DE3222142A1 - Process for the preparation of obligately methylotrophic bacteria, and plasmids and host organisms suitable therefor - Google Patents
Process for the preparation of obligately methylotrophic bacteria, and plasmids and host organisms suitable thereforInfo
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Abstract
Description
3222H23222H2
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 82/F 127 Dr.KL/müHOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 82 / F 127 Dr.KL / mü
Verfahren zur Herstellung von obligat methylotrophen Bakterien und dafür geeignete Plasmide und WirtsorganismenProcess for the production of obligate methylotrophic bacteria and suitable plasmids and host organisms
Die Erfindung betrifft die genetische Manipulation von methylotrophen Mikroorganismen, nämlich ein Verfahren zur Herstellung von obligat methylotrophen Bakterien, die enthaltene Fremd-DNA exprimieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man a) aus einem obligat methylotrophen Bakterium ein Plas-The invention relates to the genetic manipulation of methylotrophic microorganisms, namely a method for Production of obligate methylotrophic bacteria that express the foreign DNA it contains. The inventive The method is characterized in that a) from an obligate methylotrophic bacterium, a plasma
mid isoliert,
b) hieraus und aus einem Plasmid mit Selektionsraarkern ein Hybridplasmid mit einem dem obligat methylotrophen
Bakterium eigenen Replicon herstellt, c) dieses Hybridplasmid durch Transformation in einenmid isolated,
b) a hybrid plasmid with a replicon of the obligate methylotrophic bacterium produced therefrom and from a plasmid with selection marker core, c) this hybrid plasmid by transformation into a
Wirtsorganismus einbringt und dort amplifiziert, d) nach Selektion die Klone mit einem geeigneten konjugativen
Plasmid behandelt und den Mobilisierbarkeitsdefekt behebt,
e) die so erhaltenen Klone mit pla3tnidfreien obligatIntroduces host organism and amplifies it there, d) after selection the clones are treated with a suitable conjugative plasmid and the mobilization defect is eliminated,
e) the clones obtained in this way with pla3tnid-free obligate
methylotrophen Bakterien als Rezipient konjugiert und f) die gewünschten Klone selektioniert.methylotrophic bacteria conjugated as recipient and f) the desired clones selected.
Das im Verfahrensschritt a) eingesetzte Plasmid wird vorzugsweise aus einem Bakterium der Gattung Methylomonas, insbesondere der Art Methylomonas clara isoliert. Besonders bevorzugt ist das Plasmid pBE 3 aus dem Methylomonas clara-Stamm, der bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen unter der Nummer DSM 2397 hinterlegt ist. 25The plasmid used in process step a) is preferably from a bacterium of the genus Methylomonas, in particular of the species Methylomonas clara isolated. Particularly the plasmid pBE 3 from the Methylomonas clara strain, which is available from the German Collection of Microorganisms, is preferred is deposited under the number DSM 2397. 25th
Das im Verfahrensschritt b) eingesetzte Plasmid mit Selektionsmarkern kann das Plasmid pBR 322 sein, das in Gene 2 (1977) 95 - 113 beschrieben ist. Die so erhaltenen Hybridplasmide werden im folgenden als pRM bezeichnet.The plasmid used in process step b) with selection markers can be the plasmid pBR 322, which is described in Gene 2 (1977) 95-113. The so obtained Hybrid plasmids are referred to below as pRM.
32221413222141
Als Plasmid mit Selektionsniarkern, das im Verfahrensschritt b) eingesetzt werden kann, eignet sich auch ein Hybridplasmid, das die genetische Information für die Expression von Insulin enthält, wie es in der europäischen Patentanmeldung 0 032 675 beschrieben ist.As a plasmid with selection niches, which in process step b) can be used, a hybrid plasmid is also suitable, which contains the genetic information for the expression of insulin, as described in the European patent application 0 032 675 is described.
