系的pitA基因及pitB基因、编 码Pst系的pstSCAB基因(非专利文献1)。需要说明的是,Pst系以4个蛋白质(pstSCAB 基因的产物)的复合物的形式发挥作用。
[0212] 在本发明中,可以增大Pit系和Pst系中的任一活性。在本发明中,优选增大Pit 系的活性,更优选增大PitA
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