JPH046353B2 - - Google Patents

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JPH046353B2
JPH046353B2 JP59127471A JP12747184A JPH046353B2 JP H046353 B2 JPH046353 B2 JP H046353B2 JP 59127471 A JP59127471 A JP 59127471A JP 12747184 A JP12747184 A JP 12747184A JP H046353 B2 JPH046353 B2 JP H046353B2
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Japan
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gal
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gene
trp
plasmid
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Norio Shimizu
Toshiharu Kurihara
Keiko Masuda
Yoji Otahara
Teruhiko Betsupu
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    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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    • C12Q1/6897Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids involving reporter genes operably linked to promoters
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は遺伝子操作技術に関連し、特に複合プ
ラスミド及びそれを保持するβ−gal生産性宿主
微生物に関するものである。更に詳しくは本発明
はtrpプロモータ下流のtrpE遺伝子の開始コドン
を含むDNAに連結されたβ−gal遺伝子を含む複
合プラスミドを保持したβ−gal生産性宿主微生
物に関するものである。 〔発明の背景〕 β−galは牛乳中の乳糖(ラクトース)をグル
コースとガラクトースに加水分解する酵素であ
り、乳糖不耐症の人のために牛乳を加工するのに
用いられている。これは工業的には大腸菌や
Aspergillus niger及びAspergillus foetidusなど
から生産されている。 最近、宿主微生物のベクタープラスミドに有用
物質の生産情報を有するDNAを組み込んだ複合
プラスミドを保持する宿主微生物を用いて、該微
生物に上記有用物質を大量生産させる遺伝子組み
換え技術が発展してきた。この技術により既にヒ
トインターフエロンやインスリンなどが生産され
つつあり、大腸菌は宿主微生物として利用されつ
つある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記したβ−galを生産させ
るための、又β−galの発現を利用して新たなプ
ロモータの探索のためのプロモータフローニング
に有用な複合プラスミド及び該複合プラスミドを
保持する宿主微生物を提供するにある。 〔発明の概要〕 本発明者らは次に述べる手法を利用して、trp
プロモータとβ−gal遺伝子を連結した複合プラ
スミドの造成に成功した。 trpプロモータを有するプラスミドpTRE1は大
腸菌のtrpオペロンのプロモータ、trpL(リーダペ
プタイド)及びtrpE(アントラニル酸合成酵素)
の先端部分の一部を含む約500bp(base pairs)の
DNA断片をpBR322プラスミドのEcoRI部位に挿
入したものである。trpプロモータの向きは
pBR322のTcr(テトラサイクリン耐性遺伝子)の
向きであり、またtrpプロモータの上流側の
EcoRI部位はDNAポリメラーゼIで埋めて欠失
させ、プロモータ下流側のEcoRI部位のみに改良
したものである。第1図にtrpプロモータ下流域
の塩基配列を示す。trpEポリペプタイド遺伝子
中のEcoRI部位に外来遺伝子を連結することで
trpEポリペプタイドのN末端側8個のアミノ酸
