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WO2006001379A1 - ジペプチドの製造法 - Google Patents

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WO2006001379A1
WO2006001379A1 PCT/JP2005/011636 JP2005011636W WO2006001379A1 WO 2006001379 A1 WO2006001379 A1 WO 2006001379A1 JP 2005011636 W JP2005011636 W JP 2005011636W WO 2006001379 A1 WO2006001379 A1 WO 2006001379A1
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WO
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dna
amino acid
gene
seq
protein
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Application number
PCT/JP2005/011636
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shin-Ichi Hashimoto
Kazuhiko Tabata
Original Assignee
Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. filed Critical Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd.
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Priority to CN200580020690.6A priority patent/CN1973042B/zh
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/93—Ligases (6)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
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    • C07K5/06008—Dipeptides with the first amino acid being neutral
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    • C07K5/06069—Ser-amino acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02—Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione

Definitions

  • the present invention has the ability to produce a protein having an activity to produce one or more amino acid-dipeptides, and the ability to produce at least one of the one or more amino acids.
  • the present invention relates to a method for producing a dipeptide, comprising culturing a microorganism having a medium in a medium, producing and accumulating the dipeptide in the medium, and collecting the medium strength dipeptide.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 Today, many amino acids are produced by so-called fermentation methods (see Non-Patent Documents 1 and 2).
  • the fermentation method referred to here means that a microorganism is cultured in a medium having an inexpensive material power such as glucose, acetic acid, methanol, ammonia, ammonium sulfate, corn steep liquor, etc., and the metabolic activity of the microorganism is used for the purpose.
  • Means to obtain the amino acid of Fermentation is an excellent method for producing amino acids from inexpensive raw materials with a low environmental impact.
  • Non-Patent Document 3 a method using the reverse reaction of proteolytic enzyme (protease) (see Non-Patent Document 3), a method using thermostable aminoacyl t-RNA synthetase (Patent Documents 1- 4), a method using the reverse reaction of proline iminopeptidase (see Patent Document 5), a method using non-ribosomal peptide synthetase (hereinafter referred to as NRPS) (Non-Patent Documents 4 and 5 and Patent Document 6) 7)) is known.
  • proteolytic enzyme proteolytic enzyme
  • Patent Documents 1- 4 a method using thermostable aminoacyl t-RNA synthetase
  • Patent Document 5 a method using the reverse reaction of proline iminopeptidase
  • NRPS non-ribosomal peptide synthetase
  • 4'-phosphopantetheine a coenzyme smaller than the enzyme molecular weight SNRPS, is not required.
  • ⁇ -Gnoretaminocysteine synthetase, glutathione synthetase, D-a Also known as a group of peptide synthetases, such as D-Ala-D-Ala ligase and D-Ala-ligase, ⁇ oly-y-glutamate synthetase It has been.
  • Most of these enzymes use D-amino acid as a substrate or catalyze the formation of a peptide bond at the ⁇ -position carboxyl group, so peptide bonds at the L-amino acid carboxyl group. Cannot be used to synthesize dipeptides.
  • the Streptomvces noursei ATCC11455 strain is completely similar to the NRPS enzyme and is a protein (albC)
  • the product is responsible for the synthesis of the cyclo (L-phenylalany ⁇ L-leucine) structure, Escherichia coli and Streptomye with the albC gene introduced.
  • arbonorcin was detected when cyclodipeptide oxidase was allowed to act on the culture solution of St reptomvces lividans (see Non-Patent Document 6).
  • the iS ⁇ kC gene product produced a linear dipeptide. Then there is no report.
  • Non-Patent Document 1 Amino Acid Fermentation, Academic Publishing Center, Hiroshi Aida et al. (1986)
  • Non-Patent Document 2 Biotechnology 2nd ed., Vol.6, Products of Primary Metabolism, VCH
  • Non-Patent Document 3 J. Biol. Chem., 119, 707-720 (1937)
  • Non-Patent Document 4 Chem. Biol, 7, 373-384 (2000)
  • Non-Patent Document 5 FEBS Lett., 498, 42-45 (2001)
  • Non-Patent Document 6 Chemistry & Biol., 9, 1355-1364 (2002)
  • Non-Patent Document 7 J. Ind. Microbiol, 2, 201-208 (1987)
  • Non-Patent Document 8 Enzyme. Microbial. TechnoL, 29, 400-406 (2001)
  • Non-Patent Document 9 Nature, 390, 249-256 (1997)
  • Patent Document 1 JP-A-58-146539
  • Patent Document 2 JP-A-58-209991
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 58-209992
  • Patent Document 4 JP-A-59-106298
  • Patent Document 5 Pamphlet of International Publication No. 03-010307
  • Patent Document 6 US Patent No. 5795738
  • Patent Document 7 US Patent No. 5652116
  • Patent Document 8 Pamphlet of International Publication No. 00-03009
  • An object of the present invention is to produce one or more amino acids having a protein having an activity of producing a dipeptide, and to produce at least one of the one or more amino acids.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a dipeptide, comprising culturing a microorganism having an ability to accumulate in a medium, producing and accumulating the dipeptide in the medium, and collecting the medium-dipeptide.
  • the present invention relates to the following (1) to (15).
  • One or more amino acid abilities A culture medium of a microorganism having the ability to produce a protein having an activity of producing a dipeptide and the ability to produce at least one of the one or more amino acids
  • a method for producing a dipeptide comprising: culturing the peptide in a medium, producing and accumulating the dipeptide in the medium, and collecting the dipeptide from the medium.
  • a protein having an amino acid sequence represented by any of SEQ ID Nos: 1 to 8 is represented by any of SEQ ID Nos: 1 to 8
  • amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 8 the amino acid sequence has one or more amino acids deleted, substituted or added, and a dipeptide is generated from one or more amino acids.
  • a protein comprising an amino acid sequence having 65% or more homology with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 8, and having an activity to generate one or more amino acid dipeptides
  • One or more amino acids are deleted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37 or 38 A protein that has the ability to form a substituted or added amino acid and that generates a dipeptide from one or more amino acids
  • a protein comprising an amino acid sequence having 65% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37 or 38, and having an activity to produce one or more amino acid dipeptides
  • NRPS non-ribosomal peptide synthetase
  • a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 43, and having an activity of generating one or more amino acid dipeptides
  • a protein comprising an amino acid sequence having 65% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 43, and having an activity to generate one or more amino acid dipeptides (3) From one or more amino acids
  • the method according to (1) or (2) above, wherein the protein having an activity to generate a dipeptide is a protein encoded by DNA selected from the following [1] to [8]
  • [5] Encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA having a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 39 or 40 and has an activity of generating a dipeptide from one or more amino acids DNA
  • DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 44 [8] A protein having the activity of generating a dipeptide with one or more amino acid strengths under stringent conditions with DNA having a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 44 DNA to encode
  • [1] A method for alleviating or canceling at least one mechanism for controlling biosynthesis of the amino acid.
  • [2] A method for enhancing expression of at least one enzyme involved in the biosynthesis of the amino acid.
  • microorganism belongs to the genus Escherichia, Corynebacterium, Bacillus, Serratia, Syudomonas or Streptomyces.
  • Microorganisms belonging to the genus Escherichia, Corynebacterium, Bacillus, Serratia, Syudomonas or Streptomyces are Escherichia coli, Corynebataterium glutamicum, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebata Terium 'Ratato Amentum', Corynebacteria 'Flavum', Corynebaterum 'Ehuyciens', Bacillus' Satylus, Bacillus' Megaterium, Serratia' Marcescens, Jujumonas'Petida, P. aeruginosa, Streptomyces serica The manufacturing method of (6) above, which is Mrs. Rebidance.
  • peptide uptake protein The activity of one or more peptidases and one or more proteins having peptide uptake activity (hereinafter also referred to as peptide uptake protein) decreased or lost by the microorganism Any one of the production methods of (1) to (5) above, which is a microorganism.
  • the peptide uptake protein has a protein having the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 49 to 53, or has 80% or more homology with the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 49 to 53.
  • microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia, Bacillus or Corynebataterium.
  • Microorganisms belonging to the genus Escherichia, Bacillus or Corynebaterum are: Escherichia coli, Corynebatarum 'Glutamicum, Corynebatarum' Ammoniagenes, Corynebatarum 'Ratatofumentum, Corynebacte
  • Escherichia coli Escherichia coli
  • Corynebatarum 'Glutamicum Corynebatarum' Ammoniagenes
  • Corynebatarum 'Ratatofumentum Corynebacte
  • the process according to (12) above which is Ilum flavum, Corynebacterium 'Ewiciens, Bacillus subtilis or Bacillus megaterium.
  • Amino acids are L-alanine, L-glutamine, L-glutamic acid, glycine, L-parin, L-leucine, L-isoleucine, L-proline, L-phenylalanine, L-tryptophan, L-methionine, L-serine, L-threonine, L-cystine, L-asparagine, L-tyrosine, L-lysine, L-arginine, L-histidine, L-aspartic acid, L-a-aminobutyric acid, L-4-hydroxyproline, L — 3—Hydroxyproline, L-orthine and L-citrullinker are also selected amino acids, the production method according to any one of (1) to (13) above.
  • R 1 and R 2 are the same or different, L-alanine, L-glutamine, L-gluta Minic acid, glycine, L-parin, L-leucine, L-isoleucine, L-proline, L-fe-lualanine, L-tryptophan, L-methionine, L-serine, L-threonine, L-cystine, L-raspargin , L-tyrosine, L-lysine, L-arginine, L-histidine, L-aspartic acid, L-a-aminobutyric acid, L-4-hydroxyproline, L-3-hydroxyproline, L-orthine and L- Citrullinker represents a selected amino acid), which is a dipeptide represented by any one of the above (1) to (14).
  • one or more amino acids have the ability to produce a protein having an activity of generating a dipeptide, and produce at least one of the one or more amino acids. It is possible to provide a method for producing a dipeptide characterized by culturing a microorganism having ability in a medium, producing and accumulating the dipeptide in the medium, and collecting the medium strength dipeptide.
  • FIG. 1 is a diagram showing the construction process of plasmid pPE43.
  • FIG. 2 is a diagram showing the process of constructing plasmid pQE60ywffi.
  • FIG. 3 is a diagram showing the process of constructing pAL-nou and pAL-alb, which are expression plasmid vectors for proteins having the activity of synthesizing linear dipeptides.
  • FIG. 4 is a diagram showing the process of constructing PPE56, an mffi gene expression enhanced vector.
  • FIG. 5 is a diagram showing the construction process of ⁇ gene and PPE86, a gene expression vector.
  • FIG. 6 is a diagram showing the construction process of PPHEA2, which is a desensitized Ehg gene expression vector, and PPHEAF2, which is a desensitized ⁇ gene and a desensitized amE gene expression plasmid vector.
  • vwffi Bacinoles' gene from 168 subtilis strains
  • albC ⁇ gene or ⁇ similar gene
  • aroF te Desensitized 2E gene
  • the protein having an activity to generate one or more amino acid-dipeptides used in the production method of the present invention is a protein having an activity to generate a dipeptide in which the same or different amino acids are peptide-bonded from one or more amino acids. ! /, Even if it is a misaligned protein,
  • SEQ ID NOS: 1 to 8 a protein having an amino acid sequence represented by a shift
  • amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 8 the amino acid sequence has one or more amino acids deleted, substituted or added, and a dipeptide is generated from one or more amino acids.
  • [3] a protein comprising an amino acid sequence having 65% or more homology with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOS: 1 to 8, and having an activity of generating one or more amino acid dipeptides,
  • a protein comprising an amino acid sequence having 65% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37 or 38, and having an activity of producing one or more amino acid-dipeptides;
  • a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 43, and having an activity of producing one or more amino acid-dipeptides;
  • a protein comprising an amino acid sequence having 65% or more homology with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 43, and having an activity of generating one or more amino acid dipeptides.
  • the amino acid is an amino acid produced by a microorganism used in the production method of the present invention described later, preferably L-amino acid and glycine, more preferably L-alanine, L-glutamine.
  • the number of amino acids to be deleted, substituted or added is not particularly limited, but is a number that can be deleted, substituted or added by a known method such as the above-mentioned site-specific mutagenesis. From several tens, preferably 1 to 20, more preferably 1 to: LO, and further preferably 1 to 5.
  • amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 8, 37, 38 or 43 one or more amino acids are deleted, substituted or added in one or more at any position in the same sequence. Of amino acids may be deleted, substituted or added.
  • amino acids capable of amino acid substitution include SEQ ID NOS: 1 to 8, SEQ ID NOS: 37 and 38, or known amino acid sequences represented by NRPS and SEQ ID NO: 43, respectively.
  • known alignment software include alignment analysis software included in gene analysis software Genetyx (Software Development Co., Ltd.). As analysis parameters of the analysis software, default values can be used.
  • amino acid positions at which amino acid deletion or attachment can be performed include, for example, the N-terminal side of the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 1 to 8, 37, 38 and 43, and C The terminal side can be raised.
  • Amino acids that are substituted or added, which may be deleted, substituted or attached at the same time, may be natural or non-natural.
  • Natural amino acids include L-alanine, L-asparagine, L-aspartic acid, L-glutamine, L-glutamic acid, glycine, L-arginine, L-histidine, L-isoleucine, L-sip Icin, L-lysine, L-methionine, and L-phenylalanine , L-proline, L-serine, L-threonine, L-tryptophan, L-tyrosine, L-parin, L-cysteine and the like.
  • amino acids that can be substituted with each other are shown below. Amino acids contained in the same group can be substituted for each other.
  • Group A Leucine, Isoleucine, Norleucine, Norin, Norpaline, Alanine, 2-Aminobu Tanic acid, methionine, 0-methylserine, t-butylglycine, t-butylalanine, cyclohexenolealanine
  • Group B aspartic acid, glutamic acid, isoaspartic acid, isoglutamic acid, 2-amino adipic acid, 2-aminosuberic acid
  • Group D lysine, arginine, ornithine, 2,4-dianaminobutanoic acid, 2,3-dianaminopropionic acid
  • Group E proline, 3-hydroxyproline, 4-hydroxyproline
  • Group F serine, threonine, homoserine
  • the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 8, 37, 38 and 43 preferably the sequence
  • the homology with the amino acid sequence represented by No. 1 is 65% or more, preferably 75% or more, more preferably 85% or more, further preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, and most preferably 98% or more. It is desirable to have the same homology.
  • the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17 is a region conserved among proteins having the amino acid sequence represented by SEQ ID NOS: 1 to 7, and has Ala-Ala ligase activity of various microorganisms This region corresponds to a protein consensus sequence.
  • a protein having such activity is also a protein produced by a microorganism used in the production method of the present invention.
  • the homology between the amino acid sequence of the protein and the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 8 is at least 80%, usually 90% or more, particularly It preferably has a homology of 95% or more.
  • the homology of amino acid sequences can be determined using BLAST or FASTA as described above.
  • Protein strength One or more amino acid strengths As a means for confirming that the protein has an activity to generate a dipeptide, for example, transformation that expresses the protein using a DNA recombination method And the transformant is used to produce the protein of the present invention, and then the protein of the present invention, one or more amino acids, and ATP are present in an aqueous medium, and the dipeptide is contained in the aqueous medium. It is possible to raise the method of analyzing whether or not it has the ability to generate and accumulate by HPLC or the like.
  • the DNA used in the production method of the present invention may be any DNA as long as it encodes a protein having an activity of generating a dipeptide in which the same or different amino acids are peptide-bonded from one or more amino acids.
  • DNA having a base sequence represented by SEQ ID NO: 39 or 40 [15] Encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with a DNA having a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 39 or 40 and has an activity of generating a dipeptide from one or more amino acids DNA,
  • the DNA that can hybridize under the above stringent conditions has a base sequence complementary to the base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 9 to 16, 18, 36, 39, 40, or 44.
  • Hybridization is Molecular ⁇ ⁇ Cloning 3rd Edition, Current 'Protocols'In' Molecular ⁇ ⁇ Biolon 1 ⁇ , DNA Cloning 1: and ore Techniques, A Practical Approach, Second Editio n, according to the method described in Oxford University (1995).
  • the DNA that can be hybridized is represented by any one of SEQ ID NOs: 9 to 16, 18, 36, 39, 40, or 44 when calculated based on the above parameters using, for example, BLAST and FASTA described above. DNA having a homology of at least 75% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more with the base sequence to be obtained.
  • the chromosomal DNA of a microorganism belonging to the same genus preferably the same species as that of the microorganism having the chromosomal DNA on the chromosomal DNA.
  • the DNA encoding the protein having the activity to be produced is confirmed by, for example, producing the protein encoded by the recombinant DNA method and measuring the activity of the protein as described above. can do.
  • DNA used in the production method of the present invention is:
  • DNA encoding known NRPS for example, DNA encoding NRPS described in Eur. J. Biochem., 270, 4555 (2003), JP 2003-512835, US Patent 5795738 or US Patent 5652116,
  • a chromosomal DNA library of a microorganism preferably a microorganism belonging to the genus Bacillus, Streptomyces, Syudomonas or Xanthomonas
  • a probe that can be designed based on the base sequence represented by SEQ ID NO: 44 Southern hybridization for DNA or DNA bases encoding NPRS as described above It can be obtained by PCR using a chromosomal DNA of a microorganism, preferably a microorganism belonging to the genus Bacillus, Streptomyces, Pseudomonas or Xanthomonas, using a primer DNA that can be designed based on the sequence. it can.
  • DNA used in the production method of the present invention can also be obtained by the above-described method of chromosomal DNA of a living organism having a base sequence and the cDNA library.
  • the obtained DNA is cut as it is or with an appropriate restriction enzyme and incorporated into a vector by a conventional method, and the resulting recombinant DNA is introduced into a host cell, followed by analysis of commonly used nucleotide sequences. Analysis using a nucleotide sequence analyzer such as the dideoxy method [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 74, 5463 (1977)] or 373 ⁇ ⁇ DNA sequencer (manufactured by Perkin Elmer). Thus, the base sequence of the DNA can be determined.
  • the full length is determined by the Southern hybridization method for chromosomal DNA library using the partial length DNA as a probe. DNA can be obtained.
  • the target DNA can be prepared by chemical synthesis using an 8905 DNA synthesizer manufactured by Perceptive Biosystems.
  • Examples of the DNA obtained as described above include DNAs having the base sequences represented by SEQ ID NOs: 9 to 16, 36, 39, 40, and 44.
  • Examples of the host cell include microorganisms belonging to the genus Escherichia.
  • microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli XL1-Blue, Lichia coli XL2—Blue ⁇ elihia'coli DH1, ⁇ elihia'coli MC1000, ⁇ elihia'coli ATCC 12435, ⁇ ecihia'coli W1485, ⁇ ecihija'coli JM109, ⁇ ecihia'coli HB101, ⁇ ecihia'coli No.49, ⁇ ecihia'coli W3110
  • any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the host cell.
  • a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)], protoplast method (JP-A-63-248394), electrovolution method [Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)] and the like.
  • Examples of the microorganism having the DNA used in the production method of the present invention obtained by the above method include, for example, Escherichia ', which is a microorganism having a recombinant DNA containing a DNA having the sequence represented by SEQ ID NO: 1. Kori NM522 / pPE43 can be mentioned.
  • a microorganism having an ability to produce an amino acid used in the method for producing a dipeptide of the present invention may be any microorganism as long as it is a microorganism having an ability to produce one or more amino acids. Is a microorganism artificially imparted with the ability to produce at least one amino acid among the amino acids constituting the desired dipeptide by a known method when the strain itself isolated from nature has the ability. And so on.
  • L proline-producing microorganisms include microorganisms that express the desensitization gene of phenylalanin and the desensitization type ⁇ mE gene of Z or tyrosine.
  • the microorganism that produces and accumulates the above-mentioned amino acids may be any microorganism as long as it is a microorganism to which the methods (a) to (e) can be applied or a microorganism having the above-described genetic trait. More preferred are prokaryotes, more preferably bacteria. Prokaryotes include Escherichia genus, Serratia genus, Bacillus genus, Brevibacterium genus, Cornepacterium genus, Microbacterium, Pseudomonas genus.
  • Genus genus Aerobacterium, alicyclobacillus, anagena ( ⁇ ⁇ abaena), genus Anacvstis, genus Arthrobacter, genus Azotobacter, chromatium Genus (Chromatium), genus Erwinia, genus Methylobacterium, genus Phormidium, genus Rhodobacter, genus RhodoDseudomonas , Genus Rhodo spirillum, genus Scenedesmus, genus Streptomvces, sinecocus (Svnech Occus, Zvmomonas, and other cattle, such as Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus amvlonauefaciens (Bacillus amvlonauefaciens) , Bacillus coagulans, Bacillus H cheniformis, Bacillus pumilus, Brevi
  • Strepto mvces vinaceus (Zvmomonas mobnis) etc .; 0, but the preferred prokaryotes are Escherichia, Serratia, Bacillus, Brevibaterium Bacteria belonging to the genus Corynebacterium, Syudomonas or Streptomyces, such as the above-mentioned Escherichia, Serratia, Bacillus, Brevibaterium, Corynebacterium, Syudomonas or Streptomyces Species belonging to the genus etc.
  • bacteria are Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebaterum ratatofamentum, Corynebaterum flavum , Corynebatterium 'Ewiciens, Bacillus' Sacile, Bacillus' Megaterium, Serratia' Marcescens, Syudomonas' Putida, Syudomonas aeruginosa, Streptomyces sericolor or Streptomyces lividans Particularly preferred is Escherichia coli.
  • microorganisms that produce amino acids include L-glutamine-producing strains such as Escherichia coli JGLE1 and Escherichia coli JGLBE1, L-alanine producing strains such as Escherichia coli JM101 that retains a gene expression plasmid, L Escherichia coli JGLE1 and Escherichia coli JGLBE1 that have gene expression plasmids as L-glutamine and L-alanine producing strains, such as Escherichia coli JM101 strains that carry PPHEA2 and Z or 2E gene expression plasmids as the phenylalanine producing strain L-threonine and L-ferulanin, such as Escherichia coli JM101, which holds the gene expression plasmid and desensitized gene and / or desensitized ⁇ gene expression plasmid Desensitization as production stock Hold ⁇ genes and Z or desensitized ⁇ gene expression plasm
  • microorganisms capable of producing amino acids include FERM BP-5807 and ATCC13032 as L-daltaminate production strains, FERM P-4806 and ATCC14751 as L-glutamine production strains, etc.
  • L-threonine production strains such as ATCC21148, ATCC21277 and ATCC21650, L lysine production strains such as FERM P-5084 and A TCC13286, L-methionine production strains such as FERM P-5479, VKPM B-2175 and A TCC21608, L-isoleucine FERM BP-3757 and ATCC14310 as production strains, such as ATCC13005 and ATCC19561 as L-parin production strains, FERM BP-4704 and ATCC21302 as L-simple isine production strains, FERM BP-4 121 and ATCC15108 as L-alanine production strains, etc.
  • L-serine producing strains such as ATCC21523 and FERM BP-65 76, L-proline producing strains such as FERM BP-2807 and ATCC19224, L-arginine Production strains such as FERM P-5616 and ATCC21831, L-ortin production strains such as ATCC13232, L histidine production strains such as FERM BP-6674 and ATCC2160 7, and L tryptophan production strains such as DSM10118, DSM10121, DSM10123 and FER M BP-1777, etc., L ferulalanin producing strains such as ATCC13281 and ATCC21669, L tyrosine producing strains such as ATCC21652, L-cystine producing strains such as W3110 / pHC34 (special table 2003-511086), etc., L-4-hydroxy Escherichia coli SOLR / pRH71 described as W096 / 27669 as proline producing strains, FER
  • the strain represented by the above FERM number is the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Organism Depositary (Japan), and the strain represented by the ATCC number is the American Type Culture Collection (USA),
  • the strain represented by the VKPM number can be obtained from Russian National Collection of Industnal iicroorganisms (USD)
  • the dental strain represented by the DSM number can be obtained from Deutsche Sammlung v on Mikroorganismen und Zellkulturen (Germany).
  • a microorganism having the ability to produce one or more amino acids that can be prepared by the above GO method produces one or more amino acid dipeptides that can be prepared by the above method (0).
  • One or more amino acids that can be prepared by the above method (0) One or more amino acids are introduced into a microorganism into which a DNA encoding a protein having an activity to generate a dipeptide has been introduced by the GO method. How to give the ability to produce,
  • One or more amino acids that can be prepared by the method of (i) above A DNA encoding a protein having an activity of generating a dipeptide is introduced into a microorganism, whereby one or more amino acids are introduced into the microorganism. Mosquito can also be given the ability to produce a protein having the activity of producing a dipeptide.
  • a method for imparting the ability of a microorganism to produce a protein having an activity of producing one or more amino acids is also described in Molecular 'Cloung 3rd Edition, Current' Protocols' in 'Molecular' Biology, etc. For example, the following method can be used to express the DNA prepared by the method (i) in a host cell.
  • a DNA fragment having an appropriate length containing a protein-encoding portion is prepared as necessary.
  • the production rate of the protein can be improved by substituting the base in the base sequence of the protein-encoding portion so as to be an optimal codon for host expression.
  • Recombinant DNA is prepared by inserting the DNA fragment downstream of the promoter of an appropriate expression vector.
  • a transformant producing the protein can be obtained by introducing the recombinant DNA into a host cell suitable for the expression vector.
  • any microorganism can be used as long as it can express the target gene, and preferably a prokaryote, more preferably a bacterium.
  • a prokaryote more preferably a bacterium.
  • preferable prokaryotes include the GO prokaryotes.
  • the microorganism may have the ability to produce one or more amino acids, but may have the ability! / No need!
  • the recombinant DNA obtained by the above method is introduced into the microorganism by the following method and a transformant is prepared.
  • the microorganism used in the production method of the present invention can be obtained by giving the transformant the ability to produce one or more amino acids by the method (ii).
  • Expression vectors include those that can replicate autonomously in a microbial cell or can be integrated into a chromosome and contain a promoter at a position where DNA used in the production method of the present invention can be transcribed. Used.
  • the recombinant DNA having the DNA used in the production method of the present invention is capable of autonomous replication in prokaryotes, and at the same time a promoter, a ribosome binding sequence, and the production of the present invention. It is preferable that the DNA used in the method is a recombinant DNA composed of a transcription termination sequence. A gene that controls the promoter may also be included.
  • Expression vectors include pBTrp2, pBTacl, pBTac2 (all manufactured by Boehringer Mannheim), pHelixl (manufactured by Roche Diagnostats), pKK233-2 (manufactured by Amersham 'Fanore Macia' Biotech), pSE280 (Invitrogen), pGEMEX-EX (Promega), pQE-8 (Qiagen), pET-3 (Novagen), pKYPIO (JP 58-110600), p KYP200 [Agric. Biol Chem., 48, 669 (1984)], pLSAl [Agric. Biol.
  • pWH1520 manufactured by MoBiTec
  • pCS299P WO 00/63388
  • pVLT31 Gene, 123, 17 (1993)
  • plj 702 uenetic Manipulation of Streptomyces: a Laboratory Manuahjohn Inns Foundation
  • the promoter may be any as long as it functions in Escherichia coli.
  • promoter (P), lac; promoter (P), P promoter, P promoter, P promoter t lac LR SE, etc. promoters derived from E. coli, phage, etc., SPOl promoter, S P02 promoter, penP promoter Etc. Two Ps are connected in series.
  • Promors such as promoters, promoters, lacT7 promoters, let I promoters, etc. can also be used.
  • a ⁇ promoter for expression in microorganisms belonging to the genus Bacillus [Appl.
  • a plasmid in which the distance between the Shine-Dalgarno sequence, which is a ribosome binding sequence, and the initiation codon is adjusted to an appropriate distance (eg, 6 to 18 bases).
  • an appropriate distance eg, 6 to 18 bases.
  • a transcription termination sequence is not necessarily required, but it is preferable to place the transcription termination sequence immediately below the structural gene. Better ,.
  • any method can be used as long as it introduces DNA into the cell.
  • a method using calcium ions [Pr oc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)], protoplast method (JP-A 63-248394), electoral position method [Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)] and the like. be able to.
  • microorganism having the ability to produce a protein having an activity of originally producing one or more amino acid-dipeptides used in the method (d) (A) a microorganism belonging to the genus Bacillus, more preferably A microorganism belonging to the genus Bacillus having bacillicin synthesis activity, more preferably belonging to a species selected from the group consisting of Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus coagulance, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium and Bacillus pumilusca Microorganisms, most preferably Bacillus subtilis ATCC15245, Bacillus subtilis ATCC6633, Bacillus subtilis IAM1213, Bacillus subtilis IAM1107, Bacillus subtilis IAM1214, Bacillus subtilis ATCC9466, Bacillus subtilis IAM1033, Bacillus CC Amiguchi Riquefaciens IFO3022 and Bacillus pumil
  • the microorganism used in the production method of the present invention includes a microorganism in which the activity of one or more peptidases and one or more peptide uptake proteins is reduced or lost in the microorganism prepared by the method (iii) above, or Examples include microorganisms in which the activity of three or more peptidases is reduced or lost.
  • the microorganism may be, for example, (a) a microorganism in which the function of one or more peptidases and one or more peptide uptake proteins is reduced or lost, or a mechanism of three or more peptidases.
  • the ability to produce a protein having an activity of producing one or more amino acid residues by a method of (m) above, and at least one of the one or more amino acids A method of imparting the ability to produce a kind of amino acid, (b) the ability to produce a protein having the activity of producing one or more amino acid dipeptides that can be prepared by the method of (m) above, and the one kind Functions of a) one or more peptidases and one or more peptide uptake proteins, or b) three or more peptidases, capable of producing at least one of these amino acids. Can be obtained by methods such as lowering or losing.
  • the microorganism in which the activity of one or more peptidases and one or more peptide uptake proteins is reduced or lost may be any as long as the microorganism can grow normally.
  • Examples include microorganisms in which the activity of one or more peptidases and any one or more peptide uptake proteins is reduced or lost, preferably 1 or more and 9 or less, more preferably 1 or more and 7 The activity of 1 or more and 4 or less peptidases is reduced or lost, and preferably 1 or more and 5 or less, more preferably 1 or more and 3 or less, more preferably 1 or more. Examples include microorganisms in which the activity of two or less, particularly preferably one peptide uptake protein is reduced or lost.
  • the microorganism includes a gene encoding a peptidase (hereinafter abbreviated as a peptidase gene) present on the genomic DNA of the microorganism and a gene encoding a peptide uptake protein (hereinafter referred to as a peptidase gene).
  • a peptidase gene a gene encoding a peptidase (hereinafter abbreviated as a peptidase gene) present on the genomic DNA of the microorganism and a gene encoding a peptide uptake protein (hereinafter referred to as a peptidase gene).
  • a peptidase gene a gene encoding a peptidase gene present on the genomic DNA of the microorganism and a gene encoding a peptide uptake protein (hereinafter referred to as a peptidase gene).
  • a peptidase gene a gene encoding a peptide uptake
  • a peptidase activity is reduced if the peptidase activity is lower than that of the peptidase encoded by the gene, without the above-mentioned deletion, substitution or attachment of the base. Usually, it is 80% or less, preferably 50% or less, more preferably 30% or less, further preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less, and most preferably 5% or less.
  • the peptide degrading activity of microorganisms is determined by coexisting a peptide serving as a substrate and microbial cells in an aqueous medium and conducting a peptide decomposing reaction, and then determining the amount of remaining peptide by a known method such as HPLC. It can be measured by quantifying it by an analysis method using.
  • any protein having peptide-degrading activity may be used, preferably a protein having high dipeptide-degrading activity, more preferably dipeptidase.
  • More specific peptidases include, for example, PepA having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 45, PepB having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 46, and SEQ ID NO: 47 present in Escherichia coli.
  • PepD having the amino acid sequence represented by PepN
  • PepN having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 48
  • PepP [GenBank accession no.
  • GenBank AAC75946 PepQ (GenBank AAC76850), PepE (GenBank AAC76991) ), PepT (GenBank AAC74211), Dcp (GenBank AAC74611), and ladA (GenBank AAC7728 4), such as AmpS (GenBank AFO 12285), PepT (GenBank X99339), YbaC (GenBank Z99104), YcdD (GenBank Z99105), YjbG (GenBank Z99 110), YkvY (GenBank Z99111), YqjE (GenBank Z99116), YwaD (GenBank Z99123), etc.
  • examples include PepA, PepB, PepD and PepN, and PepQ, PepE, and ladA.
  • a protein having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more homology with any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 45 to 48 and having a beptidase activity also has dipeptide-degrading activity. It can be mentioned as a high protein.
  • the homology between the amino acid sequence and the base sequence can be determined using BLAST, FASTA and the like described above.
  • the activity of the peptide uptake protein is reduced because the peptide uptake activity is lower than that of the peptide uptake protein encoded by the gene without the above-mentioned base deletion, substitution or attachment. Usually 80% or less, preferably 50% or less, More preferably, it is reduced to 30% or less, more preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less, and most preferably 5% or less.
  • the peptide uptake activity of microorganisms is determined by a known method in which the amount of peptides remaining in an aqueous medium is determined after a peptide uptake reaction in which a peptide serving as a substrate and microbial cells coexist in an aqueous medium. For example, it can be measured by quantification by an analytical method using HPLC or the like.
  • the peptide uptake protein is a protein encoded by a gene that forms an operon on chromosomal DNA, a protein that forms a complex on the cell membrane and expresses peptide uptake activity, and a peptide uptake as a single protein. Any protein that is involved in peptide uptake of microorganisms, such as a protein having activity, may be used. Preferably, a protein having high dipeptide uptake activity can be mentioned.
  • More specific peptide uptake proteins include, for example, DppA having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49 present in Escherichia coli, DppB having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 50, and SEQ ID NO: 51.
  • DppC having the amino acid sequence represented DppD having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 52, DppF having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 53, OppA (GenBank AAC76569), OppB (GenBank AAC76568), OppC (GenBank AAC76567), OppD (GenBank AAC76566), OppF (GenBank AAC76565), YddO (GenBank AAC74556), YddP (GenBank AAC74557), YddQ (GenBank AAC74558), YddR (GenBank AAC74559), YddS (GenBank AAC74560) Present in Bacillus subtilis, such as (GenBank AAC7 3915), MppA (GenBank AAC74411), SapA (GenBank AAC74376), SapB (GenBank AAC74375), SapC (GenBank AAC74374), SapD (GenBank AAC74373), and Sap F (GenBank A
  • Examples of a protein having a high dipeptide uptake activity include DppA, DppB, DppC, DppD, DppF, and any one of those amino acid sequences having the amino acid sequence represented by SEQ ID NOs: 49-53.
  • a protein having a homology of not less than%, preferably not less than 90%, more preferably not less than 95% can also be mentioned as a peptide incorporation protein having high peptide incorporation activity.
  • the homology of the amino acid sequences can be determined using the above-mentioned programs such as BLAST and FASTA.
  • a microorganism in which the activity of three or more peptidases is reduced or lost is a microorganism in which the activity of any three or more peptidases is reduced or lost as long as the microorganism can grow normally.
  • Specific peptidases include peptidases and dipeptidases present in the aforementioned Escherichia coli, Bacillus subtilis, and Corynebacterium dartamicum.
  • a protein having an amino acid sequence having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more homology with any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 45 to 48, and having a beptidase activity is also a dipeptide. It can be listed as a protein with high degradation activity.
  • the homology of the amino acid sequences can be determined using the above-mentioned programs such as BLAST and FASTA.
  • Microorganisms with reduced or lost peptidase and peptide uptake protein activities are not limited as long as the microorganisms can be obtained.
  • the following peptidase genes and peptides of the chromosomal DNA of microorganisms are shown below.
  • Incorporated protein It can be obtained by a method of introducing a base deletion, substitution or addition into a gene.
  • Examples of a method for introducing a base deletion, substitution or addition into a chromosomal DNA gene of a microorganism include a method utilizing homologous recombination.
  • a mutant gene introduced with a base deletion, substitution or addition may be transformed into a host cell into which a base deletion has been introduced.
  • a method using a plasmid for homologous recombination that can be prepared by ligation with a plasmid DNA having a drug resistance gene can be mentioned.
  • a transformant in which the plasmid for homologous recombination is incorporated into the chromosomal DNA by homologous recombination using drug resistance as an indicator. select.
  • the obtained transformed strain does not contain the drug!
  • After culturing for several hours to one day in a sputum medium it is applied to the drug-containing agar medium and the drug-free agar medium, and does not grow on the former medium.
  • a strain in which the second homologous recombination has occurred on chromosome DNA can be obtained.
  • linear DNA containing a gene to be introduced with a base deletion, substitution, or addition is introduced into the cell, and homologous recombination is performed between the chromosomal DNA and the introduced linear DNA. It is a way to wake up.
  • the present method can be applied to any microorganism as long as it efficiently incorporates linear DNA.
  • Preferred microorganisms are those belonging to the genus Escherichia or Bacillus, more preferably Escherichia coli, and even more preferably phages. It is possible to raise S. cerevisiae expressing the recombinant protein group (Red recombination system).
  • pKD46 available from Escherichia coligenetic stock center (Yale University, USA)
  • Escherichia coligenetic stock center Yamamoto University, USA
  • Escherichia coli JM101 stock examples include Escherichia coli JM101 stock.
  • any drug resistance gene can be used as long as it is a drug resistance gene that imparts drug resistance to a drug to which a host microorganism is sensitive.
  • examples of drug resistance genes include kanamycin resistance gene, chloramphee-chol resistance gene, gentamicin resistance gene, spectinomycin resistance gene, tetracycline resistance gene and ampicillin resistance gene. Etc.
  • a gene that can be used for negative selection refers to a gene that is lethal to the microorganism under certain culture conditions when the gene is expressed in a host microorganism.
  • ⁇ genes derived from microorganisms belonging to the genus Bacillus Appl. Environ. Microbiol, 59, 1361-1366 (1993)]
  • microbes belonging to the genus Escherichia Examples include organism-derived genes [Genomics, 72, 99-104 (2001)].
  • the nucleotide sequence recognized by the yeast-derived Flp recombinase is not particularly limited as long as it is recognized by the protein and catalyzes homologous recombination, but is preferably a DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 54 And a base sequence in which one to several bases are deleted, substituted or added to the DNA, and a base sequence that recognizes Hp recombinase derived from yeast and catalyzes homologous recombination. Can give DNA.
  • homology means that the linear DNA has homology to such an extent that homologous recombination occurs in a target region on chromosomal DNA.
  • Specific homology is as follows: 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 100% homology.
  • the homology of the base sequence can be determined using a program such as BLAST or FASTA.
  • the linear DNA can be prepared by PCR.
  • the target linear DNA can be obtained by treatment with a restriction enzyme.
  • Examples of methods for introducing base deletions, substitutions or additions into the chromosomal DNA of microorganisms include the following methods 1 to 4.
  • Method 1 Introduce the linear DNA (a) or (d) above into the host microorganism, and select a transformant in which the linear DNA is inserted into the chromosomal DNA by homologous recombination using drug resistance as an index. Method.
  • Method 2 By introducing the linear DNA of (b) above into the transformed strain obtained by Method 1 above and deleting the drug gene inserted into the chromosomal DNA by the method, A method of substituting or deleting a region of.
  • Method 3 [1] The linear DNA of (c) above is introduced into a host microorganism, and a transformant in which the linear DNA is inserted into chromosomal DNA by homologous recombination is selected using drug resistance as an index.
  • DNA that has homology to DNA located outside both ends of the target region for substitution or deletion on the chromosomal DNA is synthesized by ligating DNA in the same direction as that on the chromosomal DNA. Introduce into the transformant obtained in 1],
  • the linear DNA of (d) above is introduced into a host microorganism, and a transformant in which the linear DNA is inserted into chromosomal DNA by homologous recombination is selected using drug resistance as an index.
  • any method for introducing linear DNA into a host microorganism used in the above method any method can be used as long as it introduces DNA into the microorganism.
  • a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)], protoplast method (Japanese Patent Laid-Open No. 63-248394), electoral position method [Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)], etc. I can give you.
  • the chromosomal DNA of the finally obtained transformant is a method that does not leave a drug resistance gene and a foreign gene such as a gene that can be used for negative selection, the same drug is used.
  • staining the resistance gene and the gene that can be used for negative selection it is easy to stain by repeating the procedure. Microorganisms having base deletions, substitutions or additions in two or more regions at different positions on the body DNA can be produced.
  • Dipeptides can be produced by culturing microorganisms obtained by the methods (m) and (V) above in a medium, producing and accumulating dipeptides in the culture, and collecting the culture strength dipeptides. .
  • the method of culturing the microorganism in a medium can be performed according to a usual method used for culturing microorganisms.
  • any medium containing a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganism and capable of efficiently cultivating the microorganism can also use the! it can.
  • the medium does not need to contain an amino acid constituting the target dipeptide, but the natural medium or a medium for culturing an amino acid-requiring strain may contain the amino acid.
  • the medium used in the production method of the present invention may contain the amount of amino acids necessary for its growth and growth used in the present invention. That is, since the amount of amino acid contained in the normal medium is very small compared to the amount of the amino acid produced by the microorganism used in the production method of the present invention, the amount of the amino acid contained in the normal medium is The amount of the amino acid may be contained in the medium used in the production method of the present invention because the amount of the dipeptide produced according to the present invention is not changed depending on the presence or absence of amino acids.
  • the amount of amino acids contained in the medium used in the present invention is usually less than 2.5 g / L, preferably 0.5 g / L or less, more preferably 0.1 g / L or less, even more preferably, in the case of a natural medium, for example. 20 mg / L or less of the amino acid, and in the case of a synthetic medium, usually 1 g / L or less, preferably 50 mg / L or less, more preferably 1 mg / L or less, and even more preferably 0.5 mg / L or less. It may be.
  • the microorganism used only has the ability to produce one amino acid out of the amino acids constituting the dipeptide.
  • the remaining one kind of amino acid that cannot be produced by the microorganism may be added to the medium used in the present invention.
  • the amount of amino acid added at this time is usually 0.5 g / L to 100 g / L, preferably 2 g / L to 50 g / L.
  • the carbon source may be glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, carbohydrates such as starch or starch hydrolyzate, acetic acid, propionic acid, etc. as long as the microorganism can assimilate.
  • Alcohols such as organic acids, ethanol, and propanol can be used.
  • Nitrogen sources include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium salts of organic acids such as ammonium salts, and other nitrogen-containing elements.
  • a compound, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells, digested products thereof, and the like can be used.
  • inorganic salt monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride salt, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate, etc. may be used. it can.
  • the culture is usually carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture.
  • the culture temperature is 15-40 ° C.
  • the culture time is usually 5-7 days.
  • the pH is maintained at 3.0 to 9.0.
  • the pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.
  • an inducer may be added to the medium as necessary.
  • an inducer may be added to the medium as necessary.
  • a microorganism transformed with an expression vector using a 1 ⁇ promoter a microorganism transformed with an expression vector using an im promoter and isopropyl-1- ⁇ -D-thiogalatatopyranoside is used.
  • indoleacrylic acid or the like may be added to the medium.
  • dipeptide produced by the above method examples include dipeptides in which one or two amino acids are a-linked, and preferably the amino acid is L-amino acid or glycine.
  • R 1 and R 2 are the same or different in the dipeptide represented by L-alanine (LA la), L glutamine (L-Gin), L glutamic acid (L-Glu), glycine), L-parin (L- Val), L-leucine (L-Leu), L-isoleucine (L-Ile), L-proline (L-Pro), L-feline (L-Phe), L-tryptophan (L-Trp), : L-methionine (L-Met), L-serine (L-Ser), L-threon (L-Thr), L-cystine (L-Cys), L-parasine (L-A sn), L-tyrosine (L-Tyr), L-Lysine (L-Lys), L-Argin (L-Arg), L-Histidine (L-His), L-Aspartic acid (L-Asp), L-Aminobutyric acid (L- ⁇ -AB), L-4
  • Dipeptides produced and accumulated in the culture are collected by an ordinary method using activated carbon, ion-exchange resin, or the like, or extraction with an organic solvent, crystallization, thin-layer chromatography, high-performance liquid chromatography, or the like. be able to.
