DE10140095A1 - New tmk gene of Coryneform bacteria, useful when suppressed, for increasing fermentative production of L-amino acids, encodes a thymidylate kinase - Google Patents
New tmk gene of Coryneform bacteria, useful when suppressed, for increasing fermentative production of L-amino acids, encodes a thymidylate kinaseInfo
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung sind für das tmk-Gen kodierende Nukleotidsequenzen aus coryneformen Bakterien und ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von Aminosäuren unter Verwendung von Bakterien, in denen das tmk-Gen abgeschwächt wird.The invention relates to coding for the tmk gene Nucleotide sequences from coryneform bacteria and a Process for the fermentative production of amino acids using bacteria containing the tmk gene is weakened.
L-Aminosäuren, insbesondere L-Lysin, finden in der Humanmedizin und in der pharmazeutischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie und ganz besonders in der Tierernährung Anwendung.L-amino acids, in particular L-lysine, can be found in US Pat Human medicine and in the pharmaceutical industry, in the Food industry and especially in the Animal nutrition application.
Es ist bekannt, daß Aminosäuren durch Fermentation von Stämmen coryneformer Bakterien, insbesondere Corynebacterium glutamicum, hergestellt werden. Wegen der großen Bedeutung wird ständig an der Verbesserung der Herstellverfahren gearbeitet. Verfahrensverbesserungen können fermentationstechnische Maßnahmen wie zum Beispiel Rührung und Versorgung mit Sauerstoff, oder die Zusammensetzung der Nährmedien, wie zum Beispiel die Zuckerkonzentration während der Fermentation, oder die Aufarbeitung zur Produktform durch zum Beispiel Ionenaustauschchromatographie oder die intrinsischen Leistungseigenschaften des Mikroorganismus selbst betreffen.It is known that amino acids by fermentation of Strains coryneformer bacteria, in particular Corynebacterium glutamicum. Because of the Great importance is constantly attached to the improvement of Manufacturing process worked. process improvements can fermentation measures such as Stirring and supply of oxygen, or the Composition of nutrient media, such as the Sugar concentration during fermentation, or the Work-up to the product form by, for example Ion exchange chromatography or the intrinsic Performance characteristics of the microorganism itself affect.
Zur Verbesserung der Leistungseigenschaften dieser Mikroorganismen werden Methoden der Mutagenese, Selektion und Mutantenauswahl angewendet. Auf diese Weise erhält man Stämme, die resistent gegen Antimetabolite oder auxotroph für regulatorisch bedeutsame Metabolite sind und die Aminosäuren produzieren.To improve the performance characteristics of this Microorganisms become methods of mutagenesis, selection and mutant selection applied. In this way you get Strains that are resistant to antimetabolites or auxotrophs for regulatory metabolites and the Produce amino acids.
Seit einigen Jahren werden ebenfalls Methoden der rekombinanten DNA-Technik zur Stammverbesserung von L- Aminosäure produzierenden Stämmen von Corynebacterium eingesetzt, indem man einzelne Aminosäure-Biosynthesegene amplifiziert und die Auswirkung auf die Aminosäure- Produktion untersucht.For some years now also methods of recombinant DNA technology for strain improvement of L- Amino acid producing strains of Corynebacterium Used by single amino acid biosynthetic genes amplified and the effect on the amino acid Production examined.
Die Erfinder haben sich zur Aufgabe gestellt, neue Maßnahmen zur verbesserten fermentativen Herstellung von Aminosäuren bereitzustellen.The inventors have set themselves the task of new Measures for the improved fermentative production of To provide amino acids.
Werden im folgenden L-Aminosäuren oder Aminosäuren erwähnt, sind damit eine oder mehrere Aminosäuren einschließlich ihrer Salze, ausgewählt aus der Gruppe L-Asparagin, L- Threonin, L-Serin, L-Glutamat, L-Glycin, L-Alanin, L- Cystein, L-Valin, L-Methionin, L-Isoleucin, L-Leucin, L- Tyrosin, L-Phenylalanin, L-Histidin, L-Lysin; L-Tryptophan und L-Arginin gemeint. Besonders bevorzugt ist L-Lysin.Are mentioned in the following L-amino acids or amino acids, are thus including one or more amino acids their salts selected from the group L-asparagine, L- Threonine, L-serine, L-glutamate, L-glycine, L-alanine, L- Cysteine, L-valine, L-methionine, L-isoleucine, L-leucine, L- Tyrosine, L-phenylalanine, L-histidine, L-lysine; L-tryptophan and L-arginine. Particularly preferred is L-lysine.
Wenn im folgenden L-Lysin oder Lysin erwähnt werden, sind damit nicht nur die Basen, sondern auch die Salze wie z. B. Lysin-Monohydrochlorid oder Lysin-Sulfat gemeint.If in the following L-lysine or lysine are mentioned, are so that not only the bases, but also the salts such. B. Lysine monohydrochloride or lysine sulfate.
Gegenstand der Erfindung ist ein isoliertes Polynukleotid
aus coryneformen Bakterien, enthaltend eine für das tmk-Gen
kodierende Polynukleotidsequenz, ausgewählt aus der Gruppe
The invention provides an isolated polynucleotide from coryneform bacteria containing a polynucleotide sequence coding for the tmk gene, selected from the group
- a) Polynukleotid, das mindestens zu 70% identisch ist mit einem Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das die Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2 enthält,a) polynucleotide that is at least 70% identical to a polynucleotide encoding a polypeptide, the the amino acid sequence of SEQ ID no. 2 contains
- b) Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das eine Aminosäuresequenz enthält, die zu mindestens 70% identisch ist mit der Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2,b) polynucleotide encoding a polypeptide having a Contains at least 70% of the amino acid sequence is identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO. 2,
- c) Polynukleotid, das komplementär ist zu den Polynukleotiden von a) oder b), und c) polynucleotide that is complementary to Polynucleotides of a) or b), and
- d) Polynukleotid, enthaltend mindestens 15 aufeinanderfolgende Nukleotide der Polynukleotidsequenz von a), b) oder c),d) polynucleotide containing at least 15 successive nucleotides of the polynucleotide sequence from a), b) or c),
wobei das Polypeptid bevorzugt die Aktivität der Thymidylatkinase aufweist.wherein the polypeptide preferably the activity of Thymidylate kinase has.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls das oben genannte
Polynukleotid, wobei es sich bevorzugt um eine
replizierbare DNA handelt, enthaltend:
The invention likewise provides the abovementioned polynucleotide, which is preferably a replicable DNA comprising:
- a) die Nukleotidsequenz, gezeigt in SEQ ID No. 1, odera) the nucleotide sequence shown in SEQ ID no. 1, or
- b) mindestens eine Sequenz, die der Sequenz (i) innerhalb des Bereichs der Degeneration des genetischen Kodes entspricht, oderb) at least one sequence corresponding to the sequence (i) within the range of degeneration of the corresponds to genetic codes, or
- c) mindestens eine Sequenz, die mit den zu den Sequenzen (i) oder (ii) komplementären Sequenzen hybridisiert, und gegebenenfallsc) at least one sequence identical to the Sequences (i) or (ii) complementary sequences hybridized, and optionally
- d) funktionsneutralen Sinnmutationen in (i).d) functionally neutral sense mutations in (i).
Weitere Gegenstände sind:
ein replizierbares Polynukleotid, insbesondere DNA,
enthaltend die Nukleotidsequenz, wie in SEQ ID No. 1
dargestellt;
ein Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das die
Aminosäuresequenz, wie in SEQ ID No. 2 dargestellt,
enthält;
ein Vektor, enthaltend Teile des erfindungsgemäßen
Polynukleotids, mindestens aber 15 aufeinanderfolgende
Nukleotide der beanspruchten Sequenz,
und coryneforme Bakterien, in denen das tmk-Gen,
insbesondere durch eine Insertion oder Deletion,
abgeschwächt ist.Other items are:
a replicable polynucleotide, in particular DNA, containing the nucleotide sequence as shown in SEQ ID no. 1 shown;
a polynucleotide encoding a polypeptide having the amino acid sequence as set forth in SEQ. ID. 2, contains;
a vector containing parts of the polynucleotide according to the invention, but at least 15 consecutive nucleotides of the claimed sequence,
and coryneform bacteria in which the tmk gene is attenuated, especially by insertion or deletion.
Gegenstand der Erfindung sind ebenso Polynukleotide, die im wesentlichen aus einer Polynukleotidsequenz bestehen, die erhältlich sind durch Screening mittels Hybridisierung einer entsprechenden Genbank eines coryneformen Bakteriums, die: das vollständige Gen oder Teile davon enthält, mit einer Sonde, die die Sequenz des erfindungsgemäßen Polynukleotids gemäß SEQ ID No. 1 oder ein Fragment davon enthält und Isolierung der genannten Polynukleotidsequenz.The invention also relates to polynucleotides which are in consist essentially of a polynucleotide sequence, the are available by screening by hybridization a corresponding gene bank of a coryneform bacterium, which: contains the complete gene or parts thereof, with a probe containing the sequence of the invention Polynucleotide according to SEQ ID no. 1 or a fragment thereof contains and isolation of said polynucleotide sequence.
Polynukleotide, die die Sequenzen gemäß der Erfindung enthalten, sind als Hybridisierungssonden für RNA, cDNA und DNA geeignet, um Nukleinsäuren beziehungsweise Polynukleotide oder Gene in voller Länge zu isolieren, die für die Thymidylatkinase kodieren, oder um solche Nukleinsäuren beziehungsweise Polynukleotide oder Gene zu isolieren, die eine hohe Ähnlichkeit mit der Sequenz des tmk-Gens aufweisen. Sie sind ebenso zum Einbau in sogenannte "arrays", "micro arrays" oder "DNA chips" geeignet, um die entsprechenden Polynukleotide zu detektieren und zu bestimmen.Polynucleotides containing the sequences according to the invention are used as hybridization probes for RNA, cDNA and DNA suitable for nucleic acids or Isolate polynucleotides or full length genes for the thymidylate kinase, or such Nucleic acids or polynucleotides or genes to isolate, which is very similar to the sequence of the tmk gene. They are also for installation in so-called "arrays", "micro arrays" or "DNA chips" suitable for the corresponding polynucleotides detect and determine.
Polynukleotide, die die Sequenzen gemäß der Erfindung enthalten, sind weiterhin als Primer geeignet, mit deren Hilfe mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) DNA von Genen hergestellt werden kann, die für die Thymidylatkinase kodieren.Polynucleotides containing the sequences according to the invention are still suitable as primers, with their Help with the polymerase chain reaction (PCR) DNA of genes which can be prepared for thymidylate kinase encode.
Solche als Sonden oder Primer dienende Oligonukleotide enthalten mindestens 25, 26, 27, 28, 29 oder 30, bevorzugt mindestens 20, 21, 22, 23 oder 24, ganz besonders bevorzugt mindestens 15, 16, 17, 18 oder 19 aufeinanderfolgende Nukleotide. Geeignet sind ebenfalls Oligonukleotide mit einer Länge von mindestens 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 oder 40 oder mindestens 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 oder 50 Nukleotiden. Gegebenenfalls sind auch Oligonukleotide mit einer Länge von mindestens 100, 150, 200, 250 oder 300 Nukleotiden geeignet.Such as probes or primers serving oligonucleotides contain at least 25, 26, 27, 28, 29 or 30, preferably at least 20, 21, 22, 23 or 24, most preferably at least 15, 16, 17, 18 or 19 consecutive Nucleotides. Also suitable are oligonucleotides with a length of at least 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 or 40 or at least 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 or 50 nucleotides. If necessary, too Oligonucleotides with a length of at least 100, 150, 200, 250 or 300 nucleotides suitable.
"Isoliert" bedeutet aus seinem natürlichen Umfeld herausgetrennt."Isolated" means from its natural environment separated out.
"Polynukleotid" bezieht sich im allgemeinen auf Polyribonukleotide und Polydeoxyribonukleotide, wobei es sich um nicht modifizierte RNA oder DNA oder modifizierte RNA oder DNA handeln kann."Polynucleotide" generally refers to Polyribonucleotides and polydeoxyribonucleotides, wherein it unmodified RNA or DNA or modified RNA or DNA can act.
