DD275478A1 - PREPARATION FOR EXPRESSION VECTORS FOR THERMOINDUCIBLE GENE EXPRESSION IN GRAMPOSITIVE BACTERIAL HOST - Google Patents

PREPARATION FOR EXPRESSION VECTORS FOR THERMOINDUCIBLE GENE EXPRESSION IN GRAMPOSITIVE BACTERIAL HOST Download PDF

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DD275478A1
DD275478A1 DD31984088A DD31984088A DD275478A1 DD 275478 A1 DD275478 A1 DD 275478A1 DD 31984088 A DD31984088 A DD 31984088A DD 31984088 A DD31984088 A DD 31984088A DD 275478 A1 DD275478 A1 DD 275478A1
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Reinhard Breitling
Detlev Behnke
Alexej W Sorokin
Wladimir P Veiko
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Adw Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstruktion und Erprobung von neuen Vektorplasmiden, die fuer eine thermoinduzierbare Expression von Genprodukten in grampositiven bakteriellen Wirten verwendbar sind. Sie verfolgt das Ziel, erstmals derartige Vektoren fuer eine effiziente Auspraegung von Genprodukten in grampositiven Wirtsorganismen mittels Thermoinduktion bereitzustellen. Die diesem Ziel zugeordnete Aufgabe wird geloest, indem - durch gerichtete in vitro-Mutagenese unmittelbar stromauf des Leserahmens des Lambda-cI857-Repressorgens ein Restriktionsort erzeugt wird,-unter Nutzung dieses Restriktionsortes das cI857-Gen mit in grampositiven Mikroorganismen funktionsfaehigen Expressionssignalen, vorzugsweise der Expressionseinheit des Staphylokinase-Gens des S. aureus-Phagen 42D, gekoppelt wird, und-gleichzeitig hierbei Expressionsvektoren erzeugt werden, mit denen unter Kontrolle des Lambda-PR-Promotors eine thermoinduzierbare Expression von ausgewaehlten Genen in grampositiven Wirtsorganismen durchfuehrbar ist.In der bevorzugten Ausfuehrungsform der Erfindung werden die Expressionsvektoren pBS52, pBS71 und pBS72 erhalten, mit denen eine thermoinduzierbare Auspraegung von Alpha-Amylase bzw. Staphylokinase in Bacillus gelingt.The invention relates to a method for the construction and testing of novel vector plasmids useful for thermoinducible expression of gene products in Gram positive bacterial hosts. It aims to provide for the first time such vectors for efficient expression of gene products in Gram-positive host organisms by means of thermoinduction. The object of this aim is achieved by creating a restriction site by directed in vitro mutagenesis immediately upstream of the reading frame of the lambda cI857 repressor gene, using this restriction site the cI857 gene with expression signals operable in gram-positive microorganisms, preferably the expression unit the Staphylokinase gene of the S. aureus phage 42D, and at the same time thereby expression vectors are generated, with which under the control of the lambda PR promoter, a thermoinduzable expression of selected genes in gram-positive host organisms is durchfuehrbar ist. In the preferred embodiment of Invention, the expression vectors pBS52, pBS71 and pBS72 obtained, which succeed in a thermoinducible expression of alpha-amylase or staphylokinase in Bacillus.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstruktion und Erprobung von Vektorplasmiden, die für eine thermoinduzierbare Expression von Genprodukten in grampositiven bakteriellen Wirten einsetzbar sind. Diese Plasmide können vorteilhaft für die durch Veränderung der Kultivierungstemperatur der Wirte regulierbare Expression von sekretorischen Proteinen herangezogen werden.The invention relates to a method for constructing and testing vector plasmids useful for thermoinducible expression of gene products in Gram positive bacterial hosts. These plasmids can advantageously be used for the expression of secretory proteins that can be regulated by changing the cultivation temperature of the hosts.

Die Erfindung bietet Nutzungsmöglichkeiten in der Gentechnologie sowie auf anderen Gebieten der Molekularbiologie und nachgelagert damit in der pharmazeutisch-chemischen Industrie, deren Produkte ihrerseits in der Human-und Veterinärmedizin sowie in der Pflanzen- und Tierproduktion verwendet werden, und in der Nahrungsmittelerzeugung.The invention offers potential uses in genetic engineering as well as in other fields of molecular biology and downstream in the pharmaceutical and chemical industry, whose products are used in turn in human and veterinary medicine as well as in plant and animal production, and in food production.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die industrielle Gewinnung von Wirkstoffen mit Hilfe gentechnisch veränderter Mikroorganismen hat eine ständig zunehmende Bedeutung, da sie die Möglichkeit bietet, sowohl eine Massenproduktion von schwer zugänglichen Proteinen durchzuführen als auch neue, bisher nicht bekannte Wirkstoffe biotechnologisch herzustellen bzw. bekannte zu modifizieren. Seit den 70er Jahren werden in ständig wachsender Zahl Gene aus Prokaryoten und Eukaryoten isoliert und in mikrobiellen, insbesondere bakteriellen Wirten, wie E.coli, kloniert und exprimiert (siehe etwa E.-LWinnacker, Gene und Klone, Verlag Chemie, Weinheim, 1984). Um die Nachteile auszuräumen, die entstehen, wenn Genprodukte ausgeprägt werden sollen, die das Wachstum des Wirtsorganismus hemmen oder gar toxisch für den Produzentenstamm sind, wurden - primär wiederum für E. coliinduzierbare, d. h. zu einem gewünschten Zeitpunkt der Kulturführung anschaltbare, Expressionssysteme entwickelt. Unter diesen speziellen Expressionssystemen haben diethermoregulierten den Vorteil, daß sie durch einen einfachen Shift der Kultivierungstemperatur (etwa von 309C auf 42°C) angeschaltet werden können. Im Vergleich zu den durch Metabolitkonzentration regulierten, chemisch induzierbaren Expressionssystemen, wie z. B. dem Iac- oder dem frp-Operon, bedürfen sie keiner Zugabe eines spezifischen, meist aufwendig herstellbaren Induktors. Von den durch Temperaturveränderung induzierbaren Expressionssystemen ist das Promotor-Repressor-System der frühen Gene des E. co/Z-Phagen Lambda am intensivsten untersucht (vgl. Ptashne, M., A Genetic Switch, Gene Control and Phage Lambda, Cell Press & Blackwell Sei. Publ., 1986), so daß es als klassisches Modell derthermoregulierten Genexpression in E.co/i-Wirten gilt.The industrial production of active ingredients using genetically modified microorganisms has an ever-increasing importance, since it offers the opportunity to perform both a mass production of difficult to access proteins as well as to produce new, previously unknown drugs biotechnologically or known to modify. Since the 1970s, genes from prokaryotes and eukaryotes have been isolated in ever-increasing numbers and cloned and expressed in microbial, especially bacterial, hosts such as E. coli (see, for example, E. LWinnacker, Gene and Klone, Verlag Chemie, Weinheim, 1984). , Primarily turn inducible E. coli, Switchable display that is at a desired time of cultivation, expression systems developed - to address the disadvantages that arise when gene products are to be marked, which inhibit the growth of the host organism or are even toxic to the producing strain, were. Under these particular expression systems diethermoregulierten have the advantage that they can be turned on (approximately 30 9 C to 42 ° C) by a simple shift of the cultivation temperature. In comparison to the metabolite concentration-regulated, chemically inducible expression systems, such. As the Iac or frp operon, they require no addition of a specific, usually expensive to produce inductor. Of the temperature-change inducible expression systems, the promoter-repressor system of the early E. coli Z phage lambda genes has been studied most intensively (see Ptashne, M., A Genetic Switch, Gene Control and Phage Lambda, Cell Press & Blackwell Sci. Publ., 1986) so that it is considered a classical model of thermoregulated gene expression in E. coli hosts.

In diesem Modell erfolgt die Regulation auf der Transkriptionsebene. Sie beruht auf dertemperaturabhängigen Ausbildung oder Zerstörung des Komplexes eines temperaturlabilen Cl-Repressorproteins mit den Operator-Regionen der DNS-Sequenz der PL- bzw. PR-Promotorregion des Phagen Lambda. Bei Temperaturn unter 300C liegt der Repressor in einer Konformation vor, die seine Bindung an die Operator-Sequenz und damit die Verhinderung der Transkription durch eine sterische Beeinflussung der Wechselwirkung der RNS-Polymerase mit der Promotorsequenz bewirkt. Bei höherer Temperatur denaturiert das Repressorprotein und dissoziiert vom Operator. Bei 420C sind alle Repressormoleküle inaktiviert, wodurch der Promotor für die Transkriptionsinitiation freigegeben und die Expression des mit diesem Promotor fusionierten Genes angeschaltet wird. Da die Lambda-Promotoren Pl und Pr starke E. co/APromotoren sind, wurde das Lambda-Promotor-Repressor-System zur effizienten Expression von heterologen Genen in diesem Wirt eingesetzt. Beispielhaft wurde diese Prinziplösung u.a. bei der Expression der Gene für Human-Interferone der Typen Alpha, Beta und Gamma, für T4-DNS-Ligase, für Human-Interleu kin 2, für tierische Wachstumshormone sowie für Human-Cu/Zn-Superoxid-Dismutase angewendet (vgl. etwa Remaut E. et al. [1983] Gene 22,103-113; Devos R. et al. [1983] Nucl. Acids Res.11,4307-4323; Simons G. et al. [1984] Gene 28,55-64; George HJ. et al. [1985] DNA 4,273-281; Hartman J. R. et al. [1986] Proc. Natl. Acad. Sei. USA 83,7142-7146 sowie Patentschrift DD 251787). In der genannten Patentschrift wird zur Vermeidung der in E.co/i-Wirten unter Induktionsbedingungen häufig auftretenden Plasmidinstabilitäten sowie zur weiteren Erhöhung der Ausbeute des zu erzeugenden Polypeptids die Einfügung von Transkriptionsterminatoren stromab des auszuprägenden Gens in Verbindung mit dem Einsatz von high-copy-Replikons beschrieben.In this model, regulation takes place at the transcriptional level. It is based on the temperature-dependent formation or destruction of the complex of a temperature labile Cl repressor protein with the operator regions of the DNA sequence of the P L or PR promoter region of the phage lambda. At temperatures below 30 ° C., the repressor is in a conformation which causes its binding to the operator sequence and thus the prevention of transcription by sterically influencing the interaction of the RNA polymerase with the promoter sequence. At higher temperature, the repressor protein denatures and dissociates from the operator. At 42 ° C., all repressor molecules are inactivated, releasing the promoter for transcription initiation and switching on the expression of the gene fused to this promoter. Since the lambda promoters Pl and Pr are strong E. coli / APromotors, the lambda promoter-repressor system has been used for the efficient expression of heterologous genes in this host. This principle solution was exemplified in the expression of the genes for alpha, beta and gamma human interferons, for T4 DNA ligase, for human interleukin 2, for animal growth hormones and for human Cu / Zn superoxide dismutase (See, for example, Remaut E. et al., (1983) Gene 22, 103-113, Devos R. et al., (1983) Nucl. Acids Res.11, 4307-4323, Simons G et al., [1984] Gene 28 , 55-64, George HJ, et al., [1985] DNA 4,273-281, Hartman JR et al., [1986] Proc. Natl. Acad., USA 83,7142-7146, and patent DD 251787). In the cited patent, the insertion of transcription terminators downstream of the gene to be excised in conjunction with the use of high-copy replicons to avoid the frequently occurring in E. coli under induction conditions plasmid instabilities and to further increase the yield of the polypeptide to be produced described.

Als Wirte für das thermoregulierbare Lambda-System wurden bisher ausschließlich gramnegative Mikroorganismen, insbesondere E.co/i-Stämme eingesetzt (vgl. Murooka Y. & Mitani I. [1985] J. Biotechnol. 2,303-316; Davison J. et al. [1987] Gene 60,227-235).As hosts for the thermo-regulatable lambda system, hitherto exclusively Gram-negative microorganisms, in particular E. coli strains, have been used (see Murooka Y. & Mitani I. [1985] J. Biotechnol., 2.303-316, Davison J. et al. [1987] Gene 60,227-235).

Für Bacillus sind bis heute lediglich zwei Beispiele einer thermoregulierbaren Genexpression beschrieben worden. Beide beruhen in Analogie zum Lambda-System auf der De-/Repression eines frühen Promotors des Bacillus si/bf/7/s-Phagen 0105 durch ein Repressorprotein dieses Phagen. Dabei handelt es sich zum einen um das temperaturlabile Cts23-Repressorprotein (Osburne M.S. et al. [1985] J. Bacteriol. 163,1101-1108) und zum anderen um das nicht-temperatursensitive Wildtyp-Repressorprotein, dessen Gen sich auf einem temperaturempfindlichen Replikon befindet (Dhaese P. et al. [1984] Gene 32, 181-194; Patentschrift GB 2166743).For Bacillus , only two examples of thermoregulable gene expression have been described to date. Both are analogous to the lambda system on the de / repression of an early promoter of Bacillus si / bf / 7 / s phage 0105 by a repressor protein of this phage. These are firstly the temperature-labile Cts23 repressor protein (Osburne MS et al., [1985] J. Bacteriol., 163, 1101-1108) and, secondly, the non-temperature-sensitive wild-type repressor protein whose gene is on a temperature-sensitive replicon (Dhaese P. et al., (1984) Gene 32, 181-194, GB 2166743).

Für beide Konstruktionen besteht der Hauptnachteil, daß der regulierbare frühe Promotor des B.subtHls-Phagen 0 105 im Vergleich zu anderen bekannten B.subtiHs-Promotoren als schwach eingestuft werden muß. Das Niveau der Expression, die bisher lediglich am Beispiel eines Antibiotika-Resistenzgens demonstriert wurde, liegt eine Größenordnung unter der Leistungsfähigkeit der bekannten B.subtiHs-Promotoren spoOI bzw. spo02(vgl. Osburne et al., a.a.O.). Beide Konstruktionen weisen außerdem den Nachteil auf, daß keine volle, sondern lediglich eine 24f ache Repression der Expressionsrate erreichbar ist (Fortbestehen einer Restaktivität). In beiden Fällen befinden sich weiterhin das Repressorgen und die Promotor/Operator-Region auf zwei separaten Plasmiden, so daß zur Aufrechterhaltung des Selektionsdruckes gleichzeitig zwei Antibiotika supplementiert werden müssen. Darüber hinaus kann die Derepression im Falle des binären Systems mit dem temperatursensitiven Replikon erst nach einigen Generationen des Wachstums der Kultur bei 42°C eintreten, nachdem nämlich das C-0105-Repressorplasmid ausverdünnt ist.For both constructions, the major drawback is that the regulatable early promoter of B.subtHls phage O105 has to be considered weak compared to other known B. subtiHs promoters . The level of expression, which has hitherto been demonstrated only by the example of an antibiotic resistance gene, is an order of magnitude below the performance of the known B.subtiHs promoters spoOI or spo02 (compare Osburne et al., Supra). Both constructions also have the disadvantage that no full, but only a 24f ache repression of the expression rate can be achieved (persistence of a residual activity). In both cases, the repressor gene and the promoter / operator region are still located on two separate plasmids, so that at the same time two antibiotics must be supplemented to maintain the selection pressure. Moreover, in the case of the binary system with the temperature-sensitive replicon, the derepression can occur only after several generations of growth of the culture at 42 ° C, after the C-0105 repressor plasmid has been diluted out.

Bei den Versuchen, das effiziente Promotor-Repressor-System des E.co/APhagen Lambda auch in B.subtilis, einem grampositiven Wirt, zu etablieren, der aufgrund einer Reihe von Vorteilen für die Gewinnung gentechnischer Produkte zunehmende Bedeutung erlangt, konnte bisher keine thermoinduzierbare Genexpression erreicht werden (Murooka Y. et al. [1986] Appl. Microbiol. Biotechnol. 24,504-508). Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, daß es bisher nicht gelang, das Lambda-Cl-Repressorprotein in diesem Wirtssystem zur Expression zu bringen.In the attempts to establish the efficient promoter-repressor system of E. coli lambda in B.subtilis, a Gram-positive host, which is due to a number of advantages for the production of genetic engineering increasingly important, so far could not thermoinduzierbare Gene expression can be achieved (Murooka Y. et al., [1986] Appl. Microbiol., Biotechnol., 24, 504-508). The reason for this is to be seen in the fact that it has not been possible to bring the lambda Cl repressor protein in this host system for expression.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, erstmals Expressionsvektoren für eine effiziente thermoinduzierbare Ausprägung von Genprodukten in grampositiven bakteriellen Wirten bereitzustellen.The invention aims to provide for the first time expression vectors for efficient thermoinducible expression of gene products in Gram positive bacterial hosts.

