DE3008646A1 - PLASMID PUC8 AND METHOD FOR INSULATING PLASMID PUC8 FROM STREPTOMYCES FRADIAE - Google Patents
PLASMID PUC8 AND METHOD FOR INSULATING PLASMID PUC8 FROM STREPTOMYCES FRADIAEInfo
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Flasmid pUC8 und Verfahren zum Isolieren von Piasaid pUC8Flasmid pUC8 and method for isolating Piasaid pUC8
aus Streptomyces fradiaefrom Streptomyces fradiae
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Die Entwicklung von Plasmidvektoren für rekombinante DNS-Gentechnologie bei Mikroorganismen ist bekannt. Eine ausführliche Zusammenfassung über die DNS-Forschung findet sich in "Science", Band 196, April 1977.The development of plasmid vectors for recombinant DNA genetic engineering in microorganisms is known. A detailed summary of DNA research can be found in Science, Volume 196, April 1977.
Ähnliche DNS-Arbeiten sind derzeit bei industriell wichtigen Mikroorganismen der Gattung Streptomyces im Gange (vgl. M.J. Bibb, J.M. Vard und D.A. Hopwood in "Nature", Band 274, Seiten 398 bis 400 (1978) "Transformation of plasmid DNA into Streptomyces at high frequency"). Obwohl in verschiedenen Streptomyceten Plasmid-DNS'en nachgewiesen wurden (vgl. M.L.B. Huber und O. Godfrey in "Can«, J. Microbiol.", Band 24, Seiten 631 und 632 (1978) 11A general method for lysis of Streptomyces species"; H. Schrempf, H. Bujard, D.A. Hopwood und W. Goebel in "J. Bacteriol.", Band 121, Seiten 416 bis 421 (1975) "Isolation of covalently closed circular deoxy-ribonucleic acid from Streptomyces coelicolor A3(2)"; H. Ttoezawa in "Biomedicine", Band 26, Seiten 236 bis 249 (1977) "Microbial secondary metabolities with potential use in cancer treatment (Plasmid involvement in biosynthesis and compounds)" und V.S. Malik in "J. Antibiotics", Band 30, Seiten 897 bis 899 (1977) "Preparative Method for the isolation of super-coiled DNA from a chloramphenicol producing Streptomycete"), wurde lediglich ein Streptomyceten-Plasmid physikalisch isoliert und ausführlich in der Literatur beschrieben (vgl. Schrempf aaO). Das Vorliegen anderer Plasmide in der Gattung Streptomyces wurde aus den in den folgenden Veröffentlichungen veröffentlichten genetischen Daten geschlossen:Similar DNA work is currently in progress with industrially important microorganisms of the genus Streptomyces (cf. MJ Bibb, JM Vard and DA Hopwood in “Nature”, Volume 274, pages 398 to 400 (1978) “Transformation of plasmid DNA into Streptomyces at high frequency "). Although plasmid DNAs were detected in various Streptomycetes (cf. MLB Huber and O. Godfrey in "Can", J. Microbiol. ", Volume 24, pages 631 and 632 (1978) 11 A general method for lysis of Streptomyces species "; H. Schrempf, H. Bujard, DA Hopwood and W. Goebel in" J. Bacteriol. ", Volume 121, pages 416 to 421 (1975)" Isolation of covalently closed circular deoxy-ribonucleic acid from Streptomyces coelicolor A3 (2 ) "; H. Ttoezawa in" Biomedicine ", Volume 26, pages 236 to 249 (1977)" Microbial secondary metabolities with potential use in cancer treatment (Plasmid involvement in biosynthesis and compounds) "and VS Malik in" J. Antibiotics ", Volume 30, pages 897 to 899 (1977) "Preparative Method for the isolation of super-coiled DNA from a chloramphenicol producing Streptomycete"), only a Streptomycete plasmid was physically isolated and described in detail in the literature (cf. Schrempf loc. Cit.). The presence of other plasmids in the genus Streptomyces was confirmed by the genetic data published in the following publications closed:
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(1) H. Akagawa, H. Okanishi und H. Umezawa in "J. Gen. ' Microbiol.", Band 90, Seiten 336 bis 346 (1975) "A plasmid involved in chloramphenicol production in Streptomyces venezuelae: Evidence from genetic mapping^(1) H. Akagawa, H. Okanishi, and H. Umezawa in "J. Gen. 'Microbiol. ", Vol. 90, pp. 336-346 (1975)" A plasmid involved in chloramphenicol production in Streptomyces venezuelae: Evidence from genetic mapping ^
(2) R.F. Freeman und D.A. Hopwood in "J. Gen. Microbiol.n, Band 106, Seiten 377 bis 381 (1978) "Unstable naturally occurring resistance to antibiotics in Streptomyces M;(2) RF Freeman and DA Hopwood in "J. Gen. Microbiol. N , Volume 106, pages 377 to 381 (1978)" Unstable naturally occurring resistance to antibiotics in Streptomyces M ;
