JPH1033189A - ビオチンの発酵生産 - Google Patents

ビオチンの発酵生産

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JPH1033189A
JPH1033189A JP9114571A JP11457197A JPH1033189A JP H1033189 A JPH1033189 A JP H1033189A JP 9114571 A JP9114571 A JP 9114571A JP 11457197 A JP11457197 A JP 11457197A JP H1033189 A JPH1033189 A JP H1033189A
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biotin
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Akira Asakura
明 朝倉
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達也 喜安
Yoshie Nagahashi
喜恵 長橋
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    • C12P17/185Heterocyclic compounds containing sulfur atoms as ring hetero atoms in the condensed system
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デスチオビオチンからビオチンを効率よく製
造する方法を提供すること。 【解決手段】 bioB遺伝子産物(BIOB)とni
fU遺伝子産物(NIFU)および/またはnifS遺
伝子産物(NIFS)を含有する酵素反応系とデスチオ
ビオチンを接触させ、得られたビオチンを反応混合物か
ら単離することを特徴とする、デスチオビオチンからの
ビオチンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はデスチオビオチンか
らビオチンを生産する発酵方法に関するものである。
【0002】ビオチンは動物、植物および微生物の栄養
源として必須ビタミンの一つであり医薬品または食品添
加物として非常に重要である。
【0003】
【従来の技術】ビオチンの発酵生産に関する数多くの研
究がある。エシェリヒア(Escherichia) 株は上記の方法
のために使用可能であることが知られている(例えば、
特開昭61-149091 、WO87/01391 および特開昭62-15508
1 参照)。上記の菌株に加えてバチルス(Bacillus)株
(特開平3-180174)、セラチア(Serratia)株(特開平2-
27980 )、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)株(特
開平3-240489)が知られている。しかし、これらの方法
は栄養源からビオチンへの炭素回収の低効率およびいく
つかの場合、直接前駆体であるデスチオビオチンの蓄積
のために工業利用には未だに適切ではない。したがっ
て、デスチオビオチンからビオチンへの変換効率の改善
が望まれる。エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)の
休止菌体系を用いたデスチオビオチンからビオチンへの
変換反応〔Antimicrob. Agents Chemother., 21, 5 (19
82) 〕およびエシェリヒア・コリの無細胞抽出液を用い
た変換反応〔J. Biol. Chem., 270, 19158 (1995); Bio
sci. Biotechnol. Biochem., 56,1780 (1992); Eur. J.
Biochem., 224, 173, (1994); Arch. Biochem. Biophy
s., 326, 48 (1996) 〕が知られている。これらの公知
の事実にもとづいて、ビオチンシンターゼ(biotin syn
thase)とともにフェレドキシン−NADPレダクターゼ
(ferredoxin-NADP reductase)およびフラボドキシン
(flavodoxin)の様なタンパク質因子がデスチオビオチ
ンからビオチンへの変換反応に関与していることが解明
されている。しかしながら、これらの条件下では限られ
た有効性のみがデスチオビオチンからビオチンへの変換
反応に認められたにすぎない。他の未知タンパク質がさ
らに効率良くデスチオビオチンをビオチンへ変換する反
応に関与していることが容易に推測された。
【0004】さらに、フェレドキシン−NADPレダク
ターゼおよびフラボドキシンの生理的電子伝達系を利用
する代わりに、人工的電子供与体として光還元されたデ
アザフラビンとバチルス・スフェリカス(Bacillus spha
ericus) の精製されたビオチンシンターゼを用いた変換
反応が最近報告されている〔Biochem. Biophys. Res.Co
mmun., 217, 1231 (1995)〕。しかし、報告されている
反応効率はビオチンの工業生産に利用し得るほど十分に
高いものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はデスチ
オビオチンからより効率良くビオチンを生産する方法を
見出すことであり、この目的のためにさまざまなタンパ
ク質因子を評価した。その結果、ニトロゲナーゼ(nitro
genase) の金属クラスター核形成のために必要な鉄およ
び硫黄の供給に関与することが示唆されている〔J. Bac
teriol., 175,6737 (1993) 〕nifUおよびnifS
遺伝子産物(以後、NIFUおよびNIFSと略す)が
デスチオビオチンからのより多いビオチンの生産にきわ
めて有効であることが見出された。本発明は上記の発見
に基づいている。
【0006】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明はb
ioB遺伝子(ビオチンシンターゼをコードする)産物
(以後、BIOBと略す)とさらにNIFUおよび/ま
たはNIFSを含有する酵素反応系とデスチオビオチン
を接触させ、得られたビオチンを反応混合物から単離す
ることを特徴とする、デスチオビオチンからのビオチン
の製造方法を提供するものであり、かかる製造方法にお
いて、BIOBがエシェリヒア・コリのものであり、な
おかつNIFUおよび/またはNIFSがクレビシエラ
・ニューモニエ(Klebsiella pneumoniae) のものであ
り、もしくは前に記載の製造方法において、該酵素反応
液がS−アデノシルメチオニン、L−システインおよ
び、例えば、NADPH、フェレドキシン−NADPレ
ダクターゼおよびフラボドキシンからなる電子供与系ま
たはデアザリボフラビンまたはその機能的同等物からな
る電子供与体を含むものである。
【0007】また、本発明の更なる目的は反応をpH6.
