JPH0673463B2 - L−トリプトフアンの製造法 - Google Patents
L−トリプトフアンの製造法Info
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- JPH0673463B2 JPH0673463B2 JP5124781A JP12478193A JPH0673463B2 JP H0673463 B2 JPH0673463 B2 JP H0673463B2 JP 5124781 A JP5124781 A JP 5124781A JP 12478193 A JP12478193 A JP 12478193A JP H0673463 B2 JPH0673463 B2 JP H0673463B2
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Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトリプトフアンシンター
ゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片を有する新規
なプラスミドに関し、さらに詳しくは、宿主内に安定に
維持することのできる、トリプトフアンシンターゼの生
合成を司る遺伝子を含むDNA断片、例えばトリプトフ
アンオペロンを有するプラスミドで形質転換されたエシ
エリヒア・コリを用いるL−トリプトフアンの製造法に
関する。
ゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片を有する新規
なプラスミドに関し、さらに詳しくは、宿主内に安定に
維持することのできる、トリプトフアンシンターゼの生
合成を司る遺伝子を含むDNA断片、例えばトリプトフ
アンオペロンを有するプラスミドで形質転換されたエシ
エリヒア・コリを用いるL−トリプトフアンの製造法に
関する。
【0002】
【従来の技術および課題】トリプトフアンオペロンのク
ローニングについては従来からいろいろと研究されてい
るが、例えばJournal of General
Microbiology,Vol.118、253
(1980)に記載されているように、宿主内での安定
性に問題があり、トリプトフアンの工業的製造に応用す
るには多くの困難があると考えられている。
ローニングについては従来からいろいろと研究されてい
るが、例えばJournal of General
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(1980)に記載されているように、宿主内での安定
性に問題があり、トリプトフアンの工業的製造に応用す
るには多くの困難があると考えられている。
【0003】一方、プラスミドの宿主内での安定性にお
いて、応用的に最も重要な要素は一般に宿主の継代培養
におけるプラスミドの脱落現象である。そのため、従来
よりプラスミドの脱落を防止するために種々の試みがな
されており、例えば、エシエリヒア属のストレプトマイ
シンに依存しないという性質を司る染色体遺伝子DNA
フラグメントが組み込まれたプラスミドを、エシエリヒ
ア属のストレプトマイシン依存性変異株に含有せしめ
て、プラスミドを含有する微生物の性質を安定化する方
法が提案されている(特開昭55−156591号公
報)。しかしながら、かかる方法は経済的に問題がある
のみならず、目的のプラスミドに複雑な機能を組み込む
必要があるため、宿主の分裂増殖時にプラスミドが安定
に娘細胞に分配され難いことが予想され、工業的に応用
するにはかなりの問題がある。
いて、応用的に最も重要な要素は一般に宿主の継代培養
におけるプラスミドの脱落現象である。そのため、従来
よりプラスミドの脱落を防止するために種々の試みがな
されており、例えば、エシエリヒア属のストレプトマイ
シンに依存しないという性質を司る染色体遺伝子DNA
フラグメントが組み込まれたプラスミドを、エシエリヒ
ア属のストレプトマイシン依存性変異株に含有せしめ
て、プラスミドを含有する微生物の性質を安定化する方
法が提案されている(特開昭55−156591号公
報)。しかしながら、かかる方法は経済的に問題がある
のみならず、目的のプラスミドに複雑な機能を組み込む
必要があるため、宿主の分裂増殖時にプラスミドが安定
に娘細胞に分配され難いことが予想され、工業的に応用
するにはかなりの問題がある。
【0004】そこで、本発明者らは、トリプトフアンシ
ンターゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片、例え
ばトリプトフアンオペロンを、親細胞から娘細胞へと継
代的に安定に分配することを可能にする機能をもつプラ
スミドについて鋭意研究を行ない、F因子プラスミドに
由来する増殖制御分配系を司る遺伝子を含む画分がプラ
スミドの安定化に大きく寄与していることに着目し、先
に、トリプトフアンシンターゼの生合成を司る遺伝子を
含むDNA断片と、F因子プラスミドの増殖制御分配系
を司る遺伝子を含むDNA断片とを有することを特徴と
する新規なプラスミド、殊に本発明者らがプラスミドp
MTY−1と称するプラスミドを創製し提案した(特開
昭60−2189号公報参照)。しかし、この新規なプ
ラスミドpMTY−1は菌体内で不安定な遺伝子の産物
を産生させるには有用であるが、コピー数が1〜2個と
少なく、菌体内で遺伝子産物を著量産生させる場合には
効率が低いという難点がある。
ンターゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片、例え
ばトリプトフアンオペロンを、親細胞から娘細胞へと継
代的に安定に分配することを可能にする機能をもつプラ
スミドについて鋭意研究を行ない、F因子プラスミドに
由来する増殖制御分配系を司る遺伝子を含む画分がプラ
スミドの安定化に大きく寄与していることに着目し、先
に、トリプトフアンシンターゼの生合成を司る遺伝子を
含むDNA断片と、F因子プラスミドの増殖制御分配系
を司る遺伝子を含むDNA断片とを有することを特徴と
する新規なプラスミド、殊に本発明者らがプラスミドp
MTY−1と称するプラスミドを創製し提案した(特開
昭60−2189号公報参照)。しかし、この新規なプ
ラスミドpMTY−1は菌体内で不安定な遺伝子の産物
を産生させるには有用であるが、コピー数が1〜2個と
少なく、菌体内で遺伝子産物を著量産生させる場合には
効率が低いという難点がある。
【0005】従って、形質転換された微生物菌体内での
コピー数が多く、形質発現効率が高く、しかも安定で脱
落が少なく親細胞から娘細胞へと継代的に確実に分配さ
れるプラスミドを開発することが望まれる。
コピー数が多く、形質発現効率が高く、しかも安定で脱
落が少なく親細胞から娘細胞へと継代的に確実に分配さ
れるプラスミドを開発することが望まれる。
