RU2239656C2 - Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants) - Google Patents
Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239656C2 RU2239656C2 RU2002101666/13A RU2002101666A RU2239656C2 RU 2239656 C2 RU2239656 C2 RU 2239656C2 RU 2002101666/13 A RU2002101666/13 A RU 2002101666/13A RU 2002101666 A RU2002101666 A RU 2002101666A RU 2239656 C2 RU2239656 C2 RU 2239656C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strain
- escherichia coli
- purine
- bacterium
- protein
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к способу получения пуриновых нуклеозидов, таких как инозин и ксантозин, являющихся важными исходными реагентами для синтеза инозин-5’-фосфата, ксантозин-5’-фосфата и гуанин-5’-фосфата, и к новому микроорганизму, используемому для их продукции.The present invention relates to a method for producing purine nucleosides, such as inosine and xanthosine, which are important starting reagents for the synthesis of inosine-5'-phosphate, xanthosine-5'-phosphate and guanine-5'-phosphate, and to a new microorganism used for their products.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Традиционно нуклеозиды получают в промышленном масштабе методом ферментации с использованием штаммов микроорганизмов, ауксотрофных по аденину, или этих штаммов, которым дополнительно придана устойчивость к различным соединениям, таких как аналоги пуринов и сульфагуанидин. Примерами таких штаммов являются штаммы, принадлежащие к роду Bacillus (патентные заявки Японии №38-23039, 54-17033, 55-2956 и 55-45199, выложенная патентная заявка Японии №56-162998, патентные заявки Японии 57-14160 и 57-41915 и выложенная патентная заявка Японии №59-42895), к роду Brevibacterium (патентные заявки Японии №51-5075 и 58-17592 и Agric. Biol. Chem., 42, 399 (1978)), к роду Escherichia (заявка РСТ WO 9903988) и подобные им.Traditionally, nucleosides are produced on an industrial scale by fermentation using strains of microorganisms auxotrophic for adenine, or these strains, which are additionally given resistance to various compounds, such as purine analogues and sulfaguanidine. Examples of such strains are strains belonging to the genus Bacillus (Japanese patent applications No. 38-23039, 54-17033, 55-2956 and 55-45199, Japanese patent application laid out No. 56-162998, Japanese patent applications 57-14160 and 57-41915 and Japanese Patent Application Laid-open No. 59-42895), to the genus Brevibacterium (Japanese patent applications No. 51-5075 and 58-17592 and Agric. Biol. Chem., 42, 399 (1978)), to the genus Escherichia (PCT application WO 9903988 ) and the like.
Получение указанных мутантных штаммов обычно состоит из обработки микроорганизмов с целью получения мутаций, например, путем облучения Уф-излучением или обработки нитрозогуанидином (N-метил-N’-нитро-N-нитрозогуанидином) с последующей селекцией нужного штамма на подходящей питательной среде для селекции. С другой стороны, также практикуется выращивание мутантных штаммов, принадлежащих к роду Bacillus (выложенные патентные заявки Японии №58-158197, 58-175493, 59-28470, 60-156388, 1-27477, 1-174385, 3-58787, 3-164185, 5-84067 и 5-192164) и к роду Brevibacterium (выложенная патентная заявка Японии 63-248394), полученных с использованием методов генной инженерии.Obtaining these mutant strains usually consists of processing microorganisms to obtain mutations, for example, by irradiation with UV radiation or treatment with nitrosoguanidine (N-methyl-N’-nitro-N-nitrosoguanidine), followed by selection of the desired strain on a suitable breeding medium. On the other hand, the cultivation of mutant strains belonging to the genus Bacillus is also practiced (Japanese Patent Applications Laid-Open No. 58-158197, 58-175493, 59-28470, 60-156388, 1-27477, 1-174385, 3-58787, 3- 164185, 5-84067 and 5-192164) and to the genus Brevibacterium (Japanese Patent Application Laid-open 63-248394) obtained using genetic engineering methods.
Ранее авторы настоящего изобретения получили, исходя из Е. coli К12, мутант, содержащий мутацию rhtA23, придающую устойчивость к высокой концентрации треонина, гомосерина и некоторым другим аминокислотам и аналогам аминокислот на минимальной питательной среде. Кроме того, указанная мутация rhtA23 улучшала продукцию L-треонина соответствующим штаммом-продуцентом Е. coli (ABSTRACTS of 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California, August 24-29, 1997, abstract No.457). Более того, авторы настоящего изобретения выяснили, что ген rhtA расположен в положении 18 min на хромосоме E.coli рядом, и ген rhtA идентичен открытой рамке считывания ybiF, расположенной между генами рехВ и ompX. Кроме того, авторы настоящего изобретения установили, что мутация rhtA23 является заменой А на G положении - 1 относительно старт-кодона ATG. Предполагается, что указанная мутация увеличивает транспорт треонина и гомосерина из клетки (ABSTRACTS of 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California, August 24-29, 1997, abstract No.457).Previously, the authors of the present invention obtained, based on E. coli K12, a mutant containing the rhtA23 mutation, which confers resistance to high concentrations of threonine, homoserine and some other amino acids and amino acid analogs in a minimal nutrient medium. In addition, this rhtA23 mutation improved the production of L-threonine by the corresponding producer strain E. coli (ABSTRACTS of 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California , August 24-29, 1997, abstract No.457). Moreover, the inventors have found that the rhtA gene is located at the 18 min position on the E. coli chromosome adjacent, and the rhtA gene is identical to the open ybiF reading frame located between the pXB and ompX genes. In addition, the authors of the present invention found that the rhtA23 mutation is a substitution of A at the G position - 1 relative to the ATG start codon. This mutation is believed to increase transport of threonine and homoserine from the cell (ABSTRACTS of 17 th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California, August 24-29, 1997, abstract No.457).
Но в настоящее время нет сообщений, описывающих какие-либо экспортеры пуриновых соединений.But there are currently no reports describing any exporters of purine compounds.
Описание изобретенияDescription of the invention
Целью настоящего изобретения является увеличение продуктивности нуклеозидов штаммами-продуцентами нуклеозидов и предоставление способа получения нуклеозидов, таких как инозин и ксантозин, с использованием указанных штаммов.The aim of the present invention is to increase the productivity of nucleosides by producer strains of nucleosides and to provide a method for producing nucleosides, such as inosine and xanthosine, using these strains.
Данная цель была достигнута путем установления того факта, что мутация rhtA23 придает микроорганизму устойчивость к аналогу пурина, 8-азааденину, и повышает продукцию нуклеозида. Кроме того, природный ген rhtA, кодирующий, как предполагается, мембранный белок, не вовлеченный в путь биосинтеза пуриновых нуклеозидов, также придает микроорганизму устойчивость к аналогу пурина, в случае, когда природный аллель указанного гена вводится в клетку на многокопийном векторе. Более того, природный ген rhtA может увеличивать продукцию штамма в случае, когда в соответствующие штаммы-продуценты нуклеозидов, принадлежащие к роду Escherichia или Bacillus, введены дополнительные копии указанного гена. Таким образом было совершено настоящее изобретение.This goal was achieved by establishing the fact that the rhtA23 mutation gives the microorganism resistance to the purine analog, 8-azaadenine, and increases the production of nucleoside. In addition, the natural rhtA gene encoding, as expected, a membrane protein that is not involved in the pathogen biosynthesis of purine nucleosides, also gives the microorganism resistance to the purine analogue when the natural allele of this gene is introduced into the cell on a multi-copy vector. Moreover, the natural rhtA gene can increase the production of a strain when additional copies of this gene are introduced into the corresponding nucleoside producer strains belonging to the genus Escherichia or Bacillus. Thus, the present invention has been completed.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет микроорганизм, принадлежащий к роду Escherichia или Bacillus, обладающий способностью к продукции пуриновых нуклеозидов.Thus, the present invention provides a microorganism belonging to the genus Escherichia or Bacillus, with the ability to produce purine nucleosides.
В частности, настоящее изобретение предоставляет микроорганизм с повышенной способностью к продукции пуриновых нуклеозидов, основанной на повышении активности белка, вовлеченного, как предполагается, в транспорт пуриновых нуклеозидов из клетки указанного микроорганизма. Более конкретно, настоящее изобретение предоставляет микроорганизм с повышенной способностью к продукции пуриновых нуклеозидов, основанной на повышении экспрессии гена, кодирующего белок, вовлеченный в процесс экскреции пуриновых нуклеозидов.In particular, the present invention provides a microorganism with an increased ability to produce purine nucleosides based on an increase in the activity of a protein involved, as expected, in the transport of purine nucleosides from a cell of said microorganism. More specifically, the present invention provides a microorganism with an increased ability to produce purine nucleosides based on increased expression of a gene encoding a protein involved in the excretion of purine nucleosides.
Далее настоящее изобретение предоставляет способ получения пуриновых нуклеозидов методом ферментации, включающим стадии выращивания указанного выше микроорганизма в питательной среде с целью продукции и накопления пуриновых нуклеозидов в питательной среде, и выделения пуриновых нуклеозидов из культуральной жидкости.Further, the present invention provides a method for producing purine nucleosides by a fermentation method, comprising the steps of growing the above microorganism in a culture medium in order to produce and accumulate purine nucleosides in a culture medium and isolate purine nucleosides from the culture fluid.
Далее настоящее изобретение предоставляет способ получения пуриновых нуклеотидов, таких как инозин-5’-фосфат и ксантозин-5’-фосфат, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного пуринового нуклеозида, и выделения полученного пуринового нуклеозида.The present invention further provides a method for producing purine nucleotides, such as inosine-5’-phosphate and xanthosine-5’-phosphate, comprising the steps of growing the bacteria of the present invention in a culture medium, phosphorylating the resulting and accumulated purine nucleoside, and isolating the resulting purine nucleoside.
Также настоящее изобретение предоставляет способ получения гуанозин-5’-фосфата, включающий стадии выращивания указанной выше бактерии в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного ксантозина, аминирования полученного ксантозин-5’-фосфата, и выделения полученного гуанозин-5’-фосфата.The present invention also provides a method for producing guanosine-5’-phosphate, comprising the steps of growing the above bacteria in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated xanthosine, aminating the obtained xanthosine-5’-phosphate, and isolating the obtained guanosine-5’-phosphate.
Настоящее изобретение включает в себя следующее.The present invention includes the following.
Изобретение 1. Бактерия, принадлежащая к роду Escherichia или к роду Bacillus, обладающая способностью к продукции пуринового нуклеозида, в которой активность белка, описанного в пунктах (А) или (В), в клетке упомянутой бактерии повышена:
(A) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2;(A) a protein that is represented by the amino acid sequence shown in
(B) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2, и который обладает активностью, придающей бактерии повышенную устойчивость к 8-азааденину.(B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in
Изобретение 2. Бактерия в соответствии с Изобретением 1, в которой активности белков, описанных в пунктах (А) или (В), повышены путем трансформации бактерии с помощью ДНК, кодирующей белки, описанные в пунктах (А) или (В), или путем изменения регуляции экспрессии указанной ДНК в упомянутой бактерии.
Изобретение 3. Бактерия в соответствии с Изобретением 2, в которой трансформация осуществляется с использованием многокопийного вектора.The
Изобретение 4. Бактерия в соответствии с Изобретением 1, в которой пуриновым нуклеозидом является инозин.The
Изобретение 5. Бактерия в соответствии с Изобретением 1, в которой пуриновым нуклеозидом является ксантозин.The
Изобретение 6. Способ получения пуринового нуклеозида, включающий стадии выращивания бактерии в соответствии с любым из Изобретений 1-5 в питательной среде и выделения из культуральной жидкости полученного и накопленного в ней пуринового нуклеозида.
Изобретение 7. Способ в соответствии с Изобретением 6, в котором пуриновым нуклеозидом является инозин.The
Изобретение 8. Способ в соответствии с Изобретением 6, в котором пуриновым нуклеозидом является ксантозин.Invention 8. The method in accordance with
Изобретение 9. Способ в соответствии с любым из Изобретений 6-8, в котором бактерия модифицирована с целью повышения экспрессии генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.The invention 9. The method in accordance with any of Inventions 6-8, in which the bacterium is modified to increase the expression of purine nucleoside biosynthesis genes.
Изобретение 10. Способ получения пуринового нуклеотида, включающий стадии выращивания бактерии в соответствии с любым из Изобретений 1-5 в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного нуклеозида, и выделения полученного и накопленного пуринового нуклеотида.The invention 10. A method for producing a purine nucleotide, comprising the steps of growing a bacterium in accordance with any of Inventions 1-5 in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated nucleoside, and isolating the obtained and accumulated purine nucleotide.
Изобретение 11. Способ в соответствии с Изобретением 10, в котором пуриновым нуклеотидом является инозин-5’-фосфат.The invention 11. The method in accordance with the Invention 10, in which the purine nucleotide is inosine-5’-phosphate.
Изобретение 12. Способ в соответствии с Изобретением 10, в котором пуриновым нуклеотидом является ксантозин-5’-фосфат.The invention 12. The method in accordance with the Invention 10, in which the purine nucleotide is xanthosine-5’-phosphate.
Изобретение 13. Способ в соответствии с любым из Изобретений 10-12, в котором бактерия модифицирована с целью повышения экспрессии генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.The invention 13. The method in accordance with any of Inventions 10-12, in which the bacterium is modified to increase expression of purine nucleoside biosynthesis genes.
Изобретение 14. Способ получения гуанозин-5’-фосфата, включающий стадии выращивания бактерии в соответствии с Изобретением 5 в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного ксантозина, аминирования полученного ксантозин-5’-фосфата, и выделения полученного и накопленного гуанозин-5’-фосфата.The
Изобретение 15. Способ в соответствии с Изобретением 14, в котором бактерия модифицирована с целью повышения экспрессии генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.The invention 15. The method in accordance with the
Настоящее изобретение более детально будет описано ниже.The present invention will be described in more detail below.