0〜8.5、好ましくはpH7.0〜8.0および20〜
45℃の温度範囲、好ましくは25〜40℃の温度範囲
で行うことからなる上記の製造方法を提供することにあ
る。
【0008】さらに本発明は、BIOBとNIFUおよ
び/またはNIFSをコードするDNA配列そのもの、
もしくはこれらのDNA配列を有する単一または独立し
た複数のプラスミドにより形質転換された微生物を水性
栄養培地中でデスチオビオチンの存在下で培養し、生産
されたビオチンを培養培地から単離することを特徴とす
る、デスチオビオチンからのビオチンの製造方法を提供
することにある。特に、このような方法においてここで
言う微生物とはエシェリヒア属から選択された微生物で
あり、またここで言う培養は1〜5日間、好ましくは1
〜3日間、pHは5〜9、好ましくは6〜8、10〜45
℃温度範囲、好ましくは25〜40℃の温度範囲で行わ
れる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明中で用いられる酵素変換反
応系はBIOBとNIFUおよび/またはNIFSのタ
ンパク質因子を含む。上記の反応のためのBIOBとし
ては、BIOBを含む無細胞抽出液、または通常の酵素
精製法により部分精製または完全精製されたBIOBを
用いることができる。ビオチン・シンターゼ(biotin sy
nthase) 活性を有していれば、如何なるBIOBをこの
反応に用いても良いが、好ましくはエシェリヒア・コリ
BIOBが良い。所望により、以下の方法により大量の
精製BIOBを得ることができる。まず、bioB遺伝
子のコード領域の完全長をカバーする適当な大きさのD
NA断片を持つエシェリヒア・コリの遺伝子ライブラリ
ーを構築する。エシェリヒア・コリのbioB遺伝子は
1.3kbのNcoI−HaeIII 断片中に位置している
ことが知られている〔J. Biol. Chem., 263, 19577 (19
88) 〕ので、これらの2つの制限酵素を都合良く使用す
ることができる。この目的のためには、市販されている
さまざまなベクタープラスミドを使用することができ
る。Pharmacia Biotech Co. から入手できるベクタープ
ラスミドpTrc99Aは当該分野で一般的に使用され
る誘導型発現プラスミドの一つである。次に、遺伝子ラ
イブラリーの組換えプラスミドDNAの混合物をエシェ
リヒア・コリの株から抽出し、エシェリヒア・コリのb
ioB欠損変異株の形質転換に使用する。この目的のた
めには、エシェリヒア・コリR875〔bioB17;J. Bact
eriol., 112, 830 (1972)〕が適している。目的のbi
oB遺伝子の発現によりビオチン非要求性を示すように
なったクローンを選択する。選ばれたクローンはbio
B遺伝子を有しており、さらにその遺伝子を発現する。
この性質を示す如何なる組換えプラスミドもBIOBを
得るために使用できる。pTrcEB1と命名された組
換えプラスミドは目的のプラスミドの一つである。大量
のBIOBを得るために、常法に従いpTrcEB1に
より形質転換されたエシェリヒア・コリJM109(宝
酒造株式会社)を栄養培地中で培養し発現を誘導する。
生産されたBIOBは一般的なクロマトグラフィー技術
により単離することができる。あるいは、エシェリヒア
・コリbioB遺伝子発現プラスミドは特開昭61-14909
1 または特開平7-236493に記載されている既知の方法に
従い構築することもできる。
【0010】前記反応に使用されるNIFUとNIFS
としては、NIFUとNIFSを含有する無細胞抽出
液、または通常の酵素精製法により部分精製されたNI
FUとNIFSを用いることができる。デスチオビオチ
ンからビオチンへの変換反応に効果を示すものならば、
如何なるNIFUとNIFSをこの反応に用いても良
い。しかしながら、好ましくはクレビシエラ・ニューモ
ニエのNIFUとNIFSが良い。クレビシエラ・ニュ
ーモニエM5a1はnifUとnifS遺伝子を持つよ
く研究されている菌株である。クレビシエラ・ニューモ
ニエのnifUとnifS遺伝子は以下の方法により得
られる。まず、クレビシエラ・ニューモニエM5a1の
遺伝子ライブラリーはBamHIのような制限酵素によ
り切断されたDNA断片を使用して構築する。目的のn
ifUとnifS遺伝子はクレビシエラ・ニューモニエ
染色体DNA中の2.5kbのBamHI断片に含まれる
ことが知られているので〔J. Bacteriol., 169, 4024
(1987) 〕、2.3〜2.6kbの長さのDNA断片を回
収し、適当な微生物中で複製できるベクタープラスミド
に連結する。ベクタープラスミドpUC19(宝酒造株
式会社)とエシェリヒア・コリJM109遺伝子ライブ
ラリーを構築するためのベクタープラスミドと宿主微生
物の適した組み合わせの一つである。報告されているn
ifUとnifS遺伝子のDNA配列をもとに合成され
たオリゴヌクレオチドプローブを用いたコロニーハイブ
リダイゼーションのような常法に従って目的のクローン
を選択することができる。次に、nifUとnifS遺
伝子を有するDNA断片を他の発現ベクタープラスミド
にサブクローニングする。pTrc99Aのような誘導
型発現ベクターはnifUとnifS遺伝子を発現する
ためには好ましい。エシェリヒア・コリJM109(p
KNnif04)はnifUとnifS遺伝子を発現す
るのに適したクローンの一つである。なお、European B
ioinformatics Institute (Hinston Hall, Cambridge,
GB) などの配列データバンクから得ることができる公表
されているbioB、nifU、およびnifS遺伝子
の配列をもとに、当該分野で公知の方法(EP747 483 な
どを参照)に従ってこれらの遺伝子DNAを合成するこ
とも可能である。如何なるBIOB、NIFUまたはN
IFSをコードするDNA配列でも、公表されているD
NA配列にもとづいて、周知のPCR技術により任意の
微生物から単離することが可能である。そのような微生
物はIndustrial Property 〔(1991) 1, 29-40 〕に記載
されている菌株保存機関、例えばThe American Type Cu
lture Collection (ATCC) などから入手することができ
る。
【0011】本発明において使用される微生物の培養は
既知の方法によって行うことができる。同化できる炭素
源、消化できる窒素源、無機塩そして微生物の生育に必
要な栄養素を含有する水性培地を水性栄養培地として使
用することができる。炭素源としては、例えばグルコー
ス、フラクトース、ラクトース、ガラクトース、シュー
クロース、マルトース、澱粉、デキストリンまたはグリ
セリンなどを使用することができる。窒素源としては、
例えばペプトン、脱脂大豆粕、コーンスティープリカ
ー、肉エキス、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、
尿素またはこれらの混合物を使用することができる。さ
らに無機塩としては、カルシウム、マグネシウム、亜
鉛、マンガン、コバルト、鉄などの硫酸塩、塩酸塩また
はリン酸塩などを使用することができる。また必要な
ら、通常の栄養素もしくは動物オイル、野菜オイル、も
しくは鉱物オイルなどの消泡剤を水性栄養培地に添加す
ることもできる。得られた微生物が抗生物質耐性マーカ
ーを有している場合、該当する抗生物質を培地に添加す
ることもできる。目的の遺伝子の発現がイソプロピル−
ベータ−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)によ
り誘導される場合、この化合物が培地中に存在すること
も可能である。培地のpHは5〜9が適当であるが、好ま
しくは6〜8が良い。培養温度は10〜45℃が適当で
あるが、好ましくは25〜40℃が良い。培養時間は通
常1〜5日間であるが、1〜3日間が好ましい。
【0012】培養により得られた菌体からの無細胞抽出
液の調製には超音波処理、ガラスビーズ存在下での破砕
またはフレンチプレスによるものなどの常法が利用でき
る。細胞破砕後、得られた溶液は細胞残骸の分離のため
遠心操作され、その上清は無細胞抽出液として使用でき
る。
【0013】酵素反応系は反応成分として上記のように
調製された無細胞抽出液中に含まれるBIOBとNIF
Uおよび/もしくはNIFSか部分精製された同反応成
分を含有する。上記のタンパク質に加えて、本反応の基
質としてデスチオビオチンが添加される。デスチオビオ
チンの添加量は使用される酵素反応系に応じて変更でき
る。D−型もしくはD−型とL−型の混合物であるデス
チオビオチンが基質として使用できる。S−アデノシル
メチオニン、L−システインおよびデアザリボフラビン
またはその機能的同等物のような電子供与体の添加は本
反応を促進する。本反応のためのデアザリボフラビンま
たはその機能的同等物のような電子供与系(特に人工的
電子供与体として)の代わりに、NADPHとともにフ
ェレドキシン−NADPレダクターゼとフラボドキシン
を生理的電子供与系として使用することができる。これ
らの添加成分の至適濃度は使用される酵素反応系に応じ
て変更できる。しかし一般に、50μM 〜2mM S−ア
デノシルメチオニン、10μM 〜2mM L−システイン
および10〜1,000μM デアザリボフラビンが推奨
される。
【0014】反応進行のため、ビオチン生成に悪影響を
およぼさない緩衝液が利用できる。Tris−HCl緩衝液
が好ましく使用できる。酵素反応はpH領域6.0〜8.
