JPH02472A - Production of l-glutamic acid - Google Patents
Production of l-glutamic acidInfo
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- JPH02472A JPH02472A JP32995888A JP32995888A JPH02472A JP H02472 A JPH02472 A JP H02472A JP 32995888 A JP32995888 A JP 32995888A JP 32995888 A JP32995888 A JP 32995888A JP H02472 A JPH02472 A JP H02472A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は遺伝子の新規形質発現方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a novel method for gene expression.
さらに詳細には本発明は少なくとも一種の遺伝子を含む
DNA断片とベクターDNAとの組換え体で、かつ両D
NAの少なくとも一方が宿主菌株に対して外来性である
組換え体DNAを用いコリネバクテリウム属またはブレ
ビバクテリウム属に属する微生物から選ばれる宿主菌株
を形質転換して得られる形質転換株を培地に培養し、該
遺伝子の形質を発現させることを特徴とする遺伝子の形
質発現方法に関する。More specifically, the present invention provides a recombinant product of a DNA fragment containing at least one gene and a vector DNA, and
A transformed strain obtained by transforming a host strain selected from microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium using a recombinant DNA in which at least one of the NAs is foreign to the host strain is used as a medium. The present invention relates to a method for expressing a gene, which is characterized by culturing and expressing the trait of the gene.
組換え遺伝子技法は大tl!菌を宿主として確立され、
現在までにソマトスタチン、インシュリン、ヒト生長ホ
ルモン、ヒトインターフェロン−α、ヒトインターフェ
ロン−β、口締病ワクチンなどのベブタイドやワクチン
などの製造が可能であることが示された。生理活性の高
いこれらベブタイドやワクチンの発現の宿主として大腸
菌は多くの場合十分であると考えられるが、さらに高い
生産性、菌体外への分泌、グリコジル化を求めあるいは
菌体内毒素の混入を避けるため、酵母や枯草菌なども宿
主として開発されてきている。Recombinant gene technology is a big deal! established as a bacterial host,
To date, it has been shown that it is possible to produce bebutides and vaccines such as somatostatin, insulin, human growth hormone, human interferon-α, human interferon-β, and mouth-to-mouth disease vaccine. Although Escherichia coli is considered to be sufficient as a host for the expression of these highly bioactive bebutides and vaccines in many cases, higher productivity, extracellular secretion, and glycosylation are required, or the contamination of intracellular toxins is avoided. Therefore, yeast and Bacillus subtilis have also been developed as hosts.
ペプタイド、蛋白質などの生理活性物質を生産する場合
は、上記のような既に組換えDNA技法が確立されてい
るか、その基礎が整っている菌株を利用すればより)が
、アミノ酸、核酸、ビタミン、抗生物πなどの物質の工
業的生産性の向上を組換えDNA技法により行う場合に
は、同技法を従来使用されているそれぞれの生産菌に適
用する工夫が必要である。When producing physiologically active substances such as peptides and proteins, it is better to use strains for which recombinant DNA techniques such as those mentioned above have already been established or for which the basics are in place). In order to improve the industrial productivity of substances such as antibiotic π using recombinant DNA technology, it is necessary to devise ways to apply the same technology to each of the conventionally used producing bacteria.
コリネバクテリウム・グルタミクムは微生物によるアミ
ノ酸の工業的!!2造に最初に用いられた微生物で、以
後コリネバクテリウム属を含むコリネフォルムバクテリ
アによるグルタミン酸、リジン、アラニン、ヒスチジン
、トリプトファン、チロシン、フェニルアラニン、スレ
オニン、イソロイシン、バリン、ロイシン、グルタミン
、プロリン、アルギニンなどのアミノ酸の工業的生産が
開発され、今日ではほとんどのアミノ酸は微生物により
生産されるに至っている。Corynebacterium glutamicum is an industrial amino acid produced by microorganisms! ! The microorganism that was first used in the production of 2, and has since been used to produce glutamic acid, lysine, alanine, histidine, tryptophan, tyrosine, phenylalanine, threonine, isoleucine, valine, leucine, glutamine, proline, arginine, etc. by coryneform bacteria including the genus Corynebacterium. Industrial production of amino acids has been developed, and today most amino acids are produced by microorganisms.
従ってこれら微生物における組換えDNA技法の確立は
、今後アミノ酸生産の向上のために極めて重要であると
考えられる。Therefore, the establishment of recombinant DNA techniques in these microorganisms is considered to be extremely important for improving amino acid production in the future.
組換えDNA技法は、例えば
(1) 制限酵素による目的遺伝子を含むDNAの断
片化
(2)同一制限酵素によるベクターDNAの単一切断に
よる直鎖状化
(3) 上記(1)、(2)の生成物の混合によるア
ニーリングとDNAリガーゼを用いる連結による組換え
体DNAの作成
(4)上記組換え体DNAの宿主菌株への導入(形質転
換)
(5)目的遺伝子を含む組換え体の選択と選択されたク
ローンの純化
の各段階によりなる。このようにして得られる組換え体
保有株の造成の効率は、上記各段階の積ともいうべきも
ので各段階を検証する手段を準備し、各段階の効率を知
りこれを向上することなしには目的遺伝子の発現可能な
形質転換株を得ることができない。またこのようにして
目的遺伝子を含む組換え体DNAを有する形質転換株が
得られたとしても、該遺伝子が宿主菌株に対して外来性
である場合には該遺伝子の発現に際し種々のr4望があ
ることが知られており〔“化学と生物″18.110〜
118 (197g) )その発現を行わせることは非
常に困雑である。Recombinant DNA techniques include, for example, (1) fragmentation of DNA containing the target gene with restriction enzymes (2) linearization by single cleavage of vector DNA with the same restriction enzyme (3) (1) and (2) above. Creation of recombinant DNA by annealing by mixing the products and ligation using DNA ligase (4) Introduction of the above recombinant DNA into a host strain (transformation) (5) Selection of a recombinant containing the target gene and each step of purification of the selected clone. The efficiency of creating a recombinant strain obtained in this way can be said to be the product of each of the above steps, so it is important to prepare a means to verify each step, know the efficiency of each step, and improve it. It is not possible to obtain a transformed strain capable of expressing the target gene. Furthermore, even if a transformed strain having recombinant DNA containing the target gene is obtained in this way, if the gene is foreign to the host strain, various r4 desires may occur during expression of the gene. It is known that there is [“Chemistry and Biology” 18.110~
118 (197g)) its expression is very difficult to achieve.
コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属に属
する微生物を宿主として用い、これに該宿主に対して外
来性である目的遺伝子またはベクターを含む組換え体D
NAを導入して該目的遺伝子の形質を発現させた例は今
まで全く知られていない。Recombinant D using a microorganism belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium as a host and containing a target gene or vector foreign to the host.
Until now, there has been no known example of expressing the trait of the target gene by introducing NA.
コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属に属
する微生物を宿主とする組換えDNA技法においても、
これら微生物中で自律複製し、選択可能な表現型を存し
、多くの遺伝子のクローニングに用いうるベクター系の
造成と、効率のよい形質転換系の確立が必要である。さ
らに上記したような障壁の解消方法の確立が必要である
。In recombinant DNA techniques using microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium as hosts,
It is necessary to construct a vector system that autonomously replicates in these microorganisms, has a selectable phenotype, and can be used for cloning many genes, and to establish an efficient transformation system. Furthermore, it is necessary to establish a method to eliminate the above-mentioned barriers.
本発明者らは先にコリネバクテリウム属またはブレビバ
クテリウム属に属する微生物中で自律複製し、選択可能
な表現型と適当なりローニング部位を有するプラスミド
ベクターを造成する一方効率の高い形質転換系を開発し
た〔特顆昭56−58186(特開昭57−18379
9) 、同56−58187 (特開昭5718649
2) 、同56−65777 (特開昭57−1864
89> 3゜そこで本発明者らは該プラスミドベクタ
ーに既に知られているインビトロにおけるDNA組換え
技法(U、S、 Patent 4.237,224)
を用い、アミノ酸の生合成に関与する外来性遺伝子を含
むD N A断片を連結し、開発した形質転換系を用い
てコリネバクテリウム・グルタミクムし一22株または
その誘導株を形質転換したところ、該外来性遺伝子が該
宿主中で形質を発現され、アミノ酸などの有用物質の生
産の増大に利用することができることを見出し本発明を
完成するに至った。The present inventors previously constructed a plasmid vector that replicates autonomously in microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium and has a selectable phenotype and a suitable loning site, while developing a highly efficient transformation system. Developed [Special conduit 1981-58186 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-18379)
9), 56-58187 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 5718649)
2), 56-65777 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-1864)
89> 3° Therefore, the present inventors applied the already known in vitro DNA recombination technique (U, S, Patent 4.237, 224) to the plasmid vector.
When a DNA fragment containing an exogenous gene involved in amino acid biosynthesis was ligated using the DNA fragment, and the developed transformation system was used to transform Corynebacterium glutamicum strain 122 or its derivative strain, We have completed the present invention by discovering that the foreign gene is expressed in the host and can be used to increase the production of useful substances such as amino acids.
以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
本発明は少なくとも一種の遺伝子を含むDNA断片とベ
クターDNAとの組換え体で、かつ両D N Aの少な
(も一方が宿主菌株に対して外来性である組換え体DN
Aを用いコリネバクテリウム嘱またはブレビバクテリウ
ム属に属する微生物から選ばれる宿主菌株を形質転換し
て得られる形質転換株を培地に培養し、該遺伝子の形質
を発現させる方法を提供する。The present invention is a recombinant product of a DNA fragment containing at least one gene and a vector DNA, and has a small amount of both DNAs (one of which is foreign to the host strain).
The present invention provides a method for culturing a transformed strain obtained by transforming a host strain selected from microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium using A, and expressing the trait of the gene.
本発明に用いる遺伝子を含むDNA断片としては、真核
生物、原核生物、ウィルス、バクテリオファージまたは
プラスミドに由来し少なくとも一種の完全な遺伝子を含
むDNA断片があげられる。DNA fragments containing genes used in the present invention include DNA fragments derived from eukaryotes, prokaryotes, viruses, bacteriophages, or plasmids and containing at least one complete gene.
真核生物に由来する遺伝子としては哺乳類とくにヒトの
インターフェロン、インシュリン、生長ホルモンなどの
ベプタイドをコードする遺伝子などがあげられる。原核
生物に由来する遺伝子としては細菌とくにエッ/エリヒ
ア属、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、
バチルス属またよスタフィロコッカス属に属する細菌の
菌株に由来する遺伝子で、細胞の代謝、とくに合成活性
に関与する遺伝子などがあげられる。細胞の代謝または
合成活性とは、アミノ酸、ビタミン、核酸または抗生物
質などの合成ならびにその合成に関与する代謝系を意味
し、本発明においてはアミノ酸トくにグルタミン酸、リ
ジン、スレオニン、ヒスチジンまたはトリプトファンの
生合成活性が好適にあげられる。Examples of genes derived from eukaryotes include genes encoding peptides of mammals, particularly humans, such as interferon, insulin, and growth hormone. Genes derived from prokaryotes include bacteria, especially the genera Et/Elichia, Corynebacterium, Brevibacterium,
Genes derived from strains of bacteria belonging to the genus Bacillus or Staphylococcus, including genes involved in cell metabolism, especially synthetic activity. Cellular metabolic or synthetic activity refers to the synthesis of amino acids, vitamins, nucleic acids, or antibiotics, as well as the metabolic systems involved in the synthesis. Synthetic activity is preferred.
また目的とするペプタイド、蛋白質などのアミノ酸組成
が知られているときは、相当するDNAを合成して用い
ることもできる。DNA合成方法はたとえば、に、1t
akura et LL 5cience 19J!、
1056(1977)に記載の方法に従って行なうこと
ができる。Furthermore, when the amino acid composition of the target peptide, protein, etc. is known, the corresponding DNA can also be synthesized and used. For example, the DNA synthesis method is
akura et LL 5science 19J! ,
1056 (1977).
本発明に用いるベクターとしては、宿主菌と和合性(c
ompat 1ble)で自律増殖できるものでなくて
はならない。具体例としては本発明者らがコリネバクテ
リウム属に属する微生物から採取した、または採取した
ものを誘導して造成したpcGl〔特願昭56−181
01(特開昭57−134500) ) 、ρCG2〔
特願昭56−133557 (特開昭58−35197
)] 、pCG4〔特願昭56−58186 (特開昭
57−183799) )、pCE53、pCE54、
pcGll、pCCoI2p[!thrlなどがあげら
れる。The vector used in the present invention must be compatible with the host bacterium (c
It must be able to reproduce autonomously with ompat 1ble). As a specific example, the present inventors have collected pcGl from a microorganism belonging to the genus Corynebacterium, or produced it by inducing the collected microorganism [Patent Application No. 56-181]
01 (JP-A-57-134500) ), ρCG2 [
Patent application No. 56-133557 (Unexamined patent application No. 58-35197)
)], pCG4 [Japanese Patent Application No. 56-58186 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-183799)), pCE53, pCE54,
pcGll, pCCoI2p[! Examples include thrl.
これらプラスミドを保有する菌株はそれぞれ下記の寄託
番号で工業技術院微生物工業技術研究所ならびに米国ア
メリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託さ
れている。Bacterial strains harboring these plasmids have been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology and the American Type Culture Collection under the following deposit numbers.
プラスミド F[!RM−P ATCCp
CG 1 5865 3180Bp
CG 2 5954 31832p C
G 4 5939 31830p CE
54 39019p CG II
39022p CBlot
39020pEthr l
39021好適にはpcGll 、pCE
54が用いられる。pcallは本発明者らが先に開示
〔特願昭56−18101(特開昭57−134500
) ) したプラスミドで、コリネバクテリウム・グル
タミクム225−57 (ATCC31808、FER
M−P5865)から分離されたプラスミドpcIl;
lにおける制限酵素Bgj!IIのただ一つの切断部
位に、コリネバクテリウム・グルタミクム225−25
0 (ATCC31830、FERM−P5939)か
ら分離されたプラスミドpCG4のストレプトマイシン
および/またはスペクチノマイシン耐性(Sm”/5p
ec’)遺伝子を含むBamH1断片を両者の同一接着
末端を利用して結合させたプラスミドである。Plasmid F[! RM-P ATCCp
CG 1 5865 3180Bp
CG 2 5954 31832p C
G 4 5939 31830p CE
54 39019p CG II
39022p CBlot
39020pEthr l
39021 Preferably pcGll, pCE
54 is used. pcall was first disclosed by the present inventors [Japanese Patent Application No. 56-18101 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-134500)
)) Corynebacterium glutamicum 225-57 (ATCC31808, FER
Plasmid pcIl isolated from M-P5865);
Restriction enzyme Bgj in l! Corynebacterium glutamicum 225-25 at the only cleavage site of II.
0 (ATCC31830, FERM-P5939) of streptomycin and/or spectinomycin resistance (Sm”/5p
This is a plasmid in which the BamH1 fragment containing the ec') gene is joined using the same cohesive ends of both.
pcGllは、分子1約6.8Kbのプラスミドで単一
な制限部位としてBgjNI、Pst lを有しSm’
/5pec”の表現型を与える。pcGll is a plasmid of approximately 6.8 Kb with BgjNI and Pstl as single restriction sites and Sm'
/5 pec”.
pEC54は次のようにして作成することができる。pEC54 can be created as follows.
まず、pcc2をその保存菌コリネバクテリウム・グル
タミクム225−218株(FERIJ−P5954
、ATI:C31832>の培養画体から特願昭56−
133557 (特開昭5835197)に開示した方
法で、pc^22をその保を大腸菌の培養菌体から通常
用いられる方法でa縮単離する。両プラスミドDNAを
各分子中1箇所の切断点をもつ制限酵素たとえばPst
Iで完全消化して直鎖状化した後、プラスミド分子の
両端に単鎖として突き出た同一接着末端で両DNA分子
の連結した和合分子を生成させるためにT4ファージD
N A IJガーゼを作用させる。このDNA混成物
中からの両プラスミド分子の和合連結した組換え体プラ
スミドの取得は、−旦、pG^22に由来する薬剤耐性
で選択されるコリネバクテリウム属あるいはブレビバク
テリウム嘱閑種の形質転換株を分離し、これら形質転換
株の保有するプラスミドを解析することによって達成さ
れる。First, pcc2 was extracted from the preserved bacterium Corynebacterium glutamicum 225-218 strain (FERIJ-P5954).
, ATI:C31832>, patent application 1982-
133557 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5835197), pc^22 is isolated from cultured E. coli cells by a commonly used method. Both plasmid DNAs are digested with a restriction enzyme having one cut point in each molecule, such as Pst.
After complete digestion with I and linearization, T4 phage D was used to generate a conjugate molecule in which both DNA molecules were linked with the same cohesive end protruding as a single strand from both ends of the plasmid molecule.
Apply N A IJ gauze. Obtaining a recombinant plasmid in which the two plasmid molecules are conjugated and linked from this DNA mixture is carried out by first obtaining the traits of the Corynebacterium genus or Brevibacterium spp. selected for drug resistance derived from pG^22. This is achieved by isolating transformed strains and analyzing the plasmids possessed by these transformed strains.