(3) E.J. Friend, M. Warren und D.A. Hopwood in "J. Gen. Microbiol.", Band 106, Seiten 201 bis 206 (1978) "Genetic evidence for a plasmid controlling fertility in an industrial strain of Streptomyces rimosus";(3) E.J. Friend, M. Warren and D.A. Hopwood in "J. Gen. Microbiol. ", Volume 106, pages 201-206 (1978)" Genetic evidence for a plasmid controlling fertility in an industrial strain of Streptomyces rimosus ";
(4) D.A. Hopwood und H.M. Wright in "J. Gen. Microbiol.», Band 79, Seiten 331 bis 342 (1973), MA plasmid of Streptomyces coelicolor carrying a chromosomal locus and its inter-specific transfer11;(4) DA Hopwood and HM Wright in "J. Gen. Microbiol.", Volume 79, pages 331 to 342 (1973), M A plasmid of Streptomyces coelicolor carrying a chromosomal locus and its inter-specific transfer 11 ;
(5) K. Hotta, Y. Okami und H. Umezawa in "J. Antibiotics", Band 30, Seiten 1146 bis 1149 (1977) "Elimination of the ability of a kanamycin-producing strain to biosynthesize deoxystreptamine moiety by acriflavine";(5) K. Hotta, Y. Okami and H. Umezawa in "J. Antibiotics", Volume 30, pages 1146 to 1149 (1977) "Elimination of the ability of a kanamycin-producing strain to biosynthesize deoxystreptamine moiety by acriflavine ";
(6) R. Kirby, L.F. Wright und D.A. Hopwood in "Nature", Band 254, Seiten 265 bis 267 (1975) "Plasmiddetermined antibiotic synthesis and resistance in Streptomyces coelicolor";(6) R. Kirby, L.F. Wright and D.A. Hopwood in "Nature", Volume 254, pages 265 to 267 (1975) "Plasmiddetermined antibiotic synthesis and resistance in Streptomyces coelicolor ";
(7) R. Kirby und D.A. Hopwood in "J. Gen. Microbiol.",(7) R. Kirby and D.A. Hopwood in "J. Gen. Microbiol."
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Band 98, Selten 239 bis 252 (1977) "Genetic determination of methylenomycin synthesis by the SCPI plasmld of Streptomyces coelicolor A3(2)" tmdVolume 98, Selten 239-252 (1977) "Genetic determination of methylenomycin synthesis by the SCPI plasmld of Streptomyces coelicolor A3 (2) "tmd
(8) H. Okanishi, T. Ghta und H. Umezawa in "J. Antibiotics", Band 33, Seiten 45 bis 47 (1969) "Possible control of formation of aerial Mycelium and antibiotic production in Streptomyces by episomic factors"·(8) H. Okanishi, T. Ghta and H. Umezawa in "J. Antibiotics", Volume 33, pages 45 to 47 (1969) "Possible control of formation of aerial Mycelium and antibiotic production in Streptomyces by episomic factors "
Das Plasmld pUC8 erhält man aus dem Mikroorganismus Streptomyces fradiae (DSM ). Dieses Plasmid erhält man aus dem Mikroorganismus Streptomyces fradiae (DSM ) durch Züchten der Kultur auf einem geeigneten Medium, Fragmentieren des Mycels, Inkubieren des fragmentierten Mycels, Ernten der Kultur nach einer geeigneten Zeit und anschließendes Lysieren des Mycels. Aus dem erhaltenen Lysat läßt sich im wesentlichen reines Plasmid pUC8 isolieren. Seine Empfindlichkeit gegenüber den verschiedensten Restriktionsendonukleasen sollte es auf einfache Weise Modifizierungen zugänglich machen und an eine Reihe von Wirtvektorsystemen anpassen.Plasmld pUC8 is obtained from the microorganism Streptomyces fradiae (DSM). This plasmid is obtained from the microorganism Streptomyces fradiae (DSM) by growing the culture on a suitable medium, fragmenting the mycelium, incubating the fragmented mycelium, harvesting the culture after a suitable time and then lysing the mycelium. Leaves from the lysate obtained isolate essentially pure plasmid pUC8. Its sensitivity to a wide variety of restriction endonucleases should be easily modified accessible and adaptable to a number of host vector systems.
Das Plasmld pUC8 wird durch Standardkennzeichnungstests, z.B. sein Molekulargewicht von etwa 45,0 Megadalton und die Anwesenheit von einer Kopie pro Streptomycesfradiae-(DSM )-Zelle, gekennzeichnet.The plasma pUC8 is identified by standard labeling tests, e.g., its molecular weight of about 45.0 megadaltons and the presence of one copy per Streptomyces fradiae (DSM) cell.
Das Plasmid pUC8 eignet sich als Klonungsvektor bei DNS-Arbeiten, bei welchen dem Plasmid die gewünschten Gene einverleibt werden und dann eine Transformierung des Plasmids in einen geeigneten Wirt erfolgt.The plasmid pUC8 is suitable as a cloning vector in DNA work in which the plasmid contains the desired genes are incorporated and then the plasmid is transformed into a suitable host.
