【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱性のロイシン脱水素酵素の遺伝
子を有する新規プラスミドに関するものである。
ロイシン脱水素酵素は、臨床検査用酵素とし
て、非常に重要な酵素である。このロイシン脱水
素酵素を生産できる微生物としては、常温菌であ
るバチルス・スフエリカス(Bacillus
sphaericus)のようなバチルス菌の細菌が知られ
ている。しかし、これらの菌より得られるロイシ
ン脱水素酵素は室温の水溶液中で1〜3週間のう
ちに活性をほとんどを失うのが通例であり、熱安
定性及び長期の安定性欠けるものであるという大
きな欠点を有している。
それゆえ、ロイシン脱水素酵素を用いる臨床検
査の分析法の利点を最大限に発揮するうえで、熱
に安定で、室温で長期間活性を失わないロイシン
脱水素酵素の出現が熱望されていた。
このため、先に本発明者らの一部が、このよう
な観点から、熱に安定で、長期間活性を失わない
性質を有するロイシン脱水素酵素を求めて鋭意研
究した結果、好熱性のバチルス属に属する細菌に
上記の性質を有するロイシン脱水素酵素が存在す
ることを見い出し、特許出願し、さらに生化学、
Vol.54.第634頁、(1982年)に発表した。
しかし、この好熱性のバチルス属に属する細菌
は、耐熱性のロイシン脱水素酵素の生産性が低
く、この酵素を効率良く得るには十分満足しうる
ものではなかつた。
一方、エシエリチア(Escherichia)属に属す
る細菌は、本来ロイシン脱水素酵素生産能を全く
有していない。
また、組換、DNA遺伝子工学に有用なプラス
ミドは良く知られている。例えば、サイエンス
(Science)198巻、1056頁(1978年)には、プラ
スミドpBR322にラクトースプロモータをつない
だプラスミドを導入した大腸菌内で動物のタンパ
ク質が生産されることが記載されている。
また、特開昭56−5093号公報には、サーマス属
に属する細菌の遺伝子を有するプラスミド(ベク
ターとしてプラスミドpBR322が用いられてい
る。)を導入することにより形質転換されたエン
シエリチア(Escherichia)属に属する細菌を用
いて耐熱性の酵素を調整することが記載されてい
るが、耐熱性のロイシン脱水素酵素の遺伝子を有
するプラスミドについては、全く何も記載されて
いなし、また、その創製に成功したとの報告もな
されていない。
そこで、本発明者らは、耐熱性のロイシン脱水
素酵素の生産性を向上させるために常温微生物内
で耐熱性のロイシン脱水素酵素が発現できるプラ
スミドを求めて鋭意研究した結果、好熱性の微生
物からロイシン脱水素酵素の遺伝子を分離し、こ
の遺伝子が公知のプラスミドDNAに導入しうる
こと及びこのようにして遺伝子を導入して得たプ
ラスミドが前記の性質を有することを見い出し、
本発明を完成した。
すなわち、本発明は、バチルス・ステアロサー
モフイルス(Bacillus stearothermophilus)の
染色体DNA由来で、かつ制限酵素SalIによる切
断で生じうる耐熱性のロイシン脱水素酵素の遺伝
子とベクタープラスミドとからなるプラスミドで
ある。
本発明のプラスミドを得るには、例えば、バイ
オケミカ・エト・バイオフイジカ・アクタ
(Biochem.Biophys acta)72,619〜629(1963)
に記載の方法に従い、耐熱性のロイシン脱水素酵
素の遺伝子とベクターとしての役割を有する
DNAとを制限酵素で消化し、次いでリガーゼを
用いて結合することにより調整することができ
る。
本発明に用いられる耐熱性のロイシン脱水素酵
素の遺伝子は、バチルス・ステアロサーモフイル
ス(Bacillus stearothermophilus)の染色体
DNA由来のものである。ステアロサーモフイル
スの具体例としては、IFO12550,ATCC7953,
7954,8005,10194,12980,NCA1503などがあ
る。
また、ベクターとしての役割を有するDNAと
しては、例えば、プラスミドDNAがあげられ、
特にプラスミドpBR322が好ましい。また、制限
酵素としては、SalIがあげられ、リガーゼとして
は、例えばT4DNAリガーゼがあげられる。
本発明のプラスミドとしては、例えば、前記し
た方法でプラスミドpBR322に、バチルス・ステ
アロサーモフイルスの染色体DNA由来のロイシ
ン脱水素酵素の遺伝子を導入したプラスミド
pICR1があげられる。このプラスミドpICR1を昭
和58年2月23日に通産省工業技術院微生物工業技
術研究所に寄託の手続を行つたが、このプラスミ
ドは受託されなかつた。
次にこのプラスミドpICR1の理化学的性質を示
す。
(1) 常温微生物内で耐熱性のロイシン脱水素酵素
を発現させることができる。
(2) 下記制限酵素に対し、次の切断感受性を有す
る。
制限酵素 切断部位数EocR
2 Hind
1 Pst
2 Sal
4 BamH
2
制限酵素の名称は次の菌種から得られる制限
酵素の略称である。EcoR
;エシエリチア・コアHind
;ヘモフイラス・インフルエンザPst
;プロビデンシア・スチユアーテイーSal
;ストレプトマイセス・アルプス
BamH;バチルス・アミロリクエフアシエ
ンス
制限酵素による切断部位数は、過剰の制限酵
素存在下でプラスミドpICR1を消化し、その消
化物をアガロースゲル電気泳動にかけ、分離可
能な断片の数から決定される。
(3) 分子量は約6メガダルトンである。
本発明のプラスミドは、例えば、常温で生育す
る細菌に導入することができ、このプラスミドを
