JPH0523742B2 - - Google Patents

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JPH0523742B2
JPH0523742B2 JP28144089A JP28144089A JPH0523742B2 JP H0523742 B2 JPH0523742 B2 JP H0523742B2 JP 28144089 A JP28144089 A JP 28144089A JP 28144089 A JP28144089 A JP 28144089A JP H0523742 B2 JPH0523742 B2 JP H0523742B2
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JP
Japan
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strain
bacillus subtilis
protease
oaδ677
spo
Prior art date
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Application number
JP28144089A
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Japanese (ja)
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JPH03143387A (en
Inventor
Takayuki Ikeda
Kunio Yamane
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M&D Research Co Ltd
Original Assignee
M&D Research Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03143387A publication Critical patent/JPH03143387A/en
Publication of JPH0523742B2 publication Critical patent/JPH0523742B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、遺伝子組換えによつてペプチド等を
生産するために、特に有用なプロテアーゼ生産性
の低い枯草菌に関する。 [従来の技術と発明が解決しようとする課題] 枯草菌(Bacillus subtilis)は、エンドトキシ
ンなどを生産せず、しかも病原微生物として人や
動物に寄生したり共生することがないので、大腸
菌に比べて安全性が高い。このような枯草菌を遺
伝子組換え体の宿主菌として利用することによ
り、外来遺伝子産物であるペプチド、タンパク質
等のペプチド結合を有する有用な生産物を菌体外
へ分泌生産させることができるので、枯草菌は、
その安全性と共に、その工業的有用性が注目され
ている。しかしながら、枯草菌は、プロテアーゼ
を菌体外に多量に分泌生産する。従つて、外来遺
伝子に由来する有用な外来分泌産物が多量に生産
されたとしても、ペチプド結合を有する外来分泌
生産物は、枯草菌が培地中に分泌する種々の菌体
外プロテアーゼにより分解されてしまい、高い収
率で有用生産物を回収することができない。 この問題を解決するために、最近、宿主枯草菌
のプロテアーゼ活性を低下させるための研究が行
なわれている。プロテアーゼ生産性の低い枯草菌
として、枯草菌の主たる菌体外プロテアーゼであ
るアルカリプロテアーゼおよび中性プロテアーゼ
の両者を欠失したバチルス・サブチリス
Bacillus subtilis)104HL株[バイオケミカ
ル・アンド・バイオフイジカル・リサーチ・コミ
ユニケーシヨンズ(Biochem.Biophys.Res.
Commun.),128;601−606,1985]や、本出願
人が先に提案したように、バチルス・サブチリス
104HL株に、pap遺伝子を導入したバチルス・サ
ブチリスDY−16株(特開昭64−37284号公報)
が公知である。 しかしながら、バチルス・サブチリス104HL
株やDY−16株には、未だプロテアーゼ活性が残
存しているので、残存するプロテアーゼ活性によ
り、有用な分泌産物が培地中で分解されてしま
う。 従つて、本発明の目的は、安全性が高く、しか
もペプチド結合を有する有用な分泌産物を高収率
で回収できるプロテアーゼ生産性の低い枯草菌を
提供することにある。 [発明の構成] 本発明者等は、枯草菌におけるプロテアーゼの
生産が、胞子形成期にその大半が起こることに着
目して、プロテアーゼ低生産性枯草菌を得るべく
鋭意検討した結果、枯草菌の主たる2つのプロテ
アーゼであるアルカリプロテアーゼと中性プロテ
アーゼの生産能を欠き、かつプロテアーゼ活性が
野生株の3%以下の枯草菌に、特定の遺伝子を導
入することによつて、親株枯草菌よりプロテアー
ゼ活性が著しく低下した枯草菌が得られることを
見い出し、本発明を完成した。すなわち、本発明
は、枯草菌の主たる2つのプロテアーゼであるア
ルカリプロテアーゼ及び中性プロテアーゼの生産
能を欠き、しかもプロテアーゼ活性が野生株の3
%以下である枯草菌に、spoOAΔ677遺伝子
(Ellis,et al,Recombinant DNA Technical
Bulletin,4,1−3(1981)が導入された、プ
ロテアーゼ生産性の低下した枯草菌を提供する。 本発明において、spoOAΔ677遺伝子が導入さ
れる枯草菌は、枯草菌の主たる2つのプロテアー
ゼであるアルカリプロテアーゼと中性プロテアー
ゼの生産能を失い、かつプロテアーゼ活性が野生
株の3%以下に低下した枯草菌であればよい。野
生株や、プロテアーゼ活性が野生株の3%を越え
る枯草菌に、spoOAΔ677遺伝子を導入しても、
プロテアーゼ活性が残存し、ペプチド結合を有す
る分泌産物の回収率が低下する。なお、枯草菌の
プロテアーゼ活性が低下しているほど、結果とし
て得られるプロテアーゼ活性も低いことは容易に
類推できる。 このような枯草菌としては、前記バチルス・サ
ブチリス104HL株、バチルス・サブチリスDY−
16株などが挙げられる。なお、バチルス・サブチ
リスDY−16株は、バチルス・サブチリス104HL
株にpap遺伝子を導入した菌株であり、微工研菌
寄第9488号として寄託されている。 これらの菌株は、実施例において詳述するよう
に、野生株バチルス・サブチリス207−25株と比
較して、プロテアーゼ活性が著しく小さい。すな
わち、バチルス・サブチリス104HL株は、野生
株207−25株の約2.8%、バチルス・サブチリス
DY−16株は、野生株207−25株の約1%しかプ
ロテアーゼを生産しない。 ところで、枯草菌におけるプロテアーゼの生産
は、胞子形成期にその大半が起こることが知られ
ている。そこで、本発明者らは、プロテアーゼ活
性の低い前記枯草菌宿主に、spoOAΔ677遺伝子
を導入することにより、宿主に残存するプロテア
ーゼ活性が更に低下することを見い出した。 spoOAΔ677変異は、胞子形成の最も初期の段
