[发明专利]物质的生产方法

说明书

                    技术领域

本发明涉及利用微生物来生产目的物质的方法。本发明的典型微生物包括属于埃希氏杆菌属(Escherichia)的微生物和棒状杆菌，它们被传统用于多种物质生产中。所生产的目的物质，包括L-氨基酸、抗生素、维生素、生长因子、生理活性物质，以及其他传统由微生物生产的物质。本发明公开了在利用微生物的物质生产方法中，提高最终目的产物产率所使用的方法。

                    技术背景

L-氨基酸发酵是使用微生物生产目的产物的公知方法的典型例证。L-氨基酸不仅被用于调味品和食品，也用于作各种的医药营养混合物组分，用作动物饲料添加剂，制药业及化学工业中的药剂，以及作为利用微生物产生L-氨基酸如L-赖氨酸和L-高丝氨酸等的生长因子。作为用于发酵法生产L-氨基酸的微生物，众所周知的有棒状杆菌属于埃希氏杆菌属、棒状杆菌属(Bacillus)、及沙雷氏菌属(Serratia)的微生物。

野生型微生物(野生型株)、由野生株诱导而得的营养缺陷株、作为多种耐药性突变株的、由野生株诱导而得的代谢调节变异株以及既有营养缺陷株和代谢调节变异株两方面性质的株都可用于发酵法生产L-氨基酸。营养缺陷株所需物质随不同的株而不同，并且，对于同种物质，不同的营养缺陷株要求程度亦不同。同样，对于作为耐药性变异株的代谢调节变异株亦有多样性。

近年来，使用了重组DNA技术进行L-氨基酸的发酵生产。此技术的原理是在宿主微生物中，富集L-氨基酸生物合成酶(系)，强化宿主微生物的L-氨基酸生物合成系统。参见「氨基酸发酵学会出版中心1986」。

但是，传统用于发酵法生产L-氨基酸的微生物，其L-氨基酸生物合成途径、以及辅酶的生物合成途径等，与野生型微生物的生物合成途径没有什么不同。即，L-氨基酸生产微生物的育种，对于在L-氨基酸生物合成途径中存在的最终产物或类似物是脱敏的。为了如此育种，对微生物细胞提供营养要求性及耐药性，用重组DNA技术，进行生物合成酶(系)基因的扩增。

另外，除L-氨基酸以外，利用微生物发酵法生产的物质有很多。例如抗生素和维生素。抗生素有各种各样的种类，有多种物质作为其生物合成的前体。如糖、氨基酸、醋酸、丙酸、甲羟戊酸等。通过前体之外的多种代谢物的转换过程，从这种前体中产生目的抗生素。对于维生素和其他生物产生物质也有同样的机制。

在利用微生物生产上述各种物质的时候，每种物质都是由微生物细胞内的生物合成途径来生产的。有一种重要的辅酶是生物合成体系中相应酶充分起作用所必需的，它就是还原型烟酰胺腺苷二核苷酸磷酸(以下称作NADPH)，但是，对于NADPH和利用微生物生产物质的关系，尚未报导。

与NADPH的产生有关的酶之一是烟酰胺二核苷酸转氢酶(以下称作转氢酶)。该酶被公认存在于包括埃希氏杆菌属微生物的各种生物中。大肠杆菌是埃希氏杆菌属的典型微生物，其转氢酶的纯化(David M.Clarke and Philip D.Bragg，Eur.J.Biochem.，149，517-523(1985))，其编码基因的克隆(David M.Clarke and Philip D.Bragg，J.Bacteriology，162，367-373(1985))，基因的核苷酸序列的测定(David M.Clarke，Tip W.Loo，Shirley Gillam，and PhilipD.Bragg，Eur.J.Biochem.158，647-653(1986))已进行，也明确了该酶的存在。然而，该酶的生理活性几乎未知。这一点被该酶缺陷株没有表现型表达的事实所证明。

                发明公开内容

本发明的主题是，提高微生物产生目的物质的产率，包括步骤：在培养基中培养微生物，使目的物质在该培养基中生成并蓄积，收集该目的物质。

传统的提高目的物质的方法是：对于目的物质的生物合成途径产生的终产物或其他物质引起的合成调节的失敏，或对于存在于微生物细胞中的目的物质合成所必需的辅酶的失敏。本发明是根据提及以外的全新的原理，给出一种提高目的物质产率的方法。

对于在生物体内进行的物质如L-氨基酸的生物合成，要起多种还原反应。辅酶NADPH被生理性用作生活期内还原物质。例如，对于L-谷氨酸的生物合成途径，谷氨酸脱氢酶要求NADPH作为辅酶。对于L-赖氨酸的生物合成途径中，天冬氨酸半醛脱氢酶、二氢吡啶二羧酸还原酶也要求NADPH作为辅酶。