と融合した形で外来遺伝子の発現が可能である。 一方、β−gal遺伝子pMC1403(J.Bacterol.、
143、p971〜980、1980)を用いた。これは、
pB322のEcoRIとSalI部位間に6.2kb(kilobase
pairs)のβ−gal遺伝子(lacZ+lacY)を挿入し
たものである。 第2図にtrpプロモータの下流にβ−gal遺伝子
が連結されたpTREZ1の造成方法を示す。
pTRE1から切り出したtrpプロモータを含む
4.21kbのDNA断片とpMC1403から切り出した
6.2kbのβ−gal遺伝子とをDNAリガーゼで連結
すると10.21kbの複合プラスミドpTRE1を造成で
きる。 第3図にtrpプロモータとβ−gal遺伝子の連結
部分の塩基配列を示す。trpポリペプタイドのN
末端側8個のアミノ酸をコードするDNA断片に
β−gal遺伝子が連結している。連結部付近には
図に示すように、EcoRI,SmaI及びBamHIの制
限酵素部位があり、これらを利用して外来遺伝子
をこの部分に挿入可能である。これにより、trp
プロモータ以外のプロモータの検索や活性発現の
測定がが難しい外来遺伝子の発現効率をβ−gal
活性で測定することなどに利用できる。 trpプロモータ以外のプロモータの探索には上
記した3つの制限酵素部位のいずれかを用いて、
大腸菌の染色体などを同じ制限酵素で切り出した
DNA断片を挿入し、β−gal活性の増大を検出す
ることで達成できる。また、外来遺伝子の発現で
は酵素または生理活性そのもので直接検出する
か、 125Iラベルした抗体を用いた抗原抗体反応
などが用いられるが、その検出には煩雑な操作が
必要である。この場合、外来遺伝子を上記の3つ
の制限酵素部位のいずれかに挿入し、β−gal活
性を検出することでtrpプロモータによる外来遺
伝子の発現効率を容易に測定できる。 以上要するに、本発明の提案する複合プラスミ
ドは、強力なプロモーターであるtrpプロモータ
ーに、遺伝子の発現測定が極めて容易なβ−ガラ
クトシダーゼ遺伝子を連結し、遺伝子発現の程度
の比較をし易くしたものである。これを用いれば
trpプロモーターよりも強力なプロモーターの検
索が容易になる。つまり、trpプロモーターとβ
−ガラクトシダーゼ遺伝子の連結部に作成された
制限酵素の切断部位EcoRI、SmaI及びBamHIの
いずれかに大腸菌の染色体より切り出されてきた
DNA断片を挿入し、本組換えプラスミドを大腸
菌に導入して培養して、合成されたβ−ガラクト
シダーゼ量を比較することにより、挿入された
DNA断片がtrpプロモーターよりもより強力なプ
ロモーター活性を有するか否かを判定することに
利用できる。つまり、trpプロモータによるβ−
ガラクトシダーゼ発現量をベースとして、これよ
り、より強力なプロモーターを獲得するためのー
ルとして使用することができるのである。 〔発明の実施例〕 以下、実施例により本発明複合プラスミドの造
成、これを保持する宿主微生物の調製について述
べる。 実施例 1 約3μgのpTRE1とpMC1403をEcoRIとSalIそれ
ぞれ25unitsで切断後、アガロースゲル電気泳動
を行いDNA断片を回収した。回収したDNAの二
断片をTEN緩衝液(0.02MTris−HCl、
1mMEDTA、0.02MNaCl、PH8.0)に溶解後、
T4DNAリガーゼ2.5units(全量50ml)にて連結し
た。この複合プラスミドを染色体上のβ−gal遺
伝子が欠損している大腸菌M182株に導入しよう
とした形質転換株を得ることができなかつた。こ
の原因を調べるため、pBR322で大腸菌C600株ま
たはM182株を形質転換したところ形質転換効率
はそれぞれ1×106個/μgDNAと7×103個/
μgDNAであつた。これからM182株はC600株に
比べて形質転換効率は約1/100であり、きわめて
低いことが分つた。そこで、まずC600株を形質
転換し、得られた形質転換株の中からpTREZ1を
有する株を選択し、培養して得られたpTREZ1を
用いてM182株を形質転換することにした。培養
して採取した約0.1μgのpTREZ1を用いてM182株
を形質転換したところ、1個の形質転換株が得ら
れ複合プラスミドpTREZ1を保持する大腸菌
M182〔pTREZ1〕(微工研菌寄第7650号)を得る
ことができた。 実施例 2 複合プラスミドを保持する大腸菌をAp(アンピ
シリン)を50μg/ml添加したLB培地(トリプト
ン10g、酵母エキス5g、グルコース1g、NaCl5g、
