JPS61268183A - Dna,組換体dnaおよびそれらを含む微生物 - Google Patents

Dna,組換体dnaおよびそれらを含む微生物

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JPS61268183A
JPS61268183A JP60110565A JP11056585A JPS61268183A JP S61268183 A JPS61268183 A JP S61268183A JP 60110565 A JP60110565 A JP 60110565A JP 11056585 A JP11056585 A JP 11056585A JP S61268183 A JPS61268183 A JP S61268183A
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JP
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dna
bacillus
plasmid
recombinant
recombinant dna
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JP60110565A
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Haruhisa Hirata
晴久 平田
Hirosuke Okada
岡田 弘輔
Seiji Negoro
根来 誠司
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Wakamoto Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Wakamoto Pharmaceutical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01023Beta-galactosidase (3.2.1.23), i.e. exo-(1-->4)-beta-D-galactanase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • C12N15/75Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for Bacillus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2468Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1) acting on beta-galactose-glycoside bonds, e.g. carrageenases (3.2.1.83; 3.2.1.157); beta-agarase (3.2.1.81)
    • C12N9/2471Beta-galactosidase (3.2.1.23), i.e. exo-(1-->4)-beta-D-galactanase

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の目的) 本発明は好熱菌バシルス・ステアロサーモフィルス由来
のプロモーター領域を含むDNA。
そのDNAを組込んだ組換体DNAおよびそれらを含む
微生物に関するものである。近年遺伝子操作技術の発達
ζ二より、外来遺伝子由来の蛋白質を微生物を用いて大
量生産することが可能になってきている。
微生物によるこれら蛋白質生産(二関する遺伝子の発現
のためC二は強いプロモーターを用いることが重要な要
素の一つである。
従来、大腸菌を宿主とする系では強いプロモーターを含
む発現ベクターの開発が進み、  trpプロモーター
、  lacプロモーター、  1ppプロモーター、
  phoプロモーター等が利用されている。
一方、枯草菌に代表されるパシルス属細菌は安全性、蛋
白質の菌体外分泌能等の点で、大腸菌に比べて優れた宿
主であるが2発現ベクターの開発はかなり遅れている。
従来、バシルス属細菌C;おける発現ベクターの作成と
その利用C二関しては枯草菌のファージspo 2のプ
ロモーターを利用したプラスミドpPL608 (i;
’ −y (Gene)第16巻、199頁、  19
81年、〕。
枯草菌の染色体DNA上の未同定のプロモーターを利用
したpGR71シリーズのプラスミド〔モレキュラー・
クローニング・アンド・ジーン・レギュレーション・イ
ン・バシリイ(MolecularCloning a
nd Gene Regulation in Bac
illi)、第311頁。
アカデミツク・プV ス(Academic Pres