5、さらに好ましくはpH領域7.0〜8.0で行うのが
適切である。反応温度は20〜45℃間、さらに好まし
くは25〜40℃間が適切である。反応促進にデアザリ
ボフラビンを使用する場合は、反応混合物から約10cm
の距離をおいた蛍光灯からの照射を利用した光還元によ
り反応が開始される。反応時間は30分から3時間程度
である。酵素が活性を有している限り、より長い反応時
間も有効である。
【0015】前記の酵素反応系の他に、nifUとni
fS遺伝子を直接利用することも可能である。例えば、
bioB、nifUおよびnifS遺伝子をすでに記載
したように調製し、単一もしくは独立した複数のプラス
ミドに組込み、エシェリヒア・コリのような宿主微生物
に通常の形質転換法により導入する。そして、培養系も
しくは休止菌体系によりデスチオビオチンからビオチン
を生産することも可能である。また所望により、この微
生物の無細胞抽出液を用いた酵素反応系も利用すること
ができる。bioB、nifUおよびnifS遺伝子を
同時に高発現するように改良されている如何なるエシェ
リヒア・コリも利用することが可能である。これらの菌
株中では、特にエシェリヒア・コリJM109(pTr
cEB1、pKNnif05)およびエシェリヒア・コ
リJM109(pKNnif06)が好ましい。
【0016】前記の条件でデスチオビオチンから生産さ
れたビオチンは容易に回収することができる。この目的
のためには、ビオチンの種々の性質に適応した、ある生
産物を溶液から抽出する一般的な方法を使用することが
できる。したがって、例えば、固形物を溶液から除去し
た後、濾液中のビオチンを活性炭吸着させ、溶出させ、
さらにイオン交換樹脂で精製すれば良い。別の方法とし
ては、濾液を直接イオン交換樹脂に供し、溶出後、目的
の生産物をアルコールと水の混合物から再結晶させても
良い。
【0017】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に
より限定されるものではない。
【0018】実施例1エシェリヒア・コリbioB遺
伝子のクローニングおよび発現 (1)染色体DNAの調製 エシェリヒア・コリHB101〔J. Mol. Biol., 41, 4
59 (1969);宝酒造株式会社〕をLB培地(トリプトン1
%、酵母エキス0.5%、塩化ナトリウム0.5%;pH
7.5)100ml中で37℃、10時間培養を行い、菌
体を遠心分離で集めた。菌体からフェノール法(Experim
ents with gene fusions, Cold SpringHarbor Laborato
ry Press 1984, pp. 137-139; Sambrook et al. 1989 "
Molecular Cloning", Cold Spring Harbor Laboratory
Press) により染色体DNAを抽出精製し、0.7mgの
染色体DNAを得た。
【0019】(2)遺伝子ライブラリーの調製 図1に示す方法に従い、(1)で得られた染色体DNA
3μg をNcoIとHaeIII を用いて完全に切断し、
アガロースゲル電気泳動により1.2〜1.5kbのDN
A断片を単離した。このDNA断片をNcoIとSma
Iで切断したベクタープラスミドpTrc99A(Pharm
acia Biotech Co., Pharmacia, Uppsala, Sweden) とDN
A ligation Kit(宝酒造株式会社)を用いて使用説明書
に従い連結させた。次いで、連鎖反応後のDNAを常法
(Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory
Press 1982, pp. 252-253)に従いエシェリヒア・コリJ
M109〔Gene, 33, 103 (1985)〕に導入し、LB寒天
培地上で100μg/mlのアンピシリン耐性を示す形質転
換株を選んだ。その結果、強力なトリプトファン/ラク
トースハイブリッドプロモーター(trcプロモータ
ー)〔Gene, 69, 301-315 (1988)〕の下流に染色体DN
A断片が挿入された、3,000種類のクローンを遺伝
子ライブラリーとして得た。
【0020】遺伝子ライブラリーを有するアンピシリン
耐性形質転換株を100μg/mlのアンピシリンを含むL
B培地50mlで37℃、16時間培養を行い、遠心分離
により菌体を回収した。得られた菌体から、アルカリ変
性法(Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laborat
ory Press 1982, pp.90-91) によりプラスミドDNAプ
ールを抽出した。
【0021】(3)エシェリヒア・コリbioB遺伝子
を有する組換えプラスミドの選択 (2)で得られたプラスミドDNAプールを常法に従い
エシェリヒア・コリbioB遺伝子欠損変異株R875
〔J. Bacteriol., 112, 830-839 (1972)〕に導入した。
エシェリヒア・コリbioB遺伝子を有するクローンを
得るために、アンピシリン耐性かつビオチン非要求性を
示す形質転換株を100μg/mlアンピシリン、0.07
5U/mlアビジンおよび0.1mMイソプロピル−ベータ−
D−チオガラクトピラノシド(以後、IPTGと略す)
を含むLB寒天培地上で選択した。
【0022】得られた形質転換株の一つを100μg/ml
アンピシリンを含むLB培地で培養し、菌体から組換え
プラスミドを抽出し、単離したプラスミドを制限酵素を
用いて分析した。この組換えプラスミドはbioB遺伝
子を含む1.3kbのNcoI−HaeIII 断片を有して
おり、pTrcEB1(図2参照)と命名した。また、
このpTrcEB1を持つエシェリヒア・コリJM10
9をエシェリヒア・コリJM109(pTrcEB1)
とした。
【0023】(4)エシェリヒア・コリ中でのbioB
遺伝子の発現 エシェリヒア・コリJM109(pTrcEB1)を1
00μg/アンピシリンを含むLB培地で37℃、一晩前
培養し、この前培養液0.1mlを試験管中の同じ培地5
mlへ移した。37℃、3時間培養後、trcプロモータ
ーを誘導するためにIPTGを2mMになるように添加
し、4時間培養を続けた。菌体を回収し、生理食塩水で
洗浄した後、菌体を超音波処理により破砕した。bio
B遺伝子の発現の確認を行うために、全細胞タンパク質
についてLaemmli の方法〔Nature,227, 680-685 (1970)
〕に従い、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を行った。BI
OBは全細胞タンパク質の約2%まで高生産されてい
た。
【0024】実施例2BIOBの単離 エシェリヒア・コリJM109(pTrcEB1)を1
00μg/mlのアンピシリンを含む2L テリフィック・ブ
ロース(TB; 24g/L 酵母エキス/ディフコ社製、1