【0006】そこで、本発明者らはエシエリヒア・コリ
のColE1系プラスミドが通常細胞染色体当り数十個
のコピー数を有することに着目し、今回、ColE1系
プラスミドの自律増殖能を司る遺伝子を含むDNA断片
と、F因子プラスミドに由来する増殖制御分配系を司る
遺伝子を含むDNA断片と、上記のトリプトフアンシン
ターゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片とを組合
せることにより、コピー数が多くしかも継代的に安定に
分配可能なプラスミドを創製することに成功し、該プラ
スミドで形質転換されたエシエリヒア・コリを用いれば
効率的にL−トリプトフアンの製造が可能なことを見い
出し、本発明を完成するに至った。
のColE1系プラスミドが通常細胞染色体当り数十個
のコピー数を有することに着目し、今回、ColE1系
プラスミドの自律増殖能を司る遺伝子を含むDNA断片
と、F因子プラスミドに由来する増殖制御分配系を司る
遺伝子を含むDNA断片と、上記のトリプトフアンシン
ターゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片とを組合
せることにより、コピー数が多くしかも継代的に安定に
分配可能なプラスミドを創製することに成功し、該プラ
スミドで形質転換されたエシエリヒア・コリを用いれば
効率的にL−トリプトフアンの製造が可能なことを見い
出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】しかして、本発明によれ
ば、トリプトフアンオペロンに由来するトリプトフアン
シンターゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片と、
F因子プラスミドに由来する増殖制御分配系を司る遺伝
子を含むDNA断片と、ColE1系プラスミドの自律
増殖能を司る遺伝子を含むDNA断片を有するプラスミ
ドで形質転換されたエシエリヒア・コリの培養物又はそ
の処理物の存在下に、インドールとL−又はDL−セリ
ンとを反応せしめることを特徴とするL−トリプトフア
ンの製造方法が提供される。
ば、トリプトフアンオペロンに由来するトリプトフアン
シンターゼの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片と、
F因子プラスミドに由来する増殖制御分配系を司る遺伝
子を含むDNA断片と、ColE1系プラスミドの自律
増殖能を司る遺伝子を含むDNA断片を有するプラスミ
ドで形質転換されたエシエリヒア・コリの培養物又はそ
の処理物の存在下に、インドールとL−又はDL−セリ
ンとを反応せしめることを特徴とするL−トリプトフア
ンの製造方法が提供される。
【0008】本発明の方法に用いるプラスミドを構成す
る「トリプトフアンシンターゼの生合成を司る遺伝子を
含むDNA断片」(以下「T画分」と略称することがあ
る)とは、インドールとL−又はDL−セリンからL−
トリプトフアンの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片
を意味し、しかして、T画分にはトリプトフアンオペロ
ン又はトリプトフアンオペロンを含むもっと大きなDN
A断片、或いは、トリプトフアンオペロン中のトリプト
フアンシンターゼの生合成を司る遺伝子であるTrpA
とTrpBにプロモーター及びオペレーターを結合した
DNA断片、又はTrpAとTrpBにTrpC、Tr
pD及びTrpEの少なくとも1種とプロモーター及び
オペレーターを結合したDNA断片(例えば、Trp
A、TrpB、TrpC、TrpD及びTrpEにプロ
モーター及びオペレーターが結合したDNA断片)等が
包含される。これらのT画分としては実用的には大腸菌
(エシエリヒア・コリ)由来のものが好適に使用され
る。このT画分の供給源としては特に制限はないが、エ
シエリヒア・コリATCC23282、エシエリヒア・
コリATCC23437、エシエリヒア・コリATCC
23461等が有利に使用される。
る「トリプトフアンシンターゼの生合成を司る遺伝子を
含むDNA断片」(以下「T画分」と略称することがあ
る)とは、インドールとL−又はDL−セリンからL−
トリプトフアンの生合成を司る遺伝子を含むDNA断片
を意味し、しかして、T画分にはトリプトフアンオペロ
ン又はトリプトフアンオペロンを含むもっと大きなDN
A断片、或いは、トリプトフアンオペロン中のトリプト
フアンシンターゼの生合成を司る遺伝子であるTrpA
とTrpBにプロモーター及びオペレーターを結合した
DNA断片、又はTrpAとTrpBにTrpC、Tr
pD及びTrpEの少なくとも1種とプロモーター及び
オペレーターを結合したDNA断片(例えば、Trp
A、TrpB、TrpC、TrpD及びTrpEにプロ
モーター及びオペレーターが結合したDNA断片)等が
包含される。これらのT画分としては実用的には大腸菌
(エシエリヒア・コリ)由来のものが好適に使用され
る。このT画分の供給源としては特に制限はないが、エ
シエリヒア・コリATCC23282、エシエリヒア・
コリATCC23437、エシエリヒア・コリATCC
23461等が有利に使用される。
【0009】本発明の方法で用いるプラスミドは前述し
たように、上記のT画分を、F因子プラスミドに由来す
る増殖制御分配系を司る遺伝子を含むDNA断片と組合
わせる点に1つの特徴を有する。F因子プラスミドは例
えば「蛋白質 核酸 酵素」第27巻第1号(198
2)の98頁の図1の遺伝子地図及びEcoRIによる
物理的地図に示される如き構造をもつ、分子量が94.
5kb(62×106dolton)の既知のプラスミ
ドであり、大腸菌などの腸内細菌中に通常1細胞染色体
当り1〜2個のコピー数で存在し、従って染色体が細胞
当り2個あるとすればF因子プラスミドとしては2〜4
個しか担われていない。このプラスミドは細胞分裂時に
ちょうど倍化してそれぞれの娘細胞に正確に伝達される
ような機構を備えている(このように、コピー数を低い
レベルに保ちつつ、正確に宿主の増殖とペースを合わせ
て増やす仕組みをstringentな増殖の制御と呼
んでいる)。F因子プラスミドにおけるこのようなst
ringentな増殖の制御機能が、mini−Fと呼
ばれる分子量が9.1kbの自律増殖できる断片に担わ
れていることも既に究明されており、このmini−F
がF因子プラスミドより制限酵素EcoRIにより切り
出し可能であることも知られている。
たように、上記のT画分を、F因子プラスミドに由来す
る増殖制御分配系を司る遺伝子を含むDNA断片と組合
わせる点に1つの特徴を有する。F因子プラスミドは例
えば「蛋白質 核酸 酵素」第27巻第1号(198
2)の98頁の図1の遺伝子地図及びEcoRIによる
物理的地図に示される如き構造をもつ、分子量が94.
