JPH0425799B2 - - Google Patents
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- JPH0425799B2 JPH0425799B2 JP61106875A JP10687586A JPH0425799B2 JP H0425799 B2 JPH0425799 B2 JP H0425799B2 JP 61106875 A JP61106875 A JP 61106875A JP 10687586 A JP10687586 A JP 10687586A JP H0425799 B2 JPH0425799 B2 JP H0425799B2
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- brevibacterium flavum
- brevibacterium
- flavum
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- 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
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/24—Proline; Hydroxyproline; Histidine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C12N1/00—Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は微生物工業に関し、さらにとりわけL
−プロリン生産性の微生物を用いる発酵によつて
L−プロリンを製造する方法に関する。
L−プロリンは最も重要なアミノ酸の1つであ
る。L−プロリンはアミノ酸混合物の剤型で非経
口的栄養物としておよび神経系の活性化剤として
主に医薬において用いられている。さらに、L−
プロリンは食品工業の分野において食品の補助物
質としての用途が見い出されている。
〔従来の技術〕
L−プロリンの生産者として、アミノ酸:L−
イソロイシンまたはL−アルギニン要求性(米国
特許第3329577号参照)の、およびL−イソロイ
シン要求性かつスルフアグアニジン耐性(米国特
許第3819483号参照)のおよびヌクレオシドおよ
びプリン塩基またはピリミジン塩基の類似化合物
耐性(ヨーロツパ特許番号0098122A2/1984)の
ブレヴイバクテリウム(Brevibacterium)属お
よびコリネバクテリウム(Corynbacterium)属
に属する微生物の変異体を用いる発酵によつてL
−プロリンを製造する方法が当業者に知られてい
る。
これらの方法が保証するL−プロリンの収率は
比較的低い水準である(15〜35g/;35g/
の収率はL−グルタミン酸の存在において発酵を
行なう場合にのみ達成される)ので、所望の生成
物の製造コストが増大する。
L−プロリンの類似化合物に耐性でありプロリ
ンオキシダーゼに関して不十分であるセレイシア
(Serratia)属の微生物の変異体を用いた発酵に
よるL−プロリンの製造も当業者に知られている
(ヨーロツパ特許番号0076516参照)。この方法に
より62.5g/の収率でL−プロリンを得ること
が可能であるが、その発酵は相当量の糖(20%)
の存在において行なわれ、そして発酵時間は96時
間である。
3,4−デヒドロ−D,L−プロリンに耐性で
あるブレヴイバクテリウム属、コリネバクテリウ
ム属およびミクロバクテリウム
(Microbacterium)属に属する微生物の変位体
を用いた発酵によるL−プロリンの製造方法も当
業者に公知である(米国特許第4224409号参照)。
10%の初期糖含有量におけるL−プロリンの最大
収率36.2g/は、この方法において、L−イソ
ロイシン要求性、スルフアグアニジン耐性および
3,4−デヒドロ−D,L−プロリン耐性の微生
物ブレヴイバクテリウム・フラヴアム
(Brevibacterium flavum)の変異体を用いた場
合に達成される。
この方法は、微生物工業の従来からの対象物、
グルタメート生産性細菌を用いた場合に存する好
都合、プロリンの前駆物質を用いずに比較的高い
収率のL−プロリンが得られる可能性を有してい
るが、この方法は十分に高収率のL−プロリンを
なお保証するものではない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は所望の生成物の収率を増大させ
得るL−プロリンの製造方法を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の目的は、炭素および窒素の供給源、無
機塩および増殖刺激剤を含有する栄養培地でブレ
ヴイバクテリウム属の微生物を培養し、引き続い
て培養液から所望の生成物を単離することによつ
て達成される。この方法において、本発明に従つ
て、ブレヴイバクテリウム属の微生物の変異体株
として3,4−デヒドロプロリンおよび培地の増
大した浸透圧の双方に同時に耐性のおよび/また
はL−プロリンを異化不能の変異株を用いる。
本発明により、L−プロリンの収率は90〜100
g/の高い値となり、その間発酵培地中にL−
プロリンの任意の前駆物質を導入することなく72
時間の発酵にわたつて炭素供給源の15%が消費さ
れる。
本発明によれば、オール−ユニオン・リサー
チ・インステイテユト・オブ・ジエネテイクス・
アンド・セレクシヨン・オブ・インダストリア
ル・マイクロオーガニズムス(All−Union
Research Institute of Genetics and Selection
of Industria Microorganisms)の下のオール−
ユニオン・コレクシヨン(All−Union
Collection)に寄託されており、さらに、フセソ
ユズニ・ナウチノ−イススレドバテルスキ・イン
ステイテユト・ゲネテイキ(Vsesojuzny
Nauchno−Issledovatelsky Institut Genetiki;
略称VNIIGerietica)に下記の登録番号のもとに
ブタペスト条約に基き国際寄託されているブレヴ
イバクテリウム属の微生物の以下の変異株を用い
ることが勧められる:
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP108株、
登録番号B3320;
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP109株、