階において、胞子形成を遮断する欠失変異であ
る。すなわち、胞子は、枯草菌が、熱、紫外線、
化学薬品及び乾燥に晒されたときにおいても、通
常、自然界で生存し得る形態であるが、上記変異
遺伝子は、枯草菌における胞子形成能を破壊す
る。従つて、spoOAΔ677遺伝子が導入された枯
草菌は、胞子形成能を有しない。 本発明において用いられるspoOAΔ677遺伝子
としては特に限定されず、spoOAΔ677遺伝子を
有する菌株、例えば、バチルス・サブチリス
ATCC35148株、ATCC39090株、ATCC39091株、
ATCC39092株、ATCC39094株、ATCC39096株
などのspoOAΔ677遺伝子を用いることができ、
これらの株は、アメリカン・タイプ・カルチヤ
ー・コレクシヨン(American Type Culture
Correction)から入手できる。またバチルス・サ
ブチリスATCC39090株は、バチルス・サブチリ
スBGSC1S53として、バチルス・サブチリス
ATCC39096株は、バチルス・サブチリス
BCSCW1S58としてバチルス・ジエネテイツク・
ストツク・センター(Bacilus Genetic Stock
Center)からも入手できる。 spoOAΔ677遺伝子を宿主枯草菌に導入する方
法としては、慣用の方法、例えば、 (1) spoOAΔ677遺伝子供与体菌の染色体DNAを
すべて宿主枯草菌に導入するコンピテントセル
トランスフオーメーシヨン法、 (2) spoOAΔ677遺伝子供与体菌の染色体DNA遺
伝子を制限酵素により切断し、spoOAΔ677遺
伝子を含むDNA断片をプラスミドに組み込み、
宿主枯草菌を形質転換する方法、及び (3) 上記プラスミドと同様にして、フアージ粒子
に組込んだspoOAΔ677遺伝子を用いて、宿主
枯草菌を形質転換する方法 などを挙げることができる。なお、上記(1)(2)(3)の
形質転換法については、「微生物遺伝子実験法、
第3巻、p.96〜116、共立出版」を参照できる。 このようにしてspoOAΔ677遺伝子を枯草菌宿
主に導入した形質転換株の中から、胞子形成能を
欠損した枯草菌を選別する。 胞子形成能が欠損した菌株は、 (1) 胞子形成培地に形質転換株を植菌し、そのコ
ロニーがメラニン色素生産能を失つたこと、 (2) 温度80℃、10分間の熱処理に耐性を示さない
こと、及び (3) 顕微鏡検査により胞子形成を認めないことに
よつて確認できる。 また胞子形成能を有しない枯草菌のうち、宿主
である枯草菌よりもプロテアーゼ生産性が低下し
た菌を選別することにより、本発明のプロテアー
ゼ生産性の低下した枯草菌を得ることができる。 プロテアーゼ生産性の低下した菌株は、spo
OAΔ677遺伝子が導入され、かつ胞子形成能欠損
株となつた枯草菌を、カゼインを含むプレートを
用いて培養し、菌体が分泌するプロテアーゼによ
り形成されるクリアゾーン(Halo)が宿主に比
べて小さい菌株を選別することにより得られる。
またプロテアーゼの生産性をさらに詳しく調べる
方法としては、カゼイン、合成基質であるアゾコ
ール、FITC−カゼインを用いる方法がある。こ
の方法では、これらの基質の分解を、分光光度計
もしくは螢光光度計で測定することにより、培養
上清中のプロテアーゼ活性を調べることができる
ので、プロテアーゼ生産性の低い株を確実に選別
できる。 本発明のプロテアーゼ生産性の低下した枯草菌
のうち、特に好ましい菌株は、バチルス・サブチ
リス104HL株に、spoOAΔ677遺伝子を導入して
得られるバチルス・サブチリスSP011株(微工研
菌寄第10987号)と、バチルス・サブチリスDY
−16株に、spoOAΔ677遺伝子を導入して得られ
るバチルス・サブチリスSPL14株(微工研菌寄第
10988号)である。 本発明のプロテアーゼ生産性の低い枯草菌変異
株は、胞子形成能を有していない点を除き、一般
的な枯草菌としての性質を保持する。好ましい菌
株についてより具体的に説明すると、バチルス・
サブチリスSP011株の親株であるバチルス・サブ
チリス104HL株は、遺伝子マーカーとして、his
leunprR2nprE4ΔaprA3を有している。これに対
して、その変異株であるバチルス・サブチリス
SP011株は、遺伝子マーカーhis nprR2nprE4Δapr
A3spoOAΔ677を有し、親株のleuが欠損し、親
株にspoOAΔ677が導入されている。 またバチルス・サブチリスSPL14株の親株であ
るバチルス・サブチリスDY−16株は、遺伝子マ
ーカーとしてhis leu nprR2nprE4ΔaprA3cyc−r
pap−Sを有している。これに対して、その変異
株であるバチルス・サブチリスSPL14株は、his
leunprR2nprE4ΔaprA3cyc−rpap−Sspo
OAΔ677 lin2を有し、親株にspoOAΔ677とlin
2の遺伝形質が導入されている。 上記遺伝子マーカーからも明らかなように、本
発明の枯草菌は、通常、少なくともヒスチジン要
求性を有しているので、遺伝子組換え実験などの
宿主として有用である。 なお、spoOAΔ677遺伝子を含む菌株、例えば、
spoOAΔ677遺伝子の供与体であるバチルス・サ
ブチリスATCC39096株は、遺伝形質としてthy
A1thyB1pyrD1aro10linamyspoOAΔ677を
有している。 本明細書に記載の遺伝子マーカーの記号の意義
は、次の通りである。 leu:ロイシン要求性変異 his:ヒスチジン要求性変異 nprR2:中性プロテアーゼ制御遺伝子変異 nprE4:中性プロテアーゼ遺伝子欠損変異 ΔaprA3:アルカリプロテアーゼ遺伝子欠失変
cyc−r:サイクロセリン耐性変異 pap−S:α−アミラーゼとプロテアーゼの生
産性に影響を与える遺伝変異 spoOAΔ677:胞子形成の最も初期の段階にお
ける遮断を起こさせる欠失変異 lin2:リンコマイシン耐性変異 thyA1,thyB1:チミン及びチミジンに対する
要求性を付与する突然変異で、トリメトプリ
ム耐性を付与する pyrD1:ピリミジンに対する要求性を付与する
突然変異 aro10:芳香族アミノ酸であるフエニルアラニ
ン、チロシン、トリプトフアンに対する要求
性を付与する突然変異 [発明の効果] 以上のように、本発明のプロテアーゼ生産性の
低い枯草菌は、プロテアーゼ活性が小さな枯草菌
spoOAΔ677遺伝子が導入されているので、安
全性が高く、ペチプド結合を有する有用な分泌産
物を高収率で回収できる。 従つて、本発明の枯草菌は、遺伝子組換技術を
利用して、ペプチド等を生産するときの宿主とし
て有用である。 [実施例] 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に
説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 実施例 1 spoOAΔ677遺伝子及びリンコマイシン耐性遺
伝子(以下、Linrと表す)を有する枯草菌である
バチルス・サブチリスATCC39096株を、表1に
示すLB培地を用いて、温度37℃で対数増殖期ま
で振盪培養した。 表 1 1.0重量% トリプトン 0.5重量% 酵母エキス 0.5重量% NaC PH 7.5 培養液50ml中に含まれる菌体を集め、斎藤・三