導入することにより、形質転換された細菌を得る
ことができる。この常温で生育する細菌としては
例えば、エシエリチア(Escherichia)属に属す
る細菌があげられ、特にエシエリチア コリ
(Escherichia Coli)が好ましい。そのエシエリ
チア コリの具体例として、エシエリチア コリ
C600があげられる。
また、本発明のプラスミドを、例えば、上記常
温で生育する細菌に導入するには、例えば、ジヤ
ーナル・オブ・モレキユラ・バイオロジー(J.
Mol.Biol.)53,159〜162(1970)の方法に従つ
て、℃付近の温度で塩化カルシウム処理した上記
細菌と本発明のプラスミドとを接触させることに
より行えばよい。
以上のように形質転換された細菌の例として、
プラスミドpICR1が導入されたエシエリチア コ
リC600−pICR1株(微工研菌寄第6937号)があ
げられる。この菌株は、公知のエシエリチア・コ
リC600〔Nature217,1110〜1114(1968)を参照。〕
と、耐熱性のロイシン脱水素酵素生産能及びアン
ピシリン耐性を有する点以外は同じ菌学的性質を
有ている。この菌株は、非伝達性を伝達性に変え
ることなく、また非病原性を病原性に変えること
なく安全性が保持されている。
本発明のプラスミドは、上記したように有用な
微生物、例えば、常温で生育する細菌を形質転換
して耐熱性のロイシン脱水素酵生産能を賦与する
ことができ、形質転換された細菌から耐熱性のロ
イシン脱水素酵素を大量に、しかも容易に得るこ
とができるので、非常に有用である。
本発明によつて得られる耐熱性のロイシン脱水
素酵素は、生化学、Vol.54,第634頁,4(1982
年)に記載の耐熱性のロイシン脱水素酵素と同じ
理化学的性質を有する。
次に本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、耐熱性のロイシン脱水素酵素の活性はア
ミノ酸、核酸〔Amino Acid and Nucleic Acid
27,84〜88(1973)〕に記載されているロイシン脱
水素酵素活性の測定法、すなわち、PH11.3の
100μmoleのグリシン−KCl−KOH緩衝液中で、
1.25μmoleのNADと、10μmoleのL−ロイシンを
含む混合液と調製し、その混合液に適当量の粗酵
素抽出液をかえて最終容量を0.8mlとし、25℃あ
るいは55℃における還元型NADの単位時間あた
りの増加を340nmの吸光度の増加として測定する
方法で行つた。
また、実施例及び参考例中の%は、容量%を示
す。
実施例 1
(i) バチルス・ステアロサーモフイルスの染色体
DNAの分離。
バチルス・ステアロサーモフイルス
IFO12250株から、バイオケミカ・エト・バイ
オフイジカ・アクタ(Biochem Biophys
acta)72,619−629(1963)に記載の方法に準
じ染色体DNAを分離した。
まず、バチルス・ステアロサーモフイルス
IFO12250株をグリセロール培地(ポリペプト
ン10g/、酵母エキス2.5g/、肉エキス
2g/、グリセロール2g/、塩化ナトリ
ウム5g/、リン酸カリウム2g/、リン
酸2カリウム2g/、硫酸マグネシウム0.1
g/、ビオチン4μg/、そしてPH7.2に調
製)2で、55℃で12時間振とう培養した後、
遠心分離にて集菌した。
次に、12mgのリゾチームを6mlサリン
(saline)−EDTA溶液(0.15MNaClと、
0.1MEDTAを含み、PH8.0に調製。)に溶かし、
この溶液に集菌した菌体を加え、よく撹拌し
た。これを37℃で約10分間加温し、菌体が溶菌
し始めたら、直ちに凍結した。
この凍結した菌体に50mlのトリス−SDS緩衝
液10mg/mlSDSと0.1M NaClを含むPH9.0に調
製された0.1Mトリス緩衝液。)を加えて撹拌
し、されに60℃に加温し、完全に溶菌させた。
この溶菌液に56mlの80%フエノールを加え
て、約20分間振とうさせ、フエノール抽出を行
い、夾雑蛋白質を除去した。この抽出された粗
DNA溶液に2倍容量の冷エタノールを加えて
ガラス棒で繊維状の沈澱を巻き取り、70,80,
90%のエタノール各10ml中に準じ、数分ずつ浸
漬した後、20mlの希サリン−サイトレート
(Saline―citrate)溶液(0.015M NaCl、
0.0015M Na3―リン酸に調製。)に溶かし、さ
らに濃Saline―citrate溶液(1.5M NaCl、
0.15M Na3―リン酸に調製。)を2ml加えて、
粗DNA液を調製した。
この粗DNA液を500μg/ml位にうすめてリ
ポヌクレアーゼ〔R Nase(シグマ社製)〕を
50μg/ml、R NaseA(シマダ社製)を30μ
g/mlになるように加え、37℃で30分間加温し
た。冷却後、等量の80%エタノールを加え、フ
エノール抽出を行い、抽出DNAをエタノール
沈澱にて回収し、さらに上記の希Saline−
citrate溶液20mlに溶解させ、さらに上記の濃
Saline−citrate溶液を2ml加えることにより、
染色体DNAの抽出液を調製した。
(ii) ベクタープラスミドpBR322の調製。
プラスミドpBR322(Betheada Research
Laboratories社製)を導入したエシエリチア・
コリC600株を、2lのL―培地(ポリペプトン10
g/、酵母エキス5g/、グリコース1
g/、塩化ナトリウム5g/でPH7.2に調
製。)で対数増殖期になるまで37℃で通気培養
した後、10mlのクロラムフエニコール溶液