  • D-Ala-D-Ala ligase motif [Biochemistry, 30, 1673 (1991)] is encoded by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 33, 34 or 35, Among genes excluding proteins whose functions have already been identified, the gene with unknown function y E is selected as the one showing the highest homology (29.1%) with the D-Ala-D-Ala ligase motif did.
  • the base sequence of mffi is shown in SEQ ID NO: 9, and the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence is shown in SEQ ID NO: 1.
  • Bacillus subtilis 168 strain (ATCC 23857) was added to LB medium [lOg / 1 Batatotrypton (Difco), 5g / l Yeast Extract (Difco), 5g / l Salt / Sodium Sodium] was inoculated and cultured at 30 ° C for 1 hour. After culturing, the chromosomal DNA of the microorganism was isolated and purified by the method using saturated funnel described in Current 'Protocols' in 'Molequila' Biomouth.
  • Primer A is obtained by adding a base sequence containing a 20 l recognition sequence to the 5 ′ end of the region containing the start codon of mffili of Bacillus subtilis chromosomal DNA.
  • Primer B has a base sequence containing an ElHI recognition sequence at the 5 ′ end of a base sequence complementary to the sequence containing the stop codon of vwffi.
  • Primer C has a nucleotide sequence containing an EmRI recognition sequence at the 5 'end of the promoter sequence of pTrS30 (prepared from Escherichia coli JM109 / pTrS30 (FERM BP-5407)), an expression vector containing a 1m promoter. It is added.
  • Primer D is obtained by adding a base sequence containing a 0 l recognition sequence to the 5 ′ end of a sequence complementary to the sequence of the lm promoter region of the expression vector pTrS30 containing a 1 m promoter.
  • primer A and primer B were used for amplification of the mffi gene fragment, and Bacillus subtilis chromosome DN A was used as the cocoon type.
  • Primer C and primer D were used for amplification of the 1 m promoter region fragment.
  • PCR was performed using pTrS30 as a saddle type.
  • PCR For PCR, 0.1 ⁇ g of chromosomal DNA or 10 ng of pTrS30, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Efii DNA polymerase (Stratagene), 4 ⁇ L for DNA polymerase X 10 Prepare a reaction solution L containing buffer (Stratagene) and 200 mol / L each of dNTPs (dATP, dGTP, dCTP and dTTP), at 94 ° C for 1 minute, at 55 ° C for 2 minutes, 72 This was performed by repeating the process for 3 minutes at ° C 30 times.
  • dNTPs dATP, dGTP, dCTP and dTTP
  • DNA amplified with primer ⁇ and primer ⁇ was used with restriction enzymes 02l and SlHI
  • DNA amplified with primer C and primer D was used with restriction enzymes EmRI and 20 l.
  • GeneClean II kit manufactured by BIO 101
  • 1.4kb DNA fragment containing mffi and 0.3kb DNA fragment containing lm promoter region was recovered.
  • Expression vector containing 1m promoter pTrS30 [prepared from Escherichia coli JM109 / pTrS30 (FER M BP-5407)] 0.2 ⁇ g was cleaved with restriction enzymes E ⁇ RI and ElHI, followed by DNA fragmentation by agarose gel electrophoresis And a 4.5 kb DNA fragment was recovered by the same method as described above.
  • the 1.4 kb fragment containing ⁇ ⁇ , the 0.3 kb fragment containing the lm promoter region, and the 4.5 kb fragment obtained above were reacted at 16 ° C for 16 hours. Connected.
  • Escherichia coli NM522 (Stratagene) was transformed by a method using calcium ion [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)]. After that, it was applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C.
  • Experimental Example 3 Production of dipeptide Inoculate Escherichia coli NM522 (Escherichia coli NM522 / pPE43 strain) carrying pPE43 obtained in Experimental Example 2 into a large test tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin, The cells were cultured at 28 ° C for 17 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells.
  • the reaction product was derivatized by dinitrophenolation method and then analyzed by HPLC method.
  • HPLC method a separation column using a Lichrosorb-RP-18 column manufactured by Kanto Engineering Co., Ltd., 1% ( ⁇ / ⁇ ) phosphoric acid, 25% (v / v) acetonitrile is used as an eluent, 0.7% Performed at a flow rate of ml / min.
  • L-ara-L-glutamine L-Ala-L-Gln
  • Primer E is a nucleotide sequence including a region in which the start codon (atg) of ⁇ ⁇ is replaced with a tol recognition sequence (ccaigg).
  • Primer F is a base sequence containing a region in which the stop codon of ⁇ is replaced with the EamHl recognition sequence (gg tcc).
  • PCR was performed using the chromosomal DNA of Bacillus subtilis 168 strain (ATCC 23857) as a saddle and using the above primer E and primer F as a primer set.
  • PCR is a reaction solution containing 0.1 ⁇ g of chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of DNA polymerase, 4 L of Efii DNA polymerase X 10 buffer, and 200 ⁇ mol / L of each dNTP. ⁇ L was prepared, and the process of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • C-terminal His-tagged recombinant expression vector pQE60 (Qiagen) 0.2g was cleaved with restriction enzymes 21 and ⁇ , and DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. DNA fragments were recovered.
  • T. coli NM522 strain was transformed by a method using calcium ions, and then applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin.
  • Inoculate Escherichia coli NM522 (Escherichia coli NM522 / pQE60y wffi strain) carrying pQE60ywffi into a large tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and incubate at 28 ° C for 17 hours did.
  • the culture is inoculated into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 50 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C. for 3 hours, and then isopropyl mono- ⁇ is added so that the final concentration is 1 mmol / L.
  • IPTG Triogalatatopyranoside
  • the reaction product was analyzed in the same manner as in Experimental Example 3 above, and 7.0 g / L L-L-L-L-L-Lalanin (L-Ala- L -Phe) only, 7.0g / L L-alala L-methionine (L-Ala—L-Met) and 0.03g / L L-Ala-L-Ala, 5.0g / L L-ala L-leucine (L-Ala-L-Leu) and 0.2g / L L-Ala—L-Ala, or 1.6g / L L-allain L—Parin (L-Ala—L-Val) ) And 0.3 g / L of L-Ala— L-Ala was confirmed to be produced and accumulated.
  • the vwffi gene product can be obtained from L-Ala and L-Gln, L-Phe, L-Met, L-Leu or L-Val, and L-Ala-L-Gin in the presence of ATP.
  • Experimental Example 6 Production of dipeptides using His-tagged recombinant enzyme (2)
  • reaction consisting of 0.04 mg of purified His-tagged recombinant enzyme obtained in Experimental Example 4, 100 mmol / L Tris-HCl (pH 8.0), 60 mmol / L magnesium chloride, 60 mmol / L ATP Prepare a solution and add it to the reaction solution so that each L-amino acid, Gly or jS-Ala, which is the combination power of amino acids in the first row and the leftmost column of Table 1, is 30 mmol / L each.
  • the reaction was performed at 37 ° C for 16 hours. After completion of the reaction, the reaction product was analyzed by HPLC. As a result, it was confirmed that the dipeptides shown in Table 1 were produced.
  • the dipeptides produced by reacting with the two types (or one) of L-amino acids, Gly or ⁇ -Ala listed in the first row and the leftmost column of Table 1 are shown in the frame.
  • ⁇ indicates that the sequence is undefined but a dipeptide has been generated, and
  • X indicates that dipeptide formation has not been confirmed. And blanks indicate not implemented.
  • the Escherichia coli NM522 / pQE60ywffi strain obtained in Experimental Example 4 was inoculated into a large test tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and cultured at 28 ° C. for 17 hours. Inoculate the culture solution into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 50 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin, incubate at 30 ° C for 3 hours, and then add IPTG to a final concentration of lmmol / L. Then, the mixture was further incubated at 30 ° C for 4 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells.
  • Primer G is a sequence of a region including upstream from the start codon of yE of chromosomal DNA of Bacillus subtilis 168 strain.
  • Primer ⁇ is a sequence complementary to the sequence including the downstream of the stop codon of yE.
  • PCR consists of 0.1 ⁇ g of chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of DNA polymerase, 4 ⁇ L of DNA polymerase X 10 buffer, and 200 ⁇ mol / L of each dNTP. 40 ⁇ L of the solution was prepared, and the process of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • the solution was applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin at 30 ° C. Cultured overnight.
  • pYWFEl a plasmid containing the gene corresponding to the mffi gene.
  • ATCC15245 strain DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 36
  • pYWFE2 from ATCC6633 strain, DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 10
  • pYWFE3 from IAM1213 strain, from SEQ ID NO: 11
  • PYWFE4 derived from IAM1107 strain, DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 12
  • pYWFE5 derived from IAM1214 strain, having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 13
  • pYWFE7 from IAM1033 strain, DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO:
  • PCR was carried out using the chromosomal DNA of the NRRL B-12025 strain prepared above as a cage and using the DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 27 and 28 as a primer set.
  • PCR consists of 0.1 ⁇ g of chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Z-taq polymerase (Tacarano), 5 ⁇ L of Z-taq polymerase X 10 buffer (Tacarano) ), Prepare 50 ⁇ L of a reaction solution containing 200 ⁇ mol / L of each dNTP, and repeat the process 30 times at 98 ° C for 5 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 1 minute. It was.
  • Escherichia coli DH5 ⁇ strain was transformed by a method using calcium ions, and then applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C overnight. .
  • the plasmid obtained from the transformant obtained above was extracted and the base sequence of the inserted DNA fragment of about 0.8 kb was determined. As a result, base numbers 358 to 1 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 16 were determined. The 160th nucleotide sequence was confirmed.
  • the plasmid was cleaved with EmRI, and then DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis.
  • the DNA fragment was purified using Gene Clean II kit. About 0.5 g of the The purified DNA fragment was subjected to DIG labeling using DIG-High Prime DNA Labeling & Detection Starter Kit I (Roche Diagno Status). DIG labeling was performed according to the instructions attached to the kit.
  • Chromosomal DNA of NRRL B-12025 strain is completely digested with SlHI, ECORL Hindlll, KpnL Pstl, Sacl, Sail and I, and the DNA fragments are separated by agarose electrophoresis. (Roche's Diagno Status).
  • the probe DNA and the nylon membrane were contacted at 65 ° C. for 16 hours, and then the nylon membrane was used for 5 minutes at room temperature using a solution having 0.1% SDS and 2 ⁇ SSC force. Wash twice and then wash twice using a solution consisting of 0.1% SDS and 0.5 X SSC at 65 ° C for 15 minutes.Other operations, conditions, and detection of hybridized DNA are as described above. DIG-High Prime DNA Labeling & Detection Starter Kit I was performed according to the instructions attached to the kit.
  • chromosomal DNA of NRRL B-12025 strain was completely digested with Hindlll and I, respectively, and the DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. A 3-4 kbp fragment was purified from each restriction enzyme-digested DNA using the GeneClean II kit and self-circulated using the ligation kit.
  • nucleotide sequence of the 0.8 kb DNA fragment determined above Based on the nucleotide sequence of the 0.8 kb DNA fragment determined above, the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 29 and 30 were designed and synthesized, and PCR was performed using the circularized DNA obtained above as a saddle shape. .
  • PCR consists of 10 ng of circular DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of pyrobest polymerase (Takara Bio), 5 ⁇ L of pyrobest polymerase X 10 buffer (Takara Bio), 200 ⁇ 50 ⁇ L of a reaction solution containing mol / L of each dNTP was prepared, and the process was repeated 30 times at 98 ° C for 5 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 3 minutes 30 seconds. .
  • the solution was applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin at 30 ° C. Cultured overnight.
  • pYWFE10 is a plasmid containing a gene corresponding to the ⁇ gene. (DNA derived from NRRL B-12025 strain, DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 16) was obtained and confirmed.
  • the base sequence of each gene corresponding to the y ⁇ gene contained in pYWFEl to pYWFE10 obtained above was determined using a base sequence analyzer 373 ⁇ ⁇ DNA sequencer.
  • amino acid sequence of the protein encoded by the gene contained in pYWFEl, pYWFE6 and pYWFE7 was the same as the amino acid sequence of the protein encoded by the ⁇ ⁇ gene.
  • PYW FE2, pYWFE3, pYWFE4, pYWFE5, pYWFE8 The amino acid sequence of the protein encoded by the genes contained in pYWFE9 and pYWFElO was different from the amino acid sequence of the protein encoded by the mffi gene.
  • pYWFE2, pYWFE3, pYWFE4, pYWFE5, pYWFE8, pYWFE9, pYWFElO and the amino acid sequence of the protein encoded by the gene corresponding to the gene contained in pYWFE1 and pYWFE7 are shown in SEQ ID NOs: 2 to 8 and 1. They are shown in SEQ ID NOs: 10-16 and 36, respectively.
  • PCR was performed using the chromosomal DNA of ⁇ as a saddle type, and using primer A and primer B described in Experimental Example 2 as a primer set.
  • PCR consists of 0.1 ⁇ g of chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Efii DNA polymerase, 4 ⁇ L of DNA polymerase X 10 buffer, and 200 ⁇ mol / L of each dNTP. 40 ⁇ L of the solution was prepared, and the process of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • E. coli NM522 was transformed by a method using calcium ions, and then applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C.
  • the C-terminal His-tagged gene expression vector pQE60ywffil (ATCC15245 Vector containing the gene of origin), pQE6 0ywffi2 (a vector containing a gene derived from ATCC6633), pQE60ywffi3 (a vector containing a gene derived from IAM1213), pQE60ywffi4 (a vector containing a gene derived from IAM1107), pQE60ywffi5 (a vector containing a gene derived from IAM1214), pQE60ywffi6 (vector containing the gene derived from ATCC9466), pQE60ywffi7 (vector containing the gene derived from IAM1033), pQE60ywffi8 (one vector containing the gene derived from ATCC21555
  • the Escherichia coli NM522 / pQE60ywffil to NM522 / pQE60ywffil0 strain obtained above were inoculated into a large test tube containing 8 ml of LB medium each containing 50 ⁇ g / ml ampicillin, and 28 ° C. For 17 hours. Inoculate the culture into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 50 ml of LB medium containing 50 g / ml ampicillin and incubate at 30 ° C for 3 hours. Then, add IPTG to a final concentration of 1 mmol / L. The mixture was added and further cultured at 30 ° C for 4 hours. The His-tagged recombinant enzyme was purified from wet cells obtained by centrifuging the culture solution using HisTrap according to the instruction manual.
  • Recombinant enzyme obtained in Experimental Example 9 0.04 mg, 100 mmol / L Tris-HCl (pH 8.0), 60 mmol / L magnesium chloride, 60 mmol / L ATP, 30 mmol / L L-Ala and 30 mmol / A 0.1 ml reaction solution consisting of L L-Gin was prepared and reacted at 37 ° C for 16 hours.
  • KM73 medium (2 g / l yeast extract (manufactured by Difco), lOg / 1) containing 1% glycine supplemented with Streptomyces' Noursei IFO 15452 and Streptomyces albolus IFO 14147, respectively.
  • Soluble starch (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)]
  • KP medium [15g / l glucose, lOg / 1 glycerol, lOg / 1 polypeptone (Nippon Pharmaceutical Co., Ltd.), lOg / 1 meat extract (Kyokuto Pharmaceutical Co., Ltd.) 4 g / l calcium carbonate] and inoculated overnight at 28 ° C.
  • Streptomyces noursei IF015452 and Streptomyces albolus IF014 147 are the National Institute of Technology and Evaluation (NITE) Biological Resource and enter (BRCj) ( ⁇ 292- 0 818 Received a sale from Kisarazu Kazusa Kamashikachi 2-5-8), Chiba Prefecture.
  • NITE National Institute of Technology and Evaluation
  • BRCj Biological Resource and enter
  • the chromosomal DNA of the microorganism was isolated and purified according to the method described in Genetic Manipulation of Streptomyces: a Laboratory Manuahjohn Inns Foundation.
  • Primer J and primer respectively DNA having the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 41 and 42 (hereinafter referred to as primer J and primer respectively) using a 8905 DNA synthesizer manufactured by Perceptive Biosystems based on the albC gene salt sequence.
  • Called K DNA synthesizer manufactured by Perceptive Biosystems based on the albC gene salt sequence.
  • Primer J is obtained by adding a base sequence containing an Nml recognition sequence to the 5 'end of the region containing the start codon of the dhC gene of Streptomyces nursae chromosomal DNA.
  • Primer K is obtained by adding a base sequence containing a recognition sequence to the 5 ′ end of a base sequence complementary to the sequence containing the stop codon of the albC gene.
  • PCR was performed using the above primer J and primer K as a primer set, and using the chromosome DNA of Streptomyces noursei or Streptomyces albora as a saddle type.
  • Escherichia coli NM522 strain was transformed by a method using calcium ions, and then applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin.
  • nucleotide sequence of the DNA portion derived from actinomycetes inserted into each plasmid was determined using the nucleotide sequence determination device 373A.DNA sequencer.
  • PAL_alb contains the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37.
  • DNA encoding a protein having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 39 is contained, and
  • pAL-nou contains DNA having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38, that is, SEQ ID NO: It was confirmed that DNA having a base sequence represented by 40 was contained.
  • Experimental Example 12 Production of dipeptides using bacterial cells as enzyme source 50 ⁇ l of Escherichia coli NM522 (Escherichia coli NM522 / pAL-nou strain or NM522 / pAL-alb strain) carrying pAL-nou or pAL-alb obtained in Experimental Example 11 and 50 ⁇ m of NM522 strain without plasmid Inoculated into a test tube containing 10 ml of LB medium containing g / ml of ampicillin (no ampicillin added in the case of a strain without plasmid, the same applies below) and cultured at 30 ° C for 17 hours.
  • H PLC The analysis by H PLC was performed under the conditions of measuring ODS-HA column (manufactured by YMC) as a separation column, 30% (v / v) acetonitrile with an eluent, and measuring UV absorption at 215 nm at a flow rate of 0.6 ml / min. .
  • Both dipeptides were derivatized by the F-moc method and analyzed using HPLC.
  • Escherichia coli NM522 / pAL-nou strain was cultured. After completion of the culture, wet cells were obtained by centrifugation, washed with 60 mmol / L potassium phosphate buffer (pH 7.2), and suspended in 20 mmol / L potassium phosphate buffer containing 10 mmol / L imidazole. The suspension was sonicated at 4 ° C to obtain a cell disruption solution. This cell disruption solution (10 ml, containing 0.863 mg protein) is passed through an Amersham His tag purification column, and 15 ml of 20 mmol / L potassium phosphate buffer containing 10 mmol / L imidazole is passed.
  • the His-tagged dh £ protein was purified in the column.
  • a reaction solution having the same composition as in Example 12 (reaction solution composition: 60 mmol / L potassium phosphate buffer (pH 7.2), 10 mmol / L magnesium chloride) Reaction solution consisting of 10 mmol / L ATP, lg / L L-Leu, and lg / L L-Phe) Incubate at 30 ° C with the substrate retained in the column. did. After 24 hours, the reaction solution in the column was eluted with 3 ml of the reaction solution having the same composition, and cyclodipeptides and dipeptides in the reaction solution were quantified in the same manner as in Experimental Example 12.
  • SEQ ID NOs: 84 to 87 DNAs having the sequences described in SEQ ID NOs: 84 to 87 (hereinafter, primer L, primer M, primer N, primer O, respectively) were synthesized.
  • the sequence of SEQ ID NO: 84 is a region containing the Shine-Dalgarno sequence, which is the ribosome binding sequence of the yE gene of the plasmid pQ E60ywffi, and the sequence containing the 0 ⁇ 1 recognition sequence on the 5 'side. Is.
  • the sequence of SEQ ID NO: 85 is obtained by adding a sequence containing the SiHI recognition sequence to the 5 ′ side of the sequence complementary to the sequence containing the stop codon of the yE gene.
  • the sequence of SEQ ID NO: 86 is obtained by adding a sequence containing an EmRI recognition sequence to the 5 ′ side of the sequence of the lm promoter region of the expression vector pTrS30 containing the im promoter.
  • the sequence of SEQ ID NO: 87 is obtained by adding a sequence containing a 20 ⁇ 1 recognition sequence to the 5 ′ side of a sequence complementary to the sequence of the lm promoter region of an expression vector pTrS30 containing a 1 m promoter.
  • PCR was performed using plasmid pQE60ywffi as a cocoon-type, using the above primer L and primer ⁇ ⁇ for amplification of the yE gene fragment, and using primer ⁇ and primer O as the primer set for amplification of the lm promoter region fragment, respectively. went.
  • PCR was performed using a 40 ⁇ L reaction containing 10 ng pQE60ywffi, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Efii DNA polymerase, 4 L of X10 buffer for Efii DNA polymerase, and 200 ⁇ mol / L of each dNTP.
  • the solution was prepared by repeating the process consisting of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes 30 times.
  • the expression vector PTrS30 containing 0.2 ⁇ g of the lm promoter was cleaved with restriction enzymes E £ 2RI and EIHI, and then the DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. Similarly, the 4.5-kb DNA fragment was recovered.
  • Ligation kit for 1.4 kb fragment containing mffi gene, 0.3 kb fragment containing lm promoter region and 4.5 kb fragment was ligated for 16 hours at 16 ° C o
  • E. coli NM522 was transformed by a method using calcium ions, and then applied to an LB agar medium containing ampicillin g / ml and cultured at 30 ° C.
  • a plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method to obtain PPE56, an expression vector containing the gene downstream of the im promoter.
  • the structure of the vector was confirmed by restriction enzyme digestion (Fig. 4).
  • a strain lacking a specific gene on the Escherichia coli chromosome DNA was prepared according to a method using a lambda phage homologous recombination system [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 6641-6645 (2000)].
  • the plasmids pKD46, pKD3 and pCP20 described below were obtained by obtaining a Escherichia coli strain carrying the plasmid from the Escherichia coliidenetic stock center (Yale University, USA) and extracting the strain by a known method. Used.
  • the gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 55, the gene having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 56, and the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 57 that are present on the chromosomal DNA of Escherichia coli K12 strain A nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 58
  • the 8905 type DNA synthesizer manufactured by Perceptive Biosystems was used.
  • SEQ ID NOS: 64 and 65 as primer sets for amplifying DNA fragments for EgED gene deletion
  • SEQ ID NOS: 6 and 67 as primer sets for amplifying DNA fragments for ESEN gene deletion
  • Primer sets for amplifying DNA fragments for gene deletion SEQ ID NOs: 68 and 69
  • SEQ ID NOs: 70 and 71 as primer sets for amplifying DNA fragments for ESEE gene deletion
  • SEQ ID NOs: 72 and 73 as primer sets for amplifying DNA fragments for dm operon deletion
  • PCR was performed using the synthetic DNA as a primer set and pKD3DNA as a saddle type.
  • PCR consists of 10 ng of plasmid DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of £ fu DNA polymerase, 4 ⁇ L of X10 buffer for Efii DNA polymerase, 200 ⁇ mol / L of each deoxyNTP Using the reaction solution, the process was repeated 30 times at 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes.
  • the obtained upper layer was mixed with 2 volumes of cold ethanol and allowed to stand at ⁇ 80 ° C. for 30 minutes.
  • the solution is centrifuged and contains DeoD gene, DepN gene, ⁇ »gene, ⁇ ⁇ ⁇ gene, and chloramphee-cole resistance gene for EE operon deficiency A DNA fragment was obtained.
  • Escherichia coli JM101 strain After transforming Escherichia coli JM101 strain with pKD46, it was applied to an LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin and cultured at 30 ° C, and Escherichia coli JM101 strain (hereinafter referred to as Escherichia strain) that retains pKD46. 'Cori JM101 / pKD46) was selected.
  • Plasmid pKD46 has a ⁇ Red recombinase gene, and expression of the gene can be induced by L-arabinose. Therefore, when E. coli harboring pKD4 6 grown in the presence of L-arabinose is transformed with linear DNA, homologous recombination force S occurs frequently. Since pKD46 has a temperature-sensitive origin of replication, the plasmid can be easily removed by growing at 42 ° C.
  • the selected chloramphee-chol metabolite was inoculated into an LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol, cultured at 42 ° C for 14 hours, and then a single colony was isolated. Each colony obtained was replicated on LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol and LB agar medium containing lOOmg / 1 ampicillin, cultured at 37 ° C, chloramphecol-resistant and ampicillin. by selecting the colonies showing sensitivity were obtained P KD46 deficient strain.
  • the pKD46-eliminated strain obtained above was transformed with pCP20 and selected on an LB agar medium containing lOOmg / 1 ampicillin to obtain a pKD46-eliminated strain retaining pCP20. .
  • Plasmid PCP20 has a yeast-derived Flp recombinase gene, and the expression of the gene can be induced at 42 ° C.
  • the gene created above, DeDN gene, DeDB gene, DepA gene and d Since the nucleotide sequence recognized by Flp recombinase is present at both ends of the chloramphee-cholesterol resistance gene in the DNA fragment containing the chloramphee-collet resistance gene for the deficiency of the operon, It can be removed.
  • the pKD46-cleaved strain with PCP20 obtained above was inoculated into an LB agar medium without any added drug, cultured at 42 ° C for 14 hours, and then a single colony was isolated. Each colony obtained was replicated in LB agar medium containing no drug, LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-col and LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin, and cultured at 30 ° C. -Colonies showing call sensitivity and ampicillin sensitivity were selected.
  • Chromosomal DNA was prepared from each of the strains selected above according to a conventional method (Biotechnical Experiment Manual, edited by Japan Society for Biotechnology, pages 97-98, Bafukan, 1992). Based on the internal base sequence of the DeDD gene, which is the defective target gene! /, DNA having the base sequences represented by SEQ ID NOs: 74 and 75 was used as a primer set, and chromosomal DNA was made into a saddle type. PCR was performed.
  • PCR includes O.lg chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 un its Efii DNA polymerase, 4 ⁇ L of X10 buffer for Efii DNA polymerase, 200 ⁇ mol / L of each deoxyNTP Using the reaction solution of L, the process consisting of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • the Escherichia coli JPD1 strain obtained in (2) above was transformed with pKD46, applied to an LB agar medium containing lOOmg / 1 ampicillin, and cultured at 30 ° C to retain pKD46.
  • JJPDI hereinafter referred to as Escherichia coli JPDl / pKD46
  • Escherichia coli JPDl / pKD46 was subjected to chloramf for gene deletion by electric norus method.
  • the DNA fragment containing the echor resistance gene was introduced, and the DNA fragment containing the chloramphenicol resistance gene for deletion of the DeDN gene was homologously recombined on the chromosome DNA of Escherichia coli JPDl / pKD46.
  • the transformant integrated by was obtained.
  • DeDN message De.
  • a gene For the A gene, DepB gene, or dDD operon-deficient strain, use the DNA fragment containing each gene or operon-deficient chloramphee-chol-resistant gene prepared in (1) above and use the same method as in (2) above. It was produced by.
  • each gene-deficient strain was obtained by the above method is that the DNA having the base sequence represented by SEQ ID NOs: 76 to 83 designed and synthesized based on the internal base sequence of each defective gene was used as a primer set. And was confirmed by PCR as in (2) above.
  • the DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 76 and 77 is for ESEN ⁇ C loss confirmation
  • the DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 78 and 79 is for ESE ⁇ loss confirmation
  • the DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 80 and 81 is for confirming EgEfi ⁇ C loss
  • the DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 82 and 83 is a primer set for confirming dm operon deficiency. .
  • the operon-deficient strain obtained by the above method is Escherichia coli JDPP1 strain
  • the DeDN gene-deficient strain is Escherichia coli JPN1 strain
  • the gene-deficient strain was named Escherichia coli JPB7 strain.
  • DeDD DeDN
  • De A multi-deficient strain of two or more genes or operons selected from the group consisting of A gene, ⁇ gene and EE operon power was prepared. Confirmation that a multiple-deficient strain could be obtained was confirmed by the same PCR as in (2) above.
  • the gene obtained by the above method and the double gene-deficient strain deficient in the dm operon are Escherichia coli JPDP49, the DeDB gene, DepD gene, and the triple gene-deficient strain deficient in the D SE gene are Escherichia coli JPDNB43 Strain, heredity Child, DeDN message and dDD
  • the operon-deficient triple gene-deficient strain is Escherichia coli 'JPNDDP36 strain, DeDA gene, DeDD gene, and the quadruple gene-deficient strain deficient in gene and dm operon is Escherichia coli' JPNDAP5 strain, DeDB gene, The quadruple gene-deficient strain lacking the DepD gene, DepN gene, and dDD operon was named Escherichia coli JPNDBP7.
  • Table 2 shows the names of defective genes in each gene-deficient strain.
  • the strains lacking the genes encoding various beptidases and dipeptide uptake proteins obtained in Experimental Example 16 were transformed with the plasmid pPE56 constructed in Experimental Example 15 to obtain a transformant showing ampicillin resistance.
  • the obtained transformant was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and cultured at 28 ° C for 17 hours.
  • the culture solution was mixed with 8 ml of an aqueous medium containing 100 g / ml ampicillin and amino acid (dipotassium hydrogen phosphate 16 g / L, potassium dihydrogen phosphate 14 g / L, ammonium sulfate 5g / L, taenoic acid (anhydrous) lg / L, casamino acid (Difco) 0.5g / L, L-Pro lg / L, L-Ala 2.5g / L, L-Gin 2.5 g / L, glucose 10 g / l, vitamin B 10 mg /
  • L Magnesium sulfate heptahydrate 25mg / l, Iron sulfate heptahydrate 50mg / l, 10mol / l Sodium hydroxide solution adjusted to PH7.2.
  • L-Gln is sterilized by filtration through a 10-fold concentrated solution, and glucose, vitamin B, magnesium sulfate 7hydrate, and iron sulfate 7hydrate are separately cooked
  • the product in the supernatant was derivatized by the F-moc method and then analyzed by the HPLC method.
  • HPLC method ODS-HG5 (manufactured by Nomura Chemical Co., Ltd.) was used as the separation column, and A solution (acetic acid 6 ml / l, 20% (v / v) acetonitrile and triethylamine was used as the eluent.
  • the culture broth was added to 8 ml of an aqueous medium containing 100 g / ml ampicillin and amino acids (dipotassium hydrogen phosphate 16 g / l, potassium dihydrogen phosphate 14 g / l, ammonium sulfate 5 g / l, citrate (anhydrous ) Lg / l, casamino acid (Difco) 0.5g / l, LP ro lg / l, L-Ala 2.5g / l, L—Val 2.5g / l, glucose 10g / l, vitamin B 10mg / l, Magnesium sulfate 7 hydrate 25 mg / l, iron sulfate 7 hydrate 50 mg / l, adjusted to PH 7.2 with 10 mol / l sodium hydroxide solution Glucose, vitamin B, magnesium sulfate 7 hydrate 1% was added to the test tube containing the product, iron sul
  • microorganisms deficient in genes encoding two or less peptidases and microorganisms deficient only in operons encoding one peptide uptake protein do not produce dipeptides, but three Microorganisms deficient in the above peptidase genes or genes deficient in one or more peptidase-encoding genes and one operon encoding a peptide uptake protein were found to produce dipeptides.
  • the culture broth was added to an aqueous medium containing 100 ⁇ g / ml ampicillin and amino acid (dipotassium hydrogen phosphate 16 g / l, potassium dihydrogen phosphate 14 g / l, ammonium sulfate 5 g / L, Taenoic acid (anhydrous) lg / L, casamino acid (Difco) 0.5g / L, L-Pro lg / L, Gly 2.5g / L, L-Gin 2.5g / L, glucose lOg / L, vitamin B lOmg / L, magnesium sulfate heptahydrate 2
  • amino acid dipotassium hydrogen phosphate 16 g / l, potassium dihydrogen phosphate 14 g / l, ammonium sulfate 5 g / L, Taenoic acid (anhydrous) lg / L, casamino acid (Difco) 0.5g / L, L-
  • microorganisms lacking genes encoding two or less peptidases, and microorganisms lacking only one operon encoding one peptide uptake protein have the ability to produce dipeptides.
  • Microorganisms deficient in genes encoding three or more peptidases, and microorganisms deficient in genes encoding two or more peptidases and one operon encoding one peptide uptake protein must produce dipeptides. I understand.
  • the base sequences of the gln £ and glnfi genes of Escherichia coli K12 strain have already been clarified [Science, 5331. 1453-1474 (1997)].
  • the glnE gene deficiency DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 88 and 89 was synthesized as primer DNA, and DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 90 and 91 was synthesized as primer DNA for gin gene deletion.
  • the synthesized primer DNA was designed based on a 36 bp base sequence located upstream and downstream of each defective target gene.
  • Each of the above synthetic DNAs was used as a primer set, and PCR was performed using pKD3DNA as a saddle type. PCR was performed at 94 ° C using 10 ng of plasmid DNA, 0.5 ⁇ mol / L of primer, 2.5 units of EfiiDNA polymerase, 4 L of X10 buffer for Pfo DNA polymerase, and 40 L of deoxyNTP 200 ⁇ mol / L. This was performed by repeating the process consisting of 1 minute at 55 ° C for 2 minutes and 72 ° C for 3 minutes 30 times.
  • the obtained upper layer was mixed with 2 volumes of cold ethanol and allowed to stand at ⁇ 80 ° C. for 30 minutes. The solution was centrifuged to precipitate DNA, and then 20 L of TE was dissolved in TE. By the above operation, a glnE gene and a chloramphenicol resistance gene fragment for glnfi gene deletion were obtained.
  • Escherichia coli JM101 strain deficient in glnE gene on chromosomal DNA After transforming Escherichia coli JM101 strain with pKD46, Escherichia holding pKD46 on LB agar medium containing lOOmg / 1 ampicillin 'Coli JM101 strain (hereinafter referred to as Escherichia coli JM101 / pKD46) was selected.
  • Escherichia coli JM101 / pKD46 cultured in the presence of 10 mmol / L L-arabinose and 50 g / ml ampicillin was transformed with the chloramphee-chol-resistant gene fragment for gin E gene deletion by electric pulse method, A strain that had been recombined so that the glnE gene on the chromosomal DNA of strain JM101 was inserted into the glnE gene and the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ structural gene was deleted was selected on LB agar medium containing 25 mg / L of chloramphee-chol. .
  • the obtained chloramphee-chol metabolite was replicated on an LB agar medium containing 25 mg / L of chloramphee-coal, and single colony separation was performed in a state kept at 42 ° C. Each colony obtained was treated with LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol and 100 mg / L key. Replicates were made on LB agar medium containing ampicillin, and colonies showing chloramphee-chol resistance and ampicillin sensitivity were selected. Next, this PKD46-dropped strain was transformed with pCP20, applied to an LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin, and cultured at 30 ° C.
  • the grown ampicillin-resistant strain was replicated on a LB agar medium with no drug added, and single colonies were isolated with incubation at 42 ° C. Each colony obtained was replicated on LB agar medium containing no drug, 25 mg / L chloramphee-chol, and LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin, showing chloramphe-chol and ampicillin sensitivity. Colonies were selected. Chromosomal DNA was prepared from each of the strains obtained here by a conventional method (Biotechnical Experiments, edited by the Biotechnology Society of Japan, pages 97-98, Baifukan, 1992).
  • Colony PCR was performed using a primer DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 92 and 93, which was designed based on the internal sequence of the glnE gene that is the target of deletion. Colony PCR is carried out by touching the colony with a 200 1 pipette tip, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 ⁇ mol of EfiiDNA polymerase, 10 units for Pfo DNA polymerase 4 / z L The reaction was performed by using 40 ⁇ 1 of the reaction solution containing 200 ⁇ mol / L each of deoxyNTP and repeating the process consisting of 94 ° C. for 1 minute, 55 ° C. for 2 minutes, and 72 ° C. for 3 minutes 30 times.
  • the strain with no gene amplification was confirmed to be a glnE gene-deficient strain and named Escherichia coli JGLE1.
  • Escherichia coli JGLE1 strain obtained in (2) above with pKD46 After transforming the Escherichia coli JGLE1 strain obtained in (2) above with pKD46, it is applied to an LB agar medium containing lOOmg / L ampicillin, and cultured at 30 ° C to preserve pKD46. Acquired 'Kori JGLE1 strain (hereinafter referred to as Escherichia coli JGLEl / pKD46). Escherichia coli JGLE1 / P KD463 ⁇ 4-glnB gene deletion chloramphenicol resistance gene fragment was transformed by electric pulse method and gin on chromosomal DNA
  • a strain was obtained that had been recombined so that the glnS structural gene was deleted by inserting the chloramphee-chol resistance gene into the B_ gene.
  • Colony PCR was performed under the conditions of (2) above using a primer DNA designed based on the internal sequence of the glnS gene and having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 94 and 95.
  • the strains that did not show gene amplification by PCR were gin After confirming that it was a gene-deficient strain, it was named Escherichia coli JGLBE1.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 96 is a sequence obtained by adding a base sequence containing an ElHI recognition sequence to the 5 ′ side of a region containing a Shine-Dalgarno sequence that is a ribosome binding sequence of the aid gene.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 97 is a sequence obtained by adding a sequence including a ⁇ recognition sequence to the 5 ′ side of a sequence complementary to a sequence including a stop codon of the aid gene.
  • PCR was performed using the Bacillus subtilis chromosomal DNA obtained in Experimental Example 2 as a cocoon-shaped DNA, and using the above primer ⁇ and primer Q as a primer set.
  • PCR is a reaction solution containing 0.1 ⁇ g of chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of DNA polymerase, 4 L of EfiiDNA polymerase X 10 buffer, 200 ⁇ mol / L of each dNTP 40 ⁇ l L was prepared, and the process consisting of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • the amplified DNA is cleaved with the restriction enzyme EamHI, the DNA fragments are separated by agarose gel electrophoresis, and then the 1.2 kb DNA fragment containing the aid gene is generated using GeneClean II kit. Was recovered. After cleaving 0.2 ⁇ g of pPE56 with restriction enzyme SlHI, the DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis, and a 6.3 kb DNA fragment was recovered by the same method as described above. The terminal dephosphorylation of the 6.3 kb DNA fragment was performed by treating with alkaline phosphatase (E.
  • the solution was applied to an LB agar medium containing 50 g / mL ampicillin at 30 ° C. Cultured overnight.
  • the plasmid was extracted from the colonies of the transformant that had grown in accordance with a known method, and it was confirmed by enzymatic digestion that the al d gene was obtained by inserting the vwffi gene and the forwardly inserted plasmid.
  • This plasmid was named PPE86 (FIG. 5).
  • Desensitized form ⁇ gene was converted to tyrosine resistant from plasmid pE pheA 22 (JP 61-260892) expressing desensitized form E ⁇ gene of pheralanin obtained by introduction of mutations resistant to pheralanin analog
  • the desensitized ⁇ mE gene was obtained from the plasmid pE aroF 18 (JP-A-62-65691) expressing the tyrosine desensitized amE gene obtained by mutagenesis, and an expression plasmid was constructed by the following method. .
  • DNAs having the nucleotide sequences represented by SEQ ID NO: 98 and SEQ ID NO: 99 were synthesized.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 98 is the Ehg gene.
  • a sequence containing a £ kl recognition sequence is added to the 5 ′ side of the region containing the Shine-Dalgarno sequence, which is a ribosome binding sequence.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 99 is obtained by adding a sequence containing a ⁇ recognition sequence to the 5 ′ side of a sequence complementary to the sequence containing the stop codon of the DheA gene.
  • PCR was performed using the plasmid pE pheA 22 as a saddle and using the primer R and primer S as a primer set.
  • PCR prepare 40 L of reaction solution containing 10 ng of plasmid DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of DNA polymerase, 4 ⁇ L of DNA polymerase X 10 buffer, and mol / L of each dNTP. Then, the process consisting of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • the amplified DNA was digested with restriction enzymes ai and EamHi, the resulting DNA fragments were separated by ⁇ moth Rosugeru electrophoresis, using Gene Clean II Kit, l comprising EHE A gene The .lkb DNA fragment was recovered.
  • Expression vector pTrS30 E. coli JM109 / pTrS30 (FERM BP-540
  • a plasmid was extracted from the grown transformant colony according to a known method, and it was confirmed by restriction enzyme digestion that a desensitized E ⁇ gene expression plasmid was obtained. Named. After 0.2 ⁇ g of pPHEAl obtained above was cleaved with restriction enzymes E £ 2RI and SlHI, the DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis, and then the 1 m plug motor and desensitized E were prepared using GeneClean II kit. ⁇ A 1.5 kb DNA fragment containing the gene was recovered.
  • the tm promoter obtained above and the desensitized ⁇ gene-containing 1.5 kb DNA fragment and the 3.0 kb DNA fragment were reacted at 16 ° C for 16 hours and ligated. .
  • Escherichia coli NM522 was transformed by a method using calcium ions, and then applied to an LB agar medium containing 30 ⁇ g / ml chloramphecoal at 30 ° C. ⁇ -cultured.
  • a plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and it was confirmed by restriction enzyme digestion that a desensitized Ehs gene expression vector was obtained, and the plasmid was named PPHEA2 (FIG. 6). ).
  • SEQ ID NO: 100 and SEQ ID NO: 101 were DNAs (hereinafter referred to as “primer T” and “primer U”, respectively) were synthesized.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 100 is obtained by adding a sequence containing a recognition sequence to the 5 ′ side of a region containing a Shine-Dalgarno sequence which is a ribosome binding sequence of the ⁇ mE gene.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 101 is obtained by adding a sequence containing an S IHI recognition sequence to the 5 ′ side of a sequence complementary to a sequence containing an mE stop codon. PCR was performed using the plasmid pE aroF 18 as a saddle and using the primer T and primer U as a primer set.
  • PCR consists of 10 ng of plasmid pE aroF 18, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Efii DNA polymerase, 4 ⁇ L of DNA polymerase X 10 buffer, 200 mol / L of each dNTP Prepare 40 L of the solution, and repeat the process of applying power for 30 minutes at 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes.
  • the amplified DNA is cleaved with restriction enzymes ⁇ and ⁇ ⁇ , and DNA fragments are separated by agarose gel electrophoresis. A 1. lkb DNA fragment containing the mE gene was recovered.
  • the solution was applied to an LB agar medium containing 30 ⁇ g / mL chloramphecol. Cultivation was carried out at ° C.
  • Plasmids were extracted from the grown transformant colonies according to a known method, and the desensitized ⁇ gene was inserted in the forward direction with the desensitized ⁇ gene and desensitized ⁇ It was confirmed by restriction enzyme digestion that a sensitized gene expression plasmid was obtained, and this plasmid was named PPHEAF2 (FIG. 6).
  • Plasmid pKml aroFm-18 Japanese Patent Laid-Open No. 60-034197 obtained by introducing a tyrosine resistant mutation was obtained, and an expression plasmid was constructed by the following method.
  • DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 102 and 103 was synthesized.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 102 is obtained by adding a sequence containing a £ kl recognition sequence to the 5 ′ side of a region containing a Shine-Dalgarno sequence which is a ribosome binding sequence of the ⁇ mE gene.
  • the base sequence represented by SEQ ID NO: 103 is obtained by adding a sequence containing an ill recognition sequence to the 5 ′ side of a sequence complementary to a sequence containing a gene stop codon.
  • PCR was performed using the plasmid pKmlaroFm-18 as a cocoon-type, and DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 102 and 103 as a primer set.
  • PCR was performed using 10 ng of plasmid DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Pfo DNA polymerase, 4 ⁇ L of X10 buffer for Pfo DNA polymerase, and 200 ⁇ mol / L of each dNTP. 40 L was prepared, and the process consisting of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • the amplified DNA fragment is cleaved with restriction enzymes £ kl and il, separated by agarose gel electrophoresis, and then containing the aroF-tv operon using GeneClean II kit 2.2 A kb DNA fragment was recovered.
  • Expression vector containing trp promoter pTrS30 [E. coli JM109 / pTrS30 (FERM BP-540
  • the plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and it was confirmed by restriction enzyme digestion that an operon expression plasmid exhibiting tyrosine resistance was obtained.