浦の方法(H.Saito,K.Miura,Biochim.
Biophis.Acta,72,619(1963))により染色体
DNAを抽出精製した。 得られた染色体DNAを用いて、コピテントセ
ルトランスフオーメーシヨン法により、バチル
ス・サブチリス104HL株を形質転換した。 ヒスチジンを50mg/含む最小寒天培地に形質
転換した枯草菌をまき、温度37℃で48時間培養し
た。以下の指標1〜3に合致する菌株を、胞子形
成能欠損株として選別した。 1 胞子形成培地に形質転換株を植菌しそのコロ
ニーがメラニン色素生産能を失つたこと、 2 温度80℃で10分間の熱処理に耐性を示さない
こと、及び 3 顕微鏡検査により胞子形成を認めないこと。 得られた胞子形成能欠損株173株のうちプロテ
アーゼ活性が最も低い株を選出すると共に、プロ
テアーゼ活性を、以下の方法で測定した。 すなわち、1重量%のカゼインを含むLB寒天
平板培地に、胞子形成能を欠損した形質転換株
と、親株であるバチルス・サブチリス104HL株
とを別々に植菌し、温度37℃で24時間培養した。
菌体が分泌するプロテアーゼによりカゼインが分
解されるので、カゼインの分解により形成される
菌体の回りのハローの大きさを指標として、親株
であるバチルス・サブチリス104HL株よりもプ
ロテアーゼ生産能が低下した菌株を24株分離し
た。 さらに、これらの菌株を、LB培地で液体培養
し、その培養上清に存在するプロテアーゼの活性
を、アゾコール(シグマ社製)を基質として測定
した。すなわち、バチルス・サブチリス104HL
株と、プロテアーゼ活性が低下した形質転換株24
株とを、それぞれ、LB培地10mlを用いて一晩培
養した後、培養液1mlを遠心分離し、その上清を
プロテアーゼ酵素液とした。 また基質溶液として、0.48gのアゾコールを、
50mMトリス−塩酸(PH7.5)と1mM塩化カルシ
ウムとからなる混合液20mlに懸濁し、その750μ
を酵素液50μと混合し、温度37℃で30分間イ
ンキユベートした。反応溶液に、反応停止液とし
て0.5Mトリクロロ酢酸800μを加えた後、遠心
分離し、その上清の吸光度を波長520nmで測定し
た。 なお、プロテアーゼ活性(PU)は、科研製薬
(株)製、アクチナーゼEの活性に換算して算出し
た。その際、アクチナーゼEがカゼインを基質と
して温度37℃、PH7.5において、1分間に1μmol
のチロシンに相当するトリクロロ酢酸可溶性ペプ
チドを遊離する活性を1ユニツトとした。すなわ
ち、上清のプロテアーゼ酵素液に代えて、上記ア
クチナーゼEを用い、上記と同様の反応を行な
い、上清の吸光度を測定して検量線を作成し、こ
の検量線に基づいて、プロテアーゼ活性を算出し
た。 そして、親株バチルス・サブチリス104HL株
よりも、プロテアーゼ活性が極端に低下した4株
を得、これらの菌株を、それぞれ、バチルス・サ
ブチリスspo6株、spo7株、spo9株、spo11株とし
た。 これら4株のプロテアーゼ活性を、さらに詳し
く測定した。すなわち、バチルス・サブチリス
104HL株及びプロテアーゼ活性が低下した形質
転換株4株を、10mlのLB培地で18時間培養した
後、50mlのMedium A培地(Journal of
Bacteriology,165,796−804,1986)に菌体を
移し、24時間及び48時間培養した後、培養上清中
のプロテアーゼ活性を上記と同様にして測定し
た。 その結果を表2に示す。 【表】 表2より、得られた胞子形成能欠損株のうち、
SPO7及びSPO11株は、親株に比べてプロテアー
ゼ活性が極めて低いことが確認された。特に
SPO11株は、プロテアーゼ活性が、親株である
104HL株の約1%に低下していることから、ペ
プチド等の分泌生産のための宿主としてきわめて
有用である。またSPO11株は、前記の遺伝子マ
ーカーを有している。またいずれの株もヒスチジ
ンに対する要求性を有している。従つて、バチル
ス・サブチリスspo6株、spo9株、特にspo7株、
中でもバチルス・サブチリスSPO11株は、ペチ
プドを効率よく生産できる宿主として、安全かつ
有用である。 実施例 2 バチルス・サブチリスATCC39096株の染色体
DNAを用いて、コンピテントセル形質転換法に
より、バチルス・サブチリスDY−16株を形質転
換した。次に、得られた形質転換株を、5μg/ml
のリンコマイシンを含むLB寒天平板培地を用い
て培養し、Linrの導入された株を選択した。 その結果、約800株のリンコマイシン耐性形質
転換株を得た。また実施例1と同様にして、これ
らのリンコマイシン耐性形質転換株から胞子形成
能欠損株を51株分離した。 得られた胞子形成能欠損株のうちプロテアーゼ
活性が最も小さい株を、実施例1と同様にして、
選出し、プロテアーゼ活性を測定した。 すなわち、1重量%のカゼインを含むLB寒天
平板培地に、胞子形成能欠損形質転換株と、親株
であるバチルス・サブチリスDY−16株とを別々
に植菌し、温度37℃で24時間培養し、実施例1と
同様に、菌体の回りのハローの大きさを指標とし
て、バチルス・サブチリスDY−16株よりもプロ
テアーゼ生産能が低下した菌株を40株分離した。 これらの株をLB培地で液体培養し、その培養
上清に存在するプロテアーゼの活性を、FITC−
カゼイン(シグマ社製)を基質として測定した。
すなわち、バチルス・サブチリスDY−16株及び
プロテアーゼ活性が低下した形質転換株40株を、
それぞれ、LB培地10mlを用いて一晩培養し、そ
の培養液1mlを遠心分離し、その上清をプロテア
ーゼ酵素液とした。 酵素液50μと0.2μgのFITC−カゼインとを、
10mMトリス−塩酸(PH7.5)及び2mM塩化カル
シウムからなる200μの緩衝液中で、温度37℃
で2時間反応した。反応液に、200μの7.5重量
%トリクロロ酢酸を加え遠心分離した後、その上
清100μに、500mMのトリス−塩酸(PH8.5)
900μを加え、螢光光度計でプロテアーゼ活性
を測定した。 なお、プロテアーゼ活性(PUD)は、カゼイ
ンを用い、温度37℃、PH7.5において、1分間に
1μmolのチロシンに相当するトリクロロ酢酸可溶
性ペプチドを遊離する酵素量を1PUDとして、算
出した。 その結果、プロテアーゼ活性が親株バチルス・
サブチリスDY−16株に比べて、極端に低下した
4株を得、これらの菌株を、それぞれ、バチル
ス・サブチリスSPL9株、SPL11株、SPL14株、
SPL39株とした。 そして、実施例1と同様にして、バチルス・サ
ブチリスDY−16株及びこれらのプロテアーゼ活
性が低下した形質転換株を10mlのLB培地で18時
間培養した後、50mlのMediumA培地に菌体を移
し、培養24時間及び48時間培養した後、培養上清
中のプロテアーゼの活性を上記と同様にして測定
した。その結果を表3に示す。 【表】 表3より、形質転換株4株は、親株よりもプロ
テアーゼ活性が1/20以下と低いことが確認され
た。特にSPL14株は、プロテアーゼ活性が、親株
であるDY−16株の3%程度に抑制されているこ
とが確認された。このSPL4株は、前記の遺伝子
マーカーを有している。またこれらの菌株は、い
