JPH0870857A - アラニンアナログ耐性微生物およびビオチンの製造法 - Google Patents

アラニンアナログ耐性微生物およびビオチンの製造法

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JPH0870857A
JPH0870857A JP17176795A JP17176795A JPH0870857A JP H0870857 A JPH0870857 A JP H0870857A JP 17176795 A JP17176795 A JP 17176795A JP 17176795 A JP17176795 A JP 17176795A JP H0870857 A JPH0870857 A JP H0870857A
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一雄 中濱
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欧二 伊福
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ビオチンの収率の高い製造法を提供する。 【構成】アラニンアナログ耐性およびビオチンオペロン
の一部または全部を含むプラスミドを有する微生物およ
びこの微生物を培地で培養し、培養物中にビオチンを生
成蓄積せしめ、これを採取することを特徴とするビオチ
ンの製造法。 【効果】本発明の微生物は優れたビオチン生産能を有し
ており、この微生物を培養することにより、ビオチンを
大量に生産することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規アラニンアナログ耐
性微生物およびこれを利用するビオチンの製造法に関す
る。本発明により得られるビオチンは、医薬品、化粧品
の原料、飼料添加物等として用いられる。
【0002】
【従来の技術】ビオチン(ビタミンH)はビタミンB群
の一種で、カルボキシル化酵素の補酵素として脂肪酸合
成や糖代謝に関与している。このビオチンは、医薬品、
化粧品の原料または飼料添加物等として化学合成法によ
り、年間約10トン製造されているが、その工程が複雑
なことから、かなり高価である。一方、醗酵法によるビ
オチンの生産は古くから研究されているが、生産性が低
いため実用化されていない。そこで遺伝子組換え技術を
用いてビオチンを製造し、安価なビオチンを提供する方
法が期待されている。これらの製造方法に用いられる遺
伝子工学的に改良した微生物としては、エシェリヒア
(Escherichia)属に属するものとしてα−デヒドロビ
オチン耐性株(例、特開昭61−149091号公報
等)などが知られている。これらエシェリヒア属に属す
る微生物以外のものとして以下の微生物が知られてい
る。例えばバチルス(Bacillus)属に属するものとして
は、バチルス・スフェリカスを形質転換し、ついでテノ
イルトリフルオロアセトン耐性を付与した微生物(特開
平4−11894号公報)が、あるいは、セラチア(Se
rratia)属に属するものとしては、セラチア・マルッセ
ンスSB411にエチオニン耐性を付与し、次いでS−
アミノエチルシステイン耐性を付与し、その後ビオチン
遺伝子断片を含む組換えプラスミドで形質転換させた微
生物(特開平5−199867号公報)が、同様にビオ
チン構造類似物質であるアクチチアジン酸又は5−(2
−チエニル)−n−吉草酸耐性を付与した形質転換体
(特開平2−27980号公報)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ビオチンの生産方法では、ビオチンの工業的製造には不
十分なため、ビオチンの生産性をさらに向上させる生産
方法が望まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ビオチン
の生合成にアラニンが利用されることに着目し、ビオチ
ン生産菌のアラニン生合成を強化することによりビオチ
ンの蓄積量が向上すると予想した。そこでビオチン生産
菌からアラニンアナログ耐性株を分離したところ、ビオ
チン蓄積量が著しく増大した株を取得できた。この知見
に基づきさらに鋭意検討した結果、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、(1)ビオチンオペロンの一部ま
たは全部を含むプラスミドを有するアラニンアナログ耐
性微生物、(2)微生物が、エシェリヒア(Escherichi
a)属、バチルス(Bacillus)属又はセラチア(Serrati
a)属に属する微生物である上記(1)記載の微生物、
(3)アラニンアナログが、β−クロロ−D−アラニン
である上記(1)記載の微生物、および(4)上記