Das nach Verfahrensschritt b) erhaltene Hybridplasmid wird dann durch Transformation in einen geeigneten Wirtsorganismus, vorteilhaft Escherichia coli, eingebracht und dort araplifiziert.The hybrid plasmid obtained after process step b) is then introduced by transformation into a suitable host organism, advantageously Escherichia coli, and there araplified.
Im Verfahrensschritt d) wird in diesen Wirtsorganisnms, der das Hybridplasmid enthält, ein geeignetes konjugatives Plasraid, vorteilhaft RP H, eingebracht. Zusätzlich wird durch Einführen geeigneter Plasmide wie Col K und CoI y der Mobilisierbarkeitsdefekt komplementiert.In process step d), a suitable conjugative plasma, advantageously RP H, is introduced into this host organism which contains the hybrid plasmid. In addition, the mobilization defect is complemented by introducing suitable plasmids such as Col K and CoI y.
Der so vorbereitete Wirtsorganismus kann dann im Verfahrensschritt e) das im Verfahrensschritt c) eingebrachte Hybridplasmid durch Konjugation auf ein plasmidfreies obligat methylotrophes Bakterium als Rezipient übertragen. Als Rez-.ipient bevorzugt sind Bakterien der Gattung Methylornonas, insbesondere von der Art Methylomonas clara, vor allem vom Stamm ATCC 31 226.The host organism prepared in this way can then be used in process step e) the hybrid plasmid introduced in process step c) by conjugation onto a plasmid-free one obligate methylotrophic bacterium transferred as recipient. Preferred recipients are bacteria of the genus Methylornonas, in particular of the species Methylomonas clara, mainly from the ATCC 31 226 strain.
Abschließend werden im Verfahrensschritt f) die gewünschten Klone durch Anzucht in einem Medium, das Methanol als Kohlenstoff quelle enthält, sowie auf Grund der übertragenen Resistenz bzw. Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika selektioniert. Die so erhaltenen obligat inethylotrophen Bakterien sind in der Lage, die enthaltene Frernd-DNA zu cxprirnieren, also beispielsweise Insulin zu produzieren.Finally, in process step f), the desired clones are cultivated in a medium that contains methanol as carbon source, as well as selected on the basis of the resistance or sensitivity to antibiotics transferred. The so obtained obligate inethylotrophen bacteria are able to the contained Frernd-DNA cxprirnieren, so for example to produce insulin.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin das Plasmid aus dem Methylornonas clara-Starcm DSM 2397 sowie die Hybridplasraide mit einem einem obligat methylotrophen Bakterium eigenenThe invention also relates to the plasmid from the Methylornonas clara-Starcm DSM 2397 and the hybrid plasraids with an obligate methylotrophic bacterium of its own
Replicon, also Plasraide, die in den Bakterien der Gattung Methylomonas, vorzugsweise der Art Methylomonas clara, insbesondere dem Stamm DSM 2397 repliziert werden, in denen prokaryotische oder eukaryotische DNA integriert ist, insbesondere diejenige für die Expression von Insulin.Replicon, i.e. plasraide, found in the bacteria of the genus Methylomonas, preferably of the species Methylomonas clara, in particular the strain DSM 2397 are replicated in which prokaryotic or eukaryotic DNA is integrated, in particular the one for the expression of insulin.