5kb(62×106dolton)の既知のプラスミ
ドであり、大腸菌などの腸内細菌中に通常1細胞染色体
当り1〜2個のコピー数で存在し、従って染色体が細胞
当り2個あるとすればF因子プラスミドとしては2〜4
個しか担われていない。このプラスミドは細胞分裂時に
ちょうど倍化してそれぞれの娘細胞に正確に伝達される
ような機構を備えている(このように、コピー数を低い
レベルに保ちつつ、正確に宿主の増殖とペースを合わせ
て増やす仕組みをstringentな増殖の制御と呼
んでいる)。F因子プラスミドにおけるこのようなst
ringentな増殖の制御機能が、mini−Fと呼
ばれる分子量が9.1kbの自律増殖できる断片に担わ
れていることも既に究明されており、このmini−F
がF因子プラスミドより制限酵素EcoRIにより切り
出し可能であることも知られている。
【0010】本発明で用いるプラスミドはこのmini
−Fに担われている増殖制御分配系を利用するものであ
り、しかして「F因子プラスミドに由来する増殖制御分
配系を司る遺伝子を含むDNA断片」「以下F画分と略
称することがある)とは、上述したようなF因子プラス
ミドを娘細胞に正確に伝達する機構を備えた遺伝子DN
Aを意味し、そのようなF画分の代表例としては約9.
1kbの分子量を有するmini−F断片が挙げられ
る。
−Fに担われている増殖制御分配系を利用するものであ
り、しかして「F因子プラスミドに由来する増殖制御分
配系を司る遺伝子を含むDNA断片」「以下F画分と略
称することがある)とは、上述したようなF因子プラス
ミドを娘細胞に正確に伝達する機構を備えた遺伝子DN
Aを意味し、そのようなF画分の代表例としては約9.
1kbの分子量を有するmini−F断片が挙げられ
る。
【0011】さらに、本発明で用いるプラスミドにおい
て上記T画分及びF画分と組合わせて使用される「Co
lE1系プラスミドの自律増殖を司る遺伝子を含むDN
A断片」(以下「S画分」という)は、コピー数が1細
胞染色体当り20〜30個であるColE1系プラスミ
ドの自律増殖を司る遺伝子を含むDNA断片を意味し、
そのようなS画分の代表例としては約4.3kbの長さ
を有するプラスミドpBR322のS画分が挙げられ、
その他にプラスミドpBR325等のS画分がある。
て上記T画分及びF画分と組合わせて使用される「Co
lE1系プラスミドの自律増殖を司る遺伝子を含むDN
A断片」(以下「S画分」という)は、コピー数が1細
胞染色体当り20〜30個であるColE1系プラスミ
ドの自律増殖を司る遺伝子を含むDNA断片を意味し、
そのようなS画分の代表例としては約4.3kbの長さ
を有するプラスミドpBR322のS画分が挙げられ、
その他にプラスミドpBR325等のS画分がある。
【0012】本発明で用いるプラスミドは、以上に述べ
たT画分、F画分及びS画分の3つの必須の遺伝子画分
を有する限り、他の遺伝子画分、例えば抗生物質耐性マ
ーカーであるアンピシリン耐性遺伝子を含むDNA断
片、カナマイシン耐性遺伝子を含むDNA断片等をさら
に含みうるが、1つの典型的な具体例はT画分、F画分
及びS画分の3つの画分から実質的になり、分子量が約
13.7メガダルトン(約20.8kb)のプラスミド
で、本発明者らが「プラスミドpMTY−2」と命名し
たものである。なお、本明細書において、プラスミドの
分子量はアガロースゲル電気泳動法により測定した値で
ある。
たT画分、F画分及びS画分の3つの必須の遺伝子画分
を有する限り、他の遺伝子画分、例えば抗生物質耐性マ
ーカーであるアンピシリン耐性遺伝子を含むDNA断
片、カナマイシン耐性遺伝子を含むDNA断片等をさら
に含みうるが、1つの典型的な具体例はT画分、F画分
及びS画分の3つの画分から実質的になり、分子量が約
13.7メガダルトン(約20.8kb)のプラスミド
で、本発明者らが「プラスミドpMTY−2」と命名し
たものである。なお、本明細書において、プラスミドの
分子量はアガロースゲル電気泳動法により測定した値で
ある。
【0013】以下、このプラスミドpMTY−2につい
てさらに詳細に説明する。
てさらに詳細に説明する。
【0014】プラスミドpMTY−2の下記の制限酵素
の感受性(認識部位の数)及び該制限酵素による分解断
片の長さ(kb)は下記の表に示すとおりである。
の感受性(認識部位の数)及び該制限酵素による分解断
片の長さ(kb)は下記の表に示すとおりである。
【0015】
【表1】 制限酵素 認識部位の数 分解断片の長さ(kb) EcoRI 2 11.7、9.1 BamHI 3 17.8、2.4、0.6 Sal I 2 17.0、3.8 Ava I 1 20.8 Hind III 4 14.4、3.0、2.6、0.8 Pst I 5 14.1、3.0、1.8、1.5、0.4 以上に述べた如き特性をもつ本発明で用いるプラスミド
pMTY−2は、例えば次のようにして製造することが
できる。
pMTY−2は、例えば次のようにして製造することが
できる。
【0016】まず、トリプトフアンオペロンを含むDN
A断片(T画分)の調製は、例えば、染色体遺伝子中に
トリプトフアンオペロンをもつ大腸菌、例えば、Esc
herichia coli K−12(IFO330
1、ATCC10798、ATCC e23562)な
どに、フアージ、例えばフアージφ80(ATCC11
456a−B1)などを感染させ、溶源化及び誘発現象
を利用して、フアージDNA中にトリプトフアンオペロ
ンを取り込んだフアージを大量に調製し[R.M.De
nney,C.Yanofsky;J.Bacteri
ol.,118、505(1974)参照]、それから
常法[E.F.Fritsch,Sambrook,
“Molecular cloning”(1982)
p.164〜165、Cold Spin Harbo
r Laboratory参照]に従ってフアージDN
Aを抽出し、制限酵素、例えばBamHI,EcoRI
等を用いてトリプトフアンオペロンを含むDNA断片を
切り出すことにより行なうことができる。
A断片(T画分)の調製は、例えば、染色体遺伝子中に
トリプトフアンオペロンをもつ大腸菌、例えば、Esc
herichia coli K−12(IFO330
