JP2003159092A - L−アミノ酸の製造法 - Google Patents

L−アミノ酸の製造法

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JP2003159092A JP18951399A JP18951399A JP2003159092A JP 2003159092 A JP2003159092 A JP 2003159092A JP 18951399 A JP18951399 A JP 18951399A JP 18951399 A JP18951399 A JP 18951399A JP 2003159092 A JP2003159092 A JP 2003159092A
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glucose
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glutamic acid
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雅一 杉本
Hisao Ito
久生 伊藤
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修 倉橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりもさらに改良された発酵法によるL
−リジン又はL−グルタミン酸等のL−アミノ酸の製造
法、及びそれに用いる菌株を提供する。 【解決手段】 L−リジン又はL−グルタミン酸等のL
−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌にグルコース
6−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子を導入し、
グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性を増強するこ
とによって、これらのL−アミノ酸生産能を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発酵法によるL−
アミノ酸の製造法、特にL−リジン及びL−グルタミン
酸の製造法に関する。L−リジンは飼料添加物等とし
て、L−グルタミン酸は調味料原料等として広く用いら
れている。
【0002】
【従来の技術】従来、L−リジン及びL−グルタミン酸
等のL−アミノ酸は、これらのL−アミノ酸生産能を有
するブレビバクテリウム属やコリネバクテリウム属に属
するコリネ型細菌を用いて発酵法により工業生産されて
いる。これらのコリネ型細菌は、生産性を向上させるた
めに、自然界から分離した菌株または該菌株の人工変異
株が用いられている。
【0003】また、組換えDNA技術によりL−アミノ
酸の生合成酵素を増強することによって、L−アミノ酸
の生産能を増加させる種々の技術が開示されている。例
えば、L−リジン生産能を有するコリネ型細菌におい
て、L−リジン及びL−スレオニンによるフィードバッ
ク阻害が解除されたアスパルトキナーゼをコードする遺
伝子(変異型lysC)、ジヒドロジピコリン酸レダクター
ゼ遺伝子(dapB)、ジヒドロジピコリン酸シンターゼ遺
伝子(dapA)、ジアミノピメリン酸デカルボキシラーゼ
遺伝子(lysA)遺伝子、及びジアミノピメリン酸デヒド
ロゲナーゼ遺伝子(ddh)(WO96/40934)、lysA及びddh
(特開平9−322774号)、lysC、lysA及びホスホエノー
ルピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子(ppc)(特開平1
0-165180号)、変異型lysC、dapB、dapA、lysA及びアス
パラギン酸アミノトランスフェラーゼ遺伝子(aspC)
(特開平10-215883号)を導入することにより、同細菌
のL−リジン生産能が向上することが知られている。
【0004】また、エシェリヒア属細菌においては、da
pA、変異型lysC、dapB、ジアミノピメリン酸デヒドロゲ
ナーゼ遺伝子(ddh)(又はテトラヒドロジピコリン酸
スクシニラーゼ遺伝子(dapD)及びスクシニルジアミノ
ピメリン酸デアシラーゼ遺伝子(dapE))を順次増強す
るとL−リジン生産能が向上することが知られている
(WO 95/16042)。尚、WO 95/16042ではテトラヒドロジ
ピコリン酸スクシニラーゼがスクシニルジアミノピメリ
ン酸トランスアミナーゼと誤記されている。一方、コリ
ネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属細菌にお
いて、エシェリヒア・コリ又はコリネバクテリウム・グ
ルタミクム由来のクエン酸シンターゼをコードする遺伝
子の導入が、L−グルタミン酸生産能の増強に効果的で
あったことが報告されている(特公平7-121228号)。ま
た、特開昭61-268185号公報には、コリネバクテリウム
属細菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を含