Gegenstand der Erfindung sind weiterhin die Wirtsorganismen, die die genannten Plasmide enthalten, sowie die Wirtsorganismen, die zusätzlich das konjugative Plasmid und weiterhin solche, die zusätzlich Plasraide zur Aufhebung des Mobilisierungsdefekts enthalten. Bevorzugte Wirtsorganismen enthalten als konjugatives Plasmid RP 4 und als Plasmide zur Aufhebung des Mobilisierungsdefekts Col K oder Col V.The invention also relates to the host organisms which contain the plasmids mentioned, as well as the host organisms, which also use the conjugative plasmid and those which also use plasraids to abolish the Mobilization defect included. Preferred host organisms contain RP 4 as conjugative plasmid and as plasmids to eliminate the mobilization defect Col K or Col V.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß von einem Replicon eines Plasmids aus einem obligat methylotrophen Bakterium, also mit sehr engem Wirtsbereich, Gebrauch gemacht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit durch hohe Sicherheit aus, so daß es auf rekombinante DNA, die risikoreiche Informationen enthält, anwendbar ist.The advantage of the invention is that from a replicon of a plasmid from an obligate methylotrophic bacterium, so with a very narrow host area, use is made. The method according to the invention is thus distinguished characterized by high security so that it is applicable to recombinant DNA containing high-risk information.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert. Prozentangaben beziehen sich hierbei auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. . 25The invention is explained in more detail in the following examples. Percentages relate to the weight, unless otherwise stated. . 25th
In den Beispielen wurden die folgenden Abkürzungen verwendet: The following abbreviations were used in the examples:
ATP = AdenosintriphosphatATP = adenosine triphosphate
EDTA = Ethylendiamin-tetraessigsäure bzw. -acetat (Ua) OD,-,.,. r Optische Dichte (optical density) bei 600 nm TE-Puffer = wäßrige Lösung, enthaltend pro Liter 10 in Mol Tris-HCl, auf pH 8 eingestellt, und 1 m Mol EDTA, ebenfalls auf pH 8,0 eingestellt Tris (-HC1) = Tris-hydroxymethyl-aminomethan (-Hydrochlorid)EDTA = ethylenediamine tetraacetic acid or acetate (Ua) OD, -,.,. r Optical density at 600 nm TE buffer = aqueous solution containing 10 in moles per liter Tris-HCl, adjusted to pH 8, and 1 m mol of EDTA, also adjusted to pH 8.0 Tris (-HC1) = Tris-hydroxymethyl-aminomethane (-hydrochloride)
Beispiele "
Plasmid-Isolierung aus M. clara DSM Examples "
Plasmid isolation from M. clara DSM
Die Plasmid-Isolierung erfolgte im wesentlichen nach der Methode von Humphreys et al. (BBA 383 (1975) ^57 - -463). Hierzu wurden die Bakterien aus 1 1 Kulturmedium bei einer ODßnn von etwa 1,0 abzentrifugiert und der Bakterienniederschlag in 5 ml Sucroselösung (25 % Sucrose in 50 mMol/1 Tris-HCl Lösung vom pH 8,0) resuspendiert. Unter Eiskühlung wurden 1 ml Lysozymlösung (5 mg/ml Lysozym in 250 inMol/1 Tris-HCl Lösung, pH 8,0) sowie 2 nil 0,2 molare EDTA-Lösung vom pH 8,0 zugegeben. Unter gelegentlichem Umschwenken v.