  • the plasmid was identified as pTYl. Named.
  • PTYl 0.2 / zg obtained above was cleaved with restriction enzymes E ⁇ RI and il, and DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. A 2.6 kb DNA fragment containing the QE- ⁇ operon was recovered.
  • the 2.6 kb DNA fragment containing the im promoter obtained above and an operon exhibiting tyrosine metamorphosis and the 3.0 kb DNA fragment were ligated by reacting at 16 ° C. for 16 hours using a ligation kit.
  • a plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and it was confirmed by restriction enzyme digestion that a operon expression vector exhibiting resistance to thymosine was obtained.
  • the plasmid was named pTY2.
  • the metj gene encodes a repressor of the Escherichia coli L-methionine biosynthetic system, and it is known that L-methionine-producing ability is improved by introducing a mutation that prevents the production of this repressor. (JP 2000-139471).
  • the DNA was designed based on a 36 bp base sequence located upstream and downstream of the defective target gene.
  • pKD3DNA was made into a saddle type, and a chloramphee-chol-resistant gene fragment for producing a mgtl gene-deficient strain was amplified by PCR.
  • PCR was performed at 94 ° C using 40 L of a reaction solution containing 10 ng of plasmid DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Plu DNA polymerase, X 10 buffer for Pfo DNA polymerase ⁇ 200 ⁇ mol / L of deoxyNTP. This was performed by repeating the process consisting of 1 minute at 55 ° C for 2 minutes and 72 ° C for 3 minutes 30 times.
  • a 1Z10 amount of the reaction solution was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming that the target fragment was amplified, the same amount of TE saturated phenol Z chloroform was added to the remaining reaction solution and mixed. did. After centrifuging the mixture, the obtained upper layer was mixed with 2 volumes of cold ethanol and allowed to stand at ⁇ 80 ° C. for 30 minutes. The solution was centrifuged, and the resulting DNA precipitate was dissolved in 20 L of TE.
  • the chromosome of Escherichia coli JM101 was obtained using the Escherichia coli JMIOI and the chlormue-chol resistance gene fragment for producing the m ⁇ gene-deficient strain obtained in (1) above.
  • a recombinant was prepared by inserting the chloramphie-cole metagene into the meil gene on DNA.
  • Example 7 A strain in which the chloramphee-chol resistance gene was deleted from the chromosome DNA using pCP20 expressing Flp recombinase was prepared and named Escherichia coli J1.
  • 3-phosphodaliserate dehydrogenase gene derived from Escherichia coli
  • the mutation that replaces the codons 1096 to 1098 in the structural gene with a stop codon ( ⁇ ) is 3-phosphodarislate dehydrogenase.
  • a gene encoding a mutant 3-phosphodariserate dehydrogenase that has been desensitized to substantial inhibition by serine hereinafter referred to as the inhibition-inhibited ⁇ gene and ⁇ ⁇ ) Is known (Patent No. 2584409).
  • DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 108 and DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 109 including the codon substitution mutant sequence were used.
  • the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 108 is a sequence obtained by adding a sequence containing a £ kl recognition sequence to the 5 ′ side of the region containing the Shine-Dalgarno sequence, which is the ribosome binding sequence of the gene.
  • the base sequence is a sequence in which a sequence containing the il recognition sequence is added to the 5 'side of the sequence complementary to the sequence containing the stop codon for deleting the C-terminal 45 amino acid residues of the ⁇ gene. is there.
  • PCR was performed to amplify the inhibition-inhibited ggi gene using the chromosomal DNA of Escherichia coli W3110 strain as a saddle type.
  • PCR consists of 0.1 g of chromosomal DNA, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Pfo DNA polymerase, Pfo DNA polymerase X 10 buffer 4 ⁇ deoxyNTP 40 ⁇ L of each reaction solution containing 200 ⁇ mol / L each was used for 1 minute at 94 ° C, 2 minutes at 55 ° C, and 3 minutes at 72 ° C. Repeated 30 times.
  • the amplified DNA is cleaved with restriction enzymes £ kl and il, and the DNA fragments are separated by agarose gel electrophoresis. The lkb DNA fragment was recovered.
  • expression vector pTrS30 containing 1m promoter can be prepared from E. coli JM109 / pTrS30 (FERM B p-5407)) After 0.2 g was cleaved with restriction enzymes ai and il, DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis. A 4.3 kb DNA fragment was recovered in the same manner.
  • a plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and the plasmid was named PSE15.
  • the structure of the vector was confirmed by restriction enzyme digestion.
  • the yE gene fragment containing the trp promoter was amplified using a DNA primer set represented by 1 and 112 that also has the nucleotide sequence ability.
  • PCR is 10 ng of plasmid DNA , Primer 0.5 ⁇ mol / L, Plu DNA polymerase 2.5 units, Plu DNA polymerase X 10 buffer 4 / z L, deoxyNTP 200 ⁇ mol / L each This was carried out by repeating the process consisting of 55 minutes at 55 ° C for 2 minutes and 72 ° C for 3 minutes 30 times.
  • the obtained upper layer was mixed with 2 volumes of cold ethanol and allowed to stand at ⁇ 80 ° C. for 30 minutes. The solution was centrifuged to precipitate DNA, and then dissolved in L TE.
  • I kit contains l ⁇ gene, l .lkb and lm promoter and y ⁇ ffi gene 1
  • a plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and it was confirmed by restriction enzyme digestion that a plasmid in which the inhibition-release serA gene was inserted in the forward direction with the vwffi gene was obtained.
  • the plasmid was named PPE212.
  • Example 7 [0232] Generation of ikL gene-deficient strain and revertant ikG gene replacement strain
  • Escherichia coli K12 strain the fat-weather region that regulates the expression of the ilvGMEDA operon is located in the 5 'upstream region of the operon, and its nucleotide sequence is Nucleic. Acids Res. 15, 21 37 (1987). In addition, it is known that by removing this feature area, the feature does not function and the ⁇ ⁇ ⁇ operon is constitutively expressed (JP-A-8-473979).
  • the ilvGMEDA operon composition-expressing type Escherichia coli K12 strain was prepared by the method described above.
  • Each of these DNAs has a 36 bp homologous sequence located upstream and downstream of the defective target gene.
  • the DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 115, and the nucleotide sequence ability represented by SEQ ID NO: 116 including the double nucleotide insertion mutant sequence DNA
  • revertable gene downstream region amplification primer As a set, DNA having a base sequence ability represented by SEQ ID NO: 117 and a DNA having a base sequence ability represented by SEQ ID NO: 118 were synthesized.
  • PCR is 0.1 g of chromosomal DNA or 10 ng of plasmid DNA, each primer 0.5 ⁇ mol / L, Pfo DNA polymerase 2.5 units, Pfo DNA polymerase X 10 buffer 4 ⁇ deo xyNTP each 200 ⁇ mol / L reaction solution 40 ⁇ Using L, the process consisting of 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes was repeated 30 times.
  • the obtained upper layer was mixed with 2 volumes of cold ethanol and allowed to stand at ⁇ 80 ° C. for 30 minutes. After centrifuging the solution to precipitate DNA, the DNA was dissolved in 20 L of TE.
  • crossover PCR [AJ Link] using the upstream region of the revertible gene and the downstream region of the revertable gene as a saddle, and DNA having the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 115 and 118 as a primer set , D. Phillips, GM Church, J. BacterioL, 1 79, 6228-6237 (1997)]. PCR was performed under the same conditions as described above.
  • Escherichia coli JM101 strain is transformed with pKD46 by a conventional method, then applied to LB agar medium containing lOOmg / 1 ampicillin and cultured at 30 ° C to retain pKD46.
  • E. coli JM101 strain (Hereinafter referred to as Escherichia coli JM101 / pKD46) was selected.
  • Escherichia coli JM101 / pKD46 cultured in the presence of lOmmol / L L-arabinose and 50 ⁇ g / ml ampicillin was used for preparing the revertible ik £ gene incubator obtained in (1) above.
  • the obtained L-parin resistant strain was replicated again on an agar medium supplemented with glucose in M9 medium containing 200 mg / L of L-parin, and single colonies were isolated at 42 ° C. did .
  • Each of the resulting mouthpieces was replicated on an agar medium containing 200 mg / L L-parin in M9 medium supplemented with dalcose and an LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin, tolerant L-valine and ampicillin.
  • a colony exhibiting susceptibility was selected, and the obtained revertant gene place was named Escherichia coli JM101G + 1.
  • Escherichia coli JM101G + 1 strain obtained in (2) above with pKD46 After transforming the Escherichia coli JM101G + 1 strain obtained in (2) above with pKD46, apply it to an LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin and incubate at 30 ° C for pK D46 Escherichia coli JM101G + 1 strain (hereinafter referred to as Escherichia coli JMlOlG + 1 / ⁇ KD46) was obtained.
  • the E. coli JM101G + l / pKD46 was transformed by the electric pulse method using the chloramphee-chol-resistant gene fragment for producing the ikL gene-deficient strain obtained in (1) above, and the strain JM101 Recombinant strains in which the chloramphee-cholesteric gene was inserted into the ilvL gene on the chromosomal DNA were selected on an LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol.
  • the obtained chloramfue-chol metabolite was replicated on an LB agar medium containing 25 mg / L of chloramphee-coal, and single colony isolation was carried out while keeping the temperature at 42 ° C. Each colony obtained was replicated on an LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol and an LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin, and a PKD46 occlusion strain exhibiting chloramphee-chol resistance and ampicillin sensitivity was selected. .
  • Colony PCR is performed by contacting the colony with a 200 ⁇ 1 pipette tip, the amount of cells obtained, 0.5 ⁇ mol / L of primer each, Plu DNA polymerase 2.5 units, Plu DNA polymerase X 10 buffer 4 / z Using 40 ⁇ 1 of reaction solution containing 200 ⁇ mol / L each of L and deoxyNTP, the process consisting of 1 minute at 94 ° C, 2 minutes at 55 ° C, and 3 minutes at 72 ° C was repeated 30 times. .
  • Escherichia coli JILG + Cml obtained above is transformed with pCP20 and selected on an LB agar medium containing 100 mg / 1 ampicillin. Obtained Cml.
  • Plasmid pCP20 has a yeast-derived Flp recombinase gene, and the expression of the gene can be induced at 42 ° C.
  • the Escherichia coli JILG + Cml obtained above was inoculated on an LB agar medium without any drug, cultured at 42 ° C for 14 hours, and then a single colony was isolated. Each colony obtained was replicated on LB agar medium without drug, LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-col and LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin, and cultured at 30 ° C. Colonies showing call sensitivity and ampicillin sensitivity were selected.
  • Colony PCR was performed using the resulting DNA as a primer set. Colony PCR is performed by touching a colony with a 200 ⁇ 1 pipette tip, 0.5 ⁇ mol / L each of primers, Plu DNA polymerase 2.5 units, 4 ⁇ L of Plu DNA polymerase X 10 buffer, The reaction was performed by using 40 ⁇ 1 of the reaction solution containing 200 ⁇ mol / L each of deoxyNTP and repeating the process consisting of 94 ° C. for 1 minute, 55 ° C. for 2 minutes, and 72 ° C. for 3 minutes 30 times.
  • inhibition-inhibited gene has a mutation in which the 447th leucine is replaced with ferralanin.
  • DNA consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 121 and 122 was synthesized as primer DNA for amplifying drug-resistant gene fragments for gene-deficient strain preparation. did.
  • Each of the DNAs has a base sequence identical to 36 bp located upstream and downstream of the defective target gene.
  • DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 123 and DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 124 including the codon substitution mutant sequence are released.
  • SEQ ID NO: 125 As a primer set for amplification of type ih ⁇ Jt downstream region, from the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 125 including codon substitution mutant sequence And the DNA represented by SEQ ID NO: 126 was synthesized.
  • PCR is a reaction solution containing 0.1 g of chromosomal DNA or 10 ng of plasmid DNA, each primer 0.5 ⁇ mol / L, Plu DNA polymerase 2.5 units, Pfo DNA polymerase X 10 buffer 4 each deoxyNTP 200 ⁇ mol / L 40 Using ⁇ L, repeated 30 steps of power step at 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, 72 ° C for 3 minutes o
  • the obtained upper layer was mixed with 2 volumes of cold ethanol and allowed to stand at ⁇ 80 ° C. for 30 minutes. The solution was centrifuged to precipitate DNA, and then 20 L of TE was dissolved in TE.
  • a gene deletion chloramphee-chol-resistant gene fragment, an inhibition release type i gene upstream region, and an inhibition release type ilvA gene downstream region were obtained.
  • the inhibition-releasing gene upstream region and the inhibition-releasing gene downstream region are in the saddle shape, and the DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NOS: 123 and 126 is used as a primer set.
  • Crossover PCR was performed. PCR was performed under the same conditions as described above.
  • Escherichia coli JM101 / pKD46 cultured in the presence of 10 mmol / L L-arabinose and 50 g / ml ampicillin was electropulsed using the chloramphee-col resistant gene fragment for gene deletion obtained in (1) above.
  • Recombinant strains into which the chloramphee-chol resistance gene was inserted into the above i-gene and the i-structural gene was deficient were selected on LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol.
  • the obtained chloramphee-chol metabolite was replicated on an LB agar medium containing 25 mg / L of chloramphee-coal, and single colony separation was performed in a state kept at 30 ° C. Each of the obtained colonies was replicated on an LB agar medium containing 25 mg / L of chloramphee-chol and 100 mg / L of ampicillin, and a colony exhibiting resistance to chloramphee-chol and ampicillin was selected.
  • the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 123 and 126 having a nucleotide sequence located at about 400 bp upstream and downstream of the chloramfecholic acid resistance gene insertion site on the chromosomal DNA were used. Colony PCR was performed using the contained DNA as a primer set.
  • Colony PCR is performed by contacting the colony with a 200 ⁇ 1 pipette tip, 0.5 ⁇ mol / L of each primer, 2.5 units of Pfo DNA polymerase, and 10 buffers for Pfo DNA polymerase. Repeat the process 30 times, consisting of 94 ⁇ C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 3 minutes, using 40 ⁇ l of the reaction solution containing solution 4 / z L and deoxyNTP 200 ⁇ mol / L each. Was done.
  • a strain with an amplified fragment of about 2 kb containing the chloramphee-chol-resistant gene was confirmed to be a gene-deficient strain and named Escherichia coli JIACml / pKD46.
  • Escherichia coli JIACml / pKD46 strain prepared in (2) above was cultured in the presence of 10 mmol / L L-alapinose and 50 g / ml ampicillin, and then the inhibition-removed gene replacement obtained in (1) above.
  • strains of DNA for strain preparation by the electric pulse method the strain in which the i gene on the chromosomal DNA of the JIACml strain was replaced with the inhibition-inhibited gene was used as a reversion index for isoleucine requirement. Selected on added agar medium.
  • the grown ampicillin-resistant strain was replicated on an agar medium supplemented with a glucose-added 9 medium without any drug, and single colony isolation was carried out while keeping the temperature at 42 ° C. Obtained Replicate each colony to LB agar medium containing 25 mg / L chloramphee-chol and LB agar medium containing 100 mg / L ampicillin to select colonies that are sensitive to chloramphenicol and ampicillin. did. It was confirmed that the obtained strain was an inhibition-cancellation type gene deposit, and it was named Escherichia coli JIA1.
  • Escherichia coli JI LG + 1 prepared in Example 7 as a parent strain instead of Escherichia coli JM101, the ilxL gene was deleted and the ilvG gene was transferred by performing the above operations (1) to (3).
  • a strain in which the offspring was replaced with the reverted ib gene and the ilvA gene was replaced with the inhibition-inhibited gene was obtained and named Escherichia coli JILG + IA1.
  • Escherichia coli FERM BP-4704 is a leucine-producing bacterium selected by leucine analog (4-azaleucine) metamorphosis (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-70879), and is effectively inhibited by L-leucine. It is thought that it has a mutant leuA gene encoding isopropylmalate synthase that has been released.
  • DNA having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NOs: 127 and 128 was synthesized as a primer set for amplifying a drug-resistant gene fragment for preparing a ⁇ gene-deficient strain.
  • the DNA has the same nucleotide sequence as 36 bp located upstream and downstream of the defective target gene, respectively.
  • a primer set for amplifying a DNA fragment for producing a mutant ImiA gene replacement strain it has a base sequence located approximately 200 bp upstream of the gene start codon.
  • the DNA represented by SEQ ID NO: 129 and the DNA represented by SEQ ID NO: 130 having a sequence opposite to the base sequence located approximately 200 bp downstream from the stop codon were synthesized.
  • PCR is a reaction solution containing 0.1 g of chromosomal DNA or 10 ng of plasmid DNA, each primer 0.5 ⁇ mo 1 / L, Pfo DNA polymerase 2.5 units, Pfo DNA polymerase X 10 buffer 4 ⁇ deoxy NTP 200 ⁇ mol / L each Using 40 ⁇ L, the process consisting of 94 ° C. for 1 minute, 55 ° C. for 2 minutes, and 72 ° C. for 3 minutes was repeated 30 times.
  • a mutant strain of Escherichia coli was prepared by inserting a chloramphee-chol resistance gene into the ⁇ gene on the chromosomal DNA of Escherichia coli JM101 strain.
  • Example 8 (2) PCR was performed under the same conditions as in Example 8 (2). Among the strains subjected to colony PCR In the strain from which an amplified fragment of about 2 kb containing the lamfue-chol resistance gene was obtained, the chloramphee-chol resistance gene was inserted into the gene! ⁇ It was confirmed that it was a gene-deficient strain and was named JLACml / pKD46.
  • Example 8 (3) A recombinant strain in which the leuA gene into which the chloramphee-chol resistance gene on the chromosomal DNA of E. coli JLACml / pKD46 was inserted was replaced with the mutant leuA gene was named Escherichia coli JLA1.
  • Escherichia coli JI LG + 1 produced in Example 7 was deleted by performing the above operations (1) to (3), and the ilvGjf gene Was obtained by substituting the revertant gene and the leuA gene was replaced by the mutated ImiA gene and named Escherichia coli JILG + LA1.
  • Bacillus subtilis-derived gene expression plasmid PPE86 derived from Bacillus subtilis obtained in Example 2 and transformed with Escherichia coli JM101 strain using PPE86, and containing 50 g / ml ampicillin It was applied to LB agar medium and cultured at 30 ° C.
  • the grown strain can also be obtained by extracting a plasmid by a known method, treating the plasmid with a restriction enzyme, and obtaining Escherichia coli JM101 strain (hereinafter referred to as Escherichia coli JM101 / pPE86) carrying plasmid pPE86. I confirmed that.
  • Escherichia coli JM101 carrying plasmid pTrS30 (hereinafter referred to as Escherichia coli JM101 / pTrS30) and Escherichia coli JM101 carrying plasmid pPE56 (hereinafter referred to as Escherichia coli JM101 / pPE56). Also obtained).
  • Escherichia which is a double-deficient strain of glnE gene and glnS gene obtained in Example 1
  • Escherichia coli JGLBE1 strain carrying pTrS30 (hereinafter referred to as Escherichia coli JGLBEl / pTrS30) and Escherichia coli JGLBE1 strain carrying pPE56 (referred to as Escherichia coli JGLBEl / pPE56) were also obtained.
  • Each of the transformed strains was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium each containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and cultured at 28 ° C for 17 hours.
  • 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 10 containing ampicillin 100 g / ml, and cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then the culture solution is centrifuged. The culture supernatant was obtained.
  • the culture product in the culture supernatant was derivatized by the F-mocization method, and then the product was analyzed using HPLC. Analysis by the HPLC method was performed in the same manner as in Experimental Example 17. The results are shown in Table 7.
  • the Escherichia coli JM101 / pPE86 obtained in Example 10 is the same as the Escherichia coli-derived desensitized Ei ⁇ A gene expression plasmid pPHEA2 constructed in Example 3, or Escherichia coli-derived desensitization. After transformation using type Ehg gene and desensitized type amE gene expression plasmid PPHEAF2, it is applied to LB agar medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and 30 ⁇ g / ml chloramphee-chol. And cultured at 30 ° C. A plasmid is extracted from the grown colonies by a known method and E.
  • Escherichia coli JM101 / pTrS30 and Escherichia coli JM101 / pPE56 obtained in Example 10 with pPHEA2 or pPHEAF2, Escherichia coli JM101 / pTrS30 carrying pPHEA2 (hereinafter, Escherichia coli 'JM101 / pTrS30 / pPHEA2), Escherichia coli' JM101 / pTrS30 ' Below, Escherichia coli “JM101 / pTrS30 / pPHEAF2”, Escherichia coli “JM101 / pPE56” (hereinafter referred to as “Escherichia coli JM101 / pPE56 / pPHEA2”) holding pPHEA2, Escherichia coli “JM101 /” holding pP HEAF2 pPE
  • Plasmid was extracted by a known method, and it was confirmed by restriction enzyme treatment that Escherichia coli 'ATCC21277 (hereinafter referred to as Escherichia coli ATCC21277 / pPE56) retaining pPE56 was obtained.
  • Escherichia coli ATCC21277 / pPE56 was transformed with pSTV28 (manufactured by Takarabio), pPHEA2 or pPHEAF2 obtained in Example 3, and 50 g / ml ampicillin and 30 ⁇ g / ml It was applied to LB agar medium containing chloramphee-coal and cultured overnight at 30 ° C. The colony force that has grown is extracted by a known method, and plasmids are extracted, and pSTV 28, pPHEA2 or pPHEAF2 is retained.
  • pSTV28 manufactured by Takarabio
  • pPHEA2 or pPHEAF2 obtained in Example 3
  • the colony force that has grown is extracted by a known method, and plasmids are
  • Escherichia coli carrying the pTrS30 and PSTV28 ATCC21277 (hereinafter referred to as Escherichia coli ATCC 21277 / pTrS30 / pSTV28), the Escherichia coli carrying the pTrS30 and pPHEA2, the ATCC21277 (hereinafter referred to as Escherichia coli ATCC21277 / Escherichia coli 'ATCC21277 (hereinafter referred to as Escherichia coli A TCC21277 / pTrS30 / pPHEAF2) retaining pTrS30 and PPHEAF2 was obtained.
  • Each of the above transformations was inoculated into a test tube containing 8 mL of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and 30 ⁇ g / mL chlorambue-chol at 28 ° C. Incubated for 17 hours.
  • the culture solution is inoculated with 1% in a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 4 containing 100 ⁇ g / ml ampicillin and 50 ⁇ g / ml chloramphenicol, and 30 ° C. After culturing for 24 hours, the culture solution was centrifuged to obtain a culture supernatant.
  • Escherichia coli 'JM101 / ⁇ 86 (hereinafter referred to as Escherichia coli' JM101 / pPE86 / pTY2 ') retaining pTY2 was obtained.
  • Escherichia coli' JM101 / pPE86 / pTY2 ' Escherichia coli' JM101 / pPE86 / pTY2 ') retaining pTY2 was obtained.
  • Escherichia coli JM101 / pTrS30 and Escherichia coli JM101 / pPE56 obtained in Example 10 with pTY2, Escherichia coli JM101 / pTrS30 (hereinafter referred to as Escherichia) that retains ⁇ 2.
  • Escherichia coli JM101 / pTrS30 / pTY2 Escherichia coli JM101 / pTrS30 / pTY2
  • Escherichia coli 'JM101 / pPE56 Escherichia coli JM101 / pPE56 / pTY2
  • Each of the above transforms 3 ⁇ 4 was inoculated into a tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and 30 ⁇ g / ml chlorambue-chol, respectively. For 17 hours. 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 10 containing 100 ⁇ g / ml ampicillin and 50 ⁇ g / ml chloramphee-col, and cultured at 30 ° C. for 24 hours. Thereafter, the culture solution was centrifuged to obtain a culture supernatant.
  • Example 5 After transforming Escherichia coli JMJ1 obtained in Example 5 with pPE86 obtained in Example 2, it was applied to LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C. did. A plasmid was extracted from the grown colony by a known method, and it was confirmed by restriction enzyme treatment that Escherichia coli JMJ1 strain carrying pPE86 was obtained, and the strain was named Escherichia coli JMJl / pPE86.
  • Escherichia coli JMJ1 strain carrying pTrS30 (hereinafter referred to as Escherichia coli JMJl / pTrS30) and Escherichia coli JMJ1 strain carrying pPE56 (referred to as Escherichia coli JMJl / pPE56) are also used. I got it.
  • Each of the above transformed strains was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml of ampicillin and cultured at 28 ° C for 17 hours. 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 10 containing 100 g / ml of ampicillin, cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then the culture solution is centrifuged. The culture supernatant was obtained.
  • the culture product in the culture supernatant was derivatized by the F-mocization method, and then the product was analyzed using HPLC. Analysis by the HPLC method was performed in the same manner as in Experimental Example 17. The results are shown in Table 11.
  • one or more amino acids have the ability to produce a protein having the activity of producing a dipeptide, and at least 1 of the one or more amino acids is used.
  • a dipeptide By culturing a microorganism having the ability to produce a kind of amino acid in a medium, a dipeptide can be produced and accumulated in the medium, and compared with the above microorganism having the ability to produce a kind of amino acid, 2 It became clear that the above-mentioned microorganisms having the ability to produce a kind of amino acid have a higher production capacity of dipeptides.
  • Plasmids were extracted from the grown colonies by a known method, and Escherichia coli JPNDDP36 strains carrying pTrS30, pPE56 or pPE86 (hereinafter referred to as Escherichia coli JPNDDP36 / pTrS30, Escherichia coli JPNDDP36 / pPE56 and Escherichia coli JPNDDP36 / It was confirmed by restriction enzyme treatment that it was obtained.
  • Table 12 shows the results obtained by culturing each of the above transformed strains in the same manner as in Example 10, and analyzing the product in the culture supernatant by the same method as in Experimental Example 17.
  • Example 16 Using the Escherichia coli JPNDDP36 strain obtained in (4), the same procedure as in Example 1 was carried out to introduce the dnE and dnB gene deficiencies into the Escherichia coli JPNDDP36 strain.
  • Escherichia coli JPNDDPGBE1 strain which is a microorganism capable of producing L-Ala and L-Gln and lacking the beptidase gene and the dipeptide uptake protein gene, was obtained.
  • the Escherichia coli JPNDDPGBE1 strain obtained in (1) above was transformed with pTrS30, pPE56 or pPE86 in the same manner as in Example 16, and the Escherichia coli JPNDDPGBE1 strain carrying the plasmid (hereinafter referred to as Escherichia coli) Coli JPNDDPGBEl / pTrS30, Escherichia coli JPNDDPGBEl / pPE56, and Escherichia coli JPNDDPGBEl / pPE86).
  • Escherichia coli JPNDDPGBEl / pTrS30, Escherichia coli JPNDDPGBEl / pPE56, and Escherichia coli JPNDDPGBEl / pPE86 were cultured in the same manner as in Example 10, and the product in the culture supernatant was cultured in Experimental Example 17 and Table 13 shows the results analyzed by the same method.
  • the JPNDDP36 strain obtained in Experimental Example 16 was transformed with pPE86 obtained in Example 2, and then applied to an LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C. Plasmids were extracted from the grown colonies by a known method, and it was confirmed by restriction enzyme treatment that Escherichia coli JPNDDP36 strain retaining pPE86 was obtained, and the strain was named Escherichia coli JPNDDP36 / pPE86.
  • Escherichia coli JPNDDP36 strain (hereinafter referred to as Escherichia coli JPNDDP36 / pTrS30) that retains pTrS30
  • Escherichia coli JPNDDP36 strain (referred to as Escherichia coli JPNDDP3 6 / pPE56) that retains PPE56. did.
  • E. coli JPNDDP36 / pTrS30 / pTY2 Escherichia '. Coli JPNDDP36 / pPE56 / pTY2 and Escherichia coli JP NDDP36 / pPE86 / pTY2 were obtained.
  • Each of the above transformants was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml of ampicillin and cultured at 28 ° C. for 17 hours.
  • 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 10 containing ampicillin 100 g / ml, and cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then the culture solution is centrifuged. The culture supernatant was obtained.
  • Escherichia coli JPNDDPILG + 1 (hereinafter referred to as Escherichia coli JPNDDPILG + 1 / pTrS30) holding plasmid pTrS30
  • Escherichia coli JPNDDPILG + 1 (hereinafter referred to as Escherichia coli) holding plasmid pPE56.
  • Each of the transformed strains was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml of ampicillin and cultured at 28 ° C for 17 hours.
  • Medium containing 100 g / ml ampicillin [16 g / L dipotassium hydrogen phosphate, 14 g / L potassium dihydrogen phosphate, 5 g / L ammonium sulfate, lg / L citrate (anhydrous) , 5 g / L casamino acid (Difco), 10 g / L Darcos, 10 mg / L vitamin B mg / L iron sulfate 7 water
  • Escherichia coli JPNDDPILG + IA1 strain was transformed with pPE86 obtained in Example 2, then applied to LB agar medium containing 50 g / ml ampicillin and cultured at 30 ° C. . Plasmids were extracted from the grown colonies by a known method, and it was confirmed by restriction enzyme treatment that Escherichia coli JPNDDPILG + IA1 strain carrying pPE86 was obtained, and this strain was identified as Escherichia coli JPNDDPILG + IAl / It was named pPE86.
  • Escherichia coli JPNDDPILG + IA1 strain carrying p TrS30 (hereinafter referred to as Escherichia coli JPND DPILG + IAl / pTrS30), Escherichia coli carrying pPE56 JPNDDPILG + IA1 strain (Escherichia coli JPNDDPILG + IAl / pPE56).
  • the transformant obtained above was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium each containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and cultured at 28 ° C for 17 hours.
  • 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 10 containing ampicillin 100 g / ml, and cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then the culture solution is centrifuged. Culture supernatant was obtained.
  • the culture product in the culture supernatant was derivatized by the F-mocization method, and then the product was analyzed using HPLC. Analysis by the HPLC method was performed in the same manner as in Experimental Example 17. The results are shown in Table 16.
  • the ilxL gene was deficient and the frameshift mutation of the ik £ gene was reverted, with Escherichia coli JPNDDP36 strain, which is a deletion mutant of the operon encoding the peptidase gene and peptide uptake protein obtained in Experimental Example 16, as the parent strain. Further, Escherichia coli JPNDDPILG + LA1 in which the leuA gene was replaced with the mutant leuA gene was prepared according to the method described in Examples 7 and 9, and transformed with pPE86 obtained in Example 2, followed by 50 g This was applied to LB agar medium containing 1 ml of ampicillin and cultured at 30 ° C.
  • the colony strength of the grown colonies was extracted by a known method, and it was confirmed by restriction enzyme treatment that Escherichia coli JPNDDPILG + LA1 strain carrying pPE86 was obtained, and the strain was identified as Escherichia coli JPNDDPILG + LAl / It was named pPE86.
  • Escherichia coli JPNDDPILG + LA1 strain that holds pTrS30 hereinafter referred to as Escherichia coli JPNDDPILG + LA1 / pTrS30
  • Escherichia coli JPNDDPILG + LA1 strain that retains pPE56 (Escherichia coli). (According to JPNDDPILG + LAl / pPE56).
  • the transformant obtained above was inoculated into a test tube containing 8 ml of LB medium each containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and cultured at 28 ° C for 17 hours. 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 10 containing ampicillin 100 g / ml, and cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then the culture solution is centrifuged. Culture supernatant was obtained.
  • the culture product in the culture supernatant was derivatized by the F-mocization method, and then the product was analyzed using HPLC. Analysis by the HPLC method was performed in the same manner as in Experimental Example 17. The results are shown in Table 17.
  • Escherichia coli JPNDDP36 strain which is a deletion mutant of the operon encoding the peptidase gene and peptide uptake protein obtained in Experimental Example 16, with PSE15 or pPE212 obtained in Example 6, 50 ⁇ g / ml
  • the LB agar medium containing ampicillin was applied and cultured at 30 ° C.
  • the plasmids were extracted by a method known to each colony that had grown, and it was confirmed by restriction enzyme treatment that Escherichia coli JPNDDP36 strain holding pSE15 and Escherichia coli JPNDDP36 strain holding PPE212 could be obtained. They were named Escherichia coli JPNDDP36 / pSE15 and Escherichia coli JPNDDP36 / pPE121, respectively.
  • the transformed strains obtained above are desensitized ⁇ genes and desensitized ⁇ gene expression plasmids derived from Escherichia coli obtained in Example 3, respectively.
  • Escherichia coli JPNDDP3 6 / pSE15 and Escherichia coli JPNDDP36 / pPE121 which retain pPHEAF2, were obtained, and Escherichia coli JPNDDP36 / pSE15 / pPHEAF2 and Escherichia coli JPNDDP36 / It was named pPE121 / PPHEAF2.
  • Escherichia coli JPNDDP36 / pSE15 / pPHEAF2 and Escherichia coli JPNDDP3 6 / pPE121 / pPHEAF2 were prepared in 8 ml of LB medium containing 50 ⁇ g / ml ampicillin and 30 ⁇ g / ml chloram fe-col, respectively.
  • the test tube was inoculated and cultured at 28 ° C for 17 hours. 1% of the culture solution is inoculated into a test tube containing 8 ml of the production medium described in Example 4 containing 100 ⁇ g / ml ampicillin and 50 ⁇ g / ml chloramfecol and cultured at 30 ° C for 24 hours. Thereafter, the culture solution was centrifuged to obtain a culture supernatant.
  • the ability to produce a protein having the activity of producing one or more amino acids can also produce a dipeptide, at least one amino acid of the one or more amino acids Cultivate in a medium a microorganism that has the ability to produce and loses the activity of one or more peptidases and one or more peptide uptake proteins, or has lost three or more peptidase activities Can produce and accumulate dipeptides in the culture medium, and the microorganism can produce one or more amino acids with the ability to produce a protein having an activity to produce dipeptides, and one of the one or more amino acids.
  • Ability to produce at least one amino acid Loss of activity of peptidases and peptide uptake proteins, compared to microorganisms Production capacity is high, it has been revealed.
  • SEQ ID NO: 33--Description of artificial sequence database sequence -Amino acid sequence used -SEQ ID NO: 34- -Description of artificial sequence: Database sequence -amino acid sequence used -SEQ ID NO: 35--Description of artificial sequence: For database search-Used amino acid sequence SEQ ID NO: 41--Description of artificial sequence: Synthetic DNA
  • SEQ ID NO: 68--Description of artificial sequence synthetic DNA SEQ ID NO: 69--Description of artificial sequence Synthetic DNA SEQ ID NO: 70--Description of artificial sequence Synthetic DNA SEQ ID NO: 71--Description of artificial sequence Synthetic DNA SEQ ID NO: 72--Description of artificial sequence Synthetic DNA SEQ ID NO: 73--Artificial sequence Sequence Description Synthetic DNA SEQ ID NO: 74--Artificial Sequence Description Synthetic DNA SEQ ID NO: 75--Description of Artificial Sequence Synthetic DNA SEQ ID NO: 76--Description of Artificial Sequence Synthetic DNA SEQ ID NO: 77--Description of Artificial Sequence Synthetic DNA Sequence No.