1、ATCC10798、ATCC e23562)な
どに、フアージ、例えばフアージφ80(ATCC11
456a−B1)などを感染させ、溶源化及び誘発現象
を利用して、フアージDNA中にトリプトフアンオペロ
ンを取り込んだフアージを大量に調製し[R.M.De
nney,C.Yanofsky;J.Bacteri
ol.,118、505(1974)参照]、それから
常法[E.F.Fritsch,Sambrook,
“Molecular cloning”(1982)
p.164〜165、Cold Spin Harbo
r Laboratory参照]に従ってフアージDN
Aを抽出し、制限酵素、例えばBamHI,EcoRI
等を用いてトリプトフアンオペロンを含むDNA断片を
切り出すことにより行なうことができる。
【0017】他方、mini F断片の調製は、例え
ば、F因子プラスミドを保有する微生物、例えば、大腸
菌(E.coli)K−12株(ATCC15153、
ATCC e23589、ATCC e23590)等
からそれ自体公知の方法で、例えばP.Guerry,
D.L.LeBlanc,S.Falkow;J.Ba
ct.,116、1064(1973)等の文献に記載
の方法でF因子プラスミドを取り出し、それから制限酵
素EcoRIを用いて分子量が約9.1kbのmini
F断片を切り出すことにより調製することができる。
ば、F因子プラスミドを保有する微生物、例えば、大腸
菌(E.coli)K−12株(ATCC15153、
ATCC e23589、ATCC e23590)等
からそれ自体公知の方法で、例えばP.Guerry,
D.L.LeBlanc,S.Falkow;J.Ba
ct.,116、1064(1973)等の文献に記載
の方法でF因子プラスミドを取り出し、それから制限酵
素EcoRIを用いて分子量が約9.1kbのmini
F断片を切り出すことにより調製することができる。
【0018】他方、ColE1プラスミドの自律増殖を
司る遺伝子を含むDNA断片の供給源としては、Col
E1プラスミドとして代表的なプラスミドpBR322
を使用するのが便利である。
司る遺伝子を含むDNA断片の供給源としては、Col
E1プラスミドとして代表的なプラスミドpBR322
を使用するのが便利である。
【0019】上記の如くして調製されたトリプトフアン
オペロンを含むDNA断片(T画分)を、まず、このT
画分の切り出しに用いたと同じ制限酵素で処理したプラ
スミドpBR322と一緒にし、T4フアージ由来のリ
ガーゼのようなリガーゼを作用させて、プラスミドpB
R322に上記T画分が組み込まれたプラスミドを作成
する。次いで、このプラスミドを制限酵素EcoRIで
開裂させ、上記のようにして調製されたmini F断
片と一緒にし、リガーゼを作用させて結合させることに
より、目的とするプラスミドpMTY−2を得ることが
できる。
オペロンを含むDNA断片(T画分)を、まず、このT
画分の切り出しに用いたと同じ制限酵素で処理したプラ
スミドpBR322と一緒にし、T4フアージ由来のリ
ガーゼのようなリガーゼを作用させて、プラスミドpB
R322に上記T画分が組み込まれたプラスミドを作成
する。次いで、このプラスミドを制限酵素EcoRIで
開裂させ、上記のようにして調製されたmini F断
片と一緒にし、リガーゼを作用させて結合させることに
より、目的とするプラスミドpMTY−2を得ることが
できる。
【0020】なお、プラスミドpMTY−2の具体的調
製法については後記参考例1で詳細に説明する。
製法については後記参考例1で詳細に説明する。
【0021】このようにして調製される本発明で用いる
プラスミドは、コピー数が多く、宿主の細胞分裂に際し
て娘細胞に受け継がれる際に脱落することが少なく安定
であるという優れた特性を有する。
プラスミドは、コピー数が多く、宿主の細胞分裂に際し
て娘細胞に受け継がれる際に脱落することが少なく安定
であるという優れた特性を有する。
【0022】従って、このプラスミドはトリプトフアン
の製造において工業的に応用することが大いに期待され
る。トリプトフアンの製造に際しては、上記で詳述した
プラスミドで宿主が形質転換される。この形質転換に利
用できる宿主菌としては、例えば、大腸菌、枯草菌、サ
ツカロマイセス等が考えられるが、これらの中でも大腸
菌(エシエリヒア・コリ)が好ましい。更に、これらの
宿主菌をトリプトフアン要求性変異株としたものが特に
好ましいものである。
の製造において工業的に応用することが大いに期待され
る。トリプトフアンの製造に際しては、上記で詳述した
プラスミドで宿主が形質転換される。この形質転換に利
用できる宿主菌としては、例えば、大腸菌、枯草菌、サ
ツカロマイセス等が考えられるが、これらの中でも大腸
菌(エシエリヒア・コリ)が好ましい。更に、これらの
宿主菌をトリプトフアン要求性変異株としたものが特に
好ましいものである。
【0023】また、これら宿主菌に対する上記のプラス
ミドの導入はそれ自体公知の方法、例えばM.Mand
el,A.Higa;J.Mol.Biol.53、1
59(1970)等の文献に記載の方法で行なうことが
できる。
ミドの導入はそれ自体公知の方法、例えばM.Mand
el,A.Higa;J.Mol.Biol.53、1
59(1970)等の文献に記載の方法で行なうことが
できる。
【0024】このようにして形質転換された宿主菌はそ
れ自体公知の方法で培養することにより、トリプトフア
ンシンターゼを菌体内に充分に生産蓄積させた後、イン
ドールとL−又はDL−セリンとからL−トリプトフア
ンを製造する際の酵素反応に利用することができる。培
養された菌体を該酵素反応に利用する場合、該菌体はそ
のままで使用することができるが、該菌体を超音波処理
等で破砕した破砕物、又はその破砕物をさらに水等で抽
出した抽出物、或いは該抽出物をさらに硫安等で処理し
て酵素成分を沈殿させた粗精製物の形で使用することも
でき、さらに、該菌体又はこれら処理物は必要により固
定化して用いることもできる。
れ自体公知の方法で培養することにより、トリプトフア
ンシンターゼを菌体内に充分に生産蓄積させた後、イン
ドールとL−又はDL−セリンとからL−トリプトフア