-urde die Mischung 5 Minuten lang auf Eis inkubiert. Dann wurde die Lysis durch Zugabe von 8 ml einer Mischung, bestehend aus 50 mMol/1 Tris-HCl, 75,5 raMol/1 EDTA und 0,2 % eines nichtionischen Tensids (v 'Triton X-100) vom pH 8,0, herbeigeführt. Die hochviskose Mischung wurde 30 Minuten bei US 000 g zentrifugiert, wobei als überstand ein klares Lysat erhalten wurde. Pro 10 ml überstand wurden 1,1 ml 5-raolare Kochsalzlösung sowie 1,1 g Polyethylenglycol vom mittleren Molgewicht 6 000 zugegeben. Die Mischung wurde bei H0C über Nacht inkubiert. Der flockige Niederschlag wurde durch 5-minütige Zentrifugation bei 1 500 g gesammelt und in 3,5 ml Pufferlösung (50 mMol/1 Tris-HCl, 5 mMol/1 EDTA, 50 mMol/1 NaCl, pH 8,0) gelöst und das Volumen der Lösung gemessen. Nach Zugabe von 1 g CsCl pro ml Lösung sowie von 1/15 ml einer 1 Jigcn wäßrigen Sthidiumbromid-Lösung wurde 10 Minuten bei 16 000 g zentrifugiert. Der überstand dieser Zentrifugation wurde ins Gleichgewicht zentrifugiert (20 Stunden bei ii'f 000 Umdrehungen pro Minute, 18°C, im Vertikalrotor) und wies auch ohne Bestrahlung mit UV-Licht zwei deutlich sichtbare, etwa einen Zentimenter ausoinanderlilegende Banden r.uf. Durch Einstrahlen von UV-Licht der Wellenlänge 365 nrn wurden die fluoreszierenden Banden hervorgehoben undThe plasmid isolation was carried out essentially according to the method of Humphreys et al. (BBA 383 (1975) ^ 57-463). For this purpose, the bacteria were centrifuged from 1 l of culture medium at an ODßnn of about 1.0 and the bacterial precipitate was resuspended in 5 ml of sucrose solution (25 % sucrose in 50 mmol / l Tris-HCl solution of pH 8.0). While cooling with ice, 1 ml of lysozyme solution (5 mg / ml lysozyme in 250 inMol / 1 Tris-HCl solution, pH 8.0) and 2 nil 0.2 molar EDTA solution of pH 8.0 were added. The mixture was incubated on ice for 5 minutes with occasional swirling. The lysis was then carried out by adding 8 ml of a mixture consisting of 50 mmoles / 1 Tris-HCl, 75.5 mmoles / 1 EDTA and 0.2 % of a nonionic surfactant ( v 'Triton X-100) with a pH of 8.0 , brought about. The highly viscous mixture was centrifuged at US 000 g for 30 minutes, a clear lysate being obtained as the supernatant. 1.1 ml of 5-molar saline solution and 1.1 g of polyethylene glycol with an average molecular weight of 6,000 were added per 10 ml of supernatant. The mixture was incubated at H 0 C overnight. The flaky precipitate was collected by centrifugation at 1,500 g for 5 minutes and dissolved in 3.5 ml of buffer solution (50 mmol / 1 Tris-HCl, 5 mmol / 1 EDTA, 50 mmol / 1 NaCl, pH 8.0) and that Volume of the solution measured. After adding 1 g of CsCl per ml of solution and 1/15 ml of a 1 Jigcn aqueous thidium bromide solution, the mixture was centrifuged at 16,000 g for 10 minutes. The supernatant from this centrifugation was centrifuged to equilibrium (20 hours at 11,000 revolutions per minute, 18 ° C., in a vertical rotor) and, even without irradiation with UV light, had two clearly visible bands about one centimeter apart r.uf. The fluorescent bands were emphasized by the irradiation of UV light with a wavelength of 365 nm
die untere Plasmid-Bande durch seitliches Anstechen des Gradienten mit einer Nadel und anschließendes Aufziehen der Bande in einer Spritze geerntet. Das Ethidiumbromid wurde durch wiederholtes Ausschütteln mit an CsCl gesättigtem Isopropanol entfernt. Nach 3nialiger Dialyse gegen 2 1 TE-Puffer für jeweils mindestens 2 Stunden wurde die Plasmid-DNA in einer Reinheit erhalten, die den Einsatz in den folgenden Verfahrensschritten erlaubte.the lower plasmid band by side piercing of the Gradients are harvested with a needle and then the band is drawn up in a syringe. The ethidium bromide was removed by repeated shaking with isopropanol saturated with CsCl. After 3 times dialysis against 2 1 The plasmid DNA was added to TE buffer for at least 2 hours each obtained in a purity that allowed use in the following process steps.