む組換え体DNAを保有した細胞が開示されている。さ
らに、特開昭63-214189号公報には、グルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺
伝子、アコニット酸ヒドラターゼ遺伝子、及びクエン酸
シンターゼ遺伝子を増強することによって、L−グルタ
ミン酸の生産能を増加させる技術が開示されている。
【0005】しかし、グルコース 6−リン酸イソメラ
ーゼをコードする遺伝子の構造はコリネ型細菌では報告
されておらず、グルコース 6−リン酸イソメラーゼを
コードする遺伝子をコリネ型細菌の育種に利用すること
も知られていない。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来よりも
さらに改良された発酵法によるL−リジン又はL−グル
タミン酸等のL−アミノ酸の製造法、及びそれに用いる
菌株を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、グルコース6
−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子をコリネ型細
菌に導入し、グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性
を増強することにより、L−リジン又はL−グルタミン
酸の生産量を増大させることができることを見出し、本
発明を完成するに至った。すなわち本発明は、以下のと
おりである。
【0007】(1)細胞中のグルコース 6−リン酸イ
ソメラーゼ活性が増強され、かつL−アミノ酸生産能を
有するコリネ型細菌。 (2)前記L−アミノ酸が、L−リジン及びL−グルタ
ミン酸から選ばれる(1)のコリネ型細菌。 (3)前記グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性の
増強が、前記細菌細胞内のグルコース 6−リン酸イソ
メラーゼをコードする遺伝子のコピー数を高めることに
よるものである前記(1)のコリネ型細菌。 (4)前記グルコース 6−リン酸イソメラーゼをコー
ドする遺伝子がエシェリヒア属細菌由来である(3)の
コリネ型細菌。 (5)前記(1)〜(4)のいずれかのコリネ型細菌を
培地に培養し、該培養物中にL−アミノ酸を生成蓄積せ
しめ、該培養物からL−アミノ酸を採取することを特徴
とするL−アミノ酸の製造法。 (6)前記L−アミノ酸が、L−リジン及びL−グルタ
ミン酸から選ばれる(5)の方法。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】<1>本発明のコリネ型細菌 本発明のコリネ型細菌は、L−アミノ酸生産能を有し、
細胞中のグルコース6−リン酸イソメラーゼ活性が増強
されたコリネ型細菌である。L−アミノ酸としては、L
−リジン、L−グルタミン酸、L−スレオニン、L−イ
ソロイシン、L−セリン等が挙げられる。これらの中で
は、L−リジン及びL−グルタミン酸が好ましい。以
下、本発明の実施の形態を、主としてL−リジン生産能
又はL−グルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌につ
いて説明するが、本発明は、目的とするL−アミノ酸固
有の生合成系がホスホエノールピルビン酸カルボキシラ
ーゼよりも下流に位置するものについては同様に適用さ
れ得る。
【0010】本発明でいうコリネ型細菌としては、バー
ジーズ・マニュアル・オブ・デターミネイティブ・バク
テリオロジー(Bergey's Manual of Determinative Bac
teriology)第8版599頁(1974)に定義されている一群
の微生物であり、好気性,グラム陽性,非抗酸性,胞子
形成能を有しない桿菌であり、従来ブレビバクテリウム
属に分類されていたが現在コリネバクテリウム属細菌と
して統合された細菌を含み(Int. J. Syst. Bacterio
l., 41, 255 (1981))、またコリネバクテリウム属と非
常に近縁なブレビバクテリウム属細菌及びミクロバテリ
ウム属細菌を含む。L−リジン又はL−グルタミン酸の
製造に好適に用いられるコリネ型細菌の菌株としては、
例えば以下に示すものが挙げられる。
【0011】 コリネバクテリウム・アセトアシドフィルム ATCC13870 コリネバクテリウム・アセトグルタミクム ATCC15806 コリネバクテリウム・カルナエ ATCC15991 コリネバクテリウム・グルタミクム ATCC13032 (ブレビバクテリウム・ディバリカタム) ATCC14020 (ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム)ATCC13869 〔コリネバクテリウム・リリウム) ATCC15990 (ブレビバクテリウム・フラバム) ATCC14067 コリネバクテリウム・メラセコーラ ATCC17965 ブレビバクテリウム・サッカロリティクム ATCC14066 ブレビバクテリウム・インマリオフィルム ATCC14068 ブレビバクテリウム・ロゼウム ATCC13825 ブレビバクテリウム・チオゲニタリス ATCC19240 ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム ATCC15354 コリネバクテリウム・サーモアミノゲネス AJ12340(FERM BP-1539)