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Wie bereits erwähnt, erhält man das Plasmid pUC8 aus Strep tomyces fradiae (NRRL 11445). Die biologisch reine Kultur ist in der Dauersammlung der Northern Regional Research Laboratory, U.S. Department Agriculture, Peoria, Illinois, USA, unter der Hinterlegungsnummer NRRL 11445 hinterlegt.As already mentioned, the plasmid pUC8 is obtained from Strep tomyces fradiae (NRRL 11445). The biologically pure culture is in the permanent collection of Northern Regional Research Laboratory, U.S. Department of Agriculture, Peoria, Illinois, USA, on deposit under No. NRRL 11445.
Plasmidempfindlichkeitseigenschaften gegenüber Restriktionsendonukleasen :Plasmid sensitivity properties to restriction endonucleases:
Diese Ergebnisse wurden durch Digerieren von pUC8-DNS in Gegenwart eines Überschusses an Restriktionsendonuklease erhalten. Die Anzahl der Restriktionsstellen ergibt sich aus der Anzahl der in 0,7- oder 1,0#igen Agarosegelen auflösbaren Fragmente.These results were obtained by digesting pUC8 DNA in the presence of excess restriction endonuclease obtain. The number of restriction sites results from the number of fragments that can be resolved in 0.7 or 1.0 # agarose gels.
pUC8 kann zur Schaffung rekombinanter Plasmide, die durch Transformation in Wirtbakterien eingefügt werden können, herangezogen werden. Es ist bekannt, wie rekombinante Piasaide geschaffen werden können. Bei einem solchen Verfahren erfolgt eine Spaltung des isolierten Vektorplasmids,pUC8 can be used to create recombinant plasmids that can be introduced into host bacteria by transformation can be used. It is known how recombinant piasaids can be created. In such a process, the isolated vector plasmid is cleaved,
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beispielsweise pUC8, an spezifischer (spezifischen) Stelle(n) mit Hilfe einer Restriktionsendonuklease, beispielsweise Hind III, Xba I und dergleichen. Das Plasmid, bei dem es sich um ein ringförmiges DNS-Molekül handelt, wird dabei durch das Enzym, das die beiden DNS-Stränge an einer speziellen Stelle zerschneidet, in ein lineares DNS-Molekül überführt. Eine andere Nicht-Vektor-DNS wird mit demselben Enzym in ähnlicher Weise gespalten. Beim Vermischen des linearen Vektors oder von Teilen desselben mit Nicht-Vektor-DNS'en, können sich ihre einsträngigen oder stumpfen Enden miteinander paaren und in Gegenwart eines als Folynukleotidligase bekannten zweiten Enzyms unter Bildung eines einzigen DNS-Rings kovalent vereinigen.for example pUC8, at specific (specific) site (s) with the aid of a restriction endonuclease, for example Hind III, Xba I and the like. The plasmid in which it is is a circular DNA molecule, is thereby activated by the enzyme that attaches the two DNA strands to a special Site cut, converted into a linear DNA molecule. Another non-vector DNA is made with the same enzyme in similarly split. When mixing the linear vector or parts thereof with non-vector DNAs, can have their single-stranded or blunt ends pair with each other and in the presence of one as a folynucleotide ligase known second enzyme to covalently combine to form a single DNA ring.
Die geschilderten Maßnahmen können auch zum Einbau einer bestimmten DNS-Länge aus einem höheren Tier in pUC8 herangezogen werden. So kann beispielsweise die DNS, die bei Fröschen für eine Ribosomen-RNS-Codierung verantwortlich ist, mit der gespaltenen pUC8-DNS gemischt werden. Die erhaltenen ringförmigen DNS-Moleküle bestehen aus Plasmid pUC8 mit einer eingefügten Länge Frosch-rDNS.The measures outlined can also be used to incorporate a certain length of DNA from a higher animal into pUC8 will. For example, the DNA that is responsible for coding ribosome RNA in frogs is to be mixed with the cleaved pUC8 DNA. The circular DNA molecules obtained consist of plasmid pUC8 with an inserted length of frog rDNA.
Die unter Verwendung von pUC8 erhaltenen, ein gewünschtes genetisches Element enthaltenden rekombinierten Plasmide können zu Abdruckzwecken in einen Wirtsorganismus eingeschleust werden. Beispiele für wertvolle Gene, die in der geschilderten Weise in Wirtsorganismen eingeschleust werden können, sind Gene mit Somatostatin-, Rattenproinsulin- und Proteasencodierung.The one obtained using pUC8, a desired one Recombined plasmids containing genetic element can be introduced into a host organism for printing purposes will. Examples of valuable genes that are introduced into host organisms in the manner described are genes with somatostatin, rat proinsulin and protease coding.
Der Nutzen des Plasmids pUC8 beruht auf seiner Fähigkeit zur Wirkung als Plasmidvektor bei industriell bedeutendenThe utility of plasmid pUC8 is based on its ability to act as a plasmid vector in industrially important
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Mikroorganismen, z.B. Streptomyces. So erhält man durch Klonung einer genetischen Information aus Streptomyces in pUC8 eine Möglichkeit zur Steigerung industriell wertvoller Produkte aus diesen Organismen, z.B. von Antibiotika.Microorganisms, e.g. Streptomyces. So you get through Cloning of genetic information from Streptomyces into pUC8 a way of increasing industrially valuable Products from these organisms, e.g. from antibiotics.