ずれも、ヒスチジンとロイシンに対する要求性を
有しており、遺伝子組換え実験において宿主に要
求される複数の栄養要求性を確認した。従つて、
バチルス・サブチリスSPL9株、SPL11株、
SPL39株、特にSPL14株はペプチドを効率よく生
産できる宿主として、安全かつ有用である。 なお、実施例1及び実施例2において形質転換
に供したバチルス・サブチリス104HL株及びバ
チルス・サブチリスDY−16株のプロテアーゼ活
性を、プロテアーゼの野生株であるバチルス・サ
ブチリス207−25株と比較したところ、表4に示
す結果が得られた。なお、プロテアーゼ活性は、
実施例1と同様にして、菌株を24時間培養し、測
定した。 【表】 表4より、バチルス・サブチリス104HL株は、
野生株207−25株の2.8%、バチルス・サブチリス
DY−16株は野生株207−25株の約1%しかプロ
テアーゼを生産しない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to Bacillus subtilis, which has a low protease productivity and is particularly useful for producing peptides and the like by genetic recombination. [Problems to be solved by conventional technology and the invention] Bacillus subtilis does not produce endotoxins, and it does not parasitize or coexist with humans or animals as a pathogenic microorganism, so it is less effective than E. coli. Highly safe. By using such Bacillus subtilis as a host bacterium for genetically modified organisms, useful products having peptide bonds such as foreign gene products such as peptides and proteins can be secreted and produced outside the bacterium. Bacillus subtilis is
In addition to its safety, its industrial usefulness is attracting attention. However, Bacillus subtilis secretes and produces a large amount of protease outside the bacterial body. Therefore, even if a large amount of useful foreign secreted products derived from foreign genes are produced, foreign secreted products having peptide bonds are degraded by various extracellular proteases secreted by Bacillus subtilis into the medium. Therefore, useful products cannot be recovered in high yield. In order to solve this problem, research has recently been conducted to reduce the protease activity of the host Bacillus subtilis. Bacillus subtilis strain 104HL, which lacks both alkaline protease and neutral protease, which are the main extracellular proteases of Bacillus subtilis , has low protease productivity. Research Communications (Biochem.Biophys.Res.
Commun.), 128; 601-606, 1985] and, as previously proposed by the applicant, Bacillus subtilis.
Bacillus subtilis DY-16 strain in which the pap gene was introduced into the 104HL strain (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-37284)
is publicly known. However, Bacillus subtilis 104HL
Since protease activity still remains in the DY-16 strain and the DY-16 strain, useful secreted products are degraded in the medium due to the remaining protease activity. Therefore, an object of the present invention is to provide Bacillus subtilis which is highly safe and has low protease productivity, allowing the recovery of useful secreted products having peptide bonds in high yield. [Structure of the Invention] The present inventors focused on the fact that most of the protease production in Bacillus subtilis occurs during the sporulation stage, and as a result of intensive studies to obtain Bacillus subtilis with low protease productivity, By introducing a specific gene into Bacillus subtilis, which lacks the ability to produce the two main proteases, alkaline protease and neutral protease, and whose protease activity is less than 3% of the wild strain, the protease activity is higher than that of the parent strain Bacillus subtilis. It was discovered that Bacillus subtilis with significantly reduced oxidation can be obtained, and the present invention was completed. That is, the present invention lacks the ability to produce alkaline protease and neutral protease, which are the two main proteases of Bacillus subtilis, and moreover, the protease activity is lower than that of the wild type strain.