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Abstract

　本発明によれば、１種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を有し、かつ該１種以上のアミノ酸のうちの少なくとも１種のアミノ酸を生産する能力を有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させ、該培地からジペプチドを採取することを特徴とするジペプチドの製造法を提供することができる。

Description

明 細 書
ジペプチドの製造法
技術分野
[0001] 本発明は、 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生 産する能力を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産 する能力を有する微生物を培地に培養し、培地中にジペプチドを生成、蓄積させ、 該培地力 ジペプチドを採取ることを特徴とするジペプチドの製造法に関する。 背景技術
[0002] 今日、アミノ酸の多くがいわゆる発酵法によって製造されている（非特許文献 1およ び 2参照）。ここでいう発酵法とは、グルコース、酢酸、メタノール、アンモニア、硫酸ァ ンモ-ァ、コーンスティープリカ一等の安価な物質力もなる培地に微生物を培養し、 該微生物の代謝活性を利用して目的のアミノ酸を得る方法を意味する。安価な原料 から環境負荷の少ない方法でアミノ酸を製造する方法として発酵法は優れた製法で ある。
[0003] ペプチドの大量合成法につ!ヽては、化学合成法 (液相法、固相法）、酵素的合成 法および DNA組換え法を用いた生物学的合成法が知られている。現在、 50残基以 上の長鎖のペプチドに関しては酵素的合成法あるいは生物学的合成法が用いられ 、ジペプチドに関しては化学合成法と酵素的合成法が主に用いられている。
化学合成法によるジペプチドの合成では、官能基の保護'脱保護などの操作が必 要であり、またラセミ体も合成されることから、化学合成法は経済的、効率的な方法と はいえない。また、化学合成法は大量の有機溶媒等を使うため環境衛生上も好まし い方法ではない。
[0004] 酵素法によるジペプチドの合成に関しては、タンパク質分解酵素（プロテアーゼ）の 逆反応を利用した方法 (非特許文献 3参照）、耐熱性アミノアシル t-RNA合成酵素を 利用する方法 (特許文献 1〜4参照）、プロリンイミノぺプチダーゼの逆反応を利用す る方法 (特許文献 5参照）、非リボゾームペプチドシンセターゼ (以下、 NRPSと称す） を利用する方法 (非特許文献 4、 5および特許文献 6、 7参照）が知られている。 [0005] しかし、タンパク分解酵素の逆反応を利用した方法では、基質となるアミノ酸の官能 基の保護'脱保護が必要であり、ペプチド形成反応の効率化およびペプチド分解反 応の阻止が困難と ヽつた問題点がある。耐熱性アミノアシル t-RNA合成酵素を利用 する方法には、酵素の発現、 目的産物以外の副生反応の阻止が困難という問題点 がある。プロリンイミノぺプチダーゼを利用する方法では、基質となる片方のアミノ酸 のアミドィ匕が必要であるという欠点がある。 NRPSを利用する方法に関しては、補酵素 である 4' ホスフォパンテティン（4'-phosphopantetheine)の供給が必要であり、効率 的な製造法とはいえない。
[0006] こうした欠点に加え、これらの方法はいずれもアミノ酸もしくはその誘導体を基質とし て用いるため、製造コストがかさむと!、う欠点を持って 、る。
一方、酵素分子量力 SNRPSより小さぐ補酵素である 4'-phosphopantetheineを必要 としな ヽ γ—グノレタミノレシスティンシンセターゼ ( y -glutamylcysteine synthetase)、グ ルタチオンシンセターゼ（glutathione synthetase)、 D—ァラ -ル一 D ァラニン（D-A la— D-Ala)リガーゼ（D-Ala— D-Ala ligase)、ポリ一 γ—グルタミン酸シンセターゼ（ρ oly- y -glutamate synthetase)等の一群のペプチドシンセターゼも知られている。これ らの酵素の殆どは D—アミノ酸を基質に用いる、または γ位のカルボキシル基でのぺ プチド結合の形成を触媒する等の特徴を有するため、 L—アミノ酸のひ位カルボキシ ル基でペプチド結合するジペプチドの合成に用いることはできな 、。
[0007] また、抗生物質であるアルボノルシン（albonoursin)の生産株として知られて!/、るスト レプトマイセス ·ノウルセィ (Streptomvces noursei) ATCC11455株では NRPS酵素とは 全く類似性のな 、蛋白質 (albC遣伝子産物)がシクロ（L フエニルァラ-ル L一口 イシン） [cyclo(L- phenylalany卜 L- leucine)]構造の合成を担っていること、 albC遺伝子 を導入したェシエリヒア 'コリ (Escherichia coli)およびストレプトマイセス ·リビダンス (St reptomvces lividans)の培養液にシクロジペプチドォキシダーゼを作用させるとアルボ ノルシンが検出されたとの報告はある（非特許文献 6参照） iS ^kC遺伝子産物が直 鎖状のジペプチドを生成するとの報告はな 、。
[0008] L アミノ酸の α位カルボキシル基でのペプチド結合形成活性によるジペプチド生 成が知られているのはバチルス属に属する微生物由来のジペプチド抗生物質である バシリシン合成酵素のみである。バシリシン合成酵素は、バシリシン (L—ァラ-ルー L—アンチカプシン、 L-Ala-L-anticapsin)および L—ァラ-ルー L—ァラニン（L- Ala -L-Ala)を合成する活性を有することは知られている力 その他のジペプチドの合成 活性にっ 、ては知られて 、な 、 (非特許文献 7および 8参照)。
[0009] 一方、全ゲノム情報の解明されたバチルス ·サチリス (Bacillus subtilis) 168株（非特 許文献 9参照）におけるバシリシン生合成酵素遺伝子群に関しては、 vwfA〜Fの ORF を含むバシリシンオペロンを増幅するとバシリシンの生産性が増加することが知られ て 、る（特許文献 8参照)。し力しこれらの ORFの中に 2種以上のアミノ酸をペプチド 結合で連結する活性を有する蛋白質をコードする ORFが含まれているか、含まれて V、るとすれば、どの ORFが該蛋白質をコードするかにつ!、ては知られて!/、な!/、。
[0010] すなわち、 1種以上のアミノ酸力 なるジペプチドを発酵生産によって製造する方法 はこれまで知られて ヽな 、。
非特許文献 1 :アミノ酸発酵、学会出版センター、相田 浩ら (1986)
非特許文献 2 : Biotechnology 2nd ed., Vol.6, Products of Primary Metabolism, VCH
Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim (1996)
非特許文献 3 : J. Biol. Chem., 119, 707-720 (1937)
非特許文献 4 : Chem. Biol, 7, 373-384 (2000)
非特許文献 5 : FEBS Lett., 498, 42-45 (2001)
非特許文献 6 : Chemistry & Biol., 9, 1355-1364 (2002)
非特許文献 7 : J. Ind. Microbiol, 2, 201-208 (1987)
非特許文献 8 : Enzyme. Microbial. TechnoL, 29, 400-406 (2001)
非特許文献 9 : Nature, 390, 249-256 (1997)
特許文献 1：特開昭 58-146539号公報
特許文献 2：特開昭 58-209991号公報
特許文献 3：特開昭 58-209992号公報
特許文献 4 :特開昭 59-106298号公報
特許文献 5：国際公開特許第 03-010307号パンフレット
特許文献 6：米国特許第 5795738号 特許文献 7：米国特許第 5652116号
特許文献 8：国際公開特許第 00-03009号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 本発明の目的は、 1種以上のアミノ酸カもジペプチドを生成する活性を有する蛋白 質を生産する能力を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸 を生成、蓄積する能力を有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生 成、蓄積させ、該培地力 ジペプチドを採取することを特徴とするジペプチドの製造 法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明は、以下の（1)〜（15)に関する。
(1) 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能 力を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力 を有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させ、該培地 カもジペプチドを採取することを特徴とするジペプチドの製造法。
(2) 1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質が以下の [1] 〜 [ 11 ]力 選ばれる蛋白質である、上記（ 1)の製造法。
[ 1 ]配列番号 1〜8の 、ずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質
[2]配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が 欠失、置換または付加したアミノ酸配列力 なり、かつ 1種以上のアミノ酸からジぺプ チドを生成する活性を有する蛋白質
[3]配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有する アミノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有す る蛋白質
[4]配列番号 17で表されるアミノ酸配列と 80%以上の相同性を有するアミノ酸配列 を有し、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質
[5]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質
[6]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が欠失 、置換または付加したアミノ酸配列力 なり、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチドを 生成する活性を有する蛋白質
[7]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有するアミ ノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋 白質
[8]非リボゾームペプチドシンセターゼ (以下、 NRPSと称す)活性を有する蛋白質 [9]配列番号 43で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質
[10]配列番号 43で表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が欠失、置換ま たは付加したアミノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質
[11]配列番号 43で表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有するアミノ酸配列 からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質 (3) 1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質が以下の [1] 〜 [8]から選ばれる DNAにコードされる蛋白質である、上記（1)または（2)の製造法
[1]配列番号 9〜16および 36のいずれかで表される塩基配列を有する DNA
[2]配列番号 9〜16および 36のいずれかで表される塩基配列と相補的な塩基配列 を有する DNAとストリンジヱントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸 力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA
[3]配列番号 18で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAとストリンジ ェントな条件下でノ、イブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質をコードする DNA
[4]配列番号 39または 40で表される塩基配列を有する DNA
[5]配列番号 39または 40で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAと ストリンジェントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチド を生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA
[6]NRPS活性を有する蛋白質をコードする DNA
[7]配列番号 44で表される塩基配列を有する DNA [8]配列番号 44で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAとストリンジ ェントな条件下でノ、イブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質をコードする DNA
(4) 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する 能力を有する微生物が上記（3)の [1]〜 [8]力 選ばれる DNAを含有する組換え体 DNAを保有する微生物である、上記（1)の製造法。
(5) アミノ酸を生産する能力が以下の [1]〜[5]から選ばれる方法で得られる、上記 (1)〜（4)の!、ずれか 1つの製造法。
[1]該アミノ酸の生合成を制御する機構の少なくとも 1つを緩和または解除する方法 [2]該アミノ酸の生合成に関与する酵素の少なくとも 1つを発現強化する方法
[3]該アミノ酸の生合成に関与する酵素遺伝子の少なくとも 1つのコピー数を増加さ せる方法
[4]該アミノ酸の生合成経路カも該アミノ酸以外の代謝産物へ分岐する代謝経路の 少なくとも 1つを弱化または遮断する方法
[5]野生型株に比べ、該アミノ酸のアナログに対する耐性度が高い細胞株を選択す る方法
(6)微生物がェシエリヒア属、コリネバクテリウム属、バチルス属、セラチア属、シユード モナス属またはストレプトマイセス属に属する微生物である、上記（1)〜（5)のいずれ か 1つの製造法。
(7)ェシエリヒア属、コリネバクテリウム属、バチルス属、セラチア属、シユードモナス属 またはストレブトマイセス属に属する微生物がェシエリヒア'コリ、コリネバタテリゥム 'グ ルタミクム、コリネバクテリウム'アンモニアゲネス、コリネバタテリゥム 'ラタトフアーメンタ ム、コリネバクテイルム 'フラバム、コリネバタテリゥム 'エフイシエンス、バチルス'サチ ルス、バチルス 'メガテリゥム、セラチア'マルセッセンス、シユードモナス'プチダ、シュ ードモナス ·エルギノーサ、ストレプトマイセス ·セリカラーまたはストレプトミセス ·リビダ ンスである、上記（6)の製造法。
(8) 微生物が 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以上のペプチド取り込み活性を 有する蛋白質 (以下、ペプチド取込み蛋白質とも 、う）の活性が低下または喪失した 微生物である、上記（1)〜（5)の 、ずれか 1つの製造法。
(9) 微生物が、 3種以上のぺプチダーゼの活性が低下または喪失した微生物であ る上記（1)〜（5)の 、ずれか 1つの製造法。
(10) ぺプチダーゼが配列番号 45〜48の!ヽずれかで表されるアミノ酸配列を有す る蛋白質、または配列番号 45〜48のいずれかで表されるアミノ酸配列と 80%以上 の相同性を有するアミノ酸配列を有し、かつべプチダーゼ活性を有する蛋白質であ る、上記（8)または（9)の製造法。
(11) ペプチド取込み蛋白質が配列番号 49〜53のいずれかで表されるアミノ酸配 列を有する蛋白質、または配列番号 49〜53のいずれかで表されるアミノ酸配列と 80 %以上の相同性を有するアミノ酸配列からなる蛋白質であり、かつペプチド取り込み 活性を有する蛋白質である、上記 (8)または（10)の製造法。
(12) 微生物がェシエリヒア属、バチルス属またはコリネバタテリゥム属に属する微生 物である、上記（8)〜（11)の 、ずれか 1つの製造法。
(13) ェシエリヒア属、バチルス属またはコリネバタテリゥム属に属する微生物がェシ エリヒア.コリ、コリネバタテリゥム 'グルタミクム、コリネバタテリゥム 'アンモニアゲネス、 コリネバタテリゥム 'ラタトフアーメンタム、コリネバクテイルム ·フラバム、コリネバクテリウ ム 'エフイシエンス、バチルス.サチルスまたはバチルス 'メガテリゥムである、上記（12 )の製造法。
(14) アミノ酸が L—ァラニン、 L—グルタミン、 L—グルタミン酸、グリシン、 L—パリン 、 L—ロイシン、 L—イソロイシン、 L—プロリン、 L—フエ二ルァラニン、 L—トリプトファ ン、 L—メチォニン、 L—セリン、 L—スレオニン、 L—システィン、 L—ァスパラギン、 L ーチロシン、 L—リジン、 L—アルギニン、 L—ヒスチジン、 Lーァスパラギン酸、 L- a —ァミノ酪酸、 L— 4—ヒドロキシプロリン、 L— 3—ヒドロキシプロリン、 L—オル-チン および L—シトルリンカも選ばれるアミノ酸である、上記（1)〜（13)のいずれか 1つの 製造法。
(15) ジペプチドが、式 (I)
R1 - R2 (I)
(式中、 R1および R2は同一または異なって、 L—ァラニン、 L—グルタミン、 L—グルタ ミン酸、グリシン、 L—パリン、 L—ロイシン、 L—イソロイシン、 L—プロリン、 L—フエ- ルァラニン、 L—トリプトファン、 L—メチォニン、 L—セリン、 L—スレオニン、 L—シス ティン、 Lーァスパラギン、 Lーチロシン、 L—リジン、 L—アルギニン、 L—ヒスチジン、 L—ァスパラギン酸、 L- a—ァミノ酪酸、 L— 4—ヒドロキシプロリン、 L— 3—ヒドロキ シプロリン、 L—オル-チンおよび L—シトルリンカ 選ばれるアミノ酸を表す）で表さ れるジペプチドである上記（1)〜（14)のいずれ力 1つの製造法。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白 質を生産する能力を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸 を生産する能力を有する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄 積させ、該培地力 ジペプチドを採取することを特徴とするジペプチドの製造法を提 供することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1はプラスミド pPE43の構築過程を示す図である。
[図 2]図 2はプラスミド pQE60ywffiの構築過程を示す図である。
[図 3]図 3は、直鎖ジペプチドの合成活性を有する蛋白質の発現プラスミドベクターで ある pAL- nouおよび pAL- albの構築過程を示す図である。
[図 4]図 4は、: mffi遺伝子発現強化型ベクターである PPE56の構築過程を示す図であ る。
[図 5]図 5は、 γ Ε遺伝子および 遺伝子発現ベクターである PPE86の構築過程を示 す図である。
[図 6]図 6は、脱感作型 Ehg 遺伝子発現ベクターである PPHEA2、および脱感作型 §Δ遺伝子と脱感作型 amE遺伝子発現プラスミドベクターである PPHEAF2の構築過程 を示す図である。
符号の説明
[0015] vwffi :バチノレス 'サチリス 168株由来の ^遺伝子
Plm:トリプトファンプロモーター遺伝子
PT5 : T5プロモーター Ampr：アンピシリン耐性遺伝子
kef：ラタトースリプレッサー遺伝子
albC： ^^遺伝子または^類似遺伝子
aid： aldjwfe子
pheAte：脱感作型 遺伝子
aroFte：脱感作型 2E遺伝子
発明を実施するための最良の形態
本発明の製造法で用いられる 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を 有する蛋白質は、 1種以上のアミノ酸から、同一または異なるアミノ酸がペプチド結合 したジペプチドを生成する活性を有する蛋白質であれば!/、ずれの蛋白質であっても よぐ該蛋白質としては例えば、
[ 1 ]配列番号 1〜8の 、ずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質、
[2]配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が 欠失、置換または付加したアミノ酸配列力 なり、かつ 1種以上のアミノ酸からジぺプ チドを生成する活性を有する蛋白質、
[3]配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有する アミノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有す る蛋白質、
[4]配列番号 17で表されるアミノ酸配列と 80%以上の相同性を有するアミノ酸配列 を有し、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、 [5]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質、
[6]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が欠失 、置換または付加したアミノ酸配列力 なり、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチドを 生成する活性を有する蛋白質、
[7]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有するアミ ノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋 白質、
[8]NRPS活性を有する蛋白質、 [9]配列番号 43で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質、
[10]配列番号 43で表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が欠失、置換ま たは付加したアミノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質、および
[11]配列番号 43で表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有するアミノ酸配列 からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質、 などをあげることができる。
[0017] 本発明においてアミノ酸とは、後述する本発明の製造法で用いられる微生物が生 産するアミノ酸であり、好ましくは L—アミノ酸およびグリシン、より好ましくは L—ァラ- ン、 L—グルタミン、 L—グルタミン酸、 L—パリン、 L—ロイシン、 L—イソロイシン、 L— プロリン、 L—フエ二ルァラニン、 L—トリプトファン、 L—メチォニン、 L—セリン、 L—ス レオニン、 L—システィン、 Lーァスパラギン、 Lーチロシン、 L—リジン、 Lーァノレギニ ン、 L—ヒスチジン、 L—ァスパラギン酸、 L— α—ァミノ酪酸、 L— 4—ヒドロキシプロリ ン、 L— 3—ヒドロキシプロリン、 L—オル-チン、 L—シトルリンおよびグリシン、さらに 好ましくは L—ァラニン、 L—グルタミン、 L—グルタミン酸、 L—パリン、 L—ロイシン、 L—イソロイシン、 L—プロリン、 L—フエ二ルァラニン、 L—トリプトファン、 L—メチォ二 ン、 L—セリン、 L—スレオニン、 L—システィン、 L—ァスパラギン、 L—チロシン、 L— リジン、 L—アルギニン、 L—ヒスチジン、 L—ァスパラギン酸、 L— α—ァミノ酪酸およ びグリシンをあげることができる。
[0018] 上記において、 1以上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からな り、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質は、 Molec ularし loning, A Laboratory Manual, Third Edition, し old Spring Harbor Laboratory P ress(2001) (以下、モレキュラ^ ~ ·クロー-ング第 3版と略す）、 Current Protocols in Mo lecular Biology, John Wiley & Sons (1987- 1997) (以下、カレント'プロトコールズ 'イン 'モレキュラ^ ~ ·バイオロジーと略す）、 Nucleic Acids Research, 10, 6487 (1982)、 Proc . Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409(1982)、 Gene, 34, 315 (1985)、 Nucleic Acids Resear ch, 13, 4431 (1985)、 Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)等に記載の部位特 異的変異導入法を用いて、例えば配列番号 1〜8、 37、 38または 43のいずれかで 表されるアミノ酸配列力 なる蛋白質をコードする DNAに部位特異的変異を導入す ること〖こより、取得することができる。
[0019] 欠失、置換または付加されるアミノ酸の数は特に限定されな 、が、上記の部位特異 的変異法等の周知の方法により欠失、置換または付加できる程度の数であり、 1個か ら数十個、好ましくは 1〜20個、より好ましくは 1〜： LO個、さらに好ましくは 1〜5個で ある。
配列番号 1〜8、 37、 38または 43のいずれかで表されるアミノ酸配列において 1以 上のアミノ酸が欠失、置換または付加されたとは、同一配列中の任意の位置におい て、 1または複数のアミノ酸が欠失、置換または付加されていてもよい。
[0020] アミノ酸の置換が可能なアミノ酸としては、例えば配列番号 1〜8、配列番号 37およ び 38、または公知の NRPSと配列番号 43で表されるアミノ酸配列を、それぞれ公知の ァライメントソフトウェアを用いて比較したときに、比較したすべてのアミノ酸配列にお V、て保存されて ヽな 、アミノ酸をあげることができる。公知のァライメントソフトウェアと しては、例えば遺伝子解析ソフトウェア Genetyx (ソフトウェア開発株式会社）に含まれ るァライメント解析ソフトをあげることができる。該解析ソフトの解析パラメータとしては 、デフォルト値を用いることができる。
[0021] また、アミノ酸の欠失または付カ卩が可能なアミノ酸の位置としては、例えば配列番号 1〜8、 37、 38おおび 43のいずれかで表されるアミノ酸配列の N末端側および C末 端側をあげることができる。
欠失、置換または付カ卩は同時に生じてもよぐ置換または付加されるアミノ酸は天然 型と非天然型とを問わない。天然型アミノ酸としては、 Lーァラニン、 Lーァスパラギン 、 L ァスパラギン酸、 L グルタミン、 L グルタミン酸、グリシン、 L アルギニン、 L ヒスチジン、 L—イソロイシン、 L一口イシン、 L—リジン、 L メチォニン、 L—フエ二 ルァラニン、 L—プロリン、 Lーセリン、 Lースレオニン、 L—トリプトファン、 Lーチロシン 、 L—パリン、 L システィンなどがあげられる。
[0022] 以下に、相互に置換可能なアミノ酸の例を示す。同一群に含まれるアミノ酸は相互 に置換可能である。
A群：ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、ノ リン、ノルパリン、ァラニン、 2-アミノブ タン酸、メチォニン、 0-メチルセリン、 t-ブチルグリシン、 t-ブチルァラニン、シクロへ キシノレァラニン
B群：ァスパラギン酸、グルタミン酸、イソァスパラギン酸、イソグルタミン酸、 2-ァミノ アジピン酸、 2-アミノスべリン酸
C群：ァスパラギン、グルタミン
D群：リジン、アルギニン、オル二チン、 2,4-ジァミノブタン酸、 2,3-ジァミノプロピオ ン酸
E群：プロリン、 3-ヒドロキシプロリン、 4-ヒドロキシプロリン
F群：セリン、スレオニン、ホモセリン
G群：フエ-ルァラニン、チロシン
また、本発明の蛋白質が 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有す るためには、配列番号 1〜8、 37、 38および 43のいずれかで表されるアミノ酸配列、 好ましくは配列番号 1で表されるアミノ酸配列との相同性が 65%以上、好ましくは 75 %以上、より好ましくは 85%以上、さらに好ましくは 90%以上、特に好ましくは 95% 以上、最も好ましくは 98%以上の相同性を有して ヽることが望ま ヽ。
[0023] アミノ酸配列や塩基配列の相同性は、 Karlin and Altschulによるアルゴリズム BLAS T[Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873(1993)]や FASTA[Methods EnzymoL, 183, 63 (1990)]を用いて決定することができる。このアルゴリズム BLASTに基づいて、 BLAST Nや BLASTXとよばれるプログラムが開発されている [J. Mol. Biol, 215, 403(1990)]。 BLASTに基づ 、て BLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメータは例 えば Score = 100、 wordlength= 12とする。また、 BLASTに基づいて BLASTXによって アミノ酸配列を解析する場合には、パラメータは例えば score=50、 wordlength=3と する。 BLASTと Gapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフオル トパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である（http：〃 WW w. ncbi.nlm.nih.gov.)。
[0024] 配列番号 17で表されるアミノ酸配列は、配列番号 1〜7で表されるアミノ酸配列を 有する蛋白質の間で保存されている領域であり、かつ各種微生物の Ala-Alaリガーゼ 活性を有する蛋白質のコンセンサス配列に対応する領域である。 配列番号 17で表されるアミノ酸配列と 80%以上、好ましくは 90%以上、さらに好ま しくは 95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する蛋白質であり、かつ 1種以上 のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質もまた本発明の製造法で 用いられる微生物が生産する蛋白質である。
[0025] 配列番号 17で表されるアミノ酸配列と 80%以上、好ましくは 90%以上、さらに好ま しくは 95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する蛋白質力 1種以上のァミノ 酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質であるためには、該蛋白質のァミノ 酸配列と配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列との相同性力 少なくとも 80%以上、通常は 90%以上、特に 95%以上の相同性を有していることが好ましい。
[0026] アミノ酸配列の相同性は、上記したように BLASTや FASTAを用いて決定することが できる。
上記 [1]〜 [ 11]の蛋白質力 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を 有する蛋白質であることを確認する手段としては、例えば DNA組換え法を用いて該 蛋白質を発現する形質転換体を作製し、該形質転換体を用いて本発明の蛋白質を 製造した後、本発明の蛋白質、 1種以上のアミノ酸、および ATPを水性媒体中に存 在せしめ、該水性媒体中にジペプチドが生成、蓄積する力否かを HPLC等により分 析する方法をあげることがでさる。
[0027] 本発明の製造法で用いられる DNAは、 1種以上のアミノ酸から、同一または異なる アミノ酸がペプチド結合したジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードする DNAであればいずれでもよぐ例えば
[12]配列番号 9〜 16および 36の!、ずれかで表される塩基配列を有する DNA、
[ 13]配列番号 9〜 16および 36のいずれかで表される塩基配列と相補的な塩基配 列を有する DNAとストリンジヱントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のァミノ 酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA、
[14]配列番号 18で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAとストリン ジェントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成 する活性を有する蛋白質をコードする DNA、
[15]配列番号 39または 40で表される塩基配列を有する DNA、 [16]配列番号 39または 40で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNA とストリンジェントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチド を生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA、
[17]NRPS活性を有する蛋白質をコードする DNA、
[18]配列番号 44で表される塩基配列を有する DNA、および
[19]配列番号 44で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAとストリン ジェントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成 する活性を有する蛋白質をコードする DNA、
をあげることができる。
[0028] 上記のストリンジェントな条件下でハイブリダィズ可能な DNAとは、配列番号 9〜16 、 18、 36、 39、 40または 44のいずれかで表される塩基配列と相補的な塩基配列を 有する DNAの一部、または全部をプローブとして、コ口-一'ハイブリダィゼーシヨン 法、プラーク 'ハイブリダィゼーシヨン法あるいはサザンブロットハイブリダィゼーシヨン 法等を用いることにより得られる DNAを意味し、具体的には、コロニーあるいはプラ ーク由来の DNAを固定化したフィルターを用いて、 0. 7〜1. Omol/L、好ましくは 0. 9mol/Lの塩化ナトリウム存在下、 65°Cでハイブリダィゼーシヨンを行った後、 0. 1〜2 倍、好ましくは 0. 1倍濃度の SSC溶液（1倍濃度の SSC溶液の組成は、 150mmol/l 塩化ナトリウム、 15mmol/lクェン酸ナトリウムよりなる）を用い、 65°C条件下でフィルタ 一を洗浄することにより同定できる DNAをあげることができる。ハイブリダィゼーシヨン は、モレキュラ^ ~ ·クロー-ング第 3版、カレント 'プロトコ一ルズ'イン'モレキュラ^ ~ ·バ ィォロン1 ~~、 DNA Cloning 1:し ore Techniques, A Practical Approach, Second Editio n, Oxford University (1995)等に記載されている方法に準じて行うことができる。ハイ ブリダィズ可能な DNAとしては、例えば上記した BLASTおよび FASTA等を用いて、 上記パラメータに基づいて計算したときに、配列番号 9〜16、 18、 36、 39、 40また は 44のいずれかで表される塩基配列と少なくとも 75%以上、好ましくは 85%以上、 さらに好ましくは 90%以上、特に好ましくは 95%以上の相同性を有する DNAをあげ ることがでさる。
[0029] また、ハイブリダィゼーシヨンに供する DNA試料としては、例えば配列番号 9〜16 、 18、 36、 39、 40または 44のいずれかで表される塩基配列をその染色体 DNA上 に有する微生物と同属、好ましくは同種に属する微生物の染色体 DNAをあげること ができる。
配列番号 9〜16、 18、 36、 39、 40または 44のいずれかで表される塩基配列を有 する DNAとストリンジェントな条件下でハイブリダィズする DNAが、 1種以上のァミノ 酸カもジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードする DNAであることは、例 えば上記したように、組換え DNA法を用いて該 DNAにコードされる蛋白質を製造し 、該蛋白質の活性を測定することにより確認することができる。
(i)本発明の製造法に用いられる DNAの調製
本発明の製造法に用いられる DNAは、
(a)配列番号 9〜 16および 36で表される塩基配列に基づき設計することができるプ ローブを用いた、微生物、好ましくはバチルス属に属する微生物の染色体 DNAライ ブラリーに対するサザンハイブリダィゼーシヨン、または配列番号 9〜16および 36で 表される塩基配列に基づき設計することができるプライマー DNAを用いた、微生物、 好ましくはバチルス属に属する微生物の染色体 DNAを铸型とした PCR[PCR Protoc ols, Academic Press (1990)]、
(b)配列番号 39または 40で表される塩基配列に基づき設計することができるプロ一 ブを用いた、微生物、好ましくはストレブトマイセス属に属する微生物の染色体 DNA ライブラリーに対するサザンハイブリダィゼーシヨン、または配列番号 3または 4で表さ れる塩基配列に基づき設計することができるプライマー DNAを用いた、微生物、好 ましくはストレブトマイセス属に属する微生物の染色体 DNAを铸型とした PCR、およ び
(c)公知の NRPSをコードする DNA、例えば Eur. J. Biochem., 270, 4555(2003)、特表 2003-512835、米国特許 5795738もしくは米国特許 5652116に記載されている NRPSを コードする DNA、または配列番号 44で表される塩基配列に基づき設計することがで きるプローブを用いた、微生物、好ましくはバチルス属、ストレプトマイセス属、シユー ドモナス属またはキサントモナス属等に属する微生物の染色体 DNAライブラリーに 対するサザンハイブリダィゼーシヨン、または上記した NPRSをコードする DNAの塩基 配列に基づき設計することができるプライマー DNAを用いた、微生物、好ましくはバ チルス属、ストレプトマイセス属、シユードモナス属またはキサントモナス属等に属する 微生物の染色体 DNAを铸型とした PCRにより取得することができる。
[0030] また、各種の遺伝子配列データベースに対して配列番号 1〜8、 17、 37、 38およ び 43のいずれかで表されるアミノ酸配列をコードする DNAの塩基配列と 75%以上、 好ましくは 85%以上、より好ましくは 90%以上、さらに好ましくは 95%以上、特に好 ましくは 98%以上の相同性を有する配列を検索し、該検索によって得られた塩基配 列に基づき、該塩基配列を有する生物の染色体 DNA、 cDNAライブラリ一等力も上 記した方法により本発明の製造法に用いられる DNAを取得することもできる。
[0031] 取得した DNAをそのまま、あるいは適当な制限酵素などで切断し、常法によりべク ターに組み込み、得られた組換え体 DNAを宿主細胞に導入した後、通常用いられ る塩基配列解析方法、例えばジデォキシ法 [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 74, 5463 ( 1977)]あるいは 373Α· DNAシークェンサ一（パーキン ·エルマ一社製）等の塩基配列 分析装置を用いて分析することにより、該 DNAの塩基配列を決定することができる。
[0032] 塩基配列を決定した結果、取得された DNAが部分長であった場合は、該部分長 D NAをプローブに用いた、染色体 DNAライブラリーに対するサザンハイブリダィゼー シヨン法等により、全長 DNAを取得することができる。
更に、決定された DNAの塩基配列に基づいて、パーセプティブ'バイオシステムズ 社製 8905型 DNA合成装置等を用いて化学合成することにより目的とする DNAを調 製することちでさる。
[0033] 上記のようにして取得される DNAとして、例えば、配列番号 9〜16、 36、 39、 40お よび 44で表される塩基配列を有する DNAをあげることができる。
上記した DNAを組み込むベクターとしては、 pBluescriptll KS (+) (ストラタジーン社 製）、 pDIRECT[Nucleic Acids Res., 18, 6069 (1990)]、 pCR- Script Amp SK(+) (ストラ タジーン社製）、 pT7Blue (ノバジェン社製）、 pCR II (インビトロジェン社製）および pCR -TRAP (ジーンノヽンター社製)などをあげることができる。
[0034] 上記宿主細胞としては、ェシエリヒア属に属する微生物などをあげることができる。
ェシエリヒア属に属する微生物としては、例えば、ェシエリヒア'コリ XL1-Blue、ェシェ リヒア.コリ XL2— Blueゝェシエリヒア'コリ DH1、ェシエリヒア'コリ MC1000、ェシエリヒア 'コリ ATCC 12435、ェシエリヒア'コリ W1485、ェシエリヒア'コリ JM109、ェシエリヒア' コリ HB101、ェシエリヒア'コリ No.49、ェシエリヒア'コリ W3110、ェシエリヒア'コリ NY4 9、ェシエリヒア'コリ MP347、ェシエリヒア'コリ NM522、ェシエリヒア'コリ ME8415等を あげることができる。
[0035] 組換え体 DNAの導入方法としては、上記宿主細胞へ DNAを導入する方法であれ ばいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法 [Proc. Natl. Ac ad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)]、プロトプラスト法（特開昭 63- 248394)、エレクトロボレ ーシヨン法 [Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)]等をあげることができる。
上記方法によって得られる本発明の製造法に用いられる DNAを保有する微生物と しては、例えば配列番号 1で表される配列を有する DNAを含有する組換え体 DNA を保有する微生物であるェシエリヒア'コリ NM522/pPE43をあげることができる。
(ii)アミノ酸を生産する能力を有する微生物の調製
本発明のジペプチドの製造法で用いられるアミノ酸を生産する能力を有する微生 物は、 1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物であれば 、ずれの微生物 であってもよぐ該微生物としては自然界から分離された株自身が該能力を有する場 合は該株そのもの、公知の方法により所望のジペプチドを構成するアミノ酸のうちの 少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力を人為的に付与した微生物などをあげること ができる。
[0036] 当該公知の方法としては、
(a)アミノ酸の生合成を制御する機構の少なくとも 1つを緩和または解除する方法、
(b)アミノ酸の生合成に関与する酵素の少なくとも 1つを発現強化する方法、
(c)アミノ酸の生合成に関与する酵素遺伝子の少なくとも 1つのコピー数を増カロさせ る方法、
(d)アミノ酸の生合成経路カも該アミノ酸以外の代謝産物へ分岐する代謝経路の少 なくとも 1つを弱化または遮断する方法、および
(e)野生型株に比べ、アミノ酸のアナログに対する耐性度が高い細胞株を選択する 方法、 などをあげることができ、上記公知の方法は単独または組み合わせて用いることがで きる。
[0037] 上記（a)については、例えば Agric. Biol. Chem., 43, 105-111(1979)、 J. BacterioL, 110, 761- 763(1972)および Appl. Microbiol. BiotechnoL, 39, 318- 323(1993)などに、 上記（b)については、例えば Agric. Biol. Chem., 43, 105- 111(1979)および J. Bacteri ol., 110, 761- 763(1972)などに、上記（c)については、例えば Appl. Microbiol. Biotec hnol., 39, 318- 323(1993)および Agric. Biol. Chem., 39, 371- 377(1987)などに、上記 (d)については、例えば Appl. Environ. MicribioL, 38, 181- 190(1979)および Agric. Bi ol. Chem., 42, 1773- 1778(1978)などに、上記（e)については、例えば Agric. Biol. Ch em" 36, 1675—1684(1972)、 Agric. Biol. Chem., 41, 109—116(1977)、 Agric. Biol. Che m.， 37, 2013- 2023(1973)および Agri Biol. Chem., 51, 2089- 2094(1987)などに記載 されている。上記文献等を参考に各種アミノ酸を生産する能力を有する微生物を調 製することができる。
[0038] さらに上記 (a)〜（e)のいずれか、または組み合わせた方法によるアミノ酸を生産す る能力を有する微生物の調製方法については、 Biotechnology 2nd ed., Vol.6, Produ cts of Primary Metabolism (Vし H Verlagsgesellschaft mbH, Weinneim, 1996) section 14a, 14bや Advances in Biochemical Engineering/ Biotechnology 79, 1-35 (2003)、 アミノ酸発酵、学会出版センター、相田 浩ら（1986)に多くの例が記載されており、ま た上記以外にも具体的なアミノ酸を生産する能力を有する微生物の調製方法は、特 開 2003- 164297、 Agric. Biol. Chem., 39, 153-160 (1975)、 Agric. Biol. Chem., 39, 1 149-1153(1975)、特開昭 58- 13599、 J. Gen. Appl. Microbiol, 4, 272-283(1958)、特 開昭 63- 94985、 Agric. Biol. Chem., 37, 2013-2023(1973)、 W097/15673,特開昭 56 -18596、特開昭 56-144092および特表 2003-511086など数多くの報告があり、上記文 献等を参照することにより 1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物を調製 することができる。
[0039] 上記方法によって調製することができるアミノ酸を生産する能力を有する微生物とし ては、例えば L グルタミン生産菌として、 glnE遺伝子および Zまたは glnS遺伝子が 欠損した微生物、 Lーァラニン生産菌として、ァラニン脱水素酵素遺伝子 ( 遺伝子 )の発現が強化された微生物、 L プロリン生産微生物として、フエ二ルァラニンの脱 感作型 遺伝子および Zまたはチロシンの脱感作型^ mE遺伝子を発現する微生 物などをあげることができる。
上記したアミノ酸を生成、蓄積する微生物としては、上記 (a)〜（e)の方法が適用す ることができる微生物または上記遺伝的形質を有する微生物であればいずれの微生 物であってもよぐ好ましくは原核生物、より好ましくは細菌をあげることができる。 原核生物としては、ェシエリヒア（Escherichia)属、セラチア（Serratia)属、バチルス 属、ブレビパクテリゥム（Brevibacterium)属、コリネパクテリゥム（Corvnebacterium)鼠 、ミクロノくクテリウム属（Microbacterium)、シユードモナス（Pseudomonas)属、ァグロノく クテリゥム (Aerobacterium)属、アリシクロバチルス属 (Alicvclobacillus)、アナべナ（^Π abaena)属、アナシスティス (Anacvstis)属、ァスロバクタ一（Arthrobacter)属、ァゾトバ クタ一 (Azotobacter)属、クロマチゥム (Chromatium)属、エノレビ-ァ (Erwinia)属、メチ ロノ クテリウム（Methylobacterium)属、フォノレミディゥム（Phormidium)属、口ドノくクタ一 (Rhodobacter)属、ロドシユードモナス（RhodoDseudomonas)属、ロドスピリゥム（Rhodo spirillum)属、セネデスムス (Scenedesmus)属、ストレプトマイセス (Streptomvces)属、 シネコッカス (Svnechoccus)属、ザィモモナス（Zvmomonas)属等に属する微牛.物、例 えば、ェシエリヒア'コリ、バチルス ·サチリス（Bacillus subtilis)、バチルス 'メガテリゥム (Bacillus megaterium 、パテルス 'ァ ロリケファンエンス (Bacillus amvlonauefaciens ) 、バチルス ·コアギュランス (Bacilluscoagulans)、バチルス ·リケ-フオルミス (Bacillus H cheniformis)、バチノレス ·プミノレス (Bacillus pumilus)、ブレビバタテリゥム ·アンモニア ゲネス (Brevibacterium ammoniagenes)、ブレビノ クテリゥム.イマリオフイノレム (Brevib actenum immariophilum)、ブレヒノヽクァリゥム 'サッカロレアィカム (Brevibacterium sac charolvticum)、ブレビノ クテリゥム 'フラノくム (Brevibacterium flavum)、ブレビノ クテリ ゥム .ラクトフアーメンタム (Brevibacterium lactofermentum)、コリネノ クテリゥム ·グノレタ ミカム (Corvnebacterium glutamicum)、コリネバタテリゥム ·ァセトァシドフイノレム (Cory nebactenum acetoacidophilum)、 クロノグ" 7"リウム · ,ンモ二" 7フイノレム (Microbacten urn ammoniaphilum)、セラチア ·フィカリア (Serratia ficaria)、セラチア ·フォンチコラ erratiafonticola)、セラチア'リケファシエンス (Serratia liauefaciens) ,セラチア'マノレセ ッセンス (Serratia marcescens)、シュ ~~ドモナス ·エルギノ1 ~~サ (Pseudomonas aerugin osa)、シユードモナス ·プチダ (Pseudomonas putida)、ァグロバタテリゥム ·ラジオバタ タ' ~~ (Agrobactenum radiobacter)、 ,グロノヽクァリゥム ·リゾン ~~ンス (Agrobactenum r hizogenes)、ァグロパクテリゥム ·ルビ（Agrobacterium rubi)、アナべナ'シリンドリカ（ nabaena cvnndrica)、 ,ナペナ · リオノレム (Anabaena doliolum)、 ,ナペナ ·フロスゾ クァ Anabaenaflos-aquae)、アースロノくクタ一 ·才ーレツセンス (Arthrobacter auresce ns)ゝアースロバクタ一 ·シトレウス (Arthrobacter citreus)、アースロバクタ一 ·グロブフ オノレミス (Arthrobacter globformis)、アースロバクタ一 ·ヒドロカーボグルタミカス (Arthr obacter hvdrocarboglutamicus)、 ~~スロノ、クタ1 ~~ ' ソレンス (Arthrobacter mvsorens アースロバクタ一 ·ニコチアナ (Arthrobacter nicotianae)、アースロバクタ一'パラフ イネウス (Arthrobacter paraffineus)、アースロノくクタ一 ·プロトフオノレミエ (Arthrobacter protophormiae)ゝ 7 ~~スロノくクタ1 ~~ ·ロセオノヽフノィナス (Arthrobacter roseoparaffinu s)、アースロバクタ一'スルフレウス (Arthrobacter sullureus)、アースロバクタ一 ·ウレ ァファシエンス (Arthrobacter ureafaciens)、クロマテゥム ·ブァリ (Chromatium buderi )、クロマチゥム ·テピダム (Chromatium tepidum)、クロマチゥム ·ビノサム (Chromatiu m vinosum ゝクロマチゥム 'ヮーミンキ (Chromatium warmingii)ゝクロマテゥム ·フノレビ ァタティレ (Chromatium fluviatile)、エノレビユア ·ウレドノくラ (Erwinia uredovora)、ェノレ ビ-ァ '力ロトノ ラ (Erwinia carotovora)、エノレビニァ ·ァナス (Erwinia ananas)、エノレビ 二了 .ヘリコラ (Erwinia herbicola)、エノレビユア ·ノ ンクタタ (Erwinia punctata)、エノレビ 二 Ύ 'テレウス (Erwinia terreus)、メチロノくクテリゥム .口デシァナム (Methvlobacterium rhodesianum)、メチロノ クテリゥム ·ェクソトノレクェンス (Methvlobacterium extorquens )、フオルミディウム ·エスピー（Phormidium sp.) ATCC29409、ロドパクタ^ ~ ·力プスラ タス (Rhodobacter capsulatus)、ロトノヽクタ1 ~~ 'スフエロづァス (Rhodobacter sphaeroide s)、ロドシユードモナス'ブラスチカ (Rhodopseudomonas blastica)、ロドシユードモナス •マリナ (Rhodopseudomonas marina;、口卜ンュ ~~ドモナス ·ノヽルストリス (Rhodopseudo monas palustris)、ロドスピリゥム .リブラム (Rhodospirillum rubrum)、ロドスピリゥム .サ レキシゲンス (Rhodospirillum salexigens)、ロドスピリゥム 'サリナラム (Rhodospirillum s alinarumj)、ストレプトマイセス'アンボファシエンス（§treetomyces ambofaciens)、ストレ プトマイセス ·才ーレ才ファシエンス (Streptomvces aureofaciens) 、ストレプトマイセス •ァゥレウス (Streptomvces aureus)、ストレプトマイセス ·フンジシディカス (Streptomvc es fungicidicus)、ス卜レプ卜マイセス ·グリセォクロモケナス (Streptomvces gnseocnrom ogenes)、ストレプトマイセス ·グリセウス (Streptomvces griseus)、ストレプトマイセス ·リ ビダンス (Streptomvces lividans)、ストレプトマイセス 'オリボグリセウス (Streptomvces olivogriseus)、ストレプトマイセス ·ラメウス (Streptomvces rameus)、ストレプトマイセス .タナシェンシス (Streptomvces tanashiensis)、ストレプトマイセス ·ビナセウス (Strepto mvces vinaceus 、ザィモモナス .モビリス (Zvmomonas mobnis)等をめけること; 0でさ、 好ましい原核生物としては、ェシエリヒア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバタテリ ゥム属、コリネバクテリウム属、シユードモナス属またはストレブトマイセス属等に属す る細菌、例えば上記したェシエリヒア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバタテリゥム 属、コリネバクテリウム属、シユードモナス属またはストレブトマイセス属等に属する種 をあげることができ、より好ましい細菌としてはェシエリヒア'コリ、コリネバクテリウム'グ ルタミクム、コリネバクテリウム'アンモニアゲネス、コリネバタテリゥム 'ラタトフアーメンタ ム、コリネバタテリゥム 'フラバム、コリネバタテリゥム 'エフイシエンス、バチルス'サチル ス、バチルス 'メガテリゥム、セラチア'マルセッセンス、シユードモナス'プチダ、シユー ドモナス ·エルギノーサ、ストレプトマイセス ·セリカラーまたはストレプトミセス ·リビダン スをあげることができ、特に好ましくはェシエリヒア'コリをあげることができる。
アミノ酸を生産する微生物の具体例としては、 L—グルタミン生産株としてェシエリヒ ァ 'コリ JGLE1およびェシエリヒア 'コリ JGLBE1など、 L ァラニン生産株として 遺 伝子発現プラスミドを保持するェシエリヒア'コリ JM101株など、 L フエ二ルァラニン 生産株として PPHEA2および Zまたは 2E遺伝子発現プラスミドを保有するェシエリ ヒア'コリ JM101株など、 L—グルタミンおよび Lーァラニン生産株として 遺伝子発 現プラスミドを保持するェシエリヒア 'コリ JGLE1およびェシエリヒア 'コリ JGLBE1など、 L ァラニンおよび L フエ-ルァラニン生産株として 遺伝子発現プラスミドおよび 脱感作型 遺伝子および,または脱感作型 ^遺伝子発現プラスミドを保持す るェシエリヒア'コリ JM101など、 L—スレオニンおよび L フエ-ルァラニン生産株とし て脱感作型 §Δ遺伝子および Zまたは脱感作型 ^遺伝子発現プラスミドを保持 する ATCC21277株などをあげることができる。
[0042] さらに、アミノ酸を生産する能力を有する微生物の具体的例としては、 L ダルタミ ン酸生産株として FERM BP-5807および ATCC13032など、 L—グルタミン生産株とし て FERM P- 4806および ATCC14751など、 L—スレオニン生産株として ATCC21148、 ATCC21277および ATCC21650など、 L リジン生産株として FERM P- 5084および A TCC13286など、 L—メチォニン生産株として FERM P- 5479、 VKPM B- 2175および A TCC21608など、 L—イソロイシン生産株として FERM BP- 3757および ATCC14310な ど、 L—パリン生産株として ATCC13005および ATCC19561など、 L一口イシン生産株 として FERM BP- 4704および ATCC21302など、 L ァラニン生産株として FERM BP- 4 121および ATCC15108など、 Lーセリン生産株として ATCC21523および FERM BP- 65 76など、 L—プロリン生産株として FERM BP- 2807および ATCC19224など、 L—アル ギニン生産株として FERM P-5616および ATCC21831など、 L—オル-チン生産株と して ATCC13232など、 L ヒスチジン生産株として FERM BP-6674および ATCC2160 7など、 L トリプトファン生産株として DSM10118、 DSM10121, DSM10123および FER M BP- 1777など、 L フエ-ルァラニン生産株として ATCC13281および ATCC21669 など、 L チロシン生産株として ATCC21652など、 L—システィン生産株として W3110 /pHC34(特表 2003-511086記載)など、 L—4ーヒドロキシプロリン生産株として W096/ 27669記載のェシエリヒア'コリ SOLR/pRH71など、 L— 3 ヒドロキシプロリン生産株と して FERM BP-5026および FERM BP-5409など、 L シトルリン生産株として FERM P -5643および FERM P-1645などをあげることができる。
[0043] なお、上記の FERM番号で表される菌株は、独立行政法人産業技術総合研究所特 許生物寄託センター（日本）、 ATCC番号で表される菌株は、 American Type Culture Collection (米国）、 VKPM番号で表される菌株は、 Russian National Collection of In dustnal iicroorganisms (ロシア)、 DSM番 で表される歯株は Deutsche Sammlung v on Mikroorganismen und Zellkulturen (ドイツ)力らそれぞれ入手することができる。 (iii) 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能 力を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力 を有する微生物の調製 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力 を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力を 有する微生物は、
(a)上記 GOの方法で調製することができる 1種以上のアミノ酸を生産する能力を有す る微生物に、上記 (0の方法で調製することができる 1種以上のアミノ酸力 ジペプチド を生成する活性を有する蛋白質をコードする DNAを導入する方法、
(b)上記 (0の方法で調製することができる 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質をコードする DNAを導入した微生物に、上記 GOの方法により 1種以上のアミノ酸を生産する能力を付与する方法、
(c)元来 1種以上のアミノ酸を生産する能力を有する微生物に、上記 (0の方法により 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA を導入する方法、または
(d)元来 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産す る能力を有する微生物に、上記 GOの方法により 1種以上のアミノ酸を生産する能力を 付与する方法、
などにより調製することができる。
[0044] 上記 (i)の方法で調製することができる 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質をコードする DNAを微生物に導入することにより、該微生物 に 1種以上のアミノ酸カもジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力 を付与することができる。微生物に 1種以上のアミノ酸カもジペプチドを生成する活性 を有する蛋白質を生産する能力を付与する方法としては、モレキュラー 'クローユング 第 3版、カレント'プロトコールズ'イン'モレキュラー 'バイオロジー等に記載された方 法等を用い、例えば以下の方法により、上記 (i)の方法で調製した DNAを宿主細胞 中で発現させる方法をあげることができる。
[0045] 上記 (i)の方法で調製した DNAをもとにして、必要に応じて、蛋白質をコードする 部分を含む適当な長さの DNA断片を調製する。また、該蛋白質をコードする部分の 塩基配列を、宿主の発現に最適なコドンとなるように、塩基を置換することにより、該 蛋白質の生産率を向上させることができる。 該 DNA断片を適当な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入することにより、 組換え体 DNAを作製する。
[0046] 該組換え体 DNAを、該発現べクタ一に適合した宿主細胞に導入することにより、該 蛋白質を生産する形質転換体を得ることができる。
宿主細胞としては、目的とする遺伝子を発現できる微生物であればいずれも用いる ことができ、好ましくは原核生物、より好ましくは細菌をあげることができる。好ましい 原核生物としては上記 GOの原核生物をあげることができる。
[0047] 該微生物は、 1種以上のアミノ酸を生産する能力を有して 、てもよ 、し、該能力を有 して！/、なくてもよ!、。該能力を有して!/、な!/、微生物を宿主細胞として用いた場合は、 上記方法で得られる組換え体 DNAを下記の方法により該微生物に導入して形質転 換体を調製した後、上記 (ii)の方法により該形質転換体に 1以上のアミノ酸を生産す る能力を付与することにより、本発明の製造法で用いられる微生物を取得することが できる。
[0048] 発現ベクターとしては、微生物の細胞において自立複製可能ないしは染色体中へ の組込が可能で、本発明の製造法に用いられる DNAを転写できる位置にプロモー ターを含有して ヽるものが用いられる。
原核生物を宿主細胞として用いる場合は、本発明の製造法に用いられる DNAを 有する組換え体 DNAは、原核生物中で自立複製可能であると同時に、プロモータ 一、リボソーム結合配列、本発明の製造法に用いられる DNA、転写終結配列より構 成された組換え体 DNAであることが好ま U、。プロモーターを制御する遺伝子が含 まれていてもよい。
[0049] 発現ベクターとしては、 pBTrp2、 pBTacl、 pBTac2 (いずれもベーリンガーマンハイ ム社製）、 pHelixl (ロシュ'ダイァグノステイタス社製）、 pKK233-2 (アマシャム'ファノレ マシア'バイオテク社製）、 pSE280 (インビトロジェン社製）、 pGEMEX-Ι (プロメガ社製 )、 pQE-8 (キアゲン社製）、 pET-3 (ノバジェン社製）、 pKYPIO (特開昭 58- 110600)、 p KYP200[Agric. Biol. Chem., 48, 669 (1984)]、 pLSAl[Agric. Biol. Chem., 53, 277 (1 989)]、 pGELl[Proc. Natl. Acad. Sci" USA, 82, 4306 (1985)]、 pBluescriptll SK(+)、 p Bluescript II KS (-) (ストラタジーン社製）、 pTrS30 [ェシエリヒア'コリ JM109/pTrS30(F ERM BP- 5407)より調製]、 pTrS32 [ェシエリヒア'コリ JM109/pTrS32(FERM BP- 5408) より調製]、 pPAC31 (W098/12343), pUC19 [Gene, 33, 103 (1985)]、 pSTV28(タカラ バイオ社製)、 pUC118 (タカラバィォ社製）、 pPAl (特開昭 63- 233798)、 pWH1520 (M oBiTec社製）、 pCS299P (WO 00/63388)、 pVLT31 [Gene, 123, 17 (1993)]および plj 702 (uenetic Manipulation of Streptomyces: a Laboratory Manuahjohn Innes Founda tion)等を例示することができる。
[0050] ェシエリヒア属に属する微生物を宿主細胞として用いる場合、プロモーターとしては 、ェシエリヒア'コリ内で機能するものであればいかなるものでもよい。例えば、 プロ モーター（P )、 lac;プロモーター（P )、 Pプロモーター、 Pプロモーター、 P プロモ t lac L R SE 一ター等の、大腸菌やファージ等に由来するプロモーター、 SPOlプロモーター、 S P02プロモーター、 penPプロモーター等をあげることができる。また P を 2つ直列さ
trp
せたプロモーター、 プロモーター、 lacT7プロモーター、 let Iプロモーターのように 人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。
[0051] さらにバチルス属に属する微生物中で発現させるための !Δプロモーター [Appl.