Dieser Versuch ist dem Konzept einer Klonung von Genen für Antibiotikumproduktion in das gut charakterisierte Escherichia-coli-K-12-Wirt/Vektor-System vergleichbar. Das E.-coli-System hat den Nachteil, daß Gene aus einigen gram-positiven Organismen, z.B. Bacillus, in dem gram-negativen E,-coli-Wirt nicht gut abklatschbar sind (do not express well). In gleicher Weise verbleiben Plasmide aus gram-negativen Organismen nicht in gram-positiven Wirten, so daß in grampositiven Wirten gram-negative genetische Information entweder schlecht oder überhaupt nicht abgeklatscht (expressed) wird. Dies veranschaulicht klar und deutlich den Vorteil eines gram-positiven Wirt/Vektor-Systems und den Nutzen von Plasmid pUCB in einem solchen System.This approach is based on the concept of cloning genes for antibiotic production into the well characterized Escherichia coli K-12 host / vector system comparable. The E. coli system has the disadvantage that genes from some gram-positive Organisms such as Bacillus in the gram negative E. coli host are not easy to clasp (do not express well). In the same way, plasmids from gram-negative remain Organisms do not exist in gram-positive hosts, so gram-negative genetic information in gram-positive hosts either is poorly or not at all expressed. This clearly illustrates the benefit of a gram-positive host / vector system and the utility of plasmid pUCB in such a system.
In der Regel erfordert die Verwendung eines Wirt/Vektor-Systems zur Herstellung eines für den Wirt fremden Produkts die Einschleusung von Genen für den gesamten biosynthetischen Weg des Produkts in den neuen Wirt. Wie bereits ausgeführt, kann dies zu Problemen beim genetischen Abklatsch (genetic expression) führen. Ferner können auch neue und/ oder verstärkte Probleme bei der Züchtung der Mikroorganismen und bei der Extraktion und Reinigung des Produkts auftreten. Ein vielleicht brauchbarerer Versuch besteht darin, einen Plasmidvektor, z.B. pUC8, in einen normalerweise das Produkt liefernden Wirt einzuschleusen und auf das Plasmid die Gene für die Biosynthese des Produkts zu klonen. Zumindest sollten sich dadurch die Probleme bei der Züch-Usually requires the use of a host / vector system to produce a product foreign to the host the introduction of genes for the entire biosynthetic pathway of the product into the new host. As already stated, this can lead to problems with genetic expression. Furthermore, new and / or increased problems arise in the cultivation of the microorganisms and in the extraction and purification of the product. Perhaps a more useful attempt is to convert a plasmid vector, e.g., pUC8, into a normally smuggle in the host supplying the product and clone the genes for the biosynthesis of the product on the plasmid. At least this should alleviate the problems with the breeding
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ο b 4 οο b 4 ο
tung und Produktextraktion und -reinigung auf ein Mindestmaß senken lassen. Darüber hinaus dürfte es bei diesem KIonungssystem nicht erforderlich sein, sämtliche Gene des Biosyntheseweges zu klonen und zu verstärken, vielmehr dürfte es lediglich erforderlich sein, Steuergene (regulatory genes) oder Gene mit Codierung für die Geschwindigkeit der Produktbiosynthese begrenzende Enzyme zu klonen. Oa das Plasmid pUC8 ein Streptomycetenplasmid darstellt, ist es in dieser Hinsicht für die Gattung Streptomyces ideal geeignet. Oa ferner das Plasmid pUC8 ein Plasmid aus einem gram-positiven Organismus darstellt^ kann es in einer Reihe anderer Mikroorganismen, z.B. Bacillus, Arthrobacter und dergleichen, als Vektor dienen.and product extraction and purification to a minimum let lower. In addition, it should be with this cloning system it should not be necessary to clone and amplify all genes of the biosynthetic pathway, rather it should all that is required is regulatory genes or genes coding for the speed of the Cloning enzymes that limit product biosynthesis. Oa the plasmid pUC8 is a streptomycete plasmid, it is in in this respect ideally suited for the genus Streptomyces. Oa also the plasmid pUC8 a plasmid from a gram-positive Organism ^ it can be found in a number of other microorganisms, e.g. Bacillus, Arthrobacter and the like, serve as a vector.