DNA混成物による形質転換は、本発明者らが先に開示
したコリネバクテリウム属およびブレビバクテリウム属
菌種のプロトプラストを使用する形質転換法〔特願昭5
6−58187(特開昭57−186492)および特
願昭56−65777(特開昭57−186489)
)により実施することができる。選択に用いる薬剤はp
c^22に由来する薬剤耐性遺伝子のうち、pGA22
との連結部位となるため挿入不活化されるアンピシリン
耐性遺伝子を除いた他の耐性遺伝子に対応するテトラサ
イクリン(Tc)、クロラムフェニコール(Cm)ある
いはカナマイシン(Km )を使用すればよい。形質転
換株はDNA無添加系で受容菌プロトプラストが正常細
胞へ復帰増殖できない濃度の薬剤(通常、テトラサイク
リン0.4−1.6Jtg/rnl、クロラムフェニコ
ール2.5−5■/mlにヨヒカナマイシンl OO−
800■/ml)を含む高張寒天培地上で復帰するコロ
ニーを分離するか、あるいは、−旦非選択的に再生培地
上で正常細胞に復帰増殖させた後にかき集め、この再懸
濁液を受容菌正常細胞が生育できない濃度の薬剤(通常
、テトラサイクリン0.5−4■/巾1、クロラムフェ
ニコール2−15■/m1およびカナマイシン2−25
μg/ml)を含む寒天培地上で生育するコロニーを分
離することによって得られる。テトラサイクリン、クロ
ラムフェニコールあるいはカナマイシン耐性(Tc”、
Cm”、 Km”とそれぞれいう)により選択された
形質転換株の中には、pG^22由来の他の薬剤耐性形
質をも同時に獲得しているものがある。Transformation with a DNA hybrid can be carried out using a transformation method using protoplasts of Corynebacterium and Brevibacterium species previously disclosed by the present inventors [Patent Application No. 5]
6-58187 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-186492) and Japanese Patent Application No. 56-65777 (Unexamined Japanese Patent Application No. 57-186489)
) can be implemented. The drug used for selection is p
Among the drug resistance genes derived from c^22, pGA22
Tetracycline (Tc), chloramphenicol (Cm), or kanamycin (Km) corresponding to resistance genes other than the ampicillin resistance gene, which is inserted and inactivated because it serves as a linkage site with the ampicillin resistance gene, may be used. The transformed strain is prepared in a DNA-free system with a concentration of drugs (usually tetracycline 0.4-1.6 Jtg/rnl, chloramphenicol 2.5-5 Jtg/ml) that prevents the recipient protoplasts from reverting to normal cells and proliferating. Kanamycin l OO-
Either isolate the reverting colonies on a hypertonic agar medium containing 800 ml/ml) or - scrape them after non-selectively reverting to normal cells on a regeneration medium and transfer this resuspension to recipient bacteria. Concentrations of drugs at which normal cells cannot grow (usually tetracycline 0.5-4μ/1 width, chloramphenicol 2-15μ/ml, and kanamycin 2-25μ)
(μg/ml) by isolating colonies growing on an agar medium containing 1 μg/ml). Tetracycline, chloramphenicol or kanamycin resistance (Tc”,
Among the transformed strains selected by Cm" and Km", some have also acquired other drug resistance traits derived from pG^22.
こうして得られる形質転換株の保有するプラスミドDN
Aは、本発明者らが特願昭56−18101(特開昭5
7−134500)および特願昭56−65777(特
開昭57−186489)に開示した方法で培養菌体か
ら単#I精製でき、さらに各種制限酵素で消化して生成
するD N A Wt片をアガロースゲル電気泳動で解
析する常法により構造を知ることができる。Plasmid DNA possessed by the thus obtained transformed strain
A was filed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 56-18101 (Japanese Unexamined Patent Publication No.
7-134500) and Japanese Patent Application No. 56-65777 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-186489), it is possible to purify single #I from cultured bacterial cells, and further to digest with various restriction enzymes to produce DNA Wt fragments. The structure can be determined by the standard method of analysis using agarose gel electrophoresis.
形質転換株の一株から分離されたプラスミドでpCε5
4である。pCε5 is a plasmid isolated from one of the transformed strains.
It is 4.
pCε54は大きさ約14.5Kbのプラスミドで、単
一制限品位としてεcoRI s Sal I 、 S
ma I 、 Xho lなどを存し、Tc’、 C+
++”、 Km”の表現型を与える。pCε54 is a plasmid approximately 14.5 Kb in size containing εcoRI s Sal I, S as a single restriction quality.
There are ma I, Xho l, etc., Tc', C+
++”, giving a phenotype of Km”.
Xho lはにが遺伝子中にあり、いわゆる挿入不活化
(DNA断片の挿入により当該表現型の発現が妨げられ
る現象)による選択も可能である。Xhol is present in the crab gene, and selection can be performed by so-called insertional inactivation (a phenomenon in which expression of the relevant phenotype is prevented by insertion of a DNA fragment).
プラスミド保育菌株からのプラスミドの採取は、たとえ
ば特願昭56−18101(特開昭57−134500
)、同56−58186(特開昭57−183799)
および同56−133557 (特開昭58−3519
7)に記載の方法に従って行えばよい。Collection of plasmids from plasmid cultured bacterial strains is described, for example, in Japanese Patent Application No. 56-18101 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-134500).
), 56-58186 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-183799)
and 56-133557 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-3519
It may be carried out according to the method described in 7).
遺伝子を含むDNA断片とベクターDNAとの組換え体
の作製は、公知の試験管内組換えD N A技法を駆使
することにより実施できる。Production of a recombinant between a DNA fragment containing a gene and vector DNA can be carried out by making full use of known in vitro recombinant DNA techniques.
試験管内のDNΔ組換えは、通常、目的の遺伝子を含む
供与体DNAとベクターDNAの切断と再結合により行
われる。DNAの切断は、制限酵素を用いれば容易にで
きる。試験管内組換えに使われる制限酵素は生物種を問
わずすべての2本鎮DNA上で特定の塩基配列部分を認
識し切断する。In vitro DNAΔ recombination is usually performed by cutting and recombining donor DNA containing the gene of interest and vector DNA. DNA can be easily cut using restriction enzymes. Restriction enzymes used for in vitro recombination recognize and cleave specific base sequences on all double-stranded DNA, regardless of the species.
その塩基配列は、制限酵素の種類により異なっている。The base sequence differs depending on the type of restriction enzyme.
従って適当な制限酵素を使用することにより目的の遺伝
子は発現機能を損うことなく一つのDNA切断片として
切り出される。同一制限酵素により切断された供与体D
NAとベクターDNAの切断片の末端構造は同一構造を
もち、ある種の制限酵素の場合には1本鎖が突き出た接
着末端を与え、別の制限酵素では、平滑末端を与える。Therefore, by using an appropriate restriction enzyme, the gene of interest can be excised as a single DNA fragment without impairing its expression function. Donor D cleaved by the same restriction enzyme
The end structures of the cut fragments of NA and vector DNA have the same structure; some restriction enzymes give cohesive ends with a protruding single strand, while other restriction enzymes give blunt ends.
いずれの末端であれ同一制限酵素で切断する限り供与体
DNAの切断片とベクターDNAの切断片は、T4ファ
ージDNAリガーゼにより連結することができる。As long as both ends are cleaved with the same restriction enzyme, the cut fragments of donor DNA and vector DNA can be ligated using T4 phage DNA ligase.
両DNAを異なる制限酵素で切断した場合も、例えば、
接着末端をDNAポリメラーゼで修復して2本鎖として
、平滑末端になおしてから結合したり、ターミナルトラ
ンスフェラーゼで相捕的なホモポリマーを付与して接着
末端としてから結合したり、あるいは、ある種の制限酵
素切断部位を含んだ合成オリゴヌクレオチドリンカーを
連結させてから、その内部を切断して接着末端を作って
から結合させることができる。これらの連結法により目
的の遺伝子を含むDNA断片とベクターD N A切断
片の組換え体が生成する。Even when both DNAs are cut with different restriction enzymes, for example,
Cohesive ends can be repaired with DNA polymerase to make double strands and blunt ends before ligation, terminal transferase can be used to add a complementary homopolymer to create sticky ends before ligation, or some type of Synthetic oligonucleotide linkers containing restriction enzyme cleavage sites can be ligated and then internally cut to create cohesive ends before ligation. By these ligation methods, a recombinant of a DNA fragment containing the gene of interest and a vector DNA fragment is generated.
リガーゼ反応により目的の組換え体以外に他の組換え体
も生成するが、目的の組換え体を取得するにはこのDN
A混成液を用いてコリネバクテリウム属またはブレビバ
クテリウム属菌種を直接形質転換し、目的の遺伝子の遺
伝情報に由来する遺伝形質を付与された形質転換株を選
択分離し、その培養菌体から抽出単離することによって
達成できる。コリネバクテリウム属またはブレビバクテ
リウム属菌種を直接形質転換しないで例えば大腸菌のよ
うな他の微生物の宿主ベクター系にて目的の遺伝子を一
旦クローン化し、しかる後にコリネバクテリウム属また
はブレビバクテリウム属菌種のベクターとの組換え体を
試験管内で作製してからコリネバクテリウム属またはブ
レビバクテリウム属菌種を形質転換し前記と同様に形質
転換株を選択分離しても組換え体を取得できる。In addition to the desired recombinant, other recombinants are generated by the ligase reaction, but in order to obtain the desired recombinant, this DN
Corynebacterium or Brevibacterium species are directly transformed using the mixed solution A, and a transformed strain endowed with genetic traits derived from the genetic information of the target gene is selected and isolated, and the cultured bacterial cells are isolated. This can be achieved by extraction and isolation from Instead of directly transforming the Corynebacterium or Brevibacterium species, the gene of interest is once cloned in a host-vector system of another microorganism, such as E. coli, and then the Corynebacterium or Brevibacterium species is transformed. A recombinant can be obtained by producing a recombinant with a vector of a bacterial species in a test tube, then transforming a Corynebacterium or Brevibacterium species, and then selecting and separating the transformed strain in the same manner as above. can.
組換え体製造のためには下記文献の記載が広く応用でき
る。For recombinant production, the descriptions in the following documents can be widely applied.
S、 N、 Cohen、 、r LL U、 S、
Patent 4.237.224、遺伝子操作実験法
〔高木康敬榎著、講談社サンエンティフィー/り (1
980) 〕、!Jethod inεnzymolo
gy68、 Recombinant DNA ed
ited by Ray 11u、 ^cadem+c
Press 1979
本発明の宿主微生物としては、コリネバクテリウム属ま
たはブレビバクテリウム属に属しDNA取り込み能を有
する菌株ならばいかなる菌株を用いてもよい。好適には
本発明者らが先に特願昭56151464 (特開昭5
8−56678)において開示したリゾチーム感受性微
生物を用いる。具体的な菌株の一例としては次の菌株が
あげられる。S, N, Cohen, ,r LL U, S,
Patent 4.237.224, Genetic Manipulation Experimental Method [written by Yasuyoshi Takagi, Kodansha Sun Entifice/Re (1)
980) ],! Jethod inεnzymolo
gy68, Recombinant DNA ed
ited by Ray 11u, ^cadem+c
Press 1979 As the host microorganism of the present invention, any strain belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium and having the ability to take up DNA may be used. Preferably, the present inventors first filed Japanese Patent Application No. 5,615,1464 (Japanese Unexamined Patent Application No. 5,615,1464
8-56678) is used. Specific examples of bacterial strains include the following strains.
寄託番号
FERM−P 八TCC
コリネバクテリウム・グルタミクム L−155946
31834コリネバクテリウム・11−キュリス L−
103594731866九ビバクテリウL・デイパリ
カラム L−204594831867プレビバクテリ
ウム・ラクトファーメンタム L−312594931
868宿主微生物の組換え体DNAによる形質転換はl
)培養細胞からのプロトプラストの調製、2)プロトプ
ラストの組換え体DNAによる形質転換処理、3)プロ
トプラストの正常細胞への復帰再生と形質転換株の選択
、からなる工程にて行われる。具体的方法の例を以下に
示す。Deposit number FERM-P 8TCC Corynebacterium glutamicum L-155946
31834 Corynebacterium 11-curis L-
103594731866 Previbacterium L. deiparicarum L-204594831867 Previbacterium lactofermentum L-312594931
868 Transformation of host microorganisms with recombinant DNA
This process is carried out in the following steps:) preparation of protoplasts from cultured cells, 2) transformation of protoplasts with recombinant DNA, and 3) regeneration of protoplasts into normal cells and selection of transformed strains. Examples of specific methods are shown below.
■)培養細胞からのプロトプラストの調製プロトプラス
ト形成は、微生物を細胞壁溶解酵素リゾチームに感受性
にする条件下で増殖させ、この培養細胞を高張液中でリ
ゾチーム作用させ細胞壁を溶解除去することによって行
われる。微生物をリゾチーム感受性型細胞にするには各
種細胞壁合成阻害剤が用いられる。例えば、微生物培養
の対数増殖期の中途で生育を抑制しないかあるいは半抑
制する濃度のペニシリンを添加し、さらに数世代増殖さ
せることによって微生物細胞をリゾチーム感受性にする
ことができる。■) Preparation of protoplasts from cultured cells Protoplast formation is performed by growing microorganisms under conditions that make them sensitive to the cell wall lytic enzyme lysozyme, and then treating the cultured cells with lysozyme in a hypertonic solution to dissolve and remove the cell wall. Various cell wall synthesis inhibitors are used to convert microorganisms into lysozyme-sensitive cells. For example, microbial cells can be made sensitive to lysozyme by adding penicillin at a concentration that does not inhibit or semi-inhibit growth in the middle of the logarithmic growth phase of microbial culture and allowing the culture to grow for several generations.
このとき使用する培地は微生物が増殖できる培地であれ
ばよく、例えば栄養培地NB(粉末ブイヨン20g1酵
母エキス5gを純水II!に含み、pH7,2に調整し
た培地)あるいは半合成培地SSM〔グルコース10g
、 NH4Cl 4 g、尿素2g、酵母エキスl
gSKH2PO,1g、 K211P043g、 Mg
CL・6H200,4g 、 Fe5o44u2o
10mg5 MnS口<・4−6HJ0、2 mgS
ZnSO<’7H20o、 9 mg、 CuSO4’
511zOo、 4 mg。The medium used at this time may be any medium that allows microorganisms to grow, such as nutrient medium NB (medium containing 20 g of powdered broth and 5 g of yeast extract in pure water II! and adjusted to pH 7.2) or semi-synthetic medium SSM [glucose 10g
, NH4Cl 4 g, urea 2 g, yeast extract 1
gSKH2PO, 1g, K211P043g, Mg
CL・6H200,4g, Fe5o44u2o
10mg5 MnS<・4-6HJ0, 2 mgS
ZnSO<'7H20o, 9 mg, CuSO4'
511zOo, 4 mg.
Na2B1口i・l0LD 0.0 9ff1g、
(NHs)slJotOz<・4H*00、04
mg、ピオチン30■、サイアミン塩酸塩1mgを水l
Iに含み、pH1,2に:A整した培地〕などが用いら
れる。Na2B1 mouth i・l0LD 0.0 9ff1g,
(NHs) slJotOz<・4H*00,04
mg, piotine 30■, thiamine hydrochloride 1mg in 1 water
A medium containing A.I and adjusted to pH 1 or 2] is used.
この培地に微生物を接種し、振盪培養する。Microorganisms are inoculated into this medium and cultured with shaking.
比色計によって660nmにおける吸光度(0口)を測
定し対数増殖期の初期(OD= 0.1−0.4 )に
培養液中0.1〜2.0単位/m Iの濃度になるよう
にペニシリンGなどのペニシリン類を添加する。培養を
さらに続けて、00が0.3〜0.5に増加したところ
で細胞を集菌し33M培地で洗浄する。次いで細胞を適
当な高張培地、例えばPFM培地(SSM2倍希釈液中
にシヨ糖0.4 M、 MgC12・6H300、OI
Mを含み、pH7,0〜8.5に調整した培地)あるい
はRCG培地〔グルコース5g1カゼイン加水分解物5
g、酵母エキス25 g 、 KJPo、 3.5g
、 KLPO41,5gSMgC’i・6t+、o
0.41gFe5Os’711z0110l1. M1
1SO4−4〜61120 2 mg、 ZnSO4’
71120 0.9 ff1g、Cu5O*・51(z
Oo、4 mg、Na2B40t ・IOL口0、09
mg、 (NHJsMOtO7a・4L00.04
gig、ビオチン30河、サイアミン塩酸塩2 mg
、コハク酸二ナトリウム1.35 gを水11に含み、
pH7,0〜8.5に調整した培地〕に再斐濁する。こ
の細胞懇濁液に最終濃度0.2〜lO町/ml となる
ようにリゾチームを加え30〜37℃で反応する。プロ
トプラスト化は反応時間が進むにつれて進行し、その経
過は光学顕微鏡で観察できる。顕微鏡下でほとんどの細
胞がプロトプラスト化されるに要する時間は、細胞培養
時の添加ペニシリン濃度および用いるリゾチームの濃度
によって変わるが、前記条件にて3〜24時間である。The absorbance at 660 nm (0) was measured using a colorimeter, and the concentration was adjusted to a concentration of 0.1 to 2.0 units/m I in the culture solution at the beginning of the logarithmic growth phase (OD = 0.1-0.4). A penicillin such as penicillin G is added to the solution. The culture is further continued, and when 00 increases to 0.3 to 0.5, the cells are harvested and washed with 33M medium. The cells are then cultured in a suitable hypertonic medium, such as PFM medium (0.4 M sucrose in 2-fold dilution of SSM, MgC12.6H300, OI
containing M and adjusted to pH 7.0 to 8.5) or RCG medium [glucose 5g 1 casein hydrolyzate 5
g, yeast extract 25 g, KJPo, 3.5 g
, KLPO41,5gSMgC'i・6t+,o
0.41gFe5Os'711z0110l1. M1
1SO4-4~61120 2 mg, ZnSO4'
71120 0.9 ff1g, Cu5O*・51(z
Oo, 4 mg, Na2B40t ・IOL mouth 0, 09
mg, (NHJsMOtO7a・4L00.04
gig, biotin 30g, thiamine hydrochloride 2mg
, containing 1.35 g of disodium succinate in water 11,
Re-suspend in a medium adjusted to pH 7.0-8.5. Lysozyme is added to this cell suspension at a final concentration of 0.2-10/ml and reacted at 30-37°C. Protoplast formation progresses as the reaction time progresses, and its progress can be observed using an optical microscope. The time required for most cells to become protoplasts under the microscope varies depending on the concentration of penicillin added during cell culture and the concentration of lysozyme used, but is 3 to 24 hours under the above conditions.
