DE3008647A1 - PLASMID PUC1 AND METHOD FOR INSULATING PLASMID PUC1 FROM STREPTOMYCES FRADIAE - Google Patents
PLASMID PUC1 AND METHOD FOR INSULATING PLASMID PUC1 FROM STREPTOMYCES FRADIAEInfo
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Plasmid pUC1 und Verfahren zum Isolieren von Plasmid pUC1Plasmid pUC1 and method for isolating plasmid pUC1
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 refer to "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. Ward 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 0. Godfrey in "Can. J. Microbiol.», Band 24, Seiten 631 und 632 (1978) "A 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. Umezawa 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 on industrially important microorganisms of the genus Streptomyces (cf. M.J. Bibb, J.M. Ward and D.A. Hopwood in "Nature", volume 274, Pages 398-400 (1978) "Transformation of plasmid DNA into Streptomyces at high frequency"). Although in different Streptomycete plasmid DNAs were detected (cf. M.L.B. Huber and 0. Godfrey in "Can. J. Microbiol.", Volume 24, pages 631 and 632 (1978) "A general method for lysis of Streptomyces species"; H. Schrempf, H. Bujard, D.A. 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. Umezawa 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 V.S. 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 has been physically isolated and extensively in the literature described (see Schrempf loc. cit.). The presence of other plasmids in the genus Streptomyces was determined from the in genetic data published in the following publications:
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(1) H. Akagawa, M. 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, M. 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. Plopwood in "J. Gen. Microbiol.", Band 106, Seiten 377 bis 381 (1978) "Unstable naturally occurring resistance to antibiotics in Streptomyces"; (2) R.F. Freeman and D.A. Plopwood in "J. Gen. Microbiol." Volume 106, pages 377-381 (1978) "Unstable naturally occurring resistance to antibiotics in Streptomyces ";
(3) E.J. Friend, M. Warren und D.A. Hopwood in "J. Gen. Microbiol.11 ,Band 106, Seiten 201 bis 206 (1978) "Genetic evidence for a plasmid controlling fertility in an industrial strain of Streptomyces rimosus";(3) EJ Friend, M. Warren and DA Hopwood in "J. Gen. Microbiol. 11 , 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.H. Wright in »J. Gen. Microbiol.", Band 79, Seiten 331 bis 342 (1973) "A plasmid of Streptomyces coelicolor carrying a chromosomal locus and its inter-specific transfer";(4) D.A. Hopwood and H.H. Wright in "J. Gen. Microbiol. ", Volume 79, pages 331 to 342 (1973) "A plasmid of Streptomyces coelicolor carrying a chromosomal locus and its inter-specific transfer ";
(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, Seiten 239 bis 252 (1977) »Genetic determination of methylenomycin synthesis by the SCPI plasmid of Streptomyces coelicolor A3(2)" undVolume 98, pages 239 to 252 (1977) "Genetic determination of methylenomycin synthesis by the SCPI plasmid of Streptomyces coelicolor A3 (2) "and
(8) M. Okanishi, T. Ohta 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 episomid factors".(8) M. Okanishi, T. Ohta 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 episomid factors ".
Das Plasmid pUC1 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 pUC1 isolieren. Seine Empfindlichkeit gegenüber den verschiedensten Restriktionsendonukleasen sollte es auf einfache Weise Modifizierungen zugänglich machen und an eine Reihe von Wirtvektorsystemen anpassen.The plasmid pUC1 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 it of the mycelium, incubating the fragmented mycelium, harvesting the culture after a suitable time and then Lysing the mycelium. Essentially pure plasmid pUC1 can be isolated from the lysate obtained. Its sensitivity in relation to the most diverse restriction endonucleases, modifications should be made in a simple manner accessible and adaptable to a number of host vector systems.
Das Plasmid pUC1 wird durch Standardkennzeichnungstests, z.B. sein Molekulargewicht von etwa 47,1 Megadalton, ein Restriktionsbild bzw. eine Restriktionskarte entsprechend der Zeichnung und die Anwesenheit von einer Kopie pro Streptomyces-fradiae-(DSM )-Zelle, gekennzeichnet.The plasmid pUC1 is identified by standard labeling tests, e.g., its molecular weight of about 47.1 megadaltons Restriction image or a restriction map according to the drawing and the presence of one copy per Streptomyces fradiae (DSM) cell.