2g/L トリィプトン/ディフコ社製、4g/L グリセリ
ン、2.31g/Lリン酸一カリウム、12.54g/L リ
ン酸二カリウム)で好気的に37℃、3時間培養した。
BIOBタンパク質の発現は1mMのIPTG添加後さら
に3時間培養することにより誘導させた。細胞は8,0
00×g、20分の遠心分離で集菌し、0.1M NaC
lと1mM EDTAを含む20mM Tris −HCl/pH
8.1(以後、TBと略す)で洗菌後、1mM EDTA
を含まない同バッファーで再度洗菌し、−80℃で使用
まで凍結保存した。以下のカラム操作は特に記述のない
場合は室温下で実施し、他の操作は4〜10℃で実施し
た。BIOBはカラム・クロマトグラフィーでの赤色バ
ンドと一致するSDS−PAGE上での分子量37kDa
のタンパク質バンドとして追跡した。細胞は5mM 2−
メルカプトエタノール(以後、2−MEと略す)を含む
60mlのTBを用いて融解後、0.25mMフェニルメチ
ルスルホニルフルオロリド、10μg/mlデオキシリボヌ
クレアーゼIおよび10μg/mlリボヌクレアーゼA存在
下でフレンチプレスによって破砕し、細胞残骸は15,
000×g、30分の遠心分離で除去した。溶液は5mM
2−MEを含むTBで200mlにした後、同容量(2
00ml)の20%硫安 (w/v)を含むTBを添加した。1
mM EDTA添加後、溶液中のタンパク質は2mM 2−
MEと10%硫安を含むTBで平衡化したPhenyl-Toyop
earl 650M (4.4×10cm; 東ソー株式会社)に吸着
させ、同平衡化バッファーで洗浄後、10%硫安を含ま
ない同平衡化バッファーで溶出させた。溶出画分は4倍
容の2mM 2−MEを含むTBで希釈し、2mM 2−M
Eを含むTBで平衡化したQ-Sepharose(4.4×10c
m; Pharmacia Biotech Co.)に吸着させた。同平衡化バ
ッファーで洗浄後、溶出は1,200mlの0〜0.5M
NaClの直線濃度勾配により実施した。NaCl濃度
0.3M 付近溶出のBIOBピークを回収し、10%硫
安(w/v) 添加後、2mM 2−MEと10%硫安(w/v) を
含むTBで平衡化したPhenyl-Toyopearl 650S (2.2
×5cm; 東ソー株式会社製)に吸着させた。同平衡化バ
ッファーで洗浄後、溶出は250mlの10〜0%硫安
(w/v)の直線濃度勾配により実施した。硫安濃度6%付
近溶出のBIOBピークを回収し、Centriprep-30 (Ami
con, Inc.)により約3mlに濃縮後、2mM 2−MEと
0.25M NaClを含むTBで平衡化したHiPrep Sep
hacryl S200HR 26/60 (Pharmacia BiotechCo.)を通過
させた。赤色をともなうBIOBピークを回収し、同容
量の2mM2−MEを含むTBで希釈した後、同希釈バッ
ファーで平衡化したRESOURCE Q6ml(Pharmacia Biotec
h Co. )に吸着させた。洗浄後、溶出は120mlの0〜
0.5M NaClの直線濃度勾配により実施した。赤色
をともなうBIOBピークを回収した。貯蔵前に、BI
OBは1mMチオスレイトール(以後、DTTと略す)を
含む50mM Tris −HCl/pH8.1バッファーで約1
mg/ml タンパク質終濃度に希釈後、100μM FeCl
3 、50μM Na2 Sと室温下2時間嫌気的にインキュ
ベートさせた。余剰のイオンとDTTは0.2mM DT
Tを含む0.1M Tris−HCl/pH7.5バッファーで
平衡化したSephadex G-25 (M, 1.5 x18 cm, Pharmacia
Biotech Co.)を通過させることにより除去した。BI
OBタンパク質は20〜30mg/ml タンパク質終濃度ま
で濃縮した後、−80℃に貯蔵した。上記の方法で調製
されたBIOBタンパク質の純度はSDS−PAGE上
で分子量約37kDa を示す単一バンドとして80%以上
と推定された(図3参照)。上記の方法で調製されたB
IOBタンパク質は典型的な鉄/イオウタンパク質の吸
収スペクトルパターンを示した(図4参照)。
【0025】実施例3クレビシエラnifUおよびn
ifS遺伝子のクローニングおよび発現 (1)染色体DNAの調製 クレビシエラ・ニューモニエM5a1〔Nature, 237, 1
02 (1972) 〕をLB培地50mlで37℃、10時間培養
した。菌体を遠心分離により回収し、染色体DNAをフ
ェノール法により抽出した。
【0026】(2)遺伝子ライブラリーの調製 図5に示した方法に従い、クレビシエラ・ニューモニエ
nifUおよびnifS遺伝子のクローニングを行っ
た。染色体DNA(2μg)をBamHIにより完全に切
断し、アガロースゲル電気泳動により2.3〜2.6kb
のDNA断片を得た。ベクタープラスミドpUC19
(宝酒造株式会社)をBamHIで完全に切断した後、
自己連結を避けるためにアルカリホスファターゼによる
処理を行った。得られた染色体DNA断片をDNA ligati
on Kit(宝酒造株式会社)を使用して上記処理を行った
pUC19に連結し、連鎖反応後のDNAを常法に従い
エシェリヒア・コリJM109に導入した。LB寒天培
地上で100μg/mlアンピシリン耐性形質転換株を選択
し、染色体DNA断片を持つ2,000種類のクローン
を遺伝子ライブラリーとして得た。
【0027】(3)クレビシエラ・ニューモニエnif
U、nifS遺伝子を有するクローンの選択 クレビシエラ・ニューモニエnifU、nifS遺伝子
を有するクローンの選択はManiatisらによる方法(Molec
ular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press
1982, pp. 326-328)によって記載されたプロトコルに従
って、コロニーハイブリダイゼーションにより行った。
【0028】寒天培地上で生育したコロニーをナイロン
膜(Hybond-N, Amersham Co.) に移し、アルカリにより
溶菌させた後、変性したDNAを膜上に固定した。ハイ
ブリダイゼーションはDIG DNA Labeling and Detection
system (Boehringer Mannheim Co., Mannheim, German
y)を使用し、使用説明書に従って行った。nifU、n
ifS遺伝子の一部の配列を有する2本のオリゴヌクレ
オチドを合成した。この配列を以下に示す: nifUプローブ 5′AGAGGAGCACGACGAGGGCAAGCTGATC
TGCAAAT nifSプローブ 5′CGTTGGTCAGCGTGATGTGGGCGAATAA
CGAAACC 2本のオリゴヌクレオチドの3′末端をDIG Oligonucle
otide 3'-End LabelingKit (Boehringer Mannheim Co.)