Microbiol. BiotechnoL, 35, 594-599 (1991)]、コリネバタテリゥム属に属する微生物中 で発現させるための P54- 6プロモーター [Appl. Microbiol. BiotechnoL, 53, 674-679 ( 2000)]、シユードモナス属に属する微生物中で発現させるための ia£プロモーター [G ene, 123, 17-24 (1993)]、ストレプトマイセス属に属する微生物中で発現させるため の xylAブロモ ' ~~タ' ~~ (uenetic Manipulation of Streptomyces: a Laboratory Manuahjo hn Innes Foundation)なども用いることができる。
[0052] リボソーム結合配列であるシャインーダルガノ（Shine-Dalgarno)配列と開始コドンと の間を適当な距離 (例えば 6〜18塩基）に調節したプラスミドを用いることが好ま 、。 本発明の製造法に用いられる DNAを発現ベクターに結合させた組換え体 DNAに おいては、転写終結配列は必ずしも必要ではないが、構造遺伝子の直下に転写終 結配列を配置することが好まし 、。
[0053] このような組換え体 DNAとしては、例えば pPE43をあげることができる。
組換え体 DNAの微生物細胞への導入方法としては、該細胞へ DNAを導入する 方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムイオンを用いる方法 [Pr oc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)]、プロトプラスト法（特開昭 63- 248394)、 エレクト口ポレーシヨン法 [Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)]等をあげることができ る。
[0054] また、上記 (c)の方法で用いられる、元来 1種以上のアミノ酸を生産する能力を有す る微生物としては、上記 (ii)のアミノ酸を生産する能力を有する公知の菌株などをあ げることができる。
また、上記 (d)の方法で用いられる、元来 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成 する活性を有する蛋白質を生産する能力を有する微生物としては、（A)バチルス属 に属する微生物、より好ましくはバシリシン合成活性を有するバチルス属に属する微 生物、さらに好ましくはバチルス'サチリス、バチルス 'アミロリケファシエンス、バチル ス.コアギュランス、バチルス'リケニフォルミス、バチルス 'メガテリゥムおよびバチルス •プミルスカ なる群より選ばれる種に属する微生物、最も好ましくは、バチルス'サチ リス ATCC15245、バチルス ·サチリス ATCC6633、バチルス ·サチリス IAM1213、バチ ルス ·サチリス IAM1107、バチルス ·サチリス IAM1214、バチルス ·サチリス ATCC9466 、バチルス ·サチリス IAM1033、バチルス ·サチリス ATCC21555、バチルス ·アミ口リケ ファシエンス IFO3022およびバチルス ·プミルス NRRL B-12025からなる群より選ば れる株である微生物、および (B)ストレブトマイセス属に属する微生物、好ましくはァ ルポノルシンを生産する能力を有するストレプトマイセス属に属する微生物、より好ま しくはストレプトマイセス ·ァノレボラス (Streptomvces albulus)またはストレプトマイセス · ノウルセィ (Streptomvces noursei)に属する微生物をあげることができる。
(iv)ぺプチダーゼおよびペプチド取り込み活性を有する蛋白質の活性が低下または 喪失した微生物
本発明の製造法に用いられる微生物としては、上記 (iii)の方法により調製される微 生物において、 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以上のペプチド取り込み蛋白質 の活性が低下または喪失した微生物、または 3種以上のぺプチダーゼの活性が低下 または喪失した微生物をあげることができる。
[0055] 該微生物は、例えば (a) 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以上のペプチド取り込 み蛋白質の機能が低下または喪失した微生物、または 3種以上のぺプチダーゼの機 能が低下または喪失した微生物に、上記 (m)の方法により 1種以上のアミノ酸カもジ ペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力、および該 1種以上のァミノ 酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力を付与する方法、（b)上記 (m)の 方法により調製することができる 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を 有する蛋白質を生産する能力、および該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種の アミノ酸を生産する能力を有する微生物の、 a) 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以 上のペプチド取り込み蛋白質、または b) 3種以上のぺプチダーゼ、の機能を低下ま たは喪失させる方法等により取得することができる。
[0056] 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以上のペプチド取り込み蛋白質の活性が低下 または喪失した微生物としては、該微生物が正常に生育できる限りにおいて、任意の
1種以上のぺプチダーゼおよび任意の 1種以上のペプチド取込み蛋白質の活性が 低下または喪失している微生物をあげることができ、好ましくは 1種以上 9種以下、よ り好ましくは 1種以上 7種以下、さらに好ましくは 1種以上 4種以下のぺプチダーゼの 活性が低下または喪失しており、かつ好ましくは 1種以上 5種以下、より好ましくは 1種 以上 3種以下、さらに好ましくは 1種以上 2種以下、特に好ましくは 1種のペプチド取 込み蛋白質の活性が低下または喪失している微生物をあげることができる。
[0057] 該微生物としては、より具体的には、該微生物のゲノム DNA上に存在するぺプチ ダーゼをコードする遺伝子（以下、ぺプチダーゼ遺伝子と略す)およびペプチド取り 込み蛋白質をコードする遺伝子（以下、ペプチド取り込み蛋白質遺伝子）のうち、 1種 以上のぺプチダーゼ遺伝子の塩基配列および 1種以上のペプチド取り込み蛋白質 遺伝子の塩基配列において、該塩基配列の全部または一部が欠失しているため、ま たは該塩基配列中に塩基の置換または付加があるために該ぺプチダーゼおよび該 ペプチド取り込み蛋白質の活性が低下または喪失した微生物をあげることができる。
[0058] ぺプチダーゼの活性が低下しているとは、上記した塩基の欠失、置換または付カロ がな 、遺伝子がコードするぺプチダーゼに比べ、ペプチド分解活性が低くなつて ヽ ることいい、通常は 80%以下、好ましくは 50%以下、より好ましくは 30%以下、さらに 好ましくは 20%以下、特に好ましくは 10%以下、最も好ましくは 5%以下に低下して いることをいう。 [0059] 微生物のペプチド分解活性は、基質となるペプチドと微生物菌体とを水性媒体中 に共存せしめ、ペプチド分解反応を行った後、残存しているペプチド量を公知の方 法、例えば HPLCなどを用いた分析法によって定量することにより測定することがで きる。
上記べプチダーゼとしては、ペプチド分解活性を有する蛋白質であればいずれで もよぐ好ましくはジペプチド分解活性が高い蛋白質、より好ましくはジぺプチダーゼ をあげることができる。
[0060] より具体的なぺプチダーゼとしては、例えばェシエリヒア'コリに存在する、配列番号 45で表されるアミノ酸配列を有する PepA、配列番号 46で表されるアミノ酸配列を有 する PepB、配列番号 47で表されるアミノ酸配列を有する PepD、配列番号 48で表さ れるアミノ酸配列を有する PepN、 PepP [GenBank accession no. (以下、 GenBankと略 す） AAC75946]、 PepQ (GenBank AAC76850)、 PepE (GenBank AAC76991)、 PepT (GenBank AAC74211)、 Dcp (GenBank AAC74611)および ladA (GenBank AAC7728 4)など、バチルス'サチリスに存在する AmpS (GenBank AFO 12285)、 PepT (GenBank X99339)、 YbaC (GenBank Z99104)、 YcdD (GenBank Z99105)、 YjbG (GenBank Z99 110)、 YkvY (GenBank Z99111)、 YqjE (GenBank Z99116)、 YwaD (GenBank Z99123) など、コリネバタテリゥム 'グルタミカムに存在する BAB97732、 BAB97858, BAB98080 、 BAB98880、 BAB98892、 BAB99013、 BAB99598および BAB99819 (いずれも日本 D NAデータバンクの登録番号)で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質などをあげるこ とができ、ジぺプチダーゼとしては、配列番号 45〜48で表されるアミノ酸配列を有す る PepA、 PepB、 PepDおよび PepN、並びに PepQ、 PepE, ladAをあげることができる。ま た、配列番号 45〜48のいずれかのアミノ酸配列と 80%以上、好ましくは 90%以上、 より好ましくは 95%以上の相同性を有し、かつべプチダーゼ活性を有する蛋白質も ジペプチド分解活性が高い蛋白質としてあげることができる。アミノ酸配列や塩基配 列の相同性は、上記した BLASTおよび FASTA等を用いて決定することができる。
[0061] また、ペプチド取り込み蛋白質の活性が低下しているとは、上記した塩基の欠失、 置換または付カ卩がない遺伝子がコードするペプチド取り込み蛋白質に比べ、ぺプチ ド取り込み活性が低くなつていることいい、通常は 80%以下、好ましくは 50%以下、 より好ましくは 30%以下、さらに好ましくは 20%以下、特に好ましくは 10%以下、最も 好ましくは 5%以下に低下して 、ることを 、う。
[0062] 微生物のペプチド取り込み活性は、基質となるペプチドと微生物菌体とを水性媒体 中に共存せしめ、ペプチド取り込み反応を行った後、水性媒体中に残存しているべ プチド量を公知の方法、例えば HPLCなどを用いた分析法によって定量することによ り測定することができる。
上記ペプチド取り込み蛋白質としては、染色体 DNA上でオペロンを形成する遺伝 子にコードされている蛋白質であり、細胞膜上で複合体を形成してペプチド取り込み 活性を発現する蛋白質、および単独の蛋白質としてペプチド取り込み活性を有する 蛋白質など、微生物のペプチド取り込みに関与している蛋白質であればいずれでも よぐ好ましくはジペプチド取り込み活性が高い蛋白質をあげることができる。
[0063] より具体的なペプチド取り込み蛋白質としては、例えばェシエリヒア'コリに存在する 配列番号 49で表されるアミノ酸配列を有する DppA、配列番号 50で表されるアミノ酸 配列を有する DppB、配列番号 51で表されるアミノ酸配列を有する DppC、配列番号 5 2で表されるアミノ酸配列を有する DppD、配列番号 53で表されるアミノ酸配列を有す る DppF、 OppA (GenBank AAC76569)、 OppB (GenBank AAC76568)、 OppC (GenBa nk AAC76567)、 OppD (GenBank AAC76566)、 OppF (GenBank AAC76565)、 YddO (GenBank AAC74556)、 YddP (GenBank AAC74557)、 YddQ (GenBank AAC74558) 、 YddR (GenBank AAC74559)、 YddS (GenBank AAC74560)、 YbiK (GenBank AAC7 3915)、 MppA (GenBank AAC74411)、 SapA (GenBank AAC74376)、 SapB (GenBank AAC74375)、 SapC (GenBank AAC74374)、 SapD (GenBank AAC74373)、および Sap F (GenBank AAC74372)など、バチルス'サチリスに存在する DppA (GenBank CAA40 002)、 DppB (GenBank CAA40003)、 DppC (GenBank CAA40004)、 DppD (GenBank CAA40005)、 DppE (GenBank CAA40006)、 OppA (GenBank CAA39787)、 OppB (G enBank CAA39788)、 OppC (GenBank CAA39789)、 OppD (GenBank CAA39790)、 OppF (GenBank CAA39791)、 AppA (GenBank CAA62358)、 AppB (GenBank CAA6 2359)、 AppC (GenBank CAA62360)、 AppD (GenBank CAA62356)、 AppF (GenBank CAA62357) , YclF (GenBank CAB12175)および YklD (GenBank CAB13157)など、 コリネバタテリゥム 'グルタミカムに存在する BAB99048、 BAB99383、 BAB99384、 BAB 99385、 BAB99713、 BAB99714, BAB99715、 BAB99830、 BAB99831、 BAB99832 (い ずれも日本 DNAデータバンクの登録番号)で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質 などをあげることができ、また、ジペプチド取り込み活性が高い蛋白質としては、配列 番号 49〜53で表されるアミノ酸配列を有する DppA、 DppB、 DppC、 DppD、 DppFお よびそれらいずれかのアミノ酸配列と 80%以上、好ましくは 90%以上、より好ましくは 95%以上の相同性を有する蛋白質もペプチド取り込み活性が高いペプチド取り込 み蛋白質としてあげることができる。
[0064] 上記アミノ酸配列の相同性は、上記した BLASTや FASTA等のプログラムを用いて 決定することができる。
3種以上のぺプチダーゼの活性が低下または喪失して 、る微生物としては、該微 生物が正常に生育できる限りにおいて、任意の 3種以上のぺプチダーゼの活性が低 下または喪失している微生物をあげることができ、好ましくは 3種以上 9種以下、より 好ましくは 3種以上 6種以下、さらに好ましくは 3種または 4種のぺプチダーゼの活性 が低下または喪失している微生物をあげることができる。
[0065] 具体的なぺプチダーゼとしては、上記したェシエリヒア'コリ、バチルス ·サチリスおよ びコリネバクテリウム.ダルタミカムに存在するぺプチダーゼおよびジぺプチダーゼを あげることができる。また、配列番号 45〜48のいずれかのアミノ酸配列と 80%以上、 好ましくは 90%以上、より好ましくは 95%以上の相同性を有するアミノ酸配列からな り、かつべプチダーゼ活性を有する蛋白質もジペプチド分解活性が高 ヽ蛋白質とし てあげることができる。
[0066] 上記アミノ酸配列の相同性は、上記した BLASTや FASTA等のプログラムを用いて 決定することができる。
(V)ぺプチダーゼおよびペプチド取り込み蛋白質の活性が低下または喪失した微生 物の調製
ぺプチダーゼおよびペプチド取り込み蛋白質の活性が低下または喪失した微生物 は、該微生物を取得できる方法であれば、その取得方法に制限はないが、例えば以 下に示す微生物の染色体 DNAのぺプチダーゼ遺伝子やペプチド取り込み蛋白質 遺伝子に塩基の欠失、置換または付加を導入する方法により取得することができる。
[0067] 微生物の染色体 DNAの遺伝子に塩基の欠失、置換または付加を導入する方法と しては、相同組換えを利用した方法をあげることができる。一般的な相同組換えを利 用した方法としては、塩基の欠失、置換または付加が導入された変異遺伝子を、塩 基の欠失等を導入した ヽ宿主細胞内では自
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ヽ薬剤耐性遺伝子を有す るプラスミド DNAと連結して作製できる相同組換え用プラスミドを用いる方法をあげる ことができる。
[0068] 該相同組換え用プラスミドを常法により宿主細胞に導入した後、薬剤耐性を指標に して相同組換えによって染色体 DNA上に該相同組換え用プラスミドが組込まれた形 質転換株を選択する。得られた形質転換株を該薬剤を含有しな!ヽ培地で数時間〜 1 日間培養した後、該薬剤含有寒天培地、および該薬剤非含有寒天培地に塗布し、 前者の培地で生育せず、後者の培地で生育できる株を選択することで、染色体 DN A上において 2回目の相同組換えが生じた株を取得することができる。染色体 DNA 上の欠失等を導入した遺伝子が存在する領域の塩基配列を決定することで、染色体
DNA上の目的遺伝子に塩基の欠失、置換または付加が導入されたことを確認する ことができる。
[0069] 上記方法により、染色体 DNA上の目的遺伝子に塩基の欠失、置換または付加を 導入することができる微生物としては、例えばェシエリヒア属、バチルス属またはコリネ ノ クテリゥム属に属する微生物をあげることができる。
また、複数の遺伝子に効率よく塩基の欠失、置換または付加を導入する相同組換 えを利用した方法としては、直鎖 DNAを用いた方法をあげることができる。
[0070] 具体的には、塩基の欠失、置換または付加を導入したい遺伝子を含有する直鎖 D NAを細胞内に取り込ませ、染色体 DNAと導入した直鎖 DNAとの間で相同組換え が起こさせる方法である。本方法は、直鎖 DNAを効率よく取り込む微生物であれば 、いずれの微生物にも適用でき、好ましい微生物としてはェシエリヒア属またはバチ ルス属に属する微生物、より好ましくはェシエリヒア'コリ、さらに好ましくはえファージ 由来の組換えタンパク質群 (Red組換え系）を発現しているシエリヒア'コリをあげるこ とがでさる。 [0071] λ Red組換え系を発現しているェシエリヒア'コリとしては、 λ Red組換え系遺伝子 を有するプラスミド DNAである pKD46 [ェシエリヒア'コリジェネティックストックセンタ 一（米国エール大学)より入手可能]を保有するェシエリヒア'コリ JM101株等をあげる ことができる。
相同組換えに用いられる DNAとしては、
(a)塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体 DNA上の領域の両外側 に存在する DNAに位置する DNAと相同性を有する DNAを、薬剤耐性遺伝子の両 端に有する直鎖 DNA、
(b)塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体 DNA上の領域の両外側 に存在する DNAと相同性を有する DNAを直接連結した直鎖 DNA、
(c)薬剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子を有 する DNAの両端に、塩基の欠失、置換または付加の導入対象である染色体 DNA 上の領域の両外側に存在する DNAと相同性を有する DN Aを有する直鎖 DNA、
(d)上記 (a)の直鎖 DNAにお 、て、薬剤耐性遺伝子と染色体 DNA上の領域の両 外側に存在する DNAと相同性を有する DNAの間に、さらに酵母由来の Flp recombi nase [Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 82, 5875 (1985)〕が認識する塩基配列を有する D NA、
をあげることができる。
[0072] 薬剤耐性遺伝子としては、宿主微生物が感受性を示す薬剤に対し、薬剤耐性を付 与する薬剤耐性遺伝子であれば、 ヽずれの薬剤耐性遺伝子も使用することができる 。宿主微生物にェシエリヒア'コリを用いた場合は、薬剤耐性遺伝子としては、例えば 、カナマイシン耐性遺伝子、クロラムフエ-コール耐性遺伝子、ゲンタマイシン耐性遺 伝子、スぺクチノマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子およびアンピシリ ン耐性遺伝子等をあげることができる。
[0073] ネガティブセレクションに用いることができる遺伝子とは、宿主微生物で該遺伝子を 発現させたとき、一定培養条件下においては、該微生物に致死的である遺伝子のこ とをいい、該遺伝子としては例えば、バチルス属に属する微生物由来の^遺伝子〔 Appl. Environ. Microbiol, 59, 1361- 1366 (1993)〕、およびェシエリヒア属に属する微 生物由来の 遺伝子 [Genomics, 72, 99-104(2001)〕等をあげることができる。
[0074] 上記の直鎖 DNAの両末端に存在する、染色体 DNA上の置換または欠失の導入 対象となる領域の両端の外側に存在する DNAと相同性を有する DNAは、直鎖 DN Aにおいて、染色体 DNA上の方向と同じ方向に配置され、その長さは 10bp〜100bp 程度が好ましぐ 20bp〜50bp程度がより好ましぐ 30〜40bp程度がさらに好ましい。 酵母由来の Flp recombinaseが認識する塩基配列とは、該蛋白質が認識し、相同組 換えを触媒する塩基配列であれば、特に限定されないが、好ましくは配列番号 54で 表される塩基配列を有する DNA、および該 DNAにお ヽて 1個〜数個の塩基が欠失 、置換または付加された塩基配列を有し、かつ酵母由来の Hp recombinaseが認識し 、相同組換えを触媒する塩基配列を有する DNAをあげることができる。
[0075] 相同性を有するとは、上記直鎖 DNAが、染色体 DNA上の目的とする領域におい て、相同組換えが起こる程度の相同性を有することであり、具体的な相同性としては 、 80%以上、好ましくは 90%以上、より好ましくは 95%以上、さらに好ましくは 100% の相同性をあげることができる。
上記塩基配列の相同性は、上記した BLASTや FASTA等のプログラムを用いて決定 することができる。
[0076] 上記直鎖 DNAは、 PCRにより作製することができる。また上記直鎖 DNAを含む D NAをプラスミド上にて構築した後、制限酵素処理にて目的の直鎖 DNAを得ることも できる。
微生物の染色体 DNAに塩基の欠失、置換または付加を導入する方法としては、 以下の方法 1〜4があげられる。
方法 1：上記 (a)または (d)の直鎖 DNAを宿主微生物に導入し、薬剤耐性を指標に 該直鎖 DNAが染色体 DNA上に相同組換えにより挿入された形質転換株を選択す る方法。
方法 2：上記方法 1により取得された形質転換株に、上記 (b)の直鎖 DNAを導入し、 該方法により染色体 DNA上に挿入された薬剤遺伝子を削除することにより、微生物 の染色体 DNA上の領域を置換または欠失させる方法。
方法 3 : [ 1 ]上記 (c)の直鎖 DNAを宿主微生物に導入し、薬剤耐性を指標に該直鎖 DNA が染色体 DNA上に相同組換えにより挿入された形質転換株を選択する、
[2]染色体 DNA上の置換または欠失の対象領域の両端の外側に位置する DNAと 相同性を有する DNAを、染色体 DNA上における方向と同一の方向で連結した DN Aを合成し、上記 [1]で得られた形質転換株に導入する、
[3]ネガティブセレクションに用いることができる遺伝子が発現する条件下において、 上記 [2]の操作を行った形質転換株を培養し、該培養において生育可能な株を、薬 剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子が染色体 D NA上から削除された株として選択する方法。
方法 4 :
[ 1 ]上記 (d)の直鎖 DNAを宿主微生物に導入し、薬剤耐性を指標に該直鎖 DNA が染色体 DNA上に相同組換えにより挿入された形質転換株を選択する、
[2]上記 [ 1 ]で得られた形質転^ に Hp recombinase遺伝子発現プラスミドを導入 し、該遺伝子を発現させた後、上記 [1]で用いた薬剤に感受性である株を取得する 方法。
[0077] 上記方法で用いられる、直鎖 DNAを宿主微生物に導入する方法としては、該微生 物へ DNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、カルシウムィ オンを用いる方法〔Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)〕、プロトプラスト法（ 特開昭 63- 248394)、エレクト口ポレーシヨン法 [Nucleic Acids Res., 16, 6127 (1988)〕 等をあげることができる。
[0078] 方法 2または方法 3 [2]で用いられる直鎖 DNAにおいて、該 DNAの中央部付近に 、染色体 DNA上に挿入した 、任意の遺伝子を組み込こんだ直鎖 DNAを用いること により、薬剤耐性遺伝子等を削除するのと同時に、任意の遺伝子を染色体 DNA上 に挿入することができる。
上記方法 2〜4では、最終的に得られる形質転換株の染色体 DNA上には薬剤耐 性遺伝子およびネガティブセレクションに用いることができる遺伝子等の外来遺伝子 を残さな 、方法であるため、同一の薬剤耐性遺伝子およびネガティブセレクションに 用いることができる遺伝子を用いて、該方法の操作を繰り返すことにより、容易に染色 体 DNA上の位置の異なる 2以上の領域に塩基の欠失、置換または付加を有する微 生物を製造することができる。
(vi)本発明のジペプチドの製造法
上記 (m)および (V)の方法により得られる微生物を培地に培養し、培養物中にジぺ プチドを生成、蓄積させ、該培養物力 ジペプチドを採取することにより、ジペプチド を製造することができる。
[0079] 該微生物を培地に培養する方法は、微生物の培養に用いられる通常の方法に従 つて行うことができる。
すなわち、該微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、該微生 物の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地の!/ヽずれも用いること ができる。
該培地には、目的とするジペプチドを構成するアミノ酸が含まれる必要はないが、 天然培地、またはアミノ酸要求性株を培養するための培地には該アミノ酸が含まれて いる場合もある。本発明の製造法に用いられる培地には、本発明で用いられる微生 物力 その成育に必要とする量のアミノ酸が含まれていてもよい。すなわち、通常の 培地に含まれるアミノ酸の量は、本発明の製造法で用いられる微生物によって生産さ れる該アミノ酸の量に比べ非常に少ないので、通常の培地に含まれる該アミノ酸の量 は、該アミノ酸の有無により、本願発明により製造されるジペプチドの生産量が変わる ほどの量ではなぐよって本発明の製造法に用いられる培地にはその程度の該ァミノ 酸が含まれていてもよい。
[0080] 本発明に用いられる培地に含まれるアミノ酸量としては、例えば天然培地あれば通 常は 2.5g/L未満、好ましくは 0.5g/L以下、より好ましくは 0.1g/L以下、さらに好ましく は 20mg/L以下の該アミノ酸、合成培地であれば通常は lg/L以下、好ましくは 50mg/ L以下、より好ましくは lmg/L以下、さらに好ましくは 0.5mg/L以下の該アミノ酸は含ま れていてもよい。ただし、本願発明の製造法により、 2種の異なるアミノ酸力もなるジぺ プチドを製造する場合であって、用いられる微生物が該ジペプチドを構成するァミノ 酸うちの 1種のアミノ酸を生産する能力しか有して 、な 、場合、本発明で用いられる 培地に、該微生物が生産することができない残りの 1種のアミノ酸を添加してもよい。 このとき添加するアミノ酸の量は、通常 0.5g/L〜100g/L、好ましくは 2g/L〜50g/Lで ある。
[0081] 炭素源としては、該微生物が資化し得るものであればよぐグルコース、フラクトース 、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物等の炭 水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール 類等を用いることができる。
窒素源としては、アンモニア、塩化アンモ-ゥム、硫酸アンモ-ゥム、酢酸アンモ- ゥム、リン酸アンモ-ゥム等の無機酸もしくは有機酸のアンモ-ゥム塩、その他の含窒 素化合物、並びに、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスティープリカ一、カゼィ ン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体、およびその消化 物等を用いることができる。
[0082] 無機塩としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸 マグネシウム、塩ィ匕ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム 等を用いることができる。
培養は、通常振盪培養または深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行う。培養 温度は 15〜40°Cがよぐ培養時間は、通常 5時間〜 7日間である。培養中 pHは 3.0〜9 .0に保持する。 pHの調整は、無機または有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシ ゥム、アンモニア等を用いて行う。
[0083] また、培養中必要に応じて、アンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に 添カロしてちょい。
プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微 生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例 えば、 1 ^プロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するとき にはイソプロピル一 β—D—チォガラタトピラノシド等を、 imプロモーターを用いた発 現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地 に添カ卩してもよい。
[0084] 上記方法で製造されるジペプチドとしては、 1種または 2種のアミノ酸が a結合した ジペプチドをあげることができ、好ましくは該アミノ酸が L—アミノ酸またはグリシンであ るジペプチド、より好ましくは、式 (I)
R1 - R2 (I)
で表されるジペプチドにおいて R1および R2が同一または異なって、 Lーァラニン（L-A la)、 L グルタミン（L- Gin)、 L グルタミン酸（L- Glu)、グリシンの ）、 L—パリン（L- Val)、 L ロイシン（L- Leu)、 L—イソロイシン（L- Ile)、 L—プロリン（L- Pro)、 L フエ -ルァラ-ン（L- Phe)、 L—トリプトファン（L- Trp)、： L—メチォニン（L- Met)、 L—セリ ン（L- Ser)、 Lースレオ-ン（L- Thr)、 L—システィン（L- Cys)、 Lーァスパラギン（L- A sn)、 L チロシン（L- Tyr)、 L リジン（L- Lys)、 L アルギ-ン（L- Arg)、 L ヒスチ ジン（L- His)、 Lーァスパラギン酸（L- Asp)、 L aーァミノ酪酸（L- α - AB)、 L— 4 ヒドロキシプロリン（L- 4- HYP)、 L— 3—ヒドロキシプロリン（L- 3- HYP)、 L—オル-チ ン（L-Orn)および L シトルリン（L- Cit)力も選ばれるアミノ酸であるジペプチド、さら に好ましくは R1が L- Ala、 Gly、 L- Met、 L- Serまたは L- Thrの場合は、 R2が L- Gln、 L- G lu、 Gly、 L-VaU L- Leu、 L- Ile、 L- Pro、 L- Phe、 L- Trp、 L- Met、 L- Ser、 L- Thr、 L-Cys 、 L-Asn, L-Tyr, L-Lys, L- Arg、 L- His、 L- Asp、 L- a ~A 、 L- 4- HYP、 L- 3- HYP、 L - Ornまたは L-Citであるジペプチド、特に好ましくは、 R1が L-Alaの場合は、 R2は L-G1 n、 Gly、 L-VaU L- Leu、 L- Ile、 L- Phe、 L- Trp、 L- Met、 L- Ser、 L- Thr、 L- Cys、 L- Asn 、 L- Tyr、 L- Lys、 L- Arg、 L- His、 L- α -ABまたは L- Citであるジペプチド、 R1が Glyの 場合は、 R2は L- Gln、 Gly, L- Phe、 L- Trp、 L- Met、 L- Ser、 L- Thr、 L- Cys、 L- Tyr、 L- Lys, L- Arg、 L- a -ABまたは L- Citであるジペプチド、 R1が L- Metの場合は、 R2は L- Phe、 L- Met、 L- Cys、 L- Tyr、 L- Lysまたは L- Hisであるジペプチド、 R1が L- Serの場 合は、 R2は L— Gln、 Gly, L— Pheゝ L— Metゝ L— Ser、 L— Thr、 L— Tyr、 L— Hisまたは L— a—A Bであるジペプチド、 R1が L- Thrの場合は、 R2は L- Gln、 L- Leu、 L- Phe、 L- Met、 L- Se r、 L-Thrまたは L- a -ABであるジペプチド、 R1が L-Glnの場合は、 R2は L-Pheまたは L - a -ABであるジペプチド、 R1が L-Pheの場合は、 R2は L-Glnであるジペプチド、 R1が L-Trpの場合は、 R2は Glyであるジペプチド、 R1が L-Cysの場合は、 R2は L-Ala、 L-G1 n、 Gly、または L-Metであるジペプチド、 R1が L-Lysの場合は、 R2は L-Ala、 Glyまたは L-Metであるジペプチド、 R1が L-Argの場合は、 R2は L- α -ABであるジペプチド、 R1 が L-Hisである場合は、 R2は L-Metであるジペプチド、および R1が L- α -ABの場合は 、 R2は L- Ala、 L- Gln、 Gly、 L- Ser、 L- Thr、 L- Argまたは L- a - ABであるジペプチドを あげることができ、最も好ましくは L—ァラ -ル一 L—ァラニン（L-Ala-L-Ala)、 L—ァ ラ-ル -L—グルタミン（L- Ala- L- Gin)、 L—ァラ -ル- L—フエ-ルァラニン（L- Ala- L - Phe)、 L—スレオ-ル- L—フエ-ルァラニン（L- Thr- L- Phe)、 L—ァラ -ル一 L—チ 口シン（L- Ala- L- Tyr)、 L—ァラ -ル一 L—メチォニン（L- Ala- L- Met)、 L—ァラ-ル — L—パリン（L- Ala- L- Val)、 L—ァラ -ル一イソロイシン（L- Ala- L- lie)、： L—ァラ- ル— L—ロイシン（L- Ala- L- Leu)および L—セリ -ル— L—フエ-ルァラニン（L- Ser- L-Phe)をあげることができる。
[0085] 培養物中に生成、蓄積したジペプチドの採取は、活性炭やイオン交換榭脂などを 用いる通常の方法あるいは、有機溶媒による抽出、結晶化、薄層クロマトグラフィー、 高速液体クロマトグラフィー等により行うことができる。
以下に、 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコード する DNA取得法等の実験例を示すが、該 DNAの取得法等は該実験例に限定され るものではない。
実験例 1 データベースを利用したジペプチド合成活性を有する蛋白質の検索 バチルス'サチリス 168株由来の D-Ala-D-Alaリガーゼ遺伝子のアミノ酸配列 [Nat ure, 390, 249-256 (1997) ]をクエリーとして、バチルス'サチリス 168株のゲノム DNA のデータベースである Subtilist(http：〃 genolist.pasteur. fr/SubtiList/)のホモロジ一 検索機能を用いて、バチルス'サチリス 168株のゲノム DN A配列中に存在する相同 性を有する蛋白質をコードする遺伝子を検索した。
[0086] その結果抽出された配列のうち、 D-Ala-D-Alaリガーゼモチーフ [Biochemistry, 30 , 1673 (1991) ]である配列番号 33、 34または 35で表されるアミノ酸配列をコードし、 かつ既にその機能が同定されている蛋白質をコードする遺伝子を排除したもののうち 、 D-Ala-D-Alaリガーゼモチーフと最も高い相同性 (29.1%)を示すものとして機能未 知遺伝子 y Eを選択した。
[0087] ； mffiの塩基配列を配列番号 9、該塩基配列にコードされる蛋白質のアミノ酸配列を 配列番号 1に示した。
実験例 2 ^遺伝子発現株の造成 実験例 lで得られた塩基配列情報に従い、バチルス ·サチリスの; mffi遺伝子断片を 以下のようにして取得した。
[0088] まず、バチルス ·サチリス 168株（ATCC 23857)を LB培地 [lOg/1バタトトリプトン（デ ィフコ社製）、 5g/lイーストエキス (ディフコ社製）、 5g/l塩ィ匕ナトリウム]に植菌し 30°C で一晚静置培養した。培養後、カレント 'プロトコールズ'イン'モレキユラ一'バイオ口 ジ一に記載の飽和フ ノールを用いる方法により、該微生物の染色体 DNAを単離 精製した。
[0089] パーセプティブ ·バイオシステムズ (Perseptive Biosystems)社製 8905型 DNA合成 機を用いて、配列番号 19〜22で表される塩基配列を有する DNA (以下、それぞれ プライマー A、プライマー B、プライマー Cおよびプライマー Dと呼ぶ）を合成した。プ ライマー Aは、バチルス'サチリスの染色体 DNAの; mffiの開始コドンを含む領域の 5' 末端に 20 l認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマー Bは、 vwffiの 終止コドンを含む配列と相補的な塩基配列の 5'末端に E lHI認識配列を含む塩基 配列を付カ卩したものである。またプライマー Cは、 1mプロモーターを含む発現べクタ 一 pTrS30 [ェシエリヒア'コリ JM109/pTrS30(FERM BP- 5407)より調製]の プロモー ター領域の塩基配列の 5'末端に EmRI認識配列を含む塩基配列を付加したものであ る。プライマー Dは、 1mプロモーターを含む発現ベクター pTrS30の lmプロモーター 領域の配列と相補的な配列の 5'末端に0 l認識配列を含む塩基配列を付加したも のである。
[0090] ； mffi遺伝子断片の増幅には上記のプライマー Aおよびプライマー B、铸型としてバ チルス ·サチリスの染色体 DN Aを用 、、 1mプロモーター領域の断片の増幅にはプラ イマ一 Cおよびプライマー D、铸型として pTrS30を用いて PCRを行った。 PCRは、铸 型として 0.1 μ gの染色体 DNAまたは 10ngの pTrS30、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2. 5 unitsの Efii DNAポリメラーゼ (ストラタジーン社製)、 4 μ Lの DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 (ストラタジーン社製)、各 200 mol/Lの dNTP(dATP、 dGTP、 dCTPおよび d TTP)を含む反応液 Lを調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間のェ 程を 30回繰り返すことにより行った。
[0091] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、プライマー Aおよびプライマー B を用 、た PCRでは ^遺伝子断片に相当する約 1.4kb、プライマー Cおよびプライマ 一 Dを用いた反応では imプロモーター領域の DNA断片に相当する約 0.3kbの DNA 断片がそれぞれ増幅していることを確認した後、残りの反応液と等量の TE[10 mmol/ L Tris- HCl(pH8.0)、 lmmol/L EDTA]飽和フエノール/クロ口ホルム（lvol/lvol)溶液 を添加し、混合した。該溶液を遠心分離して得られた上層に、 2倍容量の冷エタノー ルを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿さ せた後、該 DNAを Lの TEに溶解した。
[0092] 該溶解液それぞれ 5 μ Lを用い、プライマー Αおよびプライマー Βで増幅した DNA を制限酵素02lおよび S lHIで、またプライマー Cおよびプライマー Dで増幅した D NAを制限酵素 EmRIおよび 20 lで切断し、ァガロースゲル電気泳動により DNA断 片を分離した後、ジーンクリーン IIキット（GENECLEAN II kit, BIO 101社製）を用い て、; mffiを含む 1.4kbおよび lmプロモーター領域を含む 0.3kbの DNA断片をそれぞ れ回収した。
[0093] 1mプロモーターを含む発現ベクター pTrS30 [ェシエリヒア'コリ JM109/pTrS30(FER M BP- 5407)より調製] 0.2 μ gを制限酵素 E^RIおよび E lHIで切断後、ァガロースゲ ル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法により 4.5kbの DNA断片を 回収した。
上記で得られた ϊ Εを含む 1.4kb断片、 lmプロモーター領域を含む 0.3kb断片およ び 4.5kbの断片をライゲーシヨンキット (タカラノィォ社製)を用いて、 16°Cで 16時間反 応させ連結した。
[0094] 該反応液を用いてェシエリヒア'コリ NM522株 (ストラタジーン社製）を、カルシウムィ オンを用いる方法 [Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69, 2110 (1972)]によって形質転換 した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養し た。
生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制 限酵素を用いてその構造を解析することにより、 tmプロモーター下流に; mffiが連結 された発現ベクターである PPE43が取得されていることを確認した（図 1)。
実験例 3 ジペプチドの生産 実験例 2で得られた pPE43を保有するェシエリヒア'コリ NM522 (ェシエリヒア'コリ N M522/pPE43株）を 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地が入った太型試験 管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。
[0095] 終濃度 60mg/mlの該湿菌体、 120mmol/Lのリン酸カリウムバッファー（pH7.4)、 60m mol/Lの塩化マグネシウム、 60mmol/Lの ATP、 30mmol/Lの L- Ala、 30mmol/Lの L- Gl n、 0.4%のナイミーン S— 215からなる 0.1mlの反応液を調製し、 37°Cで 3分間反応を 行った。
反応終了後、反応生成物をジニトロフエノール化法で誘導体化した後に HPLC法に より分析した。 HPLC法による分析は、分離カラムに関東ィ匕学社製の Lichrosorb- RP- 18カラムを用い、溶離液として 1%(ν/ν)リン酸、 25%(v/v)ァセトニトリルを用い、 0.7ml /分の流動速度で行った。その結果反応液中に 120mg/Lの L -ァラ-ル— L—グルタ ミン（L-Ala-L-Gln)が生成蓄積して 、ることを確認した。
[0096] 対照菌株であるベクターのみを含むェシエリヒア 'コリ NM522/pTrS30株の菌体では L-Ala-L-Glnの生成は認められなかった。
実験例 4 C末端 Hisタグ付加型組換え型ジペプチド合成酵素の精製
上記 DNA合成機を用いて、配列番号 23および 24で表される塩基配列を有する D NA (以下、それぞれプライマー E、プライマー Fと呼ぶ）を合成した。プライマー Eは、 ϊ Εの開始コドン (atg)を tol認識配列（ccaigg)に置換した領域を含む塩基配列で ある。プライマー Fは、 γ Εの終止コドンを EamHl認識配列（gg tcc)に置換した領域 を含む塩基配列である。
バチルス'サチリス 168株（ATCC 23857)の染色体 DNAを铸型とし、上記プライマー Eおよびプライマー Fをプライマーセットとして用いて PCRを行った。 PCRは、 0.1 μ g の染色体 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの DNAポリメラーゼ、 4 L の Efii DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 μ mol/Lの各 dNTPを含む反応液 40 μ L を調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間の工程を 30回繰り返すことによ り行った。
[0097] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、 y E断片に相当する約 1.4kbの 断片が増幅して 、ることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/クロロホ ルム溶液を添加し、混合した。該溶液を遠心分離して得られた上層に、 2倍容量の冷 エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られ た DNAの沈殿を 20 μ Lの ΤΕに溶解した。
[0098] 該溶解液 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素 および S iHIで切断し、ァガ ロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットを用いて、 y Eを含む 1.4kbの DNA断片を回収した。
C末端 Hisタグ付加型組換え体発現ベクター pQE60 (キアゲン社製) 0.2gを制限酵 素 21および β ΐΗΙで切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、 上記と同様の方法により 3.4kbの DNA断片を回収した。
[0099] 上記で得られた γ Εを含む 1.4kbの DNA断片と 3.4kbの DNA断片をライゲーシヨン キットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結した。
該連結反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用いる方法 によって形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 3
0°Cでー晚培養した。
[0100] 生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、 制限酵素を用いてその構造を解析することにより、 C末 Hisタグ付加型 発現べクタ 一である pQE60ywffiが取得されていることを確認した（図 2)。
pQE60ywffiを保有するェシエリヒア'コリ NM522 (ェシエリヒア'コリ NM522/pQE60y wffi株）を、 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地の入った太型試験管に接種 し 28°Cで 17時間培養した。該培養液を 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 50mlの LB培地 の入った 250ml容三角フラスコに接種し 30°Cで 3時間培養した後、終濃度が lmmol/L になるようにイソプロピル一 β—D—チォガラタトピラノシド (IPTG)を添カロし、さらに 30 °Cで 4時間培養した。該培養液を遠心分離して湿菌体を取得し、該湿菌体から、 His Trap (Hisタグ付カ卩タンパク精製キット、 Amersham Pharmasia Biotech社製）を用いて、 説明書に従い Hisタグ付加組換え型酵素を精製した。
実験例 5 Hisタグ付加組換え型酵素を用いたジペプチドの生産（1)
(i)実験例 4で取得した精製した Hisタグ付加組換え型酵素 0.04mg、 100mmol/Lの Tr is- HCl(pH8.0)、 60mmol/Lの塩化マグネシウム、 60mmol/Lの ATP、 30mmol/Lの L- Al a、 30mmol/Lの L- Ginからなる 0.1mlの反応液を調製し、 37°Cで 16時間反応を行った。
[0101] 反応終了後、上記実験例 3と同様の方法により反応生成物を分析し、反応液中に 3 .7g/Lの L- Ala - L- Ginと 0.3g/Lの L -ァラ-ル L ァラニン（L- Ala - L- Ala)が生 成蓄積して 、ることを確認した。
(ii)酵素を 0.01mg、 L- Ginの代わりに L- Phe、 L- Met、 L- Leuまたは L- Valを含有する 以外は、上記 (i)の反応液の組成と同じ反応液を調製し、上記 (i)の反応条件で反応 させた。
[0102] 反応終了後、上記実験例 3と同様の方法により反応生成物を分析し、反応液中に それぞれ、 7.0g/Lの L ァラ -ル一 L フエ-ルァラニン（L- Ala— L- Phe)のみ、 7.0g /Lの L -ァラ-ル L メチォニン（L- Ala— L- Met)および 0.03g/Lの L- Ala - L- Ala 、 5.0g/Lの L -ァラ-ル L ロイシン（L- Ala - L- Leu)および 0.2g/Lの L- Ala— L- Al a、または 1.6g/Lの L ァラ-ルー L—パリン（L- Ala— L- Val)および 0.3g/Lの L- Ala— L-Alaが生成蓄積して 、ることを確認した。
(iii)酵素を 0.01mg、 L- Alaの代わりに Gly、 L- Ginの代わりに L- Pheまたは L- Metを含 有する以外は、上記 (i)の反応液の組成と同じ反応液を調製し、上記 (i)の反応条件 で反応させた。
[0103] 反応終了後、上記実験例 3と同様の方法により反応生成物を分析し、反応液中に それぞれ 5.2g/Lのグリシル— L フエ-ルァラニン（Gly— L-Phe)または l.lg/Lのグリ シル— L—メチォニン（Gly— L-Met)が生成蓄積していることを確認した。
上記反応液組成から ATPを除くとジペプチドは全く生成されなカゝつた。
以上の結果から、 vwffi遣伝子産物は、 ATP存在下において、 L-Alaと L-Gln、 L-Phe 、 L— Met、 L— Leuまたは L— Valとから、 L— Ala— L— Ginおよび L— Ala— L— Ala、 L— Ala—L— Phe、 L— Ala— L— Metおよび L— Ala— L— Ala、 L— Ala— L— Leuおよび L— Ala— L— Ala、また は L-Ala— L-Valおよび L-Ala— L-Alaを生成する活性、 Glyと L- Pheまたは L- Metとか ら Gly— L-Pheまたは Gly— L-Metを生成する活性を有することが明らかになった。 実験例 6 Hisタグ付加組換え型酵素を用いたジペプチドの生産（2)
実験例 4で得られた精製した Hisタグ付加組換え型酵素 0.04mg、 100mmol/Lの Tris - HCl(pH8.0)、 60mmol/Lの塩化マグネシウム、 60mmol/Lの ATPからなる 0.1mlの反応 液を調製し、表 1の第 1行目と最左列のアミノ酸の組み合わせ力 なる各種 Lーァミノ 酸、 Glyまたは jS -Alaをそれぞれ 30mmol/Lずつになるように反応液に添カ卩し、 37°Cで 16時間反応を行った。反応終了後、反応生成物を HPLC分析したところ、表 1に示す ジペプチドが生成して 、ることが確認された。
[0104] [表 1-1] 表 1 1
Figure imgf000045_0001
[0105] [表 1-2]
Figure imgf000046_0001
[表 1-3] 表 1 3
Figure imgf000047_0001
表 1の第 1行目と最左列に記載の 2種類 (もしくは 1種類)の L—アミノ酸、 Glyまたは β -Alaを基質として反応した場合に生成したジペプチドを枠内に記載した。〇は配 列は未確定だがジペプチドが生成したこと、 Xはジペプチドの生成が確認されな力つ たこと、および空欄は未実施を示す。
実験例 7 Hisタグ付加組換え型酵素発現株を用いたジペプチドの生産
実験例 4で得られたェシエリヒア'コリ NM522/pQE60ywffi株を 50 μ g/mlのアンピシリ ンを含む 8mlの LB培地の入った太型試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培 養液を 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 50mlの LB培地の入った 250ml容三角フラスコ に接種し 30°Cで 3時間培養した後、終濃度が lmmol/Lになるように IPTGを添加し、さ らに 30°Cで 4時間培養した。該培養液を遠心分離し湿菌体を取得した。
[0108] 200g/Lの湿菌体、 50g/Lのグルコース、 5g/Lのフィチン酸（33%の濃水酸化ナトリウ ム溶液を用いて中性になるよう希釈）、 15g/Lのリン酸二水素カリウム、 5g/Lの硫酸マ グネシゥム · 7水和物、 4g/Lのナイミーン S-215、 10ml/Lのキシレン、 200mmol/Lの L- Ala、 200mmol/Lの L- Ginからなる 20mlの反応液（pH7.2)を 50ml容量のビーカーに入 れ、 32°C、 900rpmの条件下で 2時間反応を行った。反応中は 2mol/Lの水酸ィ匕カリウ ムを用いて反応液の pHを 7.2に保った。
[0109] 反応生成物を実験例 3記載の方法と同様の方法で分析したところ、 25mg/Lの L-A1 a— L-Glnの蓄積が確認された。
実験例 8 バチルス属に属する各種微生物カゝらの; mffi遺伝子に相当する遺伝子のク ローニングとその解析
配列番号 9で表される塩基配列に基づき、バチルス'サチリス ATCC15245、 ATCC6 633、 IAM1213, IAM1107, IAM1214, ATCC9466、 IAM1033、 ATCC21555、バチルス •アミ口リケファシエンス IFO3022,およびバチルス ·プミルス NRRL B- 12025に存在 する y E遺伝子に相当する遺伝子を以下のようにして取得した。
[0110] まず、バチルス'サチルス ATCC15245, ATCC6633、 IAM1213, IAM1107, IAM121 4、 ATCC9466、 IAM1033、 ATCC21555、バチルス 'アミロリケファシエンス IFO3022、 およびバチルス'プミルス NRRL B-12025をそれぞれ LB培地に植菌し 30°Cでー晚静 置培養した。培養後、カレント 'プロトコールズ'イン'モレキュラー 'バイオロジーに記 載の飽和フ ノールを用いる方法により、該微生物の染色体 DNAをそれぞれ単離 精製した。
[0111] パーセプティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、配列番号 25 および 26で表される塩基配列を有する DNA (以下、それぞれプライマー G、プライマ 一 Hと呼ぶ）を合成した。プライマー Gは、バチルス'サチリス 168株の染色体 DNAの y Eの開始コドンより上流を含む領域の配列である。プライマー Ηは、 y Eの終止コ ドンより下流を含む配列と相補的な配列である。
[0112] バチノレス'サチノレス ATCC 15245, ATCC6633、 IAM1213, IAM1107, IAM1214, AT CC9466、 IAM1033、 ATCC21555、またはバチルス 'アミロリケファシエンス IFO3022 の染色体 DNAを铸型とし、上記プライマー Gおよびプライマー Hをプライマーセットと して用いて PCRを行った。 PCRは、 0.1 μ gの染色体 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマ 一、 2.5 unitsの DNAポリメラーゼ、 4 μ Lの DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 20 0 μ mol/Lの各 dNTPを含む反応液 40 μ Lを調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72 °Cで 3分間の工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0113] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、； mffi断片に相当する約 1.4kbの 断片が増幅して 、ることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/クロロホ ルム溶液を添加し、混合した。該溶液を遠心分離して得られた上層に、 2倍容量の冷 エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られ た DNAの沈殿を 20 μ Lの ΤΕに溶解した。