1. Микроорганизм согласно настоящему изобретению.1. The microorganism according to the present invention.
Вышеуказанной бактерией согласно настоящему изобретению является бактерия, принадлежащая к роду Escherichia или к роду Bacillus, обладающая способностью к продукции пуринового нуклеозида, в которой активность белка, описанного в пунктах (А) или (В), в клетке упомянутой бактерии повышена: (А) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2; (В) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2, и который обладает активностью, придающей бактерии устойчивость к 8-азааденину.The aforementioned bacterium according to the present invention is a bacterium belonging to the genus Escherichia or to the genus Bacillus, which is capable of producing a purine nucleoside in which the activity of the protein described in points (A) or (B) in the cell of said bacterium is increased: (A) protein which is represented by the amino acid sequence shown in the list of sequences at
Термин “бактерия, принадлежащая к роду Escherichia или к роду Bacillus”, означает, что бактерия относится к роду Escherichia или к роду Bacillus в соответствии с классификацией, известной специалисту в области микробиологии. В качестве примера микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia, использованного в настоящем изобретении, может быть упомянута бактерия Escherichia coli (Е. coli). В качестве примера микроорганизма, принадлежащего к роду Bacillus, использованного в настоящем изобретении, может быть упомянута бактерия Bacillus subtilis (В. subtilis).The term “bacterium belonging to the genus Escherichia or to the genus Bacillus” means that the bacterium belongs to the genus Escherichia or to the genus Bacillus in accordance with the classification known to the person skilled in the field of microbiology. As an example of a microorganism belonging to the genus Escherichia used in the present invention, the bacterium Escherichia coli (E. coli) may be mentioned. As an example of a microorganism belonging to the genus Bacillus used in the present invention, the bacterium Bacillus subtilis (B. subtilis) may be mentioned.
Термин “пуриновый нуклеозид” включает в себя инозин, ксантозин, гуанозин и аденозин.The term “purine nucleoside” includes inosine, xanthosine, guanosine and adenosine.
Использованный здесь термин “способность к продукции пуринового нуклеозида” означает способность к продукции и накоплению пуринового нуклеозида в питательной среде. Термин “обладающая способностью к продукции пуринового нуклеозида” означает то, что микроорганизм, принадлежащий к роду Escherichia или к роду Bacillus, обладает способностью к продукции и накоплению в питательной среде пуринового нуклеозида в количестве большем, чем природный штамм Е. coli, такие как штаммы E.coli W3110 и MG1655, или природный штамм В. subtilis, такой как штамм В. subtilis 168, и предпочтительно означает, что микроорганизм способен к продукции и накоплению в питательной среде количество не менее чем 10 мг/л, более предпочтительно не менее чем 50 мг/л инозина, ксантозина, гуанозина или/и аденозина.The term “ability to produce a purine nucleoside” as used herein means the ability to produce and accumulate a purine nucleoside in a culture medium. The term “capable of producing purine nucleoside” means that a microorganism belonging to the genus Escherichia or the genus Bacillus has the ability to produce and accumulate in the nutrient medium a purine nucleoside in an amount greater than the natural E. coli strain, such as E strains .coli W3110 and MG1655, or a natural B. subtilis strain, such as B. subtilis 168 strain, and preferably means that the microorganism is capable of producing and accumulating in the nutrient medium an amount of not less than 10 mg / l, more preferably not less than 50 mg / l inos ina, xanthosine, guanosine and / or adenosine.
Термин “активность белка, описанного в пунктах (А) или (В), в клетке упомянутой бактерии повышена” означает, что количество молекул указанного белка в клетке повышено или сама активность в пересчете на белок повышена. Термин “активность” означает активность, придающую бактерии устойчивость к 8-азааденину.The term “activity of the protein described in points (A) or (B) in the cell of said bacterium is increased” means that the number of molecules of the specified protein in the cell is increased or the activity in terms of protein is increased. The term “activity” means activity that confers resistance to 8-azaadenine on bacteria.
К белкам согласно настоящему изобретению относятся белки, описанные в следующих пунктах (А) или (В):Proteins according to the present invention include proteins described in the following paragraphs (A) or (B):
(A) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2;(A) a protein that is represented by the amino acid sequence shown in
(B) белок, который представлен аминокислотной последовательностью, включающей делеции, замены, вставки или добавление одной или нескольких аминокислот в аминокислотную последовательность, приведенную в списке последовательностей под номером 2, и который обладает активностью, придающей бактерии устойчивость к 8-азааденину.(B) a protein that is represented by an amino acid sequence including deletions, substitutions, insertions, or the addition of one or more amino acids to the amino acid sequence listed in
Белок, который представлен аминокислотной последовательностью, приведенной в списке последовательностей под номером 2, является белком RhtA. Белок RhtA является, как предполагается, трансмембранным белком, состоящим из 95 аминокислот и обладающим неизвестной функцией. Белок RhtA кодируется геном rhtA. Ген rhtA расположен в положении 18 min на хромосоме Е. coli рядом с опероном glnHPQ, кодирующим компоненты системы транспорта глутамина. Ген rhtA идентичен открытой рамке считывания (ОRF1) гена ybiF (нуклеотиды с 764 по 1651 в последовательности с инвентарным номером ААА218541, gi:440181 в базе данных GenBank), расположенной между генами рехВ и оmрХ. Участок, экспрессирующий белок, кодируемый указанной ORF, был обозначен как rhtA (rht: resistance to homoserine and threonine - устойчивость к гомосерину и треонину), поскольку ранее авторы настоящего изобретения получили, исходя из Е.соli К12, мутант, содержащий мутацию в гене rhtA, T-23 или thrR (также упоминаемую здесь как rhtA23), придающую устойчивость к высокой концентрации треонина и гомосерина на минимальной питательной среде (SU Patent No.974817, Astaurova, О.В. et al., Appl. Bioch. And Microbiol., 21, 611-616 (1985)). Указанная мутация rhtA23 улучшала продукцию L-треонина (SU Patent No.974817, US Patent No.6165756), гомосерина и глутамата (Astaurova, О.В. et al., Appl. Bioch. And Microbiol., 27, 556-561, 1991) соответствующим штаммом-продуцентом Е. coli, таким как штамм ВКПМ В-3996. Кроме того, авторы настоящего изобретения установили, что мутация rhtA23 является заменой А на G положении - 1 относительно старт-кодона ATG (ABSTRACTS of 17th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology in conjugation with 1997 Annual Meeting of the American Society for Biochemistry and Molecular Biology, San Francisco, California, August 24-29, 1997, abstract No.457).The protein that is represented by the amino acid sequence listed in
Количество “нескольких” аминокислот различается в зависимости от положения и типа аминокислотного остатка в трехмерной структуре белка. Оно может быть от 2 до 30, предпочтительно от 2 до 15 и более предпочтительно от 2 до 5 для белка (А).The number of “several” amino acids varies depending on the position and type of amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein. It can be from 2 to 30, preferably from 2 to 15, and more preferably from 2 to 5 for protein (A).
Термин “устойчивость к 8-азааденину” означает способность бактерии к росту на минимальной питательной среде, содержащей 8-азааденин в концентрации, при которой штамм дикого типа или родительский штамм не может расти, или способность бактерии расти на питательной среде, содержащей 8-азааденин, с большей скоростью, чем штамм дикого типа или родительский штамм. Упомянутая выше концентрация 8-азааденина составляет обычно от 50 до 5000 мкг/мл, предпочтительно от 100 до 1000 мкг/мл.The term “resistance to 8-azaadenine” means the ability of a bacterium to grow on a minimum nutrient medium containing 8-azaadenine in a concentration at which a wild-type strain or parent strain cannot grow, or the ability of a bacterium to grow on a nutrient medium containing 8-azaadenine, at a faster rate than the wild-type strain or the parent strain. The concentration of 8-azaadenine mentioned above is usually from 50 to 5000 μg / ml, preferably from 100 to 1000 μg / ml.
Методы увеличения активности белка согласно настоящему изобретению, в особенности методы увеличения количества молекул указанного белка в клетке, включают методы изменения последовательности, регулирующей экспрессию ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, и методы увеличения числа копий гена, но не ограничиваются ими.Methods for increasing the activity of a protein of the present invention, in particular methods for increasing the number of molecules of a given protein in a cell, include, but are not limited to methods for changing the expression sequence of the DNA encoding the protein of the present invention and methods for increasing the number of copies of a gene.
Изменение последовательности, регулирующей экспрессию ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, может быть достигнуто путем помещения ДНК, кодирующей белок согласно настоящему изобретению, под контроль сильного промотора. В качестве сильных промоторов известны, например, lac промотор, trp промотор, trc промотор, pl промотор фага лямбда. С другой стороны, промотор может быть усилен, например, путем введения мутации в указанный промотор с целью увеличения уровня транскрипции гена, расположенного после промотора. Далее, известно, что замена нескольких нуклеотидов в участке между местом связывания рибосомы (RBS) и старт-кодоном, а в особенности, в последовательности непосредственно перед старт-кодоном, в значительной степени влияет на транслируем ость мРНК. Например, было обнаружено 20-кратное изменение уровня экспрессии в зависимости от природы трех нуклеотидов, предшествующих старт-кодону (Gold et al. Annu. Rev. Microbiol. 35, 365-403, 1981; Hui et al., EMBO J., 3, 623-629, 1984). Как описано выше, авторы настоящего изобретения установили, что мутация rhtA23 является заменой А на G положении - 1 относительно старт-кодона ATG. Поэтому было высказано предположение, что мутация rhtA23 усиливает экспрессию гена rhtA и, как следствие, увеличивает уровень устойчивости к треонину, гомосерину и некоторым другим субстратам, транспортируемым из клетки.Changing the sequence that regulates the expression of the DNA encoding the protein of the present invention can be achieved by placing the DNA encoding the protein of the present invention under the control of a strong promoter. As strong promoters, for example, the lac promoter, trp promoter, trc promoter, pl lambda phage promoter are known. On the other hand, the promoter can be enhanced, for example, by introducing a mutation in the specified promoter in order to increase the level of transcription of the gene located after the promoter. Further, it is known that the replacement of several nucleotides in the region between the ribosome binding site (RBS) and the start codon, and especially in the sequence immediately before the start codon, significantly affects the translational ability of the mRNA. For example, a 20-fold change in expression level was found depending on the nature of the three nucleotides preceding the start codon (Gold et al. Annu. Rev. Microbiol. 35, 365-403, 1981; Hui et al., EMBO J., 3 623-629, 1984). As described above, the authors of the present invention have found that the rhtA23 mutation is a substitution of A at the G position - 1 relative to the ATG start codon. Therefore, it was suggested that the rhtA23 mutation enhances the expression of the rhtA gene and, as a result, increases the level of resistance to threonine, homoserine and some other substrates transported from the cell.
Более того, некий “энхансер” может быть дополнительно введен с целью увеличения уровня транскрипции указанного гена. Введение ДНК, содержащей либо ген, либо промотор в хромосомную ДНК, описано, например, в выложенной патентной заявке Японии №1-215280.Moreover, a certain “enhancer" can be additionally introduced in order to increase the level of transcription of this gene. The introduction of DNA containing either a gene or a promoter into a chromosomal DNA is described, for example, in Japanese Patent Laid-open No. 1-215280.
В качестве альтернативы, число копий гена может быть увеличено путем введения гена в многокопийный вектор с образованием рекомбинантной ДНК, с последующим введением такой рекомбинантной ДНК в микроорганизм. Примерами векторов, использующихся для введения рекомбинантной ДНК, являются плазмидные векторы, такие как pMW118, pBR322, pUC19, pET22b и подобные им, фаговые векторы, такие как 11059, 1BF101, M13mp9, фаг Mu (выложенная патентная заявка Японии №2-109985) и подобные им, и транспозоны (Berg, D.E. and Berg, C.M., Bio/Technol., 1, 417 (1983)), такие как Mu, Tn10, Tn5 и подобные им. Кроме того, усиление экспрессии гена может быть достигнуто путем интеграции гена в бактериальную хромосому методом гомологичной рекомбинации или подобным.Alternatively, the number of copies of a gene can be increased by introducing the gene into a multi-copy vector to form recombinant DNA, followed by introducing such recombinant DNA into the microorganism. Examples of vectors used to introduce recombinant DNA are plasmid vectors such as pMW118, pBR322, pUC19, pET22b and the like, phage vectors such as 11059, 1BF101, M13mp9, phage Mu (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-109985) and similar to them, and transposons (Berg, DE and Berg, CM, Bio / Technol., 1, 417 (1983)), such as Mu, Tn10, Tn5 and the like. In addition, enhancing gene expression can be achieved by integrating the gene into the bacterial chromosome by homologous recombination or the like.
Методы использования сильного промотора или “энхансера” могут комбинироваться с методами увеличения числа копий гена.Methods for using a strong promoter or enhancer can be combined with methods for increasing the number of copies of a gene.
Для выведения микроорганизма, принадлежащего к роду Escherichia или к роду Bacillus и обладающего повышенной экспрессией гена, кодирующего белок согласно настоящему изобретению, необходимые участки генов могут быть получены с помощью ПЦР (полимеразной цепной реакцией) на основе уже доступной информации о генах Е. coli и В. subtilis. Например, ген rhtA, который, как предполагается, кодирует транспортер, может быть клонирован из хромосомной ДНК штаммов Е. coli K12 W3110 и Е. coli MG1655 с использованием метода ПЦР. Хромосомная ДНК, используемая для этого, также может быть получена из любого другого штамма Е. coli.To remove a microorganism belonging to the genus Escherichia or the genus Bacillus and having increased expression of the gene encoding the protein according to the present invention, the necessary sections of the genes can be obtained using PCR (polymerase chain reaction) based on already available information about the genes E. coli and B . subtilis. For example, the rhtA gene, which is believed to encode a transporter, can be cloned from the chromosomal DNA of E. coli K12 W3110 and E. coli MG1655 strains using the PCR method. The chromosomal DNA used for this can also be obtained from any other E. coli strain.