(1)記載の微生物を培地で培養し、培養物中にビオチ
ンを生成蓄積せしめ、これを採取することを特徴とする
ビオチンの製造法を提供するものである。
【0005】アラニンアナログとしては、例えばβ−ク
ロロ−D−アラニン、β−クロロ−L−アラニン、β−
2−チエニル−DL−アラニン、DL−アラニンヒドロ
キサメート、DL−1,2,4−トリアゾール−3−アラ
ニン、D−サイクロセリン等があげられる。このうち、
β−クロロ−D−アラニン、β−2−チエニル−DL−
アラニン等が好ましい。特に好ましくはβ−クロロ−D
−アラニンである。ビオチンオペロンとしては、例えば
エシェリヒア属、バチルス属、セラチア属由来のビオチ
ンオペロン等があげられる。エシェリヒア属由来として
はエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)由来のビオ
チンオペロン(特開昭61−202686号等)があげ
られる。該ビオチンオペロンには、ビオチン生合成に関
与するbioA、bioB、bioF、bioC、bioDの5つの遺
伝子がコードされている。また、これらのビオチンオペ
ロンの一部を改変したものも本発明では用いることがで
き、例えば、エシェリヒア・コリのビオチンオペロンの
制御領域及び bioB開始コドン近傍のいずれかの塩基配
列が野生型に比べて少なくとも1塩基対変異しているも
の等が挙げられる。ここでビオチンオペロンの制御領域
とは、bioAとbioBの間に存在するr鎖を示す配列表の
配列番号1、及びより詳細には〔図1〕に示す塩基配列
のうち bioB開始コドンATGのAを1として−1番目
の塩基対から−86番目の塩基対までの領域をいい、bi
oB開始コドン近傍とは、bioB開始コドンATGのAを
1として1番目の塩基対から6番目の塩基対までの領域
をいう。さらに具体的には、bioB開始コドンATGの
Aを1として上流−53番目、−5番目、下流4番目の
少なくともいずれかひとつのGC対がAT対に変異され
たもの等が挙げられる(特開平5−219956号)。
【0006】本発明で用いるプラスミドとしては、例え
ばエシェリヒア属、バチルス属またはセラチア属に属す
る微生物に保持され、かつ遺伝子が発現できるものがあ
げられる。好ましくはエシェリヒア属に属する微生物に
保持されているプラスミドである。該プラスミドとして
は、例えば pXBA312(エシェリヒア・コリDRK
−3323〔pXBA312〕(FERM BP−21
17)由来、特開平2−502065号公報)、後述の
実施例1で得られるpXBRP319(エシェリヒア・
コリMM44/pXBRP319〕(IFO 1572
1,FERMBP−4724)由来)、およびそれらの
誘導体等があげられる。本発明の微生物としては、ビオ
チン生成蓄積能を有する微生物であればよく、例えばエ
シェリヒア(Escherichia)属、バチルス(Bacillus)属
またはセラチア(Serratia)属などに属する微生物があ
げられる。このうちエシェリヒア属に属する微生物が好
ましい。該微生物としては、例えばエシェリヒア・コリ
(Escherichia coli)などがあげられ、好ましい例とし
ては後述の実施例1で得られたエシェリヒア・コリBD
10/pXBRP319(IFO 15722,FER
MBP−4725)等があげられる。
【0007】本発明のアラニンアナログ耐性およびビオ
チンオペロンの一部または全部を含むプラスミドを有す
る微生物としては、好ましくはアラニンアナログ耐性お
よびビオチンオペロンの一部または全部を含むプラスミ
ドで形質転換された微生物である。本発明の微生物は、
例えば親株となる微生物にアラニンアナログ耐性を付与
し、得られたアラニンアナログ耐性株にビオチンオペロ
ンの一部または全部を含むプラスミドを導入する、ある
いは、親株となる微生物にビオチンオペロンの一部また
は全部を含むプラスミドを導入し、得られた微生物にア
ラニンアナログ耐性を付与する、またはビオチンオペロ
ンの一部または全部を含むプラスミドを保持している親
株となる微生物にアラニンアナログ耐性を付与すること
により得られる。本発明で用いる親株となる微生物とし
ては、ビオチン生成蓄積能を有する微生物であればいず
れでもよく、例えばエシェリヒア(Escherichia)属、
バチルス(Bacillus)属またはセラチア(Serratia)属
に属する微生物等があげられる。エシェリヒア属に属す
る微生物としては、例えばエシェリヒア・コリ(Escher
ichia coli)に属する微生物などがあげられ、具体的に
はエシェリヒア・コリ IFO 14410、エシェリ
ヒア・コリ W−3110(IFO 12713)およ
びその由来株エシェリヒア・コリ DR−85(特開昭
61−202686号)、エシェリヒア・コリ DR−