The spo OAΔ677 gene (Ellis, et al, Recombinant DNA Technical
Bulletin, 4, 1-3 (1981) is introduced, and the Bacillus subtilis has reduced protease productivity. In the present invention, Bacillus subtilis into which the spo OAΔ677 gene is introduced is a Bacillus subtilis strain that has lost the ability to produce alkaline protease and neutral protease, which are the two main proteases of Bacillus subtilis, and whose protease activity has decreased to 3% or less of the wild type. It only needs to be bacteria. Even if the spo OAΔ677 gene is introduced into a wild strain or Bacillus subtilis whose protease activity exceeds 3% of the wild strain,
Protease activity remains and the recovery of secreted products with peptide bonds is reduced. It can be easily inferred that the lower the protease activity of Bacillus subtilis, the lower the resulting protease activity. Examples of such Bacillus subtilis include the above-mentioned Bacillus subtilis strain 104HL, Bacillus subtilis DY-
These include 16 stocks. In addition, Bacillus subtilis DY-16 strain is Bacillus subtilis 104HL.
This is a strain in which the pap gene has been introduced, and it has been deposited as Microtechnical Research Institute No. 9488. As detailed in the Examples, these strains have significantly lower protease activity than the wild strain Bacillus subtilis strain 207-25. In other words, Bacillus subtilis strain 104HL is approximately 2.8% of the wild type 207-25 strain,
The DY-16 strain produces only about 1% of the protease of the wild type 207-25 strain. By the way, it is known that most of the protease production in Bacillus subtilis occurs during the sporulation period. Therefore, the present inventors have discovered that by introducing the spo OAΔ677 gene into the Bacillus subtilis host, which has low protease activity, the protease activity remaining in the host can be further reduced. The spoOAΔ677 mutation is a deletion mutation that blocks sporulation at the earliest stages of sporulation. That is, spores are produced by Bacillus subtilis when exposed to heat, ultraviolet light,
Although it is normally a form that can survive in nature even when exposed to chemicals and desiccation, the mutant gene destroys the spore-forming ability in Bacillus subtilis. Therefore, Bacillus subtilis into which the spo OAΔ677 gene has been introduced does not have spore-forming ability. The spo OAΔ677 gene used in the present invention is not particularly limited, and strains having the spo OAΔ677 gene, such as Bacillus subtilis
ATCC35148 strain, ATCC39090 strain, ATCC39091 strain,
The spo OAΔ677 gene such as ATCC39092 strain, ATCC39094 strain, ATCC39096 strain can be used,
These strains are part of the American Type Culture Collection.