К белкам согласно настоящему изобретению относятся мутанты и варианты белка RhtA, которые могут существовать вследствие природного разнообразия, при условии, что указанные мутанты и варианты демонстрируют функциональные свойства белка RhtA, по крайней мере устойчивость к 8-азааденину. ДНК, кодирующая указанные мутанты и варианты, может быть получена путем выделения ДНК, которая гибридизуется с геном rhtA (SEQ ID NO:1) или частью указанного гена в жестких условиях и которая кодирует белок, увеличивающий продукцию пуриновых нуклеотидов. Термин “жесткие условия”, упомянутый здесь, означает условия, при которых образуются так называемые специфические гибриды, а неспецифические - не образуются. Например, к жестким условиям относятся условия, при которых гибридизуются ДНК, обладающие высокой степенью гомологии, к примеру ДНК, обладающие гомологией не менее 70% друг относительно друга. В качестве варианта, примером жестких условий являются условия, соответствующие условиям отмывки при гибридизации по Саузерну, например 60° С, 1× SSC, 0,1% SDS, предпочтительно 0,1× SSC, 0,1% SDS. В качестве зонда для ДНК, кодирующей варианты и гибридизующейся с геном rhtA, также может быть использована часть нуклеотидной последовательности под номером 1. Зонд подобного рода может быть получен в результате ПЦР с использованием в качестве затравок олигонуклеотидов, полученных на основе нуклеотидной последовательности под номером 1, и фрагмента ДНК, содержащего нуклеотидную последовательность под номером 1, в качестве матрицы. В случае, когда в качестве зонда используется фрагмент ДНК длиной около 300 пар оснований, условия отмывки при гибридизации соответствуют, например, 50° C, 2× SSC и 0,1% SDS.Proteins according to the present invention include mutants and variants of the RhtA protein, which may exist due to natural diversity, provided that these mutants and variants demonstrate the functional properties of the RhtA protein, at least resistance to 8-azaadenine. DNA encoding these mutants and variants can be obtained by isolating DNA that hybridizes with the rhtA gene (SEQ ID NO: 1) or a portion of the specified gene under stringent conditions and which encodes a protein that increases the production of purine nucleotides. The term “stringent conditions”, mentioned here, means the conditions under which the so-called specific hybrids are formed, and non-specific ones are not formed. For example, harsh conditions include conditions under which DNA with a high degree of homology hybridizes, for example, DNA with a homology of at least 70% relative to each other. Alternatively, stringent conditions are exemplified by conditions corresponding to Southern hybridization wash conditions, for example 60 ° C, 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 0.1 × SSC, 0.1% SDS. Part of the nucleotide sequence numbered 1 can also be used as a probe for DNA encoding variants and hybridizing with the rhtA gene. A probe of this kind can be obtained by PCR using oligonucleotides obtained on the basis of the nucleotide sequence numbered as 1, and a DNA fragment containing the nucleotide sequence at
Бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем введения вышеуказанных ДНК в бактерию, уже обладающую способностью к продукции пуриновых нуклеозидов. С другой стороны, бактерия согласно настоящему изобретению может быть получена путем придания бактерии, уже содержащей указанные ДНК, способности к продукции пуриновых нуклеозидов.The bacterium according to the present invention can be obtained by introducing the above DNA into a bacterium already possessing the ability to produce purine nucleosides. On the other hand, a bacterium according to the present invention can be obtained by giving a bacterium already containing said DNA the ability to produce purine nucleosides.
В качестве родительского штамма-продуцента инозина, в которым активности белков согласно настоящему изобретению будут повышены, может быть использован штамм Е. coli AJ13732 (FADRaddeddyicPpgixapA(pMWKQ)) (WО 9903988). Указанный штамм является производным от известного штамма W3110, содержащего мутации, введенные в ген purF, кодирующий PRPP амидотрансферазу, ген purR, кодирующий репрессор биосинтеза пуринов, ген deoD, кодирующий фосфорилазу пуриновых нуклеозидов, ген purА, кодирующий сукцинил-АМР-синтазу, ген add, кодирующий аденозиндеаминазу, ген edd, кодирующий 6-фосфоглюконатдегидразу, ген pgi, кодирующий фосоглюкозоизомеразу, ген харА, кодирующий ксантозинфосфорилазу (purF-, purA-, deoD-, purR-, add-, edd-, pgi-, харА-), а также содержащего плазмиду pMWKQ - производную от вектора pMW218, в которой находятся гены purFKQ, кодирующие PRPP амидотрансферазу, нечувствительную к гуанозин монофосфату (GMP) (WО 9903988).As the parent producer strain of inosine, in which the activity of the proteins of the present invention will be enhanced, E. coli strain AJ13732 (FADRaddeddyicPpgixapA (pMWKQ)) (WO 9903988) can be used. The specified strain is derived from the known strain W3110 containing mutations introduced into the purF gene encoding PRPP amidotransferase, purR gene encoding the purine biosynthesis repressor, deoD gene encoding purine nucleoside phosphorylase, purA gene encoding succinyl AMP synthase, add gene, encoding adenosine deaminase, edd gene encoding 6-phosphogluconate dehydrase, pgi gene encoding phosoglucose isomerase, harA gene encoding xanthosine phosphorylase (purF - , purA - , deoD - , purR - , add - , edd - , pgi - , and also charA - ) containing the plasmid pMWKQ - derivative of the vector p MW218, which contains the purFKQ genes encoding PRPP amidotransferase insensitive to guanosine monophosphate (GMP) (WO 9903988).
В качестве родительского штамма-продуцента ксантозина, в котором активности белков согласно настоящему изобретению будут повышены, может быть использован штамм Е. coli AJ13732 guaA::Tn10 (pMWKQ). Штамм Е. coli AJ13732 guaA::Tn10 (pMWKQ) сконструирован путем разрушения гена, кодирующего GMP синтетазу, в штамме AJ13732 (pMWKQ) (см. Пример 7).As the parent producer xanthosine strain in which the activity of the proteins of the present invention will be enhanced, E. coli strain AJ13732 guaA :: Tn10 (pMWKQ) can be used. The E. coli strain AJ13732 guaA :: Tn10 (pMWKQ) was constructed by disrupting the gene encoding GMP synthetase in strain AJ13732 (pMWKQ) (see Example 7).
В качестве родительского штамма, принадлежащего к роду Bacillus, - продуцента инозина, может быть использован штамм В. subtilis KMBS16. Указанный штамм является производным от известного штамма В. subtilis trpC2, содержащим мутации, введенные в ген purR, кодирующий репрессор биосинтеза пуринов (purR::spc), ген purA, кодирующий сукцинил-АМР-синтазу (purA::erm), ген deoD, кодирующий фосфорилазу пуриновых нуклеозидов (deoD::kan). В качестве других родительских штаммов, принадлежащих к роду Bacillus, в которых активности белков согласно настоящему изобретению будут повышены, могут быть использованы штаммы В. subtilis AJ12707 (FERM Р-12951) (патентная заявка Японии JP 6113876 А2), В. subtilis AJ3772 (FERM P-2555) (патентная заявка Японии JP 62014794 A2) и подобные им.As a parent strain belonging to the genus Bacillus, the producer of inosine, the strain B. subtilis KMBS16 can be used. The specified strain is derived from the known strain B. subtilis trpC2 containing mutations introduced into the purR gene encoding a purine biosynthesis repressor (purR :: spc), the purA gene encoding succinyl AMP synthase (purA :: erm), deoD gene, encoding purine nucleoside phosphorylase (deoD :: kan). As other parent strains belonging to the genus Bacillus, in which the activity of the proteins of the present invention will be increased, strains of B. subtilis AJ12707 (FERM P-12951) (Japanese patent application JP 6113876 A2), B. subtilis AJ3772 (FERM) can be used P-2555) (Japanese Patent Application JP 62014794 A2) and the like.
Чтобы увеличить саму активность в пересчете на белок согласно настоящему изобретению, также возможно ввести мутацию в структурную часть гена, кодирующего белок, чтобы увеличить активность белка. Для того чтобы ввести мутацию в ген, могут быть использованы сайт-специфический мутагенез (Kramer, W. and Frits, H.J. Methods in Enzymology, 154, 350 (1987)), методы рекомбинантной ПЦР (PCR Technology, Stockton Press (1989)), химический синтез специфических участков ДНК, обработка нужного гена с помощью гидроксиламина, обработка микробных штаммов, содержащей нужный ген, с помощью УФ-излучения или химического реагента, такого как нитрозогуанидин или азотистая кислота, или подобным методом. Микроорганизм, в котором активность указанного белка повышена, может быть отобран как штамм, растущий на минимальной среде, содержащей 8-азааденин.In order to increase the activity itself in terms of the protein according to the present invention, it is also possible to introduce a mutation into the structural part of the gene encoding the protein in order to increase the activity of the protein. In order to introduce a mutation into a gene, site-specific mutagenesis can be used (Kramer, W. and Frits, HJ Methods in Enzymology, 154, 350 (1987)), recombinant PCR methods (PCR Technology, Stockton Press (1989)), chemical synthesis of specific sections of DNA, treatment of the desired gene with hydroxylamine, treatment of microbial strains containing the desired gene with UV radiation or a chemical reagent such as nitrosoguanidine or nitrous acid, or a similar method. A microorganism in which the activity of the indicated protein is increased can be selected as a strain growing on minimal medium containing 8-azaadenine.
Бактерия согласно настоящему изобретению может быть в дальнейшем улучшена за счет увеличения экспрессии одного или нескольких генов, вовлеченных в биосинтез пуринов. Примерами таких генов являются гены оперона рurЕКВ-purC(orf)QLF-purMNH(J)-purD из В. subtilis (Ebbole D.J. and Zalkin H., J. Biol. Chem., 262, 17, 8274-87, 1987) и гены рur регулона из Е. coli (Escherichia coli and Salmonella, Second Edition, Editor in Chief: F.C. Neidhardt, ASM Press, Washington D.C., 1996).The bacterium of the present invention can be further improved by increasing the expression of one or more genes involved in purine biosynthesis. Examples of such genes are the pUREB-purC (orf) QLF-purMNH (J) -purD operon genes from B. subtilis (Ebbole DJ and Zalkin H., J. Biol. Chem., 262, 17, 8274-87, 1987) and pur regulatory genes from E. coli (Escherichia coli and Salmonella, Second Edition, Editor in Chief: FC Neidhardt, ASM Press, Washington DC, 1996).
Было показано, что продукция инозина увеличивалась при использовании устойчивых к 8-азагуанину мутантов В. subtilis с генетически модифицированной репрессией ферментов синтеза пуриновых нуклеозидов (Shiio I. and Ishii К., J. Biochem., 69, 339-347, 1971). Продукция инозина штаммом Е. coli, содержавшим мутантный ген purF, кодирующий PRPP амидотрансферазу, свободную от ингибированию GMP и АМР по типу обратной связи, была увеличена путем инактивации генa purR, кодирующего репрессор биосинтеза пуринов (WO 9903988).Inosine production was shown to increase with the use of 8-azaguanine-resistant B. subtilis mutants with genetically modified repression of purine nucleoside synthesis enzymes (Shiio I. and Ishii K., J. Biochem., 69, 339-347, 1971). Inosine production by E. coli strain containing a mutant purF gene encoding a PRPP amidotransferase that is free from feedback inhibition of GMP and AMP was increased by inactivation of the purR gene encoding a purine biosynthesis repressor (WO 9903988).
Механизмом, увеличивающим продукцию пуриновых нуклеозидов бактерией путем увеличения активности белков согласно настоящему изобретению, является, как можно предположить, повышенная экскреция целевого пуринового нуклеозида из клетки бактерии.The mechanism that increases the production of purine nucleosides by the bacterium by increasing the activity of the proteins of the present invention is, as can be expected, increased excretion of the target purine nucleoside from the bacterial cell.
2. Способ получения пуриновых нуклеозидов.2. A method of obtaining purine nucleosides.
К способам согласно настоящему изобретению относится способ получения пуринового нуклеозида, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления указанного пуринового нуклеозида в питательной среде, и выделения пуринового нуклеозида из культуральной жидкости. Более конкретно, к способам согласно настоящему изобретению относится способ получения инозина, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления инозина в питательной среде, и выделения инозина из культуральной жидкости. Также к способам согласно настоящему изобретению относится способ получения ксантозина, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде с целью продукции и накопления ксантозина в питательной среде, и выделения ксантозина из культуральной жидкости.The methods of the present invention include a method for producing a purine nucleoside, comprising the steps of growing a bacterium according to the present invention in a culture medium to produce and accumulate said purine nucleoside in a culture medium and isolate the purine nucleoside from the culture fluid. More specifically, the methods according to the present invention relates to a method for producing inosine, comprising the steps of growing a bacterium according to the present invention in a culture medium for the production and accumulation of inosine in a culture medium, and the isolation of inosine from the culture fluid. Also included in the methods of the present invention is a method for producing xanthosine, comprising the steps of growing a bacterium of the present invention in a culture medium to produce and accumulate xanthosine in the culture medium and to isolate xanthosine from the culture fluid.
Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка пуринового нуклеозида из культуральной или подобной ей жидкости может быть осуществлена способом, подобным традиционным способам ферментации, в которых пуриновый нуклеозид продуцируется с использованием микроорганизма. Питательная среда, используемая для выращивания, может быть как синтетической, так и натуральной, при условии, что указанная среда содержит источники углерода, азота, минеральные добавки и другие необходимые органические. К источникам углерода относятся различные углеводы, такие как глюкоза, лактоза, галактоза, фруктоза, арабиноза, мальтоза, ксилоза, трехалоза, рибоза и гидролизат крахмала; спирты, такие как глицерин, маннитол и сорбитол; различные органические кислоты, такие как глюконовая кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота и янтарная кислота и подобные им. В качестве источника азота могут использоваться различные неорганические соли аммония, такие как сульфат аммония, хлорид аммония и фосфат аммония, органические источники азота, такие как гидролизат соевых бобов; газообразный аммиак и подобные соединения. Желательно, чтобы подходящие небольшие количества витаминов, таких как витамин B1, и других необходимых веществ, например нуклеиновых кислот, таких как аденин и РНК, или дрожжевой экстракт и подобные соединения присутствовали в питательной среде в качестве органических питательных компонент. Кроме того, небольшие количества фосфата кальция, сульфата магния, ионов железа, ионов марганца и подобных соединений могут быть добавлены, если необходимо.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of purine nucleoside from a culture or similar liquid can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods in which the purine nucleoside is produced using a microorganism. The nutrient medium used for growing can be either synthetic or natural, provided that the medium contains sources of carbon, nitrogen, mineral additives and other necessary organic. Carbon sources include various carbohydrates such as glucose, lactose, galactose, fructose, arabinose, maltose, xylose, trialose, ribose and starch hydrolyzate; alcohols such as glycerin, mannitol and sorbitol; various organic acids such as gluconic acid, fumaric acid, citric acid and succinic acid and the like. As the nitrogen source, various inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium phosphate, organic nitrogen sources such as soybean hydrolyzate can be used; ammonia gas and the like. Suitable small amounts of vitamins, such as vitamin B 1 , and other essential substances, for example, nucleic acids, such as adenine and RNA, or yeast extract and the like, are preferably present in the nutrient medium as organic nutrients. In addition, small amounts of calcium phosphate, magnesium sulfate, iron ions, manganese ions and similar compounds can be added, if necessary.
Выращивание осуществляется предпочтительно в аэробных условиях в течение 16-72 ч, температура при выращивании поддерживается в пределах от 30 до 45° С и рН в пределах от 5 до 8. рН среды может регулироваться неорганическими или органическими кислотными или щелочными веществами, также как и газообразным аммиаком.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions for 16-72 hours, the temperature during cultivation is maintained in the range from 30 to 45 ° C and the pH is in the range from 5 to 8. The pH of the medium can be regulated by inorganic or organic acid or alkaline substances, as well as gaseous ammonia.
После выращивания твердые остатки, такие как клетки, могут быть удалены из культуральной жидкости методом центрифугирования или фильтрацией через мембрану, а затем целевой пуриновый нуклеозид может быть выделен из культуральной жидкости любым из традиционных методов или любой комбинацией этих методов, таким как ионообменная хроматография и осаждение.After growth, solid residues, such as cells, can be removed from the culture fluid by centrifugation or filtration through a membrane, and then the target purine nucleoside can be isolated from the culture fluid by any of the traditional methods or any combination of these methods, such as ion exchange chromatography and precipitation.
3. Способ получения пуриновых нуклеотидов.3. A method for producing purine nucleotides.
К способам согласно настоящему изобретению также относится способ получения пуринового нуклеотида, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного пуринового нуклеозида, и выделения полученного и накопленного пуринового нуклеотида. Более конкретно, к способам согласно настоящему изобретению также относится способ получения инозин-5’-фосфата, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного инозина, и выделения полученного и накопленного инозин-5’-фосфата. Также к способам согласно настоящему изобретению относится способ получения ксантозин-5’-фосфата, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного ксантозина, и выделения полученного и накопленного ксантозин-5’-фосфата.The methods of the present invention also include a method for producing a purine nucleotide, comprising the steps of growing a bacterium of the present invention in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated purine nucleoside, and isolating the obtained and accumulated purine nucleotide. More specifically, the methods of the present invention also include a method for producing inosine-5’-phosphate, comprising the steps of growing the bacteria of the present invention in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated inosine, and isolating the obtained and accumulated inosine-5’-phosphate. The methods of the present invention also include a method for producing
Согласно настоящему изобретению выращивание, выделение и очистка пуринового нуклеозида из культуральной или подобной ей жидкости может быть осуществлена способом, подобным традиционным способам ферментации, в которых пуриновый нуклеозид продуцируется с использованием микроорганизма. Далее, согласно настоящему изобретению фосфорилирование полученного и накопленного пуринового нуклеозида, а также выделение полученного и накопленного пуринового нуклеотида может быть осуществлено методом, подобным традиционным методам, в которых пуриновый нуклеотид получается из пуринового нуклеозида.According to the present invention, the cultivation, isolation and purification of purine nucleoside from a culture or similar liquid can be carried out in a manner similar to traditional fermentation methods in which the purine nucleoside is produced using a microorganism. Further, according to the present invention, phosphorylation of the obtained and accumulated purine nucleoside, as well as the isolation of the obtained and accumulated purine nucleotide, can be carried out by a method similar to traditional methods in which the purine nucleotide is obtained from a purine nucleoside.
Фосфорилирование пуринового нуклеозида может быть осуществлено ферментативно с использованием различных фосфатаз, нуклеозидкиназ и нуклеозидфосфотрансфераз или химически с использованием фосфорилирующих агентов, таких как РОСl3 или подобным им. Могут быть использованы фосфатаза, способная к катализу селективного переноса фосфорильной группы пирофосфата в 5’-положение нуклеозида (Mihara et. al. Phosphorylation of nucleosides by the mutated acid phosphatase from Morganella morganii. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66:2811-2816), или кислая фосфатаза, использующая полифосфорные кислоты (их соли), фенилфосфорную кислоту (ее соли) или карбамилфосфорную кислоту (ее соли) в качестве донора фосфорной кислоты (WO 9637603 A1), или подобные им. Также в качестве примера фосфатазы может быть приведена фосфатаза, способная к каталитическому переносу фосфорильной группы в 2’,3’,5’-положение нуклеозида с использованием в качестве субстрата п-нитрофенилфосфата (Mitsugi, К. et al. Agric. Biol. Chem. 1964, 28, 586-600), неорганического фосфата (JP 42-1186), или ацетилфосфата (JP 61-41555), или подобная ей. В качестве примера нуклеозидкиназы может быть приведена гуанозин-инозинкиназа из Е. coli (Mori et al. Cloning of a guanosine-inosine kinase gene of Escherichia coli and characterization of the purified gene product. J. Bacteriol. 1995, 177:4921-4926; WO 9108286), или подобная ей. В качестве примера нуклеозидфосфотрансферазы может быть приведена нуклеозидфосфотрансфераза, описанная Hammer-Jespersen, К. (Nucleoside catabolism, p.203-258. In A Munch-Petesen (ed.). Metabolism of nucleotides, nucleosides and nucleobases in microorganism. 1980, Academic Press, New York), или подобная ей. Химическое фосфорилирование нуклеозидов может быть осуществлено с использованием фосфорилирующего агента, такого как РОСl3 (Yoshikawa et al. Studies of phosphorylation. III. Selective phosphorylation of unprotected nucleosides. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1969, 42:3505-3508), или подобного ему.Phosphorylation of purine nucleoside can be carried out enzymatically using various phosphatases, nucleoside kinases and nucleoside phosphotransferases, or chemically using phosphorylating agents such as POCl 3 or the like. Phosphatase capable of catalyzing the selective transfer of the phosphoryl group of pyrophosphate to the 5'-position of a nucleoside (Mihara et. Al. Phosphorylation of nucleosides by the mutated acid phosphatase from Morganella morganii. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66: 2811-2816 can be used). ), or acid phosphatase using polyphosphoric acids (their salts), phenylphosphoric acid (its salts) or carbamylphosphoric acid (its salts) as a phosphoric acid donor (WO 9637603 A1), or the like. Also, phosphatase capable of catalytically transferring a phosphoryl group to the 2 ', 3', 5'-position of a nucleoside using p-nitrophenyl phosphate as a substrate (Mitsugi, K. et al. Agric. Biol. Chem. 1964, 28, 586-600), inorganic phosphate (JP 42-1186), or acetyl phosphate (JP 61-41555), or the like. Guanosine inosine kinase from E. coli (Mori et al. Cloning of a guanosine-inosine kinase gene of Escherichia coli and characterization of the kind gene product. J. Bacteriol. 1995, 177: 4921-4926; WO 9108286) or the like. As an example of nucleoside phosphotransferase, nucleoside phosphotransferase described by Hammer-Jespersen, K. (Nucleoside catabolism, p.203-258. In A Munch-Petesen (ed.). Metabolism of nucleotides, nucleosides and nucleobases in microorganism. 1980, Academic Press, can be cited. , New York), or the like. Chemical nucleoside phosphorylation can be carried out using a phosphorylating agent such as POCl 3 (Yoshikawa et al. Studies of phosphorylation. III. Selective phosphorylation of unprotected nucleosides. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1969, 42: 3505-3508), or like him.
Также к способам согласно настоящему изобретению относится способ получения гуанозин-5’-фосфата, включающий стадии выращивания бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирования полученного и накопленного ксантозина, аминирования полученного и накопленного ксантозин-5’-фосфата, и выделения полученного и накопленного гуанозин-5’-фосфата. Согласно настоящему изобретению выращивание бактерии согласно настоящему изобретению в питательной среде, фосфорилирование полученного и накопленного ксантозина, аминирование полученного и накопленного ксантозин-5’-фосфата, а также выделение полученного и накопленного гуанозин-5’-фосфата может быть осуществлено методом, подобным традиционным методам, в которых гуанозин-5’-фосфат получается из ксантозин-5’-фосфата.The methods of the present invention also include a method for producing guanosine-5'-phosphate, comprising the steps of growing the bacteria of the present invention in a nutrient medium, phosphorylating the obtained and accumulated xanthosine, aminating the obtained and accumulated xanthosine-5'-phosphate, and isolating the obtained and accumulated guanosine 5'-phosphate. According to the present invention, the cultivation of the bacteria according to the present invention in a nutrient medium, the phosphorylation of the obtained and accumulated xanthosine, the amination of the obtained and accumulated xanthosine 5'-phosphate, and the isolation of the obtained and accumulated guanosine-5'-phosphate can be carried out by a method similar to traditional methods, in which guanosine 5'-phosphate is derived from xanthosine 5'-phosphate.
Аминирование ксантозин-5’-фосфата может быть осуществлено ферментативно с использованием, например, GMP синтетазы из Е. coli (Fujio et al. High level of expression of XMP aminase in Escherichia coli and its application for the industial production of 5’-guanylic acid. Biosci. Biotech. Biochem. 1997, 61:840-845; EP 0251489 B1).Amination of xanthosine 5'-phosphate can be carried out enzymatically using, for example, GMP synthetase from E. coli (Fujio et al. High level of expression of XMP aminase in Escherichia coli and its application for the industial production of 5'-guanylic acid Biosci. Biotech. Biochem. 1997, 61: 840-845; EP 0251489 B1).
В способе согласно настоящему изобретению бактерия согласно настоящему изобретению может быть модифицирована с целью увеличения экспрессии генов биосинтеза пуриновых нуклеозидов.In the method of the present invention, the bacterium of the present invention can be modified to increase expression of purine nucleoside biosynthesis genes.
Подписи к чертежамDrawing captions
На Фиг.1 показана структура плaзмиды pNZ16.Figure 1 shows the structure of the plasmid pNZ16.
На Фиг.2 показана структура плазмиды рRНТА3.Figure 2 shows the structure of plasmid pRHTA3.
На Фиг.3 приведено сравнение профилей гидрофобности белков RhtA и YdeD.Figure 3 shows a comparison of the hydrophobicity profiles of RhtA and YdeD proteins.
На Фиг.4 показано распределение белка RhtA в клеточных фракциях. В дорожке 1 присутствует осадок (15000 g) индуцированных клеток BL21(DE3), не содержащих плазмиду (контроль); в дорожках 2-7 присутствуют равные объемы осадков и растворимых фракций индуцированных клеток BL21(DE3), содержахцих плазмиду pET22b-rhtA: дорожки 2 и 3 - осадок и супернатант после центрифугирования при 15000 g соответственно; дорожки 4 и 5 - осадок и супернатант после центрифугирования при 180000 g соответственно; дорожки 6 и 7 - осадок и супернатант после центрифугирования при 180000 g соответственно, после обработки клеток 1 М КСl. Маркеры молекулярного веса (в кДа) приведены на левом поле, и положение белка RhtA показано стрелкой на правом поле.Figure 4 shows the distribution of RhtA protein in cell fractions.
На Фиг.5 показана структура плазмиды pLF-RHTA.Figure 5 shows the structure of the plasmid pLF-RHTA.
Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Пример 1. Клонирование гена rhtA из Е. coli в mini-Mu фазмиду.Example 1. Cloning of the rhtA gene from E. coli into mini-Mu phasmid.