Zeigten sich in der DNA-Lösung noch Verunreinigungen, so wurde diese zweimal mit gleichen Volumina an mit 0,1 molarer Tris-HCl Lösung vom pH 8,0 gesättigtem Phenol und dann 3mal mit absolutem Ether extrahiert. Der überschüssige Ether wurde abgeblasen, die Lösung mit 1/9 des Volumens an dreimolarer Natriumaeetatlösung versetzt und die DNA durch Zugabe des gleichen Volumens an Isopropanol gefällt. Nach Stehen über Nacht wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 12 000 g zentrifugiert und der DNA-Niederschlag mit 90 tigern Ethanol gewaschen. Danach wurde die DNA lyophilisiert und mit TE-Puffer aufgenommen.If there were still impurities in the DNA solution, so this was twice with equal volumes of with 0.1 molar Tris-HCl solution of pH 8.0 and saturated phenol then extracted 3 times with absolute ether. The excess ether was blown off, the solution was 1/9 of the volume three molar sodium acetate solution added and the DNA through Addition of the same volume of isopropanol precipitated. After standing overnight, the mixture was on for 30 minutes Centrifuged 12,000 g and washed the DNA precipitate with 90% ethanol. The DNA was then lyophilized and recorded with TE buffer.
DNA-Isolierung aus AgaroseDNA isolation from aga rose
Im folgenden Verfahren fand die von Langridge et al. (Analytical Biochemistry 103 (1980) 264 - 271) beschriebene Methode Anwendung.In the following procedure, the method used by Langridge et al. (Analytical Biochemistry 103 (1980) 264-271) Method application.
Die DNA wurde auf ein horizontales 0,5 %\&(>s Ap;aro3c-Gel aufgetragen (niedrig schmelzende Agarose, Typ VII, No. A-^018, Sigma). Nach der Elektrophorese wurden die Banden durch Ethidiumbromid-Anfärbung sichtbar gemacht und aus dem Gel ausgeschnitten. Das die DNA enthaltende Agarosesehei'ochen wurde bei 700C in einem Glasröhrchen geschmolzen, das Volumen gemessen und auf 37°C abgekühlt. Hierzu wurden gleiche Volumenmengen der nachstehend beschriebenen Butanol und Wasserphasen zugegeben.The DNA was applied to a horizontal 0.5 % \ &(> s Ap; aro3c gel (low-melting agarose, type VII, No. A- ^ 018, Sigma). After electrophoresis, the bands were visible by ethidium bromide staining made and excised from the gel. the Agarosesehei'ochen containing the DNA was melted at 70 0 C in a glass tube, the volume measured, and cooled to 37 ° C. for this purpose, an equal volume amounts of the butanol and water phases described below were added.
■■·■■ ·
3222U23222U2
-β--β-
150 πΐ n-Butanol wurden rait 150 ml V/asser im Scheidetrichter geschüttelt und nach Trennung der Phasen in TOO ml der wassergesättigten Butanolphase 1 g Hexadecyl-trimethylammoniumbromid gelöst. Diese Lösung wurde mit 100 ml dev Wasserphase ausgeschüttelt, wobei ein Entschäumer zugegeben werden kann (50 ,ul Antifoam A, Sigma). Nach Trennung der Phasen über Nacht wurden diese getrennt aufgefangen.150 ml of n-butanol were shaken with 150 ml of v / water in the separating funnel and, after the phases had been separated, 1 g of hexadecyl-trimethylammonium bromide was dissolved in TOO ml of the water-saturated butanol phase. This solution was extracted with 100 ml dev water phase, a defoamer can be added (50 ul Antifoam A, Sigma). After the phases had separated overnight, they were collected separately.
Die nach Zugabe dieser Butanol- und Wasserphasen erhaltene Mischung wurde durch vorsichtiges Drehen des Röhrchens gründlich durchmischt und die Trennung der Phasen bei 37°C abgewartet. Die obere, die DNA enthaltende Butanolphase wurde abgetrennt und die verbleibende wäßrige Phase noch zweimal in der beschriebenen Weise mit Butanol extrahiert.The mixture obtained after the addition of these butanol and water phases was made by carefully turning the tube mixed thoroughly and waited for the phases to separate at 37 ° C. The upper butanol phase containing the DNA was separated off and the remaining aqueous phase was extracted twice in the manner described with butanol.