332(特開昭62−155081号)、エシェリヒア
・コリ DRK−3323(特表平2−502065
号)、エシェリヒア・コリ BM4062(特表昭64
−500081号)などがあげられる。上記のエシェリ
ヒア・コリIFO 14410およびエシェリヒア・コ
リIFO12713は、リスト・オブ・カルチャーズ
(List of Cultures)第9版、1992年(IFO発
行)にそれぞれ収載されている公知株であり、財団法人
醗酵研究所から入手することができる。
【0008】バチルス属に属する微生物としては、例え
ばバチルス・スフェリカス(Bacillus sphaericus)に
属する微生物などがあげられ、より具体的にはバチルス
・スフェリカスIFO 3525およびその由来株バチ
ルス・スフェリカスNZ−8802(特開平4−118
94号)などがあげられる。上記のバチルス・スフェリ
カスIFO 3525は、リスト・オブ・カルチャーズ
(List of Cultures)第9版、1992年,(IFO発
行)に収載されている公知株であり、財団法人醗酵研究
所から入手できる。セラチア属に属する微生物として
は、例えばセラチア・マルセッセンス(Serratia marce
scens)に属する微生物などがあげられ、具体例として
はセラチア・マルセッセンスSn 41およびその由来株
セラチア・マルセッセンスTA5024(特開平2−2
7980号)、セラチア・マルセッセンスSB411お
よびその由来株セラチア・マルセッセンスET2、セラ
チア・マルセッセンスETA23(特開平5−1998
67号)などがあげられる。上記した微生物は、そのま
ま用いてもよいが、さらにこれらの変異株を用いてもよ
い。これらの微生物の中で、ビオチンオペロンの一部ま
たは全部を含むプラスミドを保持しないものは、必要に
応じ、後工程で、ビオチンオペロンの一部または全部を
含むプラスミドを導入すればよい。
【0009】アラニンアナログ耐性株を得る方法として
は、自体公知の方法、例えばN−メチル−N'−ニトロ
−N−ニトロソグアニジン(N−methyl−N'−nitro−
N−nitrosoguanidine,以下、NTGと略すこともあ
る)などの薬剤で処理する方法、紫外線を照射する方法
などがあげられる。次に変異処理した菌体の懸濁液を適
当な濃度、例えば親株が生育できない濃度のアラニンア
ナログを含む培地(例、寒天平板培地)にまき、生育す
るコロニーを分離することによりアラニンアナログ耐性
株を得ることができる。上記の方法で得られたアラニン
耐性株を培養し、培養上清中のビオチンを定量すること
によりビオチンの蓄積量が向上した菌を選ぶことができ
る。ビオチンオペロンの一部または全部を含むプラスミ
ドを導入する方法としては、自体公知の方法に従って行
えばよい。まず、ビオチンオペロンの一部または全部を
含むプラスミドを構築する方法としては自体公知の方
法、例えば、制限酵素によるDNAの切断、T4DNA
リガーゼによるDNAの結合などを行い、目的とするプ
ラスミドを構築する方法〔モレキュラー・クローニング
ア・ラボラトリー・マニュアル コールド・スプリン
グ・ハーバー・ラボラトリー(Molecular Cloning, A L
aboratory Manual, Cold Spring Habor Laboratory)1
982〕等があげられる。上記のプラスミドを用いて宿
主細菌を形質転換する方法としては、自体公知の方法、
例えばエシェリヒア属に属する細菌を宿主とする場合
は、上記のモレキュラー・クローニング ア・ラボラト
リー・マニュアル コールド・スプリング・ハーバー・
ラボラトリー(Molecular Cloning, A Laboratory Manu
al, Cold Spring Habor Laboratory), 1982に記載
されている方法等があげられる。
【0010】上記の方法により得られた本発明の微生物
を培地で培養し、ビオチンを培地に生成させる。本発明
の培養に用いられる培地は、用いられる微生物が利用し
得る栄養源を含むものなら、液状でも固状でもよいが、
大量に処理するときには液体培地を用いるのがより適当
である。培地には同化し得る炭素源、消化し得る窒素
源,無機物質,微量栄養素等が適宜配合される。炭素源
としては、たとえばブドウ糖,乳糖,ショ糖,麦芽糖,
デキストリン,でん粉,マニトール,ソルビトール,グ
リセロール,油脂類(例、大豆油,オリーブ油,ヌカ
油,ごま油,ラード,チキン油など),各種脂肪酸
(例、ラウリン酸,ミリスチン酸,パルミチン酸,ステ
アリン酸,オレイン酸など)等が用いられる。窒素源と
しては、たとえば肉エキス,酵母エキス,乾燥酵母,大
豆粉,脱脂大豆粉,コーン・スチープ・リカー,ペプト
ン,綿実粉,癈糖蜜,尿素,チオ尿素,アンモニア,ア