Correction). Bacillus subtilis ATCC39090 strain is also known as Bacillus subtilis BGSC1S53.
ATCC39096 strain is Bacillus subtilis
Bacillus genetics as BCSCW1S58
Stock Center (Bacilus Genetic Stock
It is also available from the Center. The spo OAΔ677 gene can be introduced into the host Bacillus subtilis using conventional methods, such as (1) the competent cell transformation method, in which all the chromosomal DNA of the spo OAΔ677 gene donor bacterium is introduced into the host Bacillus subtilis; 2) Cut the chromosomal DNA gene of the spo OAΔ677 gene donor bacterium with a restriction enzyme, integrate the DNA fragment containing the spo OAΔ677 gene into a plasmid,
Examples include a method of transforming the host Bacillus subtilis, and (3) a method of transforming the host Bacillus subtilis using the spo OAΔ677 gene incorporated into phage particles in the same manner as the above plasmid. Regarding the transformation methods mentioned in (1), (2), and (3) above, please refer to "Microbial genetic experiment method,"
You can refer to Volume 3, p.96-116, Kyoritsu Shuppan. Bacillus subtilis lacking spore-forming ability is selected from among the transformed strains in which the spo OAΔ677 gene is introduced into the Bacillus subtilis host in this way. A strain deficient in spore-forming ability can be identified by (1) inoculating a transformed strain into a sporulation medium, and the colony loses the ability to produce melanin pigment; (2) it is resistant to heat treatment at 80°C for 10 minutes. and (3) the absence of sporulation by microscopic examination. Furthermore, by selecting among Bacillus subtilis that does not have spore-forming ability, the bacteria whose protease productivity is lower than that of the host Bacillus subtilis can be used to obtain the Bacillus subtilis of the present invention whose protease productivity is lower than that of the host Bacillus subtilis. Strains with reduced protease productivity are spo
Bacillus subtilis, in which the OAΔ677 gene has been introduced and has become a sporulation-deficient strain, is cultured using a plate containing casein, and the clear zone (Halo) formed by the protease secreted by the bacteria is smaller than that of the host. Obtained by selecting bacterial strains.
Further, as a method for investigating protease productivity in more detail, there is a method using casein and the synthetic substrates azocol and FITC-casein. With this method, protease activity in the culture supernatant can be examined by measuring the degradation of these substrates using a spectrophotometer or fluorophotometer, so strains with low protease productivity can be reliably selected. . Among the Bacillus subtilis strains of the present invention with reduced protease productivity, a particularly preferred strain is Bacillus subtilis strain SP011 (Feikoken Bacterial Serial No. 10987) obtained by introducing the spo OAΔ677 gene into Bacillus subtilis strain 104HL. and Bacillus subtilis DY
-16 strain, Bacillus subtilis SPL14 strain obtained by introducing the spo OAΔ677 gene
No. 10988). The Bacillus subtilis mutant strain with low protease productivity of the present invention retains the general properties of Bacillus subtilis, except that it does not have spore-forming ability. To explain the preferred strain more specifically, Bacillus
Bacillus subtilis strain 104HL, which is the parent strain of Bacillus subtilis strain SP011, has a genetic marker of his
It has leu npr R2 npr E4Δ apr A3. On the other hand, the mutant strain Bacillus subtilis
The SP011 strain has the genetic marker his npr R2 npr E4Δ apr
A3 has spo OAΔ677, the parent strain is deficient in leu, and spo OAΔ677 has been introduced into the parent strain. In addition, Bacillus subtilis strain DY-16, which is the parent strain of Bacillus subtilis strain SPL14, has his leu npr R2 npr E4Δ apr A3 cyc −r as a genetic marker.
It has pap-S. On the other hand, the mutant strain Bacillus subtilis SPL14 is his
leu npr R2 npr E4Δ apr A3 cyc −r pap −S spo
OAΔ677 lin 2, and the parent strain has spo OAΔ677 and lin
2 genetic traits have been introduced. As is clear from the above genetic marker, the Bacillus subtilis of the present invention usually has at least a histidine auxotrophy, and therefore is useful as a host for genetic recombination experiments. In addition, strains containing the spo OAΔ677 gene, for example,
Bacillus subtilis strain ATCC39096, the donor of the spoOAΔ677 gene, has thy
It has A1 thy B1 pyr D1 aro 10 lin 2 amy 3 spo OAΔ677. The meanings of the genetic marker symbols described herein are as follows. leu : leucine auxotrophic mutation his : histidine auxotrophic mutation npr R2: neutral protease regulatory gene mutation npr E4: neutral protease gene deletion mutation Δ apr A3: alkaline protease gene deletion mutation cyc -r: cycloserine resistance mutation pap - S: Genetic mutation affecting α-amylase and protease productivity spo OAΔ677: Deletion mutation lin causing a block in the earliest stages of sporulation 2: Lincomycin resistance mutation thy A1, thy B1: Thymine and thymidine Pyr D1 confers auxotrophy for pyrimidine and confers trimethoprim resistance Aro 10: Mutation confers auxotrophy for the aromatic amino acids phenylalanine, tyrosine, and tryptophan [Effects of the Invention] As described above, the Bacillus subtilis with low protease productivity of the present invention has the spo OAΔ677 gene introduced into Bacillus subtilis with low protease activity, so it is highly safe and has a useful peptide bond. Secreted products can be recovered in high yield. Therefore, the Bacillus subtilis of the present invention is useful as a host when producing peptides and the like using genetic recombination technology. [Examples] The present invention will be described in more detail below based on Examples. Note that the present invention is not limited to these examples. Example 1 Bacillus subtilis ATCC39096 strain, which is a Bacillus subtilis having the spo OAΔ677 gene and the lincomycin resistance gene (hereinafter referred to as Lin r ), was grown at a temperature of 37°C to the logarithmic growth phase using the LB medium shown in Table 1. Cultured with shaking. Table 1 1.0% by weight Tryptone 0.5% by weight Yeast extract 0.5% by weight NaC PH 7.5 The bacterial cells contained in 50ml of culture solution were collected and subjected to the method of Saito and Miura (H.Saito, K.Miura, Biochim.