Die Polynukleotide gemäß Erfindung schließen ein Polynukleotid gemäß SEQ ID No. 1 oder ein daraus hergestelltes Fragment und auch solche ein, die zu wenigstens 70% bis 80%, bevorzugt zu wenigstens 81% bis 85%, besonders bevorzugt zu wenigstens 86% bis 90% und ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 91%, 93%, 95%, 97% oder 99% identisch sind mit dem Polynukleotid gemäß SEQ ID No. 1 oder einem daraus hergestellten Fragmentes.The polynucleotides according to the invention include Polynucleotide according to SEQ ID no. 1 or one of them produced fragment and also those that belong to at least 70% to 80%, preferably at least 81% to 85%, more preferably at least 86% to 90% and completely more preferably at least 91%, 93%, 95%, 97% or 99% identical to the polynucleotide according to SEQ ID no. 1 or a fragment made therefrom.
Unter "Polypeptiden" versteht man Peptide oder Proteine, die zwei oder mehr über Peptidbindungen verbundene Aminosäuren enthalten.By "polypeptides" is meant peptides or proteins, the two or more linked via peptide bonds Contain amino acids.
Die Polypeptide gemäß Erfindung schließen ein Polypeptid gemäß SEQ ID No. 2, insbesondere solche mit der biologischen Aktivität der Thymidylatkinase und auch solche ein, die zu wenigstens 70% bis 80%, bevorzugt zu wenigstens 81% bis 85%, besonders bevorzugt zu wenigstens 86% bis 90% und ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 91%, 93%, 95%, 97% oder 99% identisch sind mit dem Polypeptid gemäß SEQ ID No. 2 und die genannte Aktivität aufweisen.The polypeptides of the invention include a polypeptide according to SEQ ID no. 2, in particular those with the biological activity of thymidylate kinase and also such at least 70% to 80%, preferably at least 81% to 85%, more preferably at least 86% to 90% and most preferably at least 91%, 93%, 95%, 97% or 99% are identical to the polypeptide according to SEQ ID No. 2 and have the said activity.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von Aminosäuren, ausgewählt aus der Gruppe L-Asparagin, L-Threonin, L-Serin, L-Glutamat, L- Glycin, Alanin, L-Cystein, L-Valin, E-Methionin, L- Isoleucin, L-Leucin, L-Tyrosin, L-Phenylalanin, L-Histidin, L-hysin, L-Tryptophan und L-Arginin, unter Verwendung von coryneformen Bakterien, die insbesondere bereits Aminosäuren produzieren und in denen die für das tmk-Gen kodierenden Nukleotidsequenzen abgeschwächt, insbesondere ausgeschaltet oder auf niedrigem Niveau exprimiert werden.The invention further relates to a method for fermentative production of amino acids selected from L-asparagine, L-threonine, L-serine, L-glutamate, L- Glycine, alanine, L-cysteine, L-valine, E-methionine, L- Isoleucine, L-Leucine, L-Tyrosine, L-Phenylalanine, L-Histidine, L-hysin, L-tryptophan and L-arginine, using coryneform bacteria, in particular already Produce amino acids and those for the tmk gene attenuated nucleotide sequences encoding, in particular switched off or expressed at a low level.
Der Begriff "Abschwächung" beschreibt in diesem Zusammenhang die Verringerung oder Ausschaltung der intrazellulären Aktivität eines oder mehrerer Enzyme (Proteine) in einem Mikroorganismus, die durch die entsprechende DNA kodiert werden, indem man beispielsweise einen schwachen Promotor verwendet oder ein Gen bzw. Allel verwendet, das für ein entsprechendes Enzym mit einer niedrigen Aktivität kodiert bzw. das entsprechende Gen oder Enzym (Protein) inaktiviert und gegebenenfalls diese Maßnahmen kombiniert.The term "weakening" describes in this Related to the reduction or elimination of the intracellular activity of one or more enzymes (Proteins) in a microorganism produced by the corresponding DNA are encoded by, for example used a weak promoter or a gene or allele used for a corresponding enzyme with a low activity encodes or the corresponding gene or Inactivated enzyme (protein) and optionally this Measures combined.
Durch die Maßnahmen der Abschwächung wird die Aktivität oder Konzentration des entsprechenden Proteins im allgemeinen auf 0 bis 75%, 0 bis 50%, 0 bis 25%, 0 bis 10% oder 0 bis 5% der Aktivität oder Konzentration des Wildtyp- Proteins, beziehungsweise der Aktivität oder Konzentration des Proteins im Ausgangs-Mikroorganismus, herabgesenkt.By the measures of weakening becomes the activity or concentration of the corresponding protein in the general to 0 to 75%, 0 to 50%, 0 to 25%, 0 to 10% or 0 to 5% of the activity or concentration of the wild-type Protein, or activity or concentration of the protein in the initial microorganism, lowered.
Die Mikroorganismen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, können Aminosäuren aus Glucose, Saccharose, Lastose, Fructose, Maltose, Melasse, Stärke, Cellulose oder aus Glycerin und Ethanol herstellen. Es kann sich um Vertreter coryneformer Bakterien insbesondere der Gattung Corynebacterium handeln. Bei der Gattung Corynebacterium ist insbesondere die Art Corynebacterium glutamicum zu nennen, die in der Fachwelt für ihre Fähigkeit bekannt ist, L-Aminosäuren zu produzieren.The microorganisms that are the subject of the present Invention, amino acids from glucose, sucrose, Lastose, fructose, maltose, molasses, starch, cellulose or from glycerol and ethanol. It can be around Representative coryneformer bacteria especially the genus Corynebacterium act. In the genus Corynebacterium is in particular the species Corynebacterium glutamicum too which is known in the art for their ability To produce L-amino acids.
Geeignete Stämme der Gattung Corynebacterium, insbesondere
der Art Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum), sind
besonders die bekannten Wildtypstämme
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium melassecola ATCC17965
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 und
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
und daraus hergestellte L-Aminosäuren produzierende
Mutanten beziehungsweise Stämme.Suitable strains of the genus Corynebacterium, in particular of the species Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum), are especially the known wild-type strains
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium molassecola ATCC17965
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 and
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
and L-amino acid producing mutants or strains thereof.
Das neue, für die Thymidylatkinase (EC 2.7.4.9) kodierende tmk-Gen von C. glutamicum wurde isoliert.The new, coding for thymidylate kinase (EC 2.7.4.9) The tmk gene of C. glutamicum was isolated.
Zur Isolierung des tmk-Gens oder auch anderer Gene von C. glutamicum wird zunächst eine Genbank dieses Mikroorganismus in Escherichia coli (E. coli) angelegt. Das Anlegen von Genbanken ist in allgemein bekannten Lehrbüchern und Handbüchern niedergeschrieben. Als Beispiel seien das Lehrbuch von Winnacker: Gene und Klone, Eine Einführung in die Gentechnologie (Verlag Chemie, Weinheim, Deutschland, 1990), oder das Handbuch von Sambrook et al.: Molecular Cloning, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Lahoratory Press, 1989) genannt. Eine sehr bekannte Genbank ist die des E. coli K-12 Stammes W3110, die von Kohara et al. (Cell 50, 495-508 (1987)) in λ-Vektoren angelegt wurde. Bathe et al. (Molecular and General Genetics, 252: 255-265, 1996) beschreiben eine Genbank von C. glutamicum ATCC13032, die mit Hilfe des Cosmidvektors SuperCos I (Wahl et al., 1987, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 84: 2160-2164) im E. coli K-12 Stamm NM554 (Raleigh et al., 1988, Nucleic Acids Research 16: 1563-1575) angelegt wurde.For the isolation of the tmk gene or other genes of C. glutamicum will initially be a gene bank of this Microorganism in Escherichia coli (E. coli) created. The Creating gene libraries is well known Textbooks and manuals written down. As an an example be the textbook of Winnacker: Genes and Clones, One Introduction to genetic engineering (Verlag Chemie, Weinheim, Germany, 1990), or the Handbook of Sambrook et al .: Molecular Cloning, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Lahoratory Press, 1989). A well-known gene bank is that of E. coli K-12 strain W3110, available from Kohara et al. (Cell 50, 495-508 (1987)) in λ vectors. Bathe et al. (Molecular and General Genetics, 252: 255-265, 1996) describe a gene bank of C. glutamicum ATCC13032, using the cosmid vector SuperCos I (Wahl et al., 1987, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 84: 2160-2164) in the E. coli K-12 strain NM554 (Raleigh et al., 1988, Nucleic Acids Research 16: 1563-1575).
Börmann et al. (Molecular Microbiology 6 (3), 317-326 (1992)) wiederum beschreiben eine Genbank von C. glutamicum ATCC13032 unter Verwendung des Cosmides pHC79 (Hohn und Collins, 1980, Gene 11, 291-298). Börmann et al. (Molecular Microbiology 6 (3), 317-326 (1992)) again describe a gene bank of C. glutamicum ATCC13032 using the cosmid pHC79 (scab and Collins, 1980, Gene 11, 291-298).
Zur Herstellung einer Genbank von C. glutamicum in E. coli können auch Plasmide wie pBR322 (Bolivar, 1979, Life Sciences, 25, 807-818) oder pUC9 (Vieira et al., 1982, Gene, 19: 259-268) verwendet werden. Als Wirte eignen sich besonders solche E. coli-Stämme, die restriktions- und rekombinationsdefekt sind wie beispielsweise der Stamm DH5αmcr, der von Grant et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87 (1990) 4645-4649) beschrieben wurde. Die mit Hilfe von Cosmiden oder anderen λ-Vektoren klonierten langen DNA-Fragmente können anschließend wiederum in gängige für die DNA-Sequenzierung geeignete Vektoren subkloniert und anschließend sequenziert werden, so wie es z. B. bei Sanger et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 74: 5463-5467, 1977) beschrieben ist.For the preparation of a gene bank of C. glutamicum in E. coli For example, plasmids such as pBR322 (Bolivar, 1979, Life Sciences, 25, 807-818) or pUC9 (Vieira et al., 1982, Gene, 19: 259-268). As hosts are suitable especially those E. coli strains that are restriction and recombination defects are such as the strain DH5αmcr, which was described by Grant et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87 (1990) 4645-4649) has been. The with the help of cosmids or other λ vectors cloned long DNA fragments can be subsequently again in common for DNA sequencing suitable Vectors are subcloned and subsequently sequenced, as it is z. In Sanger et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 74: 5463-5467, 1977).
Die erhaltenen DNA-Sequenzen können dann mit bekannten Algorithmen bzw. Sequenzanalyse-Programmen wie z. B. dem von Staden (Nucleic Acids Research 14, 217-232(1986)), dem von Marck (Nucleic Acids Research 16, 1829-1836 (1988)) oder dem GCG-Programm von Butler (Methods of Biochemical Analysis 39, 74-97 (1998)) untersucht werden.The resulting DNA sequences can then be labeled with known Algorithms or sequence analysis programs such. B. the of Staden (Nucleic Acids Research 14, 217-232 (1986)), of Marck (Nucleic Acids Research 16, 1829-1836 (1988)) or Butler's GCG program (Methods of Biochemical Analysis 39, 74-97 (1998)).
Auf diese Weise wurde die neue für das tmk-Gen kodierende DNA-Sequenz von C. glutamicum gefunden, die als SEQ ID No. 1 Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. Weiterhin wurde aus der vorliegenden DNA-Sequenz mit den oben beschriebenen Methoden die Aminosäuresequenz des entsprechenden Proteins abgeleitet. In SEQ ID No. 2 ist die sich ergebende Aminosäuresequenz des tmk-Genproduktes dargestellt.In this way, the new coding for the tmk gene DNA sequence of C. glutamicum found as SEQ ID NO. 1 is part of the present invention. Farther was from the present DNA sequence with the above methods described the amino acid sequence of corresponding protein derived. In SEQ ID no. 2 is the resulting amino acid sequence of the tmk gene product shown.