【0012】これらを入手するには、例えばアメリカン
・タイプ・カルチャー・コレクションより分譲を受ける
ことができる。すなわち、各微生物ごとに対応する登録
番号が付与されており、この登録番号を引用して分譲を
受けることができる。各微生物に対応する登録番号はア
メリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタロ
グに記載されている。また、AJ12340株は、通商産業省
工業技術院生命工学工業技術研究所にブダペスト条約に
基づいて寄託されている。
【0013】また、上記菌株以外にも、これらの菌株か
ら誘導されたL−リジン生産能又はL−グルタミン酸生
産能を有する変異株等も、本発明に利用できる。この様
な人工変異株としては次の様なものがある。S−(2−
アミノエチル)−システイン(以下、「AEC」と略記す
る)耐性変異株(例えば、ブレビバクテリウム・ラクト
ファーメンタムAJ11082(NRRL B-11470)、特公昭56-19
14号、特公昭56-1915号、特公昭57-14157号、特公昭57-
14158号、特公昭57-30474号、特公昭58-10075号、特公
昭59-4993号、特公昭61-35840号、特公昭62-24074号、
特公昭62-36673号、特公平5-11958号、特公平7-112437
号、特公平7-112438号参照)、その成長にL−ホモセリ
ン等のアミノ酸を必要とする変異株(特公昭48-28078
号、特公昭56-6499号)、AECに耐性を示し、更にL−ロ
イシン、L−ホモセリン、L−プロリン、L−セリン、
L−アルギニン、L−アラニン、L−バリン等のアミノ
酸を要求する変異株(米国特許第3708395号及び第38254
72号)、DL−α−アミノ−ε−カプロラクタム、α−
アミノ−ラウリルラクタム、アスパラギン酸−アナロ
グ、スルファ剤、キノイド、N−ラウロイルロイシンに
耐性を示すL−リジン生産変異株、オキザロ酢酸脱炭酸
酵素(デカルボキシラーゼ)または呼吸系酵素阻害剤の
耐性を示すL−リジン生産変異株(特開昭50-53588号、
特開昭50-31093号、特開昭52-102498号、特開昭53-9394
号、特開昭53-86089号、特開昭55-9783号、特開昭55-97
59号、特開昭56-32995号、特開昭56-39778号、特公昭53
-43591号、特公昭53-1833号)、イノシトールまたは酢
酸を要求するL−リジン生産変異株(特開昭55-9784
号、特開昭56-8692号)、フルオロピルビン酸または34
℃以上の温度に対して感受性を示すL−リジン生産変異
株(特開昭55-9783号、特開昭53-86090号)、エチレン
グリコールに耐性を示し、L−リジンを生産するブレビ
バクテリウム属またはコリネバクテリウム属の生産変異
株(米国特許第4411997号)。
【0014】また、L−スレオニン生産能を有するコリ
ネ型細菌としては、コリネバクテリウム・アセトアシド
フィラム AJ12318(FERM BP-1172)(米国特許第5,188,94
9号参照)等が、L−イソロイシン生産能を有するコリ
ネ型細菌としてはブレビバクテリウム・フラバム AJ121
49(FERM BP-759)(米国特許第4,656,135号参照)等が挙
げられる。
【0015】<2>グルコース 6−リン酸イソメラー
ゼ活性の増強 コリネ型細菌細胞中のグルコース 6−リン酸イソメラ
ーゼ活性を増強するには、グルコース 6−リン酸イソ
メラーゼをコードする遺伝子断片を、該細菌で機能する
ベクター、好ましくはマルチコピー型のベクターと連結
して組み換えDNAを作製し、これをL−リジン又はL
−グルタミン酸生産能を有するコリネ型細菌に導入して
形質転換すればよい。形質転換株の細胞内のグルコース
6−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子のコピー
数が上昇する結果、グルコース6−リン酸イソメラーゼ
活性が増強される。グルコース 6−リン酸イソメラー
ゼは、エシェリヒア・コリではpgi遺伝子にコードされ
ている。
【0016】グルコース 6−リン酸イソメラーゼ遺伝
子は、コリネ型細菌の遺伝子を用いることも、エシェリ
ヒア属細菌等の他の生物由来の遺伝子のいずれも使用す
ることができる。エシェリヒア・コリのpgi遺伝子の塩
基配列は既に明らかにされている(Froman, B.E. et a
l., Mol.Gen.Genet. 217, 126-131(1989), Genbank/EMB
L/DDBJ accetion No. X15196)ので、その塩基配列に基
づいて作製したプライマー、例えば配列表配列番号1及
び2に示すプライマーを用いて、エシェリヒア・コリ染
色体DNAを鋳型とするPCR法(PCR:polymerase
chain reaction; White,T.J. et al ;Trends Genet.