Streptomyces fradiae (DSM ) läßt sich in einem wäßrigen Nährmedium unter submersen aeroben Bedingungen züchten. Die Züchtung kann beispielsweise in einem Nährmedium mit einem assimilierbaren Kohlenhydrat als Kohlenstoffquelle, einer assimilierbaren Stickstoffverbindung oder einem eiweißartigen oder -haltigen Material als Stickstoffquelle wachsen gelassen werden. Bevorzugte Kohlenstofflieferanten sind Glucose, brauner Zucker, Saccharose, Glycerin, Stärke, Maisstärke, Laktose, Dextrin, Melasse und dergleichen. Bevorzugte Stickstoffquellen sind Maiseinweichflüssigkeit, Hefe, autolysierte Brauereihefe mit Milchfeststoffen, Sojabohnenmehl, Baumwollsaatmehl, Maismehl, Milchfeststoffe, Pankreasverdauungsprodukte von Casein, Fischmehl, Destillationsfeststoffe, Tierpeptonflüssigkeiten, Fleisch- und Knochenabfälle und dergleichen. Zweckmäßigerweise werden Kombinationen dieser Kohlenstoff- und Stickstoffquellen verwendet. Spurenmetalle, wie Zink, Magnesium, Mangan, Kobalt, Eisen und dergleichen, brauchen nicht zugesetzt zu werden, da als Bestandteile des Mediums vor seiner Sterilisie-Streptomyces fradiae (DSM) can be grown in an aqueous nutrient medium under submerged aerobic conditions. The cultivation can, for example, in a nutrient medium with an assimilable carbohydrate as a carbon source, an assimilable nitrogen compound or a protein-like or proteinaceous material as a nitrogen source be allowed to grow. Preferred carbon suppliers are glucose, brown sugar, sucrose, glycerine, starch, Corn starch, lactose, dextrin, molasses and the like. Preferred sources of nitrogen are corn steep liquor, Yeast, autolyzed brewer's yeast with milk solids, soybean meal, Cottonseed Flour, Corn Flour, Milk Solids, Pancreatic Digestion Products of Casein, Fish Meal, Distillation Solids, Animal peptone liquids, meat and bone scraps, and the like. Appropriately be Combinations of these carbon and nitrogen sources are used. Trace metals such as zinc, magnesium, manganese, cobalt, Iron and the like do not need to be added as they are part of the medium before it is sterilized.
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rung Leitungswasser und ungereinigte Bestandteile verwendet werden.tion tap water and unpurified components may be used.
Das beimpfte Medium kann bei jeder Temperatur, bei der ein akzeptables Wachstum des Mikroorganismus möglich ist, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 18° und 50°, vorzugsweise zwischen etwa 20° und 370C, inkubiert werden. Üblicherweise erreicht man ein optimales Wachstum des Mikroorganismus in etwa 3 bis 15 Tagen. Das Medium bleibt während des Wachstumszyklus üblicherweise sauer. Der End-pH-Wert hängt teilweise von den gegebenenfalls vorhandenen Puffern und teilweise vom Anfangs-pH-Wert des Kulturmediums ab.The inoculated medium can be incubated, preferably between about 20 ° and 37 0 C, at any temperature at which an acceptable growth of the microorganism is possible, for example, at a temperature between about 18 ° and 50 °. Usually, optimal growth of the microorganism is achieved in about 3 to 15 days. The medium usually remains acidic during the growth cycle. The final pH depends partly on the buffers that may be present and partly on the initial pH of the culture medium.
Wenn das Wachstum bzw. die Züchtung in großen Kesseln und Tanks durchgeführt wird, bedient man sich vorzugsweise der vegetativen Form und nicht der Sporenform des Mikroorganismus zum Beimpfen, um eine deutliche Verzögerung des Mikroorganismuswachstums und eine darauf zurückzuführende ineffiziente Ausnutzung der Vorrichtung zu vermeiden.If the growth or cultivation is carried out in large vessels and tanks, it is preferable to use the vegetative form and not the spore form of the microorganism for inoculation in order to significantly delay the growth of the microorganism and to avoid inefficient use of the device due to this.
Folglich ist es zweckmäßig, in einer Nährbrühe durch Beimpfen derselben mit einem aliquoten Teil aus einem Boden/ Flüssiger N2-Agarpfropfen oder einer geneigten Kultur ein vegetatives Ihokulat zu schaffen. Wenn ein junges, aktives, vegetatives Inokulat gebildet ist, wird es aseptisch in große Gefäße oder Tanks überführt. Das Medium, in dem das vegetative Inokulat erzeugt wird, kann aus demselben oder einem anderen (als es zur Züchtung der Mikroorganismen verwendet wird) Medium bestehen, solange nur ein gutes Mikroorganismuswachstum gewährleistet ist.Consequently, it is expedient to create a vegetative Ihokulate in a nutrient broth by inoculating it with an aliquot from a soil / liquid N 2 agar plug or an inclined culture. When a young, active, vegetative inoculate is formed, it is aseptically transferred into large vessels or tanks. The medium in which the vegetative inoculate is produced can consist of the same medium or a different medium (from that used for culturing the microorganisms) as long as good microorganism growth is ensured.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veranschaulichen. Sofern nichts anderes angegeben, bedeuten sämtli-The following example is intended to illustrate the invention in more detail. Unless otherwise stated, all
03 0 041/058803 0 041/0588
ehe Prozentangaben "Gew.-%M und sämtliche Verhältnisangaben bei Lösungsmittelgemischen "Volumenangaben".before percentages "wt .-% M and all ratios for solvent mixtures" volume information ".
Beispielexample
Isolierung des Plasmids pUC8 aus einer biologisch reinen Kultur von Streptomyces fradiae (DSM ):Isolation of the plasmid pUC8 from a biologically pure culture of Streptomyces fradiae (DSM):
10 ml eines Mediums mit 1% Glucose, 0,4% Pepton, 0,4% Hefeextrakt, 0,05% MgSO^.7H2O, 0,2% KH2PO4 und 0,4% K2HPO4 werden mit den Sporen einer biologisch reinen Kultur von Streptomyces fradiae (DSM ) beimpft.10 ml of a medium with 1% glucose, 0.4% peptone, 0.4% yeast extract, 0.05% MgSO ^ .7H 2 O, 0.2% KH 2 PO 4 and 0.4% K 2 HPO 4 inoculated with the spores of a biologically pure culture of Streptomyces fradiae (DSM).