生成したプロトプラストは低張条件で破裂死するので、
プロトプラストの形成度は低張条件で生残する正常細胞
の残存度で間接的に知ることができる。通常、正常細胞
はりゾチーム処理供試正常細胞の約l0−4の残存度に
抑えることができる。The generated protoplasts rupture and die under hypotonic conditions, so
The degree of protoplast formation can be indirectly determined by the degree of remaining normal cells that survive under hypotonic conditions. Normally, the residual level of normal cells can be suppressed to about 10-4 of normal cells treated with lysozyme.
このようにして調製したプロトプラストは適当な高張寒
天培地上でコロニー形成能(再生能)を有する。この寒
天培地としては栄養培地、半合成培地あるいは数種類の
アミノ酸を補充した合成培地に0.3〜0.8Mコハク
酸二ナトリウムおよび0.5〜6%ポリビニルピロリド
ン(分子fftlO,000あるいは40.000)を
含有させたものが好適に用いられる。The protoplasts prepared in this manner have the ability to form colonies (regenerate) on an appropriate hypertonic agar medium. The agar medium is a nutrient medium, a semi-synthetic medium, or a synthetic medium supplemented with several types of amino acids, with 0.3-0.8M disodium succinate and 0.5-6% polyvinylpyrrolidone (molecular fftlO,000 or 40,000). ) is preferably used.
通常、半合成培地RCGP培地CRCG培地に3%のポ
リビニルピロリドン(分子ff1l(1,000) と
1.4%の寒天を添加した培地、pH7,2)を用いる
ことができる。培養は25〜35℃で行うのが好ましい
。Usually, a semi-synthetic medium RCGP medium CRCG medium supplemented with 3% polyvinylpyrrolidone (molecules ff11 (1,000) and 1.4% agar, pH 7.2) can be used. Cultivation is preferably carried out at 25-35°C.
再生コロニーの出現が認められるのに要する培養日数は
菌株により差があるが、釣菌できるまでの大きさになる
のは10〜14日である。The number of culture days required for the appearance of regenerated colonies varies depending on the strain, but it takes 10 to 14 days for the colonies to reach a size that can be harvested.
RCGP培地でのプロトプラストの再生は菌種、培養中
途ペニシリン添加濃度およびリゾチーム処理濃度によっ
て異なるが、リゾチーム処理供試正常細胞あたりlo−
2〜10−’の効率である。Regeneration of protoplasts in RCGP medium varies depending on the bacterial species, concentration of penicillin added during culture, and concentration of lysozyme treatment, but lo-
The efficiency is between 2 and 10-'.
2)プロトプラストへの組換え体DNAによる形質転換
プロトプラストへの組換え体DNAの取り込みは細胞が
プロトプラスト状態を保持できる高張液中でプロトプラ
ストと組換え体DNAとを混合し、これにDNA取り込
み媒介作用のあるポリエチレングリコール(PEG、平
均分子量1.540〜6.000)あるいはポリビニル
アルコール(PVA、m合I!500〜1,500)と
二価金属陽イオンを加えて処理することによって行われ
る。高張条件を与える安定化剤としては、微生物のプロ
トプラストの保持に一般に使われるものでよく、例えば
ショ糖やコノ1り酸二ナトリウムを用いることができる
。PEGおよびPVAの使用可能な濃度範囲は最終濃度
で各々5〜60%、1〜20%である。二flIf金属
陽イオンは最終濃度1−100mMの(a 4 N−1
Mg”、Mn”、Ba”5 r +−などが効果的で単
独あるいは併用することができる。処理の温度は0〜2
5℃が好適である。2) Transformation of protoplasts with recombinant DNA Uptake of recombinant DNA into protoplasts involves mixing protoplasts and recombinant DNA in a hypertonic solution that allows cells to maintain a protoplast state, and adding a DNA uptake-mediated effect to this. This is carried out by adding a certain polyethylene glycol (PEG, average molecular weight: 1.540 to 6.000) or polyvinyl alcohol (PVA, molecular weight: 500 to 1,500) and a divalent metal cation. Stabilizers that provide hypertonic conditions may be those commonly used to maintain protoplasts of microorganisms, such as sucrose or disodium conolinate. Usable concentration ranges for PEG and PVA are 5-60% and 1-20% final concentration, respectively. The two flIf metal cations were used at final concentrations of 1-100 mM (a 4 N-1
Mg", Mn", Ba"5 r +-, etc. are effective and can be used alone or in combination. The treatment temperature is 0 to 2
5°C is preferred.
3)プロトプラストの正常細胞への復帰再生と形質転換
株の選択
組換え体DNAで形質転換処理したプロトプラストの再
生は、前記のプロトプラストの再生と同様に、コハク酸
二ナトリウムとポリピロリドンを含有する高張寒天培地
(例えばRCGP培地)上にプロトプラストを塗布し、
正常細胞が生育できる温度、一般に25〜35℃で培養
することによって行われる。形質転換株は供与体DNA
に由来する遺伝子が菌に付与する形質について選択する
ことによって取得できる。この特徴的形質獲得に基づく
選択は、高張寒天培地上で再生と同時に行ってもよく、
あるいは−旦非選択的に再生させてから再生正常細胞を
集め普通の低張寒天培地上で行ってもよい。3) Return of protoplasts to normal cells Regeneration and selection of transformed strains Regeneration of protoplasts transformed with recombinant DNA is carried out using a hypertonic solution containing disodium succinate and polypyrrolidone, similar to the regeneration of protoplasts described above. Spread protoplasts on an agar medium (e.g. RCGP medium),
This is carried out by culturing at a temperature at which normal cells can grow, generally 25 to 35°C. Transformed strain uses donor DNA
It can be obtained by selecting for the traits that genes derived from the bacteria impart to the bacteria. Selection based on the acquisition of this characteristic trait may be carried out simultaneously with regeneration on a hypertonic agar medium.
Alternatively, the regeneration may be performed by first regenerating non-selectively and then collecting regenerated normal cells on an ordinary hypotonic agar medium.
本発明における具体的に好適な宿主菌株として示したリ
ゾチーム感受性菌株を用いる場合には形質転換は上記工
程l)におけるペニシリン処理を行なわずに単に培養増
殖させた細胞を直接リゾチーム処理する以外は上記工程
l)〜3)と同様に行えばよい。リゾチーム感受性微生
物を用いる場合の形質転換株は再生菌あたり■0−4〜
10−’の高頻度で得られる。When using a lysozyme-sensitive strain shown as a specifically preferred host strain in the present invention, the transformation is performed in step 1) except for direct lysozyme treatment of cells grown in culture without penicillin treatment in step 1). It may be carried out in the same manner as in 1) to 3). When using lysozyme-sensitive microorganisms, the transformed strain is ~0-4 per regenerating microorganism.
Obtained with a high frequency of 10-'.
形質転換株は通常の栄養培地に培養することにより導入
した組換え体D N Aの形質を発現させることができ
る。組換え体DNAに遺伝子DNAまたはベクターDN
A由来の性質が付与されている場合は、その性質にあわ
せて培地に薬剤を補給するときもある。The transformed strain can express the characteristics of the introduced recombinant DNA by culturing it in a conventional nutrient medium. Gene DNA or vector DNA in recombinant DNA
When properties derived from A are imparted, drugs may be added to the culture medium depending on the properties.
本発明の形質発現方法により生産されるアミノ酸などの
有用物質の採取は、発酵液からのこれらの物質を採取す
る常法により行なわれる。Collection of useful substances such as amino acids produced by the method for expressing the characteristics of the present invention is carried out by a conventional method of collecting these substances from a fermentation liquid.
本発明によりコリネバクテリウム属、ブレビバクテリウ
ム属微生物におけるアミノ酸、核酸、ビタミン、抗生物
質、酵素、ベブタイド、蛋白質の生産性の増大または新
たな生産性の付与が可能となった。また微生物の代謝活
性を強化し、基質の利用能を増大させ、新たな代謝活性
を与え、新しい基質の利用性を与えるなどの製造法の改
良も可能になった。The present invention has made it possible to increase or provide new productivity for amino acids, nucleic acids, vitamins, antibiotics, enzymes, bebutides, and proteins in microorganisms of the genus Corynebacterium and Brevibacterium. It has also become possible to improve the production method by enhancing the metabolic activity of microorganisms, increasing their substrate utilization, providing new metabolic activity, and providing new substrate utilization.
さらに本発明における特徴は、異種遺伝子あるいは外来
性の組換えDNAをコリネバクテリウム属またはブレビ
バクテリウム属微生物において発現させるのに成功した
点にある。すなわち、実施例に示すような大腸菌のスレ
オニンオペロン、フォスホエノールピルビン酸カルボキ
ンラーゼ(ppc)遺伝子、枯草菌およびブドウ状球菌
で発現する遺伝子pU8110 [Kegginsに、
!J、、 et al、、 Proc、 Nat
lAcad、 Sci、、口、S、^、7L 1423
(1978) )のカナマイシン耐性遺伝子、コリネバ
クテリウム・グルタミクムのリジン生合成に関与する遺
伝子、ブレビバクテリウム・フラブムのアンスラニレー
ト合成酵素遺伝子がコリネバクテリウム属菌において発
現した。A further feature of the present invention is that a heterologous gene or exogenous recombinant DNA has been successfully expressed in a microorganism of the genus Corynebacterium or Brevibacterium. Specifically, the threonine operon of Escherichia coli, the phosphoenolpyruvate carbokinase (ppc) gene, and the gene pU8110 expressed in Bacillus subtilis and Staphylococcus [Keggins,
! J., et al., Proc., Nat.
lAcad, Sci,, 口, S, ^, 7L 1423
(1978)), a gene involved in lysine biosynthesis from Corynebacterium glutamicum, and an anthranilate synthase gene from Brevibacterium flavum were expressed in Corynebacterium genus bacteria.
例示したいずれの遺伝子も単にコリネバクテリウム・グ
ルタミクムのプラスミドに連結した形で導入されており
、コリネバクテリウム・グルタミクムで発現させるため
の特殊な操作は施していない。また、遺伝子を含むDN
A断片を、コリイ・バクテリウム・グルタミクムのプラ
スミドに対して、いずれの向きに連結しても、コリネバ
クテリウム・グルタミクム内で発現することから、コリ
ネバクテリウム・グルタミクムは、導入された遺伝子の
転写・翻訳の開始点を正確に認識し、転写・翻訳を遂行
できる機能をもつことが明白である。周知のように全て
の遺伝子は、正確に転写・翻訳が開始されるために必要
な塩基配列のレベルで類似性のある部位を有しているこ
とを考慮すると、コリネバクテリウム・グルタミクムは
、例示した遺伝子以外の遺伝子の転写・翻訳開始点をも
認識して発現しうろことが容易に推察される。All of the exemplified genes were simply introduced in the form of a ligation to a Corynebacterium glutamicum plasmid, and no special manipulation was performed to express them in Corynebacterium glutamicum. In addition, DN containing the gene
No matter which direction the A fragment is ligated to the Bacterium coli plasmid, it will be expressed in Corynebacterium glutamicum. It is clear that it has the ability to accurately recognize the starting point of translation and carry out transcription and translation. Considering that, as is well known, all genes have similar sites at the base sequence level that are necessary for accurate initiation of transcription and translation, Corynebacterium glutamicum is an example. It can be easily inferred that the transcription/translation initiation sites of genes other than those of genes recognized are also recognized and expressed.
グルタミン酸高生産能を有するいわゆるグルタミン酸生
産菌は、主な菌学的性質を同じくしているにもかかわら
ず、産業上の重要性から各研究者により、種々の囲包が
付されており属名までもコリネバクテリウム属あるいは
ブレビバクテリウム属などさまざまである。しかしなが
ら、これらの菌群は、細胞壁のアミノ酸構成やDNAの
塩基組成が画一的であることから、同一の菌種であるこ
とが指摘されていた。さらに、最近、これらの菌種間に
は、70〜80%以上のDNAの相同性があることが明
らかにされ、非常に近縁な微生物であることが明白であ
る(Komatsu、 Y、 :Report of
theFermentative Re5earch
In5titute、 No、55. 1(1
980) 、および5uzuki、 K、、 にan
eko、 T、、 andにomagata。Although the so-called glutamate-producing bacteria that have a high glutamate production ability have the same main mycological properties, each researcher has assigned various enclaves and genus names due to their industrial importance. Even the genus Corynebacterium and Brevibacterium are diverse. However, it has been pointed out that these bacterial groups are the same bacterial species because the amino acid composition of their cell walls and the base composition of their DNA are uniform. Furthermore, it has recently been revealed that there is more than 70-80% DNA homology between these bacterial species, and it is clear that they are very closely related microorganisms (Komatsu, Y.: Report of
theFermentative Re5earch
In5titude, No. 55. 1 (1
980), and 5uzuki, K., an
eko, T,, and omagata.
に、 : Int、 J、 5yst、 Ba
cte口o1..31. 131(1981)参照〕。: Int, J, 5yst, Ba
cte mouth o1. .. 31. 131 (1981)].
本明細書では組換えDNA実験に使用できる宿主が規制
されているため、本発明の有用性はコリネバクテリウム
・グルタミクムし−22の誘導法を宿主として示したが
上記の事実を踏まえれば、グルタミン酸生産菌全般にそ
のまま適用できることが容易に類推される。組換え体D
NAがこれら菌種において安定に保持され、発現される
ためにはDNAの相同性など宿主菌の性質における若干
の相違は問題でなく、これら菌種が当該プラスミドの自
律複製と導入遺伝子の発現を可能にする機能を有してい
ればよい。しかるに、これらの菌種がこの両機能を共有
していることは、本発明者らが、先に開示〔特願昭56
−58186(特開昭57−183799) ) し
たコリネバクテリウム・グルタミクム225−250か
ら分離され、ストレプトマイシンおよび/またはスペク
チノマイシン耐性遺伝子を有するプラスミドpCG4が
コリネバクテリウム属およびブレビバクテリウム属菌種
など、グルタミン酸生産菌内で同じく複製でき、また、
その耐性遺伝子が発現される〔特顆昭56−58187
(特開昭57−186492) )ことから明らかであ
る。従って、本発明を適用し得る宿主菌としては、コリ
ネバクテリウム・グルタミクムに限らず、コリネバクテ
リウム属およびブレビバクテリウム属菌種を含むグルタ
ミン酸生産菌全てが包括される。In this specification, since hosts that can be used in recombinant DNA experiments are regulated, the usefulness of the present invention is that the method for inducing Corynebacterium glutamicum-22 as a host is shown, but based on the above facts, glutamic acid It can be easily inferred that this method can be applied directly to all production bacteria. Recombinant D
In order for NA to be stably retained and expressed in these bacterial species, slight differences in host bacterial properties such as DNA homology are not a problem, and these bacterial species must be able to autonomously replicate the plasmid and express the transgene. It suffices if it has a function that enables it. However, the fact that these bacterial species share both of these functions was previously disclosed by the present inventors [Patent Application No. 1983].
Plasmid pCG4, which is isolated from Corynebacterium glutamicum 225-250 and has a streptomycin and/or spectinomycin resistance gene, is used to treat Corynebacterium and Brevibacterium species. , can also replicate in glutamate-producing bacteria, and
The resistance gene is expressed.
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-186492)). Therefore, host bacteria to which the present invention can be applied include not only Corynebacterium glutamicum but also all glutamic acid-producing bacteria including Corynebacterium and Brevibacterium species.
以下に本発明の実施例を示す。Examples of the present invention are shown below.
実施例1. リジン生産菌コリネバクテリウム・グルタ
ミクム^TCC21543のリジン生合成に関与する遺
伝子のコリネバクテリウム・グルタミクムでのクローン
化と、その遺伝子の発現を利用したコリネバクテリウム
・グルタミクムによるリジンの生産:
(1) コリネバクテリウム・グルタミクム^TC[
:21543の染色体DNAとベクターpcG11のm
製:コリネバクテリウム・グルタミクム^TCC130
32から誘導され、リジンアナログである5−(2−ア
ミノエチル)−システィン(以下AECと略す)に耐性
を有するリジン生産性変異株コリネバクテリウム・グル
タミクムATCC21543の染色体DNAを次のよう
にして抽出単離する。Example 1. Cloning of the gene involved in lysine biosynthesis of the lysine-producing bacterium Corynebacterium glutamicum^TCC21543 in Corynebacterium glutamicum and production of lysine by Corynebacterium glutamicum using the expression of the gene: (1) Corynebacterium glutamicum^TC [
:21543 chromosomal DNA and vector pcG11 m
Manufactured by: Corynebacterium glutamicum ^TCC130
The chromosomal DNA of Corynebacterium glutamicum ATCC21543, a lysine-producing mutant strain derived from 32 and resistant to the lysine analog 5-(2-aminoethyl)-cysteine (hereinafter abbreviated as AEC), was extracted as follows. isolate
40 Qml半合成培地SSM〔グルコース20g。40 Qml semi-synthetic medium SSM [glucose 20g.
(NH4)zsO* lOg、尿素3g、酵母エキスI
g。(NH4)zsO* lOg, urea 3g, yeast extract I
g.
にII、PL 1 gSJl!2’6HzOo、 4
gSFeSOs’7Ht010II1g、 !ns
O*・4−6)1zOo、2 mg、 Zn5On’
7H20o、9mg%Cu5L’5HaOo、 4 m
g%NaJ40t−IQIL20 o、 09mg、
(NL)sMoJ□、’4LOo、 04 alg、ビ
オチン30μg、サイアミン塩酸塩lff1gを水11
に含みpH17,2に調整した培地〕にスレオニンを1
00 I1g/mlとなるように補った培地に種培養を
接種して30℃で振盪培養する。東京光電比色計で66
0nmにおける吸光度(00)を測定し、OD 0.2
になった時点で培養液中0,5単位/m lの濃度とな
るようにペニシリンGを添加する。さらに培養を継続し
OD約0.6になるまで生育させる。II, PL 1 gSJl! 2'6HzOo, 4
gSFeSOs'7Ht010II1g, ! ns
O*・4-6) 1zOo, 2 mg, Zn5On'
7H20o, 9mg%Cu5L'5HaOo, 4 m
g%NaJ40t-IQIL20 o, 09mg,
(NL) sMoJ□, '4LOo, 04 alg, 30 μg of biotin, 1 g of thiamine hydrochloride lff, 11 g of water
Add 1 threonine to the medium containing the
The seed culture is inoculated into a medium supplemented with 0.00 I1g/ml and cultured with shaking at 30°C. 66 on Tokyo Photoden Colorimeter
Measure the absorbance (00) at 0 nm, OD 0.2
At this point, penicillin G is added to the culture solution at a concentration of 0.5 units/ml. The culture is further continued until the OD reaches approximately 0.6.
