[发明专利]通过使用棒状菌突变株发酵生产5'－一磷酸黄苷的方法

说明书

                       技术领域

本发明涉及一种生产5’-一磷酸黄苷的发酵方法以及其中使用的微生物。

5’-一磷酸黄苷(XMP)是嘌呤核苷酸生物合成的一种中间体并且被用作生产已知作为风味剂[Kuninaka(1960)《日本农业化学协会杂志》(J.Agr.Chem.Soc.Japan)34，489]的5’-一磷酸鸟苷(GMP)的工业原料和用于合成药物的原料[美国专利5,736,530]。

                  相关现有技术的描述

已知通过直接发酵方法生产5’-一磷酸黄苷的方法包括使用棒状菌(coryneform bacteria)的各种菌株的方法。据发现谷氨酸棒杆菌(谷氨酸微球菌)和产氨短杆菌(现被重新命名为产氨棒杆菌)的需要鸟嘌呤或需要腺嘌呤-鸟嘌呤的突变株在合适的发酵条件下积累了大量的XMP[Misawa等人，1964，《农业生物化学》(Agr.Biol.Chem.)28，690-693，Misawa等人，1964，《农业生物化学》(Agr.Biol.Chem.)28，694-699，Demain等人，1965，《Aool.Vicrobiol.》13，757-765；Misawa等人，1969，《农业生物化学》(Agr.Biol.Chem.)33，370-376]。通过这些菌株积累XMP似乎是由于从细胞中直接分泌出从头合成的核苷酸，这是因为XMP焦磷酸化酶(黄嘌呤phosphorybosyltransferase)非常少甚至是缺乏的，并且通过生长的细胞并不将外源提供的黄嘌呤转化为XMP[Misawa等人，1964，《农业生物化学》(Agr.Biol.Chem.)28，694-699]。

此外，据报道通过具有弱的5’-核苷酸酶活性的枯草芽孢杆菌之需要腺嘌呤或需要腺嘌呤-鸟嘌呤的突变株积累了XMP以及IMP[Akiya等人，1972《农业生物化学》(Agr.Biol.Chem.)36，227-234]。

之后描述了一种使用具有弱的核苷酸酶活性并且具有更高XMP产率的产氨棒杆菌之腺嘌呤渗漏且需要鸟嘌呤的突变株的方法[Fujio等人，1984，《发酵技术杂志》《J.Ferment.Technol.》62，131]。

此外，也已经进行了通过赋予产氨棒杆菌的5’-一磷酸黄苷产生菌株其它的特性来提高其产率的尝试。现已发现通过使需要腺嘌呤-鸟嘌呤的突变株对溶菌酶具有敏感性[韩国专利公开号86-248及89-540]或者对细胞壁抑制性抗生素具有抗性[日本专利延迟公开号60-156399A2]就可以极大地提高产氨棒杆菌的5’-一磷酸黄苷产生菌株的产率。

对溶菌酶的敏感性以及对抗生素的抗性显然与5’-一磷酸黄苷的胞质膜渗透性有关。

众所周知使微生物细胞处于应激(温度，辐射、饥饿、抑制剂和抗生素)之下的多种处理都会导致RNA和DNA的破坏，继而分泌出核酸衍生物[A.Demain(1968).“通过发酵生产嘌呤核苷酸”《工业微生物学进展》(Progress inIndustrial Microbiology)第18卷，编辑D.J.D.Hockenhull.J.&A.Churchill有限公司，伦敦]。目前通常接受的是代谢物垮过胞质膜的渗透一般是由或多或少的特异性流出的转运蛋白介导的[Pao等人，1998《微生物学分子生物学回顾》(Microbiol.Mol.Biol.Rev.)62，1-34；Paulsen等人，1998《分子生物学杂志》(J.Mol.Biol.)277，573-592；Saier等人，1999《分子微生物学生物技术杂志》(J.Mol.Microbiol.Biothechnol.)(1999)1，257-279]。反之，可以合理地推测出这些转运蛋白可以在应激条件下被诱导或激活。据表明在许多年前[Billen，D.(1957)《Arch.Bichem.Biophys.》67，333-340]，紫外线或X射线照射的大肠杆菌细胞分泌出游离的碱基、核苷、单核苷酸和ATP。由于没有发现DNA衍生物或肽，因此这种释放并非是细胞溶解的结果。对于释放最大时需要葡萄糖和无机磷酸盐并且砷酸盐或低温的抑制作用表明其涉及了酶促作用，其中可能包括转运蛋白的合成。