Das Medium war vorher in einem 50 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben sterilisiert worden. Nach der Beimpf ung wird der Kolben etwa 24 bis 36 h auf einem mit 100 bis 250 Upm umlaufenden Drehrüttler bei einer Temperatur von 32°C inkubiert. Nach beendeter Inkubierung wird 0,5 ml der Kultur in 10 ml des in einem 50 ml fassenden Erlenmeyer^Kolben befindlichen Mediums der angegebenen Zusammensetzung, das 0,5 bis 2,0% (G/V) Glycin enthält, überführt. Durch den GIycinzusatz wird das anschließende Lysieren der Zellen erleichtert. Die Glycinmenge im Medium kann im Hinblick darauf, daß das anschließende Lysieren der Zellen erleichtert werden soll, routinemäßig eingestellt werden. Danach wird der Kolben nochmals 24 bis 36 h lang bei einer Temperatur von 32°C auf dem Drehrüttler inkubiert. Nach Beendigung der Inkubation wird das Mycel durch Zentrifugieren mit niedriger Geschwindigkeit (beispielsweise 15 min lang bei einer Temperatur von 40C mit 6OOO χ g) von der Brühe abgetrennt. Danach wird die überstehende Flüssigkeit von dem Mycelpellet abgegossen.The medium had previously been sterilized in a 50 ml Erlenmeyer flask. After the inoculation, the flask is incubated for about 24 to 36 hours on a rotary shaker rotating at 100 to 250 rpm at a temperature of 32 ° C. After the incubation has ended, 0.5 ml of the culture is transferred to 10 ml of the medium of the stated composition, which is in a 50 ml Erlenmeyer flask and which contains 0.5 to 2.0% (w / v) glycine. The subsequent lysing of the cells is facilitated by the addition of glycin. The amount of glycine in the medium can be routinely adjusted with a view to facilitating the subsequent lysing of the cells. The flask is then incubated again for 24 to 36 hours at a temperature of 32 ° C. on the rotary shaker. After completion of the incubation, the mycelium is removed by centrifugation at low speed (for example 15 minutes at a temperature of 4 0 C with 6OOO χ g) from the broth. The supernatant liquid is then poured off from the mycelial pellet.
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Die überstehende Flüssigkeit wird verworfen, während das Pellet in 1,5 ml eines isotonischen Puffers, z.B. TES-Puffer (0,03m-Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan, O,OO5m-Äthylendiamintetraessigsäure und 0,05m-NaCl; pH-Wert: 8,0) mit 20% (W/V) Saccharose, resuspendiert wird. Danach werden 0,3 ml eines 5 mg/ml Lysozyms und 0,15 ml einer 1 mg/ml RNase in demselben Puffer zugegeben, worauf das Gemisch unter gelegentlichem Durchmischen 30 min lang bei einer Temperatur von 37°C inkubiert wird. Nach Zugabe von 0,6 ml O,25m-Äthylendiamintetraessigsäure (pH-Wert: 8,0) wird das Gemisch 15 min lang bei einer Temperatur von 370C inkubiert. Danach wird 0,3 ml einer 5 mg/ml Pronase zugesetzt und das Ganze 10 min lang bei einer Temperatur von 370C inkubiert. Schließlich wird die Zellensuspension durch Zusatz von 3,0 ml einer 2%igen Sarkosyllösung in TES-Puffer und 20- bis 30-minütiges Inkubieren des Gemische bei einer Temperatur von 37°C lysiert. Das Lysat wird dann einer Scherkraft unterworfen, indem es 5- bis 10-mal durch eine nadelfreie 50 ml fassende Wegwerfspritze laufen gelassen wird.The supernatant liquid is discarded while the pellet is in 1.5 ml of an isotonic buffer, e.g. TES buffer (0.03m-tris- (hydroxymethyl) -aminomethane, 0.05m-ethylenediaminetetraacetic acid and 0.05m-NaCl; pH value : 8.0) with 20% (W / V) sucrose, is resuspended. Then 0.3 ml of a 5 mg / ml lysozyme and 0.15 ml of a 1 mg / ml RNase in the same buffer are added, and the mixture is incubated for 30 minutes at a temperature of 37 ° C. with occasional mixing. After addition of 0.6 ml of O, 25m-ethylenediaminetetraacetic acid (pH: 8.0) the mixture is incubated for 15 minutes at a temperature of 37 0 C. Thereafter, 0.3 ml of a 5 added mg / ml Pronase and incubated for 10 minutes at a temperature of 37 0 C. Finally, the cell suspension is lysed by adding 3.0 ml of a 2% Sarkosyl solution in TES buffer and incubating the mixture at a temperature of 37 ° C. for 20 to 30 minutes. The lysate is then sheared by passing 5 to 10 times through a 50 ml, needle-free, disposable syringe.