ンを製造する際の酵素反応に利用することができる。培
養された菌体を該酵素反応に利用する場合、該菌体はそ
のままで使用することができるが、該菌体を超音波処理
等で破砕した破砕物、又はその破砕物をさらに水等で抽
出した抽出物、或いは該抽出物をさらに硫安等で処理し
て酵素成分を沈殿させた粗精製物の形で使用することも
でき、さらに、該菌体又はこれら処理物は必要により固
定化して用いることもできる。
【0025】該菌体又はその処理物の存在下でのインド
ールとL−又はDL−セリンとの反応は、通常の酵素反
応と同様に例えば0.1Mリン酸緩衝液(pH7.0〜
9.0)あるいは水(pH7.0〜9.0)等の溶媒中
で、約20〜約50℃、好ましくは約30〜約40℃の
温度で通常約10〜約72時間行なわれる。
ールとL−又はDL−セリンとの反応は、通常の酵素反
応と同様に例えば0.1Mリン酸緩衝液(pH7.0〜
9.0)あるいは水(pH7.0〜9.0)等の溶媒中
で、約20〜約50℃、好ましくは約30〜約40℃の
温度で通常約10〜約72時間行なわれる。
【0026】インドールとL−又はDL−セリンの反応
時の使用量には特に制限はないが、一般にはそれぞれを
0.1〜20%(wt/vol)の濃度範囲で使用する
のが適当である。また、該菌体又はその処理物の使用量
も特に制限されるものではないが、一般に1〜10%
(wt/vol)の濃度で使用することができる。
時の使用量には特に制限はないが、一般にはそれぞれを
0.1〜20%(wt/vol)の濃度範囲で使用する
のが適当である。また、該菌体又はその処理物の使用量
も特に制限されるものではないが、一般に1〜10%
(wt/vol)の濃度で使用することができる。
【0027】なお、上記形質転換された菌の培養は宿主
菌の種類によって異なるが、一般には、通常用いられる
合成或いは天然培地を用いて行なうことができる。しか
して炭素源としては、グルコース、グリセロール、フラ
クトース、シュクロース、糖蜜等の種々の炭水化物が使
用できる。また、窒素源としては、トリプトン、酵母エ
キス、コーン・スチープ・リカー、カゼイン加水分解物
等の天然有機窒素源が使用できる。天然有機窒素源の多
くは窒素源と共に炭素源にもなり得る。
菌の種類によって異なるが、一般には、通常用いられる
合成或いは天然培地を用いて行なうことができる。しか
して炭素源としては、グルコース、グリセロール、フラ
クトース、シュクロース、糖蜜等の種々の炭水化物が使
用できる。また、窒素源としては、トリプトン、酵母エ
キス、コーン・スチープ・リカー、カゼイン加水分解物
等の天然有機窒素源が使用できる。天然有機窒素源の多
くは窒素源と共に炭素源にもなり得る。
【0028】培養は、振盪培養或いは通気撹拌深部培養
などの好気的条件下に行うことができる。培養温度は一
般に20〜50℃であり、培地中の培地のpHは中性ま
たは微アルカリ性付近に維持することが望ましい。培養
期間は、通常1〜5日である。
などの好気的条件下に行うことができる。培養温度は一
般に20〜50℃であり、培地中の培地のpHは中性ま
たは微アルカリ性付近に維持することが望ましい。培養
期間は、通常1〜5日である。
【0029】上記のような培養方法によって得られた菌
体又はその処理物を用いてインドールとL−、又はDL
−セリンを反応せしめて得られる、反応液中に生成した
L−トリプトフアンの分離・精製は、イオン交換樹脂、
活性炭等による吸着、脱着処理等の公知の方法により行
うことができる。
体又はその処理物を用いてインドールとL−、又はDL
−セリンを反応せしめて得られる、反応液中に生成した
L−トリプトフアンの分離・精製は、イオン交換樹脂、
活性炭等による吸着、脱着処理等の公知の方法により行
うことができる。
【0030】また、上記のプラスミドで形質転換した宿
主菌はL−トリプトフアンの発酵法による生産にも利用
することができる。すなわち、本発明のプラスミドで形
質転換した宿主をインドールを含む培地で培養すれば、
培地中にL−トリプトフアンが生産蓄積し、これを採取
することによりL−トリプトフアンを製造することがで
きる。
主菌はL−トリプトフアンの発酵法による生産にも利用
することができる。すなわち、本発明のプラスミドで形
質転換した宿主をインドールを含む培地で培養すれば、
培地中にL−トリプトフアンが生産蓄積し、これを採取
することによりL−トリプトフアンを製造することがで
きる。
【0031】
【実施例】参考例1 : プラスミドpMTY−2の造成 (A)mini F断片の調製 大腸菌(E.coli)K−12菌株(ATCC151
53)を1 lのL培地(Bacto トリプトン10
g、酵母エキス5g、NaCl 5g、グルコース1
g、水1 l;pH7.2)に接種し、約37℃で約4
時間振盪培養した後、菌体を集め、リゾチウム処理を行
ない且つドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を添加して
溶菌させた。この溶菌液を32,000×gで40分間
遠心分離処理し、上清を分画し、次いで塩化セシウム−
エチジウムブロマイド平衡密度勾配遠心分離処理を行な
った後、透析処理により、F因子プラスミドを含む溶液
を分取した。この溶液にエタノール沈殿を行ない、最終
的に約20μgのF因子プラスミドを採取した。
53)を1 lのL培地(Bacto トリプトン10
g、酵母エキス5g、NaCl 5g、グルコース1
g、水1 l;pH7.2)に接種し、約37℃で約4
時間振盪培養した後、菌体を集め、リゾチウム処理を行
ない且つドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を添加して
溶菌させた。この溶菌液を32,000×gで40分間
遠心分離処理し、上清を分画し、次いで塩化セシウム−
エチジウムブロマイド平衡密度勾配遠心分離処理を行な
った後、透析処理により、F因子プラスミドを含む溶液
を分取した。この溶液にエタノール沈殿を行ない、最終
的に約20μgのF因子プラスミドを採取した。
【0032】次にmini F断片の調製に際して、上
記のF因子プラスミドを5μgとり、制限酵素であるE
coRIを37℃、1時間作用させて該F因子プラスミ