登録番号B3319;
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP110株、
登録番号B3318;
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP111株、
登録番号B3258;
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP112株、
登録番号B3259;および
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP113株、
登録番号B3260。
本発明の一態様は、培地の3,4−デヒドロプ
ロリンおよび増大した浸透圧の双方に同時に耐性
であるブレヴイバクテリウム属の微生物の変異株
を用いて70〜80g/の高収率のL−プロリンを
得ることを可能とすることに存する。このような
変異株の特定の例はブレヴイバクテリウム・フラ
ヴアムAP111株またはブレヴイバクテリウム・フ
ラヴアムAP112株、またはブレヴイバクテリウ
ム・フラヴアムAP109株である。
本発明の別の態様は、L−プロリンを異化する
ことができないブレヴイバクテリウム属の微生物
を用いて30g/に達する収率でL−プロリンを
得ることを可能とすることに存する。この変異株
の特定は例はブレヴイバクテリウム・フラヴアム
AP108株である。
本発明のさらに別の態様は、3,4−デヒドロ
プロリンおよび増大した浸透圧の双方に同時に耐
性でありかつL−プロリンを異化することができ
ないブレヴイバクテリウム属の微生物を用いるこ
とにある。このような変異株の例としてブレヴイ
バクテリウム・フラヴアムAP110株またはブレヴ
イバクテリウム・フラヴアムAP113株をあげるこ
とができる。
本発明の一層の目的および好都合は以下のL−
プロリンの製造方法の詳細な記載および本方法の
実施の特定例からより十分に明白なものとなろ
う。
L−プロリンの製造方法を実施するために、培
地の3,4−デヒドロプロリンおよび増大した浸
透圧の双方に同時に耐性であるブレヴイバクテリ
ウム属の微生物の変異株を用いることが勧められ
る。さらに、L−プロリンを異化することができ
ない(すなわち、増殖のために唯一の炭素供給源
または唯一の窒素供給源または同時に炭素および
窒素の唯一の供給源としてL−プロリンを同化す
ることができない)ブレヴイバクテリウム属の微
生物の変異株を用いることが勧められる。上記し
た性質の双方を同時に有する微生物ブレヴイバク
テリウム属の変異株を用いることがさらに勧めら
れる。
本発明に係る変異株の選択のための親株とし
て、ブレヴイバクテリウム属に属する微生物の任
意の菌株を用いることができる。L−プロリンの
製造に関する本発明に係る変異についての正の効
果はL−プロリンの過剰合成に寄与する他の公知
の変異との組合せにおいて示される。このような
公知の変異の例はイソロイシンについて不十分の
変異である(米国特許第3329577号参照)。
上記した性質の組合せを有するL−プロリンの
生産者である、オール−ユニオン・リサーチ・イ
ンステイテユト・オブ・ジエネテイクス・アン
ド・セレクシヨン・オブ・インダストリアル・マ
イクロオーガニズムズ(USSR、モスクワ)の下
のオール−ユニオン・コレクシヨン・オヴ・イン
ダストリアル・マイクロオーガニズムスに対応す
る登録番号で寄託されている菌株の例は、ブレヴ
イバクテリウム・フラヴアム種の微生物の以下の
変異株である:AP108株(B3320)、AP111株
(B3258)、AP109株(B3319)、AP110株
(B3318)、AP112株(B3259)およびAP113株
(B3260)。これらの新規な株はブレヴイバクテリ
ウム・フラヴアムATCC14067株(B−42)から
選んだ。
AP109株、AP111株およびAP112株は、培地の
3,4−デヒドロ−D,L−プロリン(DP)お
よび増大した浸透圧に対して同時に耐性である変
異株であり、そしてAP108株はL−プロリンを異
化することができない変異株であり、AP110株お
よびAP113株はDPおよび増大した浸透圧に対し
て同時に耐性でありかつL−プロリンを異化する
ことができない変異株である。さらに、AP108
株、AP111株、AP112株およびAP113株はその増
殖に対してL−イソロイシン要求性の変異株でも
ある。AP108株、AP109株、AP110株、AP111
株、AP112株およびAP113株は、培養上の特性、
形態学的特性および生理学的特性において、上記
した性質およびプロリン生産能を除いてはブレヴ
イバクテリウム・フラヴアムATCC14067株と同
様である。
DPおよび増大した浸透圧耐性、L−プロリン
異化不能性およびL−イソロイシン要求性の変異
は、任意の順序で段階的アプローチにより、各工
程に任意の常法(例えば、N−メチル−N′−ニ
トロ−N−ニトロソグアニジンまたはUV照射に
よる処理)を用いて細菌を変異誘発し、そして引
き続いて対応する変異株を同定することによつて
得ることができる。これらの変異は別々の菌株に
おいて得、そしてそれらを任意の遺伝的交換方
法、例えば、プロトプラストの融合を用いて1の
ゲノム中に組込むこともできる。培地の浸透圧を
増大させる化合物として、シヨ糖またはアルカリ
金属の塩化物、例えば、塩化ナトリウム、塩化カ
リウム等を用いることができる。
以下に、本発明に係るL−プロリンの生産株の
調製に用いる特定の方法を述べる。
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP109株の調
製
ブレヴイバクテリウム・フラヴアム
ATCC14067株を肉−ペプトンブロス(以下、
MPBという)中で30℃の温度において通気条件
下に培養して109細胞/mlの力価を得る。細胞を
洗浄して遠心分離によつてMPBを除去し、PH5.5
のクエン酸緩衝液で濯ぎ、遠心分離によつて再度
沈殿させそしてPH5.5のクエン酸緩衝液中に再懸
濁させる。得られる懸濁液にN−メチル−N′−
ニトロ−N−ニトロソグアニジン(以下、NGと
いう)を最終濃度300μg/mlまで加え、そして
これを通気下に30℃の温度において20分間インキ
ユベーシヨンする。次いで、細胞を冷MPBによ
つて洗浄して変異誘発物質を除去した後、
MPB10mlを有する試験管内に移して30℃の温度
において通気下に18時間インキユベーシヨンす
る。得られるNG変異誘発培養物を遠心分離によ
つて沈殿させ、以下の組成(mg/ml)を有するNo.