Die vereinigten Butanolphasen wurden mit 1/4 des Volumens an 0,2 molarer NaCi-Lösung versetzt und wieder gründlich durchgemischt. Nach Abtrennung der wäßrigen Phase erfolgte eine erneute Salzextraktion und die vereinigten wäßrigen Phasen wurden tropfenweise mit dem gleichen Volumen an Chloroform versetzt (das über eine Aluminiumoxidsäule gereinigt worden war). Nach halbstündigem Stehen auf Eis wurde die untere Chloroformphase verworfen und verbliebenes Chloroform mit Luft ausgeblasen. Die DMA wurde mit Isopropanol gefällt und nach Abtrennung in TE-Puffer resuspendiert.The combined butanol phases were 1/4 of the volume added 0.2 molar NaCi solution and mixed thoroughly again. The aqueous phase was separated off another salt extraction and the combined aqueous phases were added dropwise in the same volume Added chloroform (which had been purified on an alumina column). After standing on ice for half an hour the lower chloroform phase was discarded and remaining chloroform was blown out with air. The DMA was made with isopropanol precipitated and resuspended in TE buffer after separation.
Zur Sichtbarmachung und Charakterisierung von DNA-Fragmenten unter 0,3 MD fanden 8-15 $ige Polyacrylamid-(PPA)-Gele Anwendung. Die Gele waren 1 mm dick, 30 cm lang und 14 cm breit. Als Puffer diente eine Mischung, die pro Liter 89 mMol Borsäure, 89 mMol Tris-HCl und 2,5 mMol EDTA enthielt und den pK 8,2 aufwies.8-15 polyacrylamide (PPA) gels were found to visualize and characterize DNA fragments below 0.3 MD Use. The gels were 1 mm thick, 30 cm long and 14 cm wide. The buffer used was a mixture which contained 89 mmoles of boric acid, 89 mmoles of Tris-HCl and 2.5 mmoles of EDTA per liter and had a pK 8.2.
Zur Herstellung eines 8 %igen PAA-GeIs wurden 33 ml einer 2Ά $igen PAA-Stocklösung (23,22 g Acrylamid und 0,78 g MjN'-Methylenbisacrylamid in 100 g wäßriger Lösung), 10 mlTo produce an 8% PAA gel, 33 ml of a 2 % PAA stock solution (23.22 g of acrylamide and 0.78 g of MjN'-methylenebisacrylamide in 100 g of aqueous solution), 10 ml
-f--f-
des genannten Elektrophoresepuffers, der jedoch alle Komponenten in 10-facher Konzentration enthielt, 6,25 ml einer 6,H iigen 3'-Ethylamino-propionitril-Lösung und 50,75 ml Wasser zusaramengegeben. Die Mischung wurde an der Wasserstrahlpumpe entgast und die Polymerisation mit festem Ammoniumperoxodisulfat gestartet. Sofort anschließend wurde das Gel gegossen und bis zum Beginn der Elektrophorese mindestens 2 Stunden gewartet. Vor dem Auftragen der Proben wurde an das Gel zur Entfernung von restlichem Ammoniumperoxodisulfat etwa eine Stunde lang eine Spannung von 100 V angelegt.of the electrophoresis buffer mentioned, which, however, contained all components in a 10-fold concentration, 6.25 ml of a 6, H iigen 3'-ethylamino-propionitrile solution and 50.75 ml of water were added. The mixture was degassed at the water jet pump and the polymerization was started with solid ammonium peroxodisulfate. Immediately thereafter, the gel was poured and the electrophoresis was waited for at least 2 hours. Before applying the samples, a voltage of 100 V was applied to the gel for about one hour to remove residual ammonium peroxodisulfate.
Die Elektrophoresen wurden bei 100 V und einem Stromfluß von 12 mA durchgeführt.
15The electrophoreses were carried out at 100 V and a current flow of 12 mA.
15th
Charakterisierung des Plasmids pBE 3 aus dem Methylononas