ドDNA鎖を切断し、約9.1kbのmini F断片
を含むDNA溶液を調製した。
記のF因子プラスミドを5μgとり、制限酵素であるE
coRIを37℃、1時間作用させて該F因子プラスミ
ドDNA鎖を切断し、約9.1kbのmini F断片
を含むDNA溶液を調製した。
【0033】(B)フアージφ80ptの調製 大腸菌(E.coli)K−12株(IFO3301)
を100mlのL培地(組成は前記と同じ)に接種し、
37℃で約4時間振盪した培養物の0.2mlと、フア
ージφ80(ATCC11456a−B1)水溶液(1
05ヶ/ml)の0.1mlとを、L培地軟寒天(L培
地+寒天沫)中に混合したのち、L培地寒天プレート上
に重層する。該プレートを37℃にて約5時間培養する
とプラーク(溶菌斑)を生じ、さらに2〜3日間37℃
にて培養を継続すると、プラーク中にフアージφ80溶
原菌の生育コロニーを生ずる。該溶原菌をL培地にて3
7℃で4時間培養後、上記と同じL培地寒天プレート上
に塗抹したのち、紫外線照射(400〜800ergs
/mm2、10〜20秒)による溶原フアージの誘発に
よりフアージφ80pt(トリプトフアンオペロンを含
むフアージDNA)を調製する。
を100mlのL培地(組成は前記と同じ)に接種し、
37℃で約4時間振盪した培養物の0.2mlと、フア
ージφ80(ATCC11456a−B1)水溶液(1
05ヶ/ml)の0.1mlとを、L培地軟寒天(L培
地+寒天沫)中に混合したのち、L培地寒天プレート上
に重層する。該プレートを37℃にて約5時間培養する
とプラーク(溶菌斑)を生じ、さらに2〜3日間37℃
にて培養を継続すると、プラーク中にフアージφ80溶
原菌の生育コロニーを生ずる。該溶原菌をL培地にて3
7℃で4時間培養後、上記と同じL培地寒天プレート上
に塗抹したのち、紫外線照射(400〜800ergs
/mm2、10〜20秒)による溶原フアージの誘発に
よりフアージφ80pt(トリプトフアンオペロンを含
むフアージDNA)を調製する。
【0034】 (C)トリプトフアンオペロンを含むDNA断片の調製 大腸菌(E.coli)K−12株(IFO3301)
を1 lの培地(組成は前記と同じ)に接種し、約37
℃で約3時間振盪培養し、対数増殖期に25%(w/
v)グルコース溶液10mlと上記で調製したフアージ
φ80pt溶液を1011ヶ/mlの濃度で添加し(mo
i 20)、5時間振盪を継続後常法通りクロロホルム
の添加により、フアージφ80ptを大量に調製した
[T.Maniatis,E.F.Fritsch,S
ambrook;“Molecular clonin
g”(1982)p.76〜80 Cold Spri
ngHarbor Laboratory参照]。
を1 lの培地(組成は前記と同じ)に接種し、約37
℃で約3時間振盪培養し、対数増殖期に25%(w/
v)グルコース溶液10mlと上記で調製したフアージ
φ80pt溶液を1011ヶ/mlの濃度で添加し(mo
i 20)、5時間振盪を継続後常法通りクロロホルム
の添加により、フアージφ80ptを大量に調製した
[T.Maniatis,E.F.Fritsch,S
ambrook;“Molecular clonin
g”(1982)p.76〜80 Cold Spri
ngHarbor Laboratory参照]。
【0035】次に取得したフアージφ80pt溶液をト
リス緩衝液(pH7.8)にて透析後、フェノール法に
より、DNA抽出法[上記“Molecular Cl
oning”p.85参照]によってフアージDNAを
抽出精製し、これに制限酵素BamHIを与え30℃で
30分間反応させ、トリプトフアンオペロンを含むDN
A断片を得た。
リス緩衝液(pH7.8)にて透析後、フェノール法に
より、DNA抽出法[上記“Molecular Cl
oning”p.85参照]によってフアージDNAを
抽出精製し、これに制限酵素BamHIを与え30℃で
30分間反応させ、トリプトフアンオペロンを含むDN
A断片を得た。
【0036】(D)プラスミドpMTY−2の造成 前記(C)で得たトリプトフアンオペロンを含むDNA
断片に制限酵素SalI、XhoIを37℃にて1時間
反応させ、次いで65℃で5分間熱処理して制限酵素S
alI、XhoIを失活させた後、同様に制限酵素Sa
lIで処理したプラスミドpBR322を添加混合し、
ATP(アデノシントリフオスフェート)およびDTT
(ジチオスレイトール)を加え、さらにT4フアージ由
来のDNAリガーゼ(DNA結合作用を有する;宝酒造
(株)製「T4 DNAリガーゼ」)を添加した後、1
2℃で24時間反応を行なった。次いで65℃で5分間
熱処理して、DNAリガーゼを失活させた後、この反応
液を用いてエシエリヒア・コリK−12系株(トリプト
フアン要求性変異株)を常法(S.N.Cohen:P
roc.Natl.Acad.Sci 69、2110
〜2114、1972)に従い形質転換させ、形質転換
株[Trp要求性の消失、すなわちプラスミド上のトリ
プトフアンオペロンにより生合成可能となり、最少培地
(K2HPO47g、KH2PO4 2g、MgSO4・7
H2O 0.1g、(NH4)2SO41g、グルコース2
g、純水1 l)上にて生育可能となった菌株]を得
た。この菌株を常法に従い液体培養し、培養液よりプラ
スミドを精製分離した。
断片に制限酵素SalI、XhoIを37℃にて1時間
反応させ、次いで65℃で5分間熱処理して制限酵素S
alI、XhoIを失活させた後、同様に制限酵素Sa
lIで処理したプラスミドpBR322を添加混合し、
ATP(アデノシントリフオスフェート)およびDTT
(ジチオスレイトール)を加え、さらにT4フアージ由
来のDNAリガーゼ(DNA結合作用を有する;宝酒造
(株)製「T4 DNAリガーゼ」)を添加した後、1
2℃で24時間反応を行なった。次いで65℃で5分間
熱処理して、DNAリガーゼを失活させた後、この反応
液を用いてエシエリヒア・コリK−12系株(トリプト
フアン要求性変異株)を常法(S.N.Cohen:P
roc.Natl.Acad.Sci 69、2110
〜2114、1972)に従い形質転換させ、形質転換
株[Trp要求性の消失、すなわちプラスミド上のトリ