により標識し、2本の標識オリゴヌクレオチドの混合
物をハイブリダイゼーション用プローブとして使用し
た。プローブがハイブリダイズしたクローンはDIG Lumi
nescent Detection Kit (Boehringer Mannheim Co.) に
より検出した。その結果、nifU、nifS遺伝子を
有するクローンとして26個の候補が得られた。
【0029】4個の候補クローンを選び、候補クローン
を持つ形質転換株を100μg/mlのアンピシリンを含む
LB培地で培養した。菌体からアルカリ変性法により組
換えプラスミドを抽出し、制限酵素(BamHI、Vs
pI、ScaI)による解析を行った。次いで、ALFred
DNA sequencer (Pharmacia Biotech Co.)を使用して挿
入DNA断片の両末端から300〜400塩基の配列を
決定した。決定された塩基配列はBeynonにより報告され
ているクレビシエラ・ニューモニエのnifU、Sクラ
スターの塩基配列〔J. Bacteriol., 169, 4024-4029 (1
987)〕と同じ配列であった。この結果は、得られたクロ
ーンがクレビシエラ・ニューモニエのnifU、Sクラ
スターを有していることを示していた。nifU、Sク
ラスターがベクター中のラクトース(lac)プロモー
ターと同方向に挿入された組換えプラスミドをpKNn
if01と命名した。また、nifU、Sクラスターが
lacプロモーターと逆方向に挿入された組換えプラス
ミドをpKNnif02と命名した(図5参照)。
【0030】(4)組換えプラスミドpKNnif03
の構築(図6参照) ベクタープラスミドpBluescriptII-SK+ (東洋紡株式会
社)をHincIIとBamHI完全に切断した。組換え
プラスミドpKNnif02をVspIで完全に切断
し、末端をDNA Blunting Kit(宝酒造株式会社)により
平滑化した後、BamHIで完全切断した。nifU、
Sクラスターを含む2.4kbの断片をアガロースゲル電
気泳動により得た。2.4kbの断片を切断処理を行った
pBluescriptII-SK+ にDNA ligation Kitを使用して挿入
し、組換えプラスミドpKNnif03を得た。
【0031】(5)組換えプラスミドpKNnif04
の構築(図7参照) ベクタープラスミドpTrc99AをKpnIとBam
HIで完全に切断した。組換えプラスミドpKNnif
03をKpnIとBamHIで完全に切断し、アガロー
スゲル電気泳動によりnifU、Sクラスターを含む
2.4kbのKpnI−BamHI断片を回収した.2.
4kbの断片を切断処理をしたpTrc99AとDNA liga
tion Kitを使用して連結させた。その結果、nifU、
Sクラスターがtrcプロモーターの下流に挿入された
組換えプラスミドpKNnif04を得た。組換えプラ
スミドpKNnif04を持つエシェリヒア・コリJM
109をエシェリヒア・コリJM109(pKNnif
04)と命名した。
【0032】(6)クレビシエラnifU、nifS遺
伝子の発現 エシェリヒア・コリJM109(pKNnif04)を
100μg/mlのアンピシリンを含むLB培地で30℃、
一晩前培養した。0.1mlの前培養液を5mlの同じ培地
入りの試験管に移した。30℃、3時間培養後、trc
プロモーターを誘導するためにIPTGを1mMになるよ
うに添加し、3時間培養を続けた。菌体を集め、生理食
塩水で洗浄後、超音波処理により菌体を破砕した。ni
fU、nifS遺伝子の発現の確認を行うために、全細
胞タンパク質についてLaemmli の方法〔Nature, 227, 6
80-685 (1970) 〕に従いSDS−PAGEを行った。N
IFU、NIFSは細胞中で高生産されていた。
【0033】実施例4NIFUおよびNIFS含有/
非含有のエシェリヒア・コリ無細胞抽出液の調製 エシェリヒア・コリJM109(pKNnif04)お
よびエシェリヒア・コリJM109(pTrc99A)
を100μg/mlのアンピシリンを含むテリフィック・ブ
ロース(実施例2参照)で好気的に30℃、3時間培養
した。NIFUおよびNIFSの発現は1mM IPTG
添加後さらに3時間培養することで誘導させた。細胞は
8,000×g、20分の遠心分離で集菌し、0.1M
NaClと1mM EDTAを含むTBで洗菌後、1mM
EDTAを含まない同バッファーで2度洗菌し、−80
℃で使用まで凍結保存した。
【0034】それぞれの株の無細胞抽出液は以下のよう
に調製した。細胞は解凍し、湿式細胞重量に対して約2
倍容の、0.2mM 2−MEを含む0.1M Tris−HC
l/pH7.5で懸濁した。懸濁液中の細胞は脱気、アル
ゴン置換させた後にアルゴン封入した密閉チューブ中で
ソニケーター(Bioruptor,コスモバイオ社製)により破
砕した。不溶性物質は100,000×g、30分の遠
心分離で除去した。得られた上清を無細胞抽出液として
使用した。この無細胞抽出液の総タンパク質濃度は6%
トリクロロ酢酸によるタンパク質沈殿、アセトンによる
タンパク質洗浄後、BCAタンパク質アッセイシステム
(PIERCE, Rockford, IL 61105, USA)により定量した。
上記の方法によりタンパク質濃度約30mg/ml の無細胞
抽出液が得られた。NIFUおよびNIFSを発現する
エシェリヒア・コリJM109(pKNnif04)の
無細胞抽出液はpTrc99Aを持つエシェリヒア・コ
リJM109と同タンパク質濃度下で比較して著しい赤
色を示した。無細胞抽出液はアルゴン封入状態で−80
℃で保存した。
【0035】実施例5In vitro酵素反応(DAFシス
テム) 酵素反応混合液は全容量50μl 中に100μM デスチ
オビオチン、1,000μM S−アデノシルメチオニン
(SAM)、200μM L−システイン、50μM デア
ザリボフラビン(DAF)、0.6mg/ml (16μM)B
IOBタンパク質、20mgタンパク質/mlのエシェリヒ
ア・コリJM109(pKNnif04)およびエシェ
リヒア・コリJM109(pTrc99A)からの無細
胞抽出液の混合物および0.1M Tris−HCl/pH7.
