DD204796A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF VECTOR PLASMIDES FOR E. COLI - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung neuer Vektorplasmide fuer E. coli und verfolgt das Ziel, biochemische Hilfsmittel fuer die Gentechnik und die molekularbiologische Forschung zur Verfuegung zu stellen. Die Aufgabe, ein dazu geeignetes Verfahren zu beschreiben, wird in der Weise geloest, dass mittels in-vitro-Rekombination des Plasmids pBR322 mit DNS des Streptomycesphagen SH10 bzw.mit isolierten Fragmenten von SH10-DNS, mittels Transformation von E. coli HB101, mittels Selektion und Vermehrung der rekombinanten Klone und anschliessender Isolierung durch Dichtegradientenzentrifugation neue Vektorplasmide gewonnen werden. Im Hinblick auf die hierbei eingefuehrten unikalen Spaltort fuer Kpn I und BgI II stellen diese Plasmide eine neue Qualitaet unter den Vektoren fuer E. coli dar.The invention relates to a method for obtaining new vector plasmids for E. coli and pursues the goal of providing biochemical tools for genetic engineering and molecular biology research. The task of describing a suitable method is solved in such a way that by means of in vitro recombination of the plasmid pBR322 with DNA of Streptomyces phage SH10 bzw.mit isolated fragments of SH10-DNA, by transformation of E. coli HB101, using Selection and propagation of the recombinant clones and subsequent isolation by density gradient centrifugation new vector plasmids can be obtained. In view of the hereby introduced unic cleft sites for Kpn I and Bgl II, these plasmids represent a new quality among the vectors for E. coli.
Description
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Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur Herstellung von Vektorplasmiden für E. coliProcess for the preparation of vector plasmids for E. coli
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vektorplasmiden mit neuartigen unikalen Restriktase-Spaltorten, die vorteilhaft für die Einführung von Fremd-DNS in E. coli sind. Die Erfindung bietet Anwendungsmöglichkeiten in der Gentechnologie sowie auf anderen Gebieten der DNS-Forschung und nachgelagert damit in der Medizin, Pflanzen- und Tierproduktion, der pharmazeutischen Industrie.The invention relates to a method for the production of vector plasmids with novel unique restriction site cleavage sites, which are advantageous for the introduction of foreign DNA into E. coli. The invention offers applications in genetic engineering as well as other fields of DNA research and downstream in medicine, plant and animal production, the pharmaceutical industry.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß DNS verschiedenster Herkunft durch in-vitro-Manipulation in Mikroorganismen übertragbar ist. Die für diesen Transfer unbedingt erforderlichen Vektoren (Plasmide, Phagen), die über spezifische Eigenschaften wie stabile Replikation, unikale Restriktase-Spaltorte, leichte Isolierbarkeit, selektive Marker usw. verfügen müssen, werden nach verschiedenen Verfahren in Abhängigkeit von dem zu erstellenden Wirts-Vektor-System hergestellt (I1R 78 17 221, GB 79 19 245 und GB 79 16 377).It is known that DNA of various origins can be transmitted by in vitro manipulation in microorganisms. The vectors (plasmids, phages) which are absolutely necessary for this transfer, which must possess specific properties such as stable replication, unique restriction-site cleavage sites, easy isolation, selective markers, etc., are prepared by various methods, depending on the host vector vector to be generated. System prepared (I 1 R 78 17 221, GB 79 19 245 and GB 79 16 377).
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Gewinnung eines Vektors für E. coli ist die Darstellung des Plasmides pBR322 (Bolivar et al., 1977, Gene, 2, 95-113). Dabei werden die Plasmide pMB9 und pSF2124- durch biochemische Manipulationen rekombiniert und strukturell modifiziert, um ein Plasmid mit Antibiotikadoppelresistenz (Ampicillin/Tetracyclin) und mehreren unikalen Spaltorten für Restriktasen (BamH I1 EcoR I, Sal I, Pst I, Hind III) zu erhalten. Die Isolierung des Plasmides erfolgt nach bekannten.An example of a method for obtaining a vector for E. coli is the preparation of plasmid pBR322 (Bolivar et al., 1977, Gene, 2, 95-113). The plasmids pMB9 and pSF2124- are recombined by biochemical manipulations and structurally modified to a plasmid with antibiotics double resistance (ampicillin / tetracycline) and several unikalen cleavage sites for restrictases (BamH I 1 EcoR I, Sal I, Pst I, Hind III) to obtain , The isolation of the plasmid is carried out according to known.