1培地:サツカロース−250、Na2SO4−2、
K2HPO4−3、KH2PO4−1、MgSO4・7H2O−
0.1、NH4Cl−5、NH4NO3−1、MnSO4・
5H2O−1×10-4、FeSO4・7H2O−1×10-4、ビ
チオン−2×10-5、塩化チアミン−1×10-4およ
びDP−1.5、PH=7.4を持つた試験管内に移して培
養物の最初の力価を105細胞/mlに等しくなるよ
うにする。この試験管内の培養物を濁りが生ずる
まで通気下に30℃の温度で増殖させ、次いで追加
的に2%の寒天を含有するNo.1培地の表面に接種
し、そして30℃の温度で48時間インキユベーシヨ
ンする。増殖したコロニーを取出し、そのプロリ
ン生産能を以下に記載の実施例1の条件下に試験
した。このようにして選択したL−プロリン生産
性変異株の1つをブレヴイバクテリウム・フラヴ
アムAP109として示した。
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP111株の調
製
ATCC14067株の変異誘発した培養物(変異誘
発の条件はAP109株の調製について前述したと同
様である)を、以下の組成(mg/ml)を有するNo.
2培地:グルコース−20、Na2SO4−2、
K2HPO4−3、KH2PO4−1、NH4Cl−3、
NH4NO3−1、MgSO4・7H2O−0.1、MnSO4・
5H2O−1×10-4、FeSO4・7H2O×10-4、ビチオ
ン−5×10-5、塩化チアミン−1×10-4、L−イ
ソロイシン−0.5および寒天−20、PH=7.4上に接
種した。この培地に増殖したコロニーの中で、30
℃の温度における48時間のインキユベーシヨンの
後、L−イソロイシンを含有しないNo.2培地で増
殖することができない変異株を取り出した。得ら
れるL−イソロイシン要求株をNGを用いて再び
変異誘発し、No.1培地中に250mg/mlのシヨ糖に
代えて20mg/mlのグルコースおよび28mg/mlの
NaCl、ならびに0.5mg/mlのL−イソロイシンを
加えたという相違点を除いてAP109株の調製につ
いて前述したと同じ手順に従つて培地のDPおよ
び増大した浸透圧に耐性の変異株を選択した。こ
のようにして選ばれた多量のL−プロリン生産性
の変異株の1つをプレヴイバクテリウム・フラヴ
アムAP111として示す。
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP112株の調
製
AP111株の調製について前述したと同様な方法
でNGを用いて誘発したATCC14067株のL−イ
ソロイシン要求株を再度NGを用いて処理し、No.