Das erhaltene Rohlysat wird dann mit einem Salz, z.B. Cäsiumchlorid (bevorzugt) oder Cäsiumsulfat, und dem einschiebenden (intercalating) Farbstoff Äthidiumbromid gemischt, wobei eine Lösung einer Dichte von 1,550 erhalten wird. Diese Lösung wird bis zum Gleichgewicht bei 145000 χ g (isopyknisches Dichtegradientenzentrifugieren) zentrifugiert. Die kovalent geschlossene ringförmige Plasmid-DNS wird dann im Zentrifugenrohr bei Belichtung mit langwelligem Ultraviolett (320 nm) als schwacher fluoreszierender Streifen unter dem intensiv fluoreszierenden Streifen der linearen Chromosomen- und Plasmid-DNS'en sichtbar.The crude lysate obtained is then treated with a salt such as cesium chloride (preferred) or cesium sulfate, and the intercalating dye ethidium bromide mixed, a solution having a density of 1.550 is obtained. This solution will contribute to equilibrium 145000 χ g (isopycnic density gradient centrifugation) centrifuged. The covalently closed circular plasmid DNA is then exposed to light in the centrifuge tube long-wave ultraviolet (320 nm) as a weak fluorescent stripe under the intensely fluorescent one Strips of the linear chromosome and plasmid DNAs visible.
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Zur Kennzeichnung wird kovalent geschlossene ringförmige Plasmid-DNS dargestellt, indem sie von den isopyknischen Gradienten entfernt, das Äthidiumbromid durch zwei Behandlungen mit einem Drittel Volumen Isopropanol extrahiert und schließlich die wäßrige Phase gegen einen geeigneten Puffer, beispielsweise 0,1 X SSC-Puffer (0,015m-NaCl, 0,0015111-Na5C6H5O7.2H2O, pH-Wert: 7,4), dialysiert wird. Hierbei erhält man im wesentlichen reines Plasmid pUC8.For identification purposes, covalently closed circular plasmid DNA is represented by removing it from the isopycnic gradient, extracting the ethidium bromide by two treatments with a third volume of isopropanol and finally the aqueous phase against a suitable buffer, for example 0.1X SSC buffer (0.015 m-NaCl, 0.0015111-Na 5 C 6 H 5 O 7 .2H 2 O, pH value: 7.4), is dialyzed. This essentially gives pure plasmid pUC8.
Maßnahmen zur Kennzeichnung und Isolierung von pUCS:Measures for labeling and isolating pUCS:
Die Größe des Plasmids pUC8 wird durch Sedimentation in neutralen und alkalischen Saccharosegradienten unter Verwendung einer internen Marker-Plasmid-DNS eines Molekulargewichts von etwa 28,0 Megadalton und einem entsprechenden Sedimentationswert von etwa 58S bestimmt. Aus den neutralen Saccharosegradienten ergibt sich ein Sedimentationswert für pUC8 von 76S. Das Molekulargewicht des Plasmids pUCS errechnet sich aus den Gleichungen nach Hudson und Mitarbeitern (vgl. B. Hudson, D.A. Clayton und J. Vinograd in "Complex mitochondrial DNA", Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 33, Seiten 435 bis 442 (1968)). Dieses Molekulargewicht stimmt gut mit dem aus den alkalischen Saccharosegradienten geschätzten Molekulargewicht Uberein.The size of the plasmid pUC8 is determined by sedimentation in neutral and alkaline sucrose gradients using an internal marker plasmid DNA of one molecular weight of about 28.0 megadaltons and a corresponding sedimentation value of about 58S. From the neutral Sucrose gradient results in a sedimentation value for pUC8 of 76S. The molecular weight of the plasmid pUCS is calculated from the equations according to Hudson and co-workers (cf. B. Hudson, D.A. Clayton and J. Vinograd in "Complex mitochondrial DNA," Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 33, pp. 435-442 (1968)). This Molecular weight agrees well with the molecular weight estimated from the alkaline sucrose gradients.
Die prozentuale Plasmid-DNS in Streptomyces fradiae (DSMThe percentage of plasmid DNA in Streptomyces fradiae (DSM
) wird durch Markieren der Kultur mit [Methyl-%]-thymidin, Herstellen von Rohlysaten und Zentrifugieren der Lysate in Cäsiumchlorid/Äthidiumbromid-Dichtegradienten ermittelt. Die Gradienten werden fraktioniert, worauf eine Isotopenzählung erfolgt. Die prozentuale Radioakti-) is done by marking the culture with [methyl%] thymidine, Preparation of raw lysates and centrifugation of the lysates in cesium chloride / ethidium bromide density gradients determined. The gradients are fractionated, which is followed by an isotope count. The radioactivity percentage
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ASAS
vität im Plasmidstreifen dient zur Ermittlung der Menge der Plasmid-DNS und zur Berechnung der Plasmid-Kopienzahl (R. Radioff, ¥. Bauer und J. Vinograd (1967) "A dye-buoyant density method for detection and isolation of closed circular duplex DNA: Tlie closed circular DNA in HeLa cells" in "Proc. Nat. Acad. Sei. USA», Band 57, Seiten 1514 bis 1520).vity in the plasmid strip is used to determine the amount the plasmid DNA and to calculate the plasmid copy number (R. Radioff, ¥. Bauer and J. Vinograd (1967) "A dye-buoyant density method for detection and isolation of closed circular duplex DNA: Tlie closed circular DNA in HeLa cells " in "Proc. Nat. Acad. Sci. USA", Volume 57, pages 1514 bis 1520).