IM 1982*013188IM 1982 * 013188
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Verfahren (Clewell, 1972, J. Bacteriol 110, 667-676). Der Nachteil des genannten Herstellungsverfahrens besteht darin, daß es zu einem Plasmid führt, das keine unikalen Spaltorte für BgI II und Kpn I besitzt.Method (Clewell, 1972, J. Bacteriol 110, 667-676). The disadvantage of the said production process is that it leads to a plasmid which has no unique cleavage sites for Bgl II and Kpn I.
Weiter sind Laborvorschriften bekannt, die der Herstellung anderer Vektoren dienen (Bibb et al., 1980, Nature, 284f 526-531; Suarez et al., 1980, Nature, 2861 527-529).Further, laboratory protocols are known which serve to prepare other vectors (Bibb et al., 1980, Nature, 284 f 526-531, Suarez et al., 1980, Nature, 286, 1 527-529).
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Herstellung neuer Vektorplasmide mit unikalen BgI II-bzw. Kpn I-Spaltorten, um den aufgeführten Mangel bisheriger Verfahren zu vermeiden, um die Palette der für die Gentechnik nützlichen Vektoren um drei Vertreter zu erweitern, insbesondere um die Plasmide zur in-vitro-Manipulation von E. coli sowie in der DNS-Forschung einsetzen zu können.The aim of the invention is the preparation of new vector plasmids with unique Bgl II or. Kpn I cleavage sites to avoid the listed deficiency of previous methods to expand the range of vectors useful for genetic engineering by three representatives, in particular to use the plasmids for in vitro manipulation of E. coli and in DNA research to be able to.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein biochemisches Verfahren zu beschreiben, mit dem neue Vektorplasmide für E. coli gewonnen werden können.The invention has for its object to describe a biochemical method with which new vector plasmids for E. coli can be obtained.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch in-vitro-Rekombination des Plasmides pBR322 mit DNS-Eragmenten des Streptomycesphagen SH10 die neuen Plasmide p1, p22 und p342 synthetisiert werden, die nach Übertragung in E. coli HB101 vermehrt und durch CsCl-Dichtegradientenzentrifugation gewonnen werden. Der Streptomyces-Phage SH10 wurde im ZIMET isoliert und bezüglich seiner Eigenschaften mit mikrobiologischen und biochemischen Methoden untersucht (ELaus et al., 1979, Mol. gen. Genet., 172, 319 bis 327; ELaus et al., 1981, Journal of General Microbiology, 1.23, 269 "bis 279; Walter et al., 1981, Gene, I^ 57 bis 63). Im einzelnen ist das Verfahren zur Gewinnung der E. coli-Vektoren p1, p22 und p342 dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Plasmid pBR322 mit BamH I und parallel DNS desAccording to the invention the object is achieved in that the new plasmids p1, p22 and p342 are synthesized by in vitro recombination of the plasmid pBR322 with DNA fragments of Streptomyces phage SH10, which propagated after transfer to E. coli HB101 and recovered by CsCl density gradient centrifugation become. The Streptomyces phage SH10 was isolated in ZIMET and assayed for its properties by microbiological and biochemical methods (ELaus et al., 1979, Mol. Gen. Genet., 172, 319-327, ELaus et al., 1981, Journal of General Microbiology, 1.23 269 "to 279;. Walter et al, 1981, Gene, I ^ 57 to 63) In detail, the process for obtaining the E. coli vectors p1, p22 and P342 characterized in that first the plasmid. pBR322 with BamH I and parallel DNA of the
-Λ IIIU 4PlO^u, oj ηΛ nn -Λ IIIU 4PlO ^ u, oj η Λ nn
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Phagen SH10 mit BgI II in die 11 Fragmente BgI-A, BgI-B, BgI-C, BgI-D, BgI-E, BgI-F, BgI-G, BgI-H, BgI-I, BgI-J, BgI-K gespalten werden. Anschließend werden aus dem SH10-Spaltgemisch in an sich bekannter Weise die Fragmente BgI-E, BgI-G, BgI-K selektiert. Nach Vereinigung der Spaltprodukte, d. h. des BamH I-gespaltenen pBR322 mit den 3 herausselektierten SHIO-Fragmenten, wird mit T^-Eigase inkubiert. Mit den Ligationsprodukten (Rekombinanten) werden sodann CaC^-vorbehandelte Zellen von E. coli HB1O1 transformiert.Phage SH10 with Bgl II into the 11 fragments Bgl-A, Bgl-B, Bgl-C, Bgl-D, Bgl-E, Bgl-F, Bgl-G, Bgl-H, Bgl-I, Bgl-J, Bgl -K be split. Subsequently, the fragments Bgl-E, Bgl-G, Bgl-K are selected from the SH10 cleavage mixture in a manner known per se. After combining the cleavage products, d. H. of the BamH I-digested pBR322 with the 3 selected SHIO fragments, is incubated with T ^ -egase. The ligation products (recombinants) are then used to transform CaC 1-pretreated cells of E. coli HB1O1.