プトフアンオペロンにより生合成可能となり、最少培地
(K2HPO47g、KH2PO4 2g、MgSO4・7
H2O 0.1g、(NH4)2SO41g、グルコース2
g、純水1 l)上にて生育可能となった菌株]を得
た。この菌株を常法に従い液体培養し、培養液よりプラ
スミドを精製分離した。
【0037】次に、このトリプトフアンオペロンを含む
プラスミドに制限酵素EcoRIを37℃にて1時間反
応させ、次いで65℃で5分間加熱処理してEcoRI
を失活させた後、前記(A)で得たmini−F断片を
添加混合し、ATPおよびDTTを加えさらにDNAリ
ガーゼを添加した後、12℃で24時間反応を行なっ
た。次いで65℃で5分間熱処理してDNAリガーゼを
失活させた後、この反応液を用いてエシエリヒア・コリ
K−12系株(トリプトフアン要求性変異株)を常法に
従い形質転換させ、アンピシリンが50μg/mlの割
合の添加してあるL培地(Bacto−トリプトン10
g、酵母エキス5g、NaCl 5g、グルコース1
g、水1 l:pH7.2)に接種し、37℃にて18
時間振盪培養後、遠心分離にて集菌し、菌体を洗浄後、
最少培地(組成は前記と同じ)に塗抹して形質転換株を
得た。この菌株を常法に従い液体培養し、培養液よりプ
ラスミドを精製分離した。
プラスミドに制限酵素EcoRIを37℃にて1時間反
応させ、次いで65℃で5分間加熱処理してEcoRI
を失活させた後、前記(A)で得たmini−F断片を
添加混合し、ATPおよびDTTを加えさらにDNAリ
ガーゼを添加した後、12℃で24時間反応を行なっ
た。次いで65℃で5分間熱処理してDNAリガーゼを
失活させた後、この反応液を用いてエシエリヒア・コリ
K−12系株(トリプトフアン要求性変異株)を常法に
従い形質転換させ、アンピシリンが50μg/mlの割
合の添加してあるL培地(Bacto−トリプトン10
g、酵母エキス5g、NaCl 5g、グルコース1
g、水1 l:pH7.2)に接種し、37℃にて18
時間振盪培養後、遠心分離にて集菌し、菌体を洗浄後、
最少培地(組成は前記と同じ)に塗抹して形質転換株を
得た。この菌株を常法に従い液体培養し、培養液よりプ
ラスミドを精製分離した。
【0038】得られたプラスミドpMTY−2は添付の
第1図に示した制限地図を有する。プラスミドpMTY
−2のこの制限地図は、制限酵素EcoRI、BamH
I、SalI等を単独もしくは組み合わせて用いて処理
した後、アガロースゲル電気泳動にて確認した。このプ
ラスミドpMTY−2を保持する形質転換株は、エシエ
リヒア・コリK−12 YK2004として、茨城県つ
くば市東1丁目1番3号の工業技術院生命工学工業技術
研究所に、昭和59年9月7日付で受託番号:微工研菌
寄第7838号にて寄託されている(昭和63年2月1
5日付で国際寄託へ移管;受託番号:FERM BP−
1732)。
第1図に示した制限地図を有する。プラスミドpMTY
−2のこの制限地図は、制限酵素EcoRI、BamH
I、SalI等を単独もしくは組み合わせて用いて処理
した後、アガロースゲル電気泳動にて確認した。このプ
ラスミドpMTY−2を保持する形質転換株は、エシエ
リヒア・コリK−12 YK2004として、茨城県つ
くば市東1丁目1番3号の工業技術院生命工学工業技術
研究所に、昭和59年9月7日付で受託番号:微工研菌
寄第7838号にて寄託されている(昭和63年2月1
5日付で国際寄託へ移管;受託番号:FERM BP−
1732)。
【0039】参考例2: 形質転換株の安定性 前記の最少培地100mlを500ml容三角フラスコ
に分注し、120℃で15分間滅菌処理したものに、参
考例1で得た形質転換株を植菌し、37℃にて24時間
振盪培養を行なった後、同様にして調製したL培地10
0mlを500ml容三角フラスコに分注し120℃で
15分間滅菌したものに1ml当り50cellsの割
合になるように植継し、同じく37℃にて24時間振盪
培養を行なった。次に遠心分離を用いて集菌し、菌体を
洗浄後、アンピシリンを50μg/mlの割合で添加し
たL培地および無添加のL培地として調製した平板培地
に一定量塗抹し、37℃にて1日培養後生育コロニー数
をカウントする。
に分注し、120℃で15分間滅菌処理したものに、参
考例1で得た形質転換株を植菌し、37℃にて24時間
振盪培養を行なった後、同様にして調製したL培地10
0mlを500ml容三角フラスコに分注し120℃で
15分間滅菌したものに1ml当り50cellsの割
合になるように植継し、同じく37℃にて24時間振盪
培養を行なった。次に遠心分離を用いて集菌し、菌体を
洗浄後、アンピシリンを50μg/mlの割合で添加し
たL培地および無添加のL培地として調製した平板培地
に一定量塗抹し、37℃にて1日培養後生育コロニー数
をカウントする。
【0040】この結果、アンピシリン添加および無添加
培地に生育したコロニーは同数であること、さらにL培
地生育コロニーは全てトリプトフアンを含まない最少培
地に生育すること、すなわち該プラスミドの高度の安定
性を確認した。
培地に生育したコロニーは同数であること、さらにL培
地生育コロニーは全てトリプトフアンを含まない最少培
地に生育すること、すなわち該プラスミドの高度の安定
性を確認した。
【0041】実施例1: L−トリプトフアンの製造 最少培地100mlを500ml容三角フラスコに分注
し、120℃で15分間滅菌処理したものに形質転換株
エシエリヒア・コリK−12 YK2004を植菌し3
7℃にて1日振盪培養後、同様にして調製したL培地5
00mlを5l容三角フラスコに分注し、120℃で1
5分間滅菌処理したものに10ml接種し、同じく37
℃にて5時間振盪培養した。遠心分離を用いて菌体を回
収し、これをインドール25g、DL−セリン100g
およびピリドキサールリン酸5mg、を含む100mM
トリス緩衝液(pH7.8)500mlに懸濁し振盪し
ながら37℃、24時間反応を行なった。反応終了後、
液を10mlとりメタノール10mlを加えて激しく撹
拌した後、遠心分離により得た上澄液について高速液体
クロマトグラフィーで生成したL−トリプトフアンの分
析を行なったところ、22mg/mlの生成が認められ
た。