s )、 1982年、〕。
パシルス・ライヘニホルミスのペニンリナーゼ遺伝子(
pen P)のプロモーターを利用したプラスミド(モ
レキュラー・クローニング・アンド・ジーン・レギュレ
ーション・イン・パシリイ。
第159頁、アカデミツク・プレス、  1982年)
等があげられるが、いずれもプロモーターの下流(:組
込んだ外来遺伝子の発現量がまだ充分とはいえない。
本発明者等は、先C:遺伝子組換え技術を利用してバシ
ルス・ステアロサーモフィルスの耐熱性β−ガラクトシ
ダーゼ遺伝子(bga B )をベクターを介して枯草
菌に導入することに成功し、この枯草菌が細胞蛋白質当
り6〜10%lニーも及ぶ耐熱性β−ガラクトシダーゼ
を生産することを見出した。
本発明は、この耐熱性β−ガラクトシダーゼの枯草菌に
おける高発現機構を利用したパシルス属細菌を宿主とす
る発現ベクターの開発を目的とする研究過程(=於いて
好熱菌パシルス・ステアロサーモフィルス由来のプロモ
ーターが強いプロモーター活性を有することを見出し、
そのDNA構造を解明したことに基くものであり。
本発明により目的ポリペプチドの発現に好適なパシルス
属細菌に於ける発現ベクターの作製を可能(ニジたもの
である。
(発明の構成) 本発明は好熱菌パシルス・ステアロサーモフィルス由来
のプロモーターを含む式〔I〕で示されるDNA、その
DNAを組込んだ組換体DNAおよびそれらを含む微生
物(=関するものである。
5’  GGCCTATATATTTGGTTGTTT
TTAA3’  CCGGATATATAAACCAA
CAAAAATTTTAAAAAATATATATTT
ATTTAGTAAATTTTTTATATATAAA
TAAATCATAAATATTGTTGTTGACA
AATACTAATTTATAACAACAACTGT
TTATGATTA、TTTTAACTTAAT’l’
TATAATTAAACTAAAATTGAATTAA
ATATTAATTTGバシルス・ステアロサーモフィ
ルスから単離したbga B遺伝子は大腸菌プラスミド
pH01,−G2(特願昭58−171077号)ある
いは枯草菌プラスミド田G5(特願昭59−20296
5号)にクローン化されている。
このbga f3遺伝子からのbga Bプロモーター
領域を含むDNAの単離はプラスミドpH01,pH0
2あるいはpH05を制限酵素で切断することC二より
行うことが出来る。
そのDNAを組込んだ組換体DNAの調製は。
単離したDNAと制限酵素で切断したベクターDNAと
をT4DNAリガーゼで連結することにより行うことが
出来る。
ここで用いるベクターDNAとしてはpUB 110゜
1)E194. pC194,pBD9. pTP4.
 pPL603.  等のパシルス属細菌で複製可能な
プラスミドが好適である。
上記方法で得られた組換体DNAのパシルス属細菌への
導入はプロトプラスト形質転換法〔モレキュラー・アン
ド・ゼネラル・ゼネテイックス(Molecular 
and General Genetics)、第16
8巻。
111頁、 1979年、)C二より行うことが出来る
組換体DNA(即ち、bgaB遺伝子のプロモーターを
含むDNAを組込んだベクターDNA)を有する菌株の
選択方法は、当該組換体DNAの調製C:使用した制限
酵素やベクターDNAの種類によっても異なるが2例え
ば制限酵素としてEco RIとPst lを用いベク
ターとしてpPL603を用いた場合には、このbga
 BプロモーターC:より下流のcat−86遺伝子が
発現するのでクロラムフェニコールとカナマイシンを含
むDM3寒天培地C:生育可能なコロニーとして選択出
来る。
なおりM3寒天培地は次の8溶液を別、滅菌後混合して
調製する。
1)  4チ寒天          200−2) 
IMコハク酸ナトリウム(pH7,3)     50
011t13)5チカザミノ酸        100
−4)10%酵母エキス        50−3.5
係リン酸2カリウム+   、。。d5)1.5チリン
酸lカリウム 6)20チグルコース        251L17)
  IMMgcZ、                
20y8)2チ牛血清アルブミン      5d次い
で、上記方法で得られた組換体DNA菌株より組換体D
NAをアルカリ抽出法〔ニークレイツク・アシッド・リ
サーチ(Nucleic Ac1dsResearch
 )第7巻、 1513頁、 1979年、〕(二よっ
て単離し、該DNAが組込まれていることをジデオキシ
法〔チイx y ス(5cience ) 第214巻
、 1205頁。
1981年、〕 で塩基配列を決定し確認する。
次に9本発明の詳細な説明するため実施例を示す。
なお、以下)二示す実施例は、DNA供与体としてbg