-β- 275 478 Darlegung des Wesens der Erfindung-β- 275 478 Explanation of the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrstufiges gentechnisches Verfahren zu beschreiben, mit dem stabile Expressionsvektoren für eine thermoinduzierbare Ausprägung von Genprodukten in grampositiven bakteriellen Wirten konstruiert werden können.The invention has for its object to describe a multistage gene engineering method can be constructed with the stable expression vectors for a thermoinducible expression of gene products in Gram positive bacterial hosts.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in ihrem Grundzug wie folgt gelöst:According to the invention, this object is achieved in its basic feature as follows:

Unter Nutzung von Abschnitten gentechnischer Standardoperationen der DNS-Rekombination und der Einbringung von DNS in bakterielle Rezipienten wird das Verfahren eingeleitet, indem in einer bereitgestellten Target-DNS, die sowohl das komplette Gen für das Cl 857-Repressorprotein (Kurzwort: c/857-Gen) als auch die Ря-Promotorregion des E. co/Z-Phagen Lambda in nativer Anordnung trägt, unmittelbar stromauf des Leserahmens des c/857-Repressorgens durch gerichtete in-vitro-Mutagenese ein Restriktionsort erzeugt wird und die so modifizierte Target-DNS gewonnen wird. Nach diesem Schritt I wird die modifizierte Target-DNS, die die mutagenisierte Lambda-PR-c/857-Region enthält (Kurzwort: mutagenisierte Teilsequenz), in einen Plasmidvektor inseriert, der in grampositiven bakteriellen Wirten repliziert und ein zu exprimierendes Gen (Kurzwort: Zielgen) enthält. Auf diese Weise werden Zwischenplasmide der pBS-Familie erhalten (Schritt II). Im nachfolgenden Schritt III wird das Lambda-c/857-Gen unter Nutzung des erzeugten Restriktionsortes mit Expressionssignalen verknüpft, die in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähig sind. Klone mit den auf diese Weise erhaltenen rekombinanten Plasmiden werden phänotypisch auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Zielgens überprüft. Durch Klonierung in jeweils einem bakteriellen Rezipienten wird die für den abschließenden Schritt IV des Verfahrens erforderliche Menge der erhaltenen Expressionsvektoren der pBS50-Familie gewonnen.Using sections of standard genetic engineering operations of DNA recombination and introduction of DNA into bacterial receptors, the procedure is initiated by assaying in a target DNA provided that contains both the complete gene for the Cl 857 repressor protein (shorthand: c / 857 gene ) and the coy promoter region of E. coli Z / phage lambda in a native arrangement, a restriction site is generated immediately upstream of the reading frame of the c / 857 repressor gene by directed in vitro mutagenesis, and the target DNA so modified is recovered becomes. After this step I, the modified target DNA containing the mutagenized lambda P R -c / 857 region (shorthand: mutagenized partial sequence) is inserted into a plasmid vector which replicates in Gram-positive bacterial hosts and a gene to be expressed (shorthand : Target gene). In this way intermediate plasmids of the pBS family are obtained (step II). In the subsequent step III, the lambda c / 857 gene is linked using the generated restriction site with expression signals that are functional in Gram-positive bacterial hosts. Clones with the recombinant plasmids obtained in this way are phenotypically checked for thermoinducibility of the expression of the target gene. Cloning in each case into a bacterial recipient yields the amount of the expression vectors of the pBS50 family which are required for the final step IV of the process.

In Komplettierung des Verfahrens wird, falls erforderlich, die Box des Zielgens der in Schritt III erhaltenen Expressionsvektoren der pBS 50-Familie durch eine alternative Genbox substituiert. Die in diesem Schritt IV erhaltenen Klone mit rekombinanten Plasmiden der pBS71/72- bzw. pBS81/82-Familie werden phänotypisch auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des alternativen Gens überprüft und das auf diese Weise in submerser Kultivierung der eingesetzten rekombinanten grampositiven Wirte hergestellte Genprodukt erforderlichenfalls gesammelt.In completion of the process, if necessary, the box of the target gene of the expression vectors of the pBS 50 family obtained in step III is substituted by an alternative gene box. The clones with recombinant plasmids of the pBS71 / 72 and pBS81 / 82 family obtained in this step IV are phenotypically checked for thermoinducibility of the expression of the alternative gene and the gene product produced in this way in submerged cultivation of the recombinant gram positive hosts used is collected if necessary.

In der weiteren Ausgestaltung dieses Grundzuges der Erfindung wird die in Schritt I eingesetzte Target-DNS mit der Pr-Promotorregion und dem c/857-Repressorgen aus einem rekombinanten Phagen, vorzugsweise aus einem rekombinanten Eco//-Phagen der M 13-Familie oder alternativ aus dem nativen E.co/Z-Phagen Lambda bzw. aus einem rekombinanten Plasmidvektor, bereitgestellt. In diese Target-DNS wird durch das an sich bekannte Teilverfahren der gerichteten in-vitro-Mutagenese unmittelbar stromauf des Leserahmens des c/857-Repressorgens ein DNS-Segment eingefügt, welches eine Hexanukleotid-Erkennungssequenz für ein Restriktionsenzym, so für die Enzyme BgIIl bzw. Sal I, vorzugsweise jedoch für die Restriktase BamHI, aufweist.In a further embodiment of this basic feature of the invention, the target DNA used in step I with the Pr promoter region and the c / 857 repressor gene is prepared from a recombinant phage, preferably from a recombinant Eco // phage of the M 13 family or alternatively from the native E.co/Z phage lambda or from a recombinant plasmid vector. Into this target DNA, a DNA segment is inserted by the known sub-method of directed in vitro mutagenesis immediately upstream of the reading frame of the c / 857 repressor gene, which contains a hexanucleotide recognition sequence for a restriction enzyme, so for the enzymes BgIIl or Sal I, but preferably for the BamHI restrictase.

Die so modifizierte Target-DNS bzw. mutagenisierte Teilsequenz wird anschließend aus der replikativen (doppelsträngigen) Form des eingesetzten Spenders, vorzugsweise aus der replikativen Form des eingesetzten M13-Phagen, auf einem Restriktionsfragment gewonnen und für den Folgeschritt Il bereit gehalten.The modified target DNA or mutagenized partial sequence is subsequently obtained from the replicative (double-stranded) form of the donor used, preferably from the replicative form of the M13 phage used, on a restriction fragment and kept ready for the subsequent step II.

Für diesen Schritt Il wird die mutagenisierte Teilsequenz nun in ein in grampositiven bakteriellen Wirten replizierendes Promotorsuchplasmid integriert. Die erfolgreiche Klonierung der mutagenisierten Teilsequenz ist hierbei anhand der Expression des Indikatorgens (Zielgens) erkennbar. Als Indikatorgen wird hier vorzugsweise auf eine amy-Genbox zurückgegriffen. Die auf diese Weise erhaltenen Zwischenplasmide der pBS-Familie werden aus den rekombinanten grampositiven bakteriellen Wirten isoliert und für den nachfolgenden Schritt III des beschriebenen Verfahrens zur Verfugung gestellt. Dieser Schritt besteht darin, in wenigstens einem dieser pBS-Zwischenplasmide unter Nutzung des eingefügten Restriktionsortes für ein Enzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenz ein DNS-Fragment zu inserieren, das die in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähigen nativen Expressionssignale eines bakteriellen Gens bzw. eines Gens eines Bakteriophagen, vorzugsweise eines Gens eines Staphylococcus aureus-Phagen, enthält. Klone der grampositiven bakteriellen Rezipienten mit den so erhaltenen rekombinanten Expressionsvektoren der pBS 50-Familie werden mit Hilfe eines phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des jeweiligen Zielgens überprüft. Anschließend werden die benötigten Mengen an DNS dieser Vektoren aus Kulturen der rekombinanten Rezipienten gewonnen und für den gegebenenfalls erforderlichen abschließenden Schritt IV des Verfahrens bereitgestellt.For this step II, the mutagenized partial sequence is now integrated into a promoter-search plasmid replicating in gram-positive bacterial hosts. The successful cloning of the mutagenized partial sequence is recognizable by the expression of the indicator gene (target gene). As indicator gene here is preferably resorted to an amy gene box. The intermediate plasmids of the pBS family thus obtained are isolated from the recombinant Gram-positive bacterial hosts and provided for the subsequent step III of the described method. This step consists in inserting in at least one of these pBS intermediate plasmids, using the inserted restriction site for an enzyme with a hexanucleotide recognition sequence, a DNA fragment which comprises the native expression signals of a bacterial gene or a bacteriophage gene which are functional in gram-positive bacterial hosts , preferably a gene of a Staphylococcus aureus phage. Clones of the gram-positive bacterial recipients with the thus obtained recombinant expression vectors of the pBS 50 family are examined by means of a phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the respective target gene. Subsequently, the required amounts of DNA of these vectors are obtained from cultures of the recombinant recipient and provided for the possibly required final step IV of the process.

In diesem Schritt wird in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die Box des Indikatorgens durch eine alternative Genbox für ein intrazelluläres bzw. sekretorisches Protein pro- bzw. eukaryotischer Herkunft substituiert. Vorzugsweise erfolgt diese Substitution durch eine Genbox für ein sekretorisches Protein aus einem Bakterium oder einem Bakteriophagen. Die Rezipienten-Klone mit den auf diese Weise in Schritt IV hergestellten Expressionsvektoren der pBS71/72-sowie pBS80/81-Familien werden wiederum mit Hilfe eines phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des alternativen Strukturgens überprüft. Aus Kulturen dieser rekombinanten grampositiven bakteriellen Wirte werden die benötigten Mengen Plasmid-DNS dieser Expressionsvektoren gewonnen.In this step, in at least one expression vector of the pBS50 family, the box of the indicator gene is substituted by an alternative gene box for an intracellular or secretory protein of pro- or eukaryotic origin. Preferably, this substitution is by a gene box for a secretory protein from a bacterium or bacteriophage. The recipient clones with the expression vectors of the pBS71 / 72 and pBS80 / 81 families thus prepared in step IV are again screened for thermoinducibility of the expression of the alternative structural gene by phenotypic screening. From cultures of these recombinant Gram-positive bacterial hosts, the required amounts of plasmid DNA of these expression vectors are obtained.

Für das phänotypische Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des auf dem jeweiligen pBS-Expressionsvektor enthaltenen Zielgens - auch alternative Gene obiger Kennzeichnung werden unter dem hier beschriebenen Aspekt nunmehr allgemein als Zielgene verstanden - wird ein Mikroorganismenstamm der Gattung Bacillus, vorzugsweise ein Stamm der Art Bacillus subtilis, eingesetzt. Das mit diesen Vektoren herstellbare Genprodukt wird erforderlichenfalls nach Submerskultivierung der eingesetzten rekombinanten grampositiven Wirte gesammelt.For the phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the target gene contained on the respective pBS expression vector - alternative genes of the above labeling are now generally understood as target genes under the aspect described here - is a microorganism strain of the genus Bacillus, preferably a strain of the species Bacillus subtilis, used. The gene product which can be produced with these vectors is collected, if necessary, after submerged cultivation of the recombinant gram-positive hosts used.

Für die Ausführung des phänotypischen Screenings sowie für die Ausprägung des jeweiligen Zielgens wird entweder am Beginn der Hauptkultur oder in der frühen Wachstumsphase des herangezogenen, mit einem pBS-shuttle-Expressionsvektor transformierten, grampositiven bakteriellen Wirtsstammes ein Thermo-Induktionsschritt durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt dabei die Erhöhung der Kultivierungstemperatur von 28°C bis 30°C auf 370C bis 42"C innerhalb eines Zeitintervalls von 3 Minuten. Anschließend wird die Kultivierung jeweils noch bis zu 30 Stunden fortgesetzt.For carrying out the phenotypic screening as well as for the expression of the respective target gene, a thermo-induction step is carried out either at the beginning of the main culture or in the early growth phase of the used, with a pBS shuttle expression vector transformed, gram-positive bacterial host strain. Preferably, the increase in the cultivation temperature of 28 ° C to 30 ° C to 37 0 C to 42 "C takes place within a time interval of 3 minutes. Then, cultivation is still continued in each case up to 30 hours.

In der bevorzugten Ausführungsform wird im Startteil des Verfahrens das c/-857-Repressorgen des £ co/Z-Phagen Lambda mit solchen Expressionssignalen verknüpft, die in Zellen von B.subtilis realisiert werden, um so das temperatursensitive Repressorprotein erstmals in diesem Wirtssystem auszuprägen zu können. Da die natürliche DNS-Sequenz des Lambda-PhagenIn the preferred embodiment, in the start part of the process, the c / 857 repressor gene of the £ co / Z phage lambda is linked to those expression signals which are realized in cells of B. subtilis so as to express the temperature-sensitive repressor protein for the first time in this host system can. Because the natural DNA sequence of lambda phage

in dieser Region keinen Restriktionsort für eine derartige Verknüpfung aufweist, wird in einem ersten Schritt unmittelbar stromauf des Leserahmens des cA857-Gens nunmehr ein BamHI-Ort erzeugt. Als Ausgangssequenz wird hierzu die DNS des rekombinanten Phagenin this region has no restriction site for such a linkage, a BamHI site is now generated in a first step immediately upstream of the reading frame of the cA857 gene. The starting sequence is the DNA of the recombinant phage

M 13tg 730(PR cA857 /fnß)Pstl M 13tg 730 (P R cA857 / fn) Pstl

herangezogen.used.

Dieser Phase ist gewonnen worden, indem in den singulären Pstl-Ort des Polylinkers der DNS des literaturbekannten E. coil· Phagen M13 tg 130 ein 1783 bρ großes DNS-Fragment inseriert wurde, welches das komplette Gen für das temperaturlabile CI-857-Repressorprotein des Bakteriophagen Lambda in der nativen Anordnung zu den Promotoren PRM und Pr enthält. Die Sequenz der PR-Promotorregion einschließlich des RBS des Lambda-cro-Gens ist auf diesem Insert darüber hinaus mit der N-terminalen Teilsequenz eines Human-/7hß-Gens verknüpft (Abb. 1). Der so konstituierte rekombinante M 73-Phage wurde nach dem Verfahren einer früheren Erfindung des VNII Genetika (UdSSR) erhalten, welche die Konstruktion von Vektoren zur Expression von hlfnß in E. coliunter der Kontrolle von Lambda-Signalen betrifft.This phase was obtained by inserting into the singular PstI site of the polylinker of the DNA of the literature-known E. coli phage M13 tg 130 a 1783 bp DNA fragment which is the complete gene for the temperature-labile CI-857 repressor protein of the Bacteriophage lambda in the native arrangement to the promoters P RM and Pr contains. The sequence of the P R promoter region, including the RBS of the lambda cro gene, is also linked to the N-terminal partial sequence of a human / 7 hβ gene on this insert (FIG. 1). The recombinant M 73 phage thus constituted was obtained by the method of an earlier invention of VNII Genetika (USSR), which relates to the construction of vectors for the expression of hlfnβ in E. coli under the control of lambda signals.

Zur Erzeugung des BamHI-Ortes wird die an sich bekannte Methode der gerichteten in vitro-Mutagenese unter Einsatz eines für diesen Fall bereitgestellten 43mer-Oligodeoxynukleotids angewendet. Dieses Oligonukleotid ist so aufgebaut, daß die einzufügende DNS-Sequenz- diese enthält in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung den gewünschten BamHI-Ort -an beiden Termini von jeweils einer Sequenz flankiert wird, die eine für die Hybridisierung ausreichend stabile Basenpaarung zu den an den beabsichtigten Insertionsort angrenzenden Nukleotiden der cAAusgangssequenz gewährleistet. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Oligonukleotid folgender Sequenz eingesetzt:To generate the BamHI site, the known in vitro mutagenesis method using a 43mer oligodeoxynucleotide provided in this case is used. This oligonucleotide is constructed so that the DNA sequence to be inserted, which in the preferred embodiment of the invention contains the desired BamHI site, is flanked by two sequences each having a sequence which is sufficiently stable for hybridization to that intended Insertion site adjacent nucleotides of the cAausgangssequenz guaranteed. In the preferred embodiment of the invention, an oligonucleotide of the following sequence is used:

5' GGTGATAGATTTAAGGAGGGATCCATAATGAGCACAAAAAAGA 3';5 'GGTGATAGATTTAAGGAGGGATCCATAATGAGCACAAAAAGA 3';

dieses enthält den Erkennungsort für die Restriktase BamHI in der neu einzufügenden Sequenz (doppelt unterstrichen) unmittelbar stromauf des Leserahmens des Lambda-c/-857-Repressorgens. Die flankierenden, zur Ausgangssequenz des kodierenden Stranges komplementären Regionen umfassen jeweils im 5'-Bereich 14 sowie im 3'-Bereich 16 Nukleotide. Mit dem voranstehend skizzierten 43mer-Oligodeoxvnukleotid wird die einzelsträngige DNS des Ausgangsphagenthis contains the recognition site for the restriction enzyme BamHI in the newly inserted sequence (underlined twice) immediately upstream of the reading frame of the Lambda c / 857 repressor gene. The flanking regions complementary to the starting strand of the coding strand comprise 16 nucleotides each in the 5 'region 14 and in the 3' region. With the 43mer Oligodeoxvnukleotid outlined above, the single-stranded DNA of the starting phage

M 13tg 730(PR c/-857 /rnß)Pstl M 13tg 730 (P R c / -857 / rn) Pstl

hybridisiert, die ihrerseits aus Überständen eines mit diesem Phagen transfizierten E. colüung', duD-Wirtsorganismusses, vorzugsweise des Stammes E. coll RZ1032, gewonnen wurde. Durch die Wahl dieses Wirtes enthält der das c/-Gen kodierende Strang der nach der Hybridisierung komplementierten und ligierten DNS, Uridin-Basen anstelle von Thymidin-Basen. Mit dieser DNS wird nachfolgend ein E.co/AWirt mit den Wildtyp-Allelen ung+, dut+, vorzugsweise der Stamm E. coHIG 1, transfiziert. Die aus den erhaltenen transfizierten Klonen gewonnene Λί 73-DNS wird durch Sequenzanalyse auf die Anwesenheit der neu einzufügenden Sequenz sowie auf deren korrekten Einbau in die beabsichtigte Position der Ausgangssequenz untersucht. Diejenigen Klone, die diese Eigenschaften aufweisen, enthalten die alshybridized, which in turn was recovered from supernatants of a transfected E. coli plasmid, duD host organism, preferably the strain E. coll RZ1032. By choosing this host, the strand encoding the c / gene of DNA complemented and ligated after hybridization contains uridine bases instead of thymidine bases. Subsequently, an E. coli is transfected with this DNA with the wild-type alleles ung + , dut + , preferably the strain E. coHIG 1. The Λί 73 DNA recovered from the resulting transfected clones is analyzed by sequence analysis for the presence of the newly inserted sequence and for its correct incorporation into the intended position of the starting sequence. Those clones that have these properties contain the as

M 13tg 730(Pr BamHI c/-857 /ftißJPstl M 13tg 730 (Pr BamHI c / -857 / ftißJPstl

bezeichneten rekombinanten Phagen.designated recombinant phage.