[0114] 上記で得られた各菌株染色体 DNA由来の 1.4kb断片と pCR-blunt (インビトロジェ ン社製)を、ライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応を行い連結した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°C で一晩培養した。
[0115] 生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制 限酵素を用いてそれぞれの構造を解析することにより、; mffi遺伝子に相当する遺伝 子を含むプラスミドである pYWFEl (ATCC15245株由来、配列番号 36で表される塩 基配列を有する DNA)、 pYWFE2 (ATCC6633株由来、配列番号 10で表される塩基 配列を有する DNA)、 pYWFE3 (IAM1213株由来、配列番号 11で表される塩基配列 を有する DNA)、 pYWFE4 (IAM1107株由来、配列番号 12で表される塩基配列を有 する DNA)、 pYWFE5 (IAM1214株由来、配列番号 13で表される塩基配列を有する DNA)、 pYWFE6 (ATCC9466株由来、配列番号 9で表される塩基配列を有する DN A)、 pYWFE7 (IAM1033株由来、配列番号 36で表される塩基配列を有する DNA)、 pYWFE8 (ATCC21555株由来、配列番号 14で表される塩基配列を有する DNA)、 p YWFE9 (IFO3022株由来、配列番号 15で表される塩基配列を有する DNA)が取得 されていることを確認した。
[0116] 一方、バチルス'プミルス NRRL B-12025由来の Eに相当する遺伝子（配列番号 16で表される塩基配列を有する DNA)は以下のように取得した。
上記で調製した NRRL B-12025株の染色体 DNAを铸型にし、配列番号 27および 2 8で表される塩基配列からなる DNAをプライマーセットとして用いて、 PCRを行った。 PCRは、 0.1 μ gの染色体 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの Z- taqポリメ ラーゼ (タカラノィォ社製）、 5 μ Lの Z- taqポリメラーゼ用 X 10緩衝液 (タカラノィォ社 製）、 200 μ mol/Lの各 dNTPを含む反応液 50 μ Lを調製し、 98°Cで 5秒間、 55°Cで 30 秒間、 72°Cで 1分間の工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0117] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、約 0.8kbの断片が増幅しているこ とを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/クロ口ホルム溶液を添カ卩し、混 合した。該混合液を遠心分離して得られた上層に、 2倍容量の冷エタノールを加えて 混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られた DNAの沈殿を 20 μ Lの ΤΕ〖こ した。
[0118] 上記で得られた 0.8kb断片と pGEM T-easy (プロメガ社製)を、ライゲーシヨンキットを 用いて、 16°Cで 16時間反応を行い連結した。
該反応液を用いてェシエリヒア'コリ DH5 α株をカルシウムイオンを用いる方法によ つて形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°C で一晩培養した。
[0119] 上記で得られた形質転換体力ゝらプラスミドを抽出して、約 0.8kbの挿入 DNA断片の 塩基配列を決定したところ、配列番号 16で表される塩基配列中の塩基番号 358〜1 160番カ なる塩基配列が確認された。
次に該プラスミドを EmRIで切断した後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片 を分離した。該 DNA断片をジーンクリーン IIキットを用いて精製した。約 0.5 gの該 精製 DNA断片を、 DIG-ハイプライム DNAラベリング &デテクシヨンスターターキット I (ロシュ'ダイァグノステイタス社製)を用いて、 DIGラベルイ匕した。 DIGラベルイ匕は、該 キット添付の説明書に従って行った。
[0120] 上記で得られた DIGラベル化 DN Aを用いて、 NRRL B-12025株の染色体 DNAの サザン解析を行った。
NRRL B- 12025株の染色体 DNAを S lHI、 ECORL Hindlll, KpnL Pstl, Sacl, Sail および Iを用いてそれぞれ完全消化し、ァガロース電気泳動により DNA断片を分 離した後、常法に従いナイロンメンブレンプラスチャージ (ロシュ'ダイァグノステイタス 社製)に転移させた。
[0121] UVを照射することにより、該ナイロン膜に DNA断片を固定した後、上記プローブ D NAおよび該ナイロン膜を用いてサザンノヽイブリダィゼーシヨンを行った。
ハイブリダィゼーシヨンは、該プローブ DNAと該ナイロン膜を 65°Cで 16時間接触さ せ、その後該ナイロン膜を、 0.1%SDSおよび 2 X SSC力もなる溶液を用い、室温で 5分 間、 2回洗浄し、さらに 0.1%SDSおよび 0.5 X SSCからなる溶液を用い、 65°Cで 15分間 、 2回洗浄することで行い、その他の操作、条件およびハイブリダィズした DN Aの検 出は、上記した DIG-ハイプライム DNAラベリング &デテクシヨン スターターキット Iに 添付されている説明書に準じて行った。
[0122] その結果、 tUndlllおよび Egilの完全消化断片の 3.5kbp付近に発色が見られた。
次に、 NRRL B-12025株の染色体 DNAを Hindlllおよび Iを用いてそれぞれ完全 消化し、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した。それぞれの制限酵素 消化 DNAから 3-4kbpの断片をジーンクリーン IIキットを用いて精製し、ライゲーシヨン キットを用いて自己環化させた。
[0123] 上記で決定した 0.8kbの DNA断片の塩基配列に基づき、配列番号 29および 30で 表される塩基配列を設計、合成し、上記で取得した環化 DNAを铸型として PCRを行 つた。 PCRは、 10ngの環化 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの pyrobest ポリメラーゼ (タカラバイオ社製）、 5 μ Lの pyrobestポリメラーゼ用 X 10緩衝液 (タカラ バイオ社製）、 200 μ mol/Lの各 dNTPを含む反応液 50 μ Lを調製し、 98°Cで 5秒間、 5 5°Cで 30秒間、 72°Cで 3分 30秒間の工程を 30回繰り返すことにより行った。 [0124] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、約 3.0kbの断片が増幅しているこ とを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/クロ口ホルム溶液を添カ卩し、混 合した。該混合液を遠心分離して得られた上層に、 2倍容量の冷エタノールを加えて 混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られた DNAの沈殿を 20 μ Lの ΤΕ〖こ した。
[0125] 上記で得られた DNA断片と Zero Blunt PCR Cloning Kit (インビトロジェン社製）と をライゲーシヨンキットを用いて連結した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°C で一晩培養した。
[0126] 生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制 限酵素を用 ヽてその構造を解析することにより、 Ϊ Ε遺伝子に相当する遺伝子を含 むプラスミドである pYWFE10 (NRRL B-12025株由来、配列番号 16で表される塩基配 列を有する DNA)が得られて 、ることを確認した。
上記で得られた pYWFEl〜pYWFE10に含まれる y^遺伝子に相当する各遺伝子 の塩基配列を塩基配列分析装置 373Α· DNAシークェンサ一を用いて決定した。
[0127] pYWFEl、 pYWFE6および pYWFE7に含まれる遺伝子にコードされる蛋白質のァミノ 酸配列は、 ϊ Ε遺伝子にコードされる蛋白質のアミノ酸配列と同一であった力 PYW FE2、 pYWFE3、 pYWFE4、 pYWFE5、 pYWFE8、 pYWFE9および pYWFElOに含まれ る遺伝子にコードされる蛋白質のアミノ酸配列は、； mffi遺伝子にコードされる蛋白質 のアミノ酸配列と異なって 、た。
pYWFE2、 pYWFE3、 pYWFE4、 pYWFE5、 pYWFE8、 pYWFE9、 pYWFElOおよび pY WFE1と pYWFE7に含まれる 遺伝子に相当する遺伝子にコードされる蛋白質の アミノ酸配列を配列番号 2〜8および 1に、該遺伝子の塩基配列を配列番号 10〜16 および 36にそれぞれ示した。
実験例 9 C末端 Hisタグ付加型組換え型ジペプチド合成酵素の精製
バチノレス'サチノレス ATCC 15245, ATCC6633、 IAM1213, IAM1107, IAM1214, AT CC9466、 IAM1033、 ATCC21555、またはバチルス 'アミロリケファシエンス IFO3022 の染色体 DNAを铸型とし、実験例 2記載のプライマー Aおよびプライマー Bをプライ マーセットとして用いて PCRを行った。 PCRは、 0.1 μ gの染色体 DNA、 0.5 μ mol/L の各プライマー、 2.5 unitsの Efii DNAポリメラーゼ、 4 μ Lの DNAポリメラーゼ用 X 1 0緩衝液、 200 μ mol/Lの各 dNTPを含む反応液 40 μ Lを調製し、 94°Cで 1分間、 55°C で 2分間、 72°Cで 3分間の工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0128] バチルス ·プミルス NRRL B-12025の染色体 DNAを铸型とした場合は、配列番号 3 1および 32で表される塩基配列を有する DNAをプライマーセットとして用い、上記と 同様の条件で PCRを行った。
該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、； mffi断片に相当する約 1.4kbの DNA断片がそれぞれ増幅していることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエ ノール/クロ口ホルム溶液を添加し、混合した。該混合液を遠心分離して得られた上 層に、 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を 遠心分離して得られた DN Aの沈殿を 20 μ Lの TEに溶解した。
[0129] 該溶解液のそれぞれ 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素 Nmlおよび EamHiで 切断し、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキ ットを用いて、: mffi遺伝子に相当する遺伝子を含む 1.4kbの DNA断片を回収した。 次に C末端 Hisタグ付加型組換え体発現ベクター pQE60 0.2 gを制限酵素 tolお よび E lHIで切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同 様の方法により 3.4kbの DNA断片を回収した。
[0130] 上記で得られたバチルス ·サチルス 168株の E遺伝子に相当する遺伝子を含む 1.4kbの DNA断片、および 3.4kbの DNA断片をライゲーシヨンキットを用いて、 16°C で 16時間反応を行 ヽそれぞれ連結した。
該反応液を用いて大腸菌 NM522株をカルシウムイオンを用いる方法により形質転 換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養 した。
[0131] 生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制 限酵素を用いてそれらの構造を解析することにより、 C末 Hisタグ付加型遺伝子発現 ベクターである pQE60ywffil (ATCC15245由来の遺伝子を含有するベクター）、 pQE6 0ywffi2 (ATCC6633由来の遺伝子を含有するベクター）、 pQE60ywffi3 (IAM1213由来 の遺伝子を含有するベクター）、 pQE60ywffi4 (IAM1107由来の遺伝子を含有するべ クタ一）、 pQE60ywffi5 (IAM1214由来の遺伝子を含有するベクター）、 pQE60ywffi6 ( ATCC9466由来の遺伝子を含有するベクター）、 pQE60ywffi7 (IAM1033由来の遺伝 子を含有するベクター）、 pQE60ywffi8 (ATCC21555由来の遺伝子を含有するべクタ 一）、 pQE60ywffi9 (IFO3022由来の遺伝子を含有するベクター）、および pQE60ywffi 10 (NRRL B-12025由来の遺伝子を含有するベクター）が取得されていることを確認し た。
[0132] 上記で得られたェシエリヒア'コリ NM522/pQE60ywffil〜NM522/pQE60ywffil0株 を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地の入った太型試験管に接 種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液を 50 g/mlのアンピシリンを含む 50mlの LB 培地の入った 250ml容の三角フラスコに接種し 30°Cで 3時間培養した後、終濃度が 1 mmol/Lになるように IPTGを添カ卩し、さらに 30°Cで 4時間培養した。該培養液を遠心分 離して得られた湿菌体から、 HisTrapをその使用説明書に従って用いて、 Hisタグ付 加組換え型酵素を精製した。
実験例 10 精製酵素を用いたジペプチドの生産
実験例 9で得られた組換え型酵素 0.04mg、 100mmol/Lの Tris- HCl(pH8.0)、 60mmol /Lの塩化マグネシウム、 60mmol/Lの ATP、 30mmol/Lの L- Alaおよび 30mmol/Lの L- Ginからなる 0.1mlの反応液を調製し、 37°Cで 16時間反応を行った。
[0133] 反応終了後、実験例 3記載の方法により反応液を分析した結果、それぞれ、 3.0-3 .5g/Lの L- Ala— L- Ginおよび 0.25〜0.3g/Lの L- Ala— L- Alaが生成蓄積していること が確認された。
また、上記反応液組成から ATPを除くと L-Ala-L-Glnおよび L-Ala-L-Alaは全く生 成されなかった。
[0134] 以上の結果から、実験例 8で得られた遺伝子の産物は、いずれも ATP存在下で L- Alaと L-Glnとから L-Ala-L-Glnおよび L-Ala-L-Alaを生成する活性を有することが明 らかになつた。
実験例 11 遺伝子およびその類縁遺伝子の取得 ストレプトマイセス 'ノウルセィの^ 遺伝子の塩基配列 [Chemistry & Biol., 9, 1355 (2002)]に基づき、ストレプトマイセス 'ノウルセィおよびストレプトマイセス.アルボラス より^遺伝子およびその類縁遺伝子を、以下の方法で取得した。
[0135] まず、ストレプトマイセス 'ノウルセィ IFO 15452株とストレプトマイセス'アルボラス IFO 14147株を、それぞれ、 1%グリシン添カ卩した KM73培地 [2g/lイーストエキス（ディフコ社 製)、 lOg/1可溶性デンプン (和光純薬工業社製)]、 KP培地 [15g/lグルコース、 lOg/1 グリセロール、 lOg/1ポリペプトン (日本製薬株式会社製)、 lOg/1肉エキス (極東製薬 工業株式会社製)、 4g/l炭酸カルシウム]に植菌し 28°Cで一晩振とう培養した。なお、 ストレプトマイセス ·ノウルセィ IF015452株およびストレプトマイセス ·アルボラス IF014 147株は、独立行政法人 製品評価技術基盤機構 生物資源部門 [National Institut e of Technology and Evaluation (NITE) Biological Resource し enter (BRCj」 ( τ 292- 0 818 千葉県木更津巿かずさ鎌足 2— 5— 8)より分譲を受けた。
[0136] 培養後、 Genetic Manipulation of Streptomyces: a Laboratory Manuahjohn Innes F oundationに記載の方法に従って該微生物の染色体 DNAを単離精製した。
albC遣伝子の塩某配列に基づき、パーセプティブ ·バイオシステムズ社製 8905型 D NA合成機を用いて、配列番号 41および 42で表される塩基配列を有する DNA (以 下、それぞれプライマー J、プライマー Kと呼ぶ）を合成した。プライマー Jは、ストレプト マイセス ·ノウルセィの染色体 DNAの dhC遺伝子の開始コドンを含む領域の 5'末端 に Nml認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマー Kは、 albC遣伝 子の終止コドンを含む配列と相補的な塩基配列の 5'末端に Π認識配列を含む塩 基配列を付加したものである。
[0137] 上記のプライマー Jおよびプライマー Kをプライマーセットに、铸型としてストトレプト マイセス ·ノウルセィまたはストレプトマイセス ·アルボラスの染色体 DN Aを用いて PC Rを行った。 PCRは、铸型として 0.1 μ gの染色体 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの Tafl DNAポリメラーゼ (タカラバイオ社製)、 5 μ Lの ExTaa DNAポリメラ ーゼ用 X 10緩衝液 (タカラバイオ社製)、各 200 μ mol/Lの dNTP、 5 μ Lのジメチルスル ホキシドを含む反応液 50 Lを調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 30秒間、 72°Cで 1分間 力もなる工程を 30回繰り返すことにより行った。 [0138] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、約 0.7kbの DNA断片が増幅して
V、ることを確認した後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/クロ口ホルム溶液を 添加し、混合した。該溶液を遠心分離して得られた上層に、 2倍容量の冷エタノール を加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿させ た後、該 DNAをそれぞれ Lの TEに溶解した。
[0139] 該溶解液それぞれ 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素^ Iおよび Πで切断 し、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットを 用いて、 700bpの DNA断片をそれぞれ回収した。
ファージ T5プロモーターを含む発現ベクター pQE60 0.2 μ gを制限酵素 Ν^Ιおよび Πで切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方 法により 3.4kbの DNA断片を回収した。
[0140] 上記で得られた各放線菌由来の 0.7kb断片および pQE60由来の 3.4kbの断片をライ ゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結した。
該反応液を用いてェシエリヒア'コリ NM522株を、カルシウムイオンを用いる方法に よって形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30
°Cでー晚培養した。
[0141] 生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制 限酵素を用いてその構造を解析することにより、ファージ T5プロモーター下流にスト レプトマイセス ·ノウルセィ由来の DNAが連結された発現ベクターである pAL- nou、 およびストレプトマイセス ·アルブラス由来の DNAが連結された発現ベクターである p AL-albが取得されて!、ることを確認した（図 3)。
[0142] それぞれのプラスミドに挿入された放線菌由来の DNA部分の塩基配列を塩基配 列決定装置 373A.DNAシークェンサ一を使って決定したところ、 pAL_albには配列番 号 37で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質をコードする DNA、すなわち配列番号 39で表される塩基配列を有する DNAが含有され、 pAL-nouには配列番号 38で表さ れるアミノ酸配列を有する蛋白質をコードする DNA、すなわち配列番号 40で表され る塩基配列を有する DNAが含有されていることを確認した。
実験例 12菌体を酵素源に用いたジペプチドの製造 実験例 11で得られた pAL- nouまたは pAL- albを保有するェシエリヒア'コリ NM522 ( ェシエリヒア'コリ NM522/pAL- nou株または NM522/pAL- alb株）およびプラスミドを保 有しない NM522株を 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 10mlの LB培地が入った試験管（ プラスミドを持たない株の場合にはアンピシリンは無添加、以下同様）に接種し、 30°C で 17時間培養した。この培養液 0.5mlを 50mlの LB培地が入った 250ml容の三角フラス コにそれぞれ植菌し、 30°Cで 1時間振とう培養した後、 IPTGを終濃度 lmmol/Lになる ように添加し、さらに 4時間培養を継続した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得 した。
[0143] 終濃度 100mg/mlの該湿菌体、 60mmol/Lのリン酸カリウムバッファー（pH7.2)、 10m mol/Lの塩化マグネシウム、 10mmol/Lの ATP、 lg/Lの L- Leu、 lg/Lの L- Pheからなる 3.0mlの反応液を調製し、 30°Cで反応を行った。反応 1時間後にサンプリングし、ァセ トニトリルを 20%(v/v)になるように加えた後、反応生成物を HPLCを用いて分析した。 H PLCによる分析は、分離カラムに ODS- HAカラム (YMC社製）、溶離液として 30%(v/v )ァセトニトリルを用い、流速 0.6ml/min、 215nmの紫外吸収を測定する条件で行った。
[0144] その結果、ェシエリヒア'コリ NM522/pAL-nou株の反応液中には 36.7mg/lのシクロ（ L 口イシルー L—フエ-ルァラニン） [cyclo(L- Leu- L- Phe)]の蓄積が確認されたが、 ェシエリヒア'コリ NM522株の反応液中には cyclo(L- Leu- L- Phe)はまったく検出されな 力つた。同じ反応液を以下の条件で HPLCによって分析し、直鎖ジペプチド (以下、「 直鎖ジペプチド」は単に「ジペプチド」と称す）である L ロイシル L フエ二ルァラ ニン (L- Leu- L- Phe)および L—フエ-ルァラ-ルー L一口イシン (L- Phe- L- Leu)を測定 した。
[0145] 両ジペプチドは F-mocィ匕法で誘導体ィ匕した後に HPLCを用いて分析した。 HPLCに よる分析は、分離カラムに ODS- HG5 (野村ィ匕学社製)、溶離液として A液 (酢酸 6ml 1\ 20%(v/v)ァセトニトリル、トリェチルァミンにて pH4.8に調整）および B液 (酢酸 6 ml/l、 70%(v/v)ァセトニトリル、トリェチルァミンにて pH4.8調整）を用い、分析開始後 5分までは A液: B液 =8 : 2、 5分〜 20分までは、 20分経過したときに A液: B液 = 1： 1 になるようにリニアーグラジェントをかけ、流動速度 0.6ml/分、励起波長 254nm、蛍光 波長 630nmでジペプチドを検出する条件で行った。 [0146] その結果、ェシエリヒア'コリ NM522/pAL- nou株の反応液中には 21.9mg/Lの L- Leu - L-Pheと 12.0mg/Lの L-Phe-L-Leuが蓄積して!/、ることが確認された。また対照株とし て用いたェシエリヒア 'コリ NM522株の反応液中には!/、ずれのジペプチドも検出され なかった。
このことから、実験例 11で取得されたシクロジペプチド合成酵素はジペプチドを合 成する能力をもつことが明らかになった。
実験例 13 精製酵素を用いたジペプチドの製造（1)
実験例 12と同様にェシエリヒア'コリ NM522/pAL- nou株を培養した。培養終了後、 遠心分離によって湿菌体を取得し、 60mmol/Lのリン酸カリウムバッファー（pH7.2)で 洗浄後、 10mmol/Lイミダゾール含有 20mmol/Lリン酸カリウムバッファーに懸濁した。 この懸濁を 4°Cで超音波処理して菌体破砕液を取得した。この菌体破砕液 (10ml、蛋 白質 0.863mgを含む)をアマシャム社製 Hisタグ精製カラムに通塔し、 10mmol/Lのイミ ダゾールを含有する 20mmol/Lのリン酸カリウムバッファー 15mlを通塔することによる 洗浄を行い、 Hisタグつき dh£蛋白質をカラム内にて精製した。次にこの Hisタグ付き の albC蛋白質を保持するカラムに、実験例 12と同組成の反応液 (反応液組成： 60mm ol/Lのリン酸カリウムバッファー（pH7.2)、 10mmol/Lの塩化マグネシウム、 10mmol/L の ATP、 lg/Lの L-Leu、 lg/Lの L-Pheからなる反応液) 2mlを通塔し、カラム内に基質 を保持した状態で、 30°Cにて、インキュベートした。 24時間後、同組成の反応液 3mlで カラム内の反応液を溶出し、実験例 12と同様の方法により反応液中のシクロジぺプ チドおよびジペプチドを定量した。
[0147] その結果、 cyclo(L-Leu-L-Phe) 6.8mg/L、 L— Leu— L— Phe 28.7mg/Lおよび L— Phe— L -Leu 18.5mg/Lが生成していることが分力つた。 ATPを含まない反応液で同様にイン キュペートした場合は、シクロジペプチド、ジペプチドともに検出されな力つた。
実験例 14 精製酵素を用いたジペプチドの製造 (2)
基質のアミノ酸を他のアミノ酸に換える以外は実験例 13と同様の方法で酵素反応 を行い、生成物を分析した。反応液は、基質のアミノ酸を、 lg /Lの L-Ala、 L-Leuま たは L-Pheに置き換えた以外は実験例 13と同じ組成の溶液を用いた。
[0148] その結果、反応開始後 24時間で、それぞれ 9.41 mg/Lの L-Ala-L-Ala、 7.85mg/L の L- Leu- L- Leu、または 5.20mg/Lの L- Phe- L- Pheが生成していることが分かった。 実験例 15 ^遺伝子の発現を強化した大腸菌の造成
パーセプティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、配列番号 84 〜87に記載の配列をそれぞれ有する DNA (以下、それぞれプライマー L、プライマ 一 M、プライマー N、プライマー O)を合成した。配列番号 84の配列は、プラスミド pQ E60ywffiの y E遺伝子のリボソーム結合配列であるシャインーダルガノ配列を含む領 域にっ 、て 5'側に0^1認識配列を含む配列を付カ卩したものである。配列番号 85の 配列は、 y E遺伝子の終止コドンを含む配列と相補的な配列の 5'側に S iHI認識配 列を含む配列を付カ卩したものである。また配列番号 86の配列は、 imプロモーターを 含む発現ベクター pTrS30の lmプロモーター領域の配列について 5'側に EmRI認識 配列を含む配列を付カ卩したものである。配列番号 87の配列は、 1mプロモーターを含 む発現ベクター pTrS30の lmプロモーター領域の配列と相補的な配列の 5'側に 20^1 認識配列を含む配列を付加したものである。
[0149] プラスミド pQE60ywffiを铸型とし、 y E遺伝子断片の増幅には上記のプライマー L およびプライマー Μを、 lmプロモーター領域の断片の増幅にはプライマー Νおよび プライマー Oをそれぞれプライマーセットとして用いた PCRを行った。 PCRは、 10ng の pQE60ywffi、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの Efii DNAポリメラーゼ、 4 L の Efii DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 μ mol/Lの各 dNTPを含む 40 μ Lの反応液 を調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返す ことにより行った。
[0150] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、プライマー Lおよびプライマー M を用 、た PCRでは ^遺伝子断片に相当する約 1.4kb、プライマー Nおよびプライマ 一 Oを用いた反応では imプロモーター領域の断片に相当する約 0.3kbの断片がそれ ぞれ増幅して 、ることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/クロ口ホル ム溶液を添加し、混合した。該溶液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタ ノールをカ卩えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られた D NAを 20 μ 1の ΤΕに溶解した。
[0151] 上記で得られたそれぞれの DNA溶液 5 μ 1を用い、プライマー Lおよびプライマー Mで増幅した DNAを制限酵素 20i2lおよび S lHIで、またプライマー Nおよびプライ マー oで増幅した DNAを制限酵素 EmRiおよび 20 iで切断し、ァガロースゲル電気 泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、それぞれ y E遺伝 子を含む 1.4kbおよび プロモーター領域を含む 0.3kbの DNA断片を回収した。
[0152] 0.2 μ gの lmプロモーターを含む発現ベクター PTrS30を制限酵素 E£2RIおよび E I HIで切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、同様に 4.5kbの DN A断片を回収した。
上記で得られた: mffi遺伝子を含む 1.4kb断片、 lmプロモーター領域を含む 0.3kb断 片および 4.5kbの断片をライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間、連結反応を行 つた o
[0153] 該反応液を用いて大腸菌 NM522株をカルシウムイオンを用いる方法によって形質 転換した後、アンピシリン g/mlを含む LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養 した。
生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、 im プロモーター下流に 遺伝子を含む発現ベクターである PPE56を得た。該ベクター の構造を制限酵素消化により確認した（図 4)。
実験例 16 DeDD遣伝子、 DeDN遣伝子、 DeDB遣伝子、 DeDA遣伝子および dDDオペ口 ン欠損株の作製
ェシエリヒア'コリ染色体 DNA上の特定遺伝子が欠損した菌株は、ラムダファージ の相同組換え系を利用した方法 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 6641-6645 (2000) ]に従って作製した。
[0154] 以下に記載のプラスミド pKD46、 pKD3および pCP20は、ェシエリヒア'コリジエネティ ックストックセンター（米国エール大学)から該プラスミドを保持するェシエリヒア 'コリ 株を入手し、当該株力 公知の方法により抽出して用いた。
(1)遺伝子欠損用 DNA断片のクローユング
エシ リヒア 'コリ K12株の染色体 DNA上に存在する配列番号 55で表される塩基配 列を有する 遺伝子、配列番号 56で表される塩基配列を有する 遺伝子、配 列番号 57で表される塩基配列を有する 遺伝子、配列番号 58で表される塩基配 列を有する 遺伝子および配列番号 59で表される塩基配列を有する 遺伝 子、配列番号 60で表される塩基配列を有する E 、配列番号 61で表される塩基配 列を有する EE^遺伝子、配列番号 62で表される塩基配列を有する 遺伝子およ び配列番号 63で表される塩基配列を有する 遺伝子を欠損させることを目的に、 パーセプティブ ·バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用 ヽ、ェシエリヒア 'コリ K12株の染色体 DNA上における各々の欠損標的遺伝子の上流および下流に位置 する 36bpからなる塩基配列と相同な塩基配列、および配列番号 54で表される酵母 由来 Flp recombinaseが認識する塩基配列を有する DNAを合成した。ただし、 ^ΕΕΔ 遺伝子、 dDDB遣伝子、 dDDC遣伝子、 dDDD遣伝子および dDDF遣伝子は、オペロンを 形成しているので、該ォペロンの上流および下流に位置する塩基配列と相同な塩基 配列を有する DNAを合成した。
[0155] すなわち、 EgED遺伝子欠損用 DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号 6 4および 65、 ESEN遺伝子欠損用 DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号 6 6および 67、 遺伝子欠損用 DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号 6 8および 69、 ESEE遺伝子欠損用 DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号 7 0および 71、 dmオペロン欠損用 DNA断片増幅用プライマーセットとして配列番号 7 2および 73で表される塩基配列からなる DNAをそれぞれ合成した。
[0156] 次に、上記合成 DNAをプライマーセットとして用い、 pKD3DNAを铸型として PCR を行った。 PCRは 10ngのプラスミド DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5unitsの £f u DNAポリメラーゼ、 4 μ Lの Efii DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 μ mol/Lの各 d eoxyNTPを含む Lの反応液を用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間 力もなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0157] それぞれの反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅して V、ることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カロし 、混合した。
該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cで 30分間放置した。該溶液を遠心分離し、 DeoD遣伝子、 DepN遣伝子、 ΡΘΡΒ» 伝子、 Ε^ΕΔ遺伝子および EEオペロン欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子含有 DNA断片を取得した。
( 2) 遺伝子欠損ェシエリヒア'コリ JM 101の作製
ェシエリヒア'コリ JM101株を pKD46で形質転換した後、 100mg/Lのアンピシリンを含 む LB寒天培地に塗布して、 30°Cで培養することで pKD46を保持するェシエリヒア 'コリ JM101株（以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pKD46と称す）を選択した。
[0158] プラスミド pKD46は、 λ Red recombinase遺伝子を有し、該遺伝子の発現は L-ァラビ ノースにより誘導することができる。よって、 L-ァラビノース存在下で生育させた pKD4 6を保有する大腸菌を、直鎖状 DNAを用いて形質転換すると、高頻度で相同組換え 力 S起こる。また pKD46は温度感受性の複製起点を有するために、 42°Cで生育させる ことにより、プラスミドを容易に脱落させることができる。
[0159] 10mmol/Lの L-ァラビノースと 50 μ g/mlのアンピシリンの存在下で培養して得られた ェシエリヒア'コリ JM101/pKD46に、電気パルス法により上記で取得した EgED遺伝子 欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子含有 DNA断片を導入し、大腸菌 JM101の染 色体 DNA上に ESED遺伝子欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子含有 DNA断片 が相同組換えにより組込まれた形質転 ·を 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む L B寒天培地 (バタトトリプトン 10g/L、バクトイーストエキストラタト 5g/L、塩化ナトリウム 5g/L、寒天 15g/L)に塗布し、 30°Cで培養することで選択した。
[0160] 選択したクロラムフエ-コール而性株を、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB 寒天培地に植菌し、 42°Cで 14時間培養した後、単コロニー分離した。得られた各コロ ニーを 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地、及び lOOmg/1のアンピシリ ンを含む LB寒天培地にレプリカし、 37°Cで培養し、クロラムフエ-コール耐性かつァ ンピシリン感受性を示すコロニーを選択することにより、 PKD46脱落株を取得した。
[0161] 次に上記で得られた pKD46脱落株を pCP20を用いて形質転換し、 lOOmg/1のアンピ シリンを含む LB寒天培地上で選択することにより、 pCP20を保持する pKD46脱落株を 取得した。
プラスミド PCP20は、酵母由来 Flp recombinase遺伝子を有し、該遺伝子の発現は 42 °Cで誘導することができる。
また、上記で作製した 遺伝子、 DeDN遣伝子、 DeDB遣伝子、 DepA遣伝子及び d 迎ォペロン欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子含有 DNA断片の、クロラムフエ- コール耐性遺伝子の両端には Flp recombinaseが認識する塩基配列が存在するため 、 Flp recombinaseが触媒する相同組換えにより容易に該耐性遺伝子を脱落させるこ とがでさる。
[0162] さらに、 pCP20は温度感受性の複製起点を有しているため、 pCP20保持株を 42°Cで 生育させることにより、 Flp recombinaseの発現と pCP20の脱落を同時に誘導すること ができる。
上記で取得した PCP20保有 pKD46脱落株を薬剤無添加の LB寒天培地に植菌し、 4 2°Cで 14時間培養した後、単コロニー分離した。得られた各コロニーを薬剤無添加 LB 寒天培地、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地および 100mg/Lのアン ピシリンを含む LB寒天培地にレプリカして、 30°Cで培養し、クロラムフエ-コール感受 性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択した。
[0163] 上記で選択した各株からそれぞれ染色体 DNAを常法 (生物工学実験書、日本生 物工学会編 97〜98ページ、培風館、 1992年)に従って調製した。欠損の標的遺伝子 である DeDD遣伝子の内部塩基配列に基づ!/、て設計した配列番号 74および 75で表 される塩基配列を有する DNAをプライマーセットとして用い、染色体 DNAを铸型に した PCRを行った。 PCRは、 O.lgの染色体 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5un itsの Efii DNAポリメラーゼ、 4 μ Lの Efii DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 μ mol/ Lの各 deoxyNTPを含む Lの反応液を用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°C で 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0164] 上記 PCRにおいて、増幅 DNA断片が検出されなカゝつた株を 遺伝子欠損株と し、エシ リヒア 'コリ JPD1株と命名した。
(3)ェシエリヒア'コリ JM101の染色体 DNA上の 遺伝子および 遺伝子が欠 損した株の作製
上記（2)で得られたェシエリヒア 'コリ JPD1株を pKD46で形質転換した後、 lOOmg/1 のアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°Cで培養することにより pKD46を保 持するェシエリヒア ^!JJPDI (以下、ェシエリヒア'コリ JPDl/pKD46と称す）を選択した 。ェシエリヒア'コリ JPDl/pKD46に、電気ノルス法により 遺伝子欠損用クロラムフ ェ-コール耐性遺伝子含有 DNA断片を導入し、ェシエリヒア'コリ JPDl/pKD46の染 色体 DNA上に DeDN遺伝子欠損用クロラムフエニコール耐性遺伝子含有 DNA断片 が相同組換え
により組込まれた形質転換株を取得した。
[0165] 次に、上記（2)と同様の操作を行うことにより、染色体 DNA上力もクロラムフエニコ ール耐性遺伝子が欠落した株を取得し、該株をェシエリヒア 'コリ JPDN2と命名した。 (4)ェシエリヒア'コリ JM101の染色体 DNA上の 遺伝子、 pepA遣伝子、 pepB遣 伝子または dmオペロンが欠損した株、および多重遺伝子欠損株の作製
DeDN遣伝子、 De。A遣伝子、 DepB遣伝子または dDDオペロンの欠損株は、上記（1) で作製した各遺伝子またはオペロン欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子含有 D NA断片を用い、上記 (2)と同様の方法により作製した。
[0166] 上記方法により各々の遺伝子欠損株が取得されたことは、各々の欠損遺伝子の内 部塩基配列に基づき設計、合成した配列番号 76〜83で表される塩基配列を有する DNAをプライマーセットとして用い、上記（2)と同様の PCRにより確認した。ここで、 配列番号 76および 77で表される塩基配列カゝらなる DNAは ESEN^C損確認用、配列 番号 78および 79で表される塩基配列カゝらなる DNAは ESE ^損確認用、配列番号 80および 81で表される塩基配列カゝらなる DNAは EgEfi^C損確認用、配列番号 82お よび 83で表される塩基配列からなる DNAは dmオペロン欠損確認用プライマーセッ トである。
[0167] 上記方法で取得された オペロン欠損株をエシ リヒア 'コリ JDPP1株、 DeDN遣伝 子欠損株をェシエリヒア 'コリ JPN1株、
Figure imgf000064_0001
遺伝子欠損株をェシエリヒア ·コリ JPB7株と名付けた。
また、上記（3)の方法に準じて、 DeDD遣伝子、 DeDN遣伝子、 De。A遣伝子、 ΡΘΡΒ» 伝子および EEオペロン力 なる群より選ばれる 2以上の遺伝子またはオペロンの多 重欠損株を作製した。多重欠損株が取得できたことの確認は、上記 (2)と同様の PC Rにより確認した。前記方法で取得された 遺伝子および dmオペロンが欠損した 二重遺伝子欠損株をェシエリヒア'コリ JPDP49株、 DeDB遣伝子、 DepD遣伝子および D SE 遺伝子が欠損した三重遺伝子欠損株をェシエリヒア'コリ JPDNB43株、 遺伝 子、 DeDN遣伝子および dDD
オペロンが欠損した三重遺伝子欠損株をェシエリヒア 'コリ JPNDDP36株、 DeDA遣伝 子、 DeDD遣伝子、 遺伝子および dmオペロンが欠損した四重遺伝子欠損株をェ シエリヒア'コリ JPNDAP5株、 DeDB遣伝子、 DepD遣伝子、 DepN遣伝子および dDDオペ ロンが欠損した四重遺伝子欠損株をエシ リヒア 'コリ JPNDBP7株と名づけた。表 2は 、各遺伝子欠損株における欠損遺伝子名を示す。
[0168] [表 2] 表 2
Figure imgf000065_0001
[0169] 実験例 17 ぺプチダーゼおよびジペプチド取り込み活性が喪失したェシエリヒア，コリ を用いた L- Ala- L- Ginおよび L- Ala- L- Alaの生産性の評価
実験例 16で得られた各種べプチダーゼおよびジペプチド取り込み蛋白質をコード する遺伝子の欠損株を、実験例 15で造成したプラスミド pPE56を用いて形質転換し、 アンピシリン耐性を示す形質転換株を取得した。
[0170] 得られた形質転換株を 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地の入った試験 管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液を 100 g/mlのアンピシリンおよびァ ミノ酸を含む 8mlの水性媒体 (リン酸水素二カリウム 16g/L、リン酸二水素カリウム 14 g/L、硫酸アンモニゥム 5g/L、タエン酸 (無水） lg/L、カザミノ酸 (Difco社製） 0.5g/ L、 L-Pro lg/L, L-Ala 2.5g/L、 L- Gin 2.5g/L、グルコース 10g/l、ビタミン B 10mg/
1
L、硫酸マグネシウム · 7水和物 25mg/l、硫酸鉄 7水和物 50mg/l、 10mol/lの水酸化 ナトリウム溶液を用いて PH7.2に調整。 L-Glnは 10倍濃縮液をフィルターろ過滅菌後、 グルコース、ビタミン B、硫酸マグネシウム · 7水和物、硫酸鉄 · 7水和物は別個に蒸煮
1
後添加）を試験管に 1%添加し、 30°Cで 24時間反応させた。該水性媒体を遠心分離 し上清を取得した。
[0171] 該上清中の生産物を F-mocィ匕法で誘導体ィ匕した後に HPLC法により分析した。 HP LC法による分析は、分離カラムに ODS- HG5 (野村ィ匕学社製)を用い、溶離液として A液 (酢酸 6ml/l、 20%(v/v)ァセトニトリル、トリェチルァミンにて pH4.8に調整）およ び B液 (酢酸 6ml/l、 70%(v/v)ァセトニトリル、トリェチルァミンにて pH4.8調整）を用 い、分析開始後 5分までは A液: B液 =8 : 2、 5分〜 20分までは、 20分に達したときに A 液: 液= 1： 1になるようにリニアーグラジェントをかける条件で分析を行った。分析 結果を表 3に示す。
[0172] [表 3]
Figure imgf000066_0001
[0173] 表 3から、 2種以下のぺプチダーゼをコードする遺伝子が欠損した微生物、 1種の ペプチド取り込み蛋白質をコードするオペロンのみが欠損した微生物では、ジぺプチ ドの生成、蓄積量は低いが、 1種以上のぺプチダーゼをコードする遺伝子および 1種 のペプチド取り込み蛋白質をコードするオペロンが欠損した微生物、または 3種以上 のぺプチダーゼをコードする遺伝子の活性が喪失した微生物では、ジペプチドの生 成、蓄積量が大幅に増加していることがわ力つた。
実験例 18 ぺプチダーゼおよびペプチド取り込み蛋白質の活性が喪失した大腸菌 株を用いた L ァラニル Lーノ リン（以下、 L-Ala-L-Valと称す)の生産性の評価 実験例 17と同様に、各種べプチダーゼをコードする遺伝子およびペプチド取り込 み蛋白質をコードするオペロンの欠損大腸菌株を、 pPE56を用いて形質転換した。得 られた形質転^ ¾を 50 g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地の入った試験管に 接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液を 100 g/mlのアンピシリンおよびアミノ酸 を含む 8mlの水性媒体 (リン酸水素二カリウム 16g/l、リン酸二水素カリウム 14g/l、 硫酸アンモ-ゥム 5g/l、クェン酸（無水） lg/l、カザミノ酸（Difco社製） 0.5g/l、L-P ro lg/l、 L-Ala 2.5g/l、 L— Val 2.5g/l、グルコース 10g/l、ビタミン B 10mg/l、硫酸マ グネシゥム · 7水和物 25mg/l、硫酸鉄 · 7水和物 50mg/l、 10mol/lの水酸化ナトリウ ム溶液で PH7.2に調整。グルコース、ビタミン B、硫酸マグネシウム · 7水和物、硫酸鉄 •7水和物は別個に蒸煮後に添加）が入った試験管に 1%添加し、 30°Cで 24時間反 応させた。該水性媒体を遠心分離し上清を取得した。
[0174] 該上清中の生成物を、実験例 17記載の方法により分析した。結果を表 4に示す。
[0175] [表 4]
表 4
Figure imgf000068_0001
[0176] 表 4から、 2種以下のぺプチダーゼをコードする遺伝子が欠損した微生物、および 1 種のペプチド取り込み蛋白質をコードするオペロンのみが欠損した微生物はジぺプ チドを生産しないが、 3種以上のぺプチダーゼ遺伝子が欠損した微生物、または 1種 以上のぺプチダーゼをコードする遺伝子および 1種のペプチド取り込み蛋白質をコ ードするオペロンが欠損した微生物は、ジペプチドを生産することがわ力つた。
実験例 19 ぺプチダーゼおよびジペプチド取り込み系蛋白質の活性が喪失した大 腸菌株を用いたグリシル— L—グルタミン (以下、 Gly-L-Glnと称す)の生産性の評価 実験例 17と同様に各種べプチダーゼをコードする遺伝子およびジペプチド取り込 み蛋白質をコードするオペロンの欠損株を、 pPE56を用いて形質転換した。得られた 形質転換株を、 50 g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地の入った試験管に接種 し、 28°Cで 17時間培養した。
[0177] 該培養液を 100 μ g/mlのアンピシリンおよびアミノ酸を含む 8mlの水性媒体（リン酸 水素二カリウム 16g/l、リン酸二水素カリウム 14g/l、硫酸アンモ-ゥム 5g/L、タエ ン酸 (無水） lg/L、カザミノ酸 (ディフコ社製） 0.5g/L、 L-Pro lg/L、 Gly 2.5g/L、 L- Gin 2.5g/L、グルコース lOg/L、ビタミン B lOmg/L、硫酸マグネシウム · 7水和物 2
1
5mg/L、硫酸鉄 7水和物 50mg/L、 10mol/Lの水酸化ナトリウム溶液を用いて pH7.2 に調整。 L-Glnは 10倍濃縮液をフィルターろ過滅菌後、グルコース、ビタミン B、硫酸 マグネシウム · 7水和物、硫酸鉄 · 7水和物は別個に蒸煮後添加）が入った試験管に 1 %添加し、 30°Cで 24時間反応させた。該水性媒体を遠心分離し上清を取得した。
[0178] 該上清中の生成物を、実験例 17記載の方法より分析した。結果を表 5に示す。
[0179] [表 5] 表 5
Figure imgf000069_0001
[0180] 表 5から、 2種以下のぺプチダーゼをコードする遺伝子が欠損した微生物、および 1 種のペプチド取り込み蛋白質をコードするオペロンのみが欠損した微生物はジぺプ チドを生産しな力つた力 3種以上のぺプチダーゼをコードする遺伝子が欠損した微 生物、および 2種以上のぺプチダーゼをコードする遺伝子および 1種のペプチド取り 込み蛋白質をコードするオペロンが欠損した微生物は、ジペプチドを生産することが わかった。
[0181] 以下に、実施例を示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
実施例 1
[0182] L グルタミンの生合成調節に関与する glnE遺伝子、 glnS遺伝子が欠損した微生物 の作製
ェシエリヒア'コリの染色体 DNA上の特定遺伝子の欠損は、ラムダファージの相同 組換え系を利用した方法 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 97, 6641- 6645(2000)]に従 つて行った。
(1)遺伝子欠損用薬剤耐性遺伝子断片のクローユング
ェシエリヒア ·コリ K12株の gln£、 glnfiの各遺伝子の塩基配列は既に明らかにされて いる [Science, 5331. 1453-1474(1997)]。報告されている塩基配列に基づいてパーセ プティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、 glnE遣伝子欠損用の プライマー DNAとして配列番号 88および 89で表される塩基配列からなる DNA、 gin 旦遺伝子欠損用のプライマー DNAとして配列番号 90および 91で表される塩基配列 力もなる DNAを合成した。合成したプライマー DNAは、各々の欠損の標的遺伝子 の上流と下流に位置する 36bpからなる塩基配列に基づき設計した。
[0183] 上記合成 DNAをそれぞれプライマーセットとして用い、 pKD3DNAを铸型として P CRを行った。 PCRはプラスミド DNA 10ng、プライマー各 0.5 μ mol/L、 EfiiDNAポリメ ラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 4 L、 deoxyNTP各 200 μ mol/L を含む反応液 40 Lを用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなるェ 程を 30回繰り返すことにより行った。
[0184] 該反応液の 1Z10量をァガロースゲル電気泳動し、 目的の断片が増幅していること を確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カ卩し、混合し た。
該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿させた後、該 DNAを 2 0 Lの TE〖こ溶解した。上記操作により、 glnE遺伝子、 glnfi遺伝子欠損用クロラムフエ ニコール耐性遺伝子断片を取得した。
(2)染色体 DNA上の glnE遺伝子が欠損したェシエリヒア'コリ JM101株の作製 ェシエリヒア'コリ JM101株を pKD46で形質転換した後、 lOOmg/1のアンピシリンを含 む LB寒天培地上で pKD46を保持するェシエリヒア 'コリ JM101株（以下、ェシエリヒア · コリ JM101/pKD46と称す）を選択した。 10mmol/Lの L-ァラビノースと 50 g/mlのアン ピシリン存在下で培養したェシエリヒア'コリ JM101/pKD46を、電気パルス法により gin E遺伝子欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子断片を用いて形質転換し、 JM101株 の染色体 DNA上の glnE遺伝子にクロラムフエ-コール耐性遺伝子が挿入され、 ΜηΕ 構造遺伝子が欠損するように組換えられた株を 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含 む LB寒天培地上で選択した。
[0185] 取得したクロラムフエ-コール而性株を、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB 寒天培地にレプリカし、 42°Cで保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた 各コロニーを 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地および 100mg/Lのァ ンピシリンを含む LB寒天培地にレプリカし、クロラムフエ-コール耐性かつアンピシリ ン感受性を示すコロニーを選択した。次にこの PKD46脱落株を pCP20で形質転換し、 100mg/Lのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。