Restriktionsendonuklease-Verdauung und Agarosegelelektrophorese:Restriction endonuclease digestion and agarose gel electrophoresis:
Als Restriktionsendonukleasen werden Handelsprodukte verwendet. Die Enzymverdauungspräparate werden entsprechend den Vorschriften des Jeweiligen Herstellers zubereitet, wobei mindestens ein zweifacher Überschuß an Endonuklease verwendet wird.Commercial products are used as restriction endonucleases. The enzyme digestive preparations are made accordingly Prepared according to the instructions of the respective manufacturer, with at least a two-fold excess of endonuclease is used.
Bei einigen Versuchen wird Plasmid-DNS mit mehr als einer Endonuklease verdaut. Bei diesen Versuchen bedient man sich zweier Methoden. Bei der ersten Methode wird die Plasmid-DNS zunächst mit dem Enzym, das eine geringere Ionenstärke erfordert, und dann mit dem Enzym, das eine höhere Ionenstärke erfordert, nach Zusatz eines gleichen Volumens 2XPuffer zu dem zweiten Enzym verdaut. Bei der zweiten Methode werden Restriktionsfragmente einer Enzymverdauung gemäß den Vorschriften von Tanaka und Weisblum aus einem präparativen Agarosegel isoliert (vgl. T. Tanaka und B. Weisblum in "J. Bacteriol.w, Band 121, Seiten 354 bis 362 (1975) "Construction of a colicin El-R factor composite plasmid in vitro: Means for amplification of deoxyribonuclab acid"). Die isolierten Restriktionsfragmente werden durch Äthanolfällung konzentriert und dann mit anderen Restrik-In some experiments, plasmid DNA is digested with more than one endonuclease. Two methods are used in these experiments. In the first method, the plasmid DNA is digested first with the enzyme that requires a lower ionic strength and then with the enzyme that requires a higher ionic strength, after adding an equal volume of 2X buffer to the second enzyme. In the second method, restriction fragments of an enzyme digest are isolated from a preparative agarose gel according to the instructions of Tanaka and Weisblum (cf. T. Tanaka and B. Weisblum in "J. Bacteriol. W , Volume 121, pages 354 to 362 (1975)" Construction of a colicin El-R factor composite plasmid in vitro: Means for amplification of deoxyribonuclab acid "). The isolated restriction fragments are concentrated by ethanol precipitation and then with other restriction
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tionsenzymen verdaut. Doppelverdauungsversuche werden mit Einzelverdauungsversuchen verglichen» um sicherzustellen, daß keine unnormalen Restriktionsmuster erhalten werden, d.h. daß keine nicht-spezifische DNS-Spaltung durch ein Enzym erfolgt, nachdem die Ionenstärke des Verdauungspräparats bzw. -gemischs geändert wird.digestion enzymes. Double digestion attempts are compared with single digestion attempts »to ensure that no abnormal restriction patterns are obtained, i.e. that no non-specific DNA cleavage by a Enzyme occurs after the ionic strength of the digestive preparation or mixture is changed.
Die verdauten Eroben werden auf 0,7- bis 1%ige Agarosegele appliziert und 2 h lang bei konstanter Spannung von 10 bis 15 V/cm Gelhöhe einer Elektrophorese unterworfen (vgl. P.A. Sharp, J. Sugden und J. Sambrook in "Biochemistry", Band 12, Seiten 3055 bis 3063 (1973) "Detection of two restriction endonuclease activities in Haemophilus parainfluenzae using analytical agarose-ethidium bromide electrophoresis. "). Die Molekulargewichte der Restriktionsfragmente werden, bezogen auf die Standardwanderungsmuster von mit dem Enzym EcoRI verdauter Bakteriophagen-lambda-DNS, bestimmt (vgl. R.B. Helling, H.M. Goodman und H.V. Boyer in "J. Virology", Band 14, Seiten 1235 bis 1244 (1974) "Analysis of endonuclease R.EcoRI fragments of DNA from lambdoid bacteriophages und other viruses by agarose-gel electrophoresis").The digested samples are placed on 0.7 to 1% agarose gels applied and subjected to electrophoresis for 2 hours at a constant voltage of 10 to 15 V / cm gel height (cf. P.A. Sharp, J. Sugden and J. Sambrook in "Biochemistry", Volume 12, pages 3055-3063 (1973) "Detection of two restriction endonuclease activities in Haemophilus parainfluenzae using analytical agarose-ethidium bromide electrophoresis. "). The molecular weights of the restriction fragments are based on the standard migration patterns of bacteriophage lambda DNA digested with the enzyme EcoRI, determined (see R.B. Helling, H.M. Goodman and H.V. Boyer in "J. Virology", Volume 14, pages 1235-1244 (1974) "Analysis of endonuclease R. EcoRI fragments of DNA from lambdoid bacteriophages and other viruses by agarose-gel electrophoresis ").
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