1培地が0.5mg/mlのL−イソロイシンを含有す
るという相違点を除いてはAP109株の調製につい
て前述したと同様にしてNo.1培地におけるDPお
よび増大した濃度のシヨ糖に耐性の変異体を選択
する。このようにして選択した多量のL−プロリ
ン生産性の変異株の1つをブレヴイバクテリウ
ム・フラヴアムAP112として表示する。
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP108株の調
製
AP111株の調製について前述したと同様な方法
でNGを用いて誘発したATCC14067株のイソロ
イシン要求株を再度NGを用いて変異誘発し、そ
して20mg/mlの寒天を含有するNo.2培地に接種す
る。30℃の温度で48時間のインキユベーシヨンの
後のこの培地に増殖した個々のコロニーについ
て、増殖のための唯一の炭素および窒素の供給源
としてL−プロリンを含有するNo.3培地における
その増殖能を調べる。No.3培地の組成(mg/ml)
は次の通りである:L−プロリン−10、Na2SO4
−2、K2HPO4−3、KH2PO4−1、MgSO4・
7H2O−0.1、MnSO4・5H2O−1×10-4、FeSO4
−1×10-4、ビオチン−5×10-5、塩化チアミン
−1×10-4、L−イソロイシン−0.5および寒天
−20、PH=7.4。30℃の温度で96時間のインキユ
ベーシヨンの後No.3培地で増殖できなかつた変異
株の1つをブレヴイバクテリウム・フラヴアム
AP108として示す。
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP110株の調
製
最初の段階として、AP109株の調製について前
述した方法を用いてDPおよび増大した濃度のシ
ヨ糖に対して同時に耐性である変異株を選択す
る。次いで、得られた変異株を親株として用い
て、AP108株の調製について前述した方法により
L−プロリンを異化することができない変異株を
選択する。選択された多量のL−プロリン生産性
の変異株の1つをブレヴイバクテリウム・フラヴ
アムAP110として表示する。
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP113株の調
製
ATCC14067株から、AP108株の調製について
前述した方法を用いてL−プロリンを異化するこ
とができない変異株を選択する。次の段階とし
て、得られたL−プロリン異化不能株から、
AP109株の調製について前述した方法を用いて
DPおよび増大した濃度のシヨ糖に耐性である変
異株を選択する。L−プロリン異化不能でありか
つ培地のDPおよび増大した浸透圧に耐性である
得られた二重変異株において、AP111株の調製に
ついて記載した方法を用いてその増殖に対してL
−イソロイシン要求性の変異株を選択する。この
ようにして調製した多量のL−プロリン生産性の
変異体の1つをブレヴイバクテリウム・フラヴア
ムAP113として表示する。
互いに他とおよびATCC14067株と比較した本
発明に用いる変異株の顕著な特徴を以下の第1表
に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to microbial industry, and more particularly to L.
- A method for producing L-proline by fermentation using proline-producing microorganisms. L-proline is one of the most important amino acids. L-proline, in the form of an amino acid mixture, is mainly used in medicine as a parenteral nutritional supplement and as a nervous system activator. Furthermore, L-
Proline has found use in the food industry as a food supplement. [Prior art] As a producer of L-proline, the amino acid: L-
isoleucine or L-arginine auxotrophic (see U.S. Pat. No. 3,329,577), and L-isoleucine auxotrophic and sulfaguanidine resistant (see U.S. Pat. No. 3,819,483) and similar compound tolerant of nucleosides and purine or pyrimidine bases (see U.S. Pat. No. 3,819,483). by fermentation using mutants of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium and Corynbacterium (European Patent No. 0098122A2/1984).
- Methods for producing proline are known to those skilled in the art. These methods guarantee a relatively low yield of L-proline (15-35 g/; 35 g/
is achieved only when the fermentation is carried out in the presence of L-glutamic acid), which increases the cost of producing the desired product. The production of L-proline by fermentation using mutants of microorganisms of the genus Serratia that are resistant to analogues of L-proline and deficient in proline oxidase is also known to the person skilled in the art (European Patent No. 0076516 reference). Although it is possible to obtain L-proline with a yield of 62.5 g/l by this method, the fermentation requires a considerable amount of sugar (20%).
and the fermentation time is 96 hours. A method for producing L-proline by fermentation using mutants of microorganisms belonging to the genera Brevibacterium, Corynebacterium, and Microbacterium that are resistant to 3,4-dehydro-D,L-proline. are also known to those skilled in the art (see US Pat. No. 4,224,409).
A maximum yield of 36.2 g/l of L-proline at an initial sugar content of 10% was achieved in this method by L-isoleucine auxotrophic, sulfaguanidine-resistant and 3,4-dehydro-D,L-proline resistant microorganisms. This is achieved using mutants of Brevibacterium flavum. This method is applicable to the conventional targets of microbial industry,
Although the advantages present when using glutamate-producing bacteria and the possibility of obtaining relatively high yields of L-proline without the use of proline precursors, this method is L-proline is still not guaranteed. [Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to provide a method for producing L-proline that can increase the yield of the desired product. [Means for Solving the Problems] The object of the present invention is to cultivate microorganisms of the genus Brevibacterium in a nutrient medium containing sources of carbon and nitrogen, inorganic salts and growth stimulants, and subsequently to incubate the culture medium. This is accomplished by isolating the desired product from. In this method, according to the invention, a mutant strain of a microorganism of the genus Brevibacterium is simultaneously resistant to both 3,4-dehydroproline and the increased osmotic pressure of the medium and/or incapable of catabolizing L-proline. A mutant strain of . According to the present invention, the yield of L-proline is 90-100
g/, during which L-
72 without introducing any precursors of proline
Over an hour of fermentation 15% of the carbon source is consumed. According to the invention, the All-Union Research Institute of Genetics
and Selection of Industrial Microorganisms (All-Union
Research Institute of Genetics and Selection
of Industria Microorganisms)
Union Collection (All-Union
It has been deposited in the Vsesojuzny Nauchino-Issredbatersky Institut Geneteiki (Vsesojuzny Nauchino Collection).