Kodierende DNA-Sequenzen, die sich aus SEQ ID No. 1 durch die Degeneriertheit des genetischen Kodes ergeben, sind ebenfalls Bestandteil der Erfindung. In gleicher Weise sind DNA-Sequenzen, die mit SEQ ID No. 1 oder Teilen von SEQ ID No. 1 hybridisieren, Bestandteil der Erfindung. In der Fachwelt sind weiterhin konservative Aminosäureaustausche wie z. B. Austausch von Glycin gegen Alanin oder von Asparaginsäure gegen Glutaminsäure in Proteinen als "Sinnmutationen" (sense mutations) bekannt, die zu keiner grundsätzlichen Veränderung der Aktivität des Proteins führen, d. h. funktionsneutral sind. Weiterhin ist bekannt, daß Änderungen am N- und/oder C-Terminus eines Proteins dessen Funktion nicht wesentlich beeinträchtigen oder sogar stabilisieren können. Angaben hierzu findet der Fachmann unter anderem bei Ben-Bassat et al. (Journal of Bacteriology 169: 751-757 (1987)), bei O'Regan et al. (Gene 77: 237-251 (1989)), bei Sahin-Toth et al. (Protein Sciences 3: 240-247 (1994)), bei Hochuli et al. (Bio/Technology 6: 1321-1325 (1988)) und in bekannten Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie. Aminosäuresequenzen, die sich in entsprechender Weise aus SEQ ID No. 2 ergeben, sind ebenfalls Bestandteil der Erfindung.Coding DNA sequences consisting of SEQ ID no. 1 through the degeneracy of the genetic code are also part of the invention. In the same way DNA sequences identified by SEQ ID NO. 1 or parts of SEQ ID No. 1 hybridize, part of the invention. In the Experts are still conservative amino acid exchanges such as B. Exchange of glycine for alanine or of Aspartic acid against glutamic acid in proteins as "Sense mutations" known to none fundamental change in the activity of the protein lead, d. H. are functionally neutral. It is also known that changes at the N- and / or C-terminus of a protein its function does not significantly affect or even can stabilize. Information on this is the expert among others Ben-Bassat et al. (Journal of Bacteriology 169: 751-757 (1987)), O'Regan et al. (Gene 77: 237-251 (1989)); Sahin-Toth et al. (Protein Sciences 3: 240-247 (1994)); Hochuli et al. (Bio / Technology 6: 1321-1325 (1988)) and in known textbooks of Genetics and molecular biology. Amino acid sequences that correspondingly from SEQ ID no. 2, are also part of the invention.
In gleicher Weise sind DNA-Sequenzen, die mit SEQ ID No. 1 oder Teilen von SEQ ID No. 1 hybridisieren Bestandteil der Erfindung. Schließlich sind DNA-Sequenzen Bestandteil der Erfindung, die durch die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) unter Verwendung von Primern hergestellt werden, die sich aus SEQ ID No. 1 ergeben. Derartige Oligonukleotide haben typischerweise eine Länge von mindestens 15 Nukleotiden. Anleitungen zur Identifizierung von DNA-Sequenzen mittels Hybridisierung findet der Fachmann unter anderem im Handbuch "The DIG System Users Guide for Filter Hybridization" der Firma Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Deutschland, 1993) und bei Liebl et al. (International Journal of Systematic Bacteriology 41: 255- 260 (1991)). Die Hybridisierung findet unter stringenten Bedingungen statt, das heißt, es werden nur Hybride gebildet, bei denen Sonde und Zielsequenz, d. h. die mit der Sonde behandelten Polynukleotide, mindestens 70% identisch sind. Es ist bekannt, dass die Stringenz der Hybridisierung einschließlich der Waschschritte durch Variieren der Pufferzusammensetzung, der Temperatur und der Salzkonzentration beeinflußt bzw. bestimmt wird. Die Hybridisierungsreaktion wird vorzugsweise bei relativ niedriger Stringenz im Vergleich zu den Waschschritten durchgeführt (Hybaid Hybridisation Guide, Hybaid Limited, Teddington, UK, 1996).Similarly, DNA sequences SEQ ID NO. 1 or parts of SEQ ID no. 1 hybridize part of the Invention. Finally, DNA sequences are part of Invention produced by the polymerase chain reaction (PCR) be made using primers that are from SEQ ID no. 1 result. Have such oligonucleotides typically at least 15 nucleotides in length. Instructions for the identification of DNA sequences by means of Hybridization is found among others in the art Manual "The DIG System Users Guide for Filters Hybridization "the company Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Germany, 1993) and Liebl et al. (International Journal of Systematic Bacteriology 41: 255- 260 (1991)). The hybridization takes place under stringent Conditions take place, that is, they only become hybrids formed in which probe and target sequence, d. H. the with the Probe treated polynucleotides, at least 70% identical are. It is known that the stringency of hybridization including the washing steps by varying the Buffer composition, the temperature and the Salt concentration is influenced or determined. The Hybridization reaction is preferably carried out at relative low stringency compared to the washing steps (Hybaid Hybridization Guide, Hybaid Limited, Teddington, UK, 1996).
Für die Hybridisierungsreaktion kann beispielsweise ein 5× SSC-Puffer bei einer Temperatur von ca. 50°C-68°C eingesetzt werden. Dabei können Sonden auch mit Polynukleotiden hybridisieren, die weniger als 70% Identität zur Sequenz der Sonde aufweisen. Solche Hybride sind weniger stabil und werden durch Waschen unter stringenten Bedingungen entfernt. Dies kann beispielsweise durch Senken der Salzkonzentration auf 2× SSC und gegebenenfalls nachfolgend 0,5× SSC (The DIG System Users Guide for Filter Hybridisation, Boehringer Mannheim, Mannheim, Deutschland, 1995) erreicht werden, wobei eine Temperatur von ca. 50°C-68°C eingestellt wird. Es ist gegebenenfalls möglich die Salzkonzentration bis auf 0,1× SSC zu senken. Durch schrittweise Erhöhung der Hybridisierungstemperatur in Schritten von ca. 1-2°C von 50°C auf 68°C können Polynukleotidfragmente isoliert werden, die beispielsweise mindestens 70% oder mindestens 80% oder mindestens 90% bis 95% Identität zur Sequenz der eingesetzten Sonde besitzen. Weitere Anleitungen zur Hybridisierung sind in Form sogenannter Kits am Markt erhältlich (z. B. DIG Easy Hyb von der Firma Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Deutschland, Catalog No. 1603558).For the hybridization reaction, for example, a 5 × SSC buffer at a temperature of about 50 ° C-68 ° C be used. It can also probe with Hybridize to polynucleotides that are less than 70% Identity to the sequence of the probe. Such hybrids are less stable and are underwent by washing stringent conditions removed. This can be, for example by lowering the salt concentration to 2X SSC and optionally subsequently 0.5 × SSC (The DIG System Users Guide for Filter Hybridization, Boehringer Mannheim, Mannheim, Germany, 1995) can be achieved, with a Temperature of about 50 ° C-68 ° C is set. It is possibly possible the salt concentration up to 0.1 × Lower SSC. By gradually increasing the Hybridization temperature in steps of about 1-2 ° C of 50 ° C to 68 ° C isolated polynucleotide fragments for example, at least 70% or at least 80% or at least 90% to 95% identity to the sequence of own used probe. Further instructions for the Hybridization are in the form of so-called kits on the market available (eg DIG Easy Hyb from Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Germany, Catalog No. 1603558).
Anleitungen zur Amplifikation von DNA-Sequenzen mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) findet der Fachmann unter anderem im Handbuch von Gait: Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach (IRL Press, Oxford, UK, 1984) und bei Newton und Graham: PCR (Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Deutschland, 1994). Instructions for the amplification of DNA sequences using the polymerase chain reaction (PCR) will be apparent to those skilled in the art inter alia in the handbook of Gait: Oligonucleotides Synthesis: A Practical Approach (IRL Press, Oxford, UK, 1984) and Newton and Graham: PCR (Academic Spectrum Verlag, Heidelberg, Germany, 1994).
Es wurde gefunden, daß coryneforme Bakterien nach Abschwächung des tmk-Gens in verbesserter Weise Aminosäuren produzieren.It was found that coryneform bacteria after Attenuation of the tmk gene in an improved way amino acids to produce.
Zur Erzielung einer Abschwächung können entweder die Expression des tmk-Gens oder die katalytischen Eigenschaften des Enzymproteins herabgesetzt oder ausgeschaltet werden. Gegebenenfalls können beide Maßnahmen kombiniert werden.To achieve a weakening either the Expression of the tmk gene or the catalytic Properties of the enzyme protein are minimized or turned off. If necessary, both measures be combined.
Die Verringerung der Genexpression kann durch geeignete Kulturführung oder durch genetische Veränderung (Mutation) der Signalstrukturen der Genexpression erfolgen. Signalstrukturen der Genexpression sind beispielsweise Reoressorgene, Aktivatorgene, Operatoren, Promotoren, Attenuatoren, Ribosomenbindungsstellen, das Startkodon und Terminatoren. Angaben hierzu findet der Fachmann z. B. in WO 96/15246, bei Boyd und Murphy (Journal of Bacteriology 170: 5949 (1988)), bei Voskuil und Chambliss (Nucleic Acids Research 26: 3548 (1998), bei Jensen und Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58: 191 (1998)), bei Pátek et al. (Microbiology 142: 1297 (1996)), Vasicova et al. (Journal of Bacteriology 181: 6188 (1999)) und in bekannten Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie wie z. B. dem Lehrbuch von Knippers ("Molekulare Genetik", 6. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Deutschland, 1995) oder dem von Winnacker ("Gene und Klone", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Deutschland, 1990).The reduction of gene expression can be achieved by appropriate Cultural tour or genetic modification (mutation) the signal structures of gene expression take place. Signaling structures of gene expression are, for example Reorganization genes, activator genes, operators, promoters, Attenuators, ribosome binding sites, the start codon and Terminators. Information on this is the expert z. In WO 96/15246, Boyd and Murphy (Journal of Bacteriology 170: 5949 (1988)), Voskuil and Chambliss (Nucleic Acids Research 26: 3548 (1998), by Jensen and Hammer (Biotechnology and Bioengineering 58: 191 (1998)), at Pátek et al. (Microbiology 142: 1297 (1996)), Vasicova et al. (Journal of Bacteriology 181: 6188 (1999)) and in well-known textbooks of genetics and molecular biology like z. B. the textbook by Knippers ("Molecular genetics", 6. Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Germany, 1995) or Winnacker's ("Genes and Clones", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Germany, 1990).
Mutationen, die zu einer Veränderung bzw. Herabsetzung der katalytischen Eigenschaften von Enzymproteinen führen, sind aus dem Stand der Technik bekannt; als Beispiele seien die Arbeiten von Qiu und Goodman (Journal of Biological Chemistry 272: 8611-8617 (1997)), Sugimoto et al. (Bioscience Biotechnology and Biochemistry 61: 1760-1762 (1997)) und Möckel ("Die Threonindehydratase aus Corynebacterium glutamicum: Aufhebung der allosterischen Regulation und Struktur des Enzyms", Berichte des Forschungszentrums Jülichs, Jül-2906, ISSN09442952, Jülich, Deutschland, 1994) genannt. Zusammenfassende Darstellungen können bekannten Lehrbüchern der Genetik und Mole kularbiologie wie z. B. dem von Hagemann ("Allgemeine Genetik", Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1986) entnommen werden.Mutations that lead to a change or reduction of the catalytic properties of enzyme proteins are known from the prior art; as examples are the Works by Qiu and Goodman (Journal of Biological Chemistry 272: 8611-8617 (1997)), Sugimoto et al. (Bioscience Biotechnology and Biochemistry 61: 1760-1762 (1997)) and Möckel ("Threonine dehydratase Corynebacterium glutamicum: abolition of allosteric Regulation and structure of the enzyme ", reports of the Forschungszentrum Jülichs, Jül-2906, ISSN09442952, Jülich, Germany, 1994). Summary presentations can be known textbooks of genetics and Mole kularbiologie such. B. von Hagemann ("General Genetics ", Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1986) become.