Das Plasmid pUC1 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 pUC1 is suitable as a cloning vector in DNA work in which the plasmid contains the desired genes and then a transformation of the plasmid takes place in a suitable host.
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In der Zeichnung ist das Restriktionsendonuklease-Spaltungs-MId für das Plasmid pUC1 dargestellt. Das Bild ist auf der Basis des Plasmids pUC1 eines Molekulargewichts von etwa 47,1 - 1,2 Megadalton bzw. einer Moleküllänge von etwa 7^1 Kilobasen konstruiert. Die Bildpositionen der verschiedenen Restriktionsstellen sind als Kilobasekoordinaten relativ zu der Xba-I-Restriktionsstelle bei 0,0/71,1 Kilobasen angegeben. Für die Restruktionsendonukleasen v/erden folgende Abkürzungen benutzt:In the drawing, this is restriction endonuclease cleavage MId for the plasmid pUC1. The image is based on the pUC1 plasmid of molecular weight about 47.1 - 1.2 megadaltons or a molecule length of about 7 ^ 1 Constructed kilobases. The image positions of the various restriction sites are relative as kilobase coordinates indicated to the Xba-I restriction site at 0.0 / 71.1 kilobases. The following abbreviations are used for the restriction endonucleases:
(1) BgI II ist ein Enzym aus Bacillus globigii;(1) BgI II is an enzyme from Bacillus globigii;
(2) Hind III ist ein Enzym aus Haemophilus influenzae; und(2) Hind III is an enzyme from Haemophilus influenzae; and
(3) Xba I ist ein Enzym aus Xanthomonas badrii.(3) Xba I is an enzyme from Xanthomonas badrii.
Wie bereits erwähnt, erhält man das Plasmid pUC1 aus Streptomyces fradiae (NRRL 11443). Die biologisch reine Kultur ist in der Dauersammlung der Worthern Regional Research Laboratory, U.S. Department of Agriculture, Peoria, Illinois, USA, unter der Hinterlegungsnummer NRRL 11443 hinterlegt. As already mentioned, the plasmid pUC1 is obtained from Streptomyces fradiae (NRRL 11443). The biologically pure culture is in the permanent collection of the Worthern Regional Research Laboratory, U.S. Department of Agriculture, Peoria, Illinois, USA, under the accession number NRRL 11443.
Charakterisierung des Plasmids pUC1:Characterization of the plasmid pUC1:
Molekulargewicht: etwa 47,1 - 1,2 Megadalton Anzahl Kopien pro Zelle: eineMolecular weight: about 47.1 - 1.2 megadaltons Number of copies per cell: one
Empfindlichkeit gegenüber Restruktionsendonukleasen:Restriction endonuclease sensitivity:
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Diese Ergebnisse wurden durch Digerieren von pUC1-DNS in Gegenwart eines Überschusses an Restriktionsendonuklease erhalten. Die Anzahl der Restriktionsstellen ergibt sich aus der Anzahl der in 0,7- bzw. 1,Obigen Agarosegelen auflösbaren Fragmente.These results were obtained by digesting pUC1 DNA in the presence an excess of restriction endonuclease. The number of restriction sites results from the number of the above agarose gels that can be resolved in 0.7 or 1 Fragments.
pUC1 kann zur Schaffung rekombinanter Plasmide, die durch Transformation in Wirtbakterien eingefügt werden können, herangezogen werden. Es ist bekannt, wie rekombinante Plasmide geschaffen werden können. Bei einem solchen Verfahren erfolgt eine Spaltung des isolierten Vektorplasmids, beispielsweise pUC1, 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 Polynukleotidligase bekannten zweiten Enzyms unter Bildung eines einzigen DNS-Rings kovalent vereinigen.pUC1 can be used to create recombinant plasmids that can be introduced into host bacteria by transformation can be used. It is known how recombinant plasmids can be created. In such a procedure there is a cleavage of the isolated vector plasmid, for example pUC1, at specific (specific) site (s) with the aid of a restriction endonuclease, for example Hind III, Xba I and the like. The plasmid, which is a circular DNA molecule, is thereby used the enzyme that cuts the two strands of DNA at a special point is 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 polynucleotide ligase known second enzyme to covalently combine to form a single DNA ring.