5,185(1989)参照)によって、pgi遺伝子を取得すること
ができる。コリネ型細菌等の他の微生物のグルコース
6−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子も、同様に
して取得され得る。
【0017】染色体DNAは、DNA供与体である細菌
から、例えば、斎藤、三浦の方法(H.Saito and K.Miur
a Biochem.Biophys.Acta, 72,619,(1963)、生物工学実
験書、日本生物工学会編、97〜98頁、培風館、19
92年参照)等により調製することができる。
【0018】PCR法により増幅されたグルコース 6
−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子は、エシェリ
ヒア・コリ及び/又はコリネ型細菌の細胞内において自
律複製可能なベクターDNAに接続して組換えDNAを
調製し、これをエシェリヒア・コリ細胞に導入しておく
と、後の操作がしやすくなる。エシェリヒア・コリ細胞
内において自律複製可能なベクターとしては、プラスミ
ドベクターが好ましく、宿主の細胞内で自立複製可能な
ものが好ましく、例えば pUC19、pUC18、pBR322、pHSG2
99、pHSG399、pHSG398、RSF1010等が挙げられる。
【0019】コリネ型細菌の細胞内において自律複製可
能なベクターとしては、pAM330(特開昭58-67699号公報
参照)、pHM1519(特開昭58-77895号公報参照)等が挙
げられる。また、これらのベクターからコリネ型細菌中
でプラスミドを自律複製可能にする能力を持つDNA断
片を取り出し、前記エシェリヒア・コリ用のベクターに
挿入すると、エシェリヒア・コリ及びコリネ型細菌の両
方で自律複製可能ないわゆるシャトルベクターとして使
用することができる。このようなシャトルベクターとし
ては、以下のものが挙げられる。尚、それぞれのベクタ
ーを保持する微生物及び国際寄託機関の受託番号をかっ
こ内に示した。
【0020】グルコース 6−リン酸イソメラーゼをコ
ードする遺伝子とコリネ型細菌で機能するベクターを連
結して組み換えDNAを調製するには、グルコース 6
−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子の末端に合う
ような制限酵素でベクターを切断する。連結は、T4D
NAリガーゼ等のリガーゼを用いて行うのが普通であ
る。
【0021】上記のように調製した組み換えDNAをコ
リネ型細菌に導入するには、これまでに報告されている
形質転換法に従って行えばよい。例えば、エシェリヒア
・コリ K−12について報告されているような、受容
菌細胞を塩化カルシウムで処理してDNAの透過性を増
す方法(Mandel,M.and Higa,A.,J. Mol. Biol., 53,159
(1970))があり、バチルス・ズブチリスについて報告
されているような、増殖段階の細胞からコンピテントセ
ルを調製してDNAを導入する方法( Duncan,C.H.,Wil
son,G.A.and Young,F.E., Gene, 1, 153 (1977))があ
る。あるいは、バチルス・ズブチリス、放線菌類及び酵
母について知られているような、DNA受容菌の細胞
を、組換えDNAを容易に取り込むプロトプラストまた
はスフェロプラストの状態にして組換えDNAをDNA
受容菌に導入する方法( Chang,S.and Choen,S.N.,Mole
c. Gen. Genet., 168, 111 (1979);Bibb,M.J.,Ward,J.
M.andHopwood,O.A.,Nature, 274, 398 (1978);Hinnen,
A.,Hicks,J.B.and Fink,G.R.,Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, 75 1929 (1978))も応用できる。本発明の実施例
で用いた形質転換の方法は、電気パルス法(特開平2−
207791号公報参照)である。
【0022】グルコース 6−リン酸イソメラーゼをコ
ードする活性の増強は、グルコース6−リン酸イソメラ
ーゼをコードする遺伝子を上記宿主の染色体DNA上に
多コピー存在させることによっても達成できる。コリネ
型細菌に属する微生物の染色体DNA上にグルコース
6−リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子を多コピー
で導入するには、染色体DNA上に多コピー存在する配
列を標的に利用して相同組換えにより行う。染色体DN
A上に多コピー存在する配列としては、レペティティブ
DNA、転移因子の端部に存在するインバーティッド・
リピートが利用できる。あるいは、特開平2−1099
85号公報に開示されているように、グルコース 6−
リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子をトランスポゾ
ンに搭載してこれを転移させて染色体DNA上に多コピ
ー導入することも可能である。いずれの方法によっても
形質転換株内のグルコース 6−リン酸イソメラーゼを
コードする遺伝子のコピー数が上昇する結果、グルコー
ス 6−リン酸イソメラーゼ活性が増強される。
【0023】グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性
の増強は、上記の遺伝子増幅による以外に、染色体DN