Nach Kultivierung der transformierten Zellen auf ampicillinhal-After culturing the transformed cells on ampicillin
H S tigern Agar wird mittels Replikatechnik auf den Phänotyp Amp TetH agar agar is replica-based on the phenotype Amp Tet
τ? ^ geprüft. Von den aus Amp Tet -Klonen isolierten rekombinanten Plasmiden besitzen diejenigen die neue Vektorqualität, die als Insert das Fragment SHIO-BgI-E (Κρη-site) bzw. eine Kombination entweder aus den Fragmenten SHiO-BgI-E + BgI-G oder aus den Fragmenten SHIO-BgI-E +BgI-K (Kpn- und Bgl-site) tragen. Die Aufbewahrung der Stämme erfolgt in 50 %-Glycerin bei -20° C. Die Isolierung der Vektoren im präparativen Maßstab erfolgt in an sich bekannter Weise nach der Kultivierung der Plasmidstämme in Flüssigkulturen in Gegenwart von (Chloramphenicol mit anschließendem Zellaufschluß und Dichtegradientenzentrifugation in CsCl.τ? ^ checked. Of the recombinant plasmids isolated from Amp Tet clones, those possessing the new vector quality have as insert the fragment SHIO-Bgl-E (ηρη-site) or a combination of either the fragments ShiO-Bgl-E + Bgl-G or from the fragments SHIO-BgI-E + BgI-K (Kpn and Bgl site). The strains are stored in 50% glycerol at -20 ° C. The isolation of the vectors on a preparative scale in a conventional manner after culturing the plasmid strains in liquid cultures in the presence of (chloramphenicol with subsequent cell disruption and density gradient centrifugation in CsCl.
Biochemische Eigenschaften von p1, p22 und p342Biochemical properties of p1, p22 and p342
Die Plasmide p1, p22 und p342 besitzen ein Molekulargewicht von 3,97 Md, 4,25 Md bzw. 3f8 Md. In rechter Orientierung (Uhrzeigersinn) vom EcoR I-Spaltort sind die Entfernungen der BgI II- bzw. Kpn I-Spaltorte wie folgt:The plasmids p1, p22 and p342 have a molecular weight of 3.97 Md, 4.25 Md and 3 f 8 Md, respectively. In the right orientation (clockwise) of the EcoR I cleavage site are the distances of the BgI II or Kpn I- Splitting locations as follows:
pi : BgI II 515bpi Kpn I 16i5bppi: Bgl II 515 bpi Kpn I 16i5bp
' p22 ' :: BgI II' 1O4-5bp, Kpn Γ 1465bp'p22' :: Bgl II '1O4-5bp, Kpn Γ 1465bp
p342 r Kpn T W5bp·p342 r Kpn T W5bp ·
Die Plasmide besitzen darüberhinaus unikale Spaltorte für Pst X, EcoR I, Hind III.In addition, the plasmids have unique cleavage sites for Pst X, EcoR I, Hind III.