Ген rhtA, который, как было ранее установлено, обуславливает устойчивость к гомосерину и треонину, был клонирован in vivo с использованием фазмиды mini-Mu d5005 (Groisman, E.A. et al. J. Bacteriol., 168, 357-364 (1986)). Штамм MG442 лизогенный по фагу MuCts62 (Гусятинер и др. Генетика, 14, 947-956 (1978)), был использован в качестве донора. Свежеприготовленные лизаты были использованы для инфицирования лизогенного по фагу MuCts производного штамма ВКПМ В-513 (Hfr К10 metB). Полученные клетки высевались на минимальную среду М9 с глюкозой, содержащую метионин (50 мкг/мл), канамицин (40 мкг/мл) и гомосерин (10 мг/мл). Были отобраны колонии, появившиеся после 48 ч культивирования. Из колоний была выделена плазмидная ДНК и использована для трансформации штамма ВКПМ В-513 стандартными методами. Трансформанты были отобраны на чашках с агаризованным L-бульоном, содержащим канамицин и гомосерин, как указано выше. Из трансформантов, устойчивых к гомосерину, была выделена плазмидная ДНК, и структура встроенных фрагментов была определена рестрикционным картированием. Оказалось, что из донора были клонированы два типа фрагментов, принадлежащих к различным участкам хромосомы. Таким образом, в Е. coli существует по крайней мере два различных гена, которые придают бактерии устойчивость к гомосерину, когда они присутствуют в многокопийной плазмиде. Было показано, что одним из типов хромосомных фрагментов является фрагмент из участка 86 min. В этом случае фенотип устойчивости обуславливался повышенной экспрессией генов rhtB и rhtС (Европейские патентные заявки ЕР 1013765 А1 и ЕР 1016710 А2).The rhtA gene, which was previously determined to be resistant to homoserin and threonine, was cloned in vivo using the mini-Mu d5005 phasmid (Groisman, E.A. et al. J. Bacteriol., 168, 357-364 (1986)). Strain MG442 lysogenic for phage MuCts62 (Gusyatiner et al.
Для того чтобы отобрать фазмиды со вставкой хромосомного фрагмента 18 min, использовалась гибридизация на колониях с использованием в качестве зонда смеси шести 32Р-меченых рекомбинантных фагов (3D2, 24F9, 1В4, 10АВ, 3Е5 и 1Е2) из коллекции Kohara (Kohara et al., Cell, 50, 495-508, 1987), содержащих хромосомный фрагмент 17.5 - 18.5 min. В результате была получена плазмида pNZ4S, содержащая фрагмент длиной 9.3 kb, придающий устойчивость клеток к треонину и гомосерину.In order to select phasemids with an insertion of the 18 min chromosomal fragment, colony hybridization was used using a mixture of six 32 P-labeled recombinant phages (3D2, 24F9, 1B4, 10AB, 3E5 and 1E2) from the Kohara collection (Kohara et al. , Cell, 50, 495-508, 1987) containing the chromosome fragment 17.5-18.5 min. As a result, the plasmid pNZ4S was obtained, containing a 9.3 kb fragment, which confers cell resistance to threonine and homoserine.
Пример 2. Клонирование гена rhtA в векторы pBlueScript KS+ и pAYCTER-3.Example 2. Cloning of the rhtA gene into pBlueScript KS + and pAYCTER-3 vectors.
Плазмида pNZ4S была обработана рестриктазами ХmnI и StuI, и полученные фрагменты ДНК были разделены методом электрофореза в низкоплавкой агарозе. Необходимый фрагмент, содержащий ген rhtA вместе с его собственным регуляторным регионом, был элюирован и вставлен в противоположном направлении к lac промотору в место узнавания рестриктазой EcoRV вектора pBlueScript KS+ (Promega), предварительно обработанного рестриктазой EcoRV. Таким образом была получена плазмида pNPZ16 (Фиг.1). Кроме того, ген rhtA был переклонирован из pNPZ16 по сайтам SmaI-HindIII стабильного среднекопийного вектора pAYCTER3, производного вектора pAYC32. Так была получена плазмида рRНТА3 (Фиг.2). Вектор pAYCTER3 является очень стабильным среднекопийным вектором, сконструированным на основе плазмиды RSF1010 (Christoserdov A.Y., Tsygankov Y.D. Plasmid, 1986, v.16, pp.161-167) путем введения в вектор pAYC32 полилинкера из плазмиды pUC19 и сильного терминатора rrnВ.Plasmid pNZ4S was digested with restriction enzymes XmnI and StuI, and the resulting DNA fragments were separated by electrophoresis in low melting agarose. The desired fragment containing the rhtA gene, together with its own regulatory region, was eluted and inserted in the opposite direction to the lac promoter at the recognition site of EcoRV restriction enzyme pBlueScript KS + (Promega), pre-treated with EcoRV restriction enzyme. Thus, the plasmid pNPZ16 was obtained (Figure 1). In addition, the rhtA gene was cloned from pNPZ16 at the SmaI-HindIII sites of the stable mid-copy vector pAYCTER3, a derivative of the vector pAYC32. So was obtained plasmid pRHTA3 (Figure 2). The pAYCTER3 vector is a very stable mid-copy vector constructed on the basis of the plasmid RSF1010 (Christoserdov AY, Tsygankov YD Plasmid, 1986, v.16, pp. 161-167) by introducing into the pAYC32 vector a polylinker from plasmid pUC19 and the strong terminator rrnB.
Пример 3. Изучение гомологии продукта гена rhtA с продуктом гена ydeD, вовлеченного в экскрецию производных цистеина.Example 3. The study of the homology of the rhtA gene product with the product of the ydeD gene involved in the excretion of cysteine derivatives.
Ген rhtA (SEQ ID NO:1) кодирует белок, состоящий из 295 аминокислотных остатков, с молекулярным весом 31.3 кДа. Анализ последовательности белка RhtA известным методом (Kyte and Doolittle, J. Mol. Biol., 157, 105-132, (1982)) показал, что данный белок является гидрофобным белком, содержащим 10 предполагаемых трансмембранных сегментов. Профиль гидрофобности и количество предполагаемых трансмембранных сегментов белка RhtA (Фиг.3, сплошная линия) и белка YdeD (Фиг.3, прерывистая линия) похожи друг на друга. Данный результат показывает их гомологию (Lolkema, J.S., and Slotboom, D.-J. FEMS Microbiol Rev., 22, 305-322 (1998)). Ген ydeD кодирует белок YdeD, вовлеченный в выброс из клетки метаболитов биосинтеза цистеина (Daβ ler et al., Mol. Microbiol. 36, 1101-1112 (2000)). На основании этого можно предположить, что ген rhtA кодирует некий мембранный белок, вовлеченный в транспорт из клетки некоторых метаболитов.The rhtA gene (SEQ ID NO: 1) encodes a protein consisting of 295 amino acid residues with a molecular weight of 31.3 kDa. Sequence analysis of the RhtA protein by a known method (Kyte and Doolittle, J. Mol. Biol., 157, 105-132, (1982)) showed that this protein is a hydrophobic protein containing 10 putative transmembrane segments. The hydrophobicity profile and the number of putative transmembrane segments of the RhtA protein (Figure 3, solid line) and the YdeD protein (Figure 3, dashed line) are similar to each other. This result shows their homology (Lolkema, J.S., and Slotboom, D.-J. FEMS Microbiol Rev., 22, 305-322 (1998)). The ydeD gene encodes a YdeD protein involved in the release of cysteine biosynthesis metabolites from a cell (Daβ ler et al., Mol. Microbiol. 36, 1101-1112 (2000)). Based on this, it can be assumed that the rhtA gene encodes a certain membrane protein involved in the transport of certain metabolites from the cell.
Пример 4. Конструирование плазмиды pET22b-rhtA и определение клеточной локализации продукта гена rhtA.Example 4. Construction of the plasmid pET22b-rhtA and determination of the cell localization of the rhtA gene product.
Кодирующая последовательность гена rhtA была получена на основе плазмиды pNPZ16 методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием затравок SEQ ID NO:3, содержащей сайт рестрикции Ndel, и SEQ ID NO:4, содержащей сайт рестрикции EcoRI. Полученный продукт ПЦР был обработан рестриктазами NdeI и EcoRI и лигирован в бактериальный экспрессирующий вектор pET22b (Novogene), предварительно обработанный теми же рестриктазами. Полученная плазмида, pET22b-rhtA, содержащая ген Т7 РНК полимеразы под контролем промотора Plac (Novogene), была использована для трансформации штамма Е. coli BL21(DE3). Введение гена Т7 РНК полимеразы и получение меченного [35S]метионином белка осуществлялось, по существу, как было описано ранее (Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 1074-1078 (1985)), с незначительной модификацией. Модификация была следующая: экспрессия белка была индуцирована добавлением изопропил-β -D-тиогалактопиранозида (ИПТГ, конечная концентрация 2 мМ) к 5 мл культуры в логарифмической фазе роста на среде М9, содержащей смесь 19 аминокислот (конечная концентрация 0.005%). Мечение новосинтезированного белка осуществлялось путем добавления 50 μ Ci [35S]метионина к 5 мл культуры клеток. Клетки были собраны методом центрифугирования и использованы для фракционирования. Осадок ресуспендировали в разрушающем буфере (100 мМ Трис-НСl буфер, рН 7,5, содержащем 1 мМ ЭДТА, 2 мМ дитиотреитола и 1 мМ фенилметилсульфонилфторида) и клетки разрушали ультразвуком. После удаления клеточного дебриса центрифугированием при 15000 g в течение 20 мин, мембранная фракция была получена ультрацентрифугированием при 180000 g в течение 180 мин. Полученный осадок (мембранная фракция) был ресуспендирован в разрушающем буфере, содержащем 1М KCl, в течение 40 мин при комнатной температуре и центрифугирован при 180000 g в течение 180 мин. Растворимые фракции супернатанта были осаждены путем инкубирования с трихлоруксусной кислотой (конечная концентрация - 10%) при 4° С в течение 30 мин, отцентрифугированы и отмыты ацетоном. Все осадки были ресуспендированы в одинаковом объеме буфера для нанесения на гель (Laemmli, Nature 227, 680-685 (1970)). Белки были проанализированы методом электрофореза в полиакриламидном геле, содержащем додецилсульфат натрия (SDS) (Laemmli, Nature 227, 680-685 (1970)).The coding sequence of the rhtA gene was obtained on the basis of plasmid pNPZ16 by polymerase chain reaction (PCR) using the seeds of SEQ ID NO: 3 containing the Ndel restriction site and SEQ ID NO: 4 containing the EcoRI restriction site. The resulting PCR product was digested with restriction enzymes NdeI and EcoRI and ligated into the bacterial expression vector pET22b (Novogene) pretreated with the same restriction enzymes. The resulting plasmid, pET22b-rhtA, containing the T7 RNA polymerase promoter under the control of P lac (Novogene) gene was used for transformation of strain E. coli BL21 (DE3). The introduction of the T7 RNA polymerase gene and the production of [ 35 S] labeled with methionine protein was carried out essentially as described previously (Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 1074-1078 (1985)), with a slight modification. The modification was as follows: protein expression was induced by the addition of isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG,
Распределение белка RhtA в клеточных фракциях показано на Фиг.4. Белок RhtA соосаждался с мембранными фракциями (Фиг.4, дорожки 4 и 6) и отсутствовал во фракции растворимых белков (Фиг.4, дорожка 5). Такое же распределение белка наблюдалось после обработки КСl мембранной фракции (Фиг.4, дорожки 6, 7). Эти данные подтверждают ту точки зрения, что белок RhtA является полностью мембранным белком. Электрофоретическая подвижность белка RhtA соответствует молекулярной массе примерно в 25 кДа вместо предсказанной массы в 31,3 кДа, что может быть результатом высокой гидрофобности белка RhtA. Белок YdeD показывает аналогичный характер подвижности в геле (Daβ ler et al., Mol. Microbiol. 36, 1101-1112 (2000)).The distribution of RhtA protein in cell fractions is shown in FIG. 4. The RhtA protein was coprecipitated with membrane fractions (Figure 4,
Пример 5. Влияние мутации rhtA23 и амплификации гена rhtA на устойчивость штамма Е. coli MG1655 к аналогам пуриновых оснований.Example 5. The effect of rhtA23 mutation and amplification of the rhtA gene on the resistance of E. coli MG1655 strain to purine base analogs.
Штамм Е. coli MG1655rhtA23 был сконструирован путем внесения мутации rhtA23 из штамма ВКПМ В-3996 (патент США 5976843) в штамм Е. coli MG1655 методом трансдукции с использованием фага Р1. Трансдуктанты были отобраны на минимальной среде М9 (Miller, 1972), содержащей 10 мг/мл гомосерина. Таким образом была получена пара изогенных штаммов Е. coli MG1655rhtA+ и Е. coli MG1655rhtA23.Strain E. coli MG1655rhtA23 was constructed by introducing a mutation rhtA23 from strain VKPM B-3996 (US patent 5976843) in strain E. coli MG1655 by transduction using phage P1. Transductants were selected on M9 minimal medium (Miller, 1972) containing 10 mg / ml homoserine. Thus, a pair of isogenic strains of E. coli MG1655rhtA + and E. coli MG1655rhtA23 was obtained.
Кроме того, плазмиды pNPZ16 и pRHTA3, а также соответствующие векторы pBluescript KS+ и pAYCTER3 были введены в штамм Е. coli MG1655. Так были получены штаммы MG1655(pNPZ16), MG1655(pRHTA3), MG1655(pBluescript), MG1655(pAYCTER3). Затем была определена способность каждого из указанных штаммов расти в на минимальной агаризованной среде М9 с глюкозой, содержащей ступенчато увеличивающиеся концентрации аналога пуринового основания. Чашки были засеяны от 106 до 107 клеток ночной культуры, выращенной на минимальной среде, содержащей 100 мг/мл ампицилина в случае штаммов с плазмидами. Способность к росту определялась после 44 ч инкубации при 37° С. Результаты экспериментов представлены в Таблице 1.In addition, plasmids pNPZ16 and pRHTA3, as well as the corresponding vectors pBluescript KS + and pAYCTER3, were introduced into E. coli strain MG1655. Thus, strains MG1655 (pNPZ16), MG1655 (pRHTA3), MG1655 (pBluescript), MG1655 (pAYCTER3) were obtained. Then, the ability of each of these strains to grow in a minimal agarized M9 medium with glucose containing stepwise increasing concentrations of the purine base analogue was determined. Cups were seeded with 10 6 to 10 7 cells of an overnight culture grown on minimal medium containing 100 mg / ml ampicillin in the case of plasmid strains. Growth ability was determined after 44 hours of incubation at 37 ° C. The experimental results are presented in Table 1.