ンモニウム塩類(例、硫酸アンモニウム,塩化アンモニ
ウム,硝酸アンモニウム,酢酸アンモニウムなど)等が
用いられる。さらにナトリウム,カリウム,カルシウ
ム,マグネシウムなどを含む塩類,鉄,マンガン,亜
鉛,コバルト,ニッケルなどの金属塩類,リン酸,ホウ
酸などの塩類、酢酸,プロピオン酸などの有機酸の塩類
が適宜用いられる。さらに、アミノ酸(例、グルタミン
酸,アスパラギン酸,アラニン,リジン,バリン,メチ
オニン,プロリン等),ペプチド(例、ジペプチド,ト
リペプチド等),ビタミン類(例、B1,B2,ニコチン
酸,B12,C等),核酸類(例、プリン,ピリミジンお
よびその誘導体)等を用いてもよい。培地のpHを調節
する目的で無機または有機の酸、アルカリ類等を加えて
もよく、あるいは消泡の目的で油脂類,界面活性剤等の
適量が使用される。培地のpHは約4〜10が好まし
く、特にpH約6〜9が好ましい。
【0011】培養の手段としては静置培養、振とう培
養、通気撹拌培養のいずれでもよい。大量の培養の際は
通気撹拌培養が好ましい。培養の温度は約15〜37
℃、好ましくは約30〜37℃である。培養時間は培養
条件によって適宜選択されるが約1〜10日、好ましく
は約2〜4日である。培養方法としては自体公知の方
法、例えばバッチ培養、フィード培養などがあげられ
る。得られた培養液を遠心分離し、その上清に蓄積され
たビオチンを定量する。ビオチンの定量方法としては、
自体公知の方法に従えばよく、例えば、ラクトバチルス
・プランタルム(Lactobacillus plantarum)を定量菌
とするバイオアッセイ法(「ザ・ビタミンズ」(The Vi
tamins),第7巻、303頁(1967)、「ビタミン
学、実験法〔II〕」475頁、日本ビタミン学会編(1
985年)等)等が挙げられる。上記の方法で微生物を
培養し、培養物中にビオチンを生成蓄積させ、次にこの
培養物からビオチンを採取する。生成したビオチンは主
として培養液中に存在するので、培養液を自体公知の方
法(例、ろ過、遠心分離等)により菌体を分離し、得ら
れたろ液からビオチンを分離、精製するのが有利であ
る。また、培養液から直接に精製してもよい。上記の分
離、精製する方法としては、例えば、適当な溶媒に対す
る溶解性および溶解度の差、溶液からの析出法および析
出速度の差、種々の吸収親和力の差、イオン交換体によ
るイオン交換クロマトグラフィーあるいは減圧濃縮,凍
結乾燥,結晶化,再結晶,乾燥などの手段が単独あるい
は任意の順序に組合わせて、または反復して利用され
る。本発明で得られるビオチンは、医薬品や化粧品の原
料、飼料添加物等として使用しうる。
【0012】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明する。培地中の%はW/V%を示す。下記実施例で
得られたエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)MM
44/pXBRP319およびエシェリヒア・コリ(Esc
herichia coli)BD10/pXBRP319は、199
4年6月10日より各々受託番号IFO 15721お
よびIFO 15722として財団法人醗酵研究所(I
FO)に寄託され、また1994年6月29日よりブタ
ペスト条約下受託番号 FERM BP−4724およ
びFERM BP−4725として通商産業省工業技術
院生命工学工業技術研究所にそれぞれ寄託されている。
【0013】実施例1 (1)エシェリヒア・コリDRK−3323/pXBA
312(FERM BP−2117)(特表平2−50
2065号)から単離したプラスミドpXBA312
(図2参照)を制限酵素EcoRIで切断した後、PstI
で部分分解し、アガロースゲル電気泳動、電気溶出法に
より完全長のビオチンオペロンを含むEcoRI−PstI
断片(6.0Kbp)を単離した。得られたpXBA312
のEcoRI−PstI断片とプラスミドpBR322のEc
oRI−PstI断片(3.6Kbp)とを連結してプラスミ
ドpXBA319を得た。プラスミドpMW119(ニッ
ポンジーン,日本)を制限酵素AatIIとAvaIで切断
後、アガロースゲル電気泳動と電気溶出法により、Aat
II−AvaI断片(0.4Kbp)を得、ついでブランティン
グキット(宝酒造,日本)を用いて、AatII−AvaI断
片の両端を平滑化した。得られたAatII−AvaI断片を
pXBR319のSmaI部位に連結することによりプラ
スミドpXBRP319を得た。 (2)エシェリヒア・コリ IFO 14410〔(財)
醗酵研究所より入手〕をNTGで変異処理して得られた
優良株に上記(1)で得られたプラスミドpXBRP3
19を導入し、さらにNTGで変異処理したのち各種の
薬剤耐性株を分離した。この中からビオチン蓄積量が多