Als Mutationen kommen Transitionen, Transversionen, Insertionen und Deletionen in Betracht. In Abhängigkeit von der Wirkung des Aminosäureaustausches auf die Enzymaktivität wird von Fehlsinnmutationen ("missense mutations") oder Nichtsinnmutationen ("nonsense mutations") gesprochen. Insertionen oder Deletionen von mindestens einem Basenpaar (bp) in einem Gen führen zu Rasterverschiebungsmutationen ("frame shift mutations"), in deren Folge falsche Aminosäuren eingebaut werden oder die Translation vorzeitig abbricht. Deletionen von mehreren Kodonen führen typischerweise zu einem vollständigen Ausfall der Enzymaktivität. Anleitungen zur Erzeugung derartiger Mutationen gehören zum Stand der Technik und können bekannten Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie wie z. B. dem Lehrbuch von Knippers ("Molekulare Genetik", 6. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Deutschland, 1995), dem von Winnacker ("Gene und Klone", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Deutschland, 1990) oder dem von Hagemann ("Allgemeine Genetik", Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1986) entnommen werden.Mutations are transitions, transversions, Insertions and deletions into consideration. In dependence of the effect of amino acid exchange on the Enzyme activity is mediated by missense mutations ("missense mutations ") or non-nonsense mutations spoken. Insertions or deletions of at least a base pair (bp) in a gene lead to Frame shift mutations, in the consequence of which incorrect amino acids are incorporated or the Translation aborts prematurely. Deletions of several Codons typically result in a complete one Failure of enzyme activity. Instructions for generation Such mutations are prior art and can be known textbooks of genetics and Molecular biology such. B. the textbook by Knippers ("Molecular Genetics", 6th Edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Germany, 1995), that of Winnacker ("Gene and Klone ", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Germany, 1990) or that of Hagemann ("General Genetics", Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1986).
Eine gebräuchliche Methode, Gene von C. glutamicum zu mutieren, ist die von Schwarzer und Pühler (Bio/Technology 9, 84-87 (1991)) beschriebene Methode der Gen-Unterbrechung ("gene disruption") und des Gen-Austauschs ("gene replacement").A common method, genes of C. glutamicum too mutate is that of Schwarzer and Pühler (Bio / Technology 9, 84-87 (1991)) method of gene disruption ("gene disruption") and gene exchange ("gene replacement ").
Bei der Methode der Gen-Unterbrechung wird ein zentraler Teil der Kodierregion des interessierenden Gens in einen Plasmidvektor kloniert, der in einem Wirt (typischerweise E. coli), nicht aber in C. glutamicum replizieren kann. Als Vektoren kommen beispielsweise pSUP301 (Simon et al., Bio/Technology 1, 784-791 (1983)), pK18mob oder pK19mob (Schäfer et al., Gene 145, 69-73 (1994)), pK18mobsacB oder pK19mobsacB (Jäger et al., Journal of Bacteriology 174: 5462-65 (1992)), pGEM-T (Promega corporation, Madison, WI, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman (1994). Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84; US-Patent 5,487,993), pCR®Blunt (Firma Invitrogen, Groningen, Niederlande; Bernard et al., Journal of Molecular Biology, 234: 534-541 (1993)) oder pEMl (Schrumpf et al. 1991, Journal of Bacteriology 173: 4510-4516) in Frage. Der Plasmidvektor, der das zentrale Teil der Kodierregion des Gens enthält, wird anschließend durch Konjugation oder Transformation in den gewünschten Stamm von C. glutamicum überführt. Die Methode der Konjugation ist beispielsweise bei Schäfer et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 756-759 (1994)) beschrieben. Methoden zur Transformation sind beispielsweise bei Thierbach et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 29, 356-362 (1988)), Dunican und Shivnan (Bio/Technology 7, 1067-1070 (1989)) und Tauch et al. (FEMS Microbiological Letters 123, 343-347 (1994)) beschrieben. Nach homologer Rekombination mittels eines "cross-over"- Ereignisses wird die Kodierregion des betreffenden Gens durch die Vektorsequenz unterbrochen und man erhält zwei unvollständige Allele, denen jeweils das 3'- bzw. das 5'- Ende fehlt. Diese Methode wurde beispielsweise von Fitzpatrick et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 42, 575-580 (1994)) zur Ausschaltung des recA-Gens von C. glutamicum verwendet.In the method of gene disruption becomes a central Part of the coding region of the gene of interest in a Plasmid vector cloned in a host (typically E. coli) but not in C. glutamicum. When For example, vectors come from pSUP301 (Simon et al., Bio / Technology 1, 784-791 (1983)), pK18mob or pK19mob (Schäfer et al., Gene 145, 69-73 (1994)), pK18mobsacB or pK19mobsacB (Jäger et al., Journal of Bacteriology 174: 5462-65 (1992)), pGEM-T (Promega corporation, Madison, WI, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman (1994). Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84; U.S. Patent 5,487,993), pCR® Blunt (Invitrogen, Groningen, The Netherlands; Bernard et al., Journal of Molecular Biology, 234: 534-541 (1993)) or pEMI (Schrumpf et al., 1991, Journal of Bacteriology 173: 4510-4516). The plasmid vector containing the central part of the coding region of the gene contains subsequently by conjugation or transformation into the desired strain of C. glutamicum transferred. The method the conjugation is described by Schäfer et al. (Applied and Environmental Microbiology 60, 756-759 (1994)) described. Methods for transformation are for example, in Thierbach et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 29, 356-362 (1988)), Dunican and Shivnan (Bio / Technology 7, 1067-1070 (1989)) and Tauch et al. (FEMS Microbiological Letters 123, 343-347 (1994)). After homologous recombination by means of a cross-over Event becomes the coding region of the gene in question interrupted by the vector sequence and you get two incomplete alleles to which the 3 'and 5' End is missing. For example, this method was used by Fitzpatrick et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 42, 575-580 (1994)) to eliminate the recA gene of C. glutamicum used.
Bei der Methode des Genaustausches ("gene replacement") wird eine Mutation wie z. B. eine Deletion, Insertion oder Basenaustausch in dem interessierenden Gen in-vitro hergestellt. Das hergestellte Allel wird wiederum in einen für C. glutamicum nicht replikativen Vektor kloniert und dieser anschließend durch Transformation oder Konjugation in den gewünschten Wirt von C. glutamicum überführt. Nach homologer Rekombination mittels eines ersten, Integration bewirkenden "cross-over"-Ereignisses und eines geeigneten zweiten, eine Exzision bewirkenden "cross-over"-Ereignisses im Zielgen bzw. in der Zielsequenz erreicht man den Einbau der Mutation bzw. des Allels. Diese Methode wurde beispielsweise von Peters-Wendisch et al. (Microbiology 144, 915-927 (1998)) verwendet, um das pyc-Gen von C. glutamicum durch eine Deletion auszuschalten.In the method of gene replacement (gene replacement) is a mutation such. B. a deletion, insertion or Base exchange in the gene of interest in vitro manufactured. The produced allele turns into a cloned for C. glutamicum non-replicative vector and this subsequently by transformation or conjugation into the desired host of C. glutamicum. To homologous recombination by means of a first, integration effecting a cross-over event and an appropriate second excision-causing cross-over event in the target gene or in the target sequence to reach the installation the mutation or the allele. This method was for example, by Peters-Wendisch et al. (Microbiology 144, 915-927 (1998)) to the pyc gene of C. to eliminate glutamicum by a deletion.
In das tmk-Gen kann auf diese Weise eine Deletion, Inaertion oder ein Basenaustausch eingebaut werden.In the tmk gene can be in this way a deletion, Inaertion or a base exchange can be installed.
Zusätzlich kann es für die Produktion von L-Aminosäuren vorteilhaft sein, zusätzlich zur Abschwächung des tmk-Gens eines oder mehrere Enzyme des jeweiligen Biosyntheseweges, der Glykolyse, der Anaplerotik, des Zitronensäure-Zyklus, des Pentosephosphat-Zyklus, des Aminosäure-Exports und gegebenenfalls regulatorische Proteine zu verstärken, insbesondere überzuexprimieren.Additionally, it may be responsible for the production of L-amino acids be beneficial, in addition to mitigating the tmk gene one or more enzymes of the respective biosynthetic pathway, glycolysis, anaplerotic, the citric acid cycle, of the pentose phosphate cycle, amino acid export and optionally to amplify regulatory proteins, especially overexpress.
Der Begriff "Verstärkung" beschreibt in diesem Zusammenhang die Erhöhung der intrazellulären Aktivität eines oder mehrerer Enzyme (Proteine) in einem Mikroorganismus, die durch die entsprechende DNA kodiert werden, indem man beispielsweise die Kopienzahl des Gens bzw. der Gene erhöht, einen starken Promotor verwendet oder ein Gen oder Allel verwendet, das für ein entsprechendes Enzym (Protein) mit einer hohen Aktivität kodiert und gegebenenfalls diese Maßnahmen kombiniert.The term "reinforcement" describes in this context the increase in intracellular activity of one or several enzymes (proteins) in a microorganism that be encoded by the corresponding DNA by For example, the copy number of the gene or genes increases, uses a strong promoter or a gene or Allele used for a corresponding enzyme (protein) encoded with a high activity and optionally this Measures combined.
Durch die Maßnahmen der Verstärkung, insbesondere Überexpression, wird die Aktivität oder Konzentration des entsprechenden Proteins im allgemeinen um mindestens 10%, 25%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%, 300%, 400% oder 500%, maximal bis 1000% oder 2000% bezogen auf die des Wildtyp- Proteins beziehungsweise der Aktivität oder Konzentration des Proteins im Ausgangs-Mikroorganismus erhöht. By the measures of reinforcement, in particular Overexpression, is the activity or concentration of the corresponding protein generally by at least 10%, 25%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%, 300%, 400% or 500%, up to 1000% or 2000% of the wild-type Protein or activity or concentration of the protein in the initial microorganism increases.
So kann beispielsweise für die Herstellung von L-
Aminosäuren neben der Abschwächung des tmk-Gens
gleichzeitig eines oder mehrere der Gene, ausgewählt aus
der Gruppe
Thus, for example, for the production of L-amino acids, in addition to the attenuation of the tmk gene, simultaneously one or more of the genes selected from the group
- - das für die Dihydrodipicolinat-Synthase kodierende Gen dapA (EP-B 0 197 335),The gene coding for the dihydrodipicolinate synthase dapA (EP-B 0 197 335),
- - das für die Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase kodierende Gen gap (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6075-6086),- that for the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase coding gene gap (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6075-6086),
- - das für die Triosephosphat-Isomerase kodierende Gen tpi (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086),The gene tpi coding for the triosephosphate isomerase (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086),
- - das für die 3-Phosphoglycerat-Kihase kodierende Gen pgk (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086),- The gene coding for the 3-phosphoglycerate Kihase gene pgk (Eikmanns (1992), Journal of Bacteriology 174: 6076-6086),
- - das für die Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase kodierende ten zwf (JP-A-09224661),- The coding for the glucose-6-phosphate dehydrogenase Twelve (JP-A-09224661),
- - das für die Pyruvat-Carboxylase kodierende Gen pyc (DE-A- 198 31 609),The gene coding for the pyruvate carboxylase pyc (DE-A- 198 31 609),
- - das für die Malat-Chinon-Oxidoreduktase kodierende Gen mqo (Molenaar et al., European Journal of Biochemistry 254, 395-403 (1998)),The gene coding for malate quinone oxidoreductase mqo (Molenaar et al., European Journal of Biochemistry 254, 395-403 (1998)),
- - das für eine feed back resistente Aspartatkinase kodierende Gen lysC (Accession No. P26512; EP-B-0387527; EP-A-0699759),- that for a feed back resistant aspartate kinase coding gene lysC (Accession No. P26512; EP-B-0387527; EP-A-0699759),
- - das für den Lysin-Export kodierende Gen lysE (DE-A-195 48 222),- the gene encoding lysine export, lysE (DE-A-195 48 222),
- - das für die Homoserin-Dehydrogenase kodierende Gen hom (EP-A 0131171),Homoserine dehydrogenase-encoding gene hom (EP-A 0131171),
- - das für die Threonin-Dehydratase kodierende Gen ilvA (Möckel et al., Journal of Bacteriology (1992) 8065- 8072)) oder das für eine "feed back resistente" Threonin- Dehydratase kodierende Allel ilvA(Fbr) (Möckel et al., (1994) Molecular Microbiology 13: 833-842),- The gene encoding ilvA for the threonine dehydratase (Möckel et al., Journal of Bacteriology (1992) 8065- 8072)) or the "feed back resistant" threonine Dehydratase-encoding allele ilvA (Fbr) (Möckel et al., (1994) Molecular Microbiology 13: 833-842),
- - das für die Acetohydroxysäure-Synthase kodierenden Gen ilvBN (EP-B 0356739),- The gene coding for the acetohydroxy acid synthase gene ilvBN (EP-B 0356739),
- - das für die Dihydroxysäuredehydratase kodierende Gen ilvD (Sahm und Eggeling (1999) Applied and Environmental Nicrobiology 65: 1973-1979),- The gene encoding the Dihydroxysäuredehydratase ilvD (Sahm and Eggeling (1999) Applied and Environmental Nicrobiology 65: 1973-1979),
- - das für das Zwa1-Protein kodierende Gen zwa1 (DE 199 59 328.0, DSM 13115)The zwa1 gene coding for the Zwa1 protein (DE 199 59 328.0, DSM 13115)
verstärkt, insbesondere überexprimiert werden.amplified, in particular overexpressed.