a B遺伝子をクローン化したプラスミドpH02を保
持する大腸菌エシェリヒア・コ!J 294−43(p
H02)(微工研菌寄第7233号)を、ベクターDN
AとしてpPL603 (ジャーナル・オブ・バタテリ
オロジ−(Journal of Bacteriol
ogy)第146巻、  1162頁、  1981年
、〕を、宿主微生物としてパシルス・ズブチリスRM1
25(モレキュラー・アンド・ゼネラル・ゼネティック
ス第152巻。
65頁、  1977年、)〔本微生物はオハイオ州立
大学。
パシルス・ゼネティック拳ストック・セン9−(Bac
illus Genetic 5tock Cente
r) (:パシルス・ズブチリスI A 253として
保存されており、誰でも入手可能である。〕 をそれぞれ利用して行った例である。
実施例1.(bga B遺伝子のプロモーターを含むD
NAの単離) エシェリヒア・コリ294−43 (pH02)をM9
培地(Na、 HPO45,8ji/l、 KH2PO
23l/l 。
NaCL 59/l、 NH4cz 1 i/L、 C
aC/411m+5;’/’4Mg5Oa 95′It
9/4 Fect31,6iy/4  カザミノ酸51
1/l、  グルコース4.y/z) 1501111
中、37℃で培養液の600 nmの吸光度が0.6−
1.0になるまで培養後、200μI/!Klのクロラ
ムフェニコールヲ添加して一夜培養を続けた。菌体を集
洗菌後、21v/dのりゾテームを含む25 mM T
ris −HCL (pH8,0)、  50mMグ/
I/ニア−、C,10mMEDTA、15m(:懸濁し
、0℃で30分間放置後、  0.2NNaOH。
ILsSDS(ラウリル硫酸f−) !J クム)30
mヲ加え溶菌させ、0℃で5分間放置した。次いで3M
酢酸ナトリウム(關4.8 ) 22.5友lを加え、
0℃で1時間放置後、遠心分離(8,00Orpm、 
20分)して上溝を得た。上清C二2.5倍量のエタノ
ールを加え、DNAを沈殿させた後、5友lのlQmM
Tris −HCL (pH7,5) 、  1 mM
 EDTA(以下TE緩衝液と称す)に溶かした。この
DNA溶液を工tジクムブロマイドー塩化セシクム平衡
密度勾配遠心にかけ、pH02プラスミド500μsを
得た。
bga B遺伝子のプOモーターを含むDNA (10
7bp (D Hae [1−Alu (断片)を単離
するため、100μIのpHG2に対し200Uの、H
indl[と1200(7)C1aIを加え、  10
mM Tris −HCt (pH18,0)、  1
0 mMMgCt、、50mMNaCt、1mMジ?、
tスレイ)−ル(7)反応液320μを中で、37℃で
4時間処理した後。
4%ポリアクリルアミドゲル電気泳動(二より分画し、
  975bl)のl(ind 1l−−1断片ヲ回収
り、り。
(13μI几 975bpの)(ind Ill −C1a l断片1
3μ、9+二対し、36UのHae[lを加え、  1
0 mM Tris −HCt (pH7,5) 。
10mMMgct2,50mMNact、1mMジテオ
スレイトールの反応液50g中で37℃で3時間処理し
た後、70’Cで10分間加熱してHae[lを失活さ
せた。
T4ポリヌクレオチドキナーゼで5′末端をリン酸化し
たEC0RIリンカ−pGGAA’I’Tcc (宝酒
造製) 250pmo(を加え、  66 mM Tr
is −Hct(pH7,5) 、  10mM Mg
Ctz、  10mM 9 f オスL/ イ)  /
I/、1mMATPの反応液100μを中で125Uの
T4DNA!JガーゼC二より15℃で16時間反応さ
せた。
65℃で20分間加熱してT4DNA!Jガーゼを失活
させた後、4μtのIMNaCzを加えた反応液104
μを中、60UのEco Riと48 U (D Al
u ■テ37℃、4時間処理した。
70℃、 10分間加熱し、 EcoRlとAlu I
を失活させた後これ(ニーT4ボリヌクレオデドキナー
ゼで5′末端をリン酸化したPsti9ンカー pGC
TGCAGC(宝酒造製) 200pmolを加え、6
6mM Tris−HCt(pkl 7.5 ) 、 
10 mM MgCt、、 10 mMジテオスレイト
ール、  1 mM A T Pの反応液200μを中
で、  150UのT4DNAリガーゼ(二より15℃
で16時間反応させた。
65℃、20分間加熱してT4DNAリガーゼを失活さ
せた後20μtのIMNactを加えた反応液210μ
を中、60UのPst lで37℃、3時間処理した。
このDNA溶液を5チポリアクリルアミドゲル電気泳動
C二より分画し、  119bpのEcoRl −Ps
t l断片を回収した。(1,5μg)。
実施例2.(ベクターDNAの調製と切断)カナマイシ
ン耐性を有するp PL603のDNAを下記のよう(