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Die geschilderten Maßnahmen können auch zum Einbau einer bestimmten DNS-Länge aus einem höheren Tier in pUC1 herangezogen werden. So kann beispielsweise die DNS, die bei Fröschen für eine Ribosomen-RNS-Codierung verantwortlich ist, mit der gespaltenen pUC1-DNS gemischt werden. Die erhaltenen ringförmigen DNS-Moleküle bestehen aus PlasmidpUC1 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 pUC1 will. For example, the DNA that is responsible for coding ribosome RNA in frogs is to be mixed with the cleaved pUC1 DNA. The circular DNA molecules obtained consist of plasmid pUC1 with an inserted length of frog rDNA.
Die unter Verwendung von pUC1 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 recombined plasmids containing a desired genetic element obtained using pUC1 can be introduced into a host organism for printing purposes. Examples of valuable genes found in the can be smuggled into host organisms as described, genes with somatostatin, rat proinsulin and protease coding.
Der Nutzen des Plasmids pUC1 beruht auf seiner Fähigkeit zur Wirkung als Plasmidvektor bei industriell bedeutenden Mikroorganismen, z.B. Streptomyces. So erhält man durch Klonung einer genetischen Information aus Streptomyces in pUC1 eine Möglichkeit zur Steigerung industriell wertvoller Produkte aus diesen Organismen, z.B. von Antibiotika.The utility of plasmid pUC1 is based on its ability to act as a plasmid vector in industrially important Microorganisms, e.g. Streptomyces. By cloning genetic information from Streptomyces in pUC1 a possibility to increase industrially valuable products from these organisms, e.g. from antibiotics.
Dieser Versu <h 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 ent- This experiment is based on the concept of gene cloning for Antibiotic production in 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 not in gram-positive hosts, so that gram-negative genetic information is produced in gram-positive hosts.
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weder 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 pUC1 in einem solchen System.is neither badly or not at all expressed. This clearly illustrates the benefit of a gram positive host / vector system and the utility of plasmid pUC1 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. pUC1, 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 Züchtung 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. Da das Plasmid pUC1 ein Streptomycetenplasmid darstellt, ist es in dieser Hinsicht für die Gattung Streptomyces ideal geeignet. Da ferner das Plasmid pUC1 ein Plasmid aus einem gram-positiven Organismus darstellt, kann es in einer Reihe anderer Mikroorganismen, z.B. Bacillus, Arthrobacter und dergleichen, als Vektor dienen.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., pUC1, into a normally smuggle in the host supplying the product and clone the genes for the biosynthesis of the product on the plasmid. At the very least, this should minimize the problems associated with breeding and product extraction and purification let lower. In addition, this cloning system should not require all genes of the To clone and amplify the biosynthetic pathway, rather it should only be necessary to identify control genes (regulatory genes) or to clone genes encoding enzymes that limit the rate of product biosynthesis. Since that Plasmid pUC1 represents a streptomycete plasmid, it is ideally suited in this regard for the genus Streptomyces. Furthermore, since the plasmid pUC1 is 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.
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Streptomyces frauiae (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, müssen nicht zugesetzt werden, da als Bestandteile des Mediums vor seiner Sterilisierung Leitungswasser und ungereinigte Bestandteile verwendet werden.Streptomyces frauiae (DSM) leaves grow in an aqueous nutrient medium under submerged aerobic conditions. Breeding can take place, for example, in a nutrient medium with an assimilable carbohydrate as a carbon source, an assimilable nitrogen compound or a proteinaceous or proteinaceous material can be grown as a nitrogen source. Preferred carbon suppliers are glucose, brown sugar, sucrose, glycerine, starch, corn starch, lactose, dextrin, Molasses and the like. Preferred nitrogen sources are Corn steep liquor, yeast, autolyzed brewer's yeast with milk solids, soybean meal, cottonseed meal, Cornmeal, Milk Solids, Pancreatic Digestion Products of Casein, Fishmeal, Distillation Solids, Animal Peptone Liquids, Meat and bone scraps and the like. Appropriately, combinations of these carbon and nitrogen sources are used. Trace metals such as zinc, magnesium, manganese, cobalt, iron and the like must be are not added, since tap water and unpurified components are part of the medium before it is sterilized 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 at any temperature at which an acceptable growth of the microorganism is possible, for example, at a temperature between about 18 ° and 50 °, are preferably incubated between about 20 ° and 37 0 C, typically to reach an optimal growth of the Microorganism 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.