A上又はプラスミド上のグルコース 6−リン酸イソメ
ラーゼをコードする遺伝子のプロモーター等の発現調節
配列を強力なものに置換することによっても達成され
る。たとえば、lacプロモーター、trpプロモータ
ー、trcプロモーター、tacプロモーター、ラムダ
ファージのPRプロモーター、PLプロモーター等が強力
なプロモーターとして知られている。これらのプロモー
ターへの置換により、グルコース 6−リン酸イソメラ
ーゼをコードする遺伝子の発現が強化されることによっ
てグルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性が増強され
る。
【0024】また、本発明のコリネ型細菌は、グルコー
ス 6−リン酸イソメラーゼ活性に加えて、他のアミノ
酸生合成経路又は解糖系等の酵素遺伝子を強化すること
によって、それらの酵素活性が増強されてもよい。例え
ば、L−リジンの製造に利用可能な遺伝子の例として
は、L−リジン及びL−スレオニンによる相乗的なフィ
ードバック阻害が実質的に解除されたアスパルトキナー
ゼαサブユニット蛋白質又はβサブユニット蛋白質をコ
ードする遺伝子(WO94/25605国際公開パンフレット)、
コリネホルム細菌由来の野生型ホスホエノールピルビン
酸カルボキシラーゼ遺伝子(特開昭60-87788号公報)、
コリネホルム細菌由来の野生型ジヒドロジピコリン酸合
成酵素をコードする遺伝子(特公平6-55149号公報)等
が知られている。
【0025】また、L−グルタミン酸の製造に利用可能
な遺伝子の例としては、解糖系のホスフォフルクトキナ
ーゼ(PFK、特開昭63−102692号)、アナプ
レロティック経路のホスホエノールピルビン酸カルボキ
シラーゼ(PEPC、特開昭60−87788号、特開
昭62−55089号)、TCA回路のクエン酸合成酵
素(CS、特開昭62−201585号、特開昭63−
119688号)、アコニット酸ヒドラターゼ(AC
O、特開昭62−294086号)、イソクエン酸デヒ
ドロゲナーゼ(ICDH、特開昭62−166890
号、特開昭63−214189号)、アミノ化反応を触
媒するグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH、特開昭
61−268185号)等がある。
【0026】さらに、L−アミノ酸の生合成経路から分
岐して同アミノ酸以外の化合物を生成する反応を触媒す
る酵素の活性が低下または欠損していてもよい。例え
ば、L−リジンの生合成経路から分岐してL−リジン以
外の化合物を生成する反応を触媒する酵素としては、ホ
モセリンデヒドロゲナーゼがある(WO 95/23864参
照)。また、L−グルタミン酸の生合成経路から分岐し
てL−グルタミン酸以外の化合物を生成する反応を触媒
する酵素としては、αケトグルタール酸デヒドロゲナー
ゼ(αKGDH)、イソクエン酸リアーゼ、リン酸アセ
チルトランスフェラーゼ、酢酸キナーゼ、アセトヒドロ
キシ酸シンターゼ、アセト乳酸シンターゼ、ギ酸アセチ
ルトランスフェラーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、グルタ
ミン酸デカルボキシラーゼ、1−ピロリンデヒドロゲナ
ーゼ、等がある。
【0027】さらに、L−グルタミン酸生産能を有する
コリネ型細菌に、界面活性剤等のビオチン作用抑制物質
に対する温度感受性変異を付与することにより、過剰量
のビオチンを含有する培地中にてビオチン作用抑制物質
の非存在下でL−グルタミン酸を生産させることができ
る(WO96/06180号参照)。このようなコリネ型細菌とし
ては、WO96/06180号に記載されているブレビバクテリウ
ム・ラクトファーメンタムAJ13029が挙げられる。AJ130
29株は、1994年9月2日付けで工業技術院生命工学工業
技術研究所に、受託番号FERM P-14501として寄託され、
1995年8月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託
に移管され、受託番号FERM BP-5189が付与されている。
【0028】また、L−リジン及びL−グルタミン酸生
産能を有するコリネ型細菌に、ビオチン作用抑制物質に
対する温度感受性変異を付与することにより、過剰量の
ビオチンを含有する培地中にてビオチン作用抑制物質の
非存在下でL−リジン及びL−グルタミン酸を同時生産
させることができる(WO96/06180号参照)。このような
菌株としては、WO96/06180号に記載されているブレビバ
クテリウム・ラクトファーメンタムAJ12993株が挙げら
れる。同株は1994年6月3日付けで工業技術院生命
工学工業技術研究所に、受託番号FERM P-14348で寄託さ
れ、1995年8月1日にブダペスト条約に基づく国際
寄託に移管され、受託番号FERM BP-5188が付与されてい
る。
【0029】<3>L−アミノ酸の生産 グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性が増強され、
かつL−アミノ酸生産能を有するコリネ型細菌を好適な
培地で培養すれば、同L−アミノ酸が培地に蓄積する。
例えば、グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性が増
強され、かつL−リジン酸生産能を有するコリネ型細菌
を好適な培地で培養すれば、L−リジンが培地に蓄積す
る。また、グルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性が
