Spôsob fermentačnej výroby aminokyselín a derivátov aminokyselín fosfoglyceránovej skupiny

Číslo patentu: E 440

Dátum: 10.07.2003

Autor: Maier Thomas

Je ešte 13 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka postupu na výrobu aminokyselín O-acety 1-L serínu, N-acetyl-L-serínu, L-cysteínu pomocou fermentácie.Výroba dvadsiatich prírodných proteinogénnych aminokyselín sa dnes uskutočňuje prevažne fermentáciou mikroorganizmami. Pritom sa využíva to, že mikroorganizmy disponujú odpovedajúcimibiosyntéznymi cestami na syntézu prírodných aminokyselín.Takéto biosyntézne cesty však podliehajú V kmeňoch divokého typu prisnej kontrole, ktorá zaručuje, že aminokyseliny sú vyrábané len pre vlastnú potrebu bunky. Dôležitým predpokladom na efektívny výrobný postup preto je, aby boli k dispozicii vhodné mikroorganizmy, ktoré, V protiklade k organizmom divokého typu, vykazujú výrazne vystupňovanú výkonnosť na výrobuTakéto mikroorganizmy, ktoré nadprodukujú aminokyseliny,môžu byť vyrobené klasickými mutačnými/selekčnými postupmi a/alebo modernými, cielenými rekombinantnými technikami(metabolické inžinierstvo). Pri posledne nmnovanom sa najprv identifikujú gény alebo alely, ktoré svojou zmenou, aktiváciou alebo inaktiváciou vyvolajú nadprodukciu. Tieto gény/alely sa potom molekulárnebiologickými technikami vnesú do kmeňa mikroorganizmu alebo sa inaktivujú, takže sa docieli optimálna nadprodukcia. Často však vedie až kombinácia viacerých rôznychopatrení ku skutočne efektívnej produkcii.Trieda fosfoglycerových aminokyselín je definovaná tak, ide o aminokyseliny, ktoré sú vo svojej biosyntéze odvodené od 3 fosfoglycerovej kyseliny. Prirodzená cesta látkovej výmeny vedie pritom najprv cez medzistupne 3-fosfohydroxypyruvát a 3-fosfo-Lserin k L-serínu. L-serín možno ďalej premeniť na glycín, resp.Na fermentatívnu výrobu aminokyselín fosfoglycerovej triedy,predovšetkým L-serínu a L-cysteínu, je už V stave techniky známych niekoľko génov/alel, ktorých použitie vedie- Alely serA, ako je to popísané v EP 0620853 B 1 alebo EP 0931833 A 2.Tieto alely serA kódujú 3-fosfoglyglycerát-dehydroge názy, ktoré podliehajú zníženej spätnoväzbovej inhibícii L serinom. Tým sa tvorba 3-hydroxypyruvátu do značnej mieryodpútava od serinovej hladiny bunky.- Alely cysE, ako je opísané V- Takagi H. a kol., 1999, FEBS Lett. 452 323 až 327, sa vložia do kmeňa mikroorganizmu.Tieto alely cysE kódujú serín-O-acetyl-transferázy,ktoré podliehajú zníženej spätnoväzobnej inhibícii Lcysteínom. Tým sa tvorba O-acetyl-L-serínu, resp. L-cysteínu do značnej miery odpútava od cysteínovej hladiny bunky.- Effluxné gény, ako je to opísané V EP 0885962 A 1Popísaný gén orf kóduje pravdepodobne effluxný systém, ktorý je vhodný na vyplavovanie antibiotík a iných toxických látok a vyvoláva nadprodukciu L-cysteínu, L-cystínu, N-acetyl serínu a/alebo tiazolidínových derivátov.- gén cysB ako je to opisané V DE 19949579 C 1 gén cysB kóduje ústredný qénový regulátor sírnej látkovej výmeny a tým hraje rozhodujúcu úlohu pri príprave sulfidú naZo stavu techniky je taktiež známe, že uvedené postupy môžu viesť tiež k cysteínovým derívátom. Tak môže počas fermentácievzniknúť LL-cystín ako oxidačný produkt L-cysteínu alebo 2 metyl-tiazolidín-2,4-dikarbónová kyselina ako kondenzačný produkt L-cysteínu a pyruvátu. Pretože L-cystein je ústredný sírny donor bunky, môžu byť opísané postupy použité tiež ako východzí bod na výrobu najrôznejších metabolitov s obsahom sírypredloženého vynálezu treba chápať ako deriváty L-cysteínu.Okrem