Chromosomes according to Biophis. Acta, 72, 619 (1963))
DNA was extracted and purified. Using the obtained chromosomal DNA, Bacillus subtilis strain 104HL was transformed by the copytent cell transformation method. The transformed Bacillus subtilis was spread on a minimal agar medium containing 50 mg/histidine and cultured at a temperature of 37°C for 48 hours. Strains that met the following indicators 1 to 3 were selected as spore-forming ability-deficient strains. 1. The transformed strain was inoculated into a sporulation medium and the colony lost the ability to produce melanin pigment. 2. It did not show resistance to heat treatment at 80°C for 10 minutes, and 3. No sporulation was observed by microscopic examination. thing. Among the obtained 173 strains lacking spore-forming ability, the strain with the lowest protease activity was selected, and the protease activity was measured by the following method. That is, a transformed strain lacking sporulation ability and the parent strain Bacillus subtilis strain 104HL were separately inoculated onto an LB agar plate medium containing 1% by weight of casein, and cultured at a temperature of 37°C for 24 hours. .
Since casein is degraded by protease secreted by the bacterial cells, the protease production ability was lower than that of the parent strain, Bacillus subtilis strain 104HL, as measured by the size of the halo around the bacterial cells formed by the decomposition of casein. 24 bacterial strains were isolated. Furthermore, these strains were liquid cultured in LB medium, and the activity of protease present in the culture supernatant was measured using Azocol (manufactured by Sigma) as a substrate. i.e. Bacillus subtilis 104HL
strain and transformed strain 24 with reduced protease activity.
After culturing each strain overnight in 10 ml of LB medium, 1 ml of the culture solution was centrifuged, and the supernatant was used as a protease enzyme solution. In addition, as a substrate solution, 0.48g of Azocol was added.
Suspend in 20ml of a mixture of 50mM Tris-HCl (PH7.5) and 1mM calcium chloride, and add 750μ
was mixed with 50μ of the enzyme solution and incubated at a temperature of 37°C for 30 minutes. After adding 800 μl of 0.5M trichloroacetic acid as a reaction stop solution to the reaction solution, the mixture was centrifuged, and the absorbance of the supernatant was measured at a wavelength of 520 nm. In addition, protease activity (PU) is determined by Kaken Pharmaceutical Co., Ltd.
It was calculated in terms of the activity of actinase E manufactured by Co., Ltd. At that time, actinase E uses casein as a substrate at a temperature of 37°C and a pH of 7.5, at a rate of 1 μmol per minute.
The activity of releasing trichloroacetic acid-soluble peptide corresponding to tyrosine was defined as one unit. That is, in place of the supernatant protease enzyme solution, the same reaction as above is carried out using the actinase E, the absorbance of the supernatant is measured, a calibration curve is created, and the protease activity is determined based on this calibration curve. Calculated. Then, four strains with significantly lower protease activity than the parent strain Bacillus subtilis 104HL were obtained, and these strains were designated as Bacillus subtilis spo6 strain, spo7 strain, spo9 strain, and spo11 strain, respectively. The protease activities of these four strains were measured in more detail. i.e. Bacillus subtilis
The 104HL strain and 4 transformed strains with reduced protease activity were cultured in 10 ml of LB medium for 18 hours, and then cultured in 50 ml of Medium A medium (Journal of
Bacteriology, 165, 796-804, 1986) and cultured for 24 and 48 hours, and then the protease activity in the culture supernatant was measured in the same manner as above. The results are shown in Table 2. [Table] From Table 2, among the obtained sporulation-defective strains,
It was confirmed that the SPO7 and SPO11 strains have extremely low protease activity compared to the parent strain. especially
The SPO11 strain has a higher protease activity than the parent strain.
Since it is about 1% of the 104HL strain, it is extremely useful as a host for secretory production of peptides, etc. In addition, the SPO11 strain has the above-mentioned genetic marker. All strains also have a requirement for histidine. Therefore, Bacillus subtilis spo6 strain, spo9 strain, especially spo7 strain,
Among them, Bacillus subtilis strain SPO11 is safe and useful as a host that can efficiently produce peptides. Example 2 Chromosome of Bacillus subtilis ATCC39096 strain
Using the DNA, Bacillus subtilis strain DY-16 was transformed by a competent cell transformation method. Next, the obtained transformed strain was added at 5 μg/ml.