Как видно из Таблицы 1, мутация rhtA23 и амплификация гена rhtA увеличивали устойчивость бактерий к 8-азааденину. На основании этого можно предположить, что ген rhtA вовлечен в процесс экскреции производных пуринов.As can be seen from Table 1, the rhtA23 mutation and amplification of the rhtA gene increased the resistance of bacteria to 8-azaadenine. Based on this, it can be assumed that the rhtA gene is involved in the excretion of purine derivatives.
Пример 6. Влияние мутации rhtA23 на продукцию инозина штаммом Е. coli - продуцентом инозина.Example 6. The effect of rhtA23 mutation on the production of inosine by E. coli strain - producer of inosine.
Штамм AJ13732(pMWKQ) - продуцент инозина был использован в качестве родительского штамма для введения мутации rhtA23, как это описано в Примере 5. Так был получен штамм AJ13732rhtA23(pMWKQ). Каждый из штаммов выращивался при 37° С в течение 18 ч в L-бульоне, содержащем 100 мг/л ампицилина и 75 мг/л канамицина. 0.3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации, содержащей 100 мг/мл ампицилина и 75 мг/л канамицина, в пробирке 20× 200 мм и инкубировалось при 37° С в течение 72 ч на роторной качалке.Strain AJ13732 (pMWKQ), the producer of inosine, was used as the parent strain for introducing the rhtA23 mutation, as described in Example 5. Thus, strain AJ13732rhtA23 (pMWKQ) was obtained. Each of the strains was grown at 37 ° C for 18 h in L-broth containing 100 mg / l ampicillin and 75 mg / l kanamycin. 0.3 ml of the obtained culture was transferred to 3 ml of fermentation medium containing 100 mg / ml ampicillin and 75 mg / l kanamycin in a 20 × 200 mm tube and incubated at 37 ° C for 72 hours on a rotary shaker.
Состав среды для ферментации (г/л):The composition of the medium for fermentation (g / l):
Глюкоза 40.0Glucose 40.0
(NH4)2SO4 16.0(NH 4 ) 2 SO 4 16.0
К2НРO4 1.0K 2 HPO 4 1.0
MgSO47H2O 1.0MgSO 4 7H 2 O 1.0
FeSO47H2O 0.01FeSO 4 7H 2 O 0.01
MnSO4 5H2O 0.01MnSO 4 5H 2 O 0.01
Дрожжевой экстракт 8.0Yeast Extract 8.0
СаСО3 30.0CaCO 3 30.0
Глюкоза и сульфат магния стерилизовали раздельно. СаСО3 стерилизовали при 180° С в течение 2 ч. рН поддерживался в районе 7,0. Антибиотик добавляли в питательную среду после стерилизации.Glucose and magnesium sulfate were sterilized separately. CaCO 3 was sterilized at 180 ° C for 2 hours. The pH was maintained at 7.0. The antibiotic was added to the culture medium after sterilization.
После выращивания количество инозина, накопленное в среде, определялось методом ВЭЖХ. Образец культуральной жидкости (500 мкл) был отцентрифугирован при 1500 об/мин в течение 5 мин, супернатант был разбавлен водой в 100 раз и проанализирован с помощью ВЭЖХ.After growing, the amount of inosine accumulated in the medium was determined by HPLC. A sample of the culture fluid (500 μl) was centrifuged at 1500 rpm for 5 min, the supernatant was diluted 100 times with water and analyzed by HPLC.
Условия для анализа с помощью ВЭЖХ.Conditions for analysis using HPLC.
Колонка: Luna С 18(2) 250× 3 мм, 5 u (Phenomenex, USA). Буфер: 2% v/v C2H5OH; 0,8% v/v триэтиламин, 0,5% v/v уксусная кислота (ледяная), рН 4,5. Температура: 30° С. Скорость потока: 0,3 мл/мин. Объем пробы: 5 мкл. УФ-детектор: 250 нм.Column: Luna C 18 (2) 250 × 3 mm, 5 u (Phenomenex, USA). Buffer: 2% v / v C 2 H 5 OH; 0.8% v / v triethylamine, 0.5% v / v acetic acid (glacial), pH 4.5. Temperature: 30 ° C. Flow rate: 0.3 ml / min. Sample volume: 5 μl. UV detector: 250 nm.
Время удерживания (мин):Retention Time (min):
Ксантозин 13.7Xanthosine 13.7
Инозин 9.6Inosine 9.6
Гипоксантин 5.2Hypoxanthine 5.2
Гуанозин 11.4Guanosine 11.4
Аденозин 28.2Adenosine 28.2
Результаты представлены в Таблице 2.The results are presented in Table 2.
Как видно из Таблицы 2, мутация rhtA23 улучшает продукцию инозина штаммом AJ13732.As can be seen from Table 2, the rhtA23 mutation improves the production of inosine by strain AJ13732.
Пример 7. Влияние мутации rhtA23 на продукцию ксантозина штаммом Е. coli - продуцентом ксантозина.Example 7. The effect of rhtA23 mutation on the production of xanthosine by E. coli strain - producer of xanthosine.
Штамм, продуцирующий ксантозин, был получен из штамма AJ13732(pMWKQ) - продуцента инозина. С использованием трансдукции с помощью фага Р1 в штамм AJ13732(pMWKQ) была введена мутация guaA.:Tn10, которая инактивирует ген GMP синтетазы (guaA). Трансдуктанты были отобраны на среде LB, содержащей 20 мкг/мл тетрациклина. Среди них был найден штамм AJ13732 gw.4::Tn10(pMWKQ), способный к продукции ксантозина. Производный от этого штамма, содержащий мутацию rhtA23, был получен, как описано в Примере 5, с получением штамма AJ13732 guaA::Tn 10rhtA23(pMWKQ).The xanthosine producing strain was obtained from strain AJ13732 (pMWKQ), an inosine producer. Using phage P1 transduction, the guaA.:Tn10 mutation was introduced into strain AJ13732 (pMWKQ), which inactivates the GMP synthetase gene (guaA). Transductants were selected on LB medium containing 20 μg / ml tetracycline. Among them, a strain AJ13732 gw.4 :: Tn10 (pMWKQ) was found, capable of producing xanthosine. A derivative of this strain containing the rhtA23 mutation was obtained as described in Example 5 to obtain the AJ13732 strain guaA :: Tn 10rhtA23 (pMWKQ).
Каждый из штаммов AJ13732 gua4::Tn10(pMWKQ) и AJ13732 guaA::Tn10 rhtA23(pMWKQ) выращивался при 37° С в течение 18 ч в L-бульоне, содержащем 10 мг/л канамицина и 10 мг/л тетрациклина. 0,3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации (см. Пример 3), содержащей 75 мг/л канамицина и 10 мг/л тетрациклина, в пробирке 20× 200 мм и инкубировалось при 37° С в течение 48 ч на роторной качалке. После выращивания количество ксантозина, накопленное в среде, определялось методом ВЭЖХ, как описано выше. Результаты представлены в Таблице 3.Each of the strains AJ13732 gua4 :: Tn10 (pMWKQ) and AJ13732 guaA :: Tn10 rhtA23 (pMWKQ) was grown at 37 ° C for 18 h in L-broth containing 10 mg / l kanamycin and 10 mg / l tetracycline. 0.3 ml of the obtained culture was transferred to 3 ml of fermentation medium (see Example 3), containing 75 mg / l kanamycin and 10 mg / l tetracycline, in a test tube of 20 × 200 mm and incubated at 37 ° C for 48 h on a rotary rocking chair. After growing, the amount of xanthosine accumulated in the medium was determined by HPLC as described above. The results are presented in Table 3.
Как видно из Таблицы 3, мутация rhtA23 улучшает продукцию ксантозина штаммом AJ13732 guaA::Tn10(pMWKQ).As can be seen from Table 3, the rhtA23 mutation improves the production of xanthosin by the strain AJ13732 guaA :: Tn10 (pMWKQ).
Пример 8. Влияние амплификации гена rhtA на продукцию инозина штаммом Е. coli - продуцентом инозина.Example 8. The effect of amplification of the rhtA gene on the production of inosine by E. coli strain - producer of inosine.
Штамм AJ13732(pMWKQ) - продуцент инозина был трансформирован вектором pAYCTER3 и плазмидой рRНТА3. Так были получены штаммы AJ13732(pMWKQ, pAYCTER3), AJ13732(pMWKQ, pRHTA3). Каждый из этих штаммов выращивался при 37° С в течение 18 ч в L-бульоне, содержащем 100 мг/л ампицилина и 75 мг/л канамицина. 0.3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации (см. Пример 3), содержащей 100 мг/л ампицилина и 75 мг/л канамицина, в пробирке 20× 200 мм и инкубировалось при 37° С в течение 48 ч на роторной качалке. После выращивания количество ксантозина, накопленное в среде, определялось методом ВЭЖХ, как описано выше. Результаты представлены в Таблице 4.Strain AJ13732 (pMWKQ), an inosine producer, was transformed with the pAYCTER3 vector and the plasmid pRHTA3. Thus, strains AJ13732 (pMWKQ, pAYCTER3) and AJ13732 (pMWKQ, pRHTA3) were obtained. Each of these strains was grown at 37 ° C for 18 h in L-broth containing 100 mg / l ampicillin and 75 mg / l kanamycin. 0.3 ml of the obtained culture was transferred to 3 ml of fermentation medium (see Example 3) containing 100 mg / l ampicillin and 75 mg / l kanamycin, in a test tube of 20 × 200 mm and incubated at 37 ° C for 48 h at rotary rocking chair. After growing, the amount of xanthosine accumulated in the medium was determined by HPLC as described above. The results are presented in Table 4.
Как видно из Таблицы 4, амплификация гена rhtA улучшает продукцию инозина штаммом AJ13732(pMWKQ).As can be seen from Table 4, amplification of the rhtA gene improves the production of inosine by strain AJ13732 (pMWKQ).
Пример 9. Влияние амплификации гена rhtA на продукцию ксантозина штаммом Е. coli - продуцентом ксантозина.Example 9. The effect of amplification of the rhtA gene on the production of xanthosine by E. coli strain - producer of xanthosine.
Штамм АJ13732 guaA::Tn10(pMWKQ) - продуцент ксантозина, описанный в Примере 7, был трансформирован плазмидой pRHTA3 или вектором pAYCTER3 с получением штаммов AJ13732 guaA::Tn10(pMWKQ, pRHTA3), AJ13732 guaA::Tn10(pMWKQ, pAYCTER3). Каждый из этих штаммов выращивался при 37° С в течение 18 ч в L-бульоне, содержащем 100 мг/л ампицилина и 75 мг/л канамицина. 0,3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации (см. Пример 3), содержащей 100 мг/л ампицилина и 75 мг/л канамицина, в пробирке 20× 200 мм и инкубировалось при 37° С в течение 48 ч на роторной качалке. После выращивания количество ксантозина, накопленное в среде, определялось методом ВЭЖХ, как описано выше. Результаты представлены в Таблице 5.Strain AJ13732 guaA :: Tn10 (pMWKQ), the xanthosine producer described in Example 7, was transformed with the plasmid pRHTA3 or pAYCTER3 vector to obtain strains AJ13732 guaA :: Tn10 (pMWKQ, pRHTA3), AJ13732CAY pAHG332AAY pAHT3 guA. Each of these strains was grown at 37 ° C for 18 h in L-broth containing 100 mg / l ampicillin and 75 mg / l kanamycin. 0.3 ml of the obtained culture was transferred to 3 ml of fermentation medium (see Example 3) containing 100 mg / l ampicillin and 75 mg / l kanamycin in a 20 × 200 mm tube and incubated at 37 ° C for 48 h on a rotary rocking chair. After growing, the amount of xanthosine accumulated in the medium was determined by HPLC as described above. The results are presented in Table 5.
Как видно из Таблицы 5, амплификация гена rhtA улучшает продукцию ксантозина штаммом AJ13732 guaA::Tn10(pMWKQ).As can be seen from Table 5, amplification of the rhtA gene improves the production of xanthosin by the strain AJ13732 guaA :: Tn10 (pMWKQ).
Пример 10. Клонирование гена rhtA в вектор pLF14.Example 10. Cloning of the rhtA gene into pLF14 vector.
Основываясь на информации, полученной путем анализа геномной базы данных, были синтезированы 51-звенная затравка (SEQ ID NO:5) и 19-звенная затравка (SEQ ID NO:6).Based on the information obtained by analyzing the genomic database, 51-link seed (SEQ ID NO: 5) and 19-link seed (SEQ ID NO: 6) were synthesized.