培#液から菌体を集菌し、TESIJ!街液((1,(
13Mトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(以下
トリスと略す) 、0.005M EDT^、0.05
MNaCl : pH8,0)で洗浄後、リゾチーム液
(25%シB糖、0. I !J NaCl2.0.0
5M)リス、0.8mg 7m lリゾチーム: pH
8,0以下同じ) l(1mlに懸濁し37℃で4時間
反応させる。集菌した菌体から斉藤らの方法(Sait
o、 f(、et al: 13iochillBIo
phys、^Cta、 72 、619(1963)
:lに従って高分子染色体DNAを単離する。Collect bacteria from the culture medium and use TESIJ! Street liquid ((1, (
13M tris(hydroxymethyl)aminomethane (hereinafter abbreviated as Tris), 0.005M EDT^, 0.05
After washing with MNaCl (pH 8,0), lysozyme solution (25% SiB sugar, 0.I!J NaCl2.0.0
5M) Lys, 0.8mg 7ml Lysozyme: pH
8.0 or less) 1 (suspend in 1 ml and react at 37°C for 4 hours. From the collected bacterial cells, use the method of Saito et al.
o, f(, et al: 13iochillBIo
phys, ^Cta, 72, 619 (1963)
Isolate high molecular weight chromosomal DNA according to:
一方、ベクタープラスミドとして用いるpcGllは、
コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株の誘導株
LA103のpcc 11保有株LA103/IICG
11(ATCC39022)から次のようにして単離
する。On the other hand, pcGll used as a vector plasmid is
PCC of Corynebacterium glutamicum and 11 derived strains of LA103 and 22 strains LA103/IICG
11 (ATCC 39022) as follows.
4QQmlNB培地(粉末ブイヨン20g、酵母エキス
5gを水leに含みpH7,2に調整した培地)で30
℃で振盪培養しOD約0.7になるまで生育させる。菌
体を集菌し、TES緩衝液で洗浄後、リゾチーム液IQ
mlに懸濁し、37℃で2時間反応させる。反応液に5
M NaC(12,4+++l、 0.5M2DTA(
pH8,5) 0.6ml、 4%ラウリル硫酸ナト
リ1)ムと0.1MNaCRからなる溶液4.4mlを
順次添加し、緩やかに混和してから氷水中に15時間置
く。4QQmlNB medium (medium containing 20g of powdered bouillon and 5g of yeast extract in water and adjusted to pH 7.2)
The cells are cultured with shaking at ℃ until the OD reaches about 0.7. After collecting the bacteria and washing with TES buffer, lysozyme solution IQ
ml and reacted at 37°C for 2 hours. 5 to the reaction solution
M NaC(12,4+++l, 0.5M2DTA(
4.4 ml of a solution consisting of 0.6 ml of 4% sodium lauryl sulfate (pH 8.5) and 0.1 M NaCR were sequentially added, mixed gently, and then placed in ice water for 15 hours.
溶菌物全体を遠心管に移し4℃で60分間、69、40
0 X gの遠心分離にかけ上澄液を回収する。Transfer the entire lysate to a centrifuge tube and incubate at 4°C for 60 min.
Centrifuge at 0 x g and collect the supernatant.
これに重量百分率10%相当のポリエチレングリコール
(PEG) 6.0(10(牛丼化学薬品社製)を加え
、静かに混和して溶解後、氷水中に置く。10時間後1
.500 X gで10分間遠心分離してベレットを回
収する。TBS緩衝緩衝液5壱lえてペレットを静かに
再溶解してからl、 5 mg/mlエチジウムブロマ
イド2.01111を添加し、これに塩化セシウムを加
えて静かに溶解し密度を1.580に合わせる。この溶
液を105. (1(10x g 、 18℃テ48時
間超遠心分離にかける。この密度勾配遠心により共有結
合で閉じられた環状のDNAは、紫外線照射することに
よって遠心チューブ中下方の密度の高いバンドとして見
出される。このバンドを注射器で遠心チューブの側面か
ら抜きとることによってpcGll D N八が分離さ
れる。次いで分画液を等容重のイソプロピルアルコール
液〔容N百分率90%イソプロピルアルコール、lO%
TBS緩衝液(この混液中に飽和溶解量の塩化セシウム
を含む)〕で5回処理してエチジウムブロマイドを抽出
除去し、しかる後にTBS緩衝液に対して透析する。Add polyethylene glycol (PEG) 6.0 (10 (manufactured by Gyudon Chemical Co., Ltd.) equivalent to 10% by weight to this, mix gently to dissolve, and then place in ice water. After 10 hours, 1
.. Collect pellets by centrifugation at 500 x g for 10 minutes. Gently redissolve the pellet in 5 l of TBS buffer, add 5 mg/ml ethidium bromide 2.01111, add cesium chloride and gently dissolve to adjust the density to 1.580. . Add this solution to 105. (1) Ultracentrifuge at 10xg for 48 hours at 18°C. The circular DNA covalently closed by this density gradient centrifugation is found as a dense band in the lower part of the centrifuge tube by UV irradiation. pcGllDN8 is separated by extracting this band from the side of the centrifuge tube with a syringe.Then, the fractionated solution is added to an equal volume of isopropyl alcohol solution [volume N% 90% isopropyl alcohol, lO%
Ethidium bromide is extracted and removed by treatment five times with TBS buffer (this mixture contains a saturated amount of cesium chloride), and then dialyzed against TBS buffer.
(2) コリネバクテリウム・グルタミクムATCC
21543のリジン生合成に関与する遺伝子のクローン
化
上記で調製したpcG11プラスミドDNA3.qを含
む制限酵素Bgj’n用反応液(IOmAl l−リス
塩酸、7mM MgC1x 、60mM NaCj!
、 ?+nlJ 2−ノルカプトエタノール、pH7、
5) 60mに6単位のBgllU (全酒造社製)を
添加し、37℃で60分間反応後65℃で10分間加温
して反応を停止する。一方コリネバクテリウム・グルタ
ミクム^TCC21543の染色体DNA8xrを含む
制限酵素BamHI反応液(lomM トリス塩酸、7
mM MgCi72.100mM NaCj!、 2m
M2−1 ルカフ) x9 ノール、0.01%ウシ血
清アルブミン、pH8,0) 140A1+に4単位の
Ba1tlHIを添加し、37℃で60分間反応後、6
5℃で10分間加温して反応を停止させる。(2) Corynebacterium glutamicum ATCC
Cloning of genes involved in lysine biosynthesis of 21543 pcG11 plasmid DNA 3.21543 prepared above. Reaction solution for restriction enzyme Bgj'n containing q (IOmAl l-Lis-HCl, 7mM MgC1x, 60mM NaCj!
, ? +nlJ 2-norcaptoethanol, pH 7,
5) Add 6 units of BgllU (manufactured by Zenshuzo Co., Ltd.) to 60m, react at 37°C for 60 minutes, and then heat at 65°C for 10 minutes to stop the reaction. On the other hand, restriction enzyme BamHI reaction solution containing chromosomal DNA 8xr of Corynebacterium glutamicum^TCC21543 (lomM Tris-HCl, 7
mM MgCi72.100mM NaCj! , 2m
M2-1 Lucaf) x9 Nor, 0.01% bovine serum albumin, pH 8,0) 4 units of BaltlHI were added to 140A1+, and after reacting at 37°C for 60 minutes,
The reaction is stopped by heating at 5° C. for 10 minutes.
画情化物を混合し、T41Jガーゼ用緩衝液(トリス塩
酸660mMSMgCL 66mM 、ジチオスレイ
トール100mM 、 pH7,6) 41bd!、A
TP(5mM) 40m、T4リガーゼ(全酒造社製、
1単位/1d)0.3dおよびH,0120mを加え、
12℃で16時間反応させる。この混合物をTES緩衝
液で飽和したフェノール400mで2回抽出し、TBS
緩衝液に対して透析してフェノールを除外する。Mix the images and add T41J gauze buffer (Tris-HCl 660mM SMgCL 66mM, dithiothreitol 100mM, pH 7.6) 41bd! ,A
TP (5mM) 40m, T4 ligase (manufactured by Zenshuzo Co., Ltd.,
1 unit/1d) Add 0.3d and H,0120m,
React for 16 hours at 12°C. The mixture was extracted twice with phenol 400mM saturated with TES buffer and TBS
Dialyze against buffer to remove phenol.
このリガーゼ反応混合物を、コリネバクテリウム・グル
タミクム上−22株から誘導させたAEC感受性のLP
4株の形質転換に供する。This ligase reaction mixture was combined with AEC-sensitive LP derived from Corynebacterium glutamicum supra-22 strain.
4 strains are used for transformation.
形質転換はLP4株のプロトプラストを用いて行なう。Transformation is performed using protoplasts of the LP4 strain.
LP4株の種培養をNB培地に植菌し30℃で振盪培養
する。ODo、6になった時点で集菌し、該細胞をRC
GP培地〔グルコース5g1カザミノ酸5g、酵母エキ
ス2.5 g 、 KJPO43,5g、 に)12
PO41,5g、MgCL・6H,ロ 0.41g 、
Fe5Oa’7HJ 11)+g%Mn5Oa・4〜
6H202ff1g、Zn5O<4Hzロ 0.9 m
g、 (NH*)sllot02s−4Hz0 0.
0 4mg5ビオチン30埒、サイアミン塩酸塩2■、
コハク酸二ナトリウム135 g 、ポリビニルピロリ
ドン(分子!110000)30 gを水11に含む培
地〕に1mg/mlのりゾチームを含む液(pH7,6
)に約10’細胞/m lとなるように懸濁し、L型試
験管に移して30℃で5時間緩やかに振盪反応してプロ
トプラスト化する。A seed culture of LP4 strain is inoculated into NB medium and cultured with shaking at 30°C. When the ODo reached 6, the cells were collected and the cells were subjected to RC.
GP medium [glucose 5g 1 casamino acid 5g, yeast extract 2.5g, KJPO43.5g, 12
PO41.5g, MgCL・6H,ro 0.41g,
Fe5Oa'7HJ 11) +g%Mn5Oa・4~
6H202ff1g, Zn5O<4Hzro 0.9 m
g, (NH*)sllot02s-4Hz0 0.
0 4mg5 biotin 30g, thiamine hydrochloride 2■,
A solution containing 1 mg/ml Norizozyme (pH 7.6
) to a concentration of approximately 10' cells/ml, transferred to an L-shaped test tube, and subjected to gentle shaking reaction at 30°C for 5 hours to form protoplasts.
このプロトプラスト菌液Q、5mlを小試験管にとり2
500 X gで5分間遠心分離しTSIJC緩衝液(
10+nM塩化マグネシウム、30mM塩化カルシウム
、50mM )リス、400mMショ糖、pH7,5)
litに再懸濁して遠心洗浄後、TSIJC緩衡液Q、
1mMに再懸濁する。この菌液に2倍高濃度のTSIJ
C緩衝液と上記リガーゼ反応DNA混合物の1対1混合
液loomを加えて混和し、次いで75MC緩衝液中に
20%P E G6.000を含む液Q、3mlを添加
して混合する。3分後、RCGP培地(pH7,2)
2a+lを添加し、2.500 X gで5分間遠心分
離にかけて上澄み液を除去し、沈降したプロトプラスト
を1lTIlのRCGP培地に懸濁してから0.211
11をスペクチノマイシン40011g/mlを含むR
CGP寒天培地(RCGP培地に1.4%寒天を含む培
地、pH7,2)に塗抹し、30℃で7日間培養する。Take 5 ml of this protoplast bacterial solution Q into a small test tube 2
Centrifuge at 500 x g for 5 min and add TSIJC buffer (
10+nM magnesium chloride, 30mM calcium chloride, 50mM) Lis, 400mM sucrose, pH 7.5)
After resuspending in lit and centrifuging washing, TSIJC buffer Q,
Resuspend to 1mM. This bacterial solution contains twice as high a concentration of TSIJ.
A 1:1 mixture of Buffer C and the above ligase-reacted DNA mixture room is added and mixed, and then 3 ml of solution Q containing 20% PEG 6.000 in 75MC buffer is added and mixed. After 3 minutes, RCGP medium (pH 7,2)
2a+l was added, the supernatant was removed by centrifugation at 2.500 × g for 5 min, and the precipitated protoplasts were suspended in 1 TIl of RCGP medium before 0.211
R containing 11 and spectinomycin 40011 g/ml
It is spread on CGP agar medium (RCGP medium containing 1.4% agar, pH 7.2) and cultured at 30°C for 7 days.
寒天培地上に生育した閑全量をかき集め生理食塩水で洗
浄後、1mMの生理食塩水に懸濁する。The free volume grown on the agar medium is collected, washed with physiological saline, and then suspended in 1 mM physiological saline.
この菌液をスレオニン2mg/ml 、^εC2IT1
g/IIIIおよびストレプトマイシン12.5■/m
l相当を含有する最少寒天培地Ml(グルコース10
g 。This bacterial solution was mixed with threonine 2mg/ml, ^εC2IT1
g/III and streptomycin 12.5 ■/m
Minimal agar medium Ml (glucose 10
g.
Nll、H,Po、 1 g、 にCj!0.2
g% Mg5Os・7H200,2g S Fe50.
4H2010mg、 ■n5Os・4〜6H20o、
2mg、 2nS口、4820 Q、9 mg、C
uS口、・5L0 0.4 mg。Nll, H, Po, 1 g, Cj! 0.2
g% Mg5Os・7H200, 2g S Fe50.
4H2010mg, ■n5Os・4~6H20o,
2mg, 2nS mouth, 4820 Q, 9mg, C
uS mouth, 5L0 0.4 mg.
%a、[1,口、1OJ0 0.0 9 mg、 (
NL)sMOv口z<・4HJO,04mg、ビオチン
50■、p−アミノ安息香酸2.5tagsサイアミン
塩酸塩lag、寒天16gを水B中に含みPH7,2に
調整した培地〕上に再塗布して30℃で3日培養する。%a, [1, mouth, 1OJ0 0.0 9 mg, (
NL) sMOv mouth <・4HJO, 04mg, biotin 50■, p-aminobenzoic acid 2.5tags thiamine hydrochloride lag, agar 16g in water B and adjusted to pH 7.2]. Culture at 30°C for 3 days.
出現したコロニーの中からABC,スベクチノマイシン
およびストレプトマイシンに耐性の株が得られる。Strains resistant to ABC, svectinomycin and streptomycin are obtained from the colonies that appear.
これらの形質転換株の保有するプラスミドは、前記のp
cGllを単離したのと同様の方法で単離される。これ
らのプラスミドDNA 1■を用い、pcGll上に切
断部位のある制限酵素5coRIで完全消化後、アガロ
ースゲル電気泳動で解析し、生成断片の和から分子1を
同定した。分子量は同一アガロースゲル上で同時に泳動
したラムダファージDNAの制限酵′素旧ndI[I消
化で生成する分子量既知の各断片の泳動距離で描かれる
標準曲線に基づいて算定する。形質転換株の一株から得
られたプラスミドpAec 5は分子! 10.7にb
でpcGllの8gJ!II切断部位に3,9KbのD
NA断片が挿入された組換え体プラスミドである。The plasmid possessed by these transformed strains is the above-mentioned p
It is isolated in the same manner as cGll was isolated. Using these plasmid DNAs 1, they were completely digested with restriction enzyme 5coRI having a cleavage site on pcGll, and then analyzed by agarose gel electrophoresis, and molecule 1 was identified from the sum of the resulting fragments. The molecular weight is calculated based on a standard curve drawn by the migration distance of each fragment of known molecular weight produced by restriction enzyme old ndI[I digestion of lambda phage DNA that was run simultaneously on the same agarose gel. The plasmid pAec 5 obtained from one of the transformed strains is a molecule! 10.7 b
And pcGll's 8gJ! 3.9 Kb D at the II cleavage site
This is a recombinant plasmid into which an NA fragment has been inserted.
pAec5DNAを用い上記と同様な方法でLP4株の
プロトプラストを形質転換しスペクチノマイシン耐性で
選択される形質転換株は同時にABC耐性形質を付与さ
れたεcoRIの切断様式で判定されるpAec 5と
同一のプラスミドを保有している。即ちpAec 5に
コリネバクテリウム・グルタミクム^TCC21543
のABC耐性形質を支配する遺伝子がクローン化されて
いることが明らかである。pAec 5保育園株は米国
アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションにCo
rynebacte口unglutamicum KI
T^TCC39032として寄託されている。The protoplasts of the LP4 strain were transformed using pAec5 DNA in the same manner as above, and the transformed strain selected for spectinomycin resistance was identical to pAec5, which was determined by the cleavage pattern of εcoRI and was also given ABC resistance. It carries a plasmid. That is, pAec 5 contains Corynebacterium glutamicum^TCC21543
It is clear that the gene governing the ABC resistance trait has been cloned. The pAec 5 nursery strain is included in the American Type Culture Collection.
rynebacterium unglutamicum KI
It has been deposited as T^TCC39032.