5を含む。300μl ガラススピッツ管内の酵素反応混
合液は暗所下、弱い吸引とアルゴン加圧により嫌気状態
とした。反応は30℃で20W の蛍光灯から10cm距離
の光照射により開始させた。反応80分後、反応は95
℃加熱により停止させ、生成したビオチンはラクトバチ
ルス・プランタラム(ATCC8014)を用いた微生
物定量法で定量した。エシェリヒア・コリJM109
(pKNnif04)およびエシェリヒア・コリJM1
09(pTrc99A)からの2種類の無細胞抽出液は
反応混合液中に一定のタンパク質濃度20mg/ml で、さ
まざまな比率で混合させた。NIFUおよびNIFSを
発現しているエシェリヒア・コリJM109(pKNn
if04)の無細胞抽出液の比率が上昇するのに対応し
て、顕著なビオチン生産の増加が認められた。エシェリ
ヒア・コリJM109(pKNnif04)の無細胞抽
出液の含有率が64%の場合、対照より約1.8倍高い
ビオチン生産が認められた(表1)。
【0036】
【表1】
【0037】実施例6bioB、nifUおよびni
fS遺伝子を同時発現するエシェリヒア・コリの構築 (1)組換えプラスミドpKNnif05の構築(図8
参照) ベクタープラスミドpMW218(株式会社ニッポンジ
ーン)をKpnIとBamHIで完全に切断した。ni
fU、Sクラスターを含む2.4kbのKpnI−Bam
HI断片を実施例3で構築した組換えプラスミドpKN
nif03から単離し、切断したpMW218とDNA li
gation Kitを使用して連結させた。その結果、nif
U、Sクラスターがlacプロモーターの下流に挿入さ
れた組換えプラスミドpKNnif05が得られた。
【0038】ベクタープラスミドpMW218と組換え
プラスミドpKNnif05をエシェリヒア・コリJM
109(pTrcEB1)に常法に従い導入し、100
μg//ml のアンピシリンと10μg/mlのカナマイシンを
含むLB寒天培地上で形質転換株を選択した。組換えプ
ラスミドpTrcEB1とベクタープラスミドpMW2
18を持つエシェリヒア・コリJM109をエシェリヒ
ア・コリJM109(pTrcEB1およびpMW21
8) と命名した。また、組換えプラスミドpTrcEB
1とpKNnif05を持つエシェリヒア・コリJM1
09をエシェリヒア・コリJM109(pTrcEB
1、pKNnif05)と命名した。
【0039】(2)組換えプラスミドpKNnif06
の構築(図9参照) 組換えプラスミドpTrcEB1をBamHIで完全に
切断した後、自己連結を避けるためにアルカリホスファ
ターゼによる処理を行った。組換えプラスミドpKNn
if02をVspIで完全切断した。切断後のpKNn
if02の末端をDNA Blunting Kitを使用して平滑化
し、BamHIリンカー(宝酒造株式会社)をDNA liga
tion Kitを使用して連結させた。BamHIで完全に切
断した後、nifU、Sクラスターを含む2.4kbのB
amHI断片をアガロースゲル電気泳動により回収し
た。2.4kbの断片を上記処理を行ったpTrcEB1
にDNAligation Kitを使用して挿入した。その結果、b
ioB、nifU、nifS遺伝子がtrcプロモータ
ーの下流に挿入された組換えプラスミドpKNnif0
6が得られた。組換えプラスミドpKNnif06を持
つエシェリヒア・コリJM109をエシェリヒア・コリ
JM109(pKNnif06)と命名した。
【0040】(3)bioB、nifUおよびnifS
遺伝子のエシェリヒア・コリ中での同時発現 エシェリヒア・コリJM109(pTrcEB1、pK
Nnif05)およびエシェリヒア・コリJM109
(pKNnif06)を100μg/mlのアンピシリンと
10μg/mlのカナマイシンを含むLB培地および100
μg/mlのアンピシリンを含むLB培地中でそれぞれ30
℃、一晩前培養した。0.1mlの前培養液を5mlの同じ
培地入りの試験管に移した。30℃、3時間培養後、発
現を誘導するためにIPTGを1mMになるように添加
し、3時間培養を続けた。菌体を集め、生理食塩水で洗
浄後、超音波処理により菌体を破砕した。bioB、n
ifUおよびnifS遺伝子の発現の確認を行うため
に、全細胞タンパク質についてLaemmli の方法〔Natur
e, 227, 680-685 (1970) 〕に従い、SDS−PAGE
を行った。BIOB、NIFUおよびNIFSタンパク
質は細胞中でともに高生産されていた。
【0041】実施例7発酵によるビオチンの生産 (1)エシェリヒア・コリJM109(pTrcEB
1、pKNnif05)およびエシェリヒア・コリJM
109(pKNnif06)によるビオチンの生産エシ
ェリヒア・コリJM109(pTrcEB1、pMW2
18) とエシェリヒア・コリJM109(pTrcEB
1、pKNnif05) を100μg/mlのアンピシリ
ン、10μg/mlのカナマイシンおよび200μg/mlのデ
スチオビオチンを含む50mlのPC培地(グリセリン2
%、プロテアーゼペプトン5%、カザミノ酸2%、K2
HPO4 1%、KCl 0.05%、MgSO4 ・7H
2 O0.05%、MnSO4 4−6H2 O 0.001
%、FeSO4 ・7H2 O0.001%;pH7.0)に
植菌し30℃で3時間振とう培養を行った。そして、t
rcプロモーターを誘導するためにIPTGを1mMにな
るように添加し、30℃で27時間振とう培養を行っ
た。また、エシェリヒア・コリJM109(pTrc9
9A)、エシェリヒア・コリJM109(pTrcEB
1) およびエシェリヒア・コリJM109(pKNni
f06)は100μg/mlのアンピシリンと200μg/ml
のデスチオビオチンを含む50mlのPC培地に植菌し、
上記と同様に培養を行った。
【0042】培養終了後、1.5mlの培養液を遠心分離
して菌体を除き、培養上清を回収した。培養上清中のビ
オチン生産量はラクトバチルス・プランタラム(ATC
C8014)による微生物定量法により測定した。それ
ぞれ4株のビオチン生産量の平均を表2に示す。
【0043】
【表2】
【0044】実施例8NIFUおよびNIFSの単離 エシェリヒア・コリJM109(pKNnif04)を
100μg/mlのアンピシリンを含む1L テリフィック・
ブロースで好気的に26℃、3時間培養した。NIFU
およびNIFSの発現は1mM IPTG添加後さらに3
時間培養することにより誘導させた。細胞(5.4g湿
式重量)は8,000×g、20分の遠心分離で集菌
し、0.1M NaClと1mM EDTAを含む20mM T
ris −HCl/pH7.4バッファーで洗菌後、1mM E
DTAを含まない同バッファーで2度洗菌し、−80℃
で使用まで凍結保存した。
【0045】以下のカラム操作は特に記述のない場合は
室温下で嫌気的に実施し、他の操作は4〜10℃で嫌気
的に実施した。NIFUおよびNIFSタンパク質はS
DS−PAGE上のタンパク質バンドとして追跡した。
細胞を5mMジチオスレイトール(以後、DTTと略す)
を含む40mlの20mM Tris −HCl/pH7.4によっ
て融解後、0.5mMフェニルメチルスルホニルフルオロ
リド、10μg/mlデオキシリボヌクレアーゼI、10μ
g/mlリボヌクレアーゼAおよび5mMピリドキサルリン酸
存在下フレンチプレスによって破砕した。細胞残骸は