Первая затравка содержит последовательность с 30 по 1 нуклеотид перед старт-кодоном гена рurЕ из В. subtilis и последовательность со старт-кодона по 21 нуклеотид гена rhtA из Е. coli. Последовательность с 30 по 1 нуклеотид перед старт-кодоном гена рurЕ содержит место связывания рибосомы из гена рurЕ вместе с соседними спейсерными участками. Вторая затравка является последовательностью, комплементарной последовательности с 122 по 105 нуклеотиды после стоп-кодона гена rhtA. ПЦР осуществляли при 94° С, 30 с; 55° С, 1 мин; 72° С, 2 мин; 30 циклов (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer) с использованием хромосомной ДНК из штамма Е. coli MG1655 в качестве матрицы. Полученный фрагмент ДНК, содержащий ген rhtA, слитый с местом связывания рибосомы из гена рur Е и его соседними участками из В. subtilis, был клонирован в вектор pGEM-T (Promega).The first seed contains a sequence of 30 to 1 nucleotide before the start codon of the pURE gene from B. subtilis and a sequence from the start codon of 21 nucleotides of the rhtA gene from E. coli. The sequence from 30 to 1 nucleotide before the start codon of the pURE gene contains the binding site of the ribosome from the pURE gene together with adjacent spacer sites. The second seed is a sequence complementary to 122 to 105 nucleotides after the stop codon of the rhtA gene. PCR was performed at 94 ° C for 30 s; 55 ° C, 1 min; 72 ° C, 2 min; 30 cycles (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer) using chromosomal DNA from E. coli strain MG1655 as a template. The obtained DNA fragment containing the rhtA gene, fused to the binding site of the ribosome from the pur E gene and its adjacent regions from B. subtilis, was cloned into the pGEM-T vector (Promega).
Затем указанная конструкция была переклонирована по сайтам SacI - SphI в мобилизуемый однорепликонный челночный вектор pLF14 (Shevelev et al., Plasmid, 43, 190-199, 2000), который может экспрессировать различные гены в клетках Bacillus под контролем промотора гена Каn. Полученная плазмида, pLF-RHTA (Фиг.5), была мобилизована из штамма Е. coli TG1 с помощью плазмиды RP4 в штамм В. subtilis 168. Будучи экспрессирован в клетках Bacillus, ген rhtA придавал им повышенную устойчивость к гомосерину в процессе роста на минимальной среде М9 (Таблица 6).Then, this design was cloned at the SacI - SphI sites into the mobilized single-replicon shuttle vector pLF14 (Shevelev et al., Plasmid, 43, 190-199, 2000), which can express various genes in Bacillus cells under the control of the Kan gene promoter. The resulting plasmid, pLF-RHTA (Figure 5), was mobilized from E. coli TG1 strain using plasmid RP4 to B. subtilis strain 168. Being expressed in Bacillus cells, the rhtA gene gave them increased resistance to homoserine during growth at a minimum M9 medium (Table 6).
Культуры выращивались при 37° С в течение 44 часов на минимальной агаризованной среде, содержащей указанные концентрации гомосерина: + хороший рост, - отсутствие роста.The cultures were grown at 37 ° C for 44 hours on a minimal agar medium containing the indicated concentrations of homoserine: + good growth, - no growth.
Пример-ссылка 1. Конструирование штамма В. subtilis KMBS 16 - продуцента инозина.
Штамм В. subtilis KMBS 16 - продуцент инозина, являющийся мутантом, содержащим инсерционно-делеционные мутации в генах purR, purA и deoD, был получен из штамма Bacillus subtilis 168 Marburg.Strain B. subtilis KMBS 16, the producer of inosine, which is a mutant containing insertion-deletion mutations in the genes purR, purA, and deoD, was obtained from a strain of Bacillus subtilis 168 Marburg.
1) Конструирование мутанта В. subtilis, дефицитного по purR.1) Construction of a B. subtilis mutant deficient in purR.
ПЦР осуществлялась при 94° С, 30 с; 55° С, 1 мин; 72° С, 1 мин; 30 циклов; (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer), с использованием хромосомной ДНК штамма В. subtilis 168 Marburg в качестве матрицы, и следующих олигонуклеотидных затравок №1 (SEQ ID NO:7) и №2 (SEQ ID NO:8), синтезированных в соответствии с последовательностью ДНК в геномном банке данных. Затравка №1 (28 звеньев) включает в себя последовательность с 246 по 228 нуклеотид перед старт-кодоном гена purR из В. subtilis (M. Weng, P.L. Nagy and H. Zalkin. Identification of the Bacillus subtilis pur operon repressor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995, 92:7455-7459), а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт НindIII, присоединенных к 5’-концу. Затравка №2 (28 звеньев) включает в себя последовательность с 57 по 75 нуклеотид после стоп-кодона гена purR, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайтPstI, присоединенных к 5’-концу. Фрагмент, полученный в ходе ПЦР (0.9 т.п.о.) и обработанный HindIII и PstI, был вставлен по тем же сайтам рестрикции вектора pHSG398 (TaKaRa, Япония) с образованием плазмиды pHSG398BSPR. EcoRV - HincII фрагмент (0.3 т.п.о.) во внутренней части амплифицированного гена purR был удален из плазмиды pHSG398BSPR и замещен геном устойчивости к спектиномицину (1.2 т.п.о.) из Enterococcu faecalis, вырезанным из pDG1726 (Bacillus Genetic Stock Center, Ohio).PCR was performed at 94 ° C for 30 s; 55 ° C, 1 min; 72 ° C, 1 min; 30 cycles; (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer), using the chromosomal DNA of strain B. subtilis 168 Marburg as a matrix, and the following oligonucleotide primers No. 1 (SEQ ID NO: 7) and No. 2 (SEQ ID NO: 8), synthesized according to the DNA sequence in the genomic database. Seed No. 1 (28 links) includes the sequence from 246 to 228 nucleotides before the start codon of the B. subtilis purR gene (M. Weng, PL Nagy and H. Zalkin. Identification of the Bacillus subtilis pur operon repressor. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1995, 92: 7455-7459), as well as 9 additional nucleotides containing the HindIII site attached to the 5'-end. Seed No. 2 (28 links) includes the sequence from 57 to 75 nucleotides after the stop codon of the purR gene, as well as 9 additional nucleotides containing the PstI site attached to the 5’-end. A fragment obtained by PCR (0.9 kb) and processed with HindIII and PstI was inserted at the same restriction sites of the pHSG398 vector (TaKaRa, Japan) with the formation of the plasmid pHSG398BSPR. EcoRV - HincII fragment (0.3 kb) in the interior of the amplified purR gene was removed from plasmid pHSG398BSPR and replaced with the spectinomycin resistance gene (1.2 kb) from Enterococcu faecalis excised from pDG1726 (Bacillus Genetic Stock Center, Ohio).
Полученная плазмида pHSG398purR::spc была использована для трансформации компетентных клеток В. subtilis 168 Marburg, полученных методом Dubunau и Davidoff-Abelson (Dubnau, D. and R. Davidoff-Abelson. Fate of transforming DNA following uptake by competent Bacillus subtilis. J. Mol. Biol. 1971, 56:209-221). Двойные перекрестные мутанты были протестированы путем приготовления хромосомной ДНК из каждой колонии, устойчивой к спектиномицину, с последующей ПЦР, как описано выше. Одна из колоний, которая, как было подтверждено, является мутантом, дефицитным по гену purR, была названа KMBS4.The resulting plasmid pHSG398purR :: spc was used to transform competent B. subtilis 168 Marburg cells obtained by the Dubunau and Davidoff-Abelson method (Dubnau, D. and R. Davidoff-Abelson. Fate of transforming DNA following uptake by competent Bacillus subtilis. J. Mol. Biol. 1971, 56: 209-221). Double cross mutants were tested by preparing chromosomal DNA from each spectinomycin resistant colony, followed by PCR as described above. One of the colonies, which was confirmed to be a purR deficient mutant, was named KMBS4.
2) Конструирование мутанта В. subtilis, дефицитного по рurА.2) Construction of the B. subtilis mutant deficient in pURA.
ПЦР осуществлялась при 94° С, 30 с; 55° С, 1 мин; 72° С, 2 мин; 30 циклов (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer), с использованием хромосомной ДНК штамма В. sublilis 168 Marburg в качестве матрицы и следующих олигонуклеотидных затравок, №3 (SEQ ID NO:9) и №4 (SEQ ID NO:10), синтезированных в соответствии с последовательностью ДНК в геномном банке данных. Затравка №3 (29 звеньев) включает в себя последовательность с 137 по 118 нуклеотид перед старт-кодоном гена рurА из В. subtilis (P. and H. Zalikin. Cloning and sequence of Bacillus subtilis purA and guaA, involved in the conversion of IMP to AMP and GMP. J. Bacteriol. 1992, 174:1883-1890), а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт SolI, присоединенных к 5’-концу. Затравка №4 (29 звеньев) включает в себя последовательность с 51 по 70 нуклеотид после стоп-кодона гена риrА, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт SphI, присоединенных к 5’-концу. Фрагмент, полученный в ходе ПЦР, (1.5 т.п.о.) и обработанный SalI и SphI, был вставлен по тем же сайтам рестрикции вектора pSTV28 (TaKaRa, Япония). Полученная плазмида pSTV28BSPA была расщеплена с помощью МluI и BglII, что привело к удалению внутреннего фрагмента длиной 0.4 т.п.о. из амплифицированного гена рurА, концы были затуплены с помощью фрагмента Кленова, затем в нее лигирован фрагмент гена устойчивости к эритромицину с затупленными концами (1.6 т.п.о.) из Staphylococcus anreus, вырезанный из pDG646 (Bacillus Genetic Stock Center, Ohio).PCR was performed at 94 ° C for 30 s; 55 ° C, 1 min; 72 ° C, 2 min; 30 cycles (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer), using the chromosomal DNA of strain B. sublilis 168 Marburg as a matrix and the following oligonucleotide seeds, No. 3 (SEQ ID NO: 9) and No. 4 (SEQ ID NO: 10 ) synthesized according to the DNA sequence in the genomic database. Seed No. 3 (29 links) includes the sequence from 137 to 118 nucleotides before the start codon of the pURA gene from B. subtilis (P. and H. Zalikin. Cloning and sequence of Bacillus subtilis purA and guaA, involved in the conversion of IMP to AMP and GMP. J. Bacteriol. 1992, 174: 1883-1890), as well as 9 additional nucleotides containing a SolI site attached to the 5'-end. Seed No. 4 (29 links) includes a sequence from 51 to 70 nucleotides after the stop codon of the rirA gene, as well as 9 additional nucleotides containing the SphI site attached to the 5'-end. A fragment obtained by PCR (1.5 kb) and processed with SalI and SphI was inserted at the same restriction sites of the pSTV28 vector (TaKaRa, Japan). The resulting plasmid pSTV28BSPA was digested with MluI and BglII, which led to the removal of the 0.4 kb internal fragment. from the amplified pURA gene, the ends were blunted using a Klenov fragment, then a fragment of the erythromycin resistance gene with blunt ends (1.6 kb) from Staphylococcus anreus cut from pDG646 (Bacillus Genetic Stock Center, Ohio) was ligated into it.
Полученная плазмида pSTV28BSPA::erm была использована для трансформации компетентных клеток KMBS4, полученных методом Dubunau и Davidoff-Abelson, как описано выше. Двойные перекрестные мутанты были протестированы путем приготовления хромосомной ДНК из каждой колонии, устойчивой к эритромицину, с последующей ПЦР, как описано выше. Одна из колоний, которая, как было подтверждено, является мутантом, дефицитным по гену рurА, была названа KMBS13. Как и ожидалось, клетки KMBS13 были ауксотрофными по аденину.The resulting plasmid pSTV28BSPA :: erm was used to transform competent KMBS4 cells obtained by the Dubunau and Davidoff-Abelson method, as described above. Double cross mutants were tested by preparing chromosomal DNA from each erythromycin-resistant colony, followed by PCR as described above. One of the colonies, which was confirmed to be a mutant deficient in the pURA gene, was named KMBS13. As expected, KMBS13 cells were auxotrophic for adenine.
3) Конструирование мутанта В. subtilis, дефицитного по deoD.3) Construction of a mutant of B. subtilis deficient in deoD.
Для получения 5’-концевой части гена deoD и предшествующего ей участка из В. subtilis ПЦР осуществлялась при 94° С, 30 с; 55° С, 1 мин; 72° С, 1 мин; 30 циклов (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer), с использованием следующих олигонуклеотидных затравок, №5 (SEQ ID NO:11) и №6 (SEQ ID NО:12), синтезированных в соответствии с последовательностью ДНК в геномном банке данных. Затравка №5 (29 звеньев) включает в себя последовательность с 310 по 291 нуклеотид перед старт-кодоном гена deoD, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт EcoRI, присоединенных к 5’-концу. Затравка №6 (28 звеньев) включает в себя последовательность с 39 по 57 нуклеотид после старт-кодона гена deoD, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт ВаmHI, присоединенных к 5’-концу. Фрагмент, полученный в ходе ПЦР (0.4 т.п.о.) и обработанный EcoRI и BamHI, был вставлен по тем же сайтам рестрикции вектора pSTV28 (TaKaRa, Япония), что привело к получению плазмиды pSTV28DON.To obtain the 5’-terminal portion of the deoD gene and the preceding portion from B. subtilis, PCR was performed at 94 ° C for 30 s; 55 ° C, 1 min; 72 ° C, 1 min; 30 cycles (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer) using the following oligonucleotide seeds, No. 5 (SEQ ID NO: 11) and No. 6 (SEQ ID NO: 12), synthesized according to the DNA sequence in the genomic database . Seed No. 5 (29 links) includes a sequence from 310 to 291 nucleotides in front of the start codon of the deoD gene, as well as 9 additional nucleotides containing an EcoRI site attached to the 5’-end. Seed No. 6 (28 links) includes the sequence from 39 to 57 nucleotides after the start codon of the deoD gene, as well as 9 additional nucleotides containing the BamHI site attached to the 5’-end. A fragment obtained by PCR (0.4 kb) and processed with EcoRI and BamHI was inserted at the same restriction sites of the pSTV28 vector (TaKaRa, Japan), resulting in plasmid pSTV28DON.