Nauchno-Issledovatelsky Institut Genetiki;
It is recommended to use the following mutant strains of microorganisms of the genus Brevibacterium, which have been internationally deposited under the Budapest Treaty under the following registration numbers (abbreviated as VNIIGeretica): Brevibacterium flavum strain AP108,
Registration number B3320; Brevibacterium flavum AP109 strain,
Registration number B3319; Brevibacterium flavum AP110 strain,
Registration number B3318; Brevibacterium flavum AP111 strain,
Registration number B3258; Breviibacterium flavum AP112 strain,
Registration number B3259; and Brevibacterium flavum AP113 strain,
Registration number B3260. One aspect of the invention provides high yields of 70-80 g/L using mutant strains of Brevibacterium microorganisms that are simultaneously resistant to both 3,4-dehydroproline and increased osmolarity of the medium. - It consists in making it possible to obtain proline. Particular examples of such mutant strains are the Brevibacterium flavum strain AP111 or the Brevibacterium flavum strain AP112, or the Brevibacterium flavum strain AP109. Another aspect of the invention consists in making it possible to obtain L-proline in yields of up to 30 g/ml using microorganisms of the genus Brevibacterium which are unable to catabolize L-proline. The identification of this mutant strain is an example of Brevibacterium flavum.
It is AP108 strain. Yet another aspect of the invention consists in using a microorganism of the genus Brevibacterium that is simultaneously resistant to both 3,4-dehydroproline and increased osmotic pressure and is unable to catabolize L-proline. Examples of such mutant strains include Brevibacterium flavum AP110 strain and Brevibacterium flavum AP113 strain. Further objects and advantages of the invention are as follows:
It will become more fully clear from the detailed description of the process for the production of proline and a specific example of the implementation of the process. In order to carry out the process for the production of L-proline, it is recommended to use mutant strains of microorganisms of the genus Brevibacterium that are resistant both to 3,4-dehydroproline and to the increased osmotic pressure of the medium at the same time. Additionally, it cannot catabolize L-proline (i.e. cannot assimilate L-proline as the sole carbon source or the sole nitrogen source or simultaneously the sole source of carbon and nitrogen for growth) It is recommended to use mutant strains of microorganisms of the genus Brevibacterium. It is further recommended to use mutant strains of the microorganism Brevibacterium that simultaneously have both of the above-mentioned properties. Any strain of a microorganism belonging to the genus Brevibacterium can be used as a parent strain for selection of mutant strains according to the present invention. The positive effect of the mutations according to the invention on the production of L-proline is shown in combination with other known mutations that contribute to the oversynthesis of L-proline. An example of such a known mutation is the isoleucine deficient mutation (see US Pat. No. 3,329,577). All under the All-Union Research Institute of Genetics and Selection of Industrial Microorganisms (USSR, Moscow), producers of L-proline with the above-mentioned combination of properties. - Examples of strains deposited with the corresponding accession numbers in the Union Collection of Industrial Microorganisms are the following variants of microorganisms of the species Brevibacterium flavum: strain AP108 (B3320); strain AP111 (B3258), strain AP109 (B3319), strain AP110 (B3318), strain AP112 (B3259) and strain AP113 (B3260). These new strains were selected from Brevibacterium flavum ATCC 14067 strain (B-42). Strains AP109, AP111 and AP112 are mutants that are simultaneously resistant to 3,4-dehydro-D,L-proline (DP) and increased osmolarity of the medium, and strain AP108 is L-proline. Strains AP110 and AP113 are mutants that are simultaneously resistant to DP and increased osmotic pressure and are unable to catabolize L-proline. In addition, AP108
The strains AP111, AP112 and AP113 are also mutant strains that require L-isoleucine for their growth. AP108 strain, AP109 strain, AP110 strain, AP111
strain, AP112 strain and AP113 strain, culture characteristics,
The morphological and physiological characteristics are similar to Brevibacterium flavum ATCC14067 strain, except for the above-mentioned properties and ability to produce proline. Mutations of DP and increased osmotolerance, L-proline catabolism inability and L-isoleucine auxotrophy can be achieved by a stepwise approach in any order, using any conventional method (e.g., N-methyl-N′- It can be obtained by mutagenizing bacteria using nitro-N-nitrosoguanidine or treatment with UV irradiation) and subsequently identifying the corresponding mutant strains. These mutations can also be obtained in separate strains and integrated into one genome using any genetic exchange method, such as protoplast fusion. As a compound that increases the osmotic pressure of the medium, sucrose or an alkali metal chloride such as sodium chloride, potassium chloride, etc. can be used. The specific method used to prepare the L-proline producing strain according to the present invention is described below. Preparation of Brevibacterium flavum AP109 strain Brevibacterium flavum
ATCC14067 strain was added to meat-peptone broth (hereinafter referred to as
MPB) at a temperature of 30° C. under aerated conditions to obtain a titer of 10 9 cells/ml. Wash cells and remove MPB by centrifugation, pH5.5