toho bolo opísané, že pri vhodnom postupe môžu byť ako hlavné fermentačné produkty vytvorené tiež aminokyseliny Nacetyl-L-serín (EP-Al-0885962), resp. O-acetyl-L-serín (DE-A 10107002). L-serín môže byť podľa DE-A-10219851 zase pomerne jednoducho získaný z fermentačnej kaše obsahujúcej N-acetyl-L serín.EP-A-1 016 710 ukazuje V príkladoch 1 až 8 produkty rôznych aminokyselín po zvýšenej expresii plazmidu, ktorý obsahujeNAKAMORI A KOL. ,overproduction of L-cysteine and L-cystine by Escherichia coli strains with a genetically altered serine acetyltransferase - nadprodukcia L-cysteínu a L-cystínu kmeňa Escherichia coli s geneticky zmenenou serínovou acetyltransferázou APPLIED AND ENVIROMENTAL MICROBIOLOGY, WASHINGTON,DC, USA, sv. 64, č. 5, máj 1998 (1998-O 5), strany 1607 až 1611,XP 002115630 ISSN 0099-2240 odhaľuje výrobu L-cysteínu a L cystínu V E. coli pomocou mutovanej serinacetyltransferázy.Úlohou predloženého vynálezu je dať k dispozícii rekombinantný kmeň mikroorganizmu, ktorý umožňuje nadprodukciu O-acetyl-L-serínu, N-acetyl-L-serinu alebo L-cysteínu. Ďalšou úlohou je dať k dispozícii fermentatívny postup na výrobu Oacetyl-L-serínu, N-acetyl-L-serínu alebo L-cysteínu pomocouUvedená úloha je riešená pomocou kmeňa mikroorganizmu, ktorý je vhodný na fermentatívnu výrobu O-acetyl-L-serinu, N-acetyl-Lserínu alebo L-cysteínu, obsahujúceho cysE-alelu kódujúcu serínO-acetyl-transferázu, ktorá vykazuje zníženú spätnoväzobnú inhibíciu L-cysteínom, vyrobiteľným z východzieho kmeňa,vyznačujúceho sa tým, že voči východziemu kmeňu vykazuje zvýšenúexpresiu génu yfiK alebo homológa yfiK.Gén yfiK z Escherichia coli bol V rámci sekvenovania génomu(Blattner a kol. 1997, Science 277 1453 až 1462) identifikovaný ako otvorený čítací rámec a kóduje proteín s 195 aminokyselinami. Doteraz ale nebolo možné génu yfiK priradiť žiadne fyziologické funkcie. Tiež databanková rešerš proteínov so sekvenčnou homológiou (Algoritmus FASTA z balíka GCG Wisconsin Package, genetic Computer Group (GLG) Madison,Wisconsin) poskytla málo objasnení, pretože sú uvádzané len podobnosti s proteínmi, ktorých funkcia je taktiež neznáma. Jediný záchytný bod pre možnú aktivitu yfiK génového produktu možno nájsť u Aleshin a kol. (Trends in Biol. Sci., 1999, 24 133 až 135). Tam sa požaduje štruktúrny motív, ktorý má charakterizovať proteínovú skupinu aminokyselinoVých-effluxproteínov. Pretože sa tento slabý motív zhodnosti vyskytuje tiež V YfiK-proteíne, mohol by YfiK-proteín predstavovať effluxný systém pre aminokyseliny. Pre odborníka je však celkom nemožné vyvodiť z toho závery na konkrétne aminokyselinové substráty YfiK-proteínu. Zistenie, že YfiK génový produkt V produktoch aminokyselín fosfoglycerovej triedy má kladný prínos, je hlavne preto prekvapivé, pretože s YdeD qénovým produktom bol už opísaný effluxný proteín pre aminokyseliny fosfoglycerovej triedy v Escherichia coli (Dañler a kol. Mol. Microbiol., 2000,36 1101 až 1112) a existencia druhého systému je celkom neočakávaná. Zaujímavé je, že neexistujú žiadne štruktúrnepodobnosti medzi yfiK a ydeD génovýmí produktami.

MPK / Značky

MPK: C12P 13/00

Značky: výroby, aminokyselin, spôsob, skupiny, fosfoglyceránovej, fermentačnej, derivátov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/21-e440-sposob-fermentacnej-vyroby-aminokyselin-a-derivatov-aminokyselin-fosfoglyceranovej-skupiny.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob fermentačnej výroby aminokyselín a derivátov aminokyselín fosfoglyceránovej skupiny</a>

Podobne patenty