Microorganismo que presenta una mayor productividad de L-valina y proceso para la producción de L-valina utilizando el mismo.

Cepa KCCM11201P de Corynebacterium glutamicum productora de L-valina.

Microorganismo que presenta una mayor productividad de L-valina y proceso para la producción de L-valina utilizando el mismo

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere a un microorganismo que presenta una mayor productividad de L-valina y a un proceso para la producción de L-valina utilizando el mismo.

2. Descripción de la técnica anterior

Se utilizan L-aminoácidos en medicina humana, en particular en la industria farmacéutica, industria de alimentos y nutrición animal o similares. En particular, los aminoácidos de cadena ramificada se refieren a tres aminoácidos entre nueve aminoácidos esenciales: L-valina, L-leucina, y L-isoleucina. A diferencia de otros aminoácidos, que se metabolizan mayoritariamente en el hígado, los aminoácidos de cadena ramificada se metabolizan principalmente en el tejido muscular y sirven como fuente de energía durante el ejercicio. Como se sabe que los aminoácidos de cadena ramificada juegan un papel importante en el mantenimiento y crecimiento muscular durante el ejercicio, su utilización está en expansión. Específicamente, se ha utilizado la L-valina como componente de alimentos, ya que se ha descrito que la L-valina presenta un alto poder reductor y sirve para mejorar el rendimiento de la lactancia en las cerdas. La L-valina también se ha utilizado en soluciones de infusión y complejos de aminoácidos con fines médicos, y en complementos para la salud y aditivos en bebidas.

Un microorganismo utilizado para la producción de L-aminoácidos está representado por las bacterias corineformes, en particular Cor y nebacterium glutamicum. Debido a la alta importancia de las bacterias corineformes en la producción industrial, los procesos para la producción de L-aminoácidos que utilizan microorganismos están continuamente experimentando mejoras. Por ejemplo, las mejoras se realizan para mejorar el proceso en relación a la agitación y la introducción de oxígeno, o composiciones del medio de cultivo, tales como concentración de azúcar durante la fermentación. Para mejorar la productividad de L-aminoácidos de estos organismos, se utilizan ampliamente procesos de selección y procesos de selección de mutantes. Por ejemplo, existe un proceso de selección y utilización de microorganismos que son resistentes a antimetabolitos, tales como un derivado de isoleucina, hidroxamato de isoleucina (Kisumi M et al., (1972) Journal of Bacteriology 110: 761-763) , un derivado de L-valina, 2-tiazol alanina (Tsuchida T et al., (1975) Agricultural and Biological Chemistr y , Japan 39: 1319-1322) o un derivado de leucina, a-aminobutirato (Ambe-Ono Y et al., (1996) Bioscience Biotechnology Biochemistr y 60: 13861387) , o auxotróficos para metabolitos que tienen una relevancia reguladora y producen L-aminoácidos (Eva Radmacher et al., (2002) Applied and Environmental Microbiology, Vol. 68 pág. 2246-2250) .

El documento EP 0287123 describe microorganismos productores de L-valina y un proceso para la producción de L-valina mediante fermentación.

El documento US 3.970.519 describe microorganismos del género, Brevibacterium o Cor y nebacterium, que resisten la inhibición por retroalimentación por leucina o sus análogos y requieren por lo menos uno entre isoleucina, treonina o metionina como nutriente de crecimiento y producen L-leucina bajo condiciones de cultivo aeróbicas.

Mientras tanto, uno de los aminoácidos de cadena ramificada, L-valina, se biosintetiza en un microorganismo partiendo de ácido pirúvico a través de ácido acetoláctico, ácido dihidroxi isovalérico y ácido cetoisovalérico. Estos metabolitos intermedios se producen mediante actividades catalíticas de la acetohidroxiácido sintasa, acetohidroxiácido isomeroreductasa, dihidroxiácido deshidratasa, y transaminasa B. Sin embargo, estas enzimas también están implicadas en la biosíntesis de L-isoleucina partiendo de ácido cetobutírico y ácido pirúvico, y la Lleucina también se biosintetiza a partir del metabolito intermedio, ácido cetoisovalérico a través del ácido 2isopropilmálico, ácido 3-isopropilmálico, y cetoisocaproico. Por lo tanto, dado que las enzimas utilizadas en los mecanismos biosintéticos de los aminoácidos de cadena ramificada, concretamente, L-valina, L-isoleucina, y Lleucina, son idénticas, es difícil producir sólo uno de los aminoácidos de cadena ramificada mediante fermentación industrial. Adicionalmente, tiene lugar la inhibición por retroalimentación por el producto final L-valina o derivados de la misma, lo cual dificulta la producción industrial en masa de L-valina.