Weiterhin kann es für die Produktion von Aminosäuren
vorteilhaft sein, neben der Abschwächung des tmk-Gens
gleichzeitig eines oder mehrere der Gene, ausgewählt aus
der Gruppe
Furthermore, it may be advantageous for the production of amino acids, in addition to the attenuation of the tmk gene simultaneously one or more of the genes selected from the group
- - das für die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase kodierende Gen pck (DE 199 50 409.1, DSM 13047),- The coding for the phosphoenolpyruvate carboxykinase Gene pck (DE 199 50 409.1, DSM 13047),
- - das für die Glucose-6-Phosphat-Isomerase kodierende Gen pgi(US 09/396,478, DSM 12969),- The gene coding for the glucose-6-phosphate isomerase gene pgi (US 09 / 396,478, DSM 12969),
- - das für die Pyruvat-Oxidase kodierende Gen poxB (DE 199 51 975.7, DSM 13114),- The gene encoding the pyruvate oxidase poxB (DE 199 51 975.7, DSM 13114),
- - das für das Zwa2-Protein kodierende Gen zwa2 (DE 199 59 327.2, DSM 13113)The zwa2 gene coding for the Zwa2 protein (DE 199 59 327.2, DSM 13113)
abzuschwächen, insbesondere die Expression zu verringern.attenuate, in particular to reduce expression.
Weiterhin kann es für die Produktion von Aminosäuren vorteilhaft sein, neben der Abschwächung des tmk-Gens unerwünschte Nebenreaktionen auszuschalten (Nakayama: "Breeding of Amino Acid Producing Microorganisms", in: Overproduction of Microbial Products, Krumphanzl, Sikyta, Vartek (eds.), Academic Press, London, UK, 1982).Furthermore it can be used for the production of amino acids be beneficial, in addition to the attenuation of the tmk gene to eliminate unwanted side reactions (Nakayama: "Breeding of Amino Acid Producing Microorganisms", in: Overproduction of Microbial Products, Krumphanzl, Sikyta, Vartek (eds.), Academic Press, London, UK, 1982).
Die erfindungsgemäß hergestellten Mikroorganismen sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung und können kontinuierlich oder diskontinuierlich im batch-Verfahren (Satzkultivierung) oder im fed batch (Zulaufverfahren) oder repeated fed batch Verfahren (repetitives Zulaufverfahren) zum Zwecke der Produktion von L-Aminosäuren kultiviert werden. Eine Zusammenfassung über bekannte Kultivierungsmethoden ist im Lehrbuch von Chmiel (Bioprozesstechnik 1. Einführung in die Bioverfahrenstechnik (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) oder im Lehrbuch von Storhas (Bioreaktoren und periphere Einrichtungen (Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 1994)) beschrieben.The microorganisms produced according to the invention are also the subject of the invention and can continuous or discontinuous in the batch process (Batch cultivation) or in the fed batch (feed method) or repeated fed batch process (repetitive feed process) cultured for the purpose of producing L-amino acids become. A summary of known Cultivation methods is in the textbook of Chmiel (Bioprocessing Technology 1. Introduction to the Bioprocess Engineering (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) or in the textbook of Storhas (Bioreactors and peripheral facilities (Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden, 1994)).
Das zu verwendende Kulturmedium muß in geeigneter Weise den Ansprüchen der jeweiligen Stämme genügen. Beschreibungen von Kulturmedien verschiedener Mikroorganismen sind im Handbuch "Manual of Methods for General Bacteriology" der American Society for Bacteriology (Washington D. C., USA, 1981) enthalten.The culture medium to be used must suitably Claims of the respective strains suffice. descriptions of culture media of various microorganisms are in Manual of Methods for General Bacteriology American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981).
Als Kohlenstoffquelle können Zucker und Kohlehydrate wie z. B. Glucose, Saccharose, Lactose, Fructose, Maltose, Melasse, Stärke und Cellulose, Öle und Fette, wie zum Beispiel Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnußöl und Kokosfett, Fettsäuren, wie zum Beispiel Palmitinsäure, Stearinsäure und Linolsäure, Alkohole wie zum Beispiel Glycerin und Ethanol und organische Säuren, wie zum Beispiel Essigsäure verwendet werden. Diese Stoffe können einzeln oder als Mischung verwendet werden.As a carbon source, sugars and carbohydrates can z. Glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, Molasses, starch and cellulose, oils and fats, such as Example soybean oil, sunflower oil, peanut oil and coconut oil, Fatty acids, such as palmitic acid, stearic acid and linoleic acid, alcohols such as glycerine and Ethanol and organic acids, such as acetic acid be used. These substances can be used individually or as Mixture be used.
Als Stickstoffquelle können organische Stickstoff-haltige Verbindungen wie Peptone, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Malzextrakt, Maisquellwasser, Sojabohnenmehl und Harnstoff oder anorganische Verbindungen wie Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumnitrat verwendet werden. Die Stickstoffquellen können einzeln oder als Mischung verwendet werden.As nitrogen source organic nitrogen-containing Compounds such as peptones, yeast extract, meat extract, Malt extract, corn steep liquor, soybean meal and urea or inorganic compounds such as ammonium sulfate, Ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate and Ammonium nitrate can be used. The nitrogen sources can be used singly or as a mixture.
Als Phosphorquelle können Phosphorsäure, Kaliumdihydrogenphosphat oder Dikaliumhydrogenphosphat oder die entsprechenden Natrium haltigen Salze verwendet werden. Das Kulturmedium muß weiterhin Salze von Metallen enthalten, wie zum Beispiel Magnesiumsulfat oder Eisensulfat, die für das Wachstum notwendig sind. Schließlich können essentielle Wuchsstoffe wie Aminosäuren und Vitamine zusätzlich zu den oben genannten Stoffen eingesetzt werden. Dem Kulturmedium können überdies geeignete Vorstufen zugesetzt werden. Die genannten Einsatzstoffe können zur Kultur in Form eines einmaligen Ansatzes hinzugegeben oder in geeigneter Weise während der Kultivierung zugefüttert werden.As phosphorus source can phosphoric acid, Potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts are used. The culture medium must continue to salts of metals contain, such as magnesium sulfate or Iron sulfate necessary for growth. Finally, essential growth factors such as amino acids and vitamins in addition to the above substances be used. The culture medium can also suitable precursors are added. The mentioned Feedstocks can be used to culture in the form of a one-off Approach added or appropriately during the Cultivation be fed.
Zur pH-Kontrolle der Kultur werden basische Verbindungen wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak beziehungsweise Ammoniakwasser oder saure Verbindungen wie Phosphorsäure oder Schwefelsäure in geeigneter Weise eingesetzt. Zur Kontrolle der Schaumentwicklung können Antischaummittel, wie zum Beispiel Fettsäurepolyglykolester eingesetzt werden. Zur Aufrechterhaltung der Stabilität von Plasmiden können dem Medium geeignete selektiv wirkende Stoffe, wie zum Beispiel Antibiotika hinzugefügt werden. Um aerobe Bedingungen aufrechtzuerhalten, werden Sauerstoff oder Sauerstoffhaltige Gasmischungen, wie zum Beispiel Luft in die Kultur eingetragen. Die Temperatur der Kultur liegt normalerweise bei 20°C bis 45°C und vorzugsweise bei 25°C bis 40°C. Die Kultur wird solange fortgesetzt, bis sich ein Maximum des gewünschten Produktes gebildet hat. Dieses Ziel wird normalerweise innerhalb von 10 Stunden bis 160 Stunden erreicht.For pH control of the culture basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or ammonia water or acidic compounds such as Phosphoric acid or sulfuric acid in a suitable manner used. To control the foaming can Anti-foaming agents, such as fatty acid polyglycol esters be used. To maintain the stability of Plasmids may be selectively selective to the medium Substances such as antibiotics are added. Around maintain aerobic conditions, become oxygen or oxygen-containing gas mixtures, such as Air entered into the culture. The temperature of the culture is usually at 20 ° C to 45 ° C and preferably at 25 ° C to 40 ° C. The culture is continued until a maximum of the desired product has formed. This goal will normally take up to 10 hours Reached 160 hours.
Methoden zur Bestimmung von L-Aminosäuren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Analyse kann zum Beispiel so wie bei Spackman et al. (Analytical Chemistry, 30, (1958), 1190) beschrieben durch Anionenaustausch-Chromatographie mit: anschließender Ninhydrin-Derivatisierung erfolgen, oder sie kann durch reversed phase HPLC erfolgen, so wie bei Lindroth et al. (Analytical Chemistry (1979) 51: 1167-1174) beschrieben.Methods for the determination of L-amino acids are known from the Known in the art. The analysis can be like this for example as in Spackman et al. (Analytical Chemistry, 30, (1958), 1190) described by anion exchange chromatography with: followed by ninhydrin derivatization, or it can be done by reversed phase HPLC, as in Lindroth et al. (Analytical Chemistry (1979) 51: 1167-1174) described.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur fermentativen Herstellung von Aminosäuren.The inventive method is used for fermentative Production of amino acids.
Folgende Mikroorganismen wurden als Reinkulturen am 31.
Juli 2001 bei der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen
und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig, Deutschland) gemäß
Budapester Vertrag hinterlegt:
The following microorganisms were deposited as pure cultures on July 31, 2001 at the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ, Braunschweig, Germany) under the Budapest Treaty:
- - Escherichia coli DH5alphamcr/pXK99E (= DH5αmcr/pXK99E) als DSM 14440,Escherichia coli DH5alphamcr / pXK99E (= DH5αmcr / pXK99E) as DSM 14440,
- - Escherichia coli DH5alphamcr/pXK99Etmk (= DH5αmcr/ pXK99Etmk) als DSM 14439.Escherichia coli DH5alphamcr / pXK99Etmk (= DH5αmcr / pXK99Etmk) as DSM 14439.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The present invention will be described below with reference to Embodiments explained in more detail.
Die Isolierung von Plasmid-DNA aus Escherichia coli sowie alle Techniken zur Restriktion, Klenow- und alkalische Phosphatasebehandlung wurden nach Sambrook et al. (Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, USA) durchgeführt. Methoden zur Transformation von Escherichia coli sind ebenfalls in diesem Handbuch beschrieben.The isolation of plasmid DNA from Escherichia coli as well all techniques for restriction, Klenow and alkaline Phosphatase treatment was performed according to Sambrook et al. (Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, USA) carried out. Methods for the transformation of Escherichia coli are also described in this manual.
Die Zusammensetzung gängiger Nährmedien wie LB- oder TY- Medium kann ebenfalls dem Handbuch von Sambrook et al. entnommen werden. The composition of common nutrient media such as LB or TY Medium can also be found in the manual of Sambrook et al. be removed.
Chromosomale DNA aus C. glutamicum ATCC 13032 wurde wie bei Tauch et al., (1995, Plasmid 33: 168-179) beschrieben, isoliert und mit dem Restriktionsenzym Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung Sau3AI, Code no. 27-0913-02) partiell gespalten. Die DNA- Fragmente wurden mit shrimp alkalischer Phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Deutschland, Produktbeschreibung SAP, Code no. 1758250) dephosphoryliert. Die DNA des Cosmid-Vektors SuperCos1 (Wahl et al. (1987), Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 84: 2160-2164), bezogen von der Firma Stratagene (La Jolla, USA, Produktbeschreibung SuperCos1 Cosmid Vektor Kit, Code no. 251301) wurde mit dem Restriktionsenzym XbaI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung XbaI, Code no. 27-0948-02) gespalten und ebenfalls mit shrimp alkalischer Phosphatase dephosphoryliert.Chromosomal DNA from C. glutamicum ATCC 13032 was as in Tauch et al., (1995, Plasmid 33: 168-179), isolated and with the restriction enzyme Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description Sau3AI, Code no. 27-0913-02) partially cleaved. The DNA Fragments were extracted with shrimp alkaline phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany, Product description SAP, code no. 1758250) dephosphorylated. The DNA of the cosmid vector SuperCos1 (Wahl et al., 1987, Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 84: 2160-2164), obtained from the company Stratagene (La Jolla, USA, Product description SuperCos1 Cosmid Vector Kit, code no. 251301) was used with the Restriction enzyme XbaI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, Product Description XbaI, Code no. 27-0948-02) cleaved and also with shrimp alkaline phosphatase dephosphorylated.