(3.6mg/mlとなるようにエタノールで調製。)
を添加し、さらに37℃で15時間通気培養してプ
ラスミドpBR322を増殖させた。
次に遠心分離にて集菌した菌を80mlのTE−
シユクロース緩衝液200mg/mlシユクロース、
20mM EDTAを含み、PH8.0に調製された
0.05Mトリス緩衝液。)に懸濁し、さらに8ml
のリゾチーム溶液(5mg/mlとなるように上記
TE―シユクロース緩衝液にて調製。)を添加
し、さらに28mlの5M NaCl溶液と4mlの40
mg/mlSDS溶液を加えた。
この混合液を37℃で2時間反応させた後、遠
心分離にて粗プラスミドDNAを分離した。
次に、1/2容量の80%フエノールを加えてフ
エノール処理を行い、夾雑蛋白質を除去した。
この抽出した粗プラスミドを冷イソプロパノー
ルにて沈澱回収し、さらにTE緩衝液(0.14M
NaCl、1mM EDTAを含む、PH7.5に調製され
た20mMトリス緩衝液。)に溶解した。この混
合液に2mgのR Naseを添加し、37℃で2時
間反応させ、上記と同様の方法でフエノール処
理にて夾雑RNAを除去した。
この抽出した粗プラスミドを2倍容量のエタ
ノールを加え、エタノール沈澱にて回収した。
これを、さらに、10mlの上記のTE緩衝液に溶
解させ、アガロースゲルロ過にて夾雑RNAを
さらに除去し、得られた粗DNAをエタノール
にて再び回収した。
この沈澱を23.1mlの0.02Mトリス緩衝液(PH
8.0に調製。)に溶解し、さらに23.7gの塩化セ
シウムと0.6mlのエチジウムプロマイド溶液
(10mg/mlに調製。)を加え、約40時間超遠心す
ることにより、プラスミドDNAを分離し、次
にノルマルブタノールにより、エチジウムブロ
マイドを除去した。この分離したプラスミドを
0.01MのTE緩衝液(0.1mM EDTAを含む。PH
7.5に調製ささた0.01Mトリス緩衝液で透析す
ることにより、精製プラスミドpBR322得た。
(iii) プラスミドpICR1の創製。
(i)の方法で得られたバチルス・ステアロサー
モフイルスの染色体DNA5μgと制限酵素Sal
(宝酒造社製)20ユニツトを、7mM Mg
Cl2、150mM NaCl 0.2mM EDTA 7mM2−
メルカプトエタノール、0.01%BSAを含むPH
7.5に調製した10mAトリス緩衝液100μに入
れ、37℃で2.5時間反応させて、DNAを消化さ
せた後、65℃で5分間加熱し、Salを不活性
化し、冷エタノールにて消化、DNA断片を沈
澱回収した。
次に、(ii)の方法で得られたプラスミド
pBR3221μgに制限酵素Sal3ユニツトを加
え、上記と同様の緩衝液中で37℃で10時間反応
させ、上記と同様の方法で消化プラスミド
DNAを回収した。こうして得られた消化染色
体及びプラスミドのDNAを混合し、T4DNA
リガーゼ(宝酒造社製)を用い、6.6mA
MgCl2、10mM DTT、66μM ATPを含むPH
7.6に調製した66mMトリス緩衝液中で、13℃
で19時間反応させ、消化DNAと再結合するこ
とにより、プラスミドpICR1を得た。
参考例 1
実施例1で得たプラスミドpICR1の発現性を調
べるため、次のトランスフオーメーシヨン処理を
行つた。
(iv) トランスフオーメーシヨン
まず、宿主菌のエシエリチア・コリC600r−
m−株を50mlの上記のL−培地にて培養し、遠
心分離に集菌後、50mlの0.1M MgCl2溶液に懸
濁し、さらに遠心分離を行つて最終的には2.5
mlの0.1M MgCl2溶液に懸濁させた。
このようにして得られたエシエリチア・コリ
C600r−m−株の懸濁液0.2mlに(iii)の方法で得たプ
ラスミドpICR1を含む混合物を0.1ml加え、0℃
で30分間処理したのち、42℃で2分間処理した。
次にこれを3ml前記したL−培地を加え、37℃で
1時間培養し、さらにアンピシリン(15μg/ml
に調製。)の入つたL−寒天培地(L−培地1
当り、15gの寒天を加えたもの。)で37℃で培養
後、生じたコロニーを、さらにテトラサイクリン
(25μg/mlに調製。)の入つたL−寒天培地で培
養後、生えてこないコロニーを見出すことによ
り、プラスミドpICR1の導入されたエシエリチ
ア・コリC600−pICR1が得られた。
次にこうして得られたエシエリチア・コリ
C600−pICR1のコロニーより、アンピシリン
(15μg/mlに調製。)の入つた上記のグリセロー
ル培地100mlで37℃で16時間、振とう培養を行つ
た。これを遠心分離にて集菌、洗浄後、5mlの
0.01%2−メルカプトエタノールを含み、PH7.4
に調製した0.01Mにリン酸緩衝液に懸濁し、0℃
で5分間超音波処理にて菌体を破砕し、遠心分離
にて粗酵素抽出液を得た。
このようにして得た粗酵素抽出液の耐熱性のロ
イシン脱水素酵素の活性を測定したところ、
0.201ユニツト/mg・プロテインであつた。これ
はDNA供与菌であるバチルス・ステアロサーモ
フイルスIFO12250株のロイシン脱水素酵素の活
性(0.010ユニツト/mg・プロテイン)よりも10
培以上の活性があつた。
また、このロイシン脱水素酵素を含む粗酵素抽
出液は、2―メルカプトエタノールを0.01%含む
PH7.2の10mMリン酸緩衝液中、70℃で20分間加
熱処理したところ、80%以上の残存活性を有して
いた。
次にこの菌株から前記(iii)と同様の方法でプラス
ミドpICR1を分離して、水平型アガロースゲル電
気泳動でプラスミドpICR1の性質を調べた。