Для получения 3’-концевой части гена deoD и последующего участка ПЦР осуществлялась при 94° С, 30 с; 55° С, 1 мин; 72° С, 1 мин; 30 циклов (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer), с использованием следующих олигонуклеотидных затравок, №7 (SEQ ID NO:13) и №8 (SEQ ID NO:14), синтезированных в соответствии с последовательностью ДНК в геномном банке данных. Затравка №7 (29 звеньев) включает в себя последовательность с 321 по 302 нуклеотид после стоп-кодона гена deoD, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт HindIII, присоединенных к 5’-концу. Затравка №8 (28 звеньев) включает в себя последовательность с 24 по 42 нуклеотид перед стоп-кодоном гена deoD, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт BamHI, присоединенных к 5’-концу. Фрагмент, полученный в ходе ПЦР (0.4 т.п.о.) и обработанный HindIII и BamHI, был вставлен по тем же сайтам рестрикции вектора pSTV28DON, что привело к получению плазмиды pSTV28DONC.To obtain the 3’-terminal portion of the deoD gene and the subsequent plot, PCR was performed at 94 ° C for 30 s; 55 ° C, 1 min; 72 ° C, 1 min; 30 cycles (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer) using the following oligonucleotide seeds, No. 7 (SEQ ID NO: 13) and No. 8 (SEQ ID NO: 14), synthesized in accordance with the DNA sequence in the genomic database . Seed No. 7 (29 links) includes the sequence from 321 to 302 nucleotides after the stop codon of the deoD gene, as well as 9 additional nucleotides containing the HindIII site attached to the 5’-end. Seed No. 8 (28 links) includes a sequence of 24 to 42 nucleotides in front of the stop codon of the deoD gene, as well as 9 additional nucleotides containing the BamHI site attached to the 5’-end. A fragment obtained by PCR (0.4 kb) and processed with HindIII and BamHI was inserted at the same restriction sites of the pSTV28DON vector, resulting in plasmid pSTV28DONC.
Для того чтобы амплифицировать ген устойчивости к канамицину из Streptococcus faecalis, ПЦР осуществлялась при 94° С, 30 с; 55° С, 1 мин; 72° С, 2 мин; 30 циклов (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer) с использованием ДНК-плазмиды pDG783 (Bacillus Genetic Stock Center, Ohio) в качестве матрицы и следующих олигонуклеотидных затравок, №10 (SEQ ID NO:15) и №11 (SEQ ID NO:16), синтезированных в соответствии с последовательностью ДНК в геномном банке данных. Затравка №10 (33 звена) включает в себя последовательность с 513 по 490 нуклеотид перед старт-кодоном гена устойчивости к канамицину, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт BamHI, присоединенных к 5’-концу. Затравка №11 (33 звеньев) включает в себя последовательность со 117 по 140 нуклеотид после стоп-кодона указанного гена, а также 9 дополнительных нуклеотидов, содержащих сайт ВаmHI, присоединенных к 5’-концу. Фрагмент, полученный в ходе ПЦР (1.5 т.п.о.) и обработанный ВаmHI, был вставлен по уникальному сайту рестрикции ВаmHII вектора pSTV28DONC. Полученная плазмида pSTV28deoD::kan была использована для трансформации компетентных клеток KMBS13, полученных методом Dubunau и Davidoff-Abelson, как описано выше. Двойные перекрестные мутанты были протестированы путем приготовления хромосомной ДНК из каждой колонии, устойчивой к канамицину, с последующей ПЦР, с использованием затравок №5 и №7, как описано выше. Одна из колоний, которая, как было подтверждено, является мутантом, дефицитным по гену deoD, (purR::spc purA::erm deoD::kan) была названа KMBS16.In order to amplify the kanamycin resistance gene from Streptococcus faecalis, PCR was performed at 94 ° C for 30 s; 55 ° C, 1 min; 72 ° C, 2 min; 30 cycles (Gene Amp PCR System Model 9600, Perkin Elmer) using the pDG783 DNA plasmid (Bacillus Genetic Stock Center, Ohio) as the template and the following oligonucleotide seeds, No. 10 (SEQ ID NO: 15) and No. 11 (SEQ ID NO: 16) synthesized according to the DNA sequence in the genomic database. Seed No. 10 (33 links) includes a sequence from 513 to 490 nucleotides in front of the start codon of the kanamycin resistance gene, as well as 9 additional nucleotides containing the BamHI site attached to the 5’-end. Seed No. 11 (33 links) includes the sequence from 117 to 140 nucleotides after the stop codon of the indicated gene, as well as 9 additional nucleotides containing the BamHI site attached to the 5’-end. A fragment obtained by PCR (1.5 kb) and processed by BamHI was inserted at the unique BamHII restriction site of the vector pSTV28DONC. The resulting plasmid pSTV28deoD :: kan was used to transform competent KMBS13 cells obtained by the Dubunau and Davidoff-Abelson method, as described above. Double cross mutants were tested by preparing chromosomal DNA from each kanamycin resistant colony, followed by PCR using primers No. 5 and No. 7, as described above. One of the colonies, which was confirmed to be a deoD-deficient mutant (purR :: spc purA :: erm deoD :: kan), was named KMBS16.
Пример 11. Влияние амплификации гена rhtA на продукцию инозина штаммом В. subtilis - продуцентом инозина.Example 11. The effect of amplification of the rhtA gene on the production of inosine by B. subtilis strain - producer of inosine.
Плазмида pLF-RHTA и вектор pLFH были помещены в штамм В. subtilis KMBS16 - продуцент инозина. Так были получены штаммы В. subtilis KMBS16(pLF-RHTA) и В. subtilis KMBS16(pLF14). Каждый из этих штаммов выращивался при 37° С в течение 18 ч в L-бульоне, содержащем 10 мг/л хлорамфеникола, и 0,3 мл полученной культуры было перенесено в 3 мл питательной среды для ферментации Bacillus, содержащей 10 мг/л хлорамфеникола, в пробирке 20× 200 мм и инкубировалось при 37° С в течение 72 ч на роторной качалке.Plasmid pLF-RHTA and the vector pLFH were placed in B. subtilis strain KMBS16, the producer of inosine. Thus, strains of B. subtilis KMBS16 (pLF-RHTA) and B. subtilis KMBS16 (pLF14) were obtained. Each of these strains was grown at 37 ° C for 18 h in L-broth containing 10 mg / l chloramphenicol, and 0.3 ml of the resulting culture was transferred to 3 ml of Bacillus fermentation medium containing 10 mg / l chloramphenicol, in a
Состав питательной среды для ферментации Bacillus (г/л):The composition of the nutrient medium for the fermentation of Bacillus (g / l):
Глюкоза 80.0Glucose 80.0
KH2PO4 1.0KH 2 PO 4 1.0
MgSO4 0.4MgSO 4 0.4
FeSO4× 7H2O 0.01FeSO 4 × 7H 2 O 0.01
MnSO4× 5H2O 0.01MnSO 4 × 5H 2 O 0.01
Mameno-TN 1.35Mameno-TN 1.35
DL-метионин 0.3DL-methionine 0.3
NH4Cl 32.0NH 4 Cl 32.0
Аденин 0.1Adenine 0.1
Триптофан 0.02Tryptophan 0.02
СаСО3 50.0CaCO 3 50.0
После выращивания количество инозина, накопленное в среде, определялось методом ВЭЖХ, как описано выше. Результаты представлены в Таблице 7.After growing, the amount of inosine accumulated in the medium was determined by HPLC as described above. The results are presented in Table 7.
Как видно из Таблицы 7, амплификация гена rhtA улучшает продукцию инозина штаммом В. subtilis KMBS16.As can be seen from Table 7, amplification of the rhtA gene improves the production of inosine by B. subtilis strain KMBS16.
Claims (17)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002101666/13A RU2239656C2 (en) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants) |
JP2003009040A JP4363042B2 (en) | 2002-01-24 | 2003-01-17 | Method for producing purine nucleoside and purine nucleotide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002101666/13A RU2239656C2 (en) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002101666A RU2002101666A (en) | 2003-08-20 |
RU2239656C2 true RU2239656C2 (en) | 2004-11-10 |
Family
ID=27752119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002101666/13A RU2239656C2 (en) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4363042B2 (en) |
RU (1) | RU2239656C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8034767B2 (en) | 2006-12-22 | 2011-10-11 | Ajinomoto Co., Inc. | Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using a bacterium belonging to the genus Escherichia or Bacillus |
WO2015060391A1 (en) | 2013-10-23 | 2015-04-30 | 味の素株式会社 | Method for producing target substance |
WO2020071538A1 (en) | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Ajinomoto Co., Inc. | Method for producing target substance by bacterial fermentation |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101089559B1 (en) * | 2004-03-31 | 2011-12-06 | 아지노모토 가부시키가이샤 | Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using bacterium belonging to the genus Bacillus or Escherichia |
US7326546B2 (en) | 2005-03-10 | 2008-02-05 | Ajinomoto Co., Inc. | Purine-derived substance-producing bacterium and a method for producing purine-derived substance |
JP5251505B2 (en) | 2006-04-24 | 2013-07-31 | 味の素株式会社 | Purine substance producing bacteria and method for producing purine substance |
KR20130006529A (en) | 2006-04-24 | 2013-01-16 | 아지노모토 가부시키가이샤 | Bacterium capable of producing purine substance, and process for production of purine substance |
JP2010110216A (en) | 2007-02-20 | 2010-05-20 | Ajinomoto Co Inc | Method for producing l-amino acid or nucleic acid |
JP2011067095A (en) | 2008-01-10 | 2011-04-07 | Ajinomoto Co Inc | Method for producing target substance by fermentation process |
BR112016007286B1 (en) | 2013-10-02 | 2021-07-20 | Ajinomoto Co., Inc | METHODS FOR THE CONTROL OF AMMONIA AND FOR THE PRODUCTION OF A TARGET SUBSTANCE, AND, APPARATUS FOR THE CONTROL OF AMMONIA |
KR102013873B1 (en) | 2018-01-25 | 2019-08-23 | 씨제이제일제당 주식회사 | A microorganism of the genus Corynebacterium producing purine nucleotide and method for producing purine nucleotide using the same |
CN112574934B (en) * | 2020-10-12 | 2022-05-06 | 廊坊梅花生物技术开发有限公司 | Engineering bacterium for high yield of guanosine as well as construction method and application thereof |
-
2002
- 2002-01-24 RU RU2002101666/13A patent/RU2239656C2/en active
-
2003
- 2003-01-17 JP JP2003009040A patent/JP4363042B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8034767B2 (en) | 2006-12-22 | 2011-10-11 | Ajinomoto Co., Inc. | Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using a bacterium belonging to the genus Escherichia or Bacillus |
WO2015060391A1 (en) | 2013-10-23 | 2015-04-30 | 味の素株式会社 | Method for producing target substance |
WO2020071538A1 (en) | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Ajinomoto Co., Inc. | Method for producing target substance by bacterial fermentation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003219876A (en) | 2003-08-05 |
JP4363042B2 (en) | 2009-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2365622C2 (en) | METHOD OF PURINE NUCLEOZIDES AND NUCLEOTIDES PRODUCTION BY FERMENTATION WITH APPLICATION OF BACTERIA BELONGING TO GENUS Escherichia OR Bacillus | |
JP4760711B2 (en) | Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using bacteria belonging to the genus Bacillus or Escherichia | |
US7326546B2 (en) | Purine-derived substance-producing bacterium and a method for producing purine-derived substance | |
KR20060136477A (en) | Method for producing purine nucleosides and nucleotides by fermentation using bacterium belonging to the genus Bacillus or Escherichia | |
RU2264459C2 (en) | New mutant carbamoyl-phosphate synthase and method for production of carbamoyl-phosphate derivatives | |
JP4626220B2 (en) | Process for producing L-histidine using bacteria of the family Enterobacteriaceae | |
RU2239656C2 (en) | Method for preparing purine nucleoside and nucleotide, strain as producer of purine nucleoside (variants) | |
KR20090005391A (en) | Bacterium capable of producing purine substance, and process for production of purine substance | |
KR20100127784A (en) | Process for production of 5'-guanylic acid | |
JP2012503973A (en) | Method for producing purine ribonucleoside and ribonucleotide | |
US20040166570A1 (en) | Genes involved in polysaccharide production and utilization thereof | |
JP4352716B2 (en) | Inosine-producing bacteria belonging to the genus Bacillus and a method for producing inosine | |
JP4385611B2 (en) | Method for producing purine nucleosides and nucleotides | |
RU2279477C2 (en) | Mutant serineacetyl transferase, dna fragment encoding mutant serineacetyl transferase (variants), bacteria belonging to genus escherichia as l-cysteine producer and method for production of l-cysteine | |
RU2271391C2 (en) | METHOD FOR PREPARING INOSINE AND 5'-INOSINIC ACID BY FERMENTATION METHOD BY USING MICROORGANISMS BELONGING TO GENUS Escherichia | |
WO2006001380A1 (en) | Method of producing substance | |
RU2244004C2 (en) | Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine | |
RU2244003C2 (en) | Method for preparing inosine and 5'-inosinic acid, strain escherichia coli as producer of inosine | |
JP5583311B2 (en) | Purine substance producing bacteria and method for producing purine substance | |
RU2294962C2 (en) | YdhL PROTEIN FROM Bacillus amyloliquefaciens, DNA FRAGMENT, BACTERIUM BELONGING TO GENUS Esherichia OR Bacillus AS PRODUCER OF PURINE NUCLEOSIDES, METHOD FOR PRODUCTION OF PURINE NUCLEOSIDES AND PURINE NUCLEOTIDES | |
CN117802187A (en) | Process for producing purine compounds | |
JP2003325182A (en) | Method for producing nucleoside-5'-phosphate by fermentation method |