(3)ρへec5保有株によるリジンの生産コリネバク
テリウム・グルタミクムし一22株から誘導されたLP
4株のpAec 5保有株(ATCC39032)と非
保有株のリジン生産試験を行なう。NB寒天培地上で生
育させた菌を1白金耳ずつ5mMの生産培地PI(グル
コース100g、(NH4) l5O424,5g、
KH,PO,1gSugsO,−7N20 0.4 g
。(3) Production of lysine by ρ to ec5-carrying strain LP derived from Corynebacterium glutamicum strain 122
A lysine production test will be conducted on 4 strains possessing pAec 5 (ATCC39032) and a strain not possessing pAec 5. Bacteria grown on NB agar medium were added to each loopful of 5mM production medium PI (glucose 100g, (NH4) 15O424.5g,
KH, PO, 1gSugsO, -7N20 0.4 g
.
Fe50<’7112010mg、 MnSO4’4〜
6Hz010mg、ビオチン50■、サイアミン塩酸塩
20hg、パントテン酸カルシウム500Itg、ニコ
チン酸500 Iig、大豆加水分解物10g、炭酸カ
ルシウム30gを水l!に含みpH7,2に調整した培
地〕の入った試験管に植菌し30℃で75時間振盪培養
する。培養後、培地中のし一リジン生成量を酸性−銅ニ
ンヒドリン反応を用いる比色法によって測定した結果を
第1表に示す。Fe50<'7112010mg, MnSO4'4~
6Hz 010mg, biotin 50■, thiamine hydrochloride 20hg, calcium pantothenate 500Itg, nicotinic acid 500Ig, soybean hydrolyzate 10g, calcium carbonate 30g in 1 water! The cells were inoculated into test tubes containing a medium containing 100% of the total number of 100% fertilized chloride and adjusted to pH 7.2, and cultured with shaking at 30°C for 75 hours. After culturing, the amount of lysine produced in the medium was measured by a colorimetric method using an acidic-copper ninhydrin reaction, and the results are shown in Table 1.
第 l 表
菌 株 L−リジン生成量(mg/ml
)
P−4
実施例2. 大腸菌のスレオニン生合成に関与する遺伝
子のクローン化とその遺伝子の発現を利用したコリネバ
クテリウム・グルタミクムによるスレオニンの生産:
(1) 大腸菌スレオニンオペロンを含有するDNA
断片のクローン化とコリネバクテリウム・グルタミクム
への導入:
クローン化は犬pJJ菌の宿主ベクター系にて実施する
。ベクターとして用いたρG^22は本プラスミドを作
製したアンらが用いている方法〔^n、G、 et a
l : J、Bacteriol、、 L4Q、 40
0(1979) )に従い、本プラスミドを保有する大
腸菌に一12株亜株の培養菌体から単離する。供与DN
Aとなる高分子染色体DNAは大腸菌に12株(^T[
:C23740)の培養菌体からスミスのフェノール抽
出法[Sm+th1M、 G、 : 1Jethod
inEnzy−mology、 12. part^
、 545(1967) )に従って単離する。Table 1 Bacterial strain L-lysine production amount (mg/ml
) P-4 Example 2. Cloning of genes involved in threonine biosynthesis in E. coli and production of threonine by Corynebacterium glutamicum using expression of the genes: (1) DNA containing the E. coli threonine operon
Cloning of the fragment and introduction into Corynebacterium glutamicum: Cloning is carried out in the canine pJJ host vector system. ρG^22 used as a vector was obtained by the method used by Ahn et al., who created this plasmid [^n, G, et a
l: J, Bacteriol, L4Q, 40
0 (1979)), the plasmid was isolated from cultured cells of 112 substrains of E. coli carrying this plasmid. Donation DN
The high molecular weight chromosomal DNA that becomes A is present in 12 strains of E. coli (^T[
:C23740) using Smith's phenol extraction method [Sm+th1M, G, : 1Jethod]
inEnzy-mology, 12. part^
, 545 (1967)).
pGA22プラスミドDNA4Nを含む制限酵素11+
nd([反応液(IOmM )リス塩酸、7m!J !
JgCl 2゜60d NaCR、pH7,5) 60
ufIに0.4単位のHindll[(宝酒造社製、6
単位/屑)を添加し37℃で30分間反応後65℃で1
0分間加温して反応を停止する。pGA22には2ケ所
のHindllI切断部位が存在するが、同一条件でH
Indm消化した試料をアガロースゲル電気泳動で調べ
た結果、−断片に切断されていることが確認される。別
に、染色体DNA811gを含む制限酵素旧nd11反
応液140屑に4筆位の旧ndIIIを添加し37℃で
60分間反応後65℃で10分間加温して反応を停止さ
せる。Restriction enzyme 11+ containing pGA22 plasmid DNA4N
nd ([Reaction solution (IOmM) Lith-hydrochloric acid, 7m!J!
JgCl 2゜60d NaCR, pH7.5) 60
Add 0.4 units of Hindll to ufI [(Takara Shuzo Co., Ltd., 6
unit/waste) was added and reacted at 37℃ for 30 minutes, then at 65℃
The reaction is stopped by heating for 0 minutes. There are two HindllI cleavage sites in pGA22, but H
As a result of examining the Indm-digested sample by agarose gel electrophoresis, it is confirmed that it has been cleaved into - fragments. Separately, approximately 4 strokes of old ndIII were added to 140 scraps of the restriction enzyme old nd11 reaction solution containing 811 g of chromosomal DNA, and the mixture was reacted at 37°C for 60 minutes and then heated at 65°C for 10 minutes to stop the reaction.
画情化物を混合し、T4リガーゼ用緩所液404、^T
P(5mM)40m、 T 4リガーゼ0.34および
H,0120mを加え、12℃で16時間反応させる。Mix the image chemical compound, T4 ligase laxative solution 404, ^T
Add 40m of P (5mM), 0.34m of T4 ligase and 120m of H, and react at 12°C for 16 hours.
この混合物をTBS緩衝液で飽和したフェノール400
dで2回抽出し、TBS緩衝液に対して透析してフェノ
ールを除去する。This mixture was mixed with phenol 400 saturated with TBS buffer.
d twice and dialyzed against TBS buffer to remove phenol.
このリガーゼ反応混合物を大腸菌に一12株亜株GT−
3CJ、 Bacteriol、 117. 13
3−143(1974) )(ホモセリンおよびジア
ミノピメリン酸要求性)の形質転換に供与する。This ligase reaction mixture was applied to E. coli strain 112 substrain GT-.
3CJ, Bacteriol, 117. 13
3-143 (1974)) (homoserine and diaminopimelic acid auxotrophy).
GT−3株のコンピテント・セル(DNA取り込み能を
有する菌株)はダジエルトらの方法[Dagert、
!J、、 et a上: Gene、 6.23(19
79) :1で調製する。即ち10hg/mlとなるよ
うにジアミノピメリン酸を補ったL培地(バタトトリブ
トン10 g 、酵母エキス5gを水1βに含みpH7
,2に調整した培地) 5Qmlに植菌し、000.6
になるまで37℃で培養する。培養液を氷水で10分間
冷却してから遠心集菌する。冷却した0、1M塩化カル
シウム20+111に再懸濁し、0℃に20分間置く。Competent cells (strains with DNA uptake ability) of the GT-3 strain were obtained using the method of Dagert et al.
! J, et a top: Gene, 6.23 (19
79): Prepared in 1. That is, L medium supplemented with diaminopimelic acid to a concentration of 10 hg/ml (containing 10 g of batatotributone and 5 g of yeast extract in 1 β of water, pH 7).
, culture medium adjusted to 2) inoculated into 5Qml, 000.6
Incubate at 37°C until Cool the culture solution with ice water for 10 minutes and collect the bacteria by centrifugation. Resuspend in chilled 0.1M calcium chloride 20+111 and place at 0°C for 20 minutes.
細胞を再遠心し、O,1M塩化力ルウシウム0.5ml
に懸濁し0℃で18時間置く。Centrifuge the cells again and add 0.5 ml of O.1M lucium chloride.
suspend at 0°C for 18 hours.
塩化カルシウム処理した菌液400mに前記リガーゼ反
応混合物200mを添加混合し、0℃に10分間置いて
から37℃で5分間加温する。次いでL培地91+11
を添加し、37℃で2時間振盪培養する。生理食塩水で
2回遠心洗浄後、12.5gg/mlF目当のカナマイ
シンを添加したM9最少寒天培地(ブドウ糖2 g 、
NII+CI! 1 g 、 Na211P046
g1K112P04 3 g、 !JgSL・711
20 o、 1 g、 CaCL’2+1.O15mg
、サイアミン塩酸塩4mgおよび寒天15gを水ifに
含み、p)17.2に調整した培地)に塗布し37℃で
3日培養する。出現したただ一つのコロニーは、アンピ
シリン25g/it、クロラムフェニコール25■/m
fあるいはカナマイシン25g/mlを含むし寒天培地
上でも生育することが確認される。200 m of the ligase reaction mixture was added to 400 m of the calcium chloride-treated bacterial solution, mixed, kept at 0°C for 10 minutes, and then heated at 37°C for 5 minutes. Then L medium 91+11
and culture with shaking at 37°C for 2 hours. After centrifugal washing twice with physiological saline, M9 minimal agar medium (glucose 2 g,
NII+CI! 1 g, Na211P046
g1K112P04 3 g, ! JgSL・711
20 o, 1 g, CaCL'2+1. O15mg
, 4 mg of thiamine hydrochloride and 15 g of agar in water if applied to a medium adjusted to p) 17.2 and cultured at 37° C. for 3 days. The only colony that appeared was ampicillin 25 g/it, chloramphenicol 25 μ/m
It was confirmed that it contains 25 g/ml of f or kanamycin and grows on agar medium.
この形質転換株の培養菌体から上記(1)で1]GA2
2を単離したのと同一の方法によりプラスミドDNAを
単離する。このプラスミドDNAを用い制限酵素消化と
アガロースゲル電気泳動で解析した結果、第1図にI)
GH2として示した構造を有している。ρG^22に挿
入されたDNA断片は既にクローン化された大腸菌オペ
ロン含有DNA断片(Cossart、 P、、 e4
al : !Jolec、 Gen、。From the cultured cells of this transformed strain, perform the above (1) to obtain 1] GA2.
Plasmid DNA is isolated by the same method used to isolate 2. This plasmid DNA was analyzed by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis, and the results are shown in Figure 1 (I).
It has the structure shown as GH2. The DNA fragment inserted into ρG^22 is a previously cloned E. coli operon-containing DNA fragment (Cossart, P., e4
al: ! Jolec, Gen.
Genet、、 LL5.39(1979)参照〕と同
一の制限酵素切断部位を有していることからpGH2が
スレオニンオペロンを含有することが確認される。Genet, LL5.39 (1979)], pGH2 is confirmed to contain a threonine operon.
次にpcGllとpG)12の組換え体を作製する。ま
ず、pcGll とpGH2を各々Bgll、およびB
amHIで適正条件下完全消化する。各プラスミドON
^2μgを含む消化物を混合し、総容量20h+2に対
してT4リガーゼ用緩衡液40d、ΔT P (5mM
)40JdI、T4リガーゼ0.2μQおよびH,01
20mを加え12℃で16時間反応させる。この混合物
をT B S 緩衝液で飽和したフェノール400ρで
2回抽出しTBS緩衝液に対して透析してフェノールを
除去する。続いて2倍高濃度の73MC緩衝液と前記リ
ガーゼ反応混合物の1対1混合液100JiIlを供与
DNAとして用い、実施例1(l〕と同様な方法でコリ
ネバクテリウム・グルタミクムLA201株(LA10
3の誘導株、ホモセリン、ロインン要求株)のプロトプ
ラストを形質転換した後、RCGP寒天培地に塗抹し、
30℃で6日間培養して再生増殖させる。寒天培地上全
面に生育した菌をかき集め、生理食塩水で遠心洗浄後、
ロイシン50■/+nlを補充した最少寒天培地Ml上
に再塗布して、30℃で3日間培養する。出現したロロ
二一の中からカナマイシン12.5■/mlあるいはス
ペクチノマイシン100μg/mlを含むN8寒天培地
上で生育できる株が得られる。Next, a recombinant of pcGll and pG)12 is created. First, pcGll and pGH2 are converted into Bgll and Bgll, respectively.
Digest completely with amHI under appropriate conditions. Each plasmid ON
Mix the digest containing ^2 μg and add 40 d of T4 ligase buffer, ΔT P (5mM
) 40JdI, T4 ligase 0.2μQ and H,01
Add 20m and react at 12°C for 16 hours. The mixture is extracted twice with 400 ρ of phenol saturated with TBS buffer and dialyzed against TBS buffer to remove the phenol. Subsequently, Corynebacterium glutamicum strain LA201 (LA10
After transforming the protoplasts of the derived strains of No. 3, homoserine, and loin auxotrophs), the cells were plated on RCGP agar medium.
Cultivate at 30°C for 6 days to regenerate and proliferate. Collect the bacteria that grew all over the agar medium, and after centrifuging and washing with physiological saline,
The mixture is replated onto minimal agar medium M1 supplemented with leucine 50/+nl and cultured at 30°C for 3 days. A strain that can grow on N8 agar medium containing 12.5 μg/ml of kanamycin or 100 μg/ml of spectinomycin is obtained from the Roro-21 that emerged.
これらの形質転換株から実施例1 (1)記載のエチジ
ウムブロマイド、セシウムクロライド密度勾配遠心によ
りプラスミドを単離する。Plasmids are isolated from these transformed strains by ethidium bromide and cesium chloride density gradient centrifugation as described in Example 1 (1).
これらのプラスミドDNA0.5gを用い各種制限酵素
による単独消化および二種類の制限酵素による二重消化
で生成するDNA断片をアガロースゲル電気泳動で解析
し、分子量およびプラスミド分子中の各制限酵素切断部
位を同定する。−株から得られたプラスミドをp[、t
hr 1 と命名した。制限酵素Pst r 、Eco
RI、およびXho 1の切断部位で特徴づけられる構
造を第3図に示す。pEthr 1 はpcGllにρ
G112のスレオニンオペロンを含む、[lamHI切
断片を結合した構造を有することが判明した。Using 0.5 g of these plasmid DNAs, the DNA fragments generated by single digestion with various restriction enzymes and double digestion with two types of restriction enzymes were analyzed by agarose gel electrophoresis, and the molecular weight and each restriction enzyme cleavage site in the plasmid molecule were determined. identify -p[,t
It was named hr 1. Restriction enzyme Pstr, Eco
The structure characterized by the RI and Xho 1 cleavage sites is shown in FIG. pEthr 1 is ρ to pcGll
It was found to have a structure containing the G112 threonine operon and a lamHI fragment.
pEthr I DNAを用いて、コリネバクテリウム
・グルタミクムLA103株を前記と同様に再形質転換
した結果、ホモセリン非要求性とカナマイシンおよびス
ペクチノマイシン耐性形質が連関して導入され、それら
の形質転換株は、各種制限酵素切断様式で特徴づけられ
るpBthr l と同一のプラスミドを保有している
。ホモセリンデヒドロゲナーゼの欠失に起因するLA1
03株のホモセリン要求性がpBthr lによりホモ
セリン非要求性に復帰するのは、大腸菌スレオニンオペ
ロン上にあるホモセリンデヒドロゲナーゼが発現してい
るためにほかならない。As a result of re-transforming Corynebacterium glutamicum LA103 strain using pEthr I DNA in the same manner as described above, homoserine non-auxotrophy and kanamycin and spectinomycin resistance traits were introduced in combination, and these transformed strains , carries a plasmid identical to pBthr l characterized by various restriction enzyme cleavage modes. LA1 due to deletion of homoserine dehydrogenase
The reason why the homoserine auxotrophy of strain 03 is restored to homoserine non-auxotrophy by pBthr l is due to the expression of homoserine dehydrogenase located on the E. coli threonine operon.
(2) pH4hr l保有株の造成コリネバクテリ
ウム・グルタミクムし一22株より誘導したスレオニン
生産菌、コリネバクテリウム・グルタミクムし八−10
6(メチオニン要求性、ABC耐性、α−アミノ−β−
ヒドロキシ吉草酸耐性)のpBthr 1保有株は、L
A−106のプロトプラストをpBthr 1で形質転
換することによって得られる。(2) Creation of pH 4hr l strain Corynebacterium glutamicum Shihachi-10, a threonine-producing bacterium derived from Corynebacterium glutamicum Shihachi-12 strain
6 (methionine requirement, ABC resistance, α-amino-β-
The pBthr 1 strain (resistant to hydroxyvaleric acid) is L
Obtained by transforming A-106 protoplasts with pBthr1.
プロトプラストはLA −206株を半合成培地SSM
に10hg/ml相当のメチオニンを補った培地で培養
し、OD約0.6まで生育させた細胞を実施例1(2)
と同様な工程で処理することにより調製する。形質転換
も実施例1(2)と同様に行ないスペクチノマイシン4
00 tag 7m Iを含むRCGP寒天培地上で選
択して形質転換株を取得する。For protoplasts, LA-206 strain was grown in semi-synthetic medium SSM.
Example 1 (2) Cells were cultured in a medium supplemented with methionine equivalent to 10 hg/ml and grown to an OD of approximately 0.6.
Prepared by processing in the same manner as above. Transformation was carried out in the same manner as in Example 1 (2), and spectinomycin 4
Transformants are obtained by selection on an RCGP agar medium containing 00 tag 7m I.
pEthrl保有菌株は米国アメリカン・タイプ・カル
チャー・コレクションにCorynebacteriu
mgluLamicuiに19^TCC39034とし
て寄託されている。The pEthrl-carrying strain is Corynebacterium in the American Type Culture Collection.
It has been deposited at mgluLamicui as 19^TCC39034.
(3) pEthr l保有株によるスレオニンの生
産上記のようにして得たLA−106株のpBthr
1保有株(ATCC39034)と非保有株のスレオニ
ン生産試験を行なう。NB寒天培地上で生産させた菌を
1白金耳ずつ5mMの生産培地P2(グルコース100
g、 (NHi)tsO< 20g、にH2PO40
,5g−に2HPO40,5g S MgS口4’?)