-1.M1982*Ü13188-1.M1982 * Ü13188
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Die plasmidtragenden Stämme E. coli HB101 (pi), E. coli HB101 (p22) und E. coli HB1O1 (p342) sind in der St amins ammlung des Zentralinstitutes für Mikrobiologie und experimentelle Therapie (ZIMET) unter den Nummern ZIMET 10749, ZIMET 10750, ZIMET 10^511 · hinterlegt worden.The plasmid-carrying strains E. coli HB101 (pi), E. coli HB101 (p22) and E. coli HB1O1 (p342) are in the St aminsmation of the Central Institute of Microbiology and Experimental Therapy (ZIMET) under the numbers ZIMET 10749, ZIMET 10750 , ZIMET 10 ^ 511 · has been deposited.
Ausführungsbeispieleembodiments
1. Zunächst werden 60 /ng SH10-DNS in einem Volumen von 100,ul TM (100 mM Tris-HCl, pH 7,4; 10 mM 2-Mercaptoäthanol, 10 mM MgCl2)'-mit 10 Einheiten BgI II sowie parallel 1 ,ug pBR 322 in einem Volumen von 25 ,ul TM mit 1 Einheit BamH I 2 Stunden bei 37 0C inkubiert. Die Reaktion wird durch Erhitzen auf 65 0C für 10 Minuten gestoppt. Danach wird das SHIO-Spaltgemisch in einem i,2%igem horizontalen Agarosegel für 16 Stunden bei einer Spannung von 2V/cm getrennt. Nach Anfärbung mit Ethidium-Bromid (1 ,ug/ml H^O}) wird das Gel mit UV-Licht (254 nra) bestrahlt und die Banden, die den Fragmenten BgI-E1 BgI-G und BgI-K entsprechen, ausgeschnitten. Aus diesen Proben wird die DNS durch Ausfrieren isoliert (Thuring et al., 1975* Anal. Biochem., 66, 313 bis 220), je zweimal mit Xsoamylalkohol bzw. Äther ausgeschüttelt und 6 Stun«· den gegen TE-Puffer (10 mM Tris-HCl, pH 7»5; 1 mM EDTA, 10 mM NaCl) dialysiert. Die Eigation der Fragmente mit pBR322 (BamH J gespalten) erfolgt in Ansätzen von 50 /al Ligasepuffer (60 mM Tris-HCl, pH 8,0; 100 ,uM ATP, 10 mM Dithiothreitol) mit1. First, 60 / ng of SH10 DNA in a volume of 100 μl (100mM Tris-HCl, pH 7.4, 10mM 2 -mercaptoethanol, 10mM MgCl 2 ) - containing 10 units of Bgl II and parallel 1, ug pBR 322 in a volume of 25, ul TM with 1 unit BamH I for 2 hours at 37 0 C incubated. The reaction is stopped by heating to 65 0 C for 10 minutes. Thereafter, the SHIO-split mixture is separated in an i, 2% horizontal agarose gel for 16 hours at a voltage of 2V / cm. After staining with ethidium bromide (1 μg / ml H 2 O), the gel is irradiated with UV light (254 nm) and the bands corresponding to the fragments Bgl-E 1 Bgl-G and Bgl-K are excised , The DNA is isolated from these samples by freezing (Thuring et al., 1975 * Anal. Biochem., 66, 313-220), extracted twice each time with xsoamyl alcohol or ether, and extracted for 6 hours against TE buffer (10 mM Tris-HCl, pH 7 »5, 1 mM EDTA, 10 mM NaCl). The ligation of the fragments with pBR322 (BamH J cleaved) is carried out in batches of 50 / al ligase buffer (60 mM Tris-HCl, pH 8.0, 100, uM ATP, 10 mM dithiothreitol)
a) 0,3/>ig PBR322 b) 0,3/Ug pBR322 c) 0,3/Ug pBR322 O12/Ug BgI-E 0,2/Ug BgI-E 0,2/Ug BgI-Ea) 0.3 PBR322 b) 0.3 / Ug pBR322 c) 0.3 / Ug pBR322 O 1 2 / Ug Bgl-E 0.2 / Ug Bgl-E 0.2 / Ug Bgl-E
0,1/Ug BgI-G 0,05/Ug BgI-K0.1 / Ug BgI-G 0.05 / Ug BgI-K