増強され、かつL−グルタミン酸生産能を有するコリネ
型細菌を好適な培地で培養すれば、L−グルタミン酸が
培地に蓄積する。
【0030】さらに、グルコース 6−リン酸イソメラ
ーゼ活性が増強され、かつL−リジン及びL−グルタミ
ン酸生産能を有するコリネ型細菌を培地で培養すれば、
L−リジン及びL−グルタミン酸が培地に蓄積する。L
−リジンとL−グルタミン酸を同時に醗酵生産する場合
には、L−リジン生産菌をL−グルタミン酸の生産条件
下で培養してもよいし、あるいはL−リジン生産能を有
するコリネ型細菌とL−グルタミン酸生産能を有するコ
リネ型細菌を混合培養してもよい(特開平5−3793
号公報)。
【0031】本発明の微生物を用いてL−アミノ酸を製
造するのに用いる培地は、炭素源、窒素源、無機イオン
及び必要に応じその他の有機微量栄養素を含有する通常
の培地である。炭素源としては、グルコース、ラクトー
ス、ガラクトース、フラクトース、シュクロース、廃糖
蜜、澱粉加水分解物などの炭水化物、エタノールやイノ
シトールなどのアルコール類、酢酸、フマール酸、クエ
ン酸、コハク酸等の有機酸類を用いることができる。
【0032】窒素源としては、硫酸アンモニウム、硝酸
アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウ
ム、酢酸アンモニウム等の無機アンモニウム塩、アンモ
ニア、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、酵母エキス、
コーン・スティープ・リカー、大豆加水分解物などの有
機窒素、アンモニアガス、アンモニア水等を用いること
が できる。
【0033】無機イオンとしては、リン酸カリウム、硫
酸マグネシウム、鉄イオン、マンガンイオン等が少量添
加される。有機微量栄養素としては、ビタミンB1など
の要求物質または酵母エキス等を必要に応じ適量含有さ
せることが望ましい。
【0034】培養は、振とう培養、通気撹拌培養等によ
る好気的条件下で16〜72時間実施するのがよく、培
養温度は30℃〜45℃に、培養中pHは5〜9に制御
する。尚、pH調整には無機あるいは有機の酸性あるい
はアルカリ性物質、更にアンモニアガス等を使用するこ
とができる。
【0035】発酵液からのL−アミノ酸の採取は、通常
のL−アミノ酸の製造法と同様にして行うことができ
る。例えば、L−リジンは、通常イオン交換樹脂法、沈
澱法その他の公知の方法を組み合わせることにより実施
できる。また、L−グルタミン酸を採取する方法も常法
によって行えばよく、例えばイオン交換樹脂法、晶析法
等によることができる。具体的には、L−グルタミン酸
を陰イオン交換樹脂により吸着、分離させるか、または
中和晶析させればよい。L−リジン及びL−グルタミン
酸の両方を製造する場合、これらを混合物として用いる
場合には、これらのアミノ酸を相互に分離することは不
要である。
【0036】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
【0037】<1>エシェリヒア・コリJM109株のpgi遺
伝子のクローニング エシェリヒア・コリのpgi遺伝子の塩基配列は既に明ら
かにされている(Froman, B.E. et al., Mol.Gen.Gene
t. 217, 126-131(1989), Genbank/EMBL/DDBJ accetion
No. X15196)。報告されている塩基配列に基づいて配列
表配列番号1及び2に示すプライマーを合成し、エシェ
リヒア・コリJM109株の染色体DNAを鋳型にしてPC
R法によりピルビン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を増幅し
た。
【0038】合成したプライマーの内、配列番号1は、
Froman, B.E. et al., Mol.Gen.Genet. 217, 126-131(1
989)に記載されているpgi遺伝子の塩基配列の1番目か
ら24番目の塩基に至る配列に相当し、配列番号2は、
2573番目から2550番目の塩基に至る配列に相当
する。
【0039】エシェリヒア・コリJM109株の染色体DN
Aの調製は常法によった(生物工学実験書、日本生物工
学会編、97〜98頁、培風館、1992年)。また、
PCR反応は、PCR法最前線(関谷剛男ほか編、共立
出版社、1989年)185頁に記載されている標準反
応条件を用いた。
【0040】生成したPCR産物を常法により精製後、
SmaIで切断したプラスミドpHC4(特開平5−749
1号参照)と、ライゲーションキット(宝酒造社製)を
用いて連結した後、エシェリヒア・コリJM109のコンピ
テントセル(宝酒造社製)を用いて形質転換を行い、ク
ロラムフェニコール5μg/mlを含むL培地(バクトトリ
プトン10g/L、バクトイーストエキストラクト 5g/L、Na
Cl 5g/L、寒天15g/L、pH7.2)に塗布し、一晩培養後、
出現した白色のコロニーを釣り上げ、単コロニー分離
し、形質転換株を得た。取得した形質転換体よりプラス
ミドを抽出し、ベクターに pgi遺伝子が結合したプラ
スミドpHC4pgiを得た。
【0041】pHC4を保持するエシェリヒア・コリ
は、プライベートナンバーAJ12617と命名され、199
1年4月24日に、通商産業省工業技術院生命工学工業
技術研究所(郵便番号305-8566日本国茨城県つくば市東
一丁目1番3号)に受託番号FERM BP−1221
5として寄託され、1991年8月26日に、ブタペス