7,700×g、30分の遠心分離で除去し、不溶性画
分は48,000×g、30分の遠心分離で除去した。
溶液は同バッファーで50mlにした後、硫酸ストレプト
マイシンを1%(w/v) 終濃度で添加した。不溶物を4
8,000×g、20分の遠心分離で除去した後、上清
に固形硫安を30% 飽和濃度に添加した。室温下、10分
間の緩やかな撹拌後、NIFUおよびNIFSタンパク
質を含む沈殿を48,000×g、10分の遠心分離に
より得た。沈殿を5mM DTTを含む20mM Tris −H
Cl/pH7.4バッファーで再溶解後、48,000×
g、30分の遠心分離で得られる上清を5mM DTTを
含む20mM Tris −HCl/pH7.4バッファーで平衡
化したRESOURCE Q(6 ml, Pharmacia Biotech Co.)に吸
着させた。同バッファーで洗浄後、溶出を150mlの0
〜0.5M NaClの直線濃度勾配により行った。NI
FUおよびNIFSタンパク質はNaCl濃度0.3M
付近の20mlの画分に共溶出され、PM−30膜(Amic
on, Inc.)により3.5mlに濃縮した。濃縮されたタン
パク質溶液は5mM DTTと0.25M NaClを含む
20mM Tris −HCl/pH7.4バッファーを用いてHi
Prep Sephacryl S200HR 26/60 (Pharmacia Biotech C
o.)を通過させた。すべてのNIFSタンパク質はNI
FUタンパク質との複合体として、またNIFUタンパ
ク質の一部は単量体として回収された。NIFU/S複
合体は分子量約140kDa の位置に溶出され、NIFU
単量体は分子量約35kDa の位置に溶出された。18ml
のNIFU/S複合体を含む画分および24mlのNIF
U単量体を含む画分をそれぞれCentriPlus-30 (Amicon,
Inc.)により3mlに濃縮した後、−80℃で保存した。
【0046】実施例9精製NIFU/S複合体およびN
IFU単量体のビオチン生成に対する影響 無細胞抽出液を含まない酵素反応混合液は、全容量50
μl 中に100μM デスチオビオチン、1,000μM
SAM、200μM L−システイン、50μMデアザリ
ボフラビン、0.6mg/ml (16μM)BIOBタンパク
質、10mM DTTおよび0.1M Tris−HCl/pH
7.5を含んでいた。300μl ガラススピッツ管内の
酵素反応混合液は暗所下弱い吸引とアルゴン加圧により
嫌気状態とした。反応は30℃で20W 蛍光灯から10
cm距離の光照射により開始させた。反応80分後、反応
は95℃加熱により停止させ、生成したビオチンはラク
トバチルス・プランタラム(ATCC8014)を用い
た微生物定量法で定量した。
【0047】精製NIFU/S複合体および精製NIF
U単量体添加の酵素反応混合液に対する影響を検討し
た。13μM 精製NIFU/S複合体添加または30μ
M 精製NIFU単量体添加は約4倍高いビオチン生産を
示した。13μM 精製NIFU/S複合体および30μ
M 精製NIFU単量体添加は約9倍高いビオチン生産を
示した(表3参照)。
【0048】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】エシェリヒア・コリbioB遺伝子のクローニ
ング手順を示す。
【図2】組換えプラスミドpTrcEB1の構造を示す
略図である。
【図3】精製されたエシェリヒア・コリBIOBのSD
S−PAGEの結果を示す図である。
【図4】精製されたエシェリヒア・コリBIOBの吸収
スペクトルを示す図である。
【図5】クレビシエラ・ニューモニエnifUおよびn
ifSクラスターのクローニング工程および組換えプラ
スミドpKNnif02の構造を示す略図である。
【図6】クレビシエラ・ニューモニエnifUおよびn
ifSクラスターを有する組換えプラスミドpKNni
f03の構築工程を示す略図である。
【図7】nifU、nifS遺伝子発現プラスミドpK
Nnif04の構築工程を示す略図である。
【図8】nifU、nifS遺伝子発現プラスミドpK
Nnif05の構築工程を示す略図である。
【図9】bioB、nifU、nifS遺伝子発現プラ
スミドpKNnif06の構築工程を示す略図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年7月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】前記反応に使用されるNIFUとNIFS
としては、NIFUとNIFSを含有する無細胞抽出
液、または通常の酵素精製法により部分精製されたNI
FUとNIFSを用いることができる。デスチオビオチ
ンからビオチンへの変換反応に効果を示すものならば、
如何なるNIFUとNIFSをこの反応に用いても良
い。しかしながら、好ましくはクレビシエラ・ニューモ
ニエのNIFUとNIFSが良い。クレビシエラ・ニュ
ーモニエM5a1はnifUとnifS遺伝子を持つよ
く研究されている菌株である。クレビシエラ・ニューモ
ニエのnifUとnifS遺伝子は以下の方法により得
られる。まず、クレビシエラ・ニューモニエM5a1の
遺伝子ライブラリーはBamHIのような制限酵素によ
り切断されたDNA断片を使用して構築する。目的のn
ifUとnifS遺伝子はクレビシエラ・ニューモニエ
染色体DNA中の2.5kbのBamHI断片に含まれる
ことが知られているので〔J. Bacteriol., 169, 4024
(1987) 〕、2.3〜2.6kbの長さのDNA断片を回
収し、適当な微生物中で複製できるベクタープラスミド
に連結する。ベクタープラスミドpUC19(宝酒造株
式会社)とエシェリヒア・コリJM109は遺伝子ライ
ブラリーを構築するためのベクタープラスミドと宿主微
生物の適した組み合わせの一つである。報告されている
nifUとnifS遺伝子のDNA配列をもとに合成さ
れたオリゴヌクレオチドプローブを用いたコロニーハイ
ブリダイゼーションのような常法に従って目的のクロー
ンを選択することができる。次に、nifUとnifS
遺伝子を有するDNA断片を他の発現ベクタープラスミ
ドにサブクローニングする。pTrc99Aのような誘
導型発現ベクターはnifUとnifS遺伝子を発現す
るためには好ましい。エシェリヒア・コリJM109
(pKNnif04)はnifUとnifS遺伝子を発
現するのに適したクローンの一つである。なお、Europe
an Bioinformatics Institute (Hinston Hall, Cambrid
ge, GB) などの配列データバンクから得ることができる
公表されているbioB、nifU、およびnifS遺
伝子の配列をもとに、当該分野で公知の方法(EP747 48
3 などを参照)に従ってこれらの遺伝子DNAを合成す
ることも可能である。如何なるBIOB、NIFUまた
はNIFSをコードするDNA配列でも、公表されてい
るDNA配列にもとづいて、周知のPCR技術により任
意の微生物から単離することが可能である。そのような
微生物はIndustrial Property 〔(1991) 1, 29-40 〕に
記載されている菌株保存機関、例えばThe American Typ
e Culture Collection (ATCC) などから入手することが