Im zweiten Schritt der bevorzugten Ausführungsform wird die mutagenisierte Lambda-DNS-Sequenz einschließlich der PR-Promotorregion auf einen Plasmidvektor überführt. Hierfür wird nun das literaturbekannte S.subf/7/s-Promotorsuchplasmid pKB8 (Molekülgröße 6,6kb; Marker: MLS-Resistenzgen) eingesetzt, das das promotorlose a-Amylase-Strukturgen aus B.amyloliquefaciens {amyF) mit nativem RBS als Indikatorgen für Promotorinsertionen trägt (s.a. Abb.3). Die Bereitstellung dieses Plasmids für die Aufnahme der mutagenisierten Lambda-DNS-Sequenz ist hier mit folgenden Vorteilen verbunden:In the second step of the preferred embodiment, the mutagenized lambda DNA sequence, including the PR promoter region, is transferred to a plasmid vector. For this purpose, the literature-known S.subf / 7 / s promoter search plasmid pKB8 (molecular size 6.6 kb, marker: MLS resistance gene) is used, which is the promoterless α-amylase structural gene from B. amyloliquefaciens {amyF) with native RBS as indicator gene for Promoterinsertionen carries (sa Fig.3). The provision of this plasmid for the uptake of the mutagenized lambda DNA sequence has the following advantages:

- Für die Insertion steht ein unikaler Pstl-Ort zur Verfügung (die mutagenisierte DNS-Sequenz einschließlich der PR-Promotorregion ist als Pstl-Fragment gewinnbar);- A unique PstI site is available for insertion (the mutagenized DNA sequence including the PR promoter region can be obtained as a PstI fragment);

- inserthaltige rekombinante Plasmide sind bereits im phänotypischen Screening des Rezipientenstammes anhand der a-Amylase-Bildung erkennbar (im Ergebnis der Verknüpfung der Lambda-PR-Promotorsequenz mit dem amyF-Strukturgen erfolgt in a-Amylase-negativen Rsubt/V/s-Rezipientenstämmen Amylasebildung unter Kontrolle des Lambda-PR-Promotors);- insert-containing recombinant plasmids are already in the phenotypic screening of the recipient strain on the basis of the a-amylase formation recognizable (as a result of the linkage of the lambda P R promoter sequence with the amyF structural gene takes place in a-amylase-negative Rsubt / V / s-recipient strains Amylase formation under control of the lambda P R promoter);

- durch die Fusion der Lambda-PR-Promotorregion mit dem a/nyf-lndikatoren entsteht bereits eine Konstruktion, die in den nachfolgenden Schritten als Modell für den Nachweis und die Charakterisierung der temperaturinduzierbaren Genexpression in B.subtilis einsetzbar ist (die Bildung der sekretorischen a-Amylase kann leicht einer qualitativen und quantitativen Testung unterzogen werden).- The fusion of the lambda PR promoter region with the a / nyf indicator already produces a construction that can be used in the following steps as a model for the detection and characterization of temperature- inducible gene expression in B.subtilis (the formation of secretory a -Amylase can easily be subjected to qualitative and quantitative testing).

Zur Überführung der mutagenisierten Lambda-Sequenz wird aus der replikativen Form der DNS der M 13tg 730(Pr BamHI cl-857 /rnß)Pstl-KIone ein 1794bp großes Pstl-Fragment gewonnen, auf dem nunmehr ein BamHI-Ort zwischen dem Leserahmen des c/-857-Repressorgens und der PRM-Promotorregion positioniert ist (vgl. Abb. 1). Dieses Fragment, das außerdem den Lambda-PR-Promotor enthält, wird in den unikalen Pstl-Ort des S.subf/7/s-Promotorsuchplasmids pKB8 inseriert. Nach Transformation eines a-Amylase-negativen B.subf/7/s-Rezipienten, vorzugsweise des Stammes 21 amyA recEA, werden unter den Erythromycin-resistenten und Amylase-bildenden Klonen diejenigen identifiziert, die das neue, als pBS 10 bezeichnete Zwischenplasmid enthalten. Auf diesem Plasmid ist die aus dem M 73-Phagen gewonnene mutagenisierte Lambda-DNS-Sequenz stromaufwärts des a-Amylase-Strukturgens in der Weise eingefügt, daß die Amylase-Expression unter der Kontrolle der Lambda-PR-Promotorregion erfolgt (s. a. Abb. 3).To convert the mutagenized lambda sequence, a 1794 bp PstI fragment is obtained from the replicative form of the DNA of the M 13tg 730 (Pr BamHI cl- 857 / rnβ) PstI fragment, on which now a BamHI site is inserted between the reading frame of the c / 857 repressor gene and the P RM promoter region (see Fig. 1). This fragment, which also contains the lambda P R promoter, is inserted into the unique Pst I site of the S.subf / 7 / s promoter-finding plasmid pKB8. Upon transformation of an α-amylase-negative B.subf / 7 / s recipient, preferably strain 21 amyA recEA, among the erythromycin-resistant and amylase-forming clones, those containing the novel intermediate plasmid designated pBS 10 are identified. On this plasmid, the mutagenized lambda DNA sequence derived from the M 73 phage is inserted upstream of the α-amylase structural gene such that amylase expression occurs under the control of the lambda P R promoter region (see also Figs. 3).

Amylase-negative ß.subf/7/s-Stämme, die pBS 10 beherbergen, bilden a-Amylase erwartungsgemäß konstitutiv sowohl bei Temperaturen unter wie auch über 30°C (vgl. Abb. 5). Das Zwischenplasmid pBS 10 weist den Vorteil auf, daß es eine Lambda-DNS-Sequenz einschließt, auf der ein durch gerichtete Mutagenese erzeugter BamHI-Ort stromauf des Leserahmens des c/-857-Repressorgens angelegt ist.Amylase-negative β.subf / 7 / s strains harboring pBS10 are expected to constitute constitutively a-amylase both at temperatures below and above 30 ° C (see Fig. 5). The intermediate plasmid pBS 10 has the advantage of including a lambda DNA sequence on which a site directed mutagenesis BamHI site is placed upstream of the reading frame of the c / 857 repressor gene.

In einem dritten Verfahrensschritt der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieser BamHI-Restriktionsort genutzt, um das d-Repressorgen nunmehr mit in B.subtilis-Zellen effizienten Expressionssignalen zu verknüpfen. Hierfür werden die Signale der Staphylokinase-Expressionseinheit (sak-EE) des S. aureus-Pbagen 42 D herangezogen. Als Spender der sak-EE wird der rekombinante E. co/z-Expressionsvektor pBB 209 (Molekülgröße 3154 bp; Marker: Ampicillinresistenzgen, vgl. Abb. 3) eingesetzt, der unmittelbar stromab der sak-EE einen unikalen BamHI-Ort zur Fusion mit einem zu exprimierenden Gen aufweist. Dieser Vektor ist nach dem Verfahren einer früheren Anmeldung des Zentralinstitutes, die die Herstellung von Expressionsvektoren zur Ausprägung reifer Genprodukte betrifft, verfügbar geworden.In a third method step of the preferred embodiment of the invention, this BamHI restriction site is used to link the d-repressor gene now to B.subtilis cell- efficient expression signals . For this purpose, the signals of the staphylokinase expression unit (sak-EE) of S. aureus Pbagen 42 D are used. The sak-EE donor used is the recombinant E. coli expression vector pBB 209 (molecular size 3154 bp, marker: ampicillin resistance gene, see Fig. 3), which has a unique BamHI site for fusion immediately downstream of the sak EE having a gene to be expressed. This vector has become available following the method of a previous application of the Central Institute, which relates to the production of expression vectors for expression of mature gene products.

Die Verknüpfung der sak-EE mit dem c/-857-Repressorgen wird in der Strategie der Konstruktion von E. coli/B. sufcf/7/s-shuttle-Vektoren durch Fusion des B. subf/V/s-Zwischenplasmids pBS 10 mit dem E. co/Z-Expressionsvektor pBB209 ausgeführt. Sie erfolgt vorteilhaft durch aufeinanderfolgende Transformation von Stämmen aus beiden Wirtssystemen ohne Screening der Klone des zuerst transformierten Wirtes. Dieses Vorgehen beruht darauf, daßLinkage of the sak EE to the c / 857 repressor gene is discussed in the strategy of construction of E. coli / B. sufcf / 7 / s shuttle vectors were performed by fusing the B. subf / V / s intermediate plasmid pBS 10 with the E. coli expression vector pBB209. It is advantageously accomplished by sequentially transforming strains from both host systems without screening the clones of the first transformed host. This procedure is based on the fact that

- durch Replikation und Ausprägung derAmpicillinresistenzim E. co//-Wirtssystem sowieby replication and expression of ampicillin resistance in the E. coli host system as well

- durch Replikation und Ausprägung der MLS-Resistenz im S. subf/7/s-Wirtssystem- by replication and expression of MLS resistance in the S.subf / 7 / s host system

nach Passagierung der rekombinanten Plasmidpopulation durch Stämme aus beiden Wirtssystemen mit hoher Wahrscheinlichkeit solche Shuttle-Vektoren selektiert werden, die jeweils beide Antibiotikaresistenzgene und Replikationsorigins enthalten, womit anschließend im phänotypischen Screening bereits jeder der beiden Wirte auf Anwesenheit sowie Induzierbarkeit der Pn-amyf-Modellgenfusion überprüft werden kann.after passage of the recombinant plasmid population by strains from both host systems, those shuttle vectors containing both antibiotic resistance genes and replication origins are highly likely to be probed, whereby in phenotypic screening each of the two hosts is already checked for the presence and inducibility of P n -amyf model gene fusion can be.

Mit dieser Strategie nutzt man den Vorteil, daß in Fällen, in denen primäre Transformanten-Klone mit den gesuchten rekombinanten Plasmiden sich nicht ohne weiteres phänotypisch erkennen lassen, anstelle einer aufwendigen Suche nach diesen Chimären eine einfache Selektion durch Transformation eines Stammes aus dem zweiten Wirtssystem mit der Gesamtpopulation der nach der Transformation des ersten Wirtes erhaltenen Plasmide ausführbar ist. In Realisierung dieser Klonierucgsstrategie wird das Zwischenplasmid pBS 10 mit der Restriktase BamHI partiell so gespalten, daß vorwiegend linearisierte Plasmidmoleküle entstehen, die anschließend mit dem ebenfalls mit BamHI geöffneten Vektor pBB209 ligiert werden. Aus den nach Transformation von Stamm E. co//TG1 bei 300C, d. h. unter permissiven Bedingungen (Vermeidung von strukturellen Plasmidinstabilitäten in diesem Wirt), erhaltenen Ampicillin-resistenten Klonen wird eine Gesamtpräparation ihrer Plasmid-DNS gewonnen, mit der ein Amylase-negativer B. subtills-Stamm, vorzugsweise der Stamm 21 amy4 recE4, transformiert wird.This strategy makes use of the advantage that, in cases where primary transformant clones with the sought-after recombinant plasmids can not readily be phenotypically identified, a simple selection by transformation of a strain from the second host system instead of a complex search for these chimeras the total population of plasmids obtained after transformation of the first host is feasible. In realization of this cloning strategy, the intermediate plasmid pBS 10 is partially cleaved with the restrictase BamHI in such a way that predominantly linearized plasmid molecules are formed, which are subsequently ligated with the vector pBB209, also opened with BamHI. From the ampicillin-resistant clones obtained after transformation of strain E. coli TG1 at 30 ° C., ie under permissive conditions (avoidance of structural plasmid instabilities in this host), a complete preparation of their plasmid DNA is obtained, with which an amylase negative B. subtillic strain, preferably strain 21 amy4 recE4.

Beim Screening der erhaltenen 3,subt///s-Klone wird von der nun zu erwartenden Induzierbarkeit des Lambda-PR-Promotors ausgegangen: Unter den Erythromycin-resistenten Klone werden folglich diejenigen ausgewählt, die nach Kultivierung bei Temperaturen unter 30°C keine Amylase bilden, diese jedoch nach Überführung auf Kultivierungstemperaturen über 370C auszuprägen vermögen. Solche Klonen werden anschließend hinsichtlich ihres Plasmid-DNS-Gehaltes charakterisiert. Ein Vertreter der in der bevorzugten Ausführungsform auf diese Weise erhaltenen shuttle-Vektoren, der die Bezeichnung pBS 52 (Molekülgröße 11,4 kb; Marker: MLS-Resistenzgen und Ampicillin-Resistenzgen) erhielt, ist in Abb.4 dargestellt. Wie angestrebt, befindet sich das c/-857-Repressorgen auf ihm nun unter Kontrolle der sak-EE. Dieser shuttle-Vektor besitzt verfahrensgemäß außerdem den Vorzug, daß er das mit der Lambda-PR-Promotorregion fusionierte a/nyF-Strukturgen einschließt und somit bereits sowohl in B.subtiliswte auch in E co//für die Charakterisierung des Induktionsverhaltens einsetzbar ist (dieser Umstand konnte vorteilhaft beim Screening der Transformaten-Klone zur Auffindung derartiger Plasmide genutzt werden). Eine weitere Besonderheit dieses Vektors besteht darin, daß sich infolge der ausgeführten Klonierungs- und Selektionsschritte (Stichwort: partielle BamH!-Restriktion) die Orientierung des internen, vom Zwischenplasmid pBS 10 stammenden BamHI-Fragmentes mit der PR-amyF-Modellgenbox umgekehrt hat. Dadurch verändert sich bei Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit dieser Konstruktion die Relation der Restriktionsorte auf dem shuttle-Plasmid pBS52 im Vergleich zum Zwischenplasmid pBS 10, woraus erneut vorteilhafte Möglichkeiten für Anschlußarbeiten zur Fusion der Рц-Promotorregion mit einem weiteren Modellgen (siehe unten) resultieren.The screening of the obtained 3, subtl / s clones is based on the expected inducibility of the lambda PR promoter: Among the erythromycin-resistant clones, consequently those are selected which, after cultivation at temperatures below 30 ° C., are not amylase form, however, they can ausprägen after conversion to cultivation temperatures above 37 0 C. Such clones are then characterized for their plasmid DNA content. A representative of the shuttle vectors obtained in this manner in the preferred embodiment and designated pBS 52 (molecular size 11.4 kb; marker: MLS resistance gene and ampicillin resistance gene) is shown in FIG. As intended, the c / -857 repressor gene on it is now under the control of the sak-EE. According to the method, this shuttle vector also has the advantage that it includes the a / nyF structural gene fused to the lambda P R promoter region and thus can already be used in B.subtiliswte also in E co // for the characterization of the induction behavior ( this circumstance could be used to advantage in the screening of the transformant clones for finding such plasmids). Another peculiarity of this vector is that, as a result of the cloning and selection steps carried out (keyword: partial BamH! Restriction), the orientation of the internal BamHI fragment derived from the intermediate plasmid pBS 10 has reversed with the P R -amyF model box. As a result, while maintaining the operability of this construction, the relation of the restriction sites on the shuttle plasmid pBS52 changes as compared to the intermediate plasmid pBS 10, resulting in further advantageous possibilities for subsequent work on the fusion of the R p promoter region with another model gene (see below).