生育してきたアンピシリン耐性株を薬剤無添カ卩の LB寒天培地にレプリカし、 42°Cで 保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた各コロニーを薬剤無添加、 25m g/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地、および 100mg/Lのアンピシリンを含 む LB寒天培地にそれぞれレプリカし、クロラムフエ-コール感受性かつアンピシリン 感受性を示すコロニーを選択した。ここで得られた各株からそれぞれ染色体 DNAを 常法 (生物工学実験書、 日本生物工学会編 97〜98ページ、培風館、 1992年)により 調製した。欠損の標的となる glnE遺伝子の内部配列を元に設計した、配列番号 92お よび 93で表される塩基配列からなるプライマー DNAを用いて、コロニー PCRを行つ た。コロニー PCRは、 200 1のピペットチップをコロニーに触れさせることで取得した 量の菌体、プライマー各 0.5 μ mol/L、 EfiiDNAポリメラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリメラ ーゼ用 X 10緩衝液 4 /z L、 deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ 1を用い、 94°C で 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
PCRに供した株のうちで遺伝子増幅の見られなカゝつた株は、 glnE遺伝子欠損株であ ることを確認し、ェシエリヒア'コリ JGLE1と名づけた。
(3)染色体 DNA上の glnE遺伝子および glnE遺伝子が欠損したェシエリヒア'コリ JM10 1株の作製
上記（2)で得られたェシエリヒア'コリ JGLE1株を pKD46で形質転換した後、 lOOmg/ Lのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布し、 30°Cでー晚培養することにより pKD46 を保持するェシエリヒア'コリ JGLE1株（以下、ェシエリヒア'コリ JGLEl/pKD46と称す） を取得した。ェシエリヒア'コリ JGLE1/ PKD46¾-glnB遺伝子欠損用クロラムフエニコ ール耐性遺伝子断片を用いて電気パルス法により形質転換し、染色体 DNA上の gin
B_遺伝子にクロラムフエ-コール耐性遺伝子が挿入され glnS構造遺伝子が欠損する ように組換えられた株を取得した。 glnS遺伝子の内部配列を元に設計した、配列番 号 94および 95で表される塩基配列力もなるプライマー DNAを用いて、上記（2)の条 件下でコロニー PCRを行った。該 PCRにより遺伝子増幅が見られな力つた株は、 gin 旦遺伝子欠損株であることを確認し、ェシエリヒア'コリ JGLBE1と命名した。
実施例 2
[0187] Ϊ Ε遺伝子およびバチルス ·サチルス由来のァラニン脱水素酵素遺伝子 (dd遺伝子 )発現プラスミドの構築
実験例 15で造成した y E遺伝子発現プラスミド pPE56を基に、バチルス .サチルス 由来のァラニン脱水素酵素遺伝子 ( 遺伝子)を同時に構成的に発現する発現ブラ スミドを図 5に示す方法により構築した。
[0188] パーセプティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、配列番号 96 および配列番号 97で表される塩基配列を有する DNA (以下、それぞれプライマー P 、プライマー Qと称す)を合成した。配列番号 96で表される塩基配列は、 aid遺伝子の リボソーム結合配列であるシャインーダルガノ配列を含む領域の 5'側に E lHI認識配 列を含む塩基配列を付加した配列である。配列番号 97で表される塩基配列は、 aid 遺伝子の終止コドンを含む配列と相補的な配列の 5'側に πΗΙ認識配列を含む配 列を付加した配列である。
[0189] 実験例 2で取得したバチルス.サチルスの染色体 DNAを铸型とし、上記プライマー Ρおよびプライマー Qをプライマーセットとして用いて PCRを行った。 PCRは、 0.1 μ g の染色体 DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの DNAポリメラーゼ、 4 L の EfiiDNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 μ mol/Lの各 dNTPを含む反応液 40 μ Lを 調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すこと により行った。
[0190] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、 遺伝子断片に相当する約 1.2 kbの断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/ク ロロホルムを添加し、混合した。該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の 冷エタノールをカ卩えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DN Aの沈殿を取得し、 20 Lの TEに溶解した。
[0191] 該溶解液 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素 EamHIで切断し、ァガロースゲル 電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、 aid遺伝子を含 む 1.2kbの DNA断片を回収した。 pPE56 0.2 μ gを制限酵素 S lHIで切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断 片を分離し、上記と同様の方法により 6.3kbの DNA断片を回収した。該 6.3kbの DNA 断片の末端脱リン酸化を、 60°Cで 30分間、アルカリホスファターゼ (E.£2li C75、タカラ バイオ社製)処理することにより行った。反応液と等量の TE飽和フエノール/クロロホ ルムを添加、混合して遠心分離した後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールをカロ えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得られた DNAの沈殿 を の TEに溶解した。
[0192] 上記で得られた 遺伝子を含む 1.2kbの DNA断片とアルカリホスファターゼ処理し た 6.3kbの DNA断片とをライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結 した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、 50 g/mLのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布して、 30°C で一晩培養した。
[0193] 生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、 al d遣伝子が vwffi遺伝子と順向きに挿入されたプラスミドが取得されて ヽることを制限 酵素消化により確認し、該プラスミドを PPE86と命名した（図 5)。
実施例 3
[0194] ェシエリヒア 'コリ由来の脱感作型 遺伝子および脱感作型^ mE遺伝子発現ブラ スミドの構築
(1)脱感作型 §Δ遺伝子発現プラスミドの造成
フエ-ルァラニンアナログ耐性変異導入により得られたフエ-ルァラニンの脱感作 型 E ^遺伝子を発現するプラスミド pE pheA 22 (特開昭 61-260892)から脱感作型 §Δ遺伝子を、チロシン耐性変異導入により得られたチロシンの脱感作型 amE遺伝子 を発現するプラスミド pE aroF 18 (特開昭 62-65691)から脱感作型 ^mE遺伝子を取得 し、以下の方法により発現プラスミドを構築した。
[0195] パーセプティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、配列番号 98 および配列番号 99で表される塩基配列を有する DNA (以下、それぞれプライマー R 、プライマー Sと呼ぶ）を合成した。配列番号 98で表される塩基配列は、 Ehg 遺伝子 のリボソーム結合配列であるシャインーダルガノ配列を含む領域の 5'側に £kl認識配 列を含む配列を付加したものである。配列番号 99で表される塩基配列は、 DheA遣伝 子の終止コドンを含む配列と相補的な配列の 5'側に πΗΙ認識配列を含む配列を 付カロしたものである。プラスミド pE pheA 22を铸型とし、上記プライマー Rおよびプライ マー Sをプライマーセットとして用いて PCRを行った。 PCRは、 10ngのプラスミド DNA 、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの DNAポリメラーゼ、 4 μ Lの DNAポリ メラーゼ用 X 10緩衝液、 mol/Lの各 dNTPを含む反応液 40 Lを調製し、 94°C で 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0196] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、 遺伝子断片に相当する約 1. lkbの断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/ク ロロホルムを添加し、混合した。該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の 冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離し、得ら れた DNAの沈殿を 20 μ Lの ΤΕに溶解した。
[0197] 該溶解液 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素 aiおよび EamHiで切断し、ァガ ロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、 Ehe A遺伝子を含む l.lkbの DNA断片を回収した。
プロモーターを含む発現ベクター pTrS30〔大腸菌 JM109/pTrS30(FERM BP-540
7)より調製可能〕 gを制限酵素 Oaiおよび EamHiで切断後、ァガロースゲル電気 泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法により 4.6kbの DNA断片を回収し た。
[0198] 上記で得られた Είΐ§Δ遺伝子を含む l.lkbの DNA断片と 4.6kbの DNA断片とをライ ゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、該形質転換体を 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に 塗布して、 30°Cでー晚培養した。
[0199] 生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出して、 脱感作型 E ^遺伝子発現プラスミドが取得されていることを制限酵素消化により確 認し、該プラスミドを pPHEAlと命名した。 上記で得られた pPHEAl 0.2 μ gを制限酵素 E£2RIおよび S lHIで切断後、ァガロ ースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、 1mプ 口モーターと脱感作型 E ^遺伝子を含む 1.5kbの DNA断片を回収した。
[0200] 次に pACYC184の複製起点をもちクロラムフエ-コール耐性遺伝子を含むプラスミド ベクター pSTV28(タカラバィォ社製） 0.2 μ gを制限酵素 EeeEIおよび ^ lHIで切断後 、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法により 3.0kb の DNA断片を回収した。
上記で得られた tmプロモーターと脱感作型 ώ§Δ遺伝子を含む 1.5kbの DNA断片 と 3.0kbの DNA断片とをライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結し た。
[0201] 該反応液を用いてェシエリヒア'コリ NM522株をカルシウムイオンを用いる方法によ つて形質転換した後、 30 μ g/mlのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地に塗布し て、 30°Cでー晚培養した。
生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、 脱感作型 Ehs 遺伝子発現ベクターが取得されていることを制限酵素消化により確認 し、該プラスミドを PPHEA2と命名した（図 6)。
(2)脱感作型 Ehs 遺伝子および脱感作型 amE遺伝子発現プラスミドの構築 パーセプティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、配列番号 10 0および配列番号 101で表される塩基配列を有する DNA (以下、それぞれプライマ 一 T、プライマー Uと呼ぶ）を合成した。配列番号 100で表される塩基配列は、^ mE遺 伝子のリボソーム結合配列であるシャインーダルガノ配列を含む領域の 5'側に Π 認識配列を含む配列を付加したものである。配列番号 101で表される塩基配列は、 mEの終止コドンを含む配列と相補的な配列の 5'側に S IHI認識配列を含む配列を 付加したものである。プラスミド pE aroF 18を铸型とし、上記プライマー Tおよびプライ マー Uをプライマーセットとして用いて PCRを行った。 PCRは、 10ngのプラスミド pE ar oF 18、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの Efii DNAポリメラーゼ、 4 μ Lの DN Aポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 mol/Lの各 dNTPを含む反応液 40 Lを調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間力 なる工程を 30回繰り返すことにより行 つた o
[0202] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、 mE遺伝子断片に相当する約 1. lkbの断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール/ク ロロホルムを添加し、混合した。該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の 冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して得ら れた DNAの沈殿を 20 μ Lの ΤΕに溶解した。
[0203] 該溶解液 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素 Πおよび β ΐΗΙで切断し、ァガ ロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、脱 感作型^ mE遺伝子を含む 1. lkbの DNA断片を回収した。
次に上記（1)で取得した脱感作型 EhgA遺伝子発現プラスミド PPHEA2 0.2 gを制 限酵素 EamHlで切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と 同様の方法により 4.5kbの DNA断片を回収した。該 4.5kbの DNA断片の末端脱リン 酸化を、 60°Cで 30分間、アルカリホスファターゼ処理することにより行った。反応液と 等量の TE飽和フエノール/クロ口ホルムを添加、混合して遠心分離した後、得られた 上層に 2倍容量の冷エタノールをカ卩えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を 遠心分離して得られた DN Aの沈殿を 20 μ Lの ΤΕに溶解した。
[0204] 上記で得られた脱感作型 amE遺伝子を含む l.lkbの DNA断片とアルカリホスファタ ーゼ処理した 4.5kbの DNA断片とをライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反 応させ連結した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、 30 μ g/mLのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地に塗布し て、 30°Cでー晚培養した。
[0205] 生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、 脱感作型^遺伝子が脱感作型 E ^遺伝子と順向きに挿入された脱感作型^ 遺伝子および脱感作型 遺伝子発現プラスミドが取得されて ヽることを制限酵素 消化により確認し、該プラスミドを PPHEAF2と命名した（図 6)。
実施例 4
[0206] ェシエリヒア 'コリ由来のチロシン而性を示す aroF-tyrAオペロン発現プラスミドの構築 (1)チロシン耐性を示す aroF-tvr Aオペロン発現プラスミドの造成
チロシン耐性変異導入により得られた^ オペロンを発現するプラスミド pKml aroFm-18 (特開昭 60-034197)力らチロシン而性を示す^ オペロンを取得し、 以下の方法により発現プラスミドを造成した。
[0207] パーセプティブ'バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、配列番号 10 2および 103で表される塩基配列力もなる DNAを合成した。配列番号 102で表され る塩基配列は、 ^mE遺伝子のリボソーム結合配列であるシャイン ダルガノ配列を含 む領域の 5'側に £kl認識配列を含む配列を付加したものである。配列番号 103で表 される塩基配列は、 遺伝子の終止コドンを含む配列と相補的な配列の 5'側に ill認識配列を含む配列を付加したものである。
[0208] プラスミド pKmlaroFm- 18を铸型とし、配列番号 102および 103で表される塩基配 列からなる DNAをプライマーセットとして用いて PCRを行った。
PCRは、 10ngのプラスミド DNA、 0.5 μ mol/Lの各プライマー、 2.5 unitsの Pfo DNA ポリメラーゼ、 4 μ Lの Pfo DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液、 200 μ mol/Lの各 dNTPを 含む反応液 40 Lを調製し、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程 を 30回繰り返すことにより行った。
[0209] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、 aroF- tvrA遣伝子断片に相当す る約 2.2kbの断片が増幅していることを確認した後、残りの反応液と等量の TE飽和フ ェノール/クロ口ホルムを添加し、混合した。該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分 離し、得られた DN Aの沈殿を 20 Lの TEに溶解した。
[0210] 該溶液 5 μ Lを用い、増幅 DNA断片を制限酵素 £klおよび ilで切断し、ァガロー スゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、 aroF-tv オペロンを含む 2.2kbの DNA断片を回収した。
trpプロモーターを含む発現ベクター pTrS30 [大腸菌 JM109/pTrS30(FERM BP- 540
7)より調製可能] 0.2 gを制限酵素 £ lおよび Iで切断後、ァガロースゲル電気泳 動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法により 4.6kbの DNA断片を回収した [0211] 上記で得られた^ オペロンを含む 2.2kbの DNA断片と 4.6kbの DNA断片と をライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、該形質転換体を 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に 塗布して、 30°Cでー晚培養した。
[0212] 生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出して、 チロシン耐性を示す オペロン発現プラスミドが取得されて ヽることを制限酵 素消化により確認し、該プラスミドを pTYlと命名した。
上記で得られた pTYl 0.2 /z gを制限酵素 E^RIおよび ilで切断後、ァガロースゲ ル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、 1mプロモー ターとチロシン而す性を示す ^QE-^ ^オペロンを含む 2.6kbの DNA断片を回収した。
[0213] 次に pACYC184の複製起点をもちクロラムフエ-コール耐性遺伝子を含むプラスミド ベクター pSTV28(タカラバィォ社製） 0.2 gを制限酵素 E^RIおよび ilで切断後、 ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法により 3.0kbの
DNA断片を回収した。
上記で得られた imプロモーターとチロシン而性を示す オペロンを含む 2. 6kbの DNA断片と 3.0kbの DNA断片とをライゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時 間反応させ連結した。
[0214] 該反応液を用いてェシエリヒア'コリ NM522株をカルシウムイオンを用いる方法によ つて形質転換した後、 30 μ g/mlのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地に塗布し て、 30°Cでー晚培養した。
生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、チ 口シン耐性を示す^ オペロン発現ベクターが取得されていることを制限酵素 消化により確認し、該プラスミドを pTY2と命名した。
実施例 5
[0215] mgU遺伝子欠損株の作製
(l)mgU遺伝子欠損用薬剤耐性遺伝子断片のクローユング
ェシエリヒア ·コリ K12株の mgll遺伝子の塩基配列は既に明らかにされて 、る [Scienc e, 5331, 1453-1474(1997)]。
metj遺伝子は、ェシエリヒア'コリの L-メチォニン生合成系のリプレッサーをコードし ており、このリブレッサーが産生できなくなる変異を導入することで L-メチォニン生産 能が向上することが知られて 、る（特開 2000-139471)。
[0216] 報告されて!ヽる塩基配列に基づ!/、てパーセプティブ ·ノィォシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、 πι^Ι遺伝子欠損株作製用のプライマーセットとして、配列番 号 104および 105で表される塩基配列力もなる DNAを合成した。
該 DNAは、各々欠損の標的遺伝子の上流と下流に位置する 36bpからなる塩基配 列に基づき設計した。
[0217] 該 DNAをプライマーセットとして用い、 pKD3DNAを铸型にして mgtl遺伝子欠損株 作製用クロラムフエ-コール耐性遺伝子断片を PCRで増幅した。
PCRは、プラスミド DNA 10ng、プライマー各 0.5 μ mol/L、 Plu DNAポリメラーゼ 2.5 units, Pfo DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 μ deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反 応液 40 Lを用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回 繰り返すことにより行った。
[0218] 該反応液の 1Z10量をァガロースゲル電気泳動し、 目的の断片が増幅していること を確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カ卩し、混合し た。該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合 し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離し、得られた DNAの沈殿を 20 L の TEに溶解した。
(2)染色体 DNA上の m^I遺伝子に薬剤耐性遺伝子が挿入されたェシエリヒア 'コリ J M101株の作製
ェシエリヒア'コリ JMIOIおよび上記（1)で得られた m§ 遺伝子欠損株作製用クロラ ムフエ-コール耐性遺伝子断片を用いて、実施例 1 (2)と同様の操作により、ェシエリ ヒア'コリ JM101の染色体 DNA上の meil遺伝子にクロラムフエ-コール而性遺伝子が 挿入された組換え体を作製した。
[0219] 染色体上へのクロラムフエ-コール耐性遺伝子の挿入の確認は、クロラムフエニコ ール耐性遺伝子挿入部位の上流および下流のおよそ 400bpに位置する塩基配列を 有する配列番号 106および 107で表される塩基配列からなる DNAをプライマーセッ トに用いたコロニー PCRにより行った。コロニー PCRは、実施例 1 (2)と同じ条件で行 つた o
コロニー PCRに供した株のうちでクロラムフエ-コール耐性遺伝子を含むおよそ 2k bの大きさの増幅断片が得られた株は、 m§ 遺伝子欠損株であることを確認した後、 実施例 7 (3)と同様の操作により Flp recombinaseを発現する pCP20を用いて染色体 D NAからクロラムフエ-コール耐性遺伝子が脱落した株を作製し、ェシエリヒア'コリ J 1と命名した。
実施例 6
[0220] Y E遺伝子およびェシエリヒア'コリ由来阻害解除型 3-ホスホダリセリン酸デヒドロゲナ ーゼ遺伝子 (serA遣伝子)発現プラスミドの構築
ェシエリヒア'コリ由来の 3-ホスホダリセリン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子 (≤≤ιΔ遺伝子） において、構造遺伝子の 1096〜1098番目のコドンを終止コドン（ΤΑΑ)に置換する変 異は、 3-ホスホダリセリン酸デヒドロゲナーゼの C末端の 45アミノ酸残基が欠失した、 セリンによる実質的な阻害が解除された変異型の 3-ホスホダリセリン酸デヒドロゲナー ゼをコードする遺伝子（以下、阻害解除型^ ^遺伝子と ヽぅ）を与えることが知られて いる（特許第 2584409号)。
[0221] 阻害解除型^遺伝子増幅用プライマーには配列番号 108で表される塩基配列 力もなる DNA、およびコドン置換変異配列を含む配列番号 109で表される塩基配列 力 なる DNAを用いた。
配列番号 108で表される塩基配列は、^遺伝子のリボソーム結合配列であるシャ イン ダルガルノ配列を含む領域の 5'側に £kl認識配列を含む配列を付加した配列 であり、配列番号 109で表される塩基配列は、≤≤ιΔ遺伝子の C末端 45アミノ酸残基を 欠失させるための終止コドンを含む配列と相補的な配列の 5'側に il認識配列を含 む配列を付加した配列である。
[0222] 上記合成 DNAをそれぞれプライマーセットとして用い、ェシエリヒア'コリ W3110株 の染色体 DNAを铸型に阻害解除型 ggi 遺伝子を増幅する PCRを行った。 PCRは、 染色体 DNA 0.1 g、プライマー各 0.5 μ mol/L、 Pfo DNAポリメラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 4 μ deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ L を用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すこと により行った。
[0223] 該反応液の 1/10量をァガロースゲル電気泳動し、阻害解除型 遺伝子断片に 相当する約 l.lkbの断片が増幅していることを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和 フエノール/クロ口ホルムを添加し、混合した。該混合液を遠心分離後、得られた上層 に 2倍容量の冷エタノールをカ卩えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心 分離して得られた DN Aの沈殿を 20 μ Lの TEに溶解した。
[0224] 該溶解液 5 μ Lを用い、増幅した DNAを制限酵素 £klと ilで切断し、ァガロース ゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン IIキットにより、 serAを含 む l.lkbの DNA断片を回収した。
次に、 1mプロモーターを含む発現ベクター pTrS30〔大腸菌 JM109/pTrS30(FERM B p- 5407)より調製可能〕 0.2 gを制限酵素 aiおよび ilで切断後、ァガロースゲル 電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法により 4.3kbの DNA断片を回 収した。
[0225] 上記で得られた^遺伝子を含む l.lkbの DNA断片と 4.3kbの DNA断片とをライ ゲーシヨンキットを用いて、 16°Cで 16時間反応させ連結した。
該反応液を用 V、てェシエリヒア ·コリ NM522株をカルシウムイオンを用 V、る方法によ つて形質転換した後、該形質転換体を 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に 塗布して、 30°Cでー晚培養した。
[0226] 生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、プ ラスミドを PSE15と名付けた。該ベクターの構造を制限酵素消化により確認した。
上記で得られたェシエリヒア'コリ由来阻害解除型^遺伝子発現プラスミド PSE15 を铸型に、配列番号 110および 109で表される塩基配列からなる DNAをプライマー セットとして用いて阻害解除型^ ΙΔ遺伝子断片の増幅を行った。
[0227] また実験例 15で造成した: mffi遺伝子発現プラスミド ΡΡΕ56を铸型に、配列番号 11
1および 112で表される塩基配列力もなる DNAプライマーセットを用いて trpプロモー ターを含む y E遺伝子断片の増幅を行った。 PCRは、いずれもプラスミド DNA 10ng 、プライマー各 0.5 μ mol/L、 Plu DNAポリメラーゼ 2.5units、 Plu DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 4 /z L、 deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ Lを用い、 94°Cで 1分間 、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0228] 各該反応液の 1Z10量をァガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅している ことを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カ卩し、混 口し 7こ o
該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿させた後、 Lの TE に溶解した。
[0229] 上記操作により、阻害解除型^遺伝子断片および lmプロモーターを含む Y E遺 伝子断片を取得した。阻害解除型^遺伝子断片は、制限酵素 Πと ilを用いて 切断し、 imプロモーターを含む y E遺伝子断片は、制限酵素 EmRiと EamHlで切断 し、それぞれァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離した後、ジーンクリーン I
Iキットにより、 ΕΔ遺伝子を含む l . lkbおよび lmプロモーターと y^ffi遺伝子とを含む 1
.8kbの DNA断片を回収した。
[0230] 1mプロモーターを含む発現ベクター pTrS30 0.2 μ gを制限酵素 EmRIおよび ilで 切断後、ァガロースゲル電気泳動により DNA断片を分離し、上記と同様の方法によ り 3.9kbの DNA断片を回収した。
上記で得られた 遺伝子を含む l.lkbの DNA断片と プロモーター、； mffi遺 伝子を含む 1.8kbの DNA断片、および 3.9kbの DNA断片とをライゲーシヨンキットを用 いて、 16°Cで 16時間反応させ連結した。
[0231] 該反応液を用いてェシエリヒア'コリ NM522株をカルシウムイオンを用いる方法によ つて形質転換した後、該形質転換体を 50 g/mlのアンピシリンを含む LB寒天培地に 塗布して、 30°Cでー晚培養した。
生育してきた形質転換体のコロニーから公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、 阻害解除型 serA遣伝子が vwffi遺伝子と順向きに挿入されたプラスミドが取得されて いることを制限酵素消化により確認し、該プラスミドを PPE212と命名した。
実施例 7 [0232] ikL遺伝子欠損株、および復帰型 ikG遺伝子置換株の作製
(l)ikL遺伝子欠損株作製用薬剤耐性遺伝子断片および復帰型 ib^遺伝子置換株 作製用 DNA断片のクローニング
ェシエリヒア'コリ K12株の iixL、 ib の各遺伝子の塩基配列は既に明らかにされてい る [Science, 5331, 1453—1474(1997)]。
[0233] ェシエリヒア'コリ K12株の ilvGMEDAオペロンの発現を調節するァテ-ユエ一ター領 域は該オペロンの 5'側上流域に位置し、その塩基配列は Nucleic. Acids Res. 15, 21 37 (1987)に記載されている。またこのァテ-ユエ一ター領域を除去することにより、ァ テ-ユエーシヨンが機能しなくなり ίΙχ^ΜΕΏΔオペロンが構成的に発現することが知ら れている（特開平 8-473979)ことから、以下の方法により、 ilvGMEDAオペロン構成発 現型のェシエリヒア.コリ K12株を作製した。
[0234] また、ェシエリヒア 'コリ K12株の野生株は、 遺伝子がフレームシフト変異を持つ て！、るために活性のあるァセトヒドロキシ酸シンターゼのァイソザィム II (AHASII)が発 現していない [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78, 922, (1981)]。そこで AHASIIが正常に 機能しているェシエリヒア'コリ 0157:H7株の染色体 DNA(http：〃 www.genome.wisc.e du/sequencing/ol57.htm)上に存在する ilvG遺伝子配列を参考に、ェシエリヒア'コリ K 12株の ilvG遺伝子の 981番目と 982番目の間に AAという 2塩基の挿入によりフレーム が戻った変異を導入し、ァセトヒドロキシ酸シンターゼの活性が回復したェシエリヒア · コリ K12株を以下の方法で作成した。
[0235] 報告されて!ヽる塩基配列に基づ!/、てパーセプティブ ·バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、 ixL遺伝子欠損株作製用薬剤耐性遺伝子を増幅するための プライマーセットとして、配列番号 113および 114で表される塩基配列力もなる DNA を合成した。
該 DNAは各々欠損の標的遺伝子の上流と下流に位置する 36bpの相同配列を有 している。
[0236] また、復帰型 ikG遺伝子上流領域増幅用プライマーセットとして、配列番号 115で 表される塩基配列カゝらなる DNA、および二塩基挿入変異配列を含む配列番号 116 で表される塩基配列力 なる DNA、復帰型 遺伝子下流領域増幅用プライマー セットとして、二塩基変異配列を含む配列番号 117で表される塩基配列力 なる DN A、および配列番号 118で表される塩基配列力もなる DNAを合成した。
[0237] 上記 DNAをそれぞれプライマーセットとして用い、 pKD3DNAを铸型に ilxL遺伝子 欠損用クロラムフエ-コール耐性遺伝子断片を、ェシエリヒア'コリ W3110株の染色体 DNAを铸型に、復帰型 ik£上流領域、および復帰型 ik£下流領域を PCRにより増幅 した。 PCRは染色体 DNA 0.1 g、またはプラスミド DNA 10ng、プライマー各 0.5 μ mol/L, Pfo DNAポリメラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 4 μ deo xyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ Lを用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°C で 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0238] 各該反応液の 1Z10量をァガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅している ことを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カ卩し、混 口し 7こ o
該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿させた後、該 DNAを 2 0 Lの TEに溶解した。上記操作により、 ikL遺伝子欠損株作製用クロラムフエニコー ル耐性遺伝子断片、および復帰型 遺伝子上流領域、復帰型 遺伝子下流領 域を取得した。
[0239] 次に、復帰型 遺伝子上流領域、および復帰型 遺伝子下流領域を铸型に、 配列番号 115および 118で表される塩基配列を有する DNAをプライマーセットとし て用いてクロスオーバー PCR[A. J. Link, D. Phillips, G. M. Church, J. BacterioL, 1 79, 6228-6237 (1997)]を行った。 PCRは、上記と同様の条件下で行った。
上記 PCRにより、復帰型 ilxG遺伝子上流領域と復帰型 遺伝子下流領域が連結 した復帰型 ib 置換株作製用 DNA断片を取得した。
(2)染色体 DNA上の 遺伝子が復帰型 遺伝子に置換したェシエリヒア 'コリ JM 101株の作製
ェシエリヒア'コリ JM101株を常法により pKD46で形質転換した後、 lOOmg/1のアンピ シリンを含む LB寒天培地に塗布し、 30°Cでー晚培養することにより pKD46を保持する ェシエリヒア'コリ JM101株（以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pKD46と称す）を選択した。 [0240] lOmmol/Lの L-ァラビノースと 50 μ g/mlのアンピシリン存在下で培養したェシエリヒ ァ'コリ JM101/pKD46を、上記（1)で取得した復帰型 ik£遺伝子置赚作製用 DN A断片を用いて電気パルス法により形質転換し、染色体 DNA上の ilxG遺伝子が復 帰型 ik£に置換した株を、 200mg/Lの L -パリンを含む M9培地にダルコースを添加し た寒天培地上で選択した。
[0241] 取得した L-パリン耐性株を、再度 200mg/Lの L—パリンを含む M9培地にグルコース を添カ卩した寒天培地にレプリカし、 42°Cで保温した状態で単コロニー分離を実施した 。得られた各コ口-一を 200mg/Lの L パリンを含む M9培地にダルコースを添カ卩した 寒天培地および 100mg/Lのアンピシリンを含む LB寒天培地にレプリカし、 L-バリン耐 性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択し、取得された復帰型 遺伝子置 赚を、ェシエリヒア'コリ JM101G+1と命名した。
(3)染色体 DNA上の 遺伝子が復帰型 遺伝子に置換し、 ikL遺伝子が欠損 したェシエリヒア'コリ JM101株の作製
上記（2)で得られたェシエリヒア'コリ JM101G+1株を pKD46で形質転換した後、 100 mg/Lのアンピシリンを含む LB寒天培地に塗布し、 30°Cでー晚培養することにより pK D46を保持するェシエリヒア'コリ JM101G+1株（以下、ェシエリヒア'コリ JMlOlG+1/ρ KD46と称す）を取得した。
[0242] 次に、上記（1)で取得した ikL遺伝子欠損株作製用クロラムフエ-コール耐性遺伝 子断片を用いてェシエリヒア'コリ JM101G+l/pKD46を、電気パルス法により形質転 換し、 JM101株の染色体 DNA上の ilvL遺伝子にクロラムフエ-コール而劣性遺伝子が 挿入された組換え株を 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地上で選択し た。
取得したクロラムフエ-コール而性株を、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB 寒天培地にレプリカし、 42°Cで保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた 各コロニーを 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地、および 100mg/Lの アンピシリンを含む LB寒天培地にレプリカし、クロラムフエ-コール耐性かつアンピシ リン感受性を示す PKD46脱落株を選択した。
[0243] ェシエリヒア'コリの染色体 DNA上において、クロラムフエ-コール耐性遺伝子挿入 部位の上流および下流のおよそ 400bpに位置する塩基配列を有する配列番号 119 および 120で表される塩基配列を合成し、該合成 DNAを プライマーセットに用いた コロニー PCRにより、上記で取得した形質転換株の染色体 DNAの構造を確認した。 コロニー PCRは、 200 μ 1のピペットチップをコロニーに触れさせることで取得した量の 菌体、プライマー各 0.5 μ mol/L, Plu DNAポリメラーゼ 2.5units、 Plu DNAポリメラー ゼ用 X 10緩衝液 4 /z L、 deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ 1を用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0244] コロニー PCRに供した株のうちでクロラムフエ-コール耐性遺伝子を含むおよそ 2k bの大きさの増幅断片が得られた株は、 UxL遺伝子欠損株であることを確認し、ェシェ リヒア 'コリ JILG+Cmlと命名した。
次に上記で得られたェシエリヒア'コリ JILG+Cmlを pCP20を用いて形質転換し、 100 mg/1のアンピシリンを含む LB寒天培地上で選択することにより、 pCP20を保持するェ シエリヒア'コリ JILG+Cmlを取得した。
[0245] プラスミド pCP20は、酵母由来 Flp recombinase遺伝子を有し、該遺伝子の発現は 42 °Cで誘導することができる。
また、上記（1)で作製した ikL遺伝子欠損株作製用クロラムフエ-コール耐性遺伝 子断片中のクロラムフエ-コール耐性遺伝子の両端には、 Hp recombinaseが認識す る塩基配列が存在するため、 Flp recombinaseが触媒する相同組換えにより容易に該 耐性遺伝子を脱落させることができる。
[0246] さらに、 pCP20は温度感受性の複製起点を有して 、るため、 pCP20保持株を 42°Cで 生育させることにより、 Flp recombinaseの発現と pCP20の脱落を同時に誘導すること ができる。
上記で取得したェシエリヒア'コリ JILG+Cmlを薬剤無添加の LB寒天培地に植菌し 、 42°Cで 14時間培養した後、単コロニー分離した。得られた各コロニーを薬剤無添加 LB寒天培地、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地および 100mg/Lの アンピシリンを含む LB寒天培地にレプリカして、 30°Cで培養し、クロラムフエ-コール 感受性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択した。
[0247] 上記で選択した各株にっ 、て、配列番号 119および 120で表される塩基配列から なる DNAをプライマーセットとして用いて、コロニー PCRを行った。コロニー PCRは、 200 μ 1のピペットチップをコロニーに触れさせることで取得した量の菌体、プライマー 各 0.5 μ mol/L、 Plu DNAポリメラーゼ 2.5units、 Plu DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 4 μ L、 deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ 1を用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分 間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0248] PCRに供した株のうちでクロラムフエ-コール耐性遺伝子が脱落したおよそ 0.7kb の大きさの増幅断片が得られた株は、 ikL遺伝子欠損株であることを確認し、ェシエリ ヒア'コリ JILG+1と命名した。
実施例 8
[0249] 阻害解除型 置 ·の作製
遺伝子欠損株作製用薬剤耐性遺伝子断片および阻害解除型 遺伝子置
•作製用 DNA断片のクローユング
エシ リヒア ·コリ K12株の 遺伝子の塩基配列は既に明らかにされて 、る [Scienc e, 5331, 1453-1474(1997)]。
[0250] L-イソロイシンによる阻害が実質的に解除したスレオ-ンデァミナーゼをコードする i
1νΑ219遺伝子（以下、阻害解除型 遺伝子と称す）は 447番目のロイシンがフエ- ルァラニンへ置換した変異を有することが知られている。 [Biochemistry, 34, 9403 (1
995)]。
報告されて 、る塩基配列に基づ！、てパーセプティブ ·バイオシステムズ社製 8905型 DNA合成機を用いて、 遺伝子欠損株作製用薬剤耐性遺伝子断片を増幅する ためのプライマー DNAとして配列番号 121および 122で表される塩基配列からなる DNAを合成した。
[0251] 該 DNAは各々欠損の標的遺伝子の上流と下流に位置する 36bpと同一の塩基配 列を有している。
また、阻害解除型 遺伝子上流領域増幅用のプライマーセットとして、配列番号 123で表される塩基配列からなる DNA、コドン置換変異配列を含む配列番号 124で 表される塩基配列を有する DNAを、阻害解除型 ih^Jt伝子下流領域増幅用プライ マーセットとして、コドン置換変異配列を含む配列番号 125で表される塩基配列から なる DNA、配列番号 126で表される塩基配列カゝらなる DNAを合成した。
[0252] 上記 DNAをそれぞれプライマーセットとして用い、 pKD3DNAを铸型に 遺伝子 欠損株作製用クロラムフエ-コール耐性遺伝子断片を、ェシエリヒア'コリ W3110株の 染色体 DNAを铸型に阻害解除型 ilvA遺伝子上流領域、および阻害解除型 遺伝 子下流領域を増幅する PCRを行った。 PCRは染色体 DNA 0.1 g、またはプラスミ ド DNA 10ng、プライマー各 0.5 μ mol/L、 Plu DNAポリメラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリ メラーゼ用 X 10緩衝液 4 レ deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ Lを用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間力 なる工程を 30回繰り返すことにより行 つた o
[0253] 各該反応液の 1Z10量をァガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅している ことを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カ卩し、混 口し 7こ o
該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿させた後、該 DNAを 2 0 Lの TE〖こ溶解した。上記操作により、 遺伝子欠損用クロラムフエ-コール耐性 遺伝子断片、阻害解除型 i 遺伝子上流領域、および阻害解除型 ilvA遺伝子下流 領域を取得した。
[0254] 次に上記 PCR増幅断片のうち、阻害解除型 遺伝子上流領域、および阻害解 除型 遺伝子下流領域を铸型に、配列番号 123および 126で表される塩基配列 力もなる DNAをプライマーセットとして用いて、クロスオーバー PCRを行った。 PCR は、上記と同様の条件下で行った。
上記 PCRにより、阻害解除型 遺伝子上流領域と阻害解除型 ilvA遺伝子下流領 域が連結した阻害解除型 遺伝子置換株作製用 DNA断片を取得した。
(2)ェシエリヒア 'コリの染色体 DNA上の 遺伝子に薬剤耐性遺伝子が挿入された ェシエリヒア'コリ JM101株の作製
10mmol/Lの L-ァラビノースと 50 g/mlのアンピシリン存在下で培養したェシエリヒ ァ 'コリ JM101/pKD46を、上記（1)で取得した 遺伝子欠損用クロラムフエ-コール 耐性遺伝子断片を用いて電気パルス法により形質転換し、 JM101株の染色体 DNA 上の i 遺伝子にクロラムフエ-コール耐性遺伝子が挿入され、 i 構造遺伝子が欠 損した組換え株を 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地上で選択した。
[0255] 取得したクロラムフエ-コール而性株を、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB 寒天培地にレプリカし、 30°Cで保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた 各コロニーを 25mg/Lのクロラムフエ-コールと 100mg/Lのアンピシリンを含む LB寒天 培地にレプリカし、クロラムフエ-コール耐性かつアンピシリン耐性性を示すコロニー を選択した。
得られた各株にっ 、て、染色体 DNA上のクロラムフエ-コール耐性遺伝子挿入部 位の上流および下流のおよそ 400bpに位置する塩基配列を有する配列番号 123およ び 126で表される塩基配列を有する DNAをプライマーセットとして、コロニー PCRを 行った。
[0256] コロニー PCRは、 200 μ 1のピペットチップをコロニーに触れさせることで取得した量 の菌体、プライマー各 0.5 μ mol/L、 Pfo DNAポリメラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリメラ ーゼ用 X 10緩衝液 4 /z L、 deoxyNTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ 1を用い、 94°C で 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
PCRに供した株のうちでクロラムフエ-コール耐性遺伝子を含むおよそ 2kbの大き さの増幅断片が得られた株は、 遺伝子欠損株であることを確認し、ェシエリヒア' コリ JIACml/pKD46と命名した。
(3)染色体 DNA上の 遺伝子が阻害解除型 遺伝子に置換したエシ リヒア ·コ リ JM101株の作製
上記（2)で作製したェシエリヒア'コリ JIACml/pKD46株を、 10mmol/Lの L-ァラピノ ースと 50 g/mlのアンピシリン存在下で培養後、上記（1)で取得した阻害解除型 遺伝子置換株作製用 DNA断片を用いて電気パルス法により形質転換し、 JIACml 株の染色体 DNA上の i 遺伝子が阻害解除型 遺伝子に置換した株を、イソロイ シン要求性の復帰指標にして Μ9培地にグルコースを添加した寒天培地上で選択し た。
[0257] 生育してきたアンピシリン耐性株を薬剤無添加の Μ9培地にグルコースを添加した 寒天培地にレプリカし、 42°Cで保温した状態で単コロニー分離を実施した。得られた 各コロニーを薬剤無添加、 25mg/Lのクロラムフエ-コールを含む LB寒天培地、およ び 100mg/Lのアンピシリンを含む LB寒天培地にそれぞれレプリカし、クロラムフエニコ ール感受性かつアンピシリン感受性を示すコロニーを選択した。得られた株が阻害 解除型 遺伝子置赚であることを確認し、ェシエリヒア'コリ JIA1と命名した。
(4)染色体 DNA上の 遺伝子力 阻害解除型 遺伝子に置換したェシエリヒア · コリ JILG+1の作製
ェシエリヒア'コリ JM101の代わりに親株として実施例 7で作製したェシエリヒア'コリ JI LG+1を用いて、上記（1)〜（3)の操作を行うことにより、 ilxL遺伝子が欠損し、 ilvG遣 伝子が復帰型 ib 遺伝子に置換しており、かつ ilvA遣伝子が、阻害解除型 遺伝 子に置換した株を取得し、ェシエリヒア ·コリ JILG + IA1と命名した。
実施例 9
[0258] 変異型 uA遺伝子置換株の作製
(l) leuA遺伝子欠損株作製用薬剤耐性遺伝子断片および変異型 遺伝子置換 株作製用 DNA断片のクローユング
エシ リヒア 'コリ K12株の Δ遺伝子の塩基配列は既に明らかにされて!/、る [Scienc e, 5331, 1453-1474(1997)]。
[0259] ェシエリヒア'コリ FERM BP- 4704は、ロイシンアナログ（4-ァザロイシン）而ォ性によ り選抜されてきたロイシン生産菌であり (特開平 8-70879)、 L-ロイシンによる阻害が実 質的に解除したイソプロピルリンゴ酸シンターゼをコードする変異型 leuA遺伝子を有 していると考えられる。
報告されて 、る塩基配列に基づ！、てパーセプティブ ·バイオシステムズ社製 8905型
DNA合成機を用いて、 Δ遺伝子欠損株作製用薬剤耐性遺伝子断片のを増幅す るためのプライマーセットとして、配列番号 127および 128で表される塩基配列力もな る DNAを合成した。
[0260] 該 DNAは、各々欠損の標的遺伝子の上流と下流に位置する 36bpと同一の塩基配 列を有している。
また、変異型 ImiA遺伝子置換株作製用 DNA断片を増幅するためのプライマーセッ トとして、 遺伝子の開始コドン力 上流およそ 200bpに位置する塩基配列を有す る配列番号 129で表される DNA、および終止コドンから下流およそ 200bpに位置す る塩基配列と逆向きの配列を有する配列番号 130で表される DNAを合成した。
[0261] 上記の DNAをそれぞれプライマーセットとして用い、 pKD3DNAを铸型にして leuA 遺伝子欠損株作製用クロラムフエ-コール耐性遺伝子断片を、また常法により調製し た FERM BP-4704の染色体 DNAを铸型にして変異型 遺伝子置換株作製用 DN A断片を PCRにより増幅した。
PCRは、染色体 DNA 0.1 g、またはプラスミド DNA 10ng、プライマー各 0.5 μ mo 1/L、 Pfo DNAポリメラーゼ 2.5units、 Pfo DNAポリメラーゼ用 X 10緩衝液 4 μ deoxy NTP各 200 μ mol/Lを含む反応液 40 μ Lを用い、 94°Cで 1分間、 55°Cで 2分間、 72°Cで 3分間からなる工程を 30回繰り返すことにより行った。
[0262] 各該反応液の 1Z10量をァガロースゲル電気泳動し、目的の断片が増幅している ことを確認後、残りの反応液と等量の TE飽和フエノール Zクロ口ホルムを添カ卩し、混 口し 7こ o
該混合液を遠心分離後、得られた上層に 2倍容量の冷エタノールを加えて混合し、 - 80°Cに 30分間放置した。該溶液を遠心分離して DNAを沈殿させた後、該 DNAを 2 0 Lの TEに溶解した。上記操作により、 遺伝子欠損株作製用クロラムフエニコ ール耐性遺伝子断片、および変異型 ImiA遺伝子置換株作製用 DNA断片を取得し た。
(2)染色体 DNA上の kuA遺伝子に薬剤耐性遺伝子が挿入したェシエリヒア 'コリ JM1 01株の作製
実施例 8 (2)と同様の操作により、ェシエリヒア'コリ JM101株の染色体 DNA上の Δ遺伝子にクロラムフエ-コール耐性遺伝子が挿入されたェシエリヒア'コリの変異株 を作製した。
[0263] 染色体 DNA上へのクロラムフエ-コール而性遺伝子の挿入の確認は、クロラムフエ 二コール耐性遺伝子挿入部位の上流および下流のおよそ 200bpに位置する塩基配 列を有する配列番号 131および 132で表される塩基配列力もなる DNAをプライマ 一セットに用いた、コロニー PCRにより行った。
PCRは、実施例 8 (2)と同様の条件で行った。コロニー PCRに供した株のうちでクロ ラムフエ-コール耐性遺伝子を含むおよそ 2kbの大きさの増幅断片が得られた株は 、クロラムフエ-コール耐性遺伝子が 遺伝子中に挿入された！^遺伝子欠損株 であることを確認し、 JLACml/pKD46と命名した。
(3)染色体 DNA上の Ι^ Δ遺伝子がェシエリヒア 'コリ Η-9070株由来の変異型遺伝子 に置換したェシエリヒア 'コリ JM101株の作製