The cells were cultured using an LB agar plate medium containing lincomycin, and strains in which Lin r was introduced were selected. As a result, about 800 lincomycin-resistant transformants were obtained. In addition, in the same manner as in Example 1, 51 strains lacking sporulation ability were isolated from these lincomycin-resistant transformants. Among the obtained sporulation ability-deficient strains, the strain with the smallest protease activity was treated in the same manner as in Example 1,
and the protease activity was measured. That is, the sporulation-deficient transformant and the parent strain Bacillus subtilis DY-16 were separately inoculated onto an LB agar plate medium containing 1% by weight of casein, and cultured at a temperature of 37°C for 24 hours. As in Example 1, 40 strains with protease production ability lower than that of Bacillus subtilis strain DY-16 were isolated using the size of the halo around the bacterial cells as an index. These strains were cultured in liquid culture in LB medium, and the protease activity present in the culture supernatant was measured using FITC-
Measurement was carried out using casein (manufactured by Sigma) as a substrate.
That is, Bacillus subtilis DY-16 strain and 40 transformed strains with reduced protease activity were
Each was cultured overnight using 10 ml of LB medium, 1 ml of the culture solution was centrifuged, and the supernatant was used as a protease enzyme solution. 50 μg of enzyme solution and 0.2 μg of FITC-casein,
In a 200μ buffer consisting of 10mM Tris-HCl (PH7.5) and 2mM calcium chloride at a temperature of 37°C.
It reacted for 2 hours. After adding 200μ of 7.5% trichloroacetic acid to the reaction solution and centrifuging, add 500mM Tris-HCl (PH8.5) to 100μ of the supernatant.
900μ was added and the protease activity was measured using a fluorometer. In addition, protease activity (PUD) is measured using casein at a temperature of 37°C and a pH of 7.5 per minute.
The amount of enzyme that releases trichloroacetic acid-soluble peptide corresponding to 1 μmol of tyrosine was calculated as 1 PUD. As a result, the protease activity of the parent strain Bacillus
We obtained four strains that were extremely reduced compared to Bacillus subtilis strain DY-16, and these strains were divided into Bacillus subtilis SPL9 strain, SPL11 strain, SPL14 strain, and Bacillus subtilis strain SPL14, respectively.
39 stocks of SPL were used. Then, in the same manner as in Example 1, Bacillus subtilis strain DY-16 and the transformed strain with reduced protease activity were cultured in 10 ml of LB medium for 18 hours, and then the bacterial cells were transferred to 50 ml of Medium A medium. After culturing for 24 hours and 48 hours, the protease activity in the culture supernatant was measured in the same manner as above. The results are shown in Table 3. [Table] From Table 3, it was confirmed that the four transformed strains had a protease activity that was 1/20 or less lower than that of the parent strain. In particular, it was confirmed that the protease activity of the SPL14 strain was suppressed to about 3% of that of the parent strain DY-16 strain. This SPL4 strain has the above-mentioned genetic marker. Furthermore, all of these strains have auxotrophies for histidine and leucine, and multiple auxotrophies required by the host were confirmed in gene recombination experiments. Therefore,
Bacillus subtilis SPL9 strains, SPL11 strains,
The SPL39 strain, especially the SPL14 strain, is safe and useful as a host that can efficiently produce peptides. The protease activities of Bacillus subtilis 104HL strain and Bacillus subtilis DY-16 strain, which were subjected to transformation in Examples 1 and 2, were compared with Bacillus subtilis 207-25 strain, which is a wild protease strain. , the results shown in Table 4 were obtained. In addition, protease activity is
The bacterial strain was cultured for 24 hours and measured in the same manner as in Example 1. [Table] From Table 4, Bacillus subtilis 104HL strain is
2.8% of wild strain 207-25, Bacillus subtilis
The DY-16 strain produces only about 1% of the protease of the wild type 207-25 strain.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルカリプロテアーゼ及び中性プロテアーゼ
の生産能を欠き、かつプロテアーゼ活性が野生株
の3%以下である枯草菌に、spoOAΔ677変異遺
伝子が導入されているプロテアーゼ生産性の低い
枯草菌。 2 プロテアーゼ生産性の低い枯草菌が、バチル
ス・サブチリス104HL株に、spoOAΔ677変異遺
伝子が導入されているバチルス・サブチリス
SP011株(微工研菌寄第10987号)である請求項
1記載の枯草菌。 3 プロテアーゼ生産性の低い枯草菌が、バチル
ス・サブチリスDY−16株(微工研菌寄第9488
号)に、spoOAΔ677変異遺伝子が導入されてい
るバチルス・サブチリスSPL14株(微工研菌寄第
10988号)である請求項1記載の枯草菌。
[Scope of Claims] 1. Subtilis with low protease productivity, in which the spo OAΔ677 mutant gene has been introduced into Bacillus subtilis, which lacks the ability to produce alkaline protease and neutral protease and has protease activity of 3% or less of the wild strain. Bacteria. 2 Bacillus subtilis with low protease productivity is Bacillus subtilis strain 104HL, in which the spo OAΔ677 mutant gene has been introduced.
The Bacillus subtilis according to claim 1, which is strain SP011 (Feikoken Bibori No. 10987). 3. Bacillus subtilis with low protease productivity is Bacillus subtilis DY-16 strain (Feikoken Bacterial Serial No. 9488).
Bacillus subtilis SPL14 strain (Feikoken Bacterium Co., Ltd.) into which the spo OAΔ677 mutant gene has been introduced
10988) according to claim 1.
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