120 1 g 、Fe50.−78,011b+g
、 Mn5Oi・4−6Hz0 10mg、ビオチン1
00題、炭酸カルシウム20g1メチオニン100+g
を水11に含みI)87.2に調整した培地〕の入った
試験管に植菌し30℃で75時間振盪培養する。(3) Production of threonine by pEthr l strain pBthr of LA-106 strain obtained as above
A threonine production test will be conducted on the stock (ATCC39034) and the stock that is not stocked. One platinum loop of bacteria produced on NB agar medium was added to 5mM production medium P2 (glucose 100%
g, (NHi)tsO < 20g, H2PO40
,5g- to 2HPO40,5g S MgS mouth 4'? )
120 1 g, Fe50. -78,011b+g
, Mn5Oi・4-6Hz0 10mg, biotin 1
00 questions, 20g of calcium carbonate 100+g of methionine
The cells were inoculated into a test tube containing a medium containing 11 parts of water and adjusted to 87.2 cm, and cultured with shaking at 30°C for 75 hours.
培養後、培養を液をペーパークロマトグラフィーにかけ
ニンヒドリン発色後、比色定置してL−スレオニン生成
量を測定した。結果を第2表に示す。After culturing, the culture solution was subjected to paper chromatography to develop ninhydrin color, and the amount of L-threonine produced was measured by colorimetric fixation. The results are shown in Table 2.
第 2 表
LA−106
6,1
LA −106/p8thr 1 13.4実施
例3゜
大腸菌のフォスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ
(PPC)遺伝子を含む組換え体プラスミドを保有する
コリネバクテリウム・グルタミクムによるグルタミン酸
の生産:
(1) 大腸菌のPPC遺伝子(本遺伝子は大腸菌で
Glu−をGlu”にすることが知られているグルタミ
ン酸生合成に関与する遺伝子である)を含有するDNA
断片のクローン化とコリネバクテリウム・グルタミクム
への導入:
クローン化は大腸菌の宿主・ベクター系にて実施する。Table 2 LA-106 6,1 LA-106/p8thr 1 13.4 Example 3 Glutamic acid production by Corynebacterium glutamicum carrying a recombinant plasmid containing the E. coli phosphoenolpyruvate carboxylase (PPC) gene Production: (1) DNA containing the PPC gene of E. coli (this gene is a gene involved in glutamic acid biosynthesis, which is known to convert Glu- into Glu'' in E. coli)
Cloning of the fragment and introduction into Corynebacterium glutamicum: Cloning is performed in the E. coli host-vector system.
ベクターとして用いたp8R322は実施例1(1)で
pG^22を調製したのと同一の方法で大腸菌に’−1
2株亜株0培養菌体から単離する。供与DNAとなる高
分子染色体DNAは実施例2(+1で大腸菌に一12株
(ATCC23740)から調製したものを使用する。p8R322 used as a vector was injected into E. coli with '-1' using the same method used to prepare pG^22 in Example 1 (1).
Two substrains are isolated from cultured cells. The high molecular weight chromosomal DNA used as the donor DNA was prepared from Example 2 (+1 and 112 strains of Escherichia coli (ATCC 23740)).
98R322プラスミドDNA3gおよび染色体DNA
9dを含む制限酵素5ail用反応液(lQmM )リ
ス塩酸、7mM MgCj! 2.100mM NaC
12。98R322 plasmid DNA 3g and chromosomal DNA
Reaction solution for restriction enzyme 5ail containing 9d (1QmM) Liss hydrochloric acid, 7mM MgCj! 2.100mM NaC
12.
7mM 2−メルカプトエタノール、o、oi%ウシ
血清アルブミン、pH7,5)200ρにlO単位の5
alr(宝酒造社製)を添加し、37℃で60分間反応
後、65℃で10分間加温して反応を停止させる。この
混合消化物にT4リガーゼ用t1衝液40ρ、A T
P (5mM) 40ρ、T4リガーゼ0.4ρおよび
水120pを加え、12℃で16時間反応させる。この
混合物をTES緩衝液で飽和したフェノール400屑で
2回抽出し、TBS緩衝液に対して透析しフェノールを
除去する。7mM 2-mercaptoethanol, o.i.% bovine serum albumin, pH 7,5) 5 in lO to 200ρ
alr (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) is added, and after reacting at 37°C for 60 minutes, the reaction is stopped by heating at 65°C for 10 minutes. Add 40ρ of t1 buffer for T4 ligase to this mixed digest, and add A T
Add 40p of P (5mM), 0.4p of T4 ligase and 120p of water, and react at 12°C for 16 hours. The mixture is extracted twice with phenol 400 scraps saturated with TES buffer and dialyzed against TBS buffer to remove phenol.
このリガーゼ反応混合物を大腸菌に一12株亜株PPC
2(Glansdorff、 N、、 Genetic
s、 51. 157(1965)) (arg−、t
hr、 1eu−、tus−、Th1−、 PPC−。This ligase reaction mixture was injected into E. coli and 12 substrains PPC.
2 (Glansdorff, N., Genetic
s, 51. 157 (1965)) (arg-, t
hr, 1eu-, tus-, Th1-, PPC-.
ST”)の形質転換に供する。PPC2株のコンピテン
ト・セルは2mg/mlのグルタミン酸を補ったし培地
で培養し、実施例2(1)でGT−3株のコンピテント
・セルを得たのと同様に調製する。形質転換は前記リガ
ーゼ反応混合物200mを使用し、実施例2(1)と同
様に行う。L培地9mlを添加し、37℃で2時間振盪
培養して形質発現させる。次いで生理食塩水で2回遠心
洗浄後、アルギニン、スレオニン、ロインン、ヒスチジ
ン各504 /m lを補ったM9最少寒天培地に塗布
し、37℃で3日間培養する。出現したコロニーをアン
ピシリン25■/mlあるいはテトラサイタリン25
g /m +を含むL寒天培地上にレプリカし、37℃
で24時間培養してアンピシリン耐性でテトラサイクリ
ン感受性のものを選び出す。ST"). Competent cells of strain PPC2 were cultured in a medium supplemented with 2 mg/ml glutamic acid, and competent cells of strain GT-3 were obtained in Example 2 (1). Transformation is carried out in the same manner as in Example 2 (1) using 200ml of the ligase reaction mixture.9ml of L medium is added and cultured with shaking at 37°C for 2 hours for expression. Then, after centrifugal washing twice with physiological saline, the cells were spread on M9 minimal agar medium supplemented with 504/ml each of arginine, threonine, loinine, and histidine, and cultured at 37°C for 3 days.The colonies that appeared were treated with ampicillin 25/ml. ml or tetracytalin 25
Replica onto L agar containing g/m+ and incubate at 37°C.
Culture for 24 hours and select those resistant to ampicillin and sensitive to tetracycline.
これらの形質転換株の培養菌体から前記と同様の方法で
プラスミドDNAを単離する。形質転換株の一株から得
られたプラスミドpPClを制限酵素消化とアガロース
ゲル電気泳動で解析した結果、p8R322のSal
l切断部位に4.4KbのDNA断片が挿入されたゲノ
ムサイズ8.8にbの組換え体プラスミドであることが
判明した。Plasmid DNA is isolated from the cultured cells of these transformed strains in the same manner as described above. As a result of analysis of plasmid pPCl obtained from one of the transformed strains by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis, it was found that the Sal of p8R322
It turned out to be a recombinant plasmid with a genome size of 8.8 and b, in which a 4.4 Kb DNA fragment was inserted into the l cleavage site.
このppc l プラスミドを用いてPPC2株を前記
と同様な方法で形質転換し、アンピシリン耐性で選択さ
れる形質転換株は全てグルタミン酸非要求性で、制限酵
素切断様式で特徴づけられるppc I と同一構造の
プラスミドを保有している。このことはpPC1プラス
ミド上に大腸菌のPPC遺伝子がクローン化されている
ことを示す。This ppc l plasmid was used to transform PPC2 strain in the same manner as described above, and all of the transformed strains selected for ampicillin resistance were glutamic acid non-auxotrophic and had the same structure as ppc I, which was characterized by the restriction enzyme cleavage mode. It has a plasmid of This indicates that the E. coli PPC gene has been cloned onto the pPC1 plasmid.
クローン化されたPPC遺伝子をコリネバクテリウム・
グルタミクムに導入するために、pCG 11とpPC
tの組換え体を宿主大腸菌で調製する。The cloned PPC gene was transferred to Corynebacterium
pCG 11 and pPC for introduction into Glutamicum
A recombinant of t is prepared in host E. coli.
pcGllおよびppc 1プラスミドDNAを各々2
爬含む制限酵素Pstl用反応緩衝液(20mM )
リス塩酸、10m1J MgC1x 、50m11(N
H,)2sO4,0,01%ウシ血清アルブミン、pt
17.5) 200tdlに4単位のPstI(宝酒造
社製)を添加し、30℃で60分間反応後、65℃で1
0分間加温して反応を停止させる。この反応混合物にT
41Jガーゼ用緩衝液40g、ΔT P (5mM>
40ttlST 4リガーゼ0.2度および水120ρ
を加え、12℃で16時間反応させる。前記と同様にフ
ェノール抽出後、透析してフェノールを除去する。この
リガーゼ反応混合物1ooIi1を使用し、前記と同様
にPPC2株を形質転換した。2 pcGll and ppc 1 plasmid DNAs each
Reaction buffer for restriction enzyme Pstl (20mM)
Liss hydrochloric acid, 10m1J MgC1x, 50m11 (N
H,)2sO4,0,01% bovine serum albumin, pt
17.5) Add 4 units of PstI (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to 200 tdl, react at 30°C for 60 minutes, and then incubate at 65°C for 1
The reaction is stopped by heating for 0 minutes. This reaction mixture has T
40g of 41J gauze buffer, ΔT P (5mM>
40ttlST 4 ligase 0.2 degrees and water 120ρ
and react at 12°C for 16 hours. After phenol extraction in the same manner as above, phenol is removed by dialysis. This ligase reaction mixture 1ooIi1 was used to transform PPC2 strain in the same manner as above.
生じたコロニーから前記の方法でプラスミドを分離し、
その大きさをアガロースゲル電気泳動で調べた。大きさ
が約15〜16にbのプラスミドを選択し、そのプラス
ミドで再度PPC2株を形質転換しPPC遺伝子の存在
を確認した。先の形質転換株の一株から得られたプラス
ミドpεppc 1を制限酵素消化とアガロースゲル電
気泳動で解析した結果、pcGllとpPclが両者の
Pst l切断部位で和合連結したゲノムサイズ15.
6Kbの組換え体プラスミドであることが明示された。Isolate the plasmid from the resulting colony using the method described above,
Its size was examined by agarose gel electrophoresis. A plasmid with a size of approximately 15 to 16 b was selected, and the PPC2 strain was transformed again with this plasmid to confirm the presence of the PPC gene. As a result of analysis of the plasmid pεppc 1 obtained from one of the above transformed strains by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis, the genome size was 15.
It was clearly shown to be a 6 Kb recombinant plasmid.
こうして大腸菌で調製されたpeppc t プラスミ
ドDNAを用い、コリネバクテリウム・グルクミクムL
−22株から誘導されたLP4株を形質転換する。形質
転換は実施例1(2)と同様に行い、形質転II!株は
スベクチノマイシン400■/の1を含むRCGP寒天
培地上で生育するコロニーの中から取得される。これら
の形質転換株から単離されるプラスミドを制限酵素5a
ilあるいはpst 1の単独消化または両者の2重消
化し、アガロースゲル電気泳動で解析することにより1
1B+11)Ciを保有していることが[Hされる。Using the peppc t plasmid DNA thus prepared in E. coli, Corynebacterium glucumicum L.
Transform the LP4 strain derived from the -22 strain. Transformation was performed in the same manner as in Example 1 (2), and Transformation II! Strains are obtained from colonies growing on RCGP agar containing 1/400 μl of subectinomycin. Plasmids isolated from these transformed strains were digested with restriction enzyme 5a.
1 by single digestion of il or pst 1 or double digestion of both, and analysis by agarose gel electrophoresis.
1B+11) The possession of Ci is [H].
pEppc 1保育園株は米国アメリカン・タイプ傘カ
ルチャー譬コレクション1ごCorynebacter
u imglutamicum K−18^TCC39
033として寄託されている。pEppc 1 Nursery Strain US American Type Umbrella Culture Collection 1 Corynebacter
u imglutamicum K-18^TCC39
It has been deposited as 033.
(2) pE9pC1保有株によるグルタミン酸の生
産:コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株から
誘導されたLP4株のpEppc l保有株(ATCC
39033) と罪作を株のグルタミン酸生産試験を行
った。NB寒天培地上で生育させた菌をかき集め、生理
食塩水で洗浄後、5n+lの生産培地P3(グルコース
50g、 (N)14)2SO43g、尿素3 gSK
H,PO,0,5g、 K21(PO40,5g。(2) Production of glutamic acid by pE9pC1 strain: LP4 strain derived from Corynebacterium glutamicum strain 122, pEppc1 strain (ATCC
A glutamic acid production test was carried out using the strain A. 39033). The bacteria grown on the NB agar medium were collected, and after washing with physiological saline, 5n+l of production medium P3 (glucose 50g, (N)14)2SO43g, urea 3gSK
H, PO, 0.5g, K21 (PO40.5g.
!JgSO<・7H20o、 5 g 、 Fe5Os
−7L010mg、 !nsO+・4〜68,010m
g、ビオチン3眉、サイアミン塩酸塩500■、フェノ
ールレッド10mgを純水1pに含み、pH1,2に調
整した培地〕の入った試験管に植菌し、30℃で振盪培
養する。培養中、20%尿素液をQJmlずつ3回添加
し、40時間培養する。培養後、培養済液をペーパーク
ロマトグラフィーにかけ、ニンヒドリン発色後、比色定
量してL−グルタミン酸の生成催を測定した。! JgSO<・7H20o, 5g, Fe5Os
-7L010mg, ! nsO+・4~68,010m
The cells were inoculated into a test tube containing a medium containing 1 g of biotin, 3 g of biotin, 500 g of thiamine hydrochloride, and 10 mg of phenol red in 1 p of pure water and adjusted to pH 1 or 2, and cultured with shaking at 30°C. During the culture, 20% urea solution was added three times (QJml each) and cultured for 40 hours. After culturing, the cultured solution was subjected to paper chromatography, and after coloring with ninhydrin, L-glutamic acid production was measured by colorimetry.
結果を第3表に示す。The results are shown in Table 3.
第 3 表
P−4
10,1
実施例4. ブレビバクテリウム・フラブムATCC1
4067のアンスラニル酸合成酵素遺伝子のコリネバク
テリウム・グルタミクムでのクローン化と発現:
ブレビバクテリウム・フラブムATCC14067の染
色体DNAを実施例1(1)と同様の方法で調製する。Table 3 P-4 10.1 Example 4. Brevibacterium flavum ATCC1
Cloning and expression of the anthranilate synthase gene of 4067 in Corynebacterium glutamicum: Chromosomal DNA of Brevibacterium flavum ATCC 14067 is prepared in the same manner as in Example 1 (1).
ベクターとして用いるpCE53は実施例1 (1)で
pcGllをKLHI、たのと同様の方法でその保存株
コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株の培養菌
体から単離する。pCε53は本発明者らが先に開示し
たコリネバクテリウム・グルタミクムのプラスミドpc
GI C特願昭56−18101(特開昭57−134
500) )と大腸菌のプラスミドpG^22〔静、
G、 et al :J、 Bacteriol、、
140.400(1979)参照〕を和合連結させたプ
ラスミドである。詳しくはpcG l上に1ケ所しかな
いBgIU切断部位とpG^22上に2ケ所あるBam
HI切断部位のうちテトラサイクリン耐性遺伝子内でな
いBamtl I切断部位とで、両制限酵素の同一接着
末端を利用して連結したものである。pCE53 used as a vector is isolated from cultured cells of 122 strains of Corynebacterium glutamicum in the same manner as in Example 1 (1) in which pcGll was used as KLHI. pCε53 is a Corynebacterium glutamicum plasmid pc previously disclosed by the present inventors.
GI C patent application 18101/1982
500) ) and E. coli plasmid pG^22 [static,
G. et al.: J. Bacteriol.
140.400 (1979)] are ligated together. For details, there is only one BgIU cleavage site on pcGl and two Bam cleavage sites on pG^22.
Among the HI cleavage sites, the Bamtl I cleavage site that is not within the tetracycline resistance gene is ligated using the same cohesive ends of both restriction enzymes.
pCE53はpG^22由来のカナマイシン耐性遺伝子
などの選択マーカーを有し、制限酵素5allに対する
切断部位は1ケ所である。pCE53 has selection markers such as the kanamycin resistance gene derived from pG^22, and has one cleavage site for restriction enzyme 5all.
上記で調製したpCε53プラスミドDNA 3Jig
および染色体DNA9■を含む制限酵素Sal I反応
液200 mにIO単位のSal Iを添加し、37℃
で60分間反応後、65℃で10分間加温して反応を停
止させる。この混合消化物にTlガーゼ用緩衝液40頭
、A T P (5d) 40ρ、T4リガーゼ0.4
dおよびH2O1204を加え、12℃で16時間反応
させる。この混合物をTBS緩衝液で飽和したフェノー
ル400mで抽出し、TBS緩衝液に対して透析し、フ
ェノールを除去する。pCε53 plasmid DNA prepared above 3Jig
Add IO units of Sal I to 200 m of the restriction enzyme Sal I reaction solution containing 9■ of chromosomal DNA and incubate at 37°C.
After reacting for 60 minutes at 65°C, the reaction is stopped by heating at 65°C for 10 minutes. To this mixed digest, 40 Tl gauze buffer, ATP (5d) 40ρ, T4 ligase 0.4
Add d and 1204 H2O and react at 12°C for 16 hours. The mixture is extracted with 400 m of phenol saturated with TBS buffer and dialyzed against TBS buffer to remove the phenol.