上記（1)で作製した変異型 遺伝子置換株作製用 DNA断片、および上記 (2) で作製したェシエリヒア'コリ JLACml/pKD46株を用いて、実施例 8 (3)と同様の操作 により、ェシエリヒア 'コリ JLACml/pKD46の染色体 DNA上のクロラムフエ-コール耐 性遺伝子が挿入された leuA遺伝子が、変異型 leuA遺伝子に置換した組換え株を作 製し、ェシエリヒア'コリ JLA1と命名した。
(4)染色体 DNA上の uA遺伝子が、変異型 遺伝子に置換したェシエリヒア ·コリ JILG+1の作製
ェシエリヒア'コリ JM101の代わりに親株として実施例 7で作製したェシエリヒア'コリ JI LG+1を用いて、上記（1)〜（3)の操作を行うことにより、 ikL遺伝子が欠損し、 ilvGjf 伝子が復帰型 遺伝子に置換しており、かつ leuA遣伝子が、変異型 ImiA遺伝子に 置換した株を取得し、ェシエリヒア 'コリ JILG + LA1と命名した。
実施例 10
[0264] L-ァラニンを生産する能力を有する微生物を用 、た L-Ala— L_Alaの発酵生産
実施例 2で得られたバチルス ·サチルス由来の; mffi遺伝子およびバチルス ·サチル ス由来の 遺伝子発現プラスミド PPE86を用いてェシエリヒア'コリ JM101株を形質転 換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布し、 30°Cでー晚培 養した。生育してきた株力も公知の手法によりプラスミドを抽出して、該プラスミドを制 限酵素処理し、プラスミド pPE86を保持するェシエリヒア'コリ JM101株（以下、ェシエリ ヒア'コリ JM101/pPE86と称す）が取得できたことを確認した。同様の方法で、プラスミ ド pTrS30を保持するェシエリヒア'コリ JM101株（以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pTrS3 0と称す）、プラスミド pPE56を保持するェシエリヒア'コリ JM101株（以下、ェシエリヒア' コリ JM101/pPE56と称す)も取得した。
[0265] 上記の形質転換株を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地が入 つた試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液を 100 g/mlのアンピシリン を含む生産培地 [16g/Lリン酸水素二カリウム、 14g/Lリン酸二水素カリウム、 5g/L 硫酸アンモ-ゥム、 lg/Lクェン酸 (無水）、 5g/Lカザミノ酸 (ディフコ社製）、 10g/Lグ ルコース、 10mg/Lビタミン B、 25mg/L硫酸マグネシウム · 7水和物、 50mg/L硫酸鉄
1
•7水和物、 pH7.2に 10mol/Lの水酸化ナトリウムで調整、グルコース、ビタミン B、硫
1 酸マグネシウム · 7水和物、硫酸鉄 · 7水和物は別個に蒸煮後添加した]が 8ml入って いる試験管に 1%接種し、 30°Cで 24時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養 上清を取得した。
[0266] 該培養上清中の培養生成物を、 F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該 生成物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果 を表 6に示す。
[0267] [表 6] 表 6
Figure imgf000093_0001
実施例 11
[0268] L-Alaおよび L-Glnを生産する能力を有する微生物を用いた L-Ala— L-Glnの発酵生 産
実施例 1で得られた glnE遺伝子および glnS遺伝子の二重欠損株であるェシエリヒア
'コリ JGLBE1を、実施例 2で得られた pPE86で形質転換した後、 50 g/mlのアンピシ リンを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。生育してきたコロニー 力も公知の方法によってプラスミドを抽出し、 pPE86を保持するェシエリヒア'コリ JGLB E1株が取得できていることを制限酵素処理で確認し、該株をェシエリヒア'コリ JGLBE 1/ρΡΕ86と命名した。同様の方法で、 pTrS30を保持するェシエリヒア'コリ JGLBE1株（ 以下、ェシエリヒア'コリ JGLBEl/pTrS30と称す）、 pPE56を保持するェシエリヒア'コリ JGLBE1株（ェシエリヒア 'コリ JGLBEl/pPE56と称す)も取得した。 [0269] 上記の形質転換株を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地が入 つている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液をアンピシリン 100 g/ mlを含む実施例 10記載の生産培地が 8 ml入っている試験管に 1%接種し、 30°Cで 2 4時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 7 に示す。
[0270] [表 7] 表 7
Figure imgf000094_0001
実施例 12
[0271] L-Alaおよび L-Pheを生産する能力を有する微生物を用いた L-Ala— L-Pheの発酵生 産
実施例 10で取得したェシエリヒア'コリ JM101/pPE86を、実施例 3で造成したェシェ リヒア 'コリ由来の脱感作型 Ei^A遺伝子発現プラスミドである pPHEA2、またはェシェ リヒア'コリ由来の脱感作型 Ehg 遺伝子と脱感作型 amE遺伝子発現プラスミドである PPHEAF2を用いて形質転換した後、 50 μ g/mlのアンピシリンおよび 30 μ g/mlのクロ ラムフエ-コールを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。生育し てきたコロニーから公知の方法にてプラスミドを抽出し、 pPHEA2または pPHEAF2を 保持するェシエリヒア.コリ JM101/pPE86 (それぞれ、ェシエリヒア'コリ JM101/pPE86 /pPHEA2、エシ リヒア 'コリ JM101/pPE86/pPHEAF2と称す）が取得できていること を確認した。同様の方法で、実施例 10で取得したェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30お よびェシエリヒア'コリ JM101/pPE56を、 pPHEA2または pPHEAF2で形質転換すること により、 pPHEA2を保持するェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30 (以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30/pPHEA2)、 pPHEAF2を保持するェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30 (以 下、ェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30/pPHEAF2と称す）、 pPHEA2を保持するェシエリ ヒア'コリ JM101/pPE56 (以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pPE56/pPHEA2と称す）、 pP HEAF2を保持するェシエリヒア'コリ JM101/pPE56 (以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pP E56/pPHEAF2と称す）を取得した。
[0272] 上記の形質転^ ¾を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンおよび 30 μ g/mlのクロラム フエ-コールを含む 8mlの LB培地が入っている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養 した。該培養液を 100 μ g/mlのアンピシリンおよび 50 μ g/mlのクロラムフエ-コールを 含む実施例 10記載の生産培地が 8ml入っている試験管に 1 %接種し、 30°Cで 24時 間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
[0273] 培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLCによる分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 8に 示す。
[0274] [表 8] 表 8
Figure imgf000095_0001
実施例 13
[0275] L-Thrおよび L-Pheを生産する能力を有する微生物を用 V、†Lースレオニル Lーフ ェ-ルァラニン（L- Thr—L-Phe)の発酵生産
プロリン、メチォニン、イソロイシンおよびチアミン要求性を示し、 a -ァミノ- j8 -ヒドロ キシ吉草酸耐性が付与された L-Thrを生産する能力を有するェシエリヒア'コリ β ΙΜ- 4株 (ATCC21277)を、実験例 15で得られたバチルス ·サチルス由来の y E遺伝子の 発現を強化したプラスミドである ΡΡΕ56で形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを 含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。生育してきたコロニーから 公知の方法によりプラスミドを抽出し、 pPE56を保持するェシエリヒア'コリ ATCC2127 7 (以下、ェシエリヒア'コリ ATCC21277/pPE56と称す）が取得されていることを制限酵 素処理により確認した。
[0276] 次にェシエリヒア'コリ ATCC21277/pPE56を、 pSTV28 (タカラバィォ社製）、実施例 3で得られた pPHEA2または pPHEAF2を用いて形質転換し、 50 g/mlのアンピシリン および 30 μ g/mlのクロラムフエ-コールを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cで 一晩培養した。生育してきたコロニー力も公知の方法によりプラスミドを抽出し、 pSTV 28、 pPHEA2または pPHEAF2を保持するェシエリヒア'コリ ATCC21277/pPE56 (以下 、それぞれェシエリヒア'コリ ATCC21277/pPE56/pSTV28、ェシエリヒア'コリ ATCC2 1277/pPE56/pPHEA2およびェシエリヒア 'コリ ATCC21277/pPE56/pPHEAF2と称す )が取得されていることを制限酵素処理により確認した。同様の方法により、 pTrS30お よび PSTV28を保持するェシエリヒア'コリ ATCC21277 (以下、ェシエリヒア'コリ ATCC 21277/pTrS30/pSTV28と称す）、 pTrS30および pPHEA2を保持するェシエリヒア'コリ ATCC21277 (以下、ェシエリヒア'コリ ATCC21277/pTrS30/pPHEA2と称す）、 pTrS30 および PPHEAF2を保持するェシエリヒア'コリ ATCC21277 (以下、ェシエリヒア'コリ A TCC21277/pTrS30/pPHEAF2と称す）を取得した。
[0277] 上記の形質転^ ¾を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンおよび 30 μ g/mLのクロラ ムフエ-コールを含む 8mLの LB培地が入っている試験管に接種し、 28°Cで 17時間 培養した。該培養液を 100 μ g/mlのアンピシリンおよび 50 μ g/mlのクロラムフエニコー ルを含む上記実施例 4記載の生産培地が 8ml入って 、る試験管に 1%接種し、 30°C で 24時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
[0278] 培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLCによる分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 9に 示す。
[0279] [表 9] 表 9
Figure imgf000097_0001
実施例 14
[0280] L-Alaおよび L-Tyrを生産する能力を有する微生物を用いた L-Ala— L-Tyrの発酵生 産
実施例 10で取得したェシエリヒア'コリ JM101/pPE86を、実施例 4で造成したェシェ リヒア 'コリ由来のチロシン耐性変異型 aroF- tyrAオペロン発現プラスミドである pTY2 を用いて形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンおよび 30 g/mlのクロラムフエ- コールを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。生育してきたコロ ニー力も公知の方法にてプラスミドを抽出し、 pTY2を保持するェシエリヒア'コリ JM10 1/ρΡΕ86 (以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pPE86/pTY2と称す）が取得できていること を確認した。同様の方法で、実施例 10で取得したェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30お よびェシエリヒア'コリ JM101/pPE56を、 pTY2で形質転換することにより、 ρΤΥ2を保持 するェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30 (以下、ェシエリヒア'コリ JM101/pTrS30/pTY2と 称す）、 pTY2を保持するェシエリヒア'コリ JM101/pPE56 (以下、ェシエリヒア'コリ JM1 01/pPE56/pTY2と称す）を取得した。
[0281] 上記の各形質転^ ¾を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンおよび 30 μ g/mlのクロラ ムフエ-コールを含む 8mlの LB培地が入っている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培 養した。該培養液を 100 μ g/mlのアンピシリンおよび 50 μ g/mlのクロラムフエ-コール を含む実施例 10記載の生産培地が 8ml入っている試験管に 1%接種し、 30°Cで 24 時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
[0282] 培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLCによる分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 10 に示す。
[0283] [表 10] 表 1 0
Figure imgf000098_0001
実施例 15
[0284] L-Alaおよび L-Metを生産する能力を有する微生物を用いた L ァラニル Lーメチ ォニン（L- Ala— L- Met)の発酵生産
実施例 5で取得したェシエリヒア'コリ JMJ1を、実施例 2で取得した pPE86で形質転 換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚 培養した。生育してきたコロニー力も公知の方法によってプラスミドを抽出し、 pPE86 を保持するェシエリヒア'コリ JMJ1株が取得できていることを制限酵素処理で確認し、 該株をェシエリヒア'コリ JMJl/pPE86と命名した。同様の方法で、 pTrS30を保持する ェシエリヒア'コリ JMJ1株（以下、ェシエリヒア'コリ JMJl/pTrS30と称す）、 pPE56を保 持するエシ リヒア 'コリ JMJ1株 (エシ リヒア 'コリ JMJl/pPE56と称す)も取得した。
[0285] 上記の形質転換株を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地が入 つている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液をアンピシリン 100 g/ mlを含む実施例 10記載の生産培地が 8 ml入っている試験管に 1 %接種し、 30°Cで 2 4時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 1 1に示す。
[0286] [表 11] 表 1 1
Figure imgf000099_0001
[0287] 実施例 10〜 15に示す結果から、 1種以上のアミノ酸カもジペプチドを生成する活 性を有する蛋白質を生産する能力を有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なく とも 1種のアミノ酸を生産する能力を有する微生物を培地に培養することにより、該培 地中にジペプチドを生成、蓄積させることができること、および 1種のアミノ酸を生産 する能力を有する上記微生物に比べ、 2種のアミノ酸を生産する能力を有する上記 微生物の方が、ジペプチドの生産能力が高いことが明ら力となった。
実施例 16
[0288] L-Alaを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジペプチド取り込み 蛋白質遺伝子が欠損して ヽる微生物を用 、た L-Ala— L-Alaの発酵生産
実験例 16 (4)で得られた 遺伝子、 DeDN遣伝子および dDDオペロン遣伝子が欠 損しているェシエリヒア'コリ JPNDDP36株を、 pTrS30、実施例 2で得られた pPE56また は PPE86で形質転換した後、 50 g/mlのアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布 して、 30°Cで一晩培養した。生育してきたコロニーから公知の方法によりプラスミドを 抽出し、 pTrS30、 pPE56または pPE86を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDP36株（以下 、それぞれェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pTrS30、ェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pPE56 およびェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pPE86と称す）が取得できていることを、制限酵素 処理により確認した。
[0289] 上記の形質転換株を、それぞれ実施例 10と同様の方法で培養し、培養上清中の 生成物を実験例 17と同様の方法により分析した結果を表 12に示す。
[0290] [表 12] 表丄 2
Figure imgf000100_0001
実施例 17
[0291] L-Alaおよび L-Glnを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺプ チド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物を用いた L-Ala— L-Glnの発酵生 産
(1) L-Alaおよび L-Glnを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺ プチド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物の造成
実験例 16 (4)で得られたェシエリヒア ·コリ JPNDDP36株を用 、て実施例 1と同じ操 作を行うことにより、ェシエリヒア .コリ JPNDDP36株に dnE遣伝子欠損および dnB遣伝 子欠損を導入し、 L-Alaおよび L-Glnを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝 子およびジペプチド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物であるェシエリヒア •コリ JPNDDPGBE1株を取得した。
( 2) L-Ala L-Glnの発酵生産
上記（1)で得られたェシエリヒア'コリ JPNDDPGBE1株を実施例 16と同様の方法に より pTrS30、 pPE56または pPE86で形質転換して、該プラスミドを保持するェシエリヒア 'コリ JPNDDPGBE1株（以下、それぞれェシエリヒア'コリ JPNDDPGBEl/pTrS30、ェシ エリヒア ·コリ JPNDDPGBEl/pPE56およびェシエリヒア ·コリ JPNDDPGBEl/pPE86と称 す)を取得した。
[0292] ェシエリヒア'コリ JPNDDPGBEl/pTrS30、ェシエリヒア'コリ JPNDDPGBEl/pPE56お よびェシエリヒア'コリ JPNDDPGBEl/pPE86を、実施例 10と同様の方法で培養し、培 養上清中の生成物を実験例 17と同様の方法により分析した結果を表 13に示す。
[0293] [表 13] 表 1 3
Figure imgf000101_0001
実施例 18
[0294] L-Alaおよび L-Tyrを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺプ チド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物を用いた L-Ala— L-Tyrの発酵生 産
実験例 16で取得した JPNDDP36株を、実施例 2で取得した pPE86で形質転換した 後、 50 g/mlのアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養し た。生育してきたコロニーから公知の方法によってプラスミドを抽出し、 pPE86を保持 するェシエリヒア'コリ JPNDDP36株が取得できていることを制限酵素処理で確認し、 該株をェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pPE86と命名した。同様の方法で、 pTrS30を保 持するェシエリヒア.コリ JPNDDP36株（以下、ェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pTrS30と 称す）、 PPE56を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDP36株（ェシエリヒア'コリ JPNDDP3 6/pPE56と称す)も取得した。
[0295] さらに、上記で得られた形質転換株を、それぞれ実施例 4で取得した pTY2で形質 転換することにより、 ΡΤΥ2を保持する形質転 ·であるェシエリヒア'コリ JPNDDP36/ pTrS30/pTY2、ェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pPE56/pTY2、およびェシエリヒア'コリ JP NDDP36/pPE86/pTY2を取得した。
上記の形質転換株を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地が入 つている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液をアンピシリン 100 g/ mlを含む実施例 10記載の生産培地が 8 ml入っている試験管に 1%接種し、 30°Cで 2 4時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
[0296] 培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 1 4に示す。 [0297] [表 14] 表 1 4
Figure imgf000102_0001
実施例 19
[0298] L-Alaおよび L-Valを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺプチ ド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物を用いた L-Ala— L-Valの発酵生産 実験例 16で取得したぺプチダーゼ遺伝子およびペプチド取り込み蛋白質をコード するオペロンの欠損変異株を親株に用いて、実施例 7記載の方法に従い、 ilvL遺伝 子を欠損し、かつ ilvG遺伝子のフレームシフト変異が復帰したェシエリヒア'コリ JPND DPILG+1株を作製した。
[0299] 実施例 2で取得した pPE86を用いて、ェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+1株を形質転換 した後、 50 g/mlのアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布し、 30°Cでー晚培養 した。生育してきた株力も公知の手法によりプラスミドを抽出して、該プラスミドを制限 酵素処理し、プラスミド pPE86を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+1株（以下、ェ シエリヒア'コリ JPNDDPILG+l/pPE86と称す）が取得できていることを確認した。同様 にしてプラスミド pTrS30を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+1株（以下、ェシエリ ヒア.コリ JPNDDPILG+l/pTrS30と称す）、プラスミド pPE56を保持するェシエリヒア'コ リ JPNDDPILG+1株（以下、ェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+l/pPE56と称す）を取得し た。
[0300] 上記の形質転換株を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB培地が入 つた試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液を 100 g/mlのアンピシリン を含む培地 [16g/Lリン酸水素二カリウム、 14g/Lリン酸二水素カリウム、 5g/L硫酸ァ ンモ-ゥム、 lg/Lクェン酸（無水）、 5g/Lカザミノ酸（ディフコ社製）、 10g/Lダルコ一 ス、 10mg/Lビタミン B mg/L硫酸鉄 · 7水
1、 25mg/L硫酸マグネシウム · 7水和物、 50
和物、 pH7.2に 10mol/Lの水酸化ナトリウムで調整、グルコース、ビタミン B、硫酸マグ ネシゥム · 7水和物、硫酸鉄 · 7水和物は別個に蒸煮後添加した]が 8ml入って ヽる試 験管に 1%接種し、 30°Cで 24時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清 を取得した。
[0301] 該培養上清中の培養生成物を、 F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該 生成物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果 を表 15に示す。
[0302] [表 15] 表 1 5
Figure imgf000103_0001
実施例 20
[0303] L-Alaおよび L-Ileを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺプチ ド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物を用いた L-Ala— L-Ileの発酵生産 実験例 16で取得したぺプチダーゼ遺伝子およびペプチド取り込み蛋白質をコード するオペロンの欠損変異株であるェシエリヒア'コリ JPNDDP36株を親株として、 ilxL遺 伝子が欠損し、 遺伝子のフレームシフト変異が復帰し、さらに ilvA遺伝子が阻害 解除型 遺伝子に置換したェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IA1株を実施例 7および 8記載の方法に準じて作製した。
[0304] ェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IA1株を実施例 2で取得した pPE86で形質転換した 後、 50 g/mlのアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養し た。生育してきたコロニーから公知の方法によってプラスミドを抽出し、 pPE86を保持 するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IA1株が取得できていることを制限酵素処理で確 認し、該株をェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IAl/pPE86と命名した。同様の方法で、 p TrS30を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IA1株（以下、ェシエリヒア'コリ JPND DPILG+IAl/pTrS30と称す）、 pPE56を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IA1株 (ェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+IAl/pPE56と称す）を取得した。 [0305] 上記で取得した形質転換株を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB 培地が入っている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液をアンピシリン 100 g/mlを含む実施例 10記載の生産培地が 8 ml入っている試験管に 1%接種し、 30°Cで 24時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 1 6に示す。
[0306] [表 16] 表 1 6
Figure imgf000104_0001
実施例 21
[0307] L-Alaおよび L-Leuを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺプ チド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物を用いた L-Ala— L-Leuの発酵生 産
実験例 16で取得したぺプチダーゼ遺伝子およびペプチド取り込み蛋白質をコード するオペロンの欠損変異株であるェシエリヒア'コリ JPNDDP36株を親株として、 ilxL遺 伝子が欠損し、 ik£遺伝子のフレームシフト変異が復帰し、さらに leuA遺伝子が変異 型 leuA遺伝子に置換したェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+LA1を、実施例 7および 9記 載の方法に準じて作製し、実施例 2で取得した pPE86で形質転換した後、 50 g/ml のアンピシリンを含有する LB寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。生育してき たコロニー力も公知の方法によってプラスミドを抽出し、 pPE86を保持するェシエリヒア •コリ JPNDDPILG+LA1株が取得できていることを制限酵素処理で確認し、該株をェ シエリヒア'コリ JPNDDPILG+LAl/pPE86と命名した。同様の方法で、 pTrS30を保持 するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+LA1株（以下、ェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+LA1 /pTrS30と称す）、 pPE56を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDPILG+LA1株（ェシエリヒ ァ 'コリ JPNDDPILG+LAl/pPE56と称す)も取得した。
[0308] 上記で得られた形質転 ·を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンを含む 8mlの LB 培地が入っている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養した。該培養液をアンピシリン 100 g/mlを含む実施例 10記載の生産培地が 8 ml入っている試験管に 1%接種し、 30°Cで 24時間培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLC法による分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 1 7に示す。
[0309] [表 17] 表 1 7
Figure imgf000105_0001
実施例 22
[0310] L-Serおよび L-Pheを生産する能力を有し、かつべプチダーゼ遺伝子およびジぺプ チド取り込み蛋白質遺伝子が欠損している微生物を用いた L-Ser— L-Pheの発酵生 産
実験例 16で取得したぺプチダーゼ遺伝子およびペプチド取り込み蛋白質をコード するオペロンの欠損変異株であるェシエリヒア'コリ JPNDDP36株を、実施例 6で取得 した PSE15または pPE212で形質転換した後、 50 μ g/mlのアンピシリンを含有する LB 寒天培地に塗布して、 30°Cでー晚培養した。生育してきたそれぞれのコロニー力 公 知の方法にてプラスミドを抽出し、 pSE15を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDP36株、 および PPE212を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDP36株が取得できていることを制限 酵素処理で確認し、それぞれェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pSE15、およびェシエリヒ ァ 'コリ JPNDDP36/pPE121と命名した。
[0311] さらに、上記で得られた形質転換株を、それぞれ実施例 3で取得したェシエリヒア' コリ由来の脱感作型 §Δ遺伝子および脱感作型 ^遺伝子発現プラスミドである Ρ PHEAF2で形質転換することにより、 pPHEAF2を保持するェシエリヒア'コリ JPNDDP3 6/pSE15、およびエシ リヒア 'コリ JPNDDP36/pPE121を取得し、それぞれエシ リヒ ァ'コリ JPNDDP36/pSE15/pPHEAF2、およびェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pPE121/ PPHEAF2と命名した。
[0312] ェシエリヒア'コリ JPNDDP36/pSE15/pPHEAF2、およびェシエリヒア'コリ JPNDDP3 6/pPE121/pPHEAF2を、それぞれ 50 μ g/mlのアンピシリンおよび 30 μ g/mlのクロラム フエ-コールを含む 8mlの LB培地が入っている試験管に接種し、 28°Cで 17時間培養 した。該培養液を 100 μ g/mlのアンピシリンおよび 50 μ g/mlのクロラムフエ-コールを 含む実施例 4記載の生産培地が 8ml入っている試験管に 1%接種し、 30°Cで 24時間 培養した後、該培養液を遠心分離して培養上清を取得した。
[0313] 培養上清中の培養生成物を F-moc化法で誘導体化した後、 HPLCを用いて該生成 物を分析した。 HPLCによる分析は、実験例 17と同様の方法で行った。結果を表 18 に示す。
[0314] [表 18]
表 1 8
Figure imgf000106_0001
[0315] 実施例 16〜22に示す結果から、 1種以上のアミノ酸カもジペプチドを生成する活 性を有する蛋白質を生産する能力、該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のァ ミノ酸を生産する能力を有し、かつ 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以上のぺプチ ド取り込み蛋白質の活性を喪失するか、または 3種以上のぺプチダーゼ活性が喪失 した微生物を培地に培養することにより、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させる ことができること、並びに該微生物は、 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する 活性を有する蛋白質を生産する能力、および該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力を有している力 ぺプチダーゼおよびペプチド取り込 み蛋白質の活性を喪失して 、な 、微生物に比べ、ジペプチドの生産能力が高 、こと が明らかになった。 産業上の利用可能性
[0316] 本発明により、効率よく各種ジペプチドを製造することができる。
配列表フリ —テキスト
[0317] 配列番号 19 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 20- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 21 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 22- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 23 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 24- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 25 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 26 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 27- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 28 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 29 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 30- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 31 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 32- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 33 - -人工配列の説明 ：データベースサ -チに -用いたアミノ酸配列 配列番号 34- -人工配列の説明 ：データベースサ -チに -用いたアミノ酸配列 配列番号 35 - -人工配列の説明 ：データベースサ -チに -用いたアミノ酸配列 配列番号 41 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 42- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 54- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 64- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 65 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 66 - -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 67- -人工配列の説明 ：合成 DNA
配列番号 68 - -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 69 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 70- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 71 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 72- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 73 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 74- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 75 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 76 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 77- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 78 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 79 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 80- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 81 - -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 82- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 83 - -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 84- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 85 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 86 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 87 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 88 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 89 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 90 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 91 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 92 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 93 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 94一人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 95一人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 96一人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 97—人工配列の説明：合成 DNA 配列番号 98 人工配列の説明：合成 DNA 配列番号 99 人工配列の説明：合成 DNA 配列番号 100- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 101 - -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 102- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 103- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 104- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 105- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 106- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 107- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 108- -人工配列の説明 合成 DNA 配列番号 109- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 110- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 111 - -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 112- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 113- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 114- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 115- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 116- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 117- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 118- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 119- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 120- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 121 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 122 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 123 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 124 -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 125- -人工配列の説明：合成 DNA 配列番号 126- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 127- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 128- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 129- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 130- -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 131 - -人工配列の説明 ：合成 DNA 配列番号 132- -人工配列の説明 ：合成 DNA

Claims

請求の範囲 [1] 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を 有し、かつ該 1種以上のアミノ酸のうちの少なくとも 1種のアミノ酸を生産する能力を有 する微生物を培地に培養し、該培地中にジペプチドを生成、蓄積させ、該培地から ジペプチドを採取することを特徴とするジペプチドの製造法。 [2] 1種以上のアミノ酸からジペプチドを生成する活性を有する蛋白質が以下の [ 1 ]〜 [ 1 1]から選ばれる蛋白質である、請求項 1記載の製造法。 [ 1 ]配列番号 1〜8の 、ずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白質 [2]配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が 欠失、置換または付加したアミノ酸配列力 なり、かつ 1種以上のアミノ酸からジぺプ チドを生成する活性を有する蛋白質 [3]配列番号 1〜8のいずれかで表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有する アミノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有す る蛋白質 [4]配列番号 17で表されるアミノ酸配列と 80%以上の相同性を有するアミノ酸配列 を有し、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質 [5]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質 [6]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が欠失 、置換または付加したアミノ酸配列力 なり、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチドを 生成する活性を有する蛋白質 [7]配列番号 37または 38で表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有するアミ ノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋 白質 [8]非リボゾームペプチドシンセターゼ (以下、 NRPSと称す)活性を有する蛋白質 [9]配列番号 43で表されるアミノ酸配列を有する蛋白質 [10]配列番号 43で表されるアミノ酸配列において、 1以上のアミノ酸が欠失、置換ま たは付加したアミノ酸配列からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質 [11]配列番号 43で表されるアミノ酸配列と 65%以上の相同性を有するアミノ酸配列 からなり、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質 [3] 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質が以下の [ 1]〜 [8 ]から選ばれる DNAにコードされる蛋白質である、請求項 1または 2記載の製造法。 [1]配列番号 9〜16および 36のいずれかで表される塩基配列を有する DNA [2]配列番号 9〜16および 36のいずれかで表される塩基配列と相補的な塩基配列 を有する DNAとストリンジヱントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸 力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA [3]配列番号 18で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAとストリンジ ェントな条件下でノ、イブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質をコードする DNA [4]配列番号 39または 40で表される塩基配列を有する DNA [5]配列番号 39または 40で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAと ストリンジェントな条件下でハイブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸からジペプチド を生成する活性を有する蛋白質をコードする DNA [6]NRPS活性を有する蛋白質をコードする DNA [7]配列番号 44で表される塩基配列を有する DNA [8]配列番号 44で表される塩基配列と相補的な塩基配列を有する DNAとストリンジ ェントな条件下でノ、イブリダィズし、かつ 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成す る活性を有する蛋白質をコードする DNA [4] 1種以上のアミノ酸力 ジペプチドを生成する活性を有する蛋白質を生産する能力を 有する微生物が請求項 3の [1]〜 [8]カゝら選ばれる DNAを含有する組換え体 DNA を保有する微生物である、請求項 1記載の製造法。 [5] アミノ酸を生産する能力が以下の [1]〜[5]から選ばれる方法で得られる、請求項 1〜4の 、ずれか 1項に記載の製造法。
[1]該アミノ酸の生合成を制御する機構の少なくとも 1つを緩和または解除する方法
[2]該アミノ酸の生合成に関与する酵素の少なくとも 1つを発現強化する方法
[3]該アミノ酸の生合成に関与する酵素遺伝子の少なくとも 1つのコピー数を増加さ せる方法
[4]該アミノ酸の生合成経路カも該アミノ酸以外の代謝産物へ分岐する代謝経路の 少なくとも 1つを弱化または遮断する方法
[5]野生型株に比べ、該アミノ酸のアナログに対する耐性度が高い細胞株を選択す る方法
[6] 微生物がェシエリヒア属、コリネバクテリウム属、バチルス属、セラチア属、シユードモ ナス属またはストレプトマイセス属に属する微生物である、請求項 1〜5のいずれか 1 項に記載の製造法。
[7] ェシエリヒア属、コリネバクテリウム属、バチノレス属、セラチア属、シユードモナス属また はストレプトマイセス属に属する微生物力 ェシエリヒア'コリ、コリネバタテリゥム'ダル タミクム、コリネバタテリゥム 'アンモニアゲネス、コリネバタテリゥム 'ラタトフアーメンタム 、コリネバクテイルム 'フラバム、コリネバタテリゥム 'エフイシエンス、バチルス'サチル ス、バチルス 'メガテリゥム、セラチア'マルセッセンス、シユードモナス'プチダ、シユー ドモナス ·エルギノーサ、ストレプトマイセス ·セリカラーまたはストレプトミセス ·リビダン スである、請求項 6記載の製造法。
[8] 微生物が 1種以上のぺプチダーゼおよび 1種以上のペプチド取り込み活性を有する 蛋白質 (以下、ペプチド取込み蛋白質とも!、う）の活性が低下または喪失した微生物 である、請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の製造法。
[9] 微生物が 3種以上のぺプチダーゼの活性が低下または喪失した微生物である、請求 項 1〜5のいずれか 1項に記載の製造法。
[10] ぺプチダーゼが配列番号 45〜48の 、ずれかで表されるアミノ酸配列を有する蛋白 質、または配列番号 45〜48のいずれかで表されるアミノ酸配列と 80%以上の相同 性を有するアミノ酸配列を有し、かつべプチダーゼ活性を有する蛋白質である、請求 項 8または 9記載の製造法。
[11] ペプチド取込み蛋白質が配列番号 49〜53のいずれかで表されるアミノ酸配列を有 する蛋白質、または配列番号 49〜53のいずれかで表されるアミノ酸配列と 80%以 上の相同性を有するアミノ酸配列からなる蛋白質であり、かつペプチド取り込み活性 を有する蛋白質である、請求項 8または 10記載の製造法。
[12] 微生物がェシエリヒア属、バチルス属またはコリネバタテリゥム属に属する微生物であ る、請求項 8〜11のいずれか 1項に記載の製造法。
[13] ェシエリヒア属、バチルス属またはコリネバタテリゥム属に属する微生物力 ェシエリヒ ァ.コリ、コリネバタテリゥム 'グルタミクム、コリネバクテリウム'アンモニアゲネス、コリネ バタテリゥム.ラタトフアーメンタム、コリネバクテイルム'フラバム、コリネバクテリウム'ェ フイシエンス、バチルス ·サチルスまたはバチルス 'メガテリゥムである、請求項 12記載 の製造法。
[14] アミノ酸が L—ァラニン、 L—グルタミン、 L—グルタミン酸、グリシン、 L—パリン、 L— ロイシン、 L—イソロイシン、 L—プロリン、 L—フエ二ルァラニン、 L—トリプトファン、 L —メチォニン、 L—セリン、 L—スレオニン、 L—システィン、 L—ァスパラギン、 L—チ 口シン、 L—リジン、 L—アルギニン、 L—ヒスチジン、 L—ァスパラギン酸、 L— α—ァ ミノ酪酸、 L— 4—ヒドロキシプロリン、 L— 3—ヒドロキシプロリン、 L—オル二チンおよ び L—シトルリンカ 選ばれるアミノ酸である、請求項 1〜13のいずれか 1項に記載の 製造法。
[15] ジペプチドが、式 (I)
R1 - R2 (I)
(式中、 R1および R2は同一または異なって、 L—ァラニン、 L—グルタミン、 L—グルタ ミン酸、グリシン、 L—パリン、 L—ロイシン、 L—イソロイシン、 L—プロリン、 L—フエ- ルァラニン、 L—トリプトファン、 L—メチォニン、 L—セリン、 L—スレオニン、 L—シス ティン、 Lーァスパラギン、 Lーチロシン、 L—リジン、 L—アルギニン、 L—ヒスチジン、 L—ァスパラギン酸、 L - a—ァミノ酪酸、 L— 4—ヒドロキシプロリン、 L— 3—ヒドロキ シプロリン、 L—オル-チンおよび L—シトルリンカ 選ばれるアミノ酸を表す）で表さ れるジペプチドである請求項 1〜14のいずれ力 1項に記載の製造法。
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