水道水1、PH7.2)10mlで37℃で15時間種培養
した。この培養液1mlをApを500μg/ml添加した
M9−カザミノ酸培地(NH4Cl 1g、Na2HPO4
6g、KH2PO4 3g、NaCl 5g、MgSO4・7H2O
0.1g、CaCl2・2H2O 15mg、グルコース2g、カザ
ミノ酸20g、蒸留水1、PH7.0)10mlに接種し、
37℃で4時間培養した。なお、培養開始1時間目
にIA(3−β−インドリルアクリリツク酸)を15
μg/ml添加してmRNAの転写を開始させた。 培養終了後、β−galの活性を測定するため、
培養液1mlを採取し、トルエン15mlを添加して激
しく撹拌し、37℃で30分間振とうした。これに
0.35Mリン酸緩衝液(PH7.25)を2ml、0.25Mラ
クトース液をを2ml添加し、30℃で40分間振とう
後、沸騰水中に15分間浸漬して酵素反応を停止さ
せた。液中のグルコース量をグルコース分析計
(YSI製)にて測定した。β−galの酵素活性は1
分間に1μmoleのラクトースを分解する量を1単
位(unit,U)とした。 【表】 第1表に大腸菌によるβ−galの生産量を示す。
M182〔pTREZ1〕(微工研菌寄第7650号)の培養
中に誘導物質のIAを添加すると培養液1ml当り
のβ−gal活性は1.22Uとなり、添加しない場合
の約5倍量であつた。ONPG(orthonitrophenyl
−galactoside)法で測定した場合の純粋なβ−
gallmgは340Uであり、かつONPG法で測定した
β−gal活性はラクトース基質の場合より約5倍
高い値となる。そこて、これらの値を用いてβ−
gal量を算出し、大腸菌1個当たりのβ−gal分子
数として表わすとIAを添加した場合は86000分子
であつた。これは通常の大腸菌の最大生産量の20
〜30倍の生産量になる。これから、遺伝子組換え
により多量の酵素生産が可能になつた。抑制物質
としてTrp(トリプトフアン)を添加した場合は、
β−gal生産量はIAを添加しない場合の1/2であ
つた。これはTrpによりリプレツサが活性化され
オペレータ部分に結合するため、trpプロモータ
へのRNAポリメラーゼの結合が妨げられるから
である。 以上のことから、trpプロモータ下流に連結し
たβ−gal遺伝子を有する複合プラスミドはβ−
galを細胞1個当り86000分子生産していること
と、β−gal遺伝子の発現はtrpプロモータにより
制御されていることを実証した。 〔発明の効果〕 本発明により造成された複合プラスミド
pTREZ1を用いることにより、β−galを大量生
産できるのは勿論、β−galの発現を利用して新
たなプロモータの探索のためのプロモータクロー
ニングが効果的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はtrpプロモータ下流域の塩基配列を示
す図、第2図はpTREZ1の造成方法を示す図、第
3図はtrpプロモータとβ−gal遺伝子の連結部分
の塩基配列を示す図及び第1表は大腸菌によるβ
−gal生産量を示す表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 トリプトフアン(trp)プロモータ下流域の
    trpEポリペプタイドのN末端側8個のアミノ酸
    をコードするDNAにEcoRIサイトを介して連結
    されたβ−ガラクトシダーゼ(β−gal)遺伝子
    を有することを特徴とするプロモータクローニン
    グ用複合プラスミド。 2 トリプトフアン(trp)プロモータ下流域の
    trpEポリペプタイドのN末端側8個のアミノ酸
    をコードするDNAにEcoRIサイトを介して連結
    されたβ−ガラクトシダーゼ(β−gal)遺伝子
    を有するプロモータクローニング用複合プラスミ
    ドを保持することを特徴とする細菌。 3 特許請求の範囲第2項の細菌が大腸菌
    (Escherichia coli)であることを特徴とする宿
    主細菌。
JP59127471A 1984-06-22 1984-06-22 複合プラスミド及びそれを保持する微生物 Granted JPS619287A (ja)

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EP0165614A3 (en) 1988-01-07

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