Amylase-negative S.subf/V/s-Wirtsstämme, die pBS52 beherbergen, sind durch Temperaturshift nunmehr zur Expression des amyf-Modellgens befähigt. Diese Induzierbarkeit ist auf der Grundlage des klassischen Lambda-Promotor-Repressor-Modells darauf zurückführbar, daß bei Kultivierungstemperaturen unter 300C der Lambda-PR-Promotor durch das konstitutiv unter Kontrolle der sak-EE gebildete, mit den Operatorregionen des PR-Promotors interagierende CI-857-Repressorprotein reprimiert ist, woraufhin das amyf-Gen nicht abgelesen wird. Im Ergebnis eines Temperturshifts auf mindestens 37 0C wird die Konformation der temperaturlabilen Repressormoleküle so verändert, daß sie sich von der PR-Operatorregion ablösen und nunmehr die Transkription des amyf-Gens freigeben.Amylase-negative S.subf / V / s host strains harboring pBS52 are now able to express the amyf model gene by temperature shift. This inducibility is based on the classic lambda promoter-repressor model attributable to the fact that at cultivation temperatures below 30 0 C, the lambda P R promoter formed by the constitutively under control of the sak-EE , with the operator regions of the P R -. Promotors interacting CI-857 repressor protein is repressed, whereupon the amyf gene is not read. As a result of a Temperturshifts to at least 37 0 C, the conformation of the temperature-labile repressor molecules is changed so that they detach from the P R operator region and now release the transcription of the amyf gene.

Die Menge der gebildeten und sekretierten a-Amylase kannlm qualitativen und quantitativen Test leicht ermittelt werden. In Abbildung 5 sind für den in der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens mit pBS52 transformierten Stamm S. subtilis 21 amy 4 recE4 jeweils die Amylase-Titer ohne Induktion der Bildungskinetik nach Induktion gegenübergestellt. Wie die Ergebnisse eindeutig zeigen, wird die einsetzende a-Amylase-Expression dieses rekombinanten Wirtes ausschließlich durch den Shift der Kultivierungstemperatur von 3O0C auf 420C ausgelöst. Dieser Effekt wurde zu zwei verschiedenen Induktions-Zeitpunkten reproduziert. Charakteristisch ist weiterhin, daß die Amylase-Expression sofort nach Induktion einsetzt und bis in die späte stationäre Wachstumsphase der Kultur andauert, so daß eine lang anhaltende Produktbildungsphase erzielt werden kann. Dieses Induktionsverhalten sowie das erreichte Expressionsniveau von etwa lOOmg/l im Fall der sekretorischen a-Amylase demonstrieren die Leistungsfähigkeit des verfahrensgemäß erhaltenen neuen temperaturregulierbaren Expressionssystems in B. subf/7/s-Wirten.The amount of the formed and secreted α-amylase can be easily determined in the qualitative and quantitative tests. In Figure 5, for the strain S. subtilis 21 amy 4 recE4 transformed in the preferred embodiment of the method with pBS52, in each case the amylase titers are compared with no induction of the formation kinetics after induction. As the results clearly show, the onset of α-amylase expression of this recombinant host is triggered solely by the shift of the cultivation temperature from 3O 0 C to 42 0 C. This effect was reproduced at two different induction times. It is also characteristic that the expression of amylase begins immediately after induction and lasts until late in the stationary growth phase of the culture, so that a long-lasting product formation phase can be achieved. This induction behavior as well as the achieved expression level of about 100 mg / l in the case of secretory α-amylase demonstrate the performance of the novel temperature-regulated expression system obtained according to the method in B. subf / 7 / s hosts.

Im zweiten Abschnitt der bevorzugten Ausführungsform wird das etablierte induzierbare B. subr/7/s-Expressionssystem unter Einbeziehung eines weiteren Modellgens erprobt. Hierfür wird das Strukturgen der Staphylokinase des Staphylococcus aureus-Phagen42D (sa/c-Gen) eingesetzt. Diese Wahl bietet (wie im Falle des a-Amylase-Gens) den Vorteil, daß die Bildung des sekretorischen SAK-Genproduktes sich leicht einem qualitativen sowie quantitativen Test unterziehen läßt. In Anwendung des Verfahrens einer früheren Anmeldung des Zentralinstitutes sind rekombinante Trägerplasmide wie рВВЗОО und pBB 301 verfügbar geworden, die das o.g. saic-Gen einschließen.In the second section of the preferred embodiment, the established inducible B. subr / 7 / s expression system is probed involving another model gene. For this purpose, the structural gene of staphylokinase of Staphylococcus aureus phage 42D (sa / c gene) is used. This choice offers the advantage (as in the case of the α-amylase gene) that the formation of the secretory SAK gene product can easily be subjected to a qualitative and quantitative test. Recombinant carrier plasmids, such as рВВООО and pBB 301, which include the above-mentioned saic gene, have become available following the procedure of a prior application of the Central Institute.

Als Spender der sa^-Genbox wird vorzugsweise das E co//-Plasmid pBB301, ein Abkömmling von pDB 17, einem dieser sakrekombinanten Trägerplasmide, gewählt. Plasmid pBB301 (Molekülgröße 4007 bp; Marker: Ampicillinresistenzgen) ist dadurch charakterisiert, daß es die promotorlose safr-Genbox einschließlich der nativen SD-Sequenz enthält, die in den Hincll-Ort desThe donor of the sa.sup.1 gene box is preferably the E. coli plasmid pBB301, a derivative of pDB 17, one of these sac recombinant carrier plasmids. Plasmid pBB301 (molecular size 4007 bp; marker: ampicillin resistance gene) is characterized by containing the promoterless safr gene box, including the native SD sequence, inserted into the Hincll site of the

Polylinkers des Eco/Z-Klonierungsvektors pUC18 inseriert ist (Abb.6). Für die Fusion mit Promotoren, unter deren Kontrolle das saür-Strukturgen exprimiert werden soll, steht u.a. der Restriktionsort für das Enzym Pstl aus dem pUC18-Polylinkerzur Verfügung.Polylinker of the Eco / Z cloning vector pUC18 is inserted (Fig.6). For fusion with promoters, under the control of which the acidic structural gene is to be expressed, u.a. the restriction site for the enzyme PstI from the pUC18 polylinker available.

Auf dem shuttle-Plasmid pBS52, dem Träger des induzierbaren Expressionssystems, ist ein derartiger Restriktionsort stromab der PR-Promotorregion positioniert (hier Fusionsort mit dem amyF-Modellgen). Gegebenenfalls wird in einem vorbereiteten Verfahrensschritt durch Verkleinerung dieses Vektors, d.h. in den SchrittenOn the shuttle plasmid pBS52, the carrier of the inducible expression system, such a restriction site is positioned downstream of the P R promoter region (here fusion site with the amyF model gene). Optionally, in a prepared process step by reduction of this vector, ie in the steps

- Spaltung des Eco/Z/asubf/V/s-shuttle-Plasmids pBS52 mit Pstl,Cleavage of the Eco / Z / asubf / V / s shuttle plasmid pBS52 with PstI,

- Selbstligation der entstandenen Fragmente,- self-ligation of the resulting fragments,

- Selektion der nach Transformation eines a-Amylase-negativen B.subivV/s-Stammes erhaltenen Klone sowieSelection of the clones obtained after transformation of an a-amylase-negative B.subivV / s strain and

- Überprüfung dieser Klone auf Ausbleiben einer Amylase-Bildung der Pstl-Restrilctionsort stromab des PR-Promotors unikalisiert.- Verification of these clones on the absence of amylase formation of the PstI Restrilktionsort downstream of the P R promoter unikalisiert.

Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, daß auf einfache WeiseThis procedure offers the advantage that in a simple way

- von den beiden nach Spaltung mit Pstl entstehenden Plasmid-Komponenten nur die gesuchte, PR enthaltende Komponente durch autonome Replication in B. subtilis selektiert wird (die zweite Komponente ist in B. subr/7/s-Wirten nicht autonom replikationsfähig) sowie- Of the two resulting after cleavage with Pstl plasmid components only the sought, P R- containing component is selected by autonomous replication in B. subtilis (the second component is not autonomously replicable in B. subr / 7 / s hosts) and

- Klone mit verkleinerten S.subf/7/s-Plasmiden von den ebenfalls selektierten Klonen mit dem Ausgangsplasmid pBS52 (die durch Rekonstituierung beider Fragmente bzw. durch nichtvollständige Restriktion erhalten werden können) bereits im phänotypischen Screening des jeweiligen Wirtes erkennbar sind (anhand des Ausbleibens einer a-Amylase-Synthese).Clones with reduced S.subf / 7 / s plasmids from the likewise selected clones with the starting plasmid pBS52 (which can be obtained by reconstitution of both fragments or by incomplete restriction) are already detectable in the phenotypic screening of the respective host (on the basis of the absence an α-amylase synthesis).

Mit dem voranstehend beschriebenen Teilschritt konnte erreicht werden, daß alle ausgewählten Amylase-negativen, Erythromycin-resistenten Klone des Wirtsstammes B. subtilis 21 amy4 recE 4 verkleinerte Plasmide der angestrebten Struktur enthielten, die als pBS60 (Molekülgröße 4,9 kb; Marker: MLS-Resistenzgen) bezeichnet wurden (s.a. Abb. 6). Auf diesen S.subf/7/s-Expressionsplasmiden befindet sich stromab des Lambda-PR-Promotors ein unikaler Pstl-Ort, der für die Fusion mit einem zu exprimierenden Gen nutzbar ist.With the partial step described above it was possible to obtain that all selected amylase-negative, erythromycin-resistant clones of the host strain B. subtilis 21 amy4 recE 4 contained reduced plasmids of the desired structure, which were identified as pBS60 (molecular size 4.9 kb; Resistance genes) (see also Fig. 6). On these S.subf / 7 / s expression plasmids, downstream of the lambda P R promoter, is a unique PstI site, which is useful for fusion with a gene to be expressed.

In einem nächsten Verfahrensschritt des zweiten Abschnittes der bevorzugten Ausführungsform wird nun die Lambda-Pp-Promotorregion mit dem safc-Modellgen verknüpft. Zu diesem Zweck werden die beiden Plasmide pBS 60 und pBB 301 über ihren unikalen Pstl-Ort fusioniert. Hierbei ist es möglich, nach direkter Klonierung in B.subtilis die Klone mit den gewünschten rekombinanten Plasmiden, welche die Expression des sa/c-Gens unter der Kontrolle des PR-Promotors bewirken, bereits im phänotypischen Screening anhand der SAK-Bildung auf Agar-Testplatten zu erkennen.In a next method step of the second section of the preferred embodiment, the lambda Pp promoter region is now linked to the safc model gene. For this purpose, the two plasmids pBS 60 and pBB 301 are fused via their unique PstI site. It is possible, after direct cloning in B. subtilis, the clones with the desired recombinant plasmids, which cause the expression of the sa / c gene under the control of the PR promoter, already in the phenotypic screening on the basis of SAK formation on agar Recognize test plates.

Aus den SAK-positiven B. subf/7/s-Transformantenklonen wird ein Vertreter ausgewählt und hinsichtlich seines Plasmid-DNS-Gehaltes untersucht. Die Struktur des so erhaltenen F.co///S. subf/7/s-shuttle-Plasmids, das als pBS70 (Molekülgröße 8,9kb; Marker: MLS- und Ampicillin-Resistenzgen) bezeichnet wird, ist in Abb. 6 dargestellt. Dieses Plasmid vermittelt konstitutive SAK-Expression der B. subf/7/s-Rezipientenstämme, da durch die Vektorverkleinerung im vorbereitenden Verfahrensschritt das c/-857-Repressorgen von pBS52 ausgegliedert worden ist (so daß keine Repressor-Bildung erfolgen und somit der Lambda-PR-Promotor nicht reprimiert werden kann).From the SAK-positive B. SubF / 7 / s transformant clones by a representative selected and examined for its plasmid DNA content. The structure of the thus obtained F.co///S. subf / 7 / s shuttle plasmid, designated pBS70 (molecular size 8.9kb; marker: MLS and ampicillin resistance gene), is shown in FIG. This plasmid mediates constitutive SAK expression of the B. SubF / 7 / s-recipient strains, because it has been spun by the vector reduction in the preparatory step, the c / -857 repressor gene from pBS52 (so be no repressor formation and thus the lambda PR promoter can not be repressed).

Zur Etablierung eines temperaturinduzierbaren SAK-Expressionssystems werden anschließend shuttle-Plasmide konstruiert, die sowohl das mit dem P„-Promotor fusionierte safc-Modellgen als auch das mit der sak-EE verknüpfte c/-857-Repressorgen einschließen. In der bevorzugten Ausführungsform wird dazu das Рщ-amyF-Modellgen von pBS 52 durch die Рц-sak-Genbox von pBS70 substituiert. Dieser Schritt wird ausgeführt, indem nach Deletion jener beiden EcoRI-Fragmente von pBS52, die die Pn-amyF-Genbox kodieren (vgl. Abb.4), das als 1,8kb EcoRI-Fragment aus pBS70 entnommene PR-safr-Modellgen mit dem so gewonnenen pBS 52-Hauptfragment fusioniert wird. Die Klone der Wirte, die die gesuchten rekombinanten E. coli/B. subtilisshuttle-Plasmide beider Insertorientierungen pBS71 bzw. pBS72 (Molekülgröße: 10,8 kb; Marker: MLS-sowie Ampicillin-Resistenzgen, s. a. Abb. 6) enthalten, sind wiederum bereits im phänotypischen Screening anhand der Induzierbarkeit der SAK-Expression erkennbar.To establish a temperature-inducible SAK expression system, shuttle plasmids are then constructed which include both the saf promoter model fused to the P "promoter and the c / 857 repressor gene linked to the sak EE . In the preferred embodiment, the ρsch-amyF model gene of pBS 52 is substituted by the pBS70 ub-sak gene box. This step is carried out by after deletion of those two EcoRI fragments of pBS52 which encode the Pn-amyF gene box (see Fig. 4), the PR-safr model gene taken from the pBS70 as a 1.8 kb EcoRI fragment with the thus obtained pBS 52 main fragment is fused. The clones of hosts expressing the desired recombinant E. coli / B. subtilis shuttle plasmids of both insert orientations pBS71 and pBS72 (molecular size: 10.8 kb, markers: MLS and ampicillin resistance genes, see Fig. 6) are again detectable in phenotypic screening on the basis of the inducibility of SAK expression.

Ein weiterer Zugang zur Konstruktion von shuttle-Plasmiden, die beide Komponenten des induzierbaren SAK-Expressionssystems einschließen, wird realisiert durch die Übertragung der sa/r-EE-c/-857-Genbox von pBS52 auf das shuttle-Plasmid pBS70. Bevorzugt wird hierzu das mit der sak-EE fusionierte c/-857-Repressorgen als 2,6kb großes Pvull-Fragment aus pBS52 entnommen und in den unikalen EcoRV-Ortvon pBS70 inseriert. Nach Transformation von B. subtilisbzw. Eco/Zwerden in einem Ein-Schritt-Verfahren im phänotypischen Screening nun diejenigen Klone identifiziert, die bei 370C SAK-positiv, bei 300C jedoch SAK-negativ sind. Solche Klone enthalten ein Plasmid mit dem induzierbaren SAK-Expressionssystem, bestehend aus der Рщ-sak- sowie der sa/c-EE-cA857-Genbox als Teilkomponenten. Klone dieser Beschaffenheit werden anschließend hinsichtlich ihres Plasmid-DNS-Gehaltes charakterisiert. Die Struktur der so erhaltenen E coli/B. subf/7/s-shuttle-Plasmide beider Insertorientierungen, die als pBS80 bzw. pBS81 bezeichnet werden (Molekülgröße 11,5kb; Marker: MLS- und Ampicillin-Resistenzgen), ist in Abb.6 dargestellt.Another approach to the construction of shuttle plasmids, including both components of the inducible SAK expression system, is realized by the transfer of the sa / r EE c / 857 gene box from pBS52 to the shuttle plasmid pBS70. For this purpose, the c / -857 repressor gene fused with the sak-EE is preferably taken off as a 2.6 kb Pvull fragment from pBS52 and inserted into the unique EcoRV site of pBS70. After transformation of B. subtilisbzw. Eco / Z are identified in a one-step procedure in phenotypic screening now those clones that are SAK-positive at 37 0 C, but SAK-negative at 30 0 C. Such clones contain a plasmid with the inducible SAK expression system consisting of the Рщ-sak and the sa / c-EE cA857 gene box as partial components. Clones of this nature are subsequently characterized for their plasmid DNA content. The structure of the E coli / B thus obtained . subf / 7 / s shuttle plasmids of both insert orientations designated pBS80 and pBS81 (molecular size 11.5kb; markers: MLS and ampicillin resistance gene) are shown in Fig.6.