電気泳動を用いた緩衝液として、2.5mM
EDTA−Na、89mMのほう酸を含みPH8.3に調製
した89mMのトリス緩衝液を用い、ゲルとしてこ
の緩衝液に0.7%のアガロースと0.5mg/mlに調製
したエチジウムブロマイドを加えたものを用い、
これに、プラスミドpICR1とプラスミドpBR322、
さらに分子量マーカーとしてのラムダフアージ
DNAのHind(宝酒造社製)消化断片を各約1μ
gDNAを同一アガロースゲル上で同時に巾1cm
当り、7Vの定付加電圧で3〜4時間、泳動させ
た。次に紫外線ランプでバンドを判定し、プラス
ミドpICR1の大きさを調べた結果、分子量が約6
メガダルトンであつた。また、プラスミド
pBR322の分子量は、2.8メガダルトンであつた。
また、このプラスミドpICR1を制限酵素EcoR
,Hind,BamH,Pst,Salで各々の
制限酵素の適正条件で反応させ、プラスミド
pICR1を消化させた。
各制限酵素にて得られた消化試料は、上記と同
様の方法でアガロースゲル電気泳動を行い、各制
限酵素による切断部位数による切断部位数を調べ
た結果、プラスミドpICR1は以下の切断感受性部
位を有することが判明した。
制限酵素 切断部位数EcoR
2 Hind
1 Pst
2 Sal
4 BamH
2
さらに、プラスミドpICR1は、Sal切断部位
にて、バチルス・ステアロサーモフイルス
IFO12250株のロイシン脱水素酵素の遺伝子を含
む染色体DNA断片とプラスミドpBR322DNAと
が結合していることが明らかである。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel plasmid containing a gene for thermostable leucine dehydrogenase. Leucine dehydrogenase is a very important enzyme for clinical testing. The microorganism that can produce this leucine dehydrogenase is Bacillus sphaericus, a thermophilic bacterium.
Bacillus bacteria such as B. sphaericus are known. However, the leucine dehydrogenase obtained from these bacteria usually loses most of its activity within 1 to 3 weeks in an aqueous solution at room temperature, and has the major drawback of lacking thermostability and long-term stability. It has its drawbacks. Therefore, in order to maximize the advantages of analytical methods for clinical tests using leucine dehydrogenase, it has been eagerly awaited for the emergence of a leucine dehydrogenase that is stable to heat and does not lose its activity for a long period of time at room temperature. Therefore, from this perspective, some of the present inventors conducted intensive research in search of a leucine dehydrogenase that is heat-stable and does not lose its activity over a long period of time. He discovered that leucine dehydrogenase with the above properties exists in bacteria belonging to the genus, applied for a patent, and further developed biochemistry and
Vol. 54, p. 634, (1982). However, this thermophilic bacterium belonging to the genus Bacillus has a low productivity of heat-stable leucine dehydrogenase, and has not been fully satisfactory for efficiently obtaining this enzyme. On the other hand, bacteria belonging to the genus Escherichia originally do not have any ability to produce leucine dehydrogenase. Furthermore, plasmids useful for recombination and DNA genetic engineering are well known. For example, Science Vol. 198, p. 1056 (1978) describes that animal proteins are produced in Escherichia coli into which a plasmid in which a lactose promoter is linked to plasmid pBR322 is introduced. Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-5093, Escherichia genus was transformed by introducing a plasmid (plasmid pBR322 was used as a vector) containing the gene of a bacterium belonging to genus Thermus. Although it has been described that a thermostable enzyme can be prepared using the same bacteria, nothing has been described about a plasmid containing the gene for a thermostable leucine dehydrogenase, and no one has succeeded in creating one. No reports have been made. Therefore, in order to improve the productivity of thermostable leucine dehydrogenase, the present inventors conducted extensive research in search of a plasmid that can express thermostable leucine dehydrogenase in a thermophilic microorganism. isolated the gene for leucine dehydrogenase from , and discovered that this gene can be introduced into known plasmid DNA, and that the plasmid obtained by introducing the gene in this way has the above-mentioned properties,
The invention has been completed. That is, the present invention is a plasmid comprising a vector plasmid and a thermostable leucine dehydrogenase gene derived from the chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus and generated by cleavage with the restriction enzyme SalI. To obtain the plasmid of the present invention, for example, Biochem. Biophys acta 72 , 619-629 (1963)
According to the method described in
It can be prepared by digesting DNA with restriction enzymes and then ligating with ligase. The thermostable leucine dehydrogenase gene used in the present invention is a chromosome of Bacillus stearothermophilus.
It is derived from DNA. Specific examples of stearothermophiles include IFO12550, ATCC7953,
There are 7954, 8005, 10194, 12980, NCA1503, etc. In addition, examples of DNA that functions as a vector include plasmid DNA,
Particularly preferred is plasmid pBR322. Furthermore, examples of restriction enzymes include SalI, and examples of ligases include T4 DNA ligase. Examples of the plasmid of the present invention include, for example, a plasmid in which a leucine dehydrogenase gene derived from the chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus is introduced into plasmid pBR322 by the method described above.