of citrate buffer, precipitated again by centrifugation and resuspended in citrate buffer of pH 5.5. N-methyl-N'-
Nitro-N-nitrosoguanidine (hereinafter referred to as NG) is added to a final concentration of 300 μg/ml and this is incubated for 20 minutes at a temperature of 30° C. under ventilation. Cells were then washed with cold MPB to remove mutagens, and then
Transfer to a test tube with 10 ml of MPB and incubate for 18 hours at a temperature of 30° C. under ventilation. The resulting NG mutagenic culture was pelleted by centrifugation and No. 1 with the following composition (mg/ml) was prepared:
1 medium: Satucarose-250, Na 2 SO 4 -2,
K 2 HPO 4 −3, KH 2 PO 4 −1, MgSO 4・7H 2 O−
0.1, NH 4 Cl−5, NH 4 NO 3 −1, MnSO 4・
5H 2 O−1×10 −4 , FeSO 4・7H 2 O−1×10 −4 , bition−2×10 −5 , thiamine chloride−1×10 −4 and DP−1.5, PH=7.4. Transfer into test tubes to bring the initial titer of the culture equal to 10 5 cells/ml. This in vitro culture was grown under aeration at a temperature of 30°C until turbidity, then inoculated onto the surface of No. 1 medium containing an additional 2% agar, and grown for 48 hours at a temperature of 30°C. Time incubation. Proliferated colonies were picked and their ability to produce proline was tested under the conditions of Example 1 described below. One of the L-proline producing mutant strains selected in this way was designated as Brevibacterium flavum AP109. Preparation of Brevibacterium flavum strain AP111 A mutagenized culture of strain ATCC14067 (conditions for mutagenesis are the same as described above for the preparation of strain AP109) was grown in No. 1 with the following composition (mg/ml):
2 medium: glucose - 20, Na2SO4-2 ,
K2HPO4-3 , KH2PO4-1 , NH4Cl - 3 ,
NH 4 NO 3 −1, MgSO 4・7H 2 O−0.1, MnSO 4・
5H2O -1× 10-4 , FeSO4・7H2O × 10-4 , bithione-5× 10-5 , thiamine chloride-1× 10-4 , L-isoleucine-0.5 and agar-20, PH= Inoculated on 7.4. Among the colonies grown on this medium, 30
After incubation for 48 hours at a temperature of 0.degree. C., mutants were picked that were unable to grow on No. 2 medium without L-isoleucine. The resulting L-isoleucine auxotroph strain was mutagenized again using NG, and 20 mg/ml glucose and 28 mg/ml were added to the No. 1 medium instead of 250 mg/ml sucrose.
Mutants resistant to DP and increased osmolality of the medium were selected following the same procedure described above for the preparation of strain AP109, with the exception that NaCl and 0.5 mg/ml L-isoleucine were added. One of the abundant L-proline producing mutant strains selected in this manner is designated as Previbacterium flavum AP111. Preparation of Brevibacterium flavum AP112 strain The ATCC14067 L-isoleucine auxotroph strain, which had been induced with NG in the same manner as described above for the preparation of AP111 strain, was treated with NG again, and No.
Mutants resistant to DP and increased concentrations of sucrose in medium No. 1 were prepared as described above for the preparation of strain AP109, with the difference that medium No. 1 contained 0.5 mg/ml L-isoleucine. Select. One of the abundant L-proline producing mutant strains selected in this manner is designated as Brevibacterium flavum AP112. Preparation of Brevibacterium flavum AP108 Strain The ATCC14067 isoleucine auxotroph strain induced with NG in the same manner as described above for the preparation of AP111 strain was mutagenized again using NG, and then mutagenized with 20 mg/ml agar. Inoculate into No. 2 medium containing. For each individual colony grown on this medium after 48 hours of incubation at a temperature of 30°C, its Examine proliferation ability. Composition of No.3 medium (mg/ml)
is: L-proline-10, Na 2 SO 4
-2, K 2 HPO 4 -3, KH 2 PO 4 -1, MgSO 4・
7H 2 O−0.1, MnSO 4・5H 2 O−1×10 −4 , FeSO 4
-1 x 10 -4 , biotin - 5 x 10 -5 , thiamine chloride - 1 x 10 -4 , L-isoleucine - 0.5 and agar-20, pH = 7.4. Incubation for 96 hours at a temperature of 30°C. After that, one of the mutant strains that could not be grown on medium No. 3 was transformed into Brevibacterium flavum.
Shown as AP108. Preparation of Brevibacterium flavum strain AP110 As a first step, mutants are selected that are simultaneously resistant to DP and increased concentrations of sucrose using the method described above for the preparation of strain AP109. Next, using the obtained mutant strain as a parent strain, a mutant strain incapable of catabolizing L-proline is selected by the method described above for the preparation of the AP108 strain. One of the selected abundant L-proline producing mutant strains is designated as Brevibacterium flavum AP110. Preparation of Brevibacterium flavum strain AP113 A mutant strain incapable of catabolizing L-proline is selected from the ATCC14067 strain using the method described above for the preparation of strain AP108. As the next step, from the obtained L-proline catabolism incapable strain,
Using the method previously described for the preparation of strain AP109
Select mutants that are resistant to DP and increased concentrations of sucrose. In the resulting double mutant strain that is incapable of L-proline catabolism and resistant to the DP and increased osmolarity of the medium, L
-Select isoleucine auxotrophic mutants. One of the abundant L-proline producing mutants thus prepared is designated as Brevibacterium flavum AP113. The salient features of the mutant strains used in the present invention compared to each other and to the ATCC14067 strain are shown in Table 1 below.