B.subtilis- und E.co/Z-Wirtsstämme, die pBS80 enthalten, bilden bei Kultivierungstemperaturen unter 3O0C keine Staphylokinase, sind jedoch nach Temperaturshift auf mindestens 370C zur SAK-Bildung befähigt. Dieses Verhalten ist bereits vorteilhaft im o.a. phänotypischen Screening benutzt worden. B. subtilis and E.co/Z- host strains containing pBS80, do not form staphylokinase at cultivation temperatures below 30 0 C, but after temperature shift to at least 37 0 C capable of SAK formation. This behavior has already been used to advantage in the above-mentioned phenotypic screening.

Durch beide Ausführungsformen ist auch mit einem zweiten Modellgen, dem sak-Gen des S. aureus-Phagen 42 D, die Funktionsfähigkeit des temperaturinduzierbaren Expressionssystems für B. subtilis unter Einbeziehung der Repressorkontrollierten Lambda-PR-Promotor/Operator-Region nachgewiesen worden.By both embodiments, the functionality of the temperature-inducible expression system for B. subtilis including the repressor-controlled lambda PR promoter / operator region has been demonstrated with a second model gene , the sak gene of S. aureus phage 42D.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die folgenden Ausführungen sollen an einigen Beispielen die einzelnen Schritte des Verfahrens zur Herstellung von Expressionsvektoren für die thermoinduzierbare Ausprägung von Genen in grampositiven bakteriellen Wirten näher veranschaulichen. Sie enthalten dabei jedoch keine detaillierten Angaben zu den herangezogenen Standardverfahren der Gentechnologie und der Mikrobiologie (wie Gewinnung von Plasmid- bzw. Phagen-DNS, Spaltung von DNS mit Restriktionsenzymen, DNS-Sequenzanalyse, DNS-Hybridisierung, Darstellung und Charakterisierung von Plasmid-DNS mittels Agarose-Gelelektrophorese, Gewinnung von DNS-Fragmenten aus Agarosegelen, Umwandlung von sticky ends in blunt ends,The following statements are intended to illustrate in some examples the individual steps of the method for the production of expression vectors for the thermoinducible expression of genes in Gram positive bacterial hosts. However, they do not contain detailed information on the standard methods used in genetic engineering and microbiology (such as extraction of plasmid or phage DNA, cleavage of DNA with restriction enzymes, DNA sequence analysis, DNA hybridization, preparation and characterization of plasmid DNA using Agarose gel electrophoresis, recovery of DNA fragments from agarose gels, conversion of sticky ends into blunt ends,

Einfügen von Gensequenzen in Vektorplasmide, Ausführung von Ligationsreaktionen, Transformation bzw. Transfektion von bakteriellen Rezipientenstämmen mit Plasmid- bzw. Phagen-DNS und Kultivierung von Mikroorganismen). Solche Verfahren sind dem Fachmann bekannt und in einer Reihe von Veröffentlichungen ausführlich beschrieben, beispielsweise inInsertion of gene sequences into vector plasmids, execution of ligation reactions, transformation or transfection of bacterial recipient strains with plasmid or phage DNA and cultivation of microorganisms). Such methods are known to those skilled in the art and described in detail in a number of publications, for example in

- „Advanced Bakterial Genetics, a Manual for Genetic Engineering" (R.W. Davis, D. Botstein, J.R. Roth), Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1980;- "Advanced Bacterial Genetics, a Manual for Genetic Engineering" (R.W. Davis, D. Botstein, J.R. Roth), Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1980;

- »Molecular Cloning,a Laboratory Manual" (T.Maniatis, E.F.Fritsch,J.Sambrock), Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1982;Molecular Cloning, a Laboratory Manual (T. Maniatis, E. F. Fritsch, J. Sambrock), Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1982;

- Monographien der Serie „Methods in Enzymology", Acad. Press, Bände65(1980),68{1980),100(1983,101 (1983), 153 (1987), 154(1987);Monographs of the series "Methods in Enzymology", Acad. Press, Vol. 65 (1980), 68 (1980), 100 (1983, 101 (1983), 153 (1987), 154 (1987);

- Monographien der Serie .Methods in Microbiology", Acad. Press, Bände 1 (1969), 2 (1970), ЗА (1970), 5B (1971), 6A (1971) sowie 18 (1984).Monographs of the series "Methods in Microbiology", Acad. Press, Vol. 1 (1969), 2 (1970), ЗA (1970), 5B (1971), 6A (1971) and 18 (1984).

Beispiel 1: Thermoinduzierbare Ausprägung des a-Amylase-Gens (amyF) von Bacillus amyloliquefaciensin B.subtilis unter Einbeziehung des Plasmids pBS52Example 1 Thermoinducible expression of the α-amylase gene (amyF) of Bacillus amyloliquefaciens in B.subtilis involving the plasmid pBS52

1.1. Erzeugung eines BamHI-Restriktionsortes vor dem Leserahmen des Lambda-c/857-Repressorgens (Schritt I)1.1. Generation of a BamHI restriction site in front of the lambda c / 857 repressor gene reading frame (step I)

Die Erzeugung des BamHI-Ortes erfolgt nach der Methode der gerichteten in-vitro-Mutagenese (Kunkel T. A. et al., Meth. Enzymof. [1987] 154, ). Als Targetsequenz wird die DNS des rekombinanten Phagen (M 13tg 130 (PR cl-857 ifnß) Pstl eingesetzt (Abb.1).The production of the BamHI site is carried out by the method of directed in vitro mutagenesis (Kunkel TA et al., Meth. Enzymof. [1987] 154,). The target sequence used is the DNA of the recombinant phage (M 13tg 130 (P R cl-857 ifnβ) PstI (FIG. 1).

Zunächst wird die benötigte Menge einzelsträngiger M13-DNS (etwa 10pg) aus dem Überstand einer Submerskultur des den o.g. Phagen enthaltenden Eco/i-Stammes RZ1032 isoliert, gereinigt und in 1OmM TrisHCI-Puffer gelöst. Durch die Wahl dieses Wirtes, der unter Zusatz von 0,25 цд Uridin/ml angezogen wird, enthält diese DNS Uridin-Basen anstelle von Thymidin-Basen. Etwa 5цд dieser M 13-Uridin-DNS werden mit etwa 20ng des 5'-phosphorylierten 43mer-Oligodesoxyribonukleotids folgender Sequenz hybridisiert (1 Stunde, 560C):First, the required amount of single-stranded M13 DNA (about 10 pg) is isolated from the supernatant of a submerged culture of the above-mentioned phage Eco / i strain RZ1032, purified and dissolved in 1OmM TrisHCl buffer. By choosing this host, which is grown with the addition of 0.25% uridine / ml, this DNA contains uridine bases instead of thymidine bases. About 5цд this M 13-uridine-DNA is mixed with about 20 ng of 5'-phosphorylated 43mer oligodeoxyribonucleotide-hybridized following sequence (1 hour, 56 0 C):

5' GGTGATAGATTTAAGGAGGGATCCATAATGAGCACAAAAAAGA 3'.5 'GGTGATAGATTTAAGGAGGGATCCATAATGAGCACAAAAAGA 3'.

Anschließend wird das Template in an sich bekannter Weise durch eine Klenow-Reaktion mit nachfolgender Ligation in die doppelsträngige zirkuläre Form der M 13-DNS umgewandelt. Mit Proben dieser DNS werden kompetente Zeilen des E. coil· Rezipientenstammes TG1 transfiziert. Da dieser Stamm die ung+- und duf1"-Wildtyp-Allelen enthält, werden in den TG1 -Zeilen nur die DNS-Stränge repliziert, die keine fehlerhaft inkorporierten Uridin-Basen enthalten. Dadurch werden Klone mit den mutagensisierten, den BamHI-Ort tragenden M 13-Phagen angereichert. Aus den Überständen (etwa 1 ml) von 12 auf diese Weise erhaltenen E. coli-TG 1 -Klonen wird etwa je 10 цд einzelsträngiger M13-DNS präpariert und in 10 m M TrisHCI-Puffer gelöst. Proben dieser DNS (etwa je 1 \ig) werden in an sich bekannter Weise einer DNS-Sequenzanalyse nach dem Kettenterminationsverfahren von Sanger et al. unterzogen. Aufgrund der ermittelten Nukleotidsequenz werden die Klone mit der mutagensierten Lambda-Sequenz identifiziert (Abb.2). Diese Methode erwies sich als so effizient, daß 40% der gewonnenen Klone den gesuchten rekombinanten Phagen M13tg 130 (PR Bam Hl c/-857 Delta ifnß) Pstl enthielten, der den BamHI-Ort vor den Leserahmen des c/857-Repressorgens besaß.Subsequently, the template is converted in a manner known per se by a Klenow reaction with subsequent ligation into the double-stranded circular form of the M 13 DNA. Competent cells of the E. coli · recipient strain TG1 are transfected with samples of this DNA. Since this strain contains the ung + and duf 1 "wild-type alleles, only the DNA strands that do not contain incorrectly incorporated uridine bases are replicated in the TG1 lines, thereby making clones with the mutagenized, the BamHI site From the supernatants (about 1 ml) of 12 E. coli TG 1 clones obtained in this way, about 10 × of single-stranded M13 DNA is prepared and dissolved in 10 ml of TrisHCl buffer These DNAs (about 1 μg each ) are subjected in a manner known per se to a DNA sequence analysis according to the chain termination method of Sanger et al., The clones are identified with the mutagenized lambda sequence (FIG Method proved so efficient that 40% of the recovered clones contained the desired recombinant phage M13tg 130 (P R Bam HI c / -857 Delta ifnβ) PstI, which had the BamHI site before the reading frame of the c / 857 repressor gene.

Aus 100ml Zellsuspension dieser E.coli-IQ 1-Klone wird an sich bekannter Weise die doppelsträngige (replikative) Form der M 13-DNS isoliert, in TrisHCI-Puffer gelöst und für den Folgeschritt Il bereitgestellt.From 100 ml of cell suspension of these E. coli IQ 1 clones, the double-stranded (replicative) form of the M 13 DNA is isolated in a manner known per se, dissolved in TrisHCl buffer and prepared for the subsequent step II.

1.2. Überführung der mutagensierten Lambda-c/857-Sequenz auf einen Plasmidvektor (Schritt II)1.2. Transfer of the mutagenized lambda c / 857 sequence to a plasmid vector (step II)

Aus etwa 5 \xq der in Schritt I bereitgestellten doppelsträngigen M 13-DNS wird nach Spaltung mit der Restriktase Pstl das 1794 bp große Pstl-Pstl-Fragment gewonnen, das die mutagenisierte Lambda-c/857-Sequenz sowie den Lambda-PR-Promotor enthält. Für die Klonierung dieses Fragmentes wird das Promotorsuchplasmid pKB8 (Abb. 3) ausgewählt. Es enthält einen unikalen Pstl-Ort vor der promotorlosen a-amy-lndikatorgenbox. Die benötigte Menge an pKB8-Plasmid-DNS (etwa 5цд) wird aus Kulturen von B.subtilis2\ amy4 recE4(pKB8) isoliert, gereinigt und in TrishHCI-Puffer gelöst. Das mit Pstl linearisierte Plasmid pKB8 wird mit dem o.g. 1794bp großen Pstl-Pstl-Fragment unter Zuhilfenahme von T4-Ligase ligiert. Nach Transformation von B. subtilis 21 amy4 recE 4 werden unter den Amylase-positiven Klonen diejenigen identifiziert, die das neue, als pBS 10 bezeichnete Zwischenplasmid enthalten. Auf diesem Plasmid ist das Pstl-Fragment in der in Abb. 3 angegebenen Orientierung inseriert, die die Expression des amy-lndikatorgens unter PR-Kontrolle bewirkt. Aus Submerskulturen des o.g. pBS10 enthaltenen B. subtilis-Stammes werden die für den Folgeschritt benötigten Mengen Plasmid-DNS (etwa 5pg) isoliert, gereinigt und in TrisHCI-Puffer gelöst.From about 5 % of the double-stranded M 13 DNA provided in step I, after cleavage with the restrictionase Pst I, the 1794 bp PstI-PstI fragment which comprises the mutagenized lambda c / 857 sequence and the lambda P R is obtained . Contains promoter. For the cloning of this fragment, the promoter search plasmid pKB8 (FIG. 3) is selected. It contains a unique Pstl location in front of the promoterless a-amy indicator box. The required amount of pKB8 plasmid DNA (about 5 kD) is isolated from cultures of B. subtilis 2 \ amy4 recE4 (pKB8), purified and dissolved in TrishHCl buffer. The linearized with PstI plasmid pKB8 is ligated with the above 1794bp Pstl-Pstl fragment using T4 ligase. After transformation of B. subtilis 21 amy4 recE 4, among the amylase-positive clones those are identified which contain the new intermediate plasmid designated pBS 10. On this plasmid, the PstI fragment is inserted in the orientation indicated in Fig. 3, which effects the expression of the amy-indicator gene under P R control. From submerged cultures of the above B. pBS10 contained B. subtilis strain required for the subsequent step amounts of plasmid DNA (about 5pg) are isolated, purified and dissolved in TrisHCl buffer.

1.3. Verknüpfung des Lambda-c/857-Repressorgens mit in B. subtilis funktionsfähigen Expressionssignalen des sakA2 D-Gens Der durch gerichtete in-vitro-Mutagenese erzeugte BamHI-Ort vor dem Leserahmen des Lambda-c/857-Repressorgens wird nun genutzt, um dieses Gen mit den Transkriptions- und Translationssignalen des sak-Gens des S. aureus-Phagen 42D zu verknüpfen. Diese Expressionssignale (sa/r-EE) werden auf dem rekombinanten E. co/Z-Plasmid pBB209 bereitgestellt, das stromab der sa/c-EE einen unikalen BamHI-Ort für die Fusion mit einem zu exprimierenden Gen aufweist (Abb. 3). Die benötigten Mengen pBB 209-Plasmid-DNS (etwa 5 цд) werden aus Kulturen von £ coliTG 1 (pBB 209) isoliert, gereinigt und in TrisHCI-Puffer gelöst. Die Verknüpfung der sak-EE mit dem c/857-Gen erfolgt durch Fusion der beiden bereitgestellten Vektoren pBS 10 und pBB209. Hierfür wird die pBS 10-DNS, die 3 BamHI-Orte aufweist, mit dem Restriktonsenzym BamHI partiell so gespalten, daß vorwiegend an nur einem BamHI-Ort linearisierte pBS 10-Moleküle entstehen. Diese limitierte Restriktion wird durch 2minütige Inkubation von 2 цд pBS 10-DNS mit 10E des Restriktionsenzyms BamHI bei 37°C erreicht. Das Restriktionsgemisch wird daraufhin mit den BamHI-linearisierten pBB209-Molekülen unter Zuhilfenahme von T4-DNS-Ligase ligiert. Mit dem auf diese Weise erhaltenen Ligationsgemisch werden kompetente Zellen von E. coliTG 1 transformiert. Hierbei wird die Hitzeschock-Behandlung bei 320C ausgeführt, um eventuellen Plasmidinstabilitäten in diesem Wirt unter nichtpermissiven Bedingungen1.3. Linkage of the lambda c / 857 repressor gene to expression signals of the sakA2 D gene operable in B. subtilis The BamHI site generated by directed in vitro mutagenesis in front of the reading frame of the lambda c / 857 repressor gene is now used to do this Gene to associate with the transcriptional and translational signals of the sak gene of the S. aureus phage 42D. These expression signals (sa / r-EE) are provided on the recombinant E. coli plasmid pBB209, which has a unique BamHI site downstream of the sa / c EE for fusion with a gene to be expressed (Figure 3). , The required amounts of pBB 209 plasmid DNA (about 5 ц d) are isolated from cultures of coli coli TG 1 (pBB 209), purified and dissolved in TrisHCl buffer. The linkage of the sak EE with the c / 857 gene occurs by fusion of the two provided vectors pBS 10 and pBB209. For this purpose, the pBS 10 DNA, which has 3 BamHI sites, is partially cleaved with the restriction enzyme BamHI in such a way that linearized pBS 10 molecules are formed predominantly at only one BamHI site. This limited restriction is achieved by incubating 2 × pBS 10-DNA for 2 minutes with 10 E of the restriction enzyme BamHI at 37 ° C. The restriction mixture is then ligated with the BamHI-linearized pBB209 molecules with the aid of T4 DNA ligase. Competent cells of E. coli TG1 are transformed with the ligation mixture obtained in this way. Here, the heat shock treatment is carried out at 32 0 C to potential plasmid instabilities in this host under non-permissive conditions

vorzubeugen. Aus der Gesamtheit der erhaltenen E co/i-TG 1 -Klone wird (ohne Screening) eine Gesamt-Plasmid-DNS-Präparation (etwa Юцд) gewonnen. Mit Proben dieses DNS-Pools (2 ug) werden daraufhin kompetente Zahlen von S. subf/7/s21 amy4 recE 4 transformiert.submissions. From the totality of the obtained E co / i-TG 1 clones (without screening) a total plasmid DNA preparation (about Ю gd) is obtained. Competent numbers of S. subf / 7 / s21 amy4 recE 4 are then transformed with samples of this DNA pool (2 μg).