できる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】実施例2BIOBの単離 エシェリヒア・コリJM109(pTrcEB1)を1
00μg/mlのアンピシリンを含む2L テリフィック・ブ
ロース(TB; 24g/L 酵母エキス/ディフコ社製、1
2g/L トリィプトン/ディフコ社製、4g/L グリセリ
ン、2.31g/Lリン酸一カリウム、12.54g/L リ
ン酸二カリウム)で好気的に37℃、3時間培養した。
BIOBタンパク質の発現は1mMのIPTG添加後さら
に3時間培養することにより誘導させた。細胞は8,0
00×g、20分の遠心分離で集菌し、0.1M NaC
lと1mM EDTAを含む20mM Tris −HCl/pH
8.1(以後、TBと略す)で洗菌後、1mM EDTA
を含まない同バッファーで再度洗菌し、−80℃で使用
まで凍結保存した。以下のカラム操作は特に記述のない
場合は室温下で実施し、他の操作は4〜10℃で実施し
た。BIOBはカラム・クロマトグラフィーでの赤色バ
ンドと一致するSDS−PAGE上での分子量37kDa
のタンパク質バンドとして追跡した。細胞は5mM 2−
メルカプトエタノール(以後、2−MEと略す)を含む
60mlのTBを用いて融解後、0.25mMフェニルメチ
ルスルホニルフルオロリド、10μg/mlデオキシリボヌ
クレアーゼIおよび10μg/mlリボヌクレアーゼA存在
下でフレンチプレスによって破砕し、細胞残骸は15,
000×g、30分の遠心分離で除去した。溶液は5mM
2−MEを含むTBで200mlにした後、同容量(2
00ml)の20%硫安 (w/v)を含むTBを添加した。1
mM EDTA添加後、溶液中のタンパク質は2mM 2−
MEと10%硫安を含むTBで平衡化したPhenyl-Toyop
earl 650M (4.4×10cm; 東ソー株式会社)に吸着
させ、同平衡化バッファーで洗浄後、10%硫安を含ま
ない同平衡化バッファーで溶出させた。溶出画分は4倍
容の2mM 2−MEを含むTBで希釈し、2mM 2−M
Eを含むTBで平衡化したQ-Sepharose(4.4×10c
m; Pharmacia Biotech Co.)に吸着させた。同平衡化バ
ッファーで洗浄後、溶出は1,200mlの0〜0.5M
NaClの直線濃度勾配により実施した。NaCl濃度
0.3M 付近溶出のBIOBピークを回収し、10%硫
安(w/v) 添加後、2mM 2−MEと10%硫安(w/v) を
含むTBで平衡化したPhenyl-Toyopearl 650S (2.2
×5cm; 東ソー株式会社製)に吸着させた。同平衡化バ
ッファーで洗浄後、溶出は250mlの10〜0%硫安
(w/v)の直線濃度勾配により実施した。硫安濃度6%付
近溶出のBIOBピークを回収し、Centriprep-30 (Ami
con, Inc.)により約3mlに濃縮後、2mM 2−MEと
0.25M NaClを含むTBで平衡化したHiPrep Sep
hacryl S200HR 26/60 (Pharmacia BiotechCo.)を通過
させた。赤色をともなうBIOBピークを回収し、同容
量の2mM2−MEを含むTBで希釈した後、同希釈バッ
ファーで平衡化したRESOURCE Q6ml(Pharmacia Biotec
h Co. )に吸着させた。洗浄後、溶出は120mlの0〜
0.5M NaClの直線濃度勾配により実施した。赤色
をともなうBIOBピークを回収した。貯蔵前に、BI
OBは1mMジチオスレイトール(以後、DTTと略す)
を含む50mM Tris −HCl/pH8.1バッファーで約
1mg/ml タンパク質終濃度に希釈後、100μM FeC
3 、50μM Na2 Sと室温下2時間嫌気的にインキ
ュベートさせた。余剰のイオンとDTTは0.2mM D
TTを含む0.1M Tris−HCl/pH7.5バッファー
で平衡化したSephadex G-25 (M, 1.5x 18 cm, Pharmaci
a Biotech Co.)を通過させることにより除去した。B
IOBタンパク質は20〜30mg/ml タンパク質終濃度
まで濃縮した後、−80℃に貯蔵した。上記の方法で調
製されたBIOBタンパク質の純度はSDS−PAGE
上で分子量約37kDa を示す単一バンドとして80%以
上と推定された(図3参照)。上記の方法で調製された
BIOBタンパク質は典型的な鉄/イオウタンパク質の
吸収スペクトルパターンを示した(図4参照)。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】(3)クレビシエラ・ニューモニエnif
U、nifS遺伝子を有するクローンの選択 クレビシエラ・ニューモニエnifU、nifS遺伝子
を有するクローンの選択はManiatisら(Molecular Cloni
ng, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1982, pp.
326-328)によって記載されたプロトコルに従って、コロ
ニーハイブリダイゼーションにより行った。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】(4)組換えプラスミドpKNnif03
の構築(図6参照) ベクタープラスミドpBluescriptII-SK+ (東洋紡株式会
社)をHincIIとBamHIで完全に切断した。組換
えプラスミドpKNnif02をVspIで完全に切断
し、末端をDNA Blunting Kit(宝酒造株式会社)により
平滑化した後、BamHIで完全切断した。nifU、
Sクラスターを含む2.4kbの断片をアガロースゲル電
気泳動により得た。2.4kbの断片を切断処理を行った
pBluescriptII-SK+ にDNA ligation Kitを使用して挿入
し、組換えプラスミドpKNnif03を得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19) (C12P 17/18 C12R 1:19) (72)発明者 喜安 達也 神奈川県藤沢市本町3−9−3−103 (72)発明者 長橋 喜恵 神奈川県藤沢市湘南台6−3−2−203

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 bioB遺伝子産物(BIOB)とni
    fU遺伝子産物(NIFU)および/またはnifS遺
    伝子産物(NIFS)を含有する酵素反応系とデスチオ
    ビオチンを接触させ、得られたビオチンを反応混合物か
    ら単離することを特徴とする、デスチオビオチンからの
    ビオチンの製造方法。
  2. 【請求項2】 bio遺伝子産物(BIOB)とnif
    U遺伝子産物(NIFU)および/またはnifS遺伝
    子産物(NIFS)をコードするDNA配列そのもの、
    もしくはこれらのDNA配列を有する単一または独立し
    た複数のプラスミドにより形質転換された微生物を水性
    栄養培地中でデスチオビオチンの存在下で培養し、得ら
    れたビオチンを培養液から単離することを特徴とする、
    デスチオビオチンからのビオチンの製造方法。
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