実施例 1
無菌条件下で、250mlの発酵フラスコ内に、以
下の組成(g/):シヨ糖−150、(NH4)2SO4
−55、KH2PO4−1、MgSO4・7H2O−10、
CaCO3−50、FeSO4・7H2O−0.01、MnSO4・
5H2O−0.01、ZnSO4・7H2O−0.01、ビオチン−
0.0005、塩化チアミン−0.0005を有しPHが8.0であ
る滅菌した発酵培地の10ml部分を入れる。各フラ
スコに、以下の菌株:ブレヴイバクテリウム・フ
ラヴアムAP109、ブレヴイバクテリウム・フラヴ
アムAP111およびブレヴイバクテリウム・フラヴ
アムAP112の1つを接種する。AP111株および
AP112株の発酵培地に0.15g/のL−イソロイ
シンを添加する。フラスコを振盪下に30℃の温度
において72時間インキユベーシヨンする。発酵の
終了後に得られる培養液中のL−プロリンの含有
量を以下の第2表に示す。同じ発酵条件下で、ブ
レヴイバクテリウム・フラヴアムATCC14067株
の培養液中のL−プロリンの含有量は4g/を
越えず、一方ATCC14067のイソロイシン要求株
の培養液中のL−プロリン含有量は20g/を越
えなかつた。
Example 1 Under sterile conditions, in a 250 ml fermentation flask, the following composition (g/): Sucrose - 150, (NH 4 ) 2 SO 4
−55, KH 2 PO 4 −1, MgSO 4・7H 2 O−10,
CaCO 3 −50, FeSO 4・7H 2 O−0.01, MnSO 4・
5H 2 O−0.01, ZnSO 4・7H 2 O−0.01, biotin−
0.0005, thiamine chloride - 0.0005 and a PH of 8.0. Each flask is inoculated with one of the following strains: Brevibacterium flavum AP109, Brevibacterium flavum AP111 and Brevibacterium flavum AP112. AP111 strain and
Add 0.15 g/L-isoleucine to the fermentation medium of AP112 strain. The flask is incubated for 72 hours at a temperature of 30° C. with shaking. The content of L-proline in the culture solution obtained after completion of fermentation is shown in Table 2 below. Under the same fermentation conditions, the content of L-proline in the culture solution of Brevibacterium flavum strain ATCC 14067 does not exceed 4 g/, while the content of L-proline in the culture solution of the isoleucine auxotrophic strain of ATCC 14067 is 20 g/ / was not exceeded.
【表】
得られた38.2gのL−プロリンを含有するブレ
ヴイバクテリウム・フラヴアムAP112株の培養液
500mlを遠心分離して細菌および他の不溶物を除
去する。得られる上澄液を、L−プロリンの吸着
のためにH+形のイオン交換樹脂を有するカラム
に通す。カラムを2容量の水で洗浄し、吸着して
いるL−プロリンを3%のアンモニア水溶液で溶
離する。得られた溶出液を減圧下に濃縮し、冷却
し、そして放置してそこからL−プロリンを結晶
化させる。L−プロリンの収量は20.8gである。
実施例 2
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP108株
を、実施例1に記載した条件下で培養する。発酵
から得られる培養液中のL−プロリン含有量は
28.2g/に等しい。
実施例1に記載した方法を用いて培養液1か
らL−プロリンを精製した後、15.4gのL−プロ
リンが得られる。
実施例 3
それぞれのフラスコに、微生物ブレヴイバクテ
リウム・フラヴアムAP110株およびブレヴイバク
テリウム・フラヴアムAP113株を接種する。発酵
培地の組成および培養の条件は実施例1に記載し
たものと同じであるが、AP113株の培地は0.15
g/のL−イソロイシンを含んでいる。ブレヴ
イバクテリウム・フラヴアムAP110株の培養液中
のL−プロリンの含有量は40.5g/に等しく、
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP113株の培
養液中のL−プロリンの含有量は97.5g/に等
しい。L−プロリンは、実施例1に記載の方法を
用いて、得られたブレヴイバクテリウム・フラヴ
アムAP113株の培養液500mlから精製して結晶L
−プロリン27.2g/を得る。[Table] Obtained culture solution of Brevibacterium flavum AP112 containing 38.2g of L-proline
Centrifuge 500 ml to remove bacteria and other insoluble matter. The resulting supernatant is passed through a column with an ion exchange resin in H + form for the adsorption of L-proline. The column is washed with 2 volumes of water and the adsorbed L-proline is eluted with 3% aqueous ammonia solution. The resulting eluate is concentrated under reduced pressure, cooled and left to crystallize L-proline therefrom. The yield of L-proline is 20.8 g. Example 2 Brevibacterium flavum strain AP108 is cultured under the conditions described in Example 1. The L-proline content in the culture solution obtained from fermentation is
Equal to 28.2g/. After purifying L-proline from culture broth 1 using the method described in Example 1, 15.4 g of L-proline are obtained. Example 3 Each flask is inoculated with the microorganisms Brevibacterium flavum AP110 strain and Brevibacterium flavum AP113 strain. The composition of the fermentation medium and the culture conditions are the same as those described in Example 1, except that the culture medium for AP113 strain is 0.15
Contains L-isoleucine/g/. The content of L-proline in the culture solution of Brevibacterium flavum AP110 is equal to 40.5 g/
The content of L-proline in the culture solution of Brevibacterium flavum AP113 strain is equal to 97.5 g/. L-proline was purified from 500 ml of the culture solution of Brevibacterium flavum AP113 obtained using the method described in Example 1 to obtain crystalline L-proline.