Die auf diese Weise erhaltenen S. subt/7/s-Klone werden nun zunächst einem phänotypischen Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Amylase-Expression unterzogen. Hierfür werden Oberflächenkulturen auf Agar-Platten angelegt, die neben dem Antibiotikum Erythromycin (etwa Юцд/гпІ) 0,15% des Substrates Amylopektinazur enthalten. Amylase-bildende Klone können anhand der Ausbildung eines Halos auf diesen Testplatten erkannt werden. Durch parallele Inkubation der Oberflächenkulturen bei 300C bzw. 42"C werden unter den B.subf/7/s-Klonen nun diejenigen ausgewählt, die bei 42°C Amypositiv, bei 300C jedoch Amy-negativ sind. Diese Klonierungs- und Selektionsstrategie erwies sich als so effizient, daß unter 100 untersuchten Klonen ein induzierbarer Klon identifiziert werden konnte. Aus Kulturen der im phänotypischen Screening als thermoinduzierbar erkannten S.subr/7/s-Klone wird daraufhin die Plasmid-DNS isoliert, gereinigt und in TrisHCI-Puffer gelöst. Die auf diese Weise erhaltenen Expressionsplasmide der pBS50-Familie werden durch Restriktion mit den Enzymen BamHI, EcoRI, Kpnl, Pvull, Pstl, EcoRV, Hindill sowie ihrer Kombinationen charakterisiert. Ein Vertreter dieser Expressionsplasmide ist der Eco/Z/Rsubr/V/s-shuttle-Vektor pBS52. Auf diesem Plasmid befindet sich nun das Lambda-c/857-Repressorgen unter Kontrolle der sak-EE sowie das amyf-Strukturgen unter Kontrolle des Lambda-PR-Promotors (Abb.4).The S. subt / 7 / s clones obtained in this way are now first subjected to a phenotypic screening for thermoinducibility of the amylase expression. For this purpose, surface cultures are applied to agar plates containing in addition to the antibiotic erythromycin (about Юцд / гпІ) 0.15% of the substrate amylopectinazur. Amylase-forming clones can be recognized by the formation of a halo on these test plates. By parallel incubation of the surface cultures at 30 0 C and 42 "C are those among the B.subf / 7 / s clones now selected, which, however, are negative Amy at 42 ° C Amypositiv, at 30 0 C. This cloning and selection strategy proved so efficacious that an inducible clone could be identified among 100 clones examined, and from cultures of the S.subr / 7 / s clones identified as thermoinducible in phenotypic screening, the plasmid DNA was isolated, purified and purified in TrisHCl The expression plasmids of the pBS50 family obtained in this way are characterized by restriction with the enzymes BamHI, EcoRI, KpnI, Pvull, PstI, EcoRV, HindIII and their combinations A representative of these expression plasmids is the Eco / Z / Rsubr / V / s shuttle vector pBS52 On this plasmid is now the lambda c / 857 repressor gene under control of the sak EE and the amyf structural gene under control of the lambda P R promoter (Figure 4).

Durch die ausgeführte Klonierungsstrategie (Stichwort: partielle BamHI-Restriktion) hat sich darüber hinaus die Orientierung des internen, vom Zwischenplasmid pBS 10 stammenden BamHI-Fragmentes mit der PR-amyf-Modellgenbox umgekehrt. Für die Funktionsfähigkeit der Konstruktion war diese Inversion jedoch ohne Bedeutung.In addition, the orientation of the internal BamHI fragment derived from the intermediate plasmid pBS 10 with the P R -amyf model box was reversed by the cloning strategy carried out (keyword: partial BamHI restriction). For the functionality of the construction, however, this inversion was irrelevant.

1.4. Thermoinduzierbare Amylase-Expression durch Stamm B. subtilis 21 amy4 recE4(pBS52) Der Stamm S.subf/7/s21 amy4 recE4(pBS52) wird nun herangezogen, um die thermoinduzierbare Amylase-Expression in Submerskulturen quantitativ zu bewerten. Als Kulturmedium wird Nährbouillon II, bestehend aus1.4. Thermoinducible amylase expression by strain B. subtilis 21 amy4 recE4 (pBS52) The strain S.subf / 7 / s21 amy4 recE4 (pBS52) is now used to quantitatively evaluate thermoinducible amylase expression in submerged cultures. The culture medium is nutrient broth II, consisting of

pankreatischem Pepton (Fleisch.Gelatine, Kasein) 6,75 g/lpancreatic peptone (meat. gelatin, casein) 6.75 g / l

Eiweißhydrolysat 1,75g/lProtein hydrolyzate 1.75g / l

Hefeextrakt 1,50 g/lYeast extract 1.50 g / l

NaCI 5,00 g/lNaCl 5.00 g / l

nach 12minütiger Sterilisation bei etwa 120°C (pH 7,2 ± 0,3) mit einem Zusatz von 80 цд Ampicillin/ml Medium verwendet. Die Kultur wird submers auf einem Rotationsschüttler (220U/min) gerührt.after sterilization for 12 minutes at about 120 ° C (pH 7.2 ± 0.3) with an addition of 80 ц d ampicillin / ml medium. The culture is stirred submerged on a rotary shaker (220 rpm).

Die Kultivierung erfolgt in den Stufen Vor- und Hauptkultur. Zunächst wird eine Vorkultur (etwa 10mI) von einer Einzelkolonie des o.g. Stammes angeimpft und über Nacht 16 Stunden bei 30°C angezogen. Von dieser Vorkultur werden mehrere Kolben mit je 100 ml Kulturmedium 2% v/v beimpft und als Hauptkulturen in 2 getrennten Partien jeweils bei 30°C bzw. 420C unter sonst gleichen Bedingungen kultiviert. Der Temperaturshift erfolgt bei einem Teil der Kolben mit dem Beginn, bei einem zweiten Teil nach der 4. Stunde der Kultivierung der Hauptkulturen. Als Kontrolle werden unter gleichen Bedingungen angezogene Kulturen des konstitutiv Amylase-bild'enden Stammes S.subf///s21 amy4 recE4 (pBS10) mitgeführt. Von den parallel bei 300C bzw. 420C angezogenen und zu zwei verschiedenen Zeitpunkten induzierten Kulturen werden simultan nach je 2 bis 4 Stunden Kultivierungszeit jeweils 1 ml Probe entnommen. In diesen Proben werden der Wachstumszustand der Kultur anhand der optischen Dichte bei 600 nm und die enzymatische Aktivität der a-Amylase anhand eines kolorimetrischen Testes ermittelt. Für den Amy-Test werden 2 bis 20μΙ des nach Pellettierung der Zellen (5' lOkopm) erhaltenen Kulturüberstandes bzw. daraus hergestellter Verdünnungen (bis 1:200) eingesetzt. Sie werden mit je 300μΙ einer 1%igen Amylopektinazurlosung, die 6OmM Na-Azetat (pH 5,0) enthält, gemischt und 30 Minuten bei 370C inkubiert. Die Beendigung der Reaktion erfolgt durch Zugabe von 1 ml Aqua destillata. Anschließend werden die Proben sedimentiert (10' lOkopm). In den Überständen wird mit einem Spektrophotometer bei 600 nm die Extinktion gegen eine Kontroilösung, die aus dem eingesetzten Kulturmedium hergestellt wurde, ermittelt. Die abgelesenen und entsprechend der Verdünnung berechneten Werte werden graphisch dargestellt (vgl. Abb. 5).The cultivation takes place in the stages pre- and main culture. First, a preculture (about 10mI) of a single colony of the above strain is inoculated and grown overnight at 30 ° C for 16 hours. From this preculture, several flasks each with 100 ml of culture medium 2% v / v inoculated and cultured as main cultures in 2 separate batches each at 30 ° C or 42 0 C under otherwise identical conditions. The temperature shift takes place in one part of the pistons with the beginning, in a second part after the 4th hour of cultivation of the main cultures. As a control cultivated cultures of the constitutively amylase-forming strain S.subf /// s21 amy4 recE4 (pBS10) are carried under the same conditions. Of the cultures grown in parallel at 30 ° C. or 42 ° C. and induced at two different times, in each case 1 ml of sample are taken in each case after 2 to 4 hours of culturing. In these samples, the growth state of the culture is determined on the basis of the optical density at 600 nm and the enzymatic activity of the α-amylase by means of a colorimetric test. For the Amy test, 2 to 20 μΙ of the culture supernatant obtained after pelletizing the cells (5 '10 copm) or dilutions produced therefrom (up to 1: 200) are used. They are mixed with 300μΙ each of a 1% amylopectinazur solution containing 6OmM Na acetate (pH 5.0), and incubated at 37 0 C for 30 minutes. The reaction is terminated by adding 1 ml of distilled water. Subsequently, the samples are sedimented (10 'lOkopm). In the supernatants, the absorbance is determined with a spectrophotometer at 600 nm against a Kontroilösung, which was prepared from the culture medium used. The values read and calculated according to the dilution are shown graphically (see Fig. 5).

Die nach Untersuchung des Stammes B.subtilis21 amy4 recE4(pBS52) ermittelten Amylase-Titer demonstrieren die hohe Effizienz der Thermoinduktion, die mit dem verfahrensgemäß hergestellten Expressionsvektor pBS 52 erreichbar ist. Gegenüber den bisher bekannten chemisch oder thermisch induzierbaren ß.subf/7/s-Expressionssystemen, die lediglich 100fache Induktionsraten erlauben, betrug der mit dem Vektor pBS52 in B. subtilis erzielte Induktionsfaktor 1400. Dieser Induktions-Repressions-Grad wurde für diesen Wirt bisher nicht beschrieben.The amylase titers determined after examination of the strain B.subtilis 21 amy4 recE4 (pBS52) demonstrate the high efficiency of the thermoinduction which can be achieved with the expression vector pBS 52 prepared according to the method. Compared with the previously known chemically or thermally inducible ß.subf / 7 / s-expression systems that allow only 100-fold induction rates, not amounted to the induction factor subtilis obtained in example, with the vector pBS52 1400. This induction repression degrees was used for this host previously described.

Beispiel 2: Thermoinduzierbare Ausprägung des Staphylokinase-Gens (safc42D) des S.aureus-Phagen 42 D in B. subtilis unter Einbeziehung der Expressionsvektoren pBS71 und ρBS72Example 2 Thermoinducible expression of the staphylokinase gene (safc42D) of S. aureus phage 42 D in B. subtilis , including the expression vectors pBS71 and ρBS72

Die Konstruktion der Expressionsvektoren pBS71 und pBS72 erfolgt durch Substitution des amyf-Gens von pBS52 durch das sak-Gen. Als Ausgangsplasmid wird der Expressionsvektor pBS52 eingesetzt. Die benötigten Mengen pBS52-Plasmid-DNS (etwa 5 мд) werden aus Kulturen von B. subtilis2"\ amy 4 recE4(pBS 52) isoliert, gereinigt und in TrisHCI-Puffer gelöst. Als Spender der sa*42 D-Genbox wird das rekombinante Plasmid pBB301 herangezogen. Die benötigten Mengen (etwa 5мд) рВВЗОІ-Plasmid-DNS werden in analoger Weise aus Kulturen von E. coWTG MpBB 301) gewonnen. Auf diesem Plasmid befindet sich stromauf der promotorlosen sakA2 D-Genbox ein unikaler Pstl-Ort, über den das sak42 D-Gen mit dem Lambda-Pn-Promotor verknüpft wird. Hierfür wird das Plasmid pBS 52 mit Pstl in 2 Fragmente zerlegt. Dieses Fragmentgemisch wird mit dem Pstllinearisierten Plasmid pBB301 unter Zuhilfenahme von T4-DNS-Ligase ligiert. Mit Proben des Ligationsgemisches werden daraufhin kompetente Zellen von B. subtilis GB 500 transformiert, die erfolgreiche Fusion des PR-Promotors mit der sa<r42D-Genbox wird zunächst in einem phänotypischen Screening untersucht.The expression vectors pBS71 and pBS72 are constructed by substituting the sak gene for the amyf gene of pBS52. The starting plasmid used is the expression vector pBS52. The required amounts of pBS52 plasmid DNA (about 5 microns) are isolated from cultures of B.subtilis 2 "\ amy 4 recE4 (pBS 52), purified and dissolved in TrisHCl buffer.The donor of the sa * 42 D gene box is the The required amounts (about 5 mM) of plasmid DNA are recovered analogously from cultures of E. coWTG MpBB 301. On this plasmid, a unique PstI site is located upstream of the promoterless sakA2 D gene box. over which the sak42 D gene is linked to the lambda P promoter. For this purpose, the plasmid pBS is decomposed 52 with PstI in 2 fragments. This fragment mixture was ligated with the Pstllinearisierten plasmid pBB301 with the aid of T4 DNA ligase. with samples of the ligation mixture, competent cells of B. subtilis GB 500 are then transformed, and the successful fusion of the P R promoter with the sa <r42D gene box is first investigated in a phenotypic screening.

Hierfür werden die erhaltenen S.subf/7/s-Klone auf Agar-Medien kultiviert, die 10% Magermilch und 1 % Human-Plasminogen enthalten. Um eventuell durch Wirtsproteasen verursachte Fehlinterpretation auszuschließen, werden Kontrollplatten ohne Plasminogen-Zugabe mitgeführt. Die Expression der vom sak42D-Gen kodierten Staphylokinase bewirkt Lyse-Höfe auf den plasminogenhaltigen Magermilchplatten (keine Lyse-Höfe auf den Protease-Kontrollplatten).For this, the obtained S.subf / 7 / s clones are cultured on agar media containing 10% skimmed milk and 1% human plasminogen. In order to exclude any possible misinterpretation caused by host proteases, control plates without plasminogen addition are carried along. Expression of staphylokinase encoded by the sak42 D gene causes lysis sites on the plasminogen-containing skim milk plates (no lysis sites on the protease control plates ).

Aus Kulturen der auf diese Weise identifizierten Sak-positiven B. subf///s-GB500-Klone wird die Plasmid-DNS (etwa je 5 Mg) isoliert, gereinigt, in TrisHCI-Puffer gelöst und daraufhin mit den Restriktionsenzymen BamHI, EcoRI, EcoRV, Pst I, FVu Il sowie ihren Kombinationen charakterisiert. Ein als ρBS70 bezeichneter Vertreter dieser Plasmide enthält erwartungsgemäß die sak42D-Genbox unter Kontrolle des Lambda-PR-Promotors (Abb.6). Etwa 2цд pBS70-Plasmid-DNS werden mit der Restriktase EcoRI in 2 Fragmente zerlegt. Aus diesem Gemisch wird in an sich bekannter Weise nach Auftrennung im Agarosegel das die PR-safc42 D-Box enthaltende 1,8 kb EcoR l-EcoR I-Fragment isoliert und in TrisHCI-Puffer gelöst. In analoger Weise wird aus dem Plasmid pBS52 das 8,9 kb EcoR l-EcoR I-Fragment mit der sa/cEE-c/857-Kassette gewonnen und in TrisHCI-Puffer gelöst. Beide bereitgestellte EcoR I-Fragmente werden nun unter Zuhilfenahme von T4-DNS-ügase einer Ligationsreaktion unterzogen. Mit Proben des auf diese Weise erhaltenen Ligationsgemisches werden kompetente Zellen von B. subtilis GB500 transformiert. Die erhaltenen Erythromycin-resistenten Klone werden in der bereits eingangs beschriebenen Weise (als Oberflächenkulturen auf SAK-Testplatten) auf diethermoinduzierbare Ausprägung von Staphylokinase überprüft. Aus den rekombinanten S. subtilis-GB 500-Klonen, die bei 420C SAK-positiv sind, werden diejenigen ausgewählt, die bei 3O0C keine SAK bilden. Als Kulturen dieser Klone wird die Plasmid-DNS (je etwa 5 цд) isoliert, gereinigt, in TrisHCI-Puffer gelöst und mit den Enzymen BamH I, EcoR I, EcoRV, Pstl sowie Pvu Il (einschließlich ihrer Kombinationen) charakterisiert. Die auf diese Weise hergestellten Plasmide pBS71 und pBS72 sind in Abb. β dargestellt.From cultures of the thus identified Sak-positive B. subf /// s-GB500 clones, the plasmid DNA (about 5 mg each) is isolated, purified, dissolved in TrisHCl buffer and then with the restriction enzymes BamHI, EcoRI, EcoRV, Pst I, FVu II and their combinations. As expected, a representative of these plasmids, designated pBS70, contains the sak42 D gene box under the control of the lambda PR promoter (FIG. 6). About 2k pBS70 plasmid DNA is digested with EcoRI restriction into 2 fragments. From this mixture, the 1.8 kb EcoR I-EcoR I fragment containing the P R -safc42 D box is isolated in a manner known per se after separation in the agarose gel and dissolved in TrisHCl buffer. In an analogous manner, the 8.9 kb EcoR l-EcoR I fragment is recovered from the plasmid pBS52 with the sa / cEE c / 857 cassette and dissolved in TrisHCl buffer. Both provided EcoR I fragments are now subjected to a ligation reaction with the aid of T4 DNA ügase. Competent cells of B. subtilis GB500 are transformed with samples of the ligation mixture obtained in this way. The erythromycin-resistant clones obtained are tested in the manner already described above (as surface cultures on SAK test plates) for the thermo-inducible expression of staphylokinase. From the recombinant S. subtilis GB 500 clones at 42 0 C SAK-positive, those are selected that do not form SAC at 3O 0 C. As cultures of these clones, the plasmid DNA (about 5 cc each) is isolated, purified, dissolved in TrisHCl buffer and characterized with the enzymes BamH I, EcoR I, EcoRV, PstI and Pvu II (including their combinations). The plasmids pBS71 and pBS72 prepared in this way are shown in FIG.