い菌株を選び、エシェリヒア・コリMM44/pXBR
P319を得た。 (3)上記(2)で得られたエシェリヒア・コリMM4
4/pXBRP319を20mlの2xYT培地(酵母エ
キス10g/L,ペプトン16g/L および塩化ナトリウム
5g/L 含有)に接種し、37℃で16時間振とう培養し
た。得られた培養液の0.2mlを20mlの2xYT培地
に移し、37℃で6時間振とう培養した。得られた培養
液を遠心分離し、集められた菌体をTM緩衝液(マレイ
ン酸5.08g/L,トリス6.05g/L,pH6.0)で2回
洗浄した。この洗浄菌体を200μg/mlのNTGを含
むTM緩衝液に懸濁し、37℃で25分間処理した。遠
心分離して処理菌体を集め、TM緩衝液で2回洗浄した
のち、同じ緩衝液に懸濁した。得られた懸濁液を、1mg
/mlのβ−クロロ−D−アラニンを含むM9最少培地の
寒天平板にまき、37℃で5日間放置することによって
β−クロロ−D−アラニン耐性株のコロニーが出現し
た。このうち1株を選び、エシェリヒア・コリBD10
/pXBRP319と命名した。
【0014】実施例2 実施例1で得られたエシェリヒア・コリBD10/pX
BRP319をグルコース2%,炭酸カルシウム1%,
コーンスティープリカー4%,硫安0.4%,KH2PO
4 0.1%,K2HPO4 0.2% およびMgSO4・7
2O 0.01%からなる種培地(pH7.1)30mlを
含む200ml容フラスコで37℃で16時間振とう培養
した。得られた培養液の0.6mlをグルコース5%,コ
ーンスティープリカー5%,硫安0.2%,DL−アラ
ニン0.3%,KH2PO4 0.1%,K2HPO4 0.
2%,MgSO4・7H2O 0.01%,FeSO4・7H
2O 0.001%,MnSO4・4〜6H2O 0.001
%およびチアミン塩酸塩0.002%からなる主培地(p
H7.1)30mlを含む200ml容フラスコに移し、3
7℃で30時間振とう培養した。培養後の培養液を遠心
分離し、得られた培養上清中のビオチン蓄積量をラクト
バチルス・プランタルムIFO 3070を定量菌とし
て前記のバイオアッセイ法(「ザ・ビタミンズ」(The
Vitamins),第7巻、303頁(1967))により定
量したところ140mg/L であった。
【0015】
【発明の効果】本発明の微生物は優れたビオチン生産能
を有しており、この微生物を培養することにより、ビオ
チンを大量に生産することができる。
【0016】
【配列表】配列番号:1 配列の長さ:114 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:エシェリヒア コリ(Esherichia coli) 配列 CGTCCGTTGT CATAATCGAC TTGTAAACCA AAT
TGAAAAG ATTTAGGTTT ACAAGTCTAC 60 ACCGAATTAA CAACAAAAAA CACGTTTTGG AGA
AGCCCCA TGGCTCACCG CCCA 114
【図面の簡単な説明】
【図1】ビオチンオペロンの制御領域及びbioB開始
コドン近傍の塩基配列を示す。
【図2】プラスミドpXBA312のDNAの制限酵素
切断地図を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19) (C12P 17/18 C12R 1:19) (72)発明者 松井 純二 大阪府吹田市江坂町2丁目1−11−1109 (72)発明者 中濱 一雄 京都府長岡京市梅が丘1丁目16番地の2 (72)発明者 伊福 欧二 神奈川県横浜市港北区新羽町1050番地 株 式会社資生堂第一リサーチセンター内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビオチンオペロンの一部または全部を含む
    プラスミドを有するアラニンアナログ耐性微生物。
  2. 【請求項2】微生物が、エシェリヒア(Escherichia)
    属、バチルス(Bacillus)属又はセラチア(Serratia)
    属に属する微生物である請求項1記載の微生物。
  3. 【請求項3】アラニンアナログが、β−クロロ−D−ア
    ラニンである請求項1記載の微生物。
  4. 【請求項4】請求項1記載の微生物を培地で培養し、培
    養物中にビオチンを生成蓄積せしめ、これを採取するこ
    とを特徴とするビオチンの製造法。
JP17176795A 1994-07-07 1995-07-07 アラニンアナログ耐性微生物およびビオチンの製造法 Expired - Fee Related JP3754109B2 (ja)

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