One example is pICR1. This plasmid pICR1 was deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry on February 23, 1981, but this plasmid was not deposited. Next, the physicochemical properties of this plasmid pICR1 will be shown. (1) Heat-stable leucine dehydrogenase can be expressed in room-temperature microorganisms. (2) Has the following cleavage sensitivity to the following restriction enzymes. Restriction enzyme Number of cleavage sites EocR 2 Hind 1 Pst 2 Sal 4 BamH 2 The name of the restriction enzyme is an abbreviation of the restriction enzyme obtained from the following bacterial species. EcoR ; Escherichia coa Hind ; Haemophilus influenzae Pst ; Providencia styuartii Sal ; Streptomyces alpus BamH ; Bacillus amyloliquefaciens , the digest is subjected to agarose gel electrophoresis and determined from the number of separable fragments. (3) The molecular weight is approximately 6 megadaltons. The plasmid of the present invention can be introduced, for example, into bacteria that grow at room temperature, and transformed bacteria can be obtained by introducing this plasmid. Examples of bacteria that grow at room temperature include bacteria belonging to the genus Escherichia , with Escherichia coli being particularly preferred. A specific example of Esieritia coli is Esieritia coli.
C600 is mentioned. Furthermore, in order to introduce the plasmid of the present invention into, for example, the above-mentioned bacteria that grow at room temperature, for example, the method described in the Journal of Molecular Biology (J.
Mol. Biol.) 53 , 159-162 (1970), the plasmid of the present invention may be brought into contact with the above-mentioned bacterium treated with calcium chloride at a temperature around °C. Examples of bacteria transformed as described above include
An example is Escherichia coli C600-pICR1 strain (Feikoken Bacterial Serial No. 6937) into which plasmid pICR1 has been introduced. This strain is known as Escherichia coli C600 [see Nature 217 , 1110-1114 (1968). ]
It has the same mycological properties except that it has the ability to produce heat-resistant leucine dehydrogenase and is resistant to ampicillin. This strain maintains safety without changing from non-transmissible to transmissible or from non-pathogenic to pathogenic. As described above, the plasmid of the present invention can be used to transform useful microorganisms, such as bacteria that grow at room temperature, to impart heat-resistant leucine dehydrogenase production ability, and the transformed bacteria can be endowed with heat-resistant leucine dehydrogenase production ability. Leucine dehydrogenase can be easily obtained in large quantities, making it very useful. The thermostable leucine dehydrogenase obtained by the present invention is described in Biochemistry, Vol. 54 , p. 634, 4 (1982).
It has the same physical and chemical properties as the heat-stable leucine dehydrogenase described in 2010). Next, the present invention will be specifically explained using examples. The activity of heat-stable leucine dehydrogenase is based on amino acids, nucleic acids [Amino Acid and Nucleic Acid].
27, 84-88 (1973)], that is, the method for measuring leucine dehydrogenase activity described in
In 100 μmole of glycine-KCl-KOH buffer,
Prepare a mixture containing 1.25 μmole of NAD and 10 μmole of L-leucine, add an appropriate amount of crude enzyme extract to the mixture to make a final volume of 0.8 ml, and prepare reduced NAD at 25°C or 55°C. This was done by measuring the increase per unit time as the increase in absorbance at 340 nm. Moreover, % in Examples and Reference Examples indicates volume %. Example 1 (i) Chromosome of Bacillus stearothermophilus
DNA isolation. bacillus stearothermophilus
From the IFO12250 strain, Biochem Biophys
Chromosomal DNA was isolated according to the method described in Acta) 72 , 619-629 (1963). First, Bacillus stearothermophilus
IFO12250 strain was grown in glycerol medium (polypeptone 10g/, yeast extract 2.5g/, meat extract 2g/, glycerol 2g/, sodium chloride 5g/, potassium phosphate 2g/, dipotassium phosphate 2g/, magnesium sulfate 0.1
After culturing with shaking at 55°C for 12 hours,
Bacteria were collected by centrifugation. Next, 12 mg of lysozyme was added to 6 ml of saline-EDTA solution (0.15 M NaCl,
Contains 0.1 MEDTA and adjusted to pH 8.0. ),
The collected bacterial cells were added to this solution and stirred well. This was heated at 37°C for about 10 minutes, and when the bacterial cells began to lyse, it was immediately frozen. Add 50 ml of Tris-SDS buffer to the frozen cells, and add 0.1 M Tris buffer containing 10 mg/ml SDS and 0.1 M NaCl to a pH of 9.0. ) was added, stirred, and then heated to 60°C to completely lyse the bacteria. 56 ml of 80% phenol was added to this lysate and shaken for about 20 minutes to perform phenol extraction and remove contaminant proteins. This extracted crude
Add twice the volume of cold ethanol to the DNA solution, roll up the fibrous precipitate with a glass rod,
After several minutes of immersion in 10 ml of 90% ethanol each, 20 ml of dilute saline-citrate solution (0.015M NaCl,
Prepared as 0.0015M Na 3 - phosphoric acid. ) and then add concentrated Saline-citrate solution (1.5M NaCl,
Prepared as 0.15M Na 3 -phosphoric acid. ) and add 2 ml of
A crude DNA solution was prepared. This crude DNA solution was diluted to about 500 μg/ml and treated with liponuclease [R Nase (manufactured by Sigma)].