Sie unterscheiden sich in der gegenseitigen Orientierung der PR-saA42 D- und safcEE-c/857-Kassetten. B. subf/V/s-GBSOO-Klone, die pBS71 oder pBS 72 enthalten, sind zurthermoinduzierbaren Ausprägung von Staphylokinase befähigt. Diese Induzierbarkeit wurde bereits im phänotypischen Screening demonstriert.They differ in the mutual orientation of the P R -saA42 D and safcEE-c / 857 cassettes. B. subf / V / s GBSOO clones containing pBS71 or pBS 72 are capable of thermoinducible expression of staphylokinase. This inducibility has already been demonstrated in phenotypic screening.

Legenden zu den AbbildungenLegends to the pictures

Abb.1Fig.1

Struktur des Phagen M 13tg 130 (PR c/857 ;7hß)Pstl. Aus dem Pstl-Insert ist ein Segment mit den Lambda-Promotorregionen PR und Prm in der Wildtyp-DNS-Sequenz dargestellt. Die Basen-Substitution durch das mutagene Oligonukleotid ist unterhalb der Lambda-Sequenz angegeben. OR: Рц-Operatorboxen; mRNA-Start in E. colinach BlattnerStDahlberg (1972) Nature(L) NewBiol 237: 227; mRNA-Start in B. subtilis nach Murooka et al. (1986) Appl Microbiol Biotechnol 24: 504-508.Structure of phage M 13tg 130 (P R c / 857; 7h) Pstl. From the PstI insert a segment with the lambda promoter regions P R and Prm in the wild-type DNA sequence is shown. The base substitution by the mutagenic oligonucleotide is indicated below the lambda sequence. OR: Рц operator boxes; mRNA start in E. coli according to Blattner Stdahlberg (1972) Nature (L) New Biol 237: 227; mRNA start in B. subtilis after Murooka et al. (1986) Appl Microbiol Biotechnol 24: 504-508.

Abb. 2Fig. 2

DNA-Sequenzanalyse der mutagenisierten M 13tg 130 (Pr c/857 /frißlPstl-Phagen. Bahnen 1-4 & 5-8 v. I. п. г.: Mutagenisierte Sequenzen mit BamH I-Ort. Zwischen den Pfeilen befinden sich die in die Wildtyp-Sequenz inserierten Nukleotide. Bahnen 9-12: Lambda-Wildtyp-Sequenz. ATG: Translationsstart des Lambda-c/857-Gens.DNA sequence analysis of the mutagenized M 13tg 130 (Pr c / 857 / frisslPstI phage lanes 1-4 & 5-8 v. I. п.g.:. Mutagenized sequences with BamH I site wild-type sequence inserted nucleotides lanes 9-12: lambda wild-type sequence ATG: translation start of Lambda c / 857 gene.

Abb.3Fig.3

Konstruktion des shuttle-Expressionsplasmids pBS52 für diethermoregulierende Amy-Expression in B. subtilis und E. coli. Construction of the shuttle expression plasmid pBS52 for thermoregulatory Amy expression in B. subtilis and E. coli.

mayF: a-Amylase-Strukturgen von B. amyloliquefaciensmitnativem RBS;mayF: α-amylase structural gene of B. amyloliquefaciens with native RBS;

Pr: Lambda-Pp-Promotorregion mit cro-RBS und 144 bp des /fnß-Strukturgens; die Translation des /fn-Leserahmens wirdPr: lambda Pp promoter region with cro-RBS and 144 bp of the / fnβ structural gene; the translation of the / fn reading frame becomes

stromauf des a/ny-RBS terminiert; die Amy-Translations-Initiation erfolgt von den eigenen Signalen; Cl: Mutagenisierte Lambda c/857-Genbox; EE: sa/r-Expressionseinheit.terminated upstream of the ay-RBS; the Amy translation initiation is done by its own signals; Cl: Mutagenized Lambda c / 857 Genbox; EE: sa / r expression unit.

Abb. 4Fig. 4

Struktur des shuttle-Expressionsplasmids pBS52 für die thermoinduzierbare Amy-Expression in B. subtilis und E. coli. Die DNA-Sequenz am BamH I-Fusionsort zwischen der sak-EE und der mutagenisierten Lambda-c/857-Sequenz ist im oberen Teil" der Abbildung dargestellt.Structure of the shuttle expression plasmid pBS52 for the thermoinducible Amy expression in B. subtilis and E. coli. The DNA sequence at the BamH I fusion site between the sak EE and the mutagenized lambda c / 857 sequence is shown in the upper part of the figure.

Abb. 5Fig. 5

Kinetik der a-Amylase-Bildung durch B. subf/7/s21 amyA recEA mit pBS 10 (konstitutiv) und pBS52 (thermoinduzierbar). Über-Nacht-Kulturen (3O0C) wurden 1:10 verdünnt und in Nbll-Medium bei 3O0C oder 420C unter sonst gleichen Bedingungen inkubiert. Der Temperaturshift erfolgte entweder zu Kultivierungsbeginn oder nach 4 h. Zu den angegebenen Zeiten wurden Proben aus dem Kulturüberstand entnommen und in ihnen die Amy-Titer kolorimetrisch ermittelt.Kinetics of a-amylase formation by B. subf / 7 / s21 amyA recEA with pBS 10 (constitutive) and pBS52 (thermoinducible). Overnight cultures (3O 0 C) were diluted 1:10 and incubated in Nbll medium at 3O 0 C or 42 0 C under otherwise identical conditions. The temperature shift was either at the beginning of cultivation or after 4 h. At the times indicated samples were taken from the culture supernatant and determined in them the Amy titers colorimetrically.

Abb. βFig. Β

Konstruktion der shuttle-Expressionsplasmide pBS71 und pBS 72 für die thermoregulierbare Sak-Expression in S. subtilis und E. coli. Construction of shuttle expression plasmids pBS71 and pBS 72 for thermoregulable Sak expression in S. subtilis and E. coli.

Claims (44)