Anschließend wurde die Cosmid-DNA mit dem Restriktionsenzym BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung BamHI, Code no. 27-0868-04) gespalten. Die auf diese Weise behandelte Cosmid-DNA wurde mit der behandelten ATCC13032-DNA gemischt und der Ansatz mit T4- DNA-Ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung T4-DNA-Ligase, Code no.27-0870-04) behandelt. Das Ligationsgemisch wurde anschließend mit Hilfe des Gigapack II XL Packing Extracts (Stratagene, La Jolla, USA, Produktbeschreibung Gigapack II XL Packing Extract, Code no. 200217) in Phagen verpackt.Subsequently, the cosmid DNA with the restriction enzyme BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, Product Description BamHI, Code no. 27-0868-04). The cosmid DNA treated in this way was labeled with the treated ATCC13032 DNA and the mixture with T4 DNA ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, Product Description T4 DNA Ligase, Code no. 27-0870-04) treated. The ligation mixture was then washed with Help with the Gigapack II XL Packing Extract (Stratagene, La Jolla, USA, Product description Gigapack II XL Packing Extract, Code no. 200217) in phages.
Zur Infektion des E. coli Stammes NM554 (Raleigh et al. 1988, Nucleic Acid Res. 16: 1563-1575) wurden die Zellen in 10 mM MgSO4 aufgenommen und mit einem Aliquot der Phagensuspension vermischt. Infektion und Titerung der Cosmidbank wurden wie bei Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor) beschrieben durchgeführt, wobei die Zellen auf LB-Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) + 100 µg/ml Ampicillin ausplattiert wurden. Nach Inkubation über Nacht bei 37°C wurden rekombinante Einzelklone selektioniert.To infect the E. coli strain NM554 (Raleigh et al 1988, Nucleic Acid Res. 16: 1563-1575), the cells were taken up in 10 mM MgSO 4 and mixed with an aliquot of the phage suspension. Infection and titering of the cosmidbank were performed as described by Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor), where the cells were plated on LB agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) + 100 μg / ml ampicillin. After incubation overnight at 37 ° C, recombinant single clones were selected.
Die Cosmid-DNA einer Einzelkolonie wurde mit dem Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) nach Herstellerangaben isoliert und mit dem Restriktionsenzym Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung Sau3AI, Product No. 27- 0913-02) partiell gespalten. Die DNA-Fragmente wurden mit shrimp alkalischer Phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Deutschland, Produktbeschreibung SAP, Product No. 1758250) dephosphoryliert. Nach gelelektrophoretischer Auftrennung erfolgte die Isolierung der Cosmidfragmente im Größenbereich von 1500 bis 2000 bp mit dem QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany).The cosmid DNA of a single colony was treated with the Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) isolated according to the manufacturer and with the Restriction enzyme Sau3AI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description Sau3AI, product no. 27- 0913-02) partially split. The DNA fragments were with shrimp alkaline phosphatase (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany, Product Description SAP, Product No. 1758250) dephosphorylated. To Gelelektrophoretischer separation was carried out the isolation the cosmid fragments in the size range of 1500 to 2000 bp with the QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany).
Die DNA des Sequenziervektors pZero-1 bezogen von der Firma Invitrogen (Groningen, Niederlande, Produktbeschreibung Zero Background Cloning Kit, Product No. K2500-01) wurde mit dem Restriktionsenzym BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung BamHI, Product No. 27-0868-04) gespalten. Die Ligation der Cosmidfragmente in den Sequenziervektor pZero-1 wurde wie von Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor) beschrieben durchgeführt, wobei das DNA- Gemisch mit T4-Ligase (Pharmacia Biotech, Freiburg, Deutschland) über Nacht inkubiert wurde. Dieses Ligationsgemisch wurde anschließend in den E. coli Stamm DH5αMCR (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences, U. S. A., 87: 4645-4549) elektroporiert (Tauch et al. 1994, FEMS Microbiol. Letters, 123: 343-7) und auf LB- Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) mit 50 mg/l Zeocin ausplattiert.The DNA of the sequencing vector pZero-1 obtained from the company Invitrogen (Groningen, Netherlands, product description Zero Background Cloning Kit, Product No. K2500-01) with the restriction enzyme BamHI (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, Product Description BamHI, Product No. 27-0868-04). The ligation of the cosmid fragments into the sequencing vector pZero-1 was as described by Sambrook et al. (1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor), whereby the DNA Mixture with T4 ligase (Pharmacia Biotech, Freiburg, Germany) was incubated overnight. This Ligation mixture was then added to the E. coli strain DH5αMCR (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A., 87: 4645-4549) (Tauch et al. 1994, FEMS Microbiol. Letters, 123: 343-7) and on LB Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) with 50 mg / L zeocin plated.
Die Plasmidpräparation der rekombinanten Klone erfolgte mit dem Biorobot 9600 (Product No. 900200, Qiagen, Hilden, Deutschland). Die Sequenzierung erfolgte nach der Dideoxy- Kettenabbruch-Methode von Sanger et al. (1977, Proceedings of the National Academy of Sciences, U. S. A., 74: 5463-5467) mit Modifikationen nach Zimmermann et al. (1990, Nucleic Acids Research, 18: 1067). Es wurde der "RR dRhodamin Terminator Cycle Sequencing Kit" von PE Applied Biosystems (Product No. 403044, Weiterstadt, Deutschland) verwendet. Die gelelektrophoretische Auftrennung und Analyse der Seciuenzierreaktion erfolgte in einem "Rotiphorese NF Acrylamid/Bisacrylamid" Gel (29 : 1) (Product No. A124.1, Roth, Karlsruhe, Germany) mit dem "ABI Prism 377" Sequenziergerät von PE Applied Biosystems (Weiterstadt, Deutschland).The plasmid preparation of the recombinant clones was carried out with the Biorobot 9600 (Product No. 900200, Qiagen, Hilden, Germany). The sequencing was carried out after the dideoxy Chain termination method of Sanger et al. (1977, Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A., 74: 5463-5467) with modifications according to Zimmermann et al. (1990, Nucleic Acids Research, 18: 1067). It became the "RR dRhodamin Terminator Cycle Sequencing Kit "by PE Applied Biosystems (Product No. 403044, Weiterstadt, Germany). Gel electrophoretic separation and analysis of the Secienzierreaktion took place in a "Rotiphorese NF Acrylamide / Bisacrylamide "Gel (29: 1) (Product No. A124.1, Roth, Karlsruhe, Germany) with the "ABI Prism 377" Sequencer from PE Applied Biosystems (Weiterstadt, Germany).
Die erhaltenen Roh-Sequenzdaten wurden anschließend unter Anwendung des Staden-Programpakets (1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231) Version 97-0 prozessiert. Die Einzelsequenzen der pZerol-Derivate wurden zu einem zusammenhängenden Contig assembliert. Die computergestützten Kodierbereichsanalysen wurden mit dem Pragramm XNIP (Staden, 1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231) angefertigt. Weitere Analysen wurden mit den "BLAST search programs" (Altschul et al., 1997, Nucleic Acids Research, 25: 3389-3402) gegen die non-redundant Datenbank des "National Center for Biotechnology Information" (NCBI, Bethesda, MD, USA) durchgeführt.The obtained crude sequence data were then under Application of the Staden Program Package (1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231), version 97-0. The Single sequences of pZerol derivatives became one coherent contig assembled. The computerized coding area analyzes were carried out with the Pragram XNIP (Staden, 1986, Nucleic Acids Research, 14: 217-231). Further analyzes were done with the "BLAST search programs" (Altschul et al., 1997, Nucleic Acids Research, 25: 3389-3402) against the non-redundant Database of the "National Center for Biotechnology Information "(NCBI, Bethesda, MD, USA).
Die erhaltene Nukleotidsequenz ist in SEQ ID No. 1 dargestellt. Die Analyse der Nukleotidsequenz ergab ein offenes Leseraster von 612 bp, welches als tmk-Gen bezeichnet wurde. Das tmk-Gen kodiert für ein Polypeptid von 203 Aminosäuren.The nucleotide sequence obtained is shown in SEQ ID no. 1 shown. Analysis of the nucleotide sequence revealed open reading frame of 612 bp, which is called tmk gene was designated. The tmk gene encodes a polypeptide of 203 amino acids.
Aus dem Stamm ATCC 13032 nach der Methode von Eikmanns et
al. (Microbiology 140: 1817-1828 (1994)) chromosomale DNA
isoliert. Aufgrund der aus Beispiel 2 für C. glutamicum
bekannten Sequenz des tmk-Gens wurden die folgenden
Oligonukleotide für die Polymerase Kettenreaktion
ausgewählt (siehe SEQ ID No. 3 und SEQ ID No. 4):
From strain ATCC 13032 according to the method of Eikmanns et al. (Microbiology 140: 1817-1828 (1994)) isolated chromosomal DNA. Because of the sequence of the tmk gene known from example 2 for C. glutamicum, the following oligonucleotides were selected for the polymerase chain reaction (see SEQ ID No. 3 and SEQ ID No. 4):
tmk for:
5'-TG GGT ACC-ATT CAA GCC GGA GCA CTA CC-3'
tmk int:
5'-GA TCT AGA-CAG CGC CGA ATC CGA TTC AT-3'tmk for:
5'-TG GGT ACC- SAT CAA GCC GGA GCA CTA CC-3 '
tmk int:
5'-GA TCT AGA -CAG CGC CGA ATC CGA TTC AT-3 '
Dabei wurden die Primer so ausgewählt, daß das amplifizierte Fragment das unvollständige Gen, beginnend mit der nativen Ribosomen-Bindestelle ohne Promotor-Region, sowie den vorderen Bereich des tmk-Gens enthält. Außerdem enuhält der Primer tmk for die Sequenz für die Schnittstelle der Restriktionsendonuklease KpnI, und der Primer tmk int die Schnittstelle der Restriktionsendonuklease XbaI, die in der oben dargestellten Nukleotidabfolge durch Unterstreichen markiert sind.The primers were chosen so that the amplified fragment the incomplete gene, starting with the native ribosome binding site without promoter region, and the anterior region of the tmk gene. also the primer contains tmk for the sequence for the Interface of the restriction endonuclease KpnI, and the Primer tmk int the interface of Restriction endonuclease XbaI described in the above shown nucleotide sequence by underlining are marked.
Die dargestellten Primer wurden von der Firma MWG-Biotech AG (Ebersberg, Deutschland) synthetisiert und nach der Standard-PCR-Methode von Innis et al. (PCR Protocols. A Guide to Methods and Applications, 1990, Academic Press) mit Pwo-Polymerase der Firma Roche Diagnostics GmbH (Mannheim, Deutschland) die PCR Reaktion durchgeführt. Mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion ermöglichen die Primer die Amplifikation eines 520 bp großen DNA-Fragmentes, welches das unvollständige tmk-Gen einschließlich der nativen Ribosomen-Bindestelle trägt.The primers shown were from MWG-Biotech AG (Ebersberg, Germany) synthesized and after the Standard PCR method of Innis et al. (PCR Protocols, A Guide to Methods and Applications, 1990, Academic Press) with Pwo polymerase from Roche Diagnostics GmbH (Mannheim, Germany) carried out the PCR reaction. With Help the polymerase chain reaction allow the primer the amplification of a 520 bp DNA fragment, which the incomplete tmk gene including the carries native ribosome binding site.
Das 520 bp große tmk-Fragment wurde mit den Restriktionsendonukleasen KpnI und XbaI gespalten und anschließend aus dem Agarosegel mit dem QiaExII Gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany) isoliert.The 520 bp tmk fragment was used with the Restriction endonucleases KpnI and XbaI cleaved and then from the agarose gel with the QiaExII gel Extraction Kit (Product No. 20021, Qiagen, Hilden, Germany) isolated.