ト条約に基く国際寄託に移管され、受託番号FERM
BP−3532が付与されている。
【0042】次に、クローニングされたDNA断片がグ
ルコース 6−リン酸イソメラーゼ活性を有するタンパ
ク質をコードしていることを確認するため、JM109
株及び、pHC4pgiを保持するJM109株のグル
コース 6−リン酸イソメラーゼ活性を、Muramatsu,
N. and Nosoh, Y., Arch. Biochem. Biophys. 144, 245
-252 (1971)に記載の方法により測定した。その結果、
pHC4pgiを保持するJM109株は、pHC4p
giを保持しないJM109株の約15倍のグルコース
6−リン酸イソメラーゼ活性を示すことから、pgi遺
伝子が発現していることを確認した。
【0043】<2>コリネ型細菌のL−グルタミン酸生
産株へのpHC4pgiの導入とL−グルタミン酸生産 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ13029を
電気パルス法(特開平2-207791号公報参照)によりプラ
スミドpHC4pgiで形質転換し、得られた形質転換
株を得た。得られた形質転換株AJ13029/pHC4pgiを用い
てL−グルタミン酸生産のための培養を以下のように行
った。5μg/mlのクロラムフェニコールを含むCM2B
プレート培地にて培養して得たAJ13029/pHC4pgi株の菌
体を、5μg/mlのクロラムフェニコールを含む下記組成
を有するL−グルタミン酸生産培地に接種し、31.5℃に
て振とう培養し、培地中の糖が消費されるまで振とう培
養した。得られた培養物を、同じ組成の培地に5%量接
種し、37℃にて培地中の糖が消費されるまで振とう培養
した。コントロールとしてコリネバクテリウム属細菌AJ
13029株に、既に取得されているコリネバクテリウム属
細菌で自律複製可能なプラスミドpHC4を電気パルス
法により形質転換した菌株を上記と同様にして培養し
た。
【0044】〔L−グルタミン酸生産培地〕下記成分
(1L中)を溶解し、KOHでpH8.0に調製し、115℃で15
分殺菌する。 グルコース 150g KH2PO4 2g MgSO4・7H2O 1.5g FeSO4・7H2O 15mg MnSO4・4H2O 15mg 大豆蛋白加水分解液 50ml ビオチン 2mg サイアミン塩酸塩 3mg
【0045】培養終了後、培養液中のL−グルタミン酸
蓄積量を旭化成工業社製バイオテックアナライザーAS
−210により測定した。このときの結果を表1に示し
た。
【0046】
【表1】表1 ─────────────────────── 菌 株 L−グルタミン酸生成量(g/L) ─────────────────────── AJ13029/pHC4 21.0 AJ13029/pHC4pgi 23.5 ───────────────────────
【0047】<3>コリネ型細菌のL−リジン生産株へ
のpHC4pgiの導入とL−リジン生産 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ11082を
電気パルス法(特開平2-207791号公報参照)によりプラ
スミドpHC4pgiで形質転換し、得られた形質転換株を得
た。得られた形質転換株AJ11082/pHC4pgiを用いてL−
リジン生産のための培養を以下のように行った。5μg/m
lのクロラムフェニコールを含むCM2Bプレート培地
にて培養して得たAJ11082/pHC4pgi株の菌体を、5μg/ml
のクロラムフェニコールを含む下記組成のL−リジン生
産培地に接種し、31.5℃にて培地中の糖が消費されるま
で振とう培養した。コントロールとしてコリネバクテリ
ウム属細菌AJ11082株に、既に取得されているコリネバ
クテリウム属細菌で自律複製可能なプラスミドpHC4を電
気パルス法により形質転換した菌株を上記と同様にして
培養した。
【0048】ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタ
ムAJ11082は、1979年6月18日にアグリカルチュラル・
リサーチ・サービス・カルチャー・コレクション(Agri
cultural Research Service Culture Collection)に国
際寄託され、受託番号NRRL B-11470が付与されている。
【0049】〔L−リジン生産培地〕炭酸カルシウム以
外の下記成分(1L中)を溶解し、KOHでpH8.0に調製
し、115℃で15分殺菌した後、別に乾熱殺菌した炭酸カ
ルシウムを50g加える。 グルコース 100 g (NH4)2SO4 55 g KH2PO4 1 g MgSO4・7H2O 1 g ビオチン 500 μg チアミン 2000 μg FeSO4・7H2O 0.01 g MnSO4・7H2O 0.01 g ニコチンアミド 5 mg 蛋白質加水分解物(豆濃) 30 ml 炭酸カルシウム 50 g
【0050】培養終了後、培養液中のL−グルタミン酸
蓄積量を旭化成工業社製バイオテックアナライザーAS
−210により測定した。このときの結果を表2に示し
た。
【0051】
【表2】表2 ─────────────────────── 菌 株 L−リジン生成量(g/L) ─────────────────────── AJ11082/pHC4 29.1 AJ11082/pHC4pgi 33.4 ───────────────────────
【0052】<4>コリネ型細菌のL−リジン及びL−