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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 Mkr ο Organismus 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 Mkr ο organism for inoculation, a significant delay in microorganism growth and an inefficient one due to it Avoid exploitation of the device.
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 Inokulat 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.Accordingly, it is useful to create a vegetative inoculate 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 sämtliche Prozentangaben "Gew.-Jo" und sämtliche Verhältnisangaben bei Lösungsmittelgemischen "Volumenangaben".The following example is intended to illustrate the invention in more detail. Unless otherwise specified, all mean Percentages “weight percent” and all ratios for solvent mixtures “volume”.
Beispielexample
Isolierung des Plasmids pUC1 aus einer biologisch reinen Kultur von Streptomyces fradiae (DSM ):Isolation of the plasmid pUC1 from a biologically pure Culture of Streptomyces fradiae (DSM):
10 ml eines Mediums mit 1% Glucose, 0,4% Pepton, 0,4% Hefeextrakt, 0,05% MgSO4.7H2O, 0,2% KH2PO4 und 0,4% K2HPO4 werden mit den Sporen einer büogisch 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 4 .7H 2 O, 0.2% KH 2 PO 4 and 0.4% K 2 HPO 4 inoculated with the spores of an officially pure culture of Streptomyces fradiae (DSM).
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Das Medium war vorher in einem 50 ml fassenden Erlenmeyer-Kolben sterilisiert worden. Nach der Beimpfung wird der Kolben etwa 24 bis 36 h auf einem mit 100 bis 250 Upm umlaufenden Drehrüttler bei einer Temperatur von 320C 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 v/erden. Danach wird der Kolben nochmals 2A- bis 36 h lang bei einer Temperatur von 320C auf dem Drehrüttler inkubiert. Nach Beendigung der Inkubation wird das Mycel durch Zentrifugieren mit niedriger Geschwindigkeit (beispielsv/eise 15 min lang bei einer Temperatur von 40C mit 6000 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 inoculation, the flask is incubated about 24 to 36 on a rotating with 100 to 250 rpm rotary shaker at a temperature of 32 0 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. Thereafter, the flask is incubated again 2A to 36 hours at a temperature of 32 0 C on the rotary shaker. After completion of the incubation, the mycelium is (beispielsv ice / 15 minutes at a temperature of 4 0 C with 6000 g χ) by low speed centrifugation, separated from the broth. The supernatant liquid is then poured off from the mycelial pellet.
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. Danach werden 0,3 ml eines 5 mg/ml Lysozyms und 0,15 ml einer 1 mg/ml RHase in demselben Puffer zugegeben, worauf das Gemisch unter gelegentlichem Durchmischen 30 min lang bei einer Temperatur von 370C 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 zugesetztThe 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, resuspended. Thereafter, 0.3 ml of a 5 mg / ml lysozyme, and 0.15 ml of a 1 mg / ml RHase added, and the mixture is incubated with occasional mixing for 30 minutes at a temperature of 37 0 C in the same buffer. 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. Then 0.3 ml of a 5 mg / ml pronase is added
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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 Gemischs 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.and the whole 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 mn) als schwacher fluoreszierender Streifen unter dem intensiv fluoreszierenden Streifen der linearen Chromosomen- und Plasmid-DNSfen sichtbar.The crude lysate obtained is then mixed with a salt, for example cesium chloride (preferred) or cesium sulfate, and the intercalating dye ethidium bromide, a solution having a density of 1.550 being obtained. This solution is centrifuged to equilibrium at 145,000 χ g (isopycnic density gradient centrifugation). The covalently closed circular plasmid DNA is then visible in the centrifuge tube when exposed to long-wave ultraviolet (320 mn) f as a weak fluorescent stripes under the intense fluorescent strip of the linear chromosomal and plasmid DNA en.
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-Na3C6H5O7.2H2O, pH-Wert: 7,4), dialysiert wird. Hierbei erhält man im wesentlichen reines Plasmid pUC1.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 3 C 6 H 5 O 7 .2H 2 O, pH value: 7.4), is dialyzed. This essentially gives pure plasmid pUC1.
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Maßnahmen zur Kennzeichnung und Isolierung von pUC1:Measures for labeling and isolating pUC1:
Die Größe des Plasmids pUC1 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 pUC1 von 76S. Das Molekulargewicht des Plas mids pUC1 errechnet sich aus den Gleichungen nach Hudson und Mitarbeitern (vgl. B. Hudson, D.A. Clayton und J. Vino grad 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 überein.The size of the plasmid pUC1 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 pUC1 of 76S. The molecular weight of the plasma mids pUC1 is calculated from the equations according to Hudson and co-workers (cf. B. Hudson, D.A. Clayton and J. Vino grad 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.