Nach dem Stand der Technik wurde der IPTG-induzierbare Expressionsvektor pXK99E konstruiert. Der Vektor basiert auf dem Escherichia coli - Expressionsvektor pTRC99A (Amann et al., Gene 69: 301-315 (1988)) und enthält den durch Zugabe des Lactose-Derivates IPTG (Isopropyl-β-D- thiogalactopyranosid) induzierbaren trc-Promotor, die Terminationsregionen T1 und T2, den Replikationsursprung ColE1 aus E. Coli, das lacIq-Gen (Repressor des lac-Operons von E. coli), eine Mehrfachklonierschnittstelle (multiple clzning site, mcs) (Norrander, J. M. et al. Gene 26, 101-106 (183)) und das Kanamycin-Resistenzgen aph(3')-IIa aus E. coli (Beck et al. (1982), Gene 19: 327-336).In the prior art, the IPTG-inducible expression vector pXK99E was constructed. The vector is based on the Escherichia coli expression vector pTRC99A (Amann et al., Gene 69: 301-315 (1988)) and contains the trc promoter inducible by addition of the lactose derivative IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside), Termination regions T1 and T2, the replication origin ColE1 from E. coli, the lacI q gene (repressor of the lac operon of E. coli), a multiple cloning site (mcs) (Norrander, JM et al., Gene 26, 101-106 (183)) and the kanamycin resistance gene aph (3 ') - IIa from E. coli (Beck et al., 1982, Gene 19: 327-336).
Es wurde gefunden, dass sich der Vektor pXK99E ganz speziell dazu eignet, die Expression eines Genes zu regulieren, insbesondere die abgeschwächte Expression in coryneformen Bakterien zu bewirken. Der Vektor pXK99E ist ein E. coli-Expressionsvektor und kann in E. coli zur verstärkten Expression eines Genes eingesetzt werden.It was found that the vector pXK99E completely especially suited to the expression of a gene regulate, in particular, the attenuated expression in cause coryneform bacteria. The vector pXK99E is an E. coli expression vector and can be used in E. coli for enhanced expression of a gene can be used.
Da der Vektor in coryneforme Bakterien nicht selbständig replizieren kann bleibt dieser nur dann in der Zelle erhalten, wenn er ins Chromosom integriert. Die Besonderheit dieses Vektors hierbei ist der Einsatz zur regulierten Expression eines Gens nach Klonierung eines Genabschnittes aus dem vorderen Bereich des entsprechenden Gens in den Vektor, enthaltend das Startkodon und die native Ribosomen-Bindestelle, und anschließender Integration des Vektors in coryneformen Bakterien, insbesondere C. glutamicum. Durch Zugabe dosierter Mengen von IPTG zum Nährmedium wird die Genexpreesion reguliert. Dabei bewirken Mengen von 1 µM/l bis zu 10 µM/l IPTG eine sehr schwache Expression des entsprechenden Gens und Mengen von 10 µM/l bis zu 100 µM/l eine leicht abgeschwächte bis normale Expression des entsprechenden Gens.As the vector is not independent in coryneform bacteria it can only replicate in the cell obtained when integrated into the chromosome. The Special feature of this vector here is the use for Regulated expression of a gene after cloning of a gene Genabschnittes from the front of the corresponding Gene into the vector, containing the start codon and the native ribosome binding site, and subsequent Integration of the vector into coryneform bacteria, especially C. glutamicum. By adding metered quantities IPTG is used as a nutrient medium to regulate gene expulsion. In this case, quantities of 1 μM / l up to 10 μM / l IPTG cause one very weak expression of the corresponding gene and amounts from 10 μM / L up to 100 μM / L a slightly weakened up normal expression of the corresponding gene.
Der konstruierte E. coli-Expressionsvektor pXK99E wurde mittels Elektroporation (Tauch et al. 1994, FEMS Microbiol Letters, 123: 343-347) in E. coli DH5αmcr (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences U. S. A., 87: 4645-4649) transferiert. Die Selektion der Transformanten erfolgte auf LB Agar (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N. Y., 1989), der mit 50 mg/l Kanamycin supplementiert worden war.The engineered E. coli expression vector pXK99E was isolated by electroporation (Tauch et al., 1994, FEMS Microbiol Letters, 123: 343-347) in E. coli DH5αmcr (Grant, 1990, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 87: 4645 -4649). The selection of the transformants was performed on LB agar (Sambrook et al, Molecular Cloning:... A Laboratory Manual 2 nd Ed, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989), which had been supplemented with 50 mg / l kanamycin was.
Plasmid DNA wurde aus einer Transformante nach den üblichen Methoden isoliert (Peters-Wendisch et al., 1998, Microbiology, 144, 915-927), mit der Restriktionsendonuklease NcoI geschnitten und das Plasmid durch anschließende Agarosegel-Elektrophorese überprüft.Plasmid DNA was made from a transformant according to the usual Isolated methods (Peters-Wendisch et al., 1998, Microbiology, 144, 915-927), with the Restriction endonuclease NcoI cut and the plasmid checked by subsequent agarose gel electrophoresis.
Das so erhaltene Plasmidkonstrukt wurde als pXK99E (Fig. 1) bezeichnet. Der durch Elektroporation des Plasmides pX. FC99E in den E.coli-Stamm DH5αmcr erhaltene Stamm wurde E. coli DH5alphamcr/pXK99E ( = DH5αmcr/pXK99E) genannt und arn 31. Juli 2001 als DSM 14440 bei der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig, Deutschland) gemäß Budapester Vertrag hinterlegt. The resulting plasmid construct was designated pXK99E ( Figure 1). The by electroporation of the plasmid pX. FC99E strain obtained in E. coli strain DH5αmcr was named E. coli DH5alphamcr / pXK99E (= DH5αmcr / pXK99E) and was listed as DSM 14440 on July 31, 2001 in the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ, Braunschweig, Germany) Budapest Treaty deposited.
Als Vektor wurde der in Beispiel 3.2 beschriebene E. coli- Expressionsvektor pXK99E verwendet. DNA dieses Plasmids würde mit den Restriktionsenzymen KpnI und XbaI vollständig gespalten und anschließend mit shrimp alkalischer Phosphatase (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Deutschland, Produktbeschreibung SAP, Product No. 1758250) dephosphoryliert.The vector used was the E. coli described in Example 3.2. Expression vector pXK99E used. DNA of this plasmid would be complete with the restriction enzymes KpnI and XbaI split and then with shrimp alkaline Phosphatase (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Germany, Product Description SAP, Product No. 1758250) dephosphorylated.
Das in Beispiel 3.1 beschriebene, mittels PCR gewonnene und mit den Restriktionsendonukleasen KpnI und XbaI gespaltene ca. 500 bp große tmk-Fragment wurde mit dem vorbereiteten Vektor pXK99E gemischt und der Ansatz mit T4-DNA-Ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Deutschland, Produktbeschreibung T4-DNA-Ligase, Code no. 27-0870-04) behandelt. Der Ligationsansatz wurde in den E. coli Stamm DH5αmcr (Hanahan, In: DNA Cloning. A Practical Approach. Vol. I, IRL-Press, Oxford, Washington DC, USA) transformiert. Die Selektion von Plasmid-tragenden Zellen erfolgte durch Ausplattieren des Transformationsansatzes auf LB-Agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) mit 50 mg/l Kanamycin. Nach Inkubation über Nacht bei 37°C wurden rekombinante Einzelklone selektioniert. Plasmid DNA wurde aus einer Transformante mit dem Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) nach Herstellerangaben isoliert und mit den Restriktionsenzymen KpnI und XbaI gespalten, um das Plasmid durch anschließende Agarosegel-Elektrophorese zu überprüfen. Das erhaltene Plasmid wurde pXK99Etmk genannt. Es ist in Fig. 2 dargestellt. The approximately 500 bp tmk fragment obtained by PCR and cleaved with the restriction endonucleases KpnI and XbaI described in Example 3.1 was mixed with the prepared vector pXK99E and the mixture with T4 DNA ligase (Amersham Pharmacia, Freiburg, Germany, product description T4 DNA ligase, Code no. 27-0870-04). The ligation mixture was transformed into E. coli strain DH5αmcr (Hanahan, In: DNA Cloning, A Practical Approach, Vol I, IRL-Press, Oxford, Washington DC, USA). The selection of plasmid-carrying cells was carried out by plating out the transformation mixture on LB agar (Lennox, 1955, Virology, 1: 190) with 50 mg / l kanamycin. After incubation overnight at 37 ° C, recombinant single clones were selected. Plasmid DNA was isolated from a transformant with the Qiaprep Spin Miniprep Kit (Product No. 27106, Qiagen, Hilden, Germany) according to the manufacturer's instructions and cleaved with the restriction enzymes KpnI and XbaI to check the plasmid by subsequent agarose gel electrophoresis. The resulting plasmid was named pXK99Etmk. It is shown in FIG. 2.
Der in Beispiel 3 genannte Vektor pXK99Etmk wurde nach der Elektroporationsmethode von Tauch et al.,(1989 FEMS Microbiology Letters 123: 343-347) in den Stamm C. glutamicum DSM5715 elekroporiert. Der Vektor kann in DSM5715 nicht selbständig replizieren und bleibt nur dann in der Zelle erhalten, wenn er ins Chromosom integriert hat. Die Selektion von Klonen mit integriertem pXK99Etmk erfolgte durch Ausplattieren des Elekroporationsansatzes auf LB-Agar (Sambrock et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Habor, New York, 1989), der mit 15 mg/l Kanamycin und IPTG (1 mM/l) supplementiert worden war.The vector pXK99Etmk mentioned in Example 3 was electroporated into the strain C. glutamicum DSM5715 by the electroporation method of Tauch et al., (1989 FEMS Microbiology Letters 123: 343-347). The vector can not self-replicate in DSM5715 and is retained in the cell only if it has integrated into the chromosome. The selection of clones with integrated pXK99Etmk was carried out by plating out the Elekroporationsansatzes on LB agar (Sambrook et al, Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2 nd Ed, Cold Spring Harbor, New York, 1989.), The 15 mg / l Kanamycin and IPTG (1 mM / L).
Für den Nachweis der Integration wurde das tmk-Fragment nach der Methode "The DIG System Users Guide for Filter Hybridization" der Firma Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Deutschland, 1993) mit dem Dig- Hybridisierungskit der Firma Boehringer markiert.For proof of integration, the tmk fragment became according to the method "The DIG System Users Guide for Filters Hybridization "the company Boehringer Mannheim GmbH (Mannheim, Germany, 1993) with the dig- Hybridization kit of the company Boehringer marked.
Chromosomale DNA eines potentiellen Integranten wurde nach der Methode von Eikmanns et al. (Microbiology 140: 1817- 1828 (1994)) isoliert und jeweils mit den Restriktionsenzymen NcoI und KpnI geschnitten. Die entstehenden Fragmente wurden mittels der Agarosegel- Elektrophorese aufgetrennt und mit dem Dig-Hybrisierungskit der Firma Boehringer bei 68°C hybridisiert. Das in Beispiel 3 genannte Plasmid pXK99Etmk hatte innerhalb des chromosomalen tmk-Gens ins Chromosom von DSM5715 inseriert. Der Stamm wurde als DSM5715::pXK99Etmk bezeichnet. Chromosomal DNA of a potential integrante was reduced the method of Eikmanns et al. (Microbiology 140: 1817- 1828 (1994)) and each with the Restriction enzymes NcoI and KpnI cut. The resulting fragments were purified by agarose gelation. Separated electrophoresis and with the Dig Hybrisierungskit Boehringer hybridized at 68 ° C. That in example 3 called plasmid pXK99Etmk had within the Inserted chromosomal tmk gene into the chromosome of DSM5715. The root was named DSM5715 :: pXK99Etmk.
Der in Beispiel 4 erhaltene C. glutamicum Stamm DSNi5715::pCXK99Etmk wurde in einem zur Produktion von Lysin gee::igneten Nährmedium kultiviert und der Lysingehalt im Kult urüberstand bestimmt. Durch Zugabe von IPTG (10 µM/l) kommt es, durch den trc-Promotor reguliert, zu einer abgeschwächten Expression des tmk-Gens.The C. glutamicum strain obtained in Example 4 DSNi5715 :: pCXK99Etmk was in one for the production of lysine gee :: igneten culture medium and the lysine content in the Cult supernatant determined. By adding IPTG (10 μM / l) it comes, regulated by the trc promoter, to a attenuated expression of the tmk gene.