このリガーゼ反応混合物を形ff転換に供する。This ligase reaction mixture is subjected to form ff conversion.
形質転換する受容菌としてコリネバクテリウム・グルタ
ミクムし一22株から誘導されたアンスラニル酸要求性
変異株LA105(アンスラニル酸合成酵素欠損変異株
)を用いる。アンスラニル酸要求性変異株は、常法の変
異処理により、M1寒天培地上で生育できず、アンスラ
ニル酸(30q/ml相当)を補ったMl寒天培地上で
生育できる菌を選択することによって取得される。LA
105株のプロトプラストの調製および形質転換は、生
育培地NBに100 g/ml相当のアンスラニル酸を
補った培地を使用する以外は実施例1(2)と同様に行
う。形質転換株は、カナマイシン200■/m !相当
を含むIIcGP寒天培地上で生育するコロニーとして
選択される。出現したコロニーの中からM1寒天培地上
で生育できる形質転換株が得られる。An anthranilic acid auxotrophic mutant strain LA105 (anthranilic acid synthase-deficient mutant strain) derived from Corynebacterium glutamicum strain 122 is used as a recipient bacterium to be transformed. Anthranilic acid auxotrophic mutants are obtained by selecting bacteria that cannot grow on M1 agar medium but can grow on Ml agar medium supplemented with anthranilic acid (equivalent to 30 q/ml) through conventional mutation treatment. Ru. L.A.
Preparation and transformation of protoplasts of strain 105 are carried out in the same manner as in Example 1 (2), except that the growth medium NB is supplemented with anthranilic acid equivalent to 100 g/ml. The transformed strain was treated with kanamycin at 200 μ/m! Colonies are selected as growing on IIcGP agar medium containing the equivalent. A transformed strain that can grow on M1 agar medium is obtained from the colonies that appear.
これらの形質転換株の培養菌体から前記と同様にプラス
ミドDNAを単離する。形質転換株の一株から得られた
プラスミドρTrp 2−3を各種制限酵素消化とアガ
ロースゲル電気泳動で解析した結果、ρCε53の唯一
の5all切断部位に約7,1にbの5ale)NA切
断片が挿入されたプラスミドであることがわかった。Plasmid DNA is isolated from the cultured cells of these transformed strains in the same manner as described above. As a result of analyzing the plasmid ρTrp 2-3 obtained from one of the transformed strains by digestion with various restriction enzymes and agarose gel electrophoresis, it was found that a 5ale) NA cleavage fragment of b at approximately 7,1 was located at the unique 5all cleavage site of ρCε53. It was found that this was a plasmid with an inserted plasmid.
pTrp 2−3を用い、同様な方法でLA105株を
再形質転換したところ、トリプトファン1100u/m
+およびカナマイシン400趨/mlを含むRCGP
寒天培地上で生育するコロニーは、同時にアンスラニル
酸非要求性となり、それらは、Sallの切断様式で判
定されるpTrp 2−3と同一のプラスミドを保有し
ている。When LA105 strain was retransformed using pTrp 2-3 in the same manner, tryptophan was 1100 u/m
RCGP containing + and kanamycin 400 lines/ml
Colonies growing on agar medium simultaneously become anthranilic acid non-auxotrophic and they carry a plasmid identical to pTrp 2-3 as determined by Sall's cleavage pattern.
以上の結果は、クローン化された約7.1にbの5al
lDNΔ切断片にはブレビバクテリウム・フラブムAT
CC14067のアンスラニル酸合成酵素をコードする
遺伝子が存在し、それがコリネバクテリウム・グルタミ
クムLA l 05株中で発現していることを示す。The above results demonstrate that the 5al of cloned approximately 7.1b
Brevibacterium flavum AT for lDNAΔ cut fragment
It is shown that the gene encoding CC14067 anthranilate synthase exists and is expressed in the Corynebacterium glutamicum LA l 05 strain.
pTrp 2−3保育園株は米国アメリカン・タイプ・
カルチャーユコレクションにCorynebacter
iumglutamicum K20^TCC390
35として寄託されている。pTrp 2-3 Nursery strain is American type.
Corynebacter in the Culture Collection
iumglutamicum K20^TCC390
It has been deposited as No. 35.
プラスミドpCε52を用いて上記と同様の処理を行い
、ブレビバクテリウム・フラバムATCC14067の
アンスラニル酸合成酵素をコードする遺伝子を有するプ
ラスミドpTrp 4−3を得る。Plasmid pCε52 is subjected to the same treatment as above to obtain plasmid pTrp 4-3, which has a gene encoding the anthranilic acid synthase of Brevibacterium flavum ATCC14067.
piIC52は本発明者らが先に開示したコリネバクf
’)ラム・グルタミクムのプラスミドpcGI C特願
昭56−18101(特開昭57−134500) )
と大腸菌のプラスミドpG^22〔^n、 G、
et a上: J、 Bacteriol。piIC52 is a corynebacterium f. previously disclosed by the present inventors.
') Plasmid pcGIC of Rum glutamicum Patent application 18101/1984 (Japanese Patent Application No. 134500/1983)
and Escherichia coli plasmid pG^22 [^n, G,
et a top: J, Bacteriol.
140、400(1979)参照〕を和合連結させたプ
ラスミドである。詳しくはpCG 1上に1カ所しかな
いBgj’II切断部位とpG^22上に2カ所あるB
amHI切断部位のうちテトラサイクリン耐性遺伝子内
のBamHI切断部位とで、両制限酵素の同一接着末端
を利用して連結したものである。pcE52はpGA2
2由来のカナマイシン耐性遺伝子などの選択マーカーを
有し、制限酵素Sat Iに対する切断部位は1カ所で
ある。140, 400 (1979)]. For details, there is only one Bgj'II cleavage site on pCG1 and two Bgj'II cleavage sites on pG^22.
The amHI cleavage site is ligated to the BamHI cleavage site within the tetracycline resistance gene using the same cohesive ends of both restriction enzymes. pcE52 is pGA2
It has a selection marker such as the kanamycin resistance gene derived from No. 2, and has one cleavage site for the restriction enzyme Sat I.
pCε52は実施例1 (1)でpcGllを単離した
のと同様の方法でpcIE52保有株コリネバクテリウ
ム・グルタミクムし一22株の培養菌体から単離する。pCε52 is isolated from 122 cultured strains of Corynebacterium glutamicum harboring pcIE52 in the same manner as in the method used to isolate pcGll in Example 1 (1).
上記と同様にトリプトファン生産性のコリネバクテリウ
ム・グルタミクムに36株(FERII 0P−451
)をpTrp 4−3で形質転換する。得られた形質転
換株は米国アメリカン・タイプ・カルチャー・コレク’
/ ヨンニCorynebacter+um glut
amicumに31゜ATCC39280として寄託さ
れている。Similarly to the above, 36 strains of tryptophan-producing Corynebacterium glutamicum (FERII 0P-451
) is transformed with pTrp 4-3. The obtained transformed strain was purchased from American Type Culture Collection.
/ Yonni Corynebacter+um glut
Amicum has been deposited as 31° ATCC 39280.
pTrp 2−3保有株コリネバクテリウム・グルタミ
クムに20.ATCC39035およびpTrp 4−
3保有株同に31.ATCC39280によるL−)リ
プトファン生産試験を下記のとおり行う。20. Corynebacterium glutamicum carrying pTrp 2-3. ATCC39035 and pTrp4-
3 shares held are 31. The L-)lyptophan production test according to ATCC 39280 is conducted as follows.
菌株をNB液体培地中で30℃、16時間振盪培養した
菌液0.5mlを5mlの生産培地P4C廃糖蜜100
g/ 1、(NH,) 230420 g / 1、K
H2PO,0,5g/l、に2HPO40,5g/CM
g5O<・7L00.25g/ j!、 CaCO32
0g/ 1、pH1,23の入った試験管に植菌し、3
0℃で96時間振盪培養する。The bacterial strain was cultured with shaking in NB liquid medium at 30°C for 16 hours.
g/1, (NH,) 230420 g/1, K
H2PO, 0.5g/l, 2HPO40.5g/CM
g5O<・7L00.25g/j! , CaCO32
Inoculate a test tube containing 0g/1, pH 1.23, and
Culture with shaking at 0°C for 96 hours.
培養後、培養p液をペーパークロマトグラフィーにかけ
、ニンヒドリン発色後、比色定堡して、L−ト9ブトフ
ァンの生成量を測定する。After culturing, the culture p solution is subjected to paper chromatography, and after coloring with ninhydrin, the amount of L-9-butophane produced is measured by colorimetry.
対照として、LA−105株およびLAR−1株を同様
に処理する。As controls, LA-105 and LAR-1 strains are treated in the same manner.
結果を第4表に示す。The results are shown in Table 4.
第 4 表
菌 株 L−トリ
プトファン(mg/m1)LA−105
LA−105/pTrp 2−3(K2O,ATCC
39035) 0.3 4LAR−10,48
LAR−1/pTrp 4−3(K31. ATC
C39280) 1.1 2実施例5. 11
CBIOIの作製:
(1) pcGll とp[lB110の分離pcG
11 は、本プラスミドを保有するコリネバクテリウム
・グルタミクムLA103/pcG11(ATCC39
022>を400m1NB培地でOD約0.8になるま
で生育させ、その培養細胞から、実施例1 (1)でI
]CG2を単離したのと同一の方法で単離する。Table 4 Bacterial strain L-tryptophan (mg/ml) LA-105 LA-105/pTrp 2-3 (K2O, ATCC
39035) 0.3 4LAR-10,48 LAR-1/pTrp 4-3(K31. ATC
C39280) 1.1 2 Example 5. 11
Preparation of CBIOI: (1) Separation of pcGll and p[lB110 pcG
11 is Corynebacterium glutamicum LA103/pcG11 (ATCC39
022> was grown in 400ml NB medium until the OD reached approximately 0.8, and from the cultured cells, I
] CG2 is isolated in the same manner as CG2 was isolated.
pUBlloは、グリクヂンらの方法[Gryczan
。pUBllo was generated using the method of Gryczan et al.
.
T、J、 ej al、 : J、 Bacter
io11134.318(1978)参照〕により、本
プラスミドを保有するバチルス・サチルスBR”’/p
HB”’ (Proc、Natl。T, J, ej al, : J, Bacter.
io11134.318 (1978)], Bacillus subtilis BR"'/p carrying this plasmid
HB"' (Proc, Natl.
^cad、 Sci、 USA、 75.1423(1
978) )の培養菌体から単離する。^cad, Sci, USA, 75.1423 (1
978)) is isolated from the cultured bacterial cells.
(2) pcGll とpUBlloの試験管内組換
え上記で調製したpcGll プラスミドDNA 2t
tgを含む制限酵素8g(#反応緩衝液(10mM ト
IJス塩酸、?+nM JCj!2,60mM N
aC1,7mM 2−1ルカブトエタノール、 pH7
,5) 100tt!lに2単位のBgf■(宝酒造
社製、6単位/廣)を添加し、37℃で60分間反応さ
せる。また、pUB110プラスミドDNA2gを含む
制限酵素[]amHI反応緩衝液(10mM )リス塩
酸、7mM MgC1* 、10(1mMNaC1,2
mMメルカプトエタノール、0.01%ウシ血清アルブ
ミン、pH8,0) 100mに2単位のBamHI
(宝酒造社製、6単位/4)を添加し、37℃で60分
間反応させる。(2) In vitro recombination of pcGll and pUBllo pcGll plasmid DNA 2t prepared above
8 g of restriction enzyme containing tg (#reaction buffer (10mM ToJS-HCl, ?+nM JCj!2, 60mM N
aC1, 7mM 2-1 Kabutoethanol, pH 7
,5) 100tt! 2 units of Bgf■ (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., 6 units/h) are added to the mixture and reacted at 37°C for 60 minutes. In addition, restriction enzyme []amHI reaction buffer (10mM) containing 2g of pUB110 plasmid DNA, Lis-HCl, 7mM MgC1*, 10 (1mM NaC1,2
2 units of BamHI in 100 mM mercaptoethanol, 0.01% bovine serum albumin, pH 8.0)
(manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., 6 units/4) and reacted at 37°C for 60 minutes.
両制限酵素消化物を混合し、T41Jガーゼ緩衝液40
ρ、A T P (5+++M)40m、 T 4リガ
ーゼ0.2J11!およびH,0120mを加え、12
℃で16時間反応させる。この混合物を、TESff衝
液で飽和したフェノール400gで2回抽出し、TεS
緩衝液に対して透析したフェノールを除外する。Mix both restriction enzyme digests and add 40% T41J gauze buffer.
ρ, A T P (5+++M) 40m, T 4 ligase 0.2J11! and H,0120m, 12
React for 16 hours at °C. This mixture was extracted twice with 400 g of phenol saturated with TESff solution and
Exclude phenol dialyzed against buffer.
(3) pcBIQlの取得
2倍高濃度のTS141Jl衡液と上記リガーゼ反応混
合物の1対1混合液100JL1を供与DNAとして用
い、実施例1(3)と同様な方法で、コリネバクテリウ
ム・グルタミクムLA103を形質転換し、カナマイシ
ン耐性株を選択する。出現したコロニーをカナマイシン
12.5x/falするいはスペクチノマイノン100
g/mlヲ含ムNB寒天培地上にレプリカし、30℃で
2日培養して生育した二重耐性形質転換株3株を任意に
選び、同−寒天培地上で純化する。この3株を400d
NB培地で、OD約0.8になるまで生育させ、集菌後
、その培養細胞から実施例1(1)記載のエチジウムブ
ロマイド−セシウムクロライド密度勾配遠心によりプラ
スミドを単離する。いずれの形質転換株からも30〜3
5■のプラスミド011人が得られる。(3) Acquisition of pcBIQl Corynebacterium glutamicum LA103 was obtained in the same manner as in Example 1 (3) using 100 JL of a 1:1 mixture of twice as high concentration of TS141Jl and the above ligase reaction mixture as donor DNA. and select kanamycin-resistant strains. Treat emerging colonies with kanamycin 12.5x/fal or spectinomynon 100
Replicas were placed on a NB agar medium containing g/ml, cultured at 30°C for 2 days, and three double-resistant transformants grown were arbitrarily selected and purified on the same agar medium. These three stocks cost 400d.
The cells are grown in NB medium until the OD reaches approximately 0.8, and after harvesting, plasmids are isolated from the cultured cells by ethidium bromide-cesium chloride density gradient centrifugation as described in Example 1 (1). 30 to 3 from any transformed strain.
5 ■ plasmids 011 people are obtained.
これらのプラスミドDNAを実施例1(3)と同じよう
に制限酵素消化とアガロースゲル電気泳動で解析し、分
子量と制限酵素Pst I 、 [!coRr 。These plasmid DNAs were analyzed by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis in the same manner as in Example 1 (3), and the molecular weight and restriction enzyme Pst I, [! coRr.
1inclIおよびBgffllの切断点を同定する。1inclI and Bgffll breakpoints are identified.
3株のプラスミドは全てp[:G11とpUBlloが
和合連結した構造を有し、そのうち二種は第2図にpc
BIQlで示した構造であるが、他の一種は結合向きが
逆向きである。The plasmids of the three strains all have a structure in which p[:G11 and pUBllo are harmoniously linked, and two of them are shown in Figure 2 as pc
Although this is the structure shown in BIQl, the binding direction of the other types is opposite.
いずれのプラスミドを有する形質転換株もpcGll由
来のスペクチノマイシン耐性形質とpUB110由来の
カナマイシン耐性形質を有している。Transformants having any of the plasmids have a spectinomycin resistance trait derived from pcGll and a kanamycin resistance trait derived from pUB110.
これらのプラスミドD N Aを用い、コリネバクテリ
ウム・グルタミクムC156株を再形質転換した結果帰
られたカナマイシン耐性形質転換株は、スペクチノマイ
シン耐性形質を同時に獲得しており、各種制限酵素切断
様式で特徴付けられる供与プラスミドと同一のプラスミ
ドを保有している。The kanamycin-resistant transformant obtained as a result of re-transforming Corynebacterium glutamicum strain C156 using these plasmid DNAs has also acquired spectinomycin resistance and can be cleaved with various restriction enzymes. It carries a plasmid identical to the donor plasmid that has been characterized.
実施例6゜
コリネバクテリウム・グルタミクムCl56株のし一ヒ
スチジン生合成に関与する遺伝子のクローン化および該
遺伝子の発現を利用したコリネバクテリウム・グルタミ
クム、コリネバクテリウム・ハーキユリス、ブレビバク
テリウム・フラブムおよびブレビバクテリウム・ラクト
ファーメンタムによるし一ヒスチジンの生産:
(1) コリネバクテリウム・グルタミクムC156
株の染色体DNAとプラスミドpCG 11の調製=1
、2.4− )リアゾール−3−アラニン耐性でヒスチ
ジン生産能を有するコリネバクテリウム・グルタミクム
Cl56株(FERM 0P−453>の染色体DNA
を実施例1(1)と同様の方法で調製する。Example 6 Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium herkyulis, Brevibacterium flavum and other genes were cloned using the cloning of a gene involved in histidine biosynthesis of Corynebacterium glutamicum Cl56 strain and the expression of the gene. Production of histidine by Brevibacterium lactofermentum: (1) Corynebacterium glutamicum C156
Preparation of strain chromosomal DNA and plasmid pCG 11 = 1
, 2.4-) Chromosomal DNA of Corynebacterium glutamicum Cl56 strain (FERM 0P-453) that is resistant to lyazole-3-alanine and capable of producing histidine
is prepared in the same manner as in Example 1(1).
一方、ベクタープラスミドとして用いるρCGIIは、
コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株の誘導株
L^103のpcG11保有株LA103/pCGll
(^TCC39022)から実施例1(I)と同様にし
てIIL離する。On the other hand, ρCGII used as a vector plasmid is
Corynebacterium glutamicum strain 122 derived strain L^103 possessing pcG11 strain LA103/pCGll
IIL is separated from (^TCC39022) in the same manner as in Example 1 (I).