グルタミン酸生産株へのpHC4pgiの導入とL−リジン及
びL−グルタミン酸同時生産 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ12993を
電気パルス法(特開平2-207791号公報参照)によりプラ
スミドpHC4pgiで形質転換し、得られた形質転換株を得
た。得られた形質転換株AJ12993/pHC4pgiを用いてL−
リジン及びL−グルタミン酸生産のための培養を以下の
ように行った。5μg/mlのクロラムフェニコールを含む
CM2Bプレート培地にて培養して得たAJ12993/pHC4pg
i株の菌体を、5μg/mlのクロラムフェニコールを含む前
記L−リジン生産培地に接種して31.5℃にて培養した。
培養を開始してから12時間後に培養温度を34℃にシ
フトし、培地中の糖が消費されるまで振とう培養した。
コントロールとしてコリネバクテリウム属細菌AJ12993
株に、既に取得されているコリネバクテリウム属細菌で
自律複製可能なプラスミドpHC4を電気パルス法により形
質転換した菌株を上記と同様にして培養した。
【0053】培養終了後、培養液中のL−リジン及びL
−グルタミン酸蓄積量を旭化成工業社製バイオテックア
ナライザーAS−210により測定した。このときの結
果を表3に示した。
【0054】
【表3】 表3 ─────────────────────────────────── 菌 株 L−リジン生成量(g/L) L−グルタミン酸生成量(g/L) ─────────────────────────────────── AJ12993/pHC4 10.0 18.9 AJ12993/pHC4pgi 12.1 20.8 ───────────────────────────────────
【0055】
【発明の効果】本発明により、コリネ型細菌のL−リジ
ン又はL−グルタミン酸等のL−アミノ酸の生産能を向
上させることができる。
【0056】
【配列表】 Sequence Listing
【0057】 <110> 味の素株式会社(Ajinomoto Co., Inc.) <120> L−アミノ酸の製造法 <130> P-6530 <141> 1999-07-02 <160> 2 <170> PatentIn Ver. 2.0
【0058】 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:primer for amplifying Esherichia coli pgi gene <400> 1 ggatccattt tcagccttgg caca 24
【0059】 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:primer for amplifying Esherichia coli pgi gene <400> 2 gcatgcgaat tacggcgcgg ggaa 24
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12P 13/06 C12P 13/06 D 13/14 A 13/14 13/08 //(C12P 13/08 C12R 1:15 C12R 1:15) C12P 13/06 (C12P 13/06 13/14 C12R 1:15) C12N 15/00 ZNAA (C12P 13/14 C12R 1:15) (72)発明者 倉橋 修 神奈川県川崎市川崎区鈴木町1−1味の素 株式会社発酵技術研究所内 Fターム(参考) 4B024 AA10 BA71 BA72 BA73 BA74 DA05 EA04 FA13 GA11 HA01 4B064 AE07 AE08 AE10 AE19 AE25 CA02 CA19 CC24 DA11 4B065 AA22X AA24X AA26Y AB01 AC14 BA02 CA17 CA43

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 細胞中のグルコース 6−リン酸イソメ
    ラーゼ活性が増強され、かつL−アミノ酸生産能を有す
    るコリネ型細菌。
  2. 【請求項2】 前記L−アミノ酸が、L−リジン、L−
    グルタミン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L
    −セリンから選ばれる請求項1記載のコリネ型細菌。
  3. 【請求項3】 前記グルコース 6−リン酸イソメラー
    ゼ活性の増強が、前記細菌細胞内のグルコース 6−リ
    ン酸イソメラーゼをコードする遺伝子のコピー数を高め
    ることによるものである請求項1記載のコリネ型細菌。
  4. 【請求項4】 前記グルコース 6−リン酸イソメラー
    ゼをコードする遺伝子がエシェリヒア属細菌由来である
    請求項3記載のコリネ型細菌。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載のコ
    リネ型細菌を培地に培養し、該培養物中にL−アミノ酸
    を生成蓄積せしめ、該培養物からL−アミノ酸を採取す
    ることを特徴とするL−アミノ酸の製造法。
  6. 【請求項6】 前記L−アミノ酸が、L−リジン、L−
    グルタミン酸、L−スレオニン、L−イソロイシン、L
    −セリンから選ばれる請求項5記載の方法。
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