ニジて調製した。
p PL 603をプラスミドとして持つ公知の枯草菌
、パシルス・ズブチリスIE31 [オへイオ州立大学
、バシルス・ゼネティック・スl−ツク・セy 9−(
Bacillus 0enetic 5tock Ce
nter )より入手〕をL培地(トリプトン1チ、酵
母エキス0.5t4 、  Na C10,5% + 
 グル:7−ス0.2%、 pH7,0) 50佃ノ中
、37℃で培養液の5QQ nmの吸光度が2〜3(=
なるまで振とう培養し、菌体を集洗菌後、2〜/R1ノ
リゾテームを含む25 mM Tris −HCt(p
H8,0)。
50mMグ/l/:7−ス、  10mMEDTA50
WtJ!i:l−懸濁し。
37℃で30分間放置する。0.2MNaOH,1l 
S D 8100m/を加え溶菌させ、0℃で5分間放
置した。
次いで3M酢酸ナトリウム(pH4,8) 75m/を
加え。
0℃で1時間放置後、遠心分離(8,00Orpm、 
20分)して上清を得た。上清(二2.5倍量のエタノ
ールを加え、DNAを沈殿させた後、5dのTE緩衝液
に溶かした。このDNA溶液を工tジウムプロマイド・
塩化セシウム平衡密度勾配遠心にかけ、  pPL 6
03プラスミドD N A 50μgを得た。
ベクターDNAを切断するため、  pPL 6032
.2μg(二対してIOUのEcoRlと5UのPst
 lを加え。
50 mM Tris −H(1(pH7,5) 、 
10 mM MgC4、100mMNa CL、 l 
mMジチオスレイトールの反応液25μを中で37℃、
2時間反応を行った。70℃、10分間加熱してEco
RIとPst lを失活させた。
実施例3.(bga Bプロモーターを含むDNA断片
とベクターDNAの連結) 実施例1で得たDNA断片0.5μ9と実施例2で得た
ベクターD N A 0.51t/iを55 mM T
ris −Hct(pH7,5)、 10mMMgCz
、、 10mM シf 、t /Cv イ)−,11/
、  1 mM A T P (7)反応液35pL中
で50UのT4DNA!Jガーゼにより15℃、16時
間反応させた。
ここまでの工程の概略は第1図C:示した。
実施例4.(組換体DNAによる枯草菌の形質転換) バンルス・ズブテリ、cRM125をPenassay
 broth(肉エキス0.15%、酵母エキス0.1
5%、ペプト10.5%、グ/I/ コース0.1 %
 、  NactO,3% 、  リン酸2カリウム0
.37%、  リン酸1カリクム0.13L。
pi(7,0) 20ゴ中37℃で、570面の吸光度
が0.8−1.OC二なるまで振とう培養し、集菌する
。2 w/ldのリゾチームを含むSMMP溶液(2倍
濃度の8MM溶液と4倍濃度のPenassay br
othを等量2合した溶液) 2.5mA!≦二懸濁し
、37℃で2時間、おだやか(:振とうしながらプロト
プラストを調製する。
プロトプラストを遠心分離(4,00Orpm、 15
分)で集め8MMP溶液で洗浄後、再度遠心分離し。
2′R1のSMNP溶液(二懸濁する。
なお、8MM溶液は0.5M i/ !糖、20mMマ
レイン酸(pH6,5) 、  20mM MgCZ、
 ヨGJ 7’Z 611合液である。
実施例3で得たDNA溶液35μtと2倍濃度の8MM
溶液35μtの混合液に対し、このプロトプラスト懸濁
液0.51+7.および1.5dの40チボリエテレン
グリコール溶液(10017中(:ポリエチレングリコ
ール6000を40.!i’、  2倍濃度の8MM溶
液50コを含む)を加え、2分間放置後、  5+jの
SMMP溶液を加え、プロトプラストを遠心分離で回収
した。このプロトプラストを1−のSMMP溶液(二懸
濁し、30℃で1.5時間振とう培養後、カナマイシン
(1xtg/d )およびクロラムフェニコール(10
μg/d)DM3再生用寒天培地に塗布した。37℃で
2日間培養すると組換体DNAを保持する枯草菌はカナ
マイシン、クロラムフェニコールの両抗生物質(二耐性
なコロニーとして取得出来る。
このようにして得た新規な枯草菌はパシルス・ズブチリ
スRM125 (pTF 6 )と命名した。
なお、このバシルス・ズブチリスRM125(pTF6
)の菌学的性質はカナマイシン耐性、クロラムフェニコ
ール耐性を示す以外は普通の枯草菌の性質と同一である
実施例5.(組換体プラスミドの構造解析)バシルス・
ズブチリスRM 125 (pTF 6 )からの組換
体プラスミドの調製は実施例2に記載の方法で行った。
1)TF62μg≦二EcoR15Uとpst(5Uを
加え。
50 mM ’l”ris−HCt(pH7,5) 、
  10 mM Mgct*、 100 mMNaCt
、 1mMジテオスレイトールの反応液50μを中で3
7℃、2時間処理して生じた2種のDNA断片の大きさ