(2) コリネバクテリウム・グルタミクムC156
株のヒスチジン生合成に関与する遺伝子のクローン化:
上記で調製したpcGll プラスミドDNA3■およ
び上記染色体DNA9gを含む制限酵素8g1U用反応
液C1(1mM)リス(pH47,5> 、7mMMg
CI2.60mM NaCC7mM2−メルカプトエタ
ノール3200g+に10単位のBgj!II(宝酒造
社製)を添加し、37℃で60分間反応後、65℃で1
0分間加温して反応を停止させる。この混合消化物にT
4リガーゼ用榎衝液(トリス200mM 。(2) Corynebacterium glutamicum C156
Cloning of genes involved in histidine biosynthesis of the strain: Reaction solution C1 (1 mM) for 1 U of restriction enzymes containing 8 g of the pcGll plasmid DNA prepared above and 9 g of the above chromosomal DNA (pH 47.5>), 7 mM Mg
CI 2.60mM NaCC 7mM 2-Mercaptoethanol 3200g + 10 units of Bgj! II (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and reacted at 37°C for 60 minutes, then incubated at 65°C for 1
The reaction is stopped by heating for 0 minutes. In this mixed digest, T
Enoki buffer solution for 4 ligase (Tris 200mM.
11gc R25(imM、ジチオスレイトール100
ffllJ1pH7、6 ’) 40μs、5mMAT
P溶液40屑、T4リガーゼ(宝酒造社製、1単位/J
11)0.3mおよび水120mを加え、12℃で16
時間反応させる。11gc R25 (imM, dithiothreitol 100
ffllJ1pH7, 6') 40μs, 5mMAT
40 scraps of P solution, T4 ligase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., 1 unit/J
11) Add 0.3 m and 120 m of water and heat at 12°C for 16
Allow time to react.
T44リガーゼ応混合物をコリネバクテリウム・グルタ
ミクムLH33株(ヒスチジン要求性、リゾチーム感受
性)の形質転換に供する。The T44 ligase reaction mixture is used to transform Corynebacterium glutamicum strain LH33 (histidine auxotrophic, lysozyme sensitive).
形質転換はLH33株のプロトプラストを用いて行う。Transformation is performed using LH33 strain protoplasts.
プロトプラストの調製は実施例1(2)と同様に行う。Protoplasts are prepared in the same manner as in Example 1 (2).
プロトプラスト懸濁液Q、5mlを小試験管にとり25
00 X gで5分間遠心分離し、TSMtJli液(
10mM塩化マグネシウム、30mM塩化カルシウム、
501TIMトリス、400mM ショ糖、pH7,5
) 11111に再懸濁して遠心洗浄後、TSIJC
緩衡液Q、1mlに再懸濁する。この懸濁液に2倍濃度
のTSMC緩衝液と上記リガーゼ反応DNA混合物のl
対1混合液100ρを加えて混和し、次いでTSMC1
l衝液中に20%P E G6.000を含む液Q、3
m+を添加して混合する。3分後、RCGP培地(pH
7,2)2ω1を添加し、2.500Xgで5分間遠心
分離にかけて上澄み液を除去し、沈降したプロトプラス
トを1mlのRCGP培地に懸濁してからQ、2mlを
スペクチノマイシン400■/m Iを含むRCGP寒
天培地(RCGP培地に1.4%寒天を含む培地、pH
7,2)に塗抹し、30℃で7日間培養する。Pour 5 ml of protoplast suspension Q into a small test tube 25
Centrifuge at 00 × g for 5 min and add TSMtJli solution (
10mM magnesium chloride, 30mM calcium chloride,
501TIM Tris, 400mM sucrose, pH 7.5
) After resuspending in 11111 and washing by centrifugation, TSIJC
Resuspend in 1 ml of Buffer Q. To this suspension, add 2x TSMC buffer and 1 l of the above ligase-reacted DNA mixture.
Add and mix 1:1 mixed solution 100ρ, then TSMC1
1 Solution Q containing 20% PE G6.000 in buffer solution, 3
Add m+ and mix. After 3 minutes, add RCGP medium (pH
7,2) Add 2ω1, remove the supernatant by centrifugation at 2.500Xg for 5 minutes, suspend the precipitated protoplasts in 1ml of RCGP medium, and then add 2ml of spectinomycin 400μ/ml I. RCGP agar medium (RCGP medium containing 1.4% agar, pH
7, 2) and cultured at 30°C for 7 days.
選択プレート上に生育したスペクチノマイシン耐性コロ
ニーをかき集め、生理食塩水を用いて2回遠心洗浄後、
スペクチノマイシン1004g 7m Iを含む最少寒
天培地M1に塗布して30℃で2日間培養し、スベクチ
ノマイシン耐性でかつヒスチジン非要求性となった形質
転換株を選択する。The spectinomycin-resistant colonies grown on the selection plate were collected, and after centrifugal washing twice with physiological saline,
The mixture is spread on minimal agar medium M1 containing 1004 g 7 m I of spectinomycin and cultured at 30° C. for 2 days to select transformants that are resistant to subectinomycin and are not auxotrophic for histidine.
形質転換株の1株から実施例1(1)記載のエチジウム
ブロマイド・セシウムクロライド密度勾配遠心によりプ
ラスミドを単離する。各種制限酵素による単独消化およ
び2種類の制限酵素による二重消化で生成するDNA断
片をアガロースゲル電気泳動で解析し、このプラスミド
DNAの制限酵素切断様式を同定する。このプラスミド
をpPl8と命名した。pPl8はpcGll のBg
J’II切断部位に約10.6KbのDNA断片が挿入
された構造である。A plasmid is isolated from one of the transformed strains by ethidium bromide/cesium chloride density gradient centrifugation as described in Example 1 (1). DNA fragments generated by single digestion with various restriction enzymes and double digestion with two types of restriction enzymes are analyzed by agarose gel electrophoresis to identify the mode of restriction enzyme cleavage of this plasmid DNA. This plasmid was named pPl8. pPl8 is Bg of pcGll
This structure has a DNA fragment of approximately 10.6 Kb inserted into the J'II cleavage site.
さらにpPl8 D N Aを用いてH33株[LH3
3株の親株(ヒスチジン要求性、リゾチーム耐性) :
FERM 0P−452)を再形質転換したところスベ
クチノマインン耐性株として選択される形質転換株のす
べてがヒスチジン非要求性となっていた。Furthermore, using pPl8 DNA, strain H33 [LH3
Three parent strains (histidine auxotrophy, lysozyme resistance):
When FERM 0P-452) was re-transformed, all of the transformed strains selected as subectinomain-resistant strains were non-histidine auxotrophic.
これらのことより、ヒスチジン生産菌Cl56株のヒス
チジン生合成に関与する遺伝子がクローン化されている
ことが明白である。From these results, it is clear that the gene involved in histidine biosynthesis of the histidine-producing bacterium Cl56 strain has been cloned.
ヒスチジン生成に関与する遺伝子のクローニングは最初
から833株を宿主菌株として用いて行うこともできる
。Cloning of genes involved in histidine production can also be performed from the beginning using strain 833 as a host strain.
(■ pPl8を保有するコリネバクテリウム・グルタ
ミクム菌株によるし一ヒスチジンの生産:コリネバクテ
リウム・グルタミクムLA−103株(FERM P−
5947、^TC(:31866)をpPl8 D N
Aで形質転換し、スベクチノマイシン400g/ml
を含むRCGP寒天培地上で同薬剤耐性の形質転換株を
選択する。得られた形質転換株を純化後、上記と同様に
プラスミド単離、構造解析を行って、pPl8と同じ構
造のプラスミドであることを確l忍した。(■ Production of histidine by Corynebacterium glutamicum strain harboring pPl8: Corynebacterium glutamicum strain LA-103 (FERM P-
5947, ^TC(:31866) to pPl8 DN
Transformed with A, subectinomycin 400g/ml
Transformants resistant to the same drug are selected on an RCGP agar medium containing the same drug. After purifying the obtained transformant, plasmid isolation and structural analysis were performed in the same manner as above, and it was confirmed that the plasmid had the same structure as pPl8.
pPl(8保有株コリネバクテリウム・グルタミクムL
A103/flPH8は米国アメリカン・タイプ・カル
チャー・コレクションにCorynebacteriu
mglutamicum K32.ATCC39281
として寄託されている。pPl (8 strains Corynebacterium glutamicum L
A103/flPH8 is included in the American Type Culture Collection.
mglutamicum K32. ATCC39281
It has been deposited as.
コリネバクテリウム・グルタミクムLA103 /pc
G11(ATCC39022)および同LA103/1
1PH8(ATCC39281)のL−ヒスチジン生産
試験を以下のとおり行う。Corynebacterium glutamicum LA103 /pc
G11 (ATCC39022) and the same LA103/1
The L-histidine production test for 1PH8 (ATCC39281) is conducted as follows.
NB寒天培地上で30℃−晩培養した上記の閑をそれぞ
れ1白金耳ずつ200 g/mlのアルギニンおよびメ
チオニンを補った51の生産培地P5C糖蜜12%(糖
として)、KH2PO,0,2%、K2HPO40,1
%、Mg5O<・7Lロ 0.05%、NaCl1
0.25%、(N)1.) 2SO42,3%、尿素
0.2%、CaC0= 2%、pH7,4(アンモニ
アで調整)〕に植菌する。30℃で75時間培養後、培
地中のし一ヒスチジン生成量をスルフアニル酸(ボーリ
ー)試薬を用いる比色法1:H,Pauly。51 production medium P5C molasses 12% (as sugar), KH2PO, 0.2%, supplemented with 200 g/ml arginine and methionine, one loop of each of the above, grown overnight on NB agar at 30°C. , K2HPO40,1
%, Mg5O<・7L 0.05%, NaCl1
0.25%, (N)1. ) 2SO4 2.3%, urea 0.2%, CaC0 = 2%, pH 7.4 (adjusted with ammonia)]. After culturing at 30° C. for 75 hours, the amount of histidine produced in the medium was measured by colorimetric method 1 using sulfanilic acid (Bauley) reagent: H, Pauly.
Hoppe−Seylers ; 1.Physiol
o、 Chem、42.508(1904) 、同94
.284(1915) )によって定1した。結果を第
5表に示す。Hoppe-Seylers; 1. Physiol
o, Chem, 42.508 (1904), same 94
.. 284 (1915)). The results are shown in Table 5.
第 5 表
LA103/I)CGII OLΔ103
/pPH8(K32) 2.6(4) p P
H8を保有する1リネバクテリウム・ハーキュリス、
ブレビバクテリウム・フラブムおよびブレビバクテリウ
ム・ラクトファーメンタムによるL−ヒスチジンの生産
:
コリネバクテリウム・ハーキュリスATCC13868
、ブレビバクテリウム・フラブムATCC14067お
よびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATC
C13869にプラスミドpPH8を保有させるために
、各菌株を受容菌として形質転換を行う。Table 5 LA103/I) CGII OLΔ103
/pPH8(K32) 2.6(4) p P
1 Lineobacterium herculis harboring H8,
Production of L-histidine by Brevibacterium flavum and Brevibacterium lactofermentum: Corynebacterium herculis ATCC 13868
, Brevibacterium flavum ATCC14067 and Brevibacterium lactofermentum ATC
In order to cause C13869 to carry plasmid pPH8, transformation is performed using each strain as a recipient strain.
各菌株を33M培地で増殖させ、OD6600mが0.
2になったときにペニシリンGを0.3単位/mlとな
るように添加する。培養を続け、00660nmが0.
6まで増加したところで集菌し、1mg/a+1リゾチ
ームを含むRCGP培地中で上記の記載と同様にプロト
プラストを形成させる。pPH8を用い、上記の方法に
従い形質転換を行い、形質転換株をスベクチノマイシン
400 g/mlを含むRCGP寒天培地上で生育する
コロニーとして選択する。Each strain was grown in 33M medium, and the OD6600m was 0.
When the concentration reaches 2, penicillin G is added at a concentration of 0.3 units/ml. Continue culturing until 00660nm is 0.
When the number of cells reaches 6, the bacteria are harvested, and protoplasts are formed in the same manner as described above in an RCGP medium containing 1 mg/a+1 lysozyme. Transformation is performed using pPH8 according to the method described above, and transformed strains are selected as colonies growing on RCGP agar medium containing 400 g/ml of subectinomycin.
純化したスペクチノマイシン耐性形質転換株の培養菌体
よりプラスミドDNAを特開昭57=183799、同
57−134500の記載に従って調製し、これらがp
Pl(8と同じ構造を有することが制限酵素切断様式よ
り確認される。以上のこ々から、プラスミドp[:G1
1の誘導体であるプラスミドpPH3はコリネバクテリ
ウム・ハーキュリス、ブレビバクテリウム・フラブムお
よびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム中でも
複製可能であり、プラスミドpcG11が広くこれら菌
種の細菌で使用可能であることがわかる。Plasmid DNA was prepared from the cultured cells of the purified spectinomycin-resistant transformant according to the description in JP-A-57-183799 and JP-A-57-134500.
It is confirmed from the restriction enzyme cleavage pattern that the plasmid has the same structure as Pl(8).From the above, plasmid p[:G1
Plasmid pPH3, a derivative of 1, can also be replicated in Corynebacterium herculis, Brevibacterium flavum, and Brevibacterium lactofermentum, indicating that plasmid pcG11 can be widely used in these bacterial species. .
pPH3保有株であるコリネバクテリウム・ハーキュリ
スに33、ブレビバクテリウム・フラブムに34、およ
びブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムに35は
それぞれ米国アメリカン・タイプ・カルチャー・コレク
ションにATCC392g2.39283および392
84として寄託されている。Corynebacterium herculis 33, Brevibacterium flavum 34, and Brevibacterium lactofermentum 35, which are pPH3-bearing strains, were sent to the American Type Culture Collection at ATCC392g2.39283 and 392, respectively.
It has been deposited as No. 84.
これら菌株によるし一ヒスチジン生産試験を次のように
行う。A histidine production test using these strains is conducted as follows.
NB寒天培地上で30℃−晩培養させたpPH8保有株
およびそれらの親株をそれぞれl白金耳ずつ5mlの生
産培地P5に植菌する。30℃で75時間振盪培養後、
培地中のし一ヒスチジン生産量をボークー法によって比
色室lする。結果を第6表に示す。One platinum loop of each pPH8-carrying strain and its parent strain, cultured overnight at 30° C. on NB agar medium, is inoculated into 5 ml of production medium P5. After shaking culture at 30°C for 75 hours,
The amount of histidine produced in the medium is measured by the Beaucoup method in a colorimetric chamber. The results are shown in Table 6.
第 6 表
菌 株 L−ヒスチジン(mg/ml)
以上より、コリネバクテリウム・グルタミクム由来のヒ
スチジン生成゛に関与する遺伝子がコリネバクテリウム
・グルタミクム以外にコリネバクテリウム・ハーキュリ
ス、ブレビバクテリウム・フラブム、ブレビバクテリウ
ム・ラクトファーメンタムの諸菌種において発現し、ヒ
スチジンの生産に寄与していることが明らかであった。Table 6 Bacterial strain L-histidine (mg/ml) From the above, genes involved in histidine production derived from Corynebacterium glutamicum include Corynebacterium herculis, Brevibacterium flavum, and Corynebacterium glutamicum. It was clear that it was expressed in various species of Brevibacterium lactofermentum and contributed to the production of histidine.
第1図はプラスミドpGH2の制限酵素地図を示す。
第2図はプラスミドpcfll(IIの制限酵素地図を
示す。
第3図はプラスミドp8thr 1の造成のフローチャ
ートを示す。
特許出願人(102)協和醗酵工業株式会社梢
z
蕗
図
属
■
namllI/BglIIFIG. 1 shows the restriction enzyme map of plasmid pGH2. Figure 2 shows a restriction enzyme map of plasmid pcfll (II). Figure 3 shows a flowchart for the construction of plasmid p8thr 1. Patent applicant (102) Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd.
Claims (1)
し、大腸菌由来のフォスホエノールピルビン酸カルボキ
シラーゼをコードする遺伝子を含むDNA断片とコリネ
バクテリウム属またはブレビバクテリウム属菌種中で自
律複製可能なベクターDNAとの組換え体DNAを保有
する微生物を培地に培養し、培養物中にL−グルタミン
酸を生成蓄積させ、該培養物からL−グルタミン酸を採
取することを特徴とするL−グルタミン酸の製造法。A DNA fragment belonging to the genus Corynebacterium or the genus Brevibacterium and containing a gene encoding phosphoenolpyruvate carboxylase derived from Escherichia coli, and a vector DNA capable of autonomous replication in a species of the genus Corynebacterium or the genus Brevibacterium. A method for producing L-glutamic acid, which comprises culturing a microorganism carrying recombinant DNA in a medium, producing and accumulating L-glutamic acid in the culture, and collecting L-glutamic acid from the culture.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32995888A JPH02472A (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Production of l-glutamic acid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56211908A Division JPS58126789A (en) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | Method for developing genetic character |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02472A true JPH02472A (en) | 1990-01-05 |
| JPH0417639B2 JPH0417639B2 (en) | 1992-03-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32995888A Granted JPH02472A (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Production of l-glutamic acid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02472A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008294A1 (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-06 | Ajinomoto Co., Inc. | Process for producing l-glutamic acid by fermentation method |
| WO1997008333A1 (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | Ajinomoto Co., Inc. | Process for producing l-amino acids |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP32995888A patent/JPH02472A/en active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008294A1 (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-06 | Ajinomoto Co., Inc. | Process for producing l-glutamic acid by fermentation method |
| WO1997008333A1 (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | Ajinomoto Co., Inc. | Process for producing l-amino acids |
| US6319696B1 (en) | 1995-08-30 | 2001-11-20 | Ajinomoto Co., Inc. | Process for producing L-amino acids |
| CN1077139C (en) * | 1995-08-30 | 2002-01-02 | 味之素株式会社 | Preparation method of L-amino acid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0417639B2 (en) | 1992-03-26 |
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