1. Herstellungsverfahren für Expressionsvektoren zurthermoinduzierbaren Genexpression in gram positive η bakteriellen Wirten unter Anwendung von Standardmethoden der DNS-Rekombination, der Einbringung von DNS in bakterielle Rezipienten, ihrer Kultivierung sowie gegebenenfalls der Produktgewinnung aus solchen rekombinanten Rezipienten, gekennzeichnet dadurch, daß man1. Production method for expression vectors for thermo-inducible gene expression in gram positive η bacterial hosts using standard methods of DNA recombination, the introduction of DNA into bacterial receptors, their cultivation and optionally the product recovery from such recombinant recipients, characterized in that - in einer bereitgestellten Target-DNS, die sowohl das komplette Gen für das el 857-Repressorprotein (Kurzwort: cl857-Gen) als auch die PR-Promotorregion des E.coli-Phagen Lambda in nativer Anordnung trägt, unmittelbar stromauf des el 857-Leserahmens mittels gerichteter in vitro-Mutagenese ein DSN-Segmentfür einen Restriktionsort einfügt, und die so modifizierte Target-DNS für den Folgeschritt des Verfahrens gewinnt (Schritt I),in a target DNA prepared, carrying both the complete gene for the el 857 repressor protein (shorthand: cl857 gene) and the P R promoter region of the E. coli phage lambda in a native arrangement, immediately upstream of the el 857 Reading frame insert a DSN segment for a restriction site by directed in vitro mutagenesis, and recover the thus modified target DNA for the subsequent step of the method (step I), - eine dieser modifizierten Target-DNS als Restriktionsfragment entnommene Teilsequenz, welche die mutagenisierte (PR-cl8571-Region enthält (Kurzwort: mutagenisierte Teilsequenz), in einen in grampositiven baJcterieJJen Wirten replizierenden PJasmidvektor mit einem zu exprimierenden Gen (Kurzwort: Zielgen) inseriert und durch Klonierung in einem grampositiven bakteriellen Rezipienten jeweils die erforderlichen Mengen an DNS der auf diese Weise erhaltenen Zwischenplasmide der pBS-Familie gewinnt (Schritt II),- A partial sequence taken from said modified target DNA as a restriction fragment and containing the mutagenized (PR-cl8571 region (short: mutagenized partial sequence), into a PJasmidvektor replicating in gram-positive baJcterieJJen hosts with a gene to be expressed (shorthand: target gene) and Cloning in a gram positive bacterial recipient in each case the required amounts of DNA of the thus obtained intermediate plasmids of the pBS family wins (step II), - anschließend in wenigstens einem ausgewählten pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Restriktionsortes ein DNS-Fragment mit in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähigen Expressionssignalen (Kurzwort: EE) inseriert, Klone mit den erhaltenen rekombinanten Plasmiden mit Hilfe eins phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des jeweiligen Zielgens überprüft und durch Klonierung in einem bakteriellen Rezipienten die erforderlichen Mengen an DNS der auf diese Weise erhaltenen Expressionsvektoren der pBS 50-Familie gewinnt (Schritt III),Subsequently, in at least one selected pBS intermediate plasmid using the inserted restriction site, a DNA fragment with expression signals operable in gram-positive bacterial hosts (short word: EE) inserted, clones with the obtained recombinant plasmids using a phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the respective target gene checks and, by cloning in a bacterial recipient, obtains the required amounts of DNA of the expression vectors of the pBS 50 family thus obtained (step III), - daraufhin in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die Box des Zielgens durch eine alternative Genbox substituiert, Klone mit den erhaltenen rekombinanten Vektoren mit Hilfe eines phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des jeweiligen alternativen Strukturgens überprüft und durch Vermehrung in einem bakteriellen Rezipienten die erforderlichen Mengen an DNS der auf diese Weise erhaltenen Expressionsvektoren der Familien pBS70 bzw. pBS80 gewinnt (Schritt IV).- Replaced then in at least one expression vector of the pBS50 family the box of the target gene by an alternative gene box, clones with the recombinant vectors obtained by means of a phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the respective alternative structural gene checked by multiplication in a bacterial recipient the required amounts DNA of the pBS70 or pBS80 family of expression vectors obtained in this way (step IV). 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt I die Target-DNS mit der Pn-Promotorregion und dem cl857-Gen2. The method according to claim 1, characterized in that in step I, the target DNA with the Pn promoter region and the cl857 gene - aus dem nativen E.coli-Phagen Lambda,from the native E. coli phage lambda, - aus einem rekombinanten Phagen bzw.from a recombinant phage or - aus einem rekombinanten Plasmidvektor
bereitstellt.
from a recombinant plasmid vector
provides.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß man eine Target-DNS o. g. Beschaffenheit aus einem rekombinanten DNS-Phagen bereitstellt.3. The method according to claim 2, characterized in that a target DNA o. G. Provides texture from a recombinant DNA phage. 4. Verfahren gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß man eine Target-DNS o. g. Beschaffenheit aus einem rekombinanten E.coli-Phagen der M 13-Familie bereitstellt.4. The method according to claim 3, characterized in that a target DNA o. G. Provides texture from a recombinant E. coli phage of the M 13 family. 5. Verfahren gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß man die Target-DNS o. g. Beschaffenheit aus dem rekombinanten Phagen M13 tg 130 (Pr el857 AIFNß)Pstl bereitstellt.5. The method according to claim 4, characterized in that the target DNA o. G. From the recombinant phage M13 tg 130 (Pr el857 AIFNβ) Pstl. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß man in die Target-DNS ein DNS-Segment einfügt, welches eine Hexanukleotid-Erkennungssequenzfür ein Restriktionsenzym aufweist.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that one inserts into the target DNA, a DNA segment having a hexanucleotide recognition sequence for a restriction enzyme. 7. Verfahren gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß man in die Target-DNS ein DNS-Segment einfügt, welches die Erkennungssequenz für eines der nachstehenden Restriktionsenzyme7. The method according to claim 6, characterized in that one inserts into the target DNA, a DNA segment which the recognition sequence for one of the following restriction enzymes BamHI, BgIII bzw. Sail
aufweist.
BamHI, BgIII or Sail
having.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt Il die mutagenisierte Teilsequenz als Pstl-Pstl-Restriktionsfragment aus einem mutagenisierten rekombinanten Л/ИЗ-Phagen entnimmt.8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that one takes in step Il, the mutagenized partial sequence as Pstl-Pstl restriction fragment from a mutagenized recombinant Л / ИЗ phage. 9. Verfahren gemäß Anspruch 5 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß man die mutagenisierte Teilsequenz als 1794bp-Pstl-Pstl-Fragmentausdem mutagenisierten rekombinanten Phagen M13 tg 130(PR BamHI el857 AIFNß)Pstl entnimmt.9. The method according to claim 5 and 8, characterized in that the mutagenized partial sequence as 1794bp-Pstl-Pstl fragment from the mutagenized recombinant phage M13 tg 130 (P R BamHI el857 AIFNß) takes Pstl. 10. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt Il für die Aufnahme der mutagenisierten Teilsequenz ein Promotor-Suchplasmid mit einem Indikatorgen bereitstellt.10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that one provides in step II for the uptake of the mutagenized partial sequence, a promoter Suchplasmid with an indicator gene. 11. Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß man für die Aufnahme der mutagenisierten Teilsequenz ein Promotor-Suchplasmid mit unikalem Pstl-Ort vor dem Indikatorgen bereitstellt.11. The method according to claim 10, characterized in that one provides for the uptake of the mutagenized partial sequence, a promoter search plasmid with a unique PstI site in front of the indicator gene. 12. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß man für die Aufnahme der mutagenisierten Teilsequenz ein Promotor-Suchplasmid mit unikalem Pstl-Ort vor einem promotorlosen Alpha-Amylase-Gen (Kurzwort: amy) bereitstellt.12. The method according to claim 1, characterized in that one provides for the uptake of the mutagenized partial sequence, a promoter search plasmid with a unique PstI site in front of a promoterless alpha-amylase gene (short word: amy). 13. Verfahren gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß man für die Aufnahme der mutagenisierten Teilsequenz das Promotor-Suchplasmid pKB8 mit promotorlosem amyF-Gen aus Bacillus amyloliquefaciens bereitstellt.13. The method according to claim 12, characterized in that is provided for the uptake of the mutagenized partial sequence, the promoter search plasmid pKB8 with promoterless amyF gene from Bacillus amyloliquefaciens. 14. Verfahren gemäß Anspruch 1,6,8 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III in wenigstens ein in grampositiven bakteriellen Wirten replizierendes pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Ortes für ein Restriktionsenzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenz ein DNS-Fragment mit in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähigen nativen Expressionssignalen eines bakteriellen Gens inseriert.14. The method according to claim 1,6,8 and 10, characterized in that in step III in at least one replicating in grampositive bacterial hosts pBS intermediate plasmid using the inserted site for a restriction enzyme with a hexanucleotide recognition sequence, a DNA fragment with inserted into gram-positive bacterial hosts functional native expression signals of a bacterial gene. 15. Verfahren gemäß Anspruch 1,6,8 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III in wenigstens ein in grampositiven bakteriellen Wirten replizierendes pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Ortes für ein Restriktionsenzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenz ein DNS-Fragment mit in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähigen nativen Expressionssignalen eines Gens eines Bakteriophagen inseriert.15. The method according to claim 1,6,8 and 10, characterized in that in step III in at least one replicating in Gram positive bacterial hosts pBS intermediate plasmid using the inserted site for a restriction enzyme with a hexanucleotide recognition sequence, a DNA fragment with inserted into gram-positive bacterial hosts functional native expression signals of a gene of a bacteriophage. 16. Verfahren gemäß Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III in wenigstens ein pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Ortes für ein Restriktionsenzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenz ein DNS-Fragment mit in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähigen nativen Expressionssignalen eines Gens eines Staphylococcus aureus-Phagen inseriert.16. The method according to claim 15, characterized in that in step III in at least one pBS-Zwischenplasmid using the inserted site for a restriction enzyme with a hexanucleotide recognition sequence, a DNA fragment with functional expression in gram-positive bacterial hosts native expression signals of a gene of Staphylococcus aureus phages are inserted. 17. Verfahren gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III in wenigstens ein pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Ortes für ein Restriktionsenzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenzein DNS-Fragment mit den in grampositiven bakteriellen Wirten funktionsfähigen nativen Expressionssignalen des Staphylokinase-Gens des S.aureus-Phagen 42 D (Kurzwort: SAK-EE bzw. EE) inseriert.17. The method according to claim 16, characterized in that in step III in at least one pBS-Zwischenplasmid using the inserted site for a restriction enzyme with a hexanucleotide recognition sequence in a DNA fragment with the native in gram-positive bacterial hosts native expression signals of the staphylokinase gene S. aureus phage 42 D (short name: SAK-EE or EE) inserted. 18. Verfahren gemäß Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III in wenigstens ein pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Ortes für ein Restriktionsenzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenz die aus einem rekombinanten Trägerplasmid entnommene SAK-EE inseriert.18. The method according to claim 17, characterized in that in step III inserted into at least one pBS intermediate plasmid using the inserted site for a restriction enzyme with a hexanucleotide recognition sequence taken from a recombinant carrier plasmid SAK EE. 19. Verfahren gemäß Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III in wenigstens ein pBS-Zwischenplasmid unter Nutzung des eingefügten Ortes für ein Restriktionsenzym mit einer Hexanukleotid-Erkennungssequenzdie aus einem rekombinanten E-coli-Trägerplasmid der pBB-Serie entnommene SAK-EE inseriert.Method according to claim 18, characterized in that in step III, in at least one intermediate pBS plasmid, using the inserted restriction enzyme site with a hexanucleotide recognition sequence, the SAK EE taken from a pBB series recombinant E. Coli carrier plasmid inserted. 20. Verfahren gemäß Anspruch 1,7,13,15,17 und 19, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt III20. The method according to claim 1,7,13,15,17 and 19, characterized in that in step III - das Zwischenplasmid pBS 10 (Molekülgröße 8,4kb) unter Nutzung des eingefügten BamHI-Ortes mit dem 3154bp großen BamHI-linearisierten E.coli-Plasmid pBB209zu dem ЕЕ-сІ/Рв-amyF)-shuttle-Vektor pBS52 (Molekülgröße 11,4 kb) fusioniert.the intermediate plasmid pBS 10 (molecular size 8.4kb) using the inserted BamHI site with the 3154bp BamHI-linearized E. coli plasmid pBB209 to the ЕЕ-сІ / Рв-amyF) shuttle vector pBS52 (molecular size 11.4 kb) merged. - diesen Vektor enthaltene Klone mit Hilfe eines phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Amylase-Gens überprüft und diesen Vektor in einem Bacillus subtilis-Rezipienten kloniert.- Checked this vector clones using a phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the amylase gene and this vector cloned in a Bacillus subtilis recipient. 21. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 12 sowie 14 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt IV in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die amy-Genbox durch eine alternative Genbox für ein intrazelluläres Protein substituiert.21. The method according to claim 1 to 12 and 14 to 19, characterized in that substituted in step IV in at least one expression vector of the pBS50 family, the amy gene box by an alternative gene box for an intracellular protein. 22. Verfahren gemäß Anspruch 21, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt IV in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die amy-Genbox durch eine alternative Genbox für ein intrazelluläres prokaryotisches Protein substituiert. 22. The method according to claim 21, characterized in that in step IV in at least one expression vector of the pBS50 family substituting the amy gene box by an alternative gene box for an intracellular prokaryotic protein. 23. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 12 sowie 14 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt IV in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die amy-Genbox durch eine alternative Genbox für ein sekretorisches Protein substituiert.23. The method according to claim 1 to 12 and 14 to 19, characterized in that substituted in step IV in at least one expression vector of the pBS50 family, the amy gene box by an alternative gene box for a secretory protein. 24. Verfahren gemäß Anspruch 23, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt IV in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die amy-Genbox durch eine alternative Genbox für ein sekretorisches Protein eines Mikroorganismus substituiert.24. The method according to claim 23, characterized in that substituted in step IV in at least one expression vector of the pBS50 family, the amy gene box by an alternative gene box for a secretory protein of a microorganism. 25. Verfahren gemäß Anspruch 24, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt IV in wenigstens einem Expressionsvektor der pBS50-Familie die amy-Genbox durch eine Alternative, aus der DNS eines Bakteriums bzw. eines Bakteriophagen isolierte Genbox für ein sekretorisches Protein substituiert.25. The method according to claim 24, characterized in that in step IV in at least one expression vector of the pBS50 family substituting the amy gene box by an alternative, from the DNA of a bacterium or a bacteriophage isolated gene box for a secretory protein. 26. Verfahren gemäß Anspruch 1,20 und 24, gekennzeichnet dadurch, daß man in Schritt IV in einem Expressionsvektor pBS52 die amvF-Genbox durch die sak42 D-Genbox substituiert.26. The method according to claim 1, 20 and 24, characterized in that in step IV in an expression vector pBS52 the amvF gene box substituted by the sak42 D gene box. 27. Verfahren gemäß Anspruch 26, gekennzeichnet dadurch, daß man für die Substitution in Schritt IV die sak24D-Genbox auf einem rekombinanten E.coli-Trägerplasmid bereitstellt.27. The method according to claim 26, characterized in that one provides for the substitution in step IV, the sak24D gene box on a recombinant E. coli carrier plasmid. 28. Verfahren gemäß Anspruch 27, gekennzeichnet dadurch, daß man für die Substitution in Schritt IV die sak42 D-Genbox auf einem E. coli-Trägerplasmid der pBB-Serie bereitstellt.28. Method according to claim 27, characterized in that, for the substitution in step IV, the sak42 D gene box is provided on an E. coli carrier plasmid of the pBB series. 29. Verfahren gemäß Anspruch 28, gekennzeichnet dadurch, daß man für die Substitution in Schritt IV die sak42 D-Genbox auf dem Trägerplasmid рВВЗОІ (Molekülgröße 4077 bp) bereitstellt.29. The method according to claim 28, characterized in that one provides for the substitution in step IV, the sak42 D gene box on the carrier plasmid рВВЗОІ (molecular size 4077 bp). 30. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 20 bis 28, gekennzeichnet dadurch, daß man in Einleitung des Schrittes IV30. The method according to claim 1 and 20 to 28, characterized in that in the initiation of step IV - aus dem shuttle-Vektor pBS52 ein 4,9kb großes Pstl-Pstl-DNS-Fragment isoliert und- isolated from the shuttle vector pBS52 a 4.9kb Pstl-Pstl-DNA fragment and - das nach Zirkularisierung dieser DNS entstandene, den Pn-Promotor ohne amyF-Gen enthaltende Zwischenplasmid pBS60 (Molekülgröße 4,9kb; MLS-Resistenzdeterminante) in einem grampositiven Rezipienten kloniert.- The resulting after circularization of this DNA, the P n promoter without amyF gene containing intermediate plasmid pBS60 (molecular size 4.9kb, MLS resistance determinant) in a gram positive recipient cloned. 31. Verfahren gemäß Anspruch 30, gekennzeichnet dadurch, daß man das Zwischenplasmid pBS60 in einem Bacillus subtilis-Rezipienten kloniert.31. The method according to claim 30, characterized in that one clones the intermediate plasmid pBS60 in a Bacillus subtilis recipient. 32. Verfahren gemäß Anspruch 29,30 und 31, gekennzeichnet dadurch, daß man32. The method according to claim 29,30 and 31, characterized in that one - sowohl das Trägerplasmid pBB301 als auch das Zwischenplasmid pBS60 in ihrem jeweils singulären Pstl-Spaltort linearisiert,linearized both the carrier plasmid pBB301 and the intermediate plasmid pBS60 in their respective unique PstI cleavage site, - beide DNS-Abschnitte zu dem (PR-sak)-shuttle-Vektor pBS70 (Molekülgröße 8,9 kb) fusioniert und diesen Vektor in einem Bacillus subtilis-Rezipienten kloniert.both DNA sections are fused to the (P R -sak) shuttle vector pBS70 (molecular size 8.9 kb) and this vector is cloned in a Bacillus subtilis recipient. 33. Verfahren gemäß Anspruch 29,30 und 31, gekennzeichnet dadurch, daß man33. The method according to claim 29,30 and 31, characterized in that one - die Pstl-Iinearisierte pBB301-DNS mit dem 4,9kb großen Pstl-Pstl-DNS-Fragment aus dem Vektor pBS52 direkt zu dem (PR-sak)-shuttle-Vektor pBS70 (Molekülgröße 8,9 kb) fusioniert undthe PstI-ionized pBB301 DNA with the 4.9 kb PstI-PstI DNA fragment from the vector pBS52 is fused directly to the (P R -sak) shuttle vector pBS70 (molecular size 8.9 kb) and - diesen Vektor in einem Bacillus subtilis-Rezipienten kloniert.- This vector is cloned in a Bacillus subtilis recipient. 34. Verfahren gemäß Anspruch 20,32 oder 33, gekennzeichnet dadurch, daß man34. The method according to claim 20,32 or 33, characterized in that one - den dem Vektor pBS70 als 1,8kb großes EcoRI-EcoRI-Teilfragment entnommen (PR-sak)-DNS-Block mit dem 8,9kb großen EcoRI-EcoRI-Hauptfragment des shuttle-Vektors pBS 52 fusioniert,- the fragment EcoRI-EcoRI fragment taken from the vector pBS70 as a 1.8 kb fragment (P R -sak) -DNA block fused to the 8,9 kb EcoRI-EcoRI main fragment of the shuttle vector pBS 52, - die hierbei erhaltenen (EE-cl857/PR-sak)-shuttle-Vektoren pBS71 sowie pBS72 (Molekülgröße jeweils 10,8kb), die sich voneinander durch die Orientierung des (PR-sak)-Blockes unterscheiden, mit Hilfe eines phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Staphylokinase-Gens überprüft und beide Vektoren in einem Bacillus subtilis-Rezipienten kloniert.- The thereby obtained (EE-cl857 / P R -sak) shuttle vectors pBS71 and pBS72 (molecule size 10.8kb each), which differ from each other by the orientation of the (P R -sak) block, using a phenotypic Screenings for thermoinducibility of expression of the staphylokinase gene and both vectors cloned in a Bacillus subtilis recipient. 35. Verfahren gemäß Anspruch 20,32 oder 33, gekennzeichnet dadurch, daß man35. The method according to claim 20,32 or 33, characterized in that one - den dem Vektor pBS52 als 2,6kb großes Pvull-Pvull-Fragment entnommen (EE-cI857)-DNS-Block mit der EcoRV-linearisierten pBS70-DNS fusioniert.- taken from the vector pBS52 as 2.6kb Pvull-Pvull fragment (EE-cI857) -DNS block fused with the EcoRV-linearized pBS70-DNA. - die hierbei erhaltenen (PR-sak/EE-cl857)-shuttle-Vektoren pBS80 sowie pBS81 (Molekülgröße jeweils 11,5kb), die sich voneinander durch die Orientierung des (EE-cl857)-Blockes unterscheiden, mit Hilfe eines phänotypischen Screenings auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Staphylokinase-Gens überprüft und beide Vektoren in einem Bacillus subtilis-Rezipienten kloniert.- The obtained here (P R -sak / EE-cl857) shuttle vectors pBS80 and pBS81 (molecule size 11.5kb each), which differ from each other by the orientation of the (EE-cl857) block, using a phenotypic screening checked for thermoinducibility of the expression of the staphylokinase gene and cloned both vectors in a Bacillus subtilis recipient. 36. Verfahren gemäß Anspruch 1,20,34 und 35, gekennzeichnet dadurch, daß man für das phänotypische Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des im jeweiligen pBS-Expressionsvektor enthaltenen Zielgens einen Mikroorganismen-Stamm der Gattung Bacillus einsetzt.36. The method according to claim 1, 20, 34 and 35, characterized in that one uses a microorganism strain of the genus Bacillus for the phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the target gene contained in the respective pBS expression vector. 37. Verfahren gemäß Anspruch 36, gekennzeichnet dadurch, daß man für das phänotypische Screening auf Thermoinduzierbarkeit Expression des im jeweiligen pBS-Expressionsvektor enthaltenen Zielgens einen Mikroorganismen-Stamm der Art Bacillus subtilis einsetzt.37. The method according to claim 36, characterized in that one uses a microorganism strain of the species Bacillus subtilis for the phenotypic screening for thermoinducibility expression of the target gene contained in the respective pBS expression vector. 38. Verfahren gemäß Anspruch 1,20 und 37, gekennzeichnet dadurch, daß man für das Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Amylase-Gens jeweils einen der beiden nachfolgend angegebenen Stämme38. The method according to claim 1, 20 and 37, characterized in that for screening for thermoinducibility of the expression of the amylase gene in each case one of the two strains indicated below B. subtilis 21 amy4 recE4 bzw.
B. subtilis 168 amy4 Ieu8 metB5
einsetzt.
B. subtilis 21 amy4 recE4
B. subtilis 168 amy4 Ieu8 metB5
starts.
39. Verfahren gemäß Anspruch 1,34,35 und 37, gekennzeichnet dadurch, daß man für das Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Staphylokinase 42 D-Gens jeweils einen der beiden nachfolgend angegebenen Stämme39. The method according to claim 1, 34, 35 and 37, characterized in that, for the screening for thermoinducibility of the expression of the staphylokinase 42 D gene, one of the following two strains is used B. subtilis DB104 bzw.
B. subtilis GB 500
einsetzt.
B. subtilis DB104 or
B. subtilis GB 500
starts.
40. Verfahren gemäß Anspruch 1,20 und 38, gekennzeichnet dadurch, daß man das phänotypische Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Amylase-Gens auf die rekombinanten Wirtsstämme40. The method according to claim 1,20 and 38, characterized in that the phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the amylase gene on the recombinant host strains B. subtilis 21 amy4 recE4(pBS52) bzw.
B. subtilis 168 amy4 Ieu8 metB5(pBS52)
anwendet.
B. subtilis 21 amy4 recE4 (pBS52) or
B. subtilis 168 amy4 leu8 metB5 (pBS52)
applies.
41. Verfahren gemäß Anspruch 1,34,35 und 39, gekennzeichnet dadurch, daß man das phänotypische Screening auf Thermoinduzierbarkeit der Expression des Staphylokinase 42 D-Gens auf die rekombinanten Wirtsstämme41. The method according to claim 1, 34, 35 and 39, characterized in that the phenotypic screening for thermoinducibility of the expression of the staphylokinase 42 D gene on the recombinant host strains B. subtilis DB 104(pBS71),
B. subtilis DB 104(pBS 72),
B. subtilis DB 104( ρ BS 80),
B. subtilis DB 104(pBS81),
B. subtilis GB 500(pBS71),
B. subtilis GB 500(pBS 72),
B. subtilis GB500(pBS80) bzw.
B. subtilis GB 500(pBS81)
anwendet.
B. subtilis DB 104 (pBS71),
B. subtilis DB 104 (pBS 72),
B. subtilis DB 104 (ρ BS 80),
B. subtilis DB 104 (pBS81),
B. subtilis GB 500 (pBS71),
B. subtilis GB 500 (pBS 72),
B. subtilis GB500 (pBS80) or
B. subtilis GB 500 (pBS81)
applies.
42. Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie 36 bis 41, gekennzeichnet dadurch, daß man im phänotypischen Screening und/oder bei der Ausprägung des jeweils zu exprimierenden Zielgens durch Kultivierung des herangezogenen, mit einem pBS-shuttle-Expressionsvektor transformierten grampositiven bakteriellen Wirtsstammes am Beginn der Hauptkultur einen Thermo-Induktionsschritt durchführt.42. The method according to claim 1 and 36 to 41, characterized in that in the phenotypic screening and / or in the expression of each target gene to be expressed by culturing the used, transformed with a pBS shuttle expression vector Gram-positive bacterial host strain at the beginning of the main culture performs a thermo-induction step. 43. Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie 36 bis 41, gekennzeichnet dadurch, daß man im phänotypischen Screening und/oder bei der Ausprägung des jeweils zu exprimierenden Zielgens durch Kultivierung des herangezogenen, mit einem pBS-shuttle-Expressionsvektor transformierten grampositiven bakteriellen Wirtsstammes in der frühen Wachstumsphase der Hauptkultur einen Thermo-Induktionsschritt durchführt.43. The method according to claim 1 and 36 to 41, characterized in that in the phenotypic screening and / or in the expression of each target gene to be expressed by culturing the used, transformed with a pBS shuttle expression vector Gram-positive bacterial host strain in the early growth phase the main culture performs a thermo-induction step. 44. Verfahren gemäß Anspruch 42 oder 43, gekennzeichnet dadurch, daß man den Thermo-Induktionsschritt durch eine innerhalb von 3 Minuten ausgeführte Erhöhung der Kultivierungstemperatur von 28°C bis 300C auf 37°C bis 42°C realisiert.44. The method according to claim 42 or 43, characterized in that one realizes the thermo-induction step by a running within 3 minutes increasing the cultivation temperature of 28 ° C to 30 0 C to 37 ° C to 42 ° C. Hierzu 6 Seiten ZeichnungenFor this 6 pages drawings
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