を5チポリアクリルアミドゲル電気泳動および1%アガ
ロースゲル電気泳動で測定すると4600 bpと11
9bpであった。
次(二、この119bpのDNA断片の塩基配列をジデ
オキシ法で決定した結果、  bgaBプロモーターを
含む107bi)のHae 1ll−Alu l断片の
末端にEco RIリンカ−、Pstlリンカ−の連結
した構造であることが確認できた。
(発明の効果) 本発明のbga Bプロモーターを含むDNAがパシル
ス属細菌C二おいて高い発現効率を有することを試験例
C二より説明する。
試験例 [bga Bプロモーターにより発現したca
t−→6遺伝子産物(クロラムフェニコールア セチルトランスフェラーゼ)生産量の 比較〕 パシルス・ズブチリスRM 125 (pTF 6 )
を5μg/コクロラムフェニコール及び1%グルコース
を含むPenassay broth 5Qm中で37
℃、20時間娠とう培養し、集菌後0.1 M Tri
s −HCl (pH7,8) 5 RIC:懸濁する
。超音波処理後、遠心分離(15000rpm、 15
分)して得た上清を細胞抽出液とした。
この細胞抽出液のクロラムフェニコールアセチルトラン
スフェラーゼ(以下CATという)活性をシャツ(W、
 V、 Shaw )の方法〔メソッド・イy a x
 yテモロジイ(Methods in Engymo
logy)第43巻737頁、 1975年、〕で測定
すると17U/■蛋白であった。
pPL 603を保持するパシルス・ズーIf−9スR
M125を同様な方法で培養して得た細胞抽出液(7)
CAT活性)10.052 U/1に9蛋白であったの
で。
bga Bプロモーターを導入することによりCAT生
産量は約300倍上昇したこと(二なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の組換体DNApTF6の製造法のフロ
ーチャートを示す。図中E Id、 BcoRl 。 CはC1al、HはHindlll、 PはPstl、
BはBamHl。 BgはBgl Itの制限部位をそれぞれ示す。 Tcはテトラチイクリン耐性遺伝子、 Kmはカナマイ
ンン耐性遺伝子、  cat−86はクロラムフェニコ
ール耐性遺伝子を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)好熱菌バシルス、ステアロサーモフィルス由来の
    プロモーター領域を含む式〔 I 〕で示されるDNA。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕
  2. (2)式〔 I 〕で示されるDNAを組込んだ組換体D
    NA。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕
  3. (3)式〔 I 〕で示されるDNAを組込んだ組換体D
    NAを含む微生物。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕
JP60110565A 1984-09-29 1985-05-24 Dna,組換体dnaおよびそれらを含む微生物 Pending JPS61268183A (ja)

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JP60110565A JPS61268183A (ja) 1985-05-24 1985-05-24 Dna,組換体dnaおよびそれらを含む微生物
US06/780,842 US4861718A (en) 1984-09-29 1985-09-27 Gene coding for thermostable beta-galactosidase, bacillus subtilis having the gene, enzyme coded by the gene and a process for the production thereof
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DE198585112245T DE176971T1 (de) 1984-09-29 1985-09-27 Fuer ein thermostabiles beta-galaktosidase, kodierendes gen, dieses gen enthaltender bacillus-subtilis, das durch dieses gen kodiertes enzym und verfahren zu dessen herstellung.

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