50μg/ml, 30μ of R NaseA (Shimada)
g/ml and heated at 37°C for 30 minutes. After cooling, add an equal amount of 80% ethanol, perform phenol extraction, collect the extracted DNA by ethanol precipitation, and add the diluted Saline-
Dissolve in 20ml of citrate solution and add the above concentration.
By adding 2 ml of Saline-citrate solution,
A chromosomal DNA extract was prepared. (ii) Preparation of vector plasmid pBR322. Plasmid pBR322 (Betheada Research
Laboratories)
coli C600 strain in 2 liters of L-medium (polypeptone 10
g/, yeast extract 5g/, glycose 1
Adjusted to pH 7.2 with 5 g/g/ of sodium chloride. ) and aerated at 37°C until logarithmic growth phase, then 10ml of chloramphenicol solution (prepared with ethanol to give 3.6mg/ml).
was added and cultured with aeration at 37°C for 15 hours to propagate plasmid pBR322. Next, collect the bacteria by centrifugation into 80ml of TE-
Sucrose buffer 200mg/ml Sucrose,
Contains 20mM EDTA and adjusted to PH8.0
0.05M Tris buffer. ) and add 8 ml
lysozyme solution (add the above to 5 mg/ml)
Prepared with TE-sucrose buffer. ), then add 28 ml of 5M NaCl solution and 4 ml of 40
mg/ml SDS solution was added. After reacting this mixture at 37°C for 2 hours, crude plasmid DNA was separated by centrifugation. Next, phenol treatment was performed by adding 1/2 volume of 80% phenol to remove contaminant proteins.
The extracted crude plasmid was collected by precipitation with cold isopropanol, and further TE buffer (0.14M
20mM Tris buffer prepared to PH7.5 containing NaCl, 1mM EDTA. ) dissolved in 2 mg of RNase was added to this mixture, and the mixture was allowed to react at 37°C for 2 hours, and contaminant RNA was removed by phenol treatment in the same manner as above. This extracted crude plasmid was recovered by ethanol precipitation by adding twice the volume of ethanol.
This was further dissolved in 10 ml of the above TE buffer, contaminant RNA was further removed by agarose gel filtration, and the resulting crude DNA was recovered again with ethanol. This precipitate was dissolved in 23.1 ml of 0.02M Tris buffer (PH
Adjusted to 8.0. ), add 23.7 g of cesium chloride and 0.6 ml of ethidium bromide solution (adjusted to 10 mg/ml), and isolate the plasmid DNA by ultracentrifuging for about 40 hours. Ethidium bromide was removed. This isolated plasmid
0.01M TE buffer (containing 0.1mM EDTA.PH
Purified plasmid pBR322 was obtained by dialysis with 0.01M Tris buffer prepared in 7.5. (iii) Creation of plasmid pICR1. 5μg of Bacillus stearothermophilus chromosomal DNA obtained by method (i) and restriction enzyme Sal
(manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) 20 units, 7mM Mg
Cl2 , 150mM NaCl 0.2mM EDTA 7mM2−
Mercaptoethanol, PH with 0.01% BSA
Pour into 100μ of 10mA Tris buffer prepared in step 7.5, react at 37℃ for 2.5 hours to digest DNA, heat at 65℃ for 5 minutes to inactivate Sal , digest with cold ethanol, and extract DNA fragments. was collected as a precipitate. Next, the plasmid obtained by method (ii)
Add 3 units of restriction enzyme Sal to pBR3221μg, react in the same buffer as above at 37℃ for 10 hours, and digest the plasmid in the same manner as above.