- Obtain 27.2 g/proline.
Claims (1)
透圧の双方に対して同時に耐性である微生物の性
質およびL−プロリンを異化することができない
微生物の性質からなる群より選ばれる性質の少な
くとも一方を有し、且つL−プロリン生産能を有
するブレヴイバクテリウム属の微生物の変異株を
用い、炭素および窒素の供給源、無機塩および微
生物の増殖の刺激剤を含有する栄養培地中で培養
液中に所望の生成物であるL−プロリンが蓄積さ
れるまで前記ブレヴイバクテリウム属の微生物の
変異株を増殖させ、前記培養液から前記所望の生
成物を回収することを特徴とするL−プロリンの
製造方法。 2 フセソユズニ・ナウチノ−イススレドバテル
スキ・インステイテユト・ゲネテイキ
(Vsesojuzny Nauchno−Issledovatelsky
Institut Genetiki)に寄託された下記のブレヴイ
バクテリウム・フラヴアム種の微生物の変異株; ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 108株、
登録番号B3320; ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 109株、
登録番号B3319; ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 110株、
登録番号B3318; ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 111株、
登録番号B3258; ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 112株、
登録番号B3259;または ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 113株、
登録番号B3260; を用いる特許請求の範囲第1項記載のL−プロリ
ンの製造方法。 3 3,4−デヒドロプロリンおよび培地の増大
した浸透圧の双方に対して同時に耐性であるブレ
ヴイバクテリウム・フラヴアムAP 111株、ブレ
ヴイバクテリウム・フラヴアムAP 112株または
ブレヴイバクテリウム・フラヴアムAP 109株を
用いる特許請求の範囲第2項記載のL−プロリン
の製造方法。 4 L−プロリンを異化することができないブレ
ヴイバクテリウム・フラヴアムAP 108株を用い
る特許請求の範囲第2項記載のL−プロリンの製
造方法。 5 3,4−デヒドロプロリンおよび増大した浸
透圧の双方に対して同時に耐性でありかつL−プ
ロリンを異化することができないブレヴイバクテ
リウム・フラヴアムAP 110株またはブレヴイバ
クテリウム・フラヴアムAP 113株を用いる特許
請求の範囲第2項記載のL−プロリンの製造方
法。[Scope of Claims] 1. A property selected from the group consisting of the property of a microorganism that is simultaneously resistant to both 3,4-dehydroproline and increased osmotic pressure, and the property of a microorganism that is unable to catabolize L-proline. using a mutant strain of a microorganism of the genus Brevibacterium having at least one of the following and having the ability to produce L-proline, in a nutrient medium containing a carbon and nitrogen source, an inorganic salt, and a stimulant for the growth of the microorganism. The mutant strain of the Brevibacterium microorganism is grown until the desired product L-proline is accumulated in the culture solution, and the desired product is recovered from the culture solution. A method for producing L-proline. 2 Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Institute
Mutant strains of the following Brevibacterium flavum species deposited at the Institut Genetiki; Brevibacterium flavum AP 108 strain;
Registration number B3320; Breviibacterium flavum AP 109 strain,
Registration number B3319; Brevibacterium flavum AP 110 strain,
Registration number B3318; Breviibacterium flavum AP 111 strain,
Registration number B3258; Breviibacterium flavum AP 112 strain,
Registration number B3259; or Brevibacterium flavum AP 113 strain,
Registration number B3260; The method for producing L-proline according to claim 1. 3 Brevibacterium flavum strain AP 111, Brevibacterium flavum strain AP 112 or Brevibacterium flavum AP that is simultaneously resistant to both 3,4-dehydroproline and the increased osmotic pressure of the medium The method for producing L-proline according to claim 2, using strain 109. 4. The method for producing L-proline according to claim 2, which uses Brevibacterium flavum AP 108 strain that is unable to catabolize L-proline. 5 Brevibacterium flavum AP 110 strain or Brevibacterium flavum AP 113 strain that is simultaneously resistant to both 3,4-dehydroproline and increased osmotic pressure and is unable to catabolize L-proline The method for producing L-proline according to claim 2, which uses the following.
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