Para resolver estos problemas, se han realizado muchos estudios para desarrollar microorganismos productores de L-valina con resistencia a L-valina o derivados de la misma para la producción de L-valina y se ejemplifican por un proceso de utilización de un microorganismo con resistencia a ácido D, L-aminobutírico (Patente Japonesa abierta a inspección No. S63-160592) , un proceso de utilización de un microorganismo que es resistente a tiazol alanina y auxotrófico para leucina, isoleucina, o treonina (Patente Japonesa abierta a inspección No. S52-116) , un proceso de utilización de un microorganismo con resistencia a aminoetilcisteína (Patente Japonesa abierta a inspección No. S58-2678) , un proceso de utilización de un microorganismo con resistencia a L-valina en un medio complementado con ácido acético y con sensibilidad a ácido pirúvico en un medio complementado de glucosa (Patente de Estados Unidos No. 5, 521, 074, Patente Coreana No. 1995-0005133) , un proceso de utilización de un microorganismo con resistencia a policétido (Patente Coreana No. 1996-0016871) o similares.

Sin embargo, los microorganismos productores de L-valina desarrollados actualmente son resistentes a únicamente un material individual o un material limitado de L-valina o derivados de la misma y, de este modo, aún existe la necesidad de desarrollar microorganismos productores de L-valina con una resistencia a varios materiales implicados en el control por retroalimentación de la biosíntesis de L-valina.

Por estas razones, los presentes inventores han empleado muchos esfuerzos por desarrollar microorganismos capaces de producir L-valina en un rendimiento superior que el resto de cepas convencionales. Como resultado, hallaron que una cepa mutante, obtenida de un microorganismo productor de ácido glutámico, produce L-valina con un rendimiento elevado y con resistencia a numerosos derivados de L-isoleucina y derivados de L-valina, específicamente, ácido a-aminobutírico (ABA) , a-hidroxivalina (AHV) , tiazol alanina (TA) , y norvalina (NV) , completando así la presente invención.

Descripción resumida de la invención [0010] La presente invención se define por el juego de reivindicaciones adjunto.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una cepa de Cor y nebacterium glutamicum productora de L-valina, KCCM11201P.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para producir L-valina utilizando la cepa.

Breve descripción de los dibujos [0013] La figura 1 muestra un mecanismo biosintético de L-valina como producto final de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas [0014] En una realización, la presente invención proporciona una cepa de Cor y nebacterium glutamicum productora de L-valina, KCCM11201P.

Tal como se utiliza en el presente documento, el término “L-valina” significa un L-aminoácido con una fórmula química (CH3) 2CHCH (NH2) COOH, que es uno de los aminoácidos esenciales y pertenece estructuralmente a los aminoácidos de cadena ramificada, junto con L-leucina y L-isoleucina.

Mientras tanto, la biosíntesis de L-valina en un microorganismo es tal como se muestra en la figura 1, en la que la L-valina se biosintetiza partiendo de ácido pirúvico a través de ácido acetoláctico, ácido dihidroxi isovalérico y ácido cetoisovalérico. Además, el mecanismo biosintético es catalizado por enzimas, tales como acetohidroxi ácido sintasa, acetohidroxi ácido isomeroreductasa, dihidroxi ácido deshidratasa y transaminasa B. Sin embargo, estas enzimas se utilizan de manera idéntica en los mecanismos biosintéticos de los aminoácidos de cadena ramificada, en particular, L-valina, L-isoleucina y L-leucina, y, de este modo, es difícil producir sólo uno de los aminoácidos de cadena ramificada mediante fermentación industrial. En particular, tiene lugar la inhibición por retroalimentación por el producto final L-valina o derivados de la misma, lo cual dificulta la realización de la producción industrial en masa de L-valina. Para la resolución de este problema, la cepa de la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Cepa KCCM11201P de Cor y nebacterium glutamicum productora de L-valina.

2. Cepa KCCM11201P, según la reivindicación 1, en la que la cepa presenta resistencia a ácido a-aminobutírico (ABA) , a-hidroxivalina (AHV) , tiazol alanina (TA) y norvalina (NV) .

3. Proceso para producir L-valina, que comprende cultivar KCCM11201P, según la reivindicación 1, en un medio de cultivo. 10

4. Proceso, según la reivindicación 3, que comprende además recuperar la L-valina del medio de cultivo de KCCM11201P.

5. Proceso, según la reivindicación 3, en el que el cultivo se realiza a una temperatura de 20 a 45°C bajo 15 condiciones aeróbicas durante 10 a 160 horas.

Figura 1