DNA was recovered. The thus obtained digested chromosome and plasmid DNA were mixed and T4DNA
Using ligase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), 6.6mA
PH containing MgCl2 , 10mM DTT, 66μM ATP
7.6 in 66mM Tris buffer at 13°C.
Plasmid pICR1 was obtained by reacting for 19 hours and recombining with the digested DNA. Reference Example 1 In order to examine the expressivity of plasmid pICR1 obtained in Example 1, the following transformation treatment was performed. (iv) Transformation First, host bacteria Escherichia coli C600r−
The m-strain was cultured in 50 ml of the above L-medium, collected by centrifugation, suspended in 50 ml of 0.1M MgCl 2 solution, and further centrifuged to reach a final concentration of 2.5
ml of 0.1M MgCl2 solution. Esieritia coli obtained in this way
Add 0.1 ml of the mixture containing plasmid pICR1 obtained by method (iii) to 0.2 ml of suspension of C600r-m- strain, and
After processing for 30 minutes at 42°C for 2 minutes.
Next, 3 ml of the above L-medium was added, cultured at 37°C for 1 hour, and ampicillin (15 μg/ml) was added.
Prepared to. ) containing L-agar medium (L-medium 1
Added 15g of agar per serving. ), the resulting colonies were further cultured on L-agar medium containing tetracycline (adjusted to 25 μg/ml), and colonies that did not grow were found. - E. coli C600-pICR1 was obtained. Next, Esieritia coli obtained in this way
A colony of C600-pICR1 was cultured with shaking in 100 ml of the above glycerol medium containing ampicillin (adjusted to 15 μg/ml) at 37° C. for 16 hours. This was centrifuged to collect bacteria, and after washing, 5 ml of
Contains 0.01% 2-mercaptoethanol, PH7.4
Suspend in 0.01M phosphate buffer prepared at 0°C.
The bacterial cells were disrupted by ultrasonication for 5 minutes, and a crude enzyme extract was obtained by centrifugation. When the activity of heat-stable leucine dehydrogenase in the crude enzyme extract thus obtained was measured,
It was 0.201 units/mg protein. This is 10 times higher than the leucine dehydrogenase activity (0.010 units/mg protein) of the DNA donor Bacillus stearothermophilus IFO12250 strain.
It had more activity than culture. Additionally, this crude enzyme extract containing leucine dehydrogenase contains 0.01% 2-mercaptoethanol.
When heat treated at 70°C for 20 minutes in 10mM phosphate buffer with pH 7.2, it had residual activity of over 80%. Next, plasmid pICR1 was isolated from this strain in the same manner as in (iii) above, and the properties of plasmid pICR1 were examined by horizontal agarose gel electrophoresis. 2.5mM as a buffer using electrophoresis
Using 89mM Tris buffer containing EDTA-Na and 89mM boric acid and adjusted to pH 8.3, the gel was prepared by adding 0.7% agarose and ethidium bromide adjusted to 0.5mg/ml to this buffer.
In addition, plasmid pICR1 and plasmid pBR322,
Furthermore, lambda phage as a molecular weight marker
DNA Hind (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) digested fragments of approximately 1μ each
gDNA was 1 cm wide on the same agarose gel at the same time.
Each gel was run for 3 to 4 hours at a constant applied voltage of 7V. Next, the band was determined using an ultraviolet lamp and the size of plasmid pICR1 was determined, and the molecular weight was approximately 6.
It was Mega Dalton. Also, plasmid
The molecular weight of pBR322 was 2.8 megadaltons. We also used this plasmid pICR1 with the restriction enzyme EcoR
, Hind , BamH , Pst , and Sal under appropriate conditions for each restriction enzyme, and plasmid
pICR1 was digested. Digested samples obtained with each restriction enzyme were subjected to agarose gel electrophoresis in the same manner as above, and the number of cleavage sites determined by the number of cleavage sites by each restriction enzyme was determined. As a result, plasmid pICR1 contained the following cleavage-sensitive sites. It was found that it has. Restriction enzyme Number of cleavage sites EcoR 2 Hind 1 Pst 2 Sal 4 BamH 2 In addition, plasmid pICR1 has a Bacillus stearothermophilus at the Sal cleavage site.
It is clear that the chromosomal DNA fragment containing the leucine dehydrogenase gene of strain IFO12250 and plasmid pBR322DNA are bound together.