し、120℃で15分間滅菌処理したものに形質転換株
エシエリヒア・コリK−12 YK2004を植菌し3
7℃にて1日振盪培養後、同様にして調製したL培地5
00mlを5l容三角フラスコに分注し、120℃で1
5分間滅菌処理したものに10ml接種し、同じく37
℃にて5時間振盪培養した。遠心分離を用いて菌体を回
収し、これをインドール25g、DL−セリン100g
およびピリドキサールリン酸5mg、を含む100mM
トリス緩衝液(pH7.8)500mlに懸濁し振盪し
ながら37℃、24時間反応を行なった。反応終了後、
液を10mlとりメタノール10mlを加えて激しく撹
拌した後、遠心分離により得た上澄液について高速液体
クロマトグラフィーで生成したL−トリプトフアンの分
析を行なったところ、22mg/mlの生成が認められ
た。
【0042】反応終了液500mlに苛性ソーダ水溶液
を加えてpH10にしたのち、アンモニア型強酸性イオ
ン交換樹脂(ダイヤイオンSK−IB、三菱化成製)の
カラムを通してL−トリプトフアンの粗結晶を析出させ
たのち、これをアセトンで洗浄し乾燥してL−トリプト
フアンの結晶を7.7g得た。
を加えてpH10にしたのち、アンモニア型強酸性イオ
ン交換樹脂(ダイヤイオンSK−IB、三菱化成製)の
カラムを通してL−トリプトフアンの粗結晶を析出させ
たのち、これをアセトンで洗浄し乾燥してL−トリプト
フアンの結晶を7.7g得た。
【0043】実施例2 最少培地100mlを500ml容三角フラスコに分注
し、120℃で15分間滅菌処理したものに形質転換株
エシエリヒア・コリK12 YK2004を植菌し、3
7℃にて1日振盪培養後、インドールアクリル酸を10
0μg/mlの濃度で含有するL培地の500mlに実
施例1と同様、前培養物の10mlを接種し、37℃に
て5時間振盪培養した。遠心分離にて菌体を回収したの
ち、実施例1と同様の操作にて反応を行い、生成したL
−トリプトフアンの分析を行なったところ、40mg/
mlの生成が認められた。
し、120℃で15分間滅菌処理したものに形質転換株
エシエリヒア・コリK12 YK2004を植菌し、3
7℃にて1日振盪培養後、インドールアクリル酸を10
0μg/mlの濃度で含有するL培地の500mlに実
施例1と同様、前培養物の10mlを接種し、37℃に
て5時間振盪培養した。遠心分離にて菌体を回収したの
ち、実施例1と同様の操作にて反応を行い、生成したL
−トリプトフアンの分析を行なったところ、40mg/
mlの生成が認められた。
【0044】反応終了液500mlから実施例1と同様
の操作にてL−トリプトフアンを精製回収したところ、
結晶として13.6gのL−トリプトフアンを得た。
の操作にてL−トリプトフアンを精製回収したところ、
結晶として13.6gのL−トリプトフアンを得た。
【図1】図1は本発明に用いるプラスミドpMTY−2
の制限酵素地図である。
の制限酵素地図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12N 15/70 //(C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 15/11 C12R 1:19) (C12N 15/60 C12R 1:19) (C12P 13/22 C12R 1:19)
Claims (1)
- 【請求項1】 トリプトフアンオペロンに由来するトリ
プトフアンシンターゼの生合成を司る遺伝子を含むDN
A断片と、F因子プラスミドに由来する増殖制御分配系
を司る遺伝子を含むDNA断片と、ColE1系プラス
ミドの自律増殖能を司る遺伝子を含むDNA断片を有す
るプラスミドで形質転換されたエシエリヒア・コリの培
養物又はその処理物の存在下に、インドールとL−又は
DL−セリンとを反応せしめることを特徴とするL−ト
リプトフアンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5124781A JPH0673463B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | L−トリプトフアンの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5124781A JPH0673463B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | L−トリプトフアンの製造法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225906A Division JPS61104789A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 新規プラスミド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06133781A JPH06133781A (ja) | 1994-05-17 |
| JPH0673463B2 true JPH0673463B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=14893962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5124781A Expired - Lifetime JPH0673463B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | L−トリプトフアンの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673463B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP5124781A patent/JPH0673463B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06133781A (ja) | 1994-05-17 |
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