Eine Schätzung des pUC1-Molekulargewichts ist auch aufgrund elektronenmikroskopischer Untersuchungen einzelner DNS-Moleküle möglich (vgl. A.K. Kleinschmidt (1968) "Monolayer techniques in electron microscopy of nucleic acid molecules" "Method in Enzymology", Herausgeber S.PO Colowick und N.O. Kaplan, Band 12B, Seiten 361 bis 377, Verlag Academic Press, New York). Es hat sich gezeigt, daß das Plasmid pUC1 eine durchschnittliche Umrißlänge von 24,0 i 0,6 um und ein entsprechendes Molekulargewicht von 47,1 - 1,2 Megadalton aufweist.An estimate of the pUC1 molecular weight is also possible on the basis of electron microscopic investigations of individual DNA molecules (cf. AK Kleinschmidt (1968) "Monolayer techniques in electron microscopy of nucleic acid molecules", "Method in Enzymology", edited by SP O Colowick and NO Kaplan, volume 12B, pages 361 to 377, Academic Press, New York). It has been shown that the plasmid PUC1 Umrißlänge an average of 24.0 i 0.6 microns and a corresponding molecular weight of 47.1 - having 1.2 megadaltons.
Die prozentuale Plaemid-DNS in Streptomyces fradiae (DSMThe percentage of plaemid DNA in Streptomyces fradiae (DSM
) wird durch Markieren der Kultur mit [Methyl-3H]-thymidin, Herstellen von Rohlysäten und Zentrifugieren der Lysate in Cäsiumchlorid/Äthidiumbromid-Dichtegradienten ermittelt. Die Gradienten werden fraktioniert, worauf) is determined by marking the culture with [methyl- 3 H] -thymidine, producing crude lysates and centrifuging the lysates in cesium chloride / ethidium bromide density gradients. The gradients are fractionated, whereupon
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eine Isotopenzählung erfolgt. Die prozentuale Radioaktivität im Plasmidstreifen dient zur Ermittlung der Menge der Plasmid-DNS und zur Berechnung der Plasmid-Kopienzahl (R. Radioff, W. Bauer und J. Vinograd (1967) "A dye-buoyant density method for detection and isolation of closed circular duplex DNA: The closed circular DNA in HeLa cells" in "Proc. Nat. Acad. Sei. USA», Band 57, Seiten 1514 bis 1520).an isotope count takes place. The percentage of radioactivity in the plasmid strip is used to determine the amount the plasmid DNA and for calculating the plasmid copy number (R. Radioff, W. Bauer and J. Vinograd (1967) "A dye-buoyant density method for detection and isolation of closed circular duplex DNA: The closed circular DNA in HeLa cells " in "Proc. Nat. Acad. Sci. USA", Volume 57, pages 1514 to 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 manufacturer's instructions, 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.", Band 121, Seiten 354 bis 362 (1975) "Construction of a colicin El-R factor composite plasmid in vitro: Means for amplification of deoxyribonucleic acid."). Die isolierten Restriktionsfragmente wer-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.", Volume 121, pages 354 to 362 (1975) "Construction of a colicin El-R factor composite plasmid in vitro: Means for amplification of deoxyribonucleic acid. "). The isolated restriction fragments are
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den durch Äthanolfällung konzentriert und dann mit anderen Restriktionsenzymen 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.concentrated by ethanol precipitation and then digested with other restriction enzymes. Double digestion attempts are compared to single digest experiments to ensure that no abnormal restriction patterns are obtained i.e. that no non-specific DNA cleavage by an 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. PoA. 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.W. Boyer in "J. Virology«, Band 14, Seiten 1235 bis 1244 (1974) «Analysis of endonuclease R.EcoRI fragments of DNA from lambdoid bacteriophages and 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. PoA. Sharp, J. Sugden and J. Sambrook in "Biochemistry", Volume 12, pages 3055 to 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.W. Boyer in "J. Virology", Volume 14, pages 1235 to 1244 (1974) "Analysis of endonuclease R. EcoRI fragments of DNA from lambdoid bacteriophages and other viruses by agarose gel electrophoresis ").
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