in Gegenwart von 1 Einheit T^-Ligase für 2 Stunden bei 12 0C. Nach Erhitzen der Proben auf 65 0C für 5 Minuten werden 10/Ul 5fach konzentrierter TM-Puffer sowie 1 Einheit BamH I zugegeben und 30 Minuten bei 37 0C inkubiert. Anschließend an eine Erhitzung auf 65 0G für 5 Minuten wird 3 Stunden gegen TE-Puffer dialysiert und mit diesen Proben 0aCl2-behandelte Zellen von E. coli HB101 transformiert. Die Transformationsge-in the presence of 1 unit T ^ ligase for 2 hours at 12 0 C. After heating the samples to 65 0 C for 5 minutes, 10 / ul 5x concentrated TM buffer and 1 unit of BamHI is added and 30 minutes at 37 0 C. incubated. Following heating to 65 0 G for 5 minutes 3 hours against TE buffer is dialyzed and transformed with these samples 0aCl 2 -treated cells of E. coli HB101. The transformation
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mische werden auf Nutrient-broth-Agar (NB-Agar; Zusammensetzungr 8 g NB und 15 g Agar/1,) mit 30/Ug Ampicillin/ml ausgespatelt und 22 Stunden bei 37 0C bebrütet. Von je 500 AmpR-Kolonien werden Replikas auf NB-Agar mit Ampicillin (30\ug/ml) bzw. Tetracyclin (20/ug/ml) angelegt und erneut 22 Stunden bei 37 0C inkubiert. Anfallende Amp^et -Kolonien werden in 5 ml Ebllüssigkulturen (10 g Bacto-Trypton, 5 g Hefe-Extrakt und 5 g NaCl pro Liter) mit 30 ,ug/ml Ampicillin 20 Stunden bei 37 0C kultiviert und die Plasmide im Mikromaßstab (Birnboim et al·} 1979, Nucleic Acids Res., 2, 1513 bis 1523) isoliert. Durch Trennung der Plasmide in 0,9%igen Agarosegelen werden diejenigen Plasmide mit einem größeren Molekulargewicht als das des Vektorplasraides pBR322 (2,78 Md) ausgewählt und auf das Vorhandensein von BgI II- bzw. Kpn I-Spaltorten geprüft. Alle rekombinanten Plasmide mit einem Kpn H- bzw. jeweils einem Kpn U- und BgI II-Spaltort, die in den unter "Biochemischen Eigenschaften" aufgeführten Positionen lokalisiert sind, entsprechen den Vektoren p1, p22 und p342.Mix on Nutrient broth agar (NB agar, Composition 8 g NB and 15 g agar / 1,) with 30 / ug ampicillin / ml and spiked 22 hours at 37 0 C incubated. Replicas of 500 Amp R colonies each are applied to NB agar with ampicillin (30 μg / ml) or tetracycline (20 μg / ml) and incubated again at 37 ° C. for 22 hours. Ampere colonies are cultured in 5 ml of liquid cultures (10 g bacto-tryptone, 5 g yeast extract and 5 g NaCl per liter) with 30, ug / ml ampicillin for 20 hours at 37 0 C and the plasmids in microscale ( Birnboim et al. 1979, Nucleic Acids Res., 2, 1513-1523). By separating the plasmids in 0.9% agarose gels, those plasmids having a molecular weight greater than that of the vector plasmid pBR322 (2.78 Md) are selected and tested for the presence of Bgl II or Kpn I cleavage sites. All recombinant plasmids with one Kpn H or one Kpn U and Bgl II cleavage site located in the positions listed under "Biochemical Properties" correspond to the vectors p1, p22 and p342.
2. Man geht vor wie in Beispiel 1, setzt jedoch das gesamte SH10-Spaltgemisch zur Ligation ein und selektiert auf Plasmide mit einem Molekulargewicht bis 4,25 Md, die anschließend auf BgI II- bzw. Kpn I-Spaltorte geprüft werden.2. The procedure is as in Example 1, but using the entire SH10 cleavage mixture for ligation and selected for plasmids having a molecular weight of up to 4.25 Md, which are then tested for Bgl II or Kpn I cleavage sites.
-1.M1982*O13188-1.M1982 * O13188
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