Dazu wurde der Stamm zunächst auf Agarplatte mit dem entsprechenden Antibiotikum (Hirn-Herz Agar mit Kanamycin (25 mg/l) und IPTG (10 µM/l) für 24 Stunden bei 33°C inkubiert. Ausgehend von dieser Agarplattenkultur wurde eine Vorkultur angeimpft (10 ml Medium im 100 ml Erlenmeyerkolben). Als Medium für die Vorkultur wurde das Vollmedium CgIII verwendet.For this, the strain was first on agar plate with the appropriate antibiotic (brain-heart agar with kanamycin (25 mg / L) and IPTG (10 μM / L) for 24 hours at 33 ° C incubated. Based on this agar plate culture was a preculture inoculated (10 ml of medium in 100 ml Erlenmeyer flask). As a medium for pre-culture was the Full medium CgIII used.
Diesem wurde Kanamycin (25 mg/l) und IPTG (10 µM/l) zugesetzt. Die Vorkultur wurde 16 Stunden bei 33°C bei 240 rpm auf dem Schüttler inkubiert. Von dieser Vorkultur wurde eine Hauptkultur angeimpft, so daß die Anfangs-OD (660 nm) der Hauptkultur 0,1 OD betrug. Für die Hauptkultur wurde das Medium MM verwendet. This was Kanamycin (25 mg / l) and IPTG (10 uM / l) added. The preculture was 16 hours at 33 ° C at 240 rpm incubated on the shaker. From this preculture was seeded a major culture so that the initial OD (660 nm) the main culture was 0.1 OD. For the main culture was the medium MM is used.
CSL, MOPS und die Salzlösung werden mit Ammoniakwasser auf pH 7 eingestellt und autoklaviert. Anschließend werden die sterilen Substrat- und Vitaminlösungen zugesetzt, sowie das trocken autoklavierte CaCO3 zugesetzt.CSL, MOPS and saline are adjusted to pH 7 with ammonia water and autoclaved. Subsequently, the sterile substrate and vitamin solutions are added and the dry autoclaved CaCO 3 is added.
Die Kultivierung erfolgt in 10 ml Volumen in einem 100 ml Erlenmeyerkolben mit Schikanen. Es wurde Kanamycin (25 mg/l) und IPTG (10 µM/l) zugesetzt. Die Kultivierung erfolgte bei 33°C und 80% Luftfeuchtigkeit.The cultivation is carried out in 10 ml volume in a 100 ml Erlenmeyer flask with harassment. It was kanamycin (25 mg / L) and IPTG (10 μM / L). The cultivation took place at 33 ° C and 80% humidity.
Nach 72 Stunden wurde die OD bei einer Meßwellenlänge von 660 nm mit dem Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, München) ermittelt. Die gebildete Lysinmenge wurde mit einem Aminosäureanalysator der Firma Eppendorf-BioTronik (Hamburg, Deutschland) durch Ionenaustauschchromatographie und Nachsäulenderivatisierung mit Ninhydrindetektion bestimmt.After 72 hours, the OD became at a measuring wavelength of 660 nm with the Biomek 1000 (Beckmann Instruments GmbH, Munich). The amount of lysine formed was with an amino acid analyzer from Eppendorf-BioTronik (Hamburg, Germany) by ion exchange chromatography and post-column derivatization with ninhydrin detection certainly.
In Tabelle 1 ist das Ergebnis des Versuchs dargestellt:Table 1 shows the result of the experiment:
Kurze Beschreibung der Figuren:Brief description of the figures:
Fig. 1: Karte des Plasmids pXK99E, Fig. 1: Map of the plasmid pXK99E,
Fig. 2: Karte des Plasmids pXK99Etmk. Fig. 2: Map of the plasmid pXK99Etmk.
Die verwendeten Abkürzungen und Bezeichnungen haben
folgende Bedeutung.
Kan: Kanamycin Resistenz-Gen aph(3')-IIa aus
Escherichia coli
KpnI Schnittstelle des Restriktionsenzyms KpnI
NcoI Schnittstelle des Restriktionsenzyms NcoI
XbaI Schnittstelle des Restriktionsenzyms XbaI
Ptrc trc-Promotor
T1 Terminationsregion T1
T2 Terminationsregion T2
lacIq lacIq-Repressor des lac-Operons von
Escherichia coli
oriV Replikationsursprung ColE1 aus E. coli
tmk klonierter Bereich des tmk-Gens
The abbreviations and designations used have the following meaning.
Kan: kanamycin resistance gene aph (3 ') - IIa from Escherichia coli
KpnI site of the restriction enzyme KpnI
NcoI site of the restriction enzyme NcoI
XbaI restriction enzyme XbaI site
Ptrc trc promoter
T1 termination region T1
T2 termination region T2
lacIq lacIq repressor of the lac operon of Escherichia coli
oriV replication origin ColE1 from E. coli
tmk cloned region of the tmk gene
Claims (23)
- a) Polynukleotid, das mindestens zu 70% identisch ist mit einem Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das die Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2 enthält,
- b) Polynukleotid, das für ein Polypeptid kodiert, das eine Aminosäuresequenz enthält, die zu mindestens 70% identisch ist mit der Aminosäuresequenz von SEQ ID No. 2,
- c) Polynukleotid, das komplementär ist zu den Polynukleotiden von a) oder b), und
- d) Polynukleotid, enthaltend mindestens 15 aufeinanderfolgende Nukleotide der Polynukleotidsequenz von a), b) oder c),
- a) polynucleotide that is at least 70% identical to a polynucleotide encoding a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO. 2 contains
- b) polynucleotide which codes for a polypeptide which contains an amino acid sequence which is at least 70% identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO. 2,
- c) polynucleotide which is complementary to the polynucleotides of a) or b), and
- d) polynucleotide containing at least 15 consecutive nucleotides of the polynucleotide sequence of a), b) or c),
- a) die Nukleotidsequenz, gezeigt in SEQ ID No. 1, oder
- b) mindestens eine Sequenz, die der Sequenz (i) innerhalb des Bereichs der Degeneration des genetischen Kodes entspricht, oder
- c) mindestens eine Sequenz, die mit der zur Sequenz (i) oder (ii) komplementären Sequenz hybridisiert, und gegebenenfalls
- d) funktionsneutrale Sinnmutationen in (i).
- a) the nucleotide sequence shown in SEQ ID no. 1, or
- b) at least one sequence corresponding to the sequence (i) within the range of the degeneracy of the genetic code, or
- c) at least one sequence that hybridizes with the sequence complementary to sequence (i) or (ii), and optionally
- d) functionally neutral sense mutations in (i).
- 1. 9.1 zur regulierten Expression eines Genes, insbesondere zur abgeschwächten Genexpression in coryneformen Bakterien eingesetzt werden kann,
- 2. 9.2 dessen Restriktionskarte in Fig. 1 wiedergegeben wird, und
- 3. 9.3 der in dem E. coli-Stamm DH5alphamcr/pXK99E unter der Nr. DSM 14440 bei der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen hinterlegt ist.
- 1. 9.1 can be used for the regulated expression of a gene, in particular for attenuated gene expression in coryneform bacteria,
- 2. 9.2 whose restriction map is reproduced in Fig. 1, and
- 3. 9.3 which is deposited in the E. coli strain DH5alphamcr / pXK99E under No. DSM 14440 in the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures.
- a) Fermentation der die gewünschte L-Aminosäure produzierenden coryneformen Bakterien, in denen man zumindest das tmk-Gen oder dafür kodierende Nukleotidsequenzen abschwächt, insbesondere ausschaltet;
- b) Anreicherung der L-Aminosäure im Medium oder in den Zellen der Bakterien, und
- c) Isolierung der L-Aminosäure.
- a) fermentation of the desired L-amino acid-producing coryneform bacteria, in which at least the tmk gene or nucleotide sequences coding for it are attenuated, in particular switched off;
- b) accumulation of the L-amino acid in the medium or in the cells of the bacteria, and
- c) Isolation of the L-amino acid.
- 1. 16.1 das für die Dihydrodipicolinat-Synthase kodierende Gen dapA,
- 2. 16.2 das für die Glyceraldehyd-3-Phosphat Dehydrogenase kodierende Gen gap,
- 3. 16.3 das für die Triosephosphat-Isomerase kodierende Gen tpi,
- 4. 16.4 das für die 3-Phosphoglycerat-Kinase kodierende Gen pgk,
- 5. 16.5 das für die Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase kodierende Gen zwf,
- 6. 16.6 das für die Pyruvat-Carboxylase kodierende Gen pyc,
- 7. 16.7 das für die Malat-Chinon-Oxidoreduktase kodierende Gen mqo,
- 8. 16.8 das für eine feed back resistente Aspartatkinase kodierende Gen lysC,
- 9. 16.9 das für den Lysin-Export kodierende Gen lysE,
- 10. 16.10 das für die Homoserin-Dehydrogenase kodierende Gen hom,
- 11. 16.11 das für die Threonin-Dehydratase kodierende Gen ilvA oder das für eine feed back resistente Threonin-Dehydratase kodierende Allel ilvA(Fbr),
- 12. 16.12 das für die Acetohydroxysäure-Synthase kodierende Gen ilvBN,
- 13. 16.13 das für die Dihydroxysäuredehydratase kodierende Gen ilvD,
- 14. 16.14 das für das Zwa1-Protein kodierende Gen zwa1,
- 1. 16.1 the gene dapA coding for the dihydrodipicolinate synthase,
- 2. 16.2 the gene gap coding for the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,
- 3. 16.3 the gene tpi coding for the triosephosphate isomerase,
- 4. 16.4 the gene pgk coding for the 3-phosphoglycerate kinase,
- 5. 16.5 the gene coding for the glucose-6-phosphate dehydrogenase zwf,
- 6. 16.6 the pyruvate carboxylase-encoding gene pyc,
- 7. 16.7 the malate-quinone oxidoreductase-encoding gene mqo,
- 8. 16.8 the lysC gene coding for a feedback-resistant aspartate kinase,
- 9. 16.9 the lysine export-encoding gene lysE,
- 10. 16.10 the homoserine dehydrogenase-encoding gene hom,
- 11. 16.11 the ilvA gene coding for the threonine dehydratase or the allele ilvA coding for a feed-back-resistant threonine dehydratase (Fbr),
- 12. 16.12 the gene ilvBN coding for the acetohydroxy acid synthase,
- 13. 16.13 the gene ilvD coding for the dihydroxy acid dehydratase,
- 14. 16.14 the Zwa1 protein coding gene zwa1,
- 1. 17.1 das für die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase kodierende Gen pck,
- 2. 17.2 das für die Glucose-6-Phosphat-Isomerase kodierende Gen pgi,
- 3. 17.3 das für die Pyruvat-Oxidase kodierende Gen poxB,
- 4. 17.4 das für das Zwa2-Protein kodierende Gen zwa2,
- 1. 17.1 the gene coding for the phosphoenolpyruvate carboxykinase pck,
- 2. 17.2 the gene coding for the glucose-6-phosphate isomerase gene pgi,
- 3. 17.3 the gene poxB coding for the pyruvate oxidase,
- 4. 17.4 the Zwa2 protein encoding gene zwa2,
- 1. 23.1 zur regulierten Expression des tmk-Genes, insbesondere zur abgeschwächten Genexpression in coryneformen Bakterien eingesetzt werden kann,
- 2. 23.2 dessen Restriktionskarte in Fig. 2 wiedergegeben wird, und
- 3. 23.3 der in dem E. coli-Stamm DH5alphamcr/pXK99Etmk unter der Nr. DSM 14439 bei der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen hinterlegt ist.
- 1. 23.1 can be used for the regulated expression of the tmk gene, in particular for the attenuated gene expression in coryneform bacteria,
- 2. 23.2 whose restriction map is reproduced in Fig. 2, and
- 3. 23.3 which is deposited in the E. coli strain DH5alphamcr / pXK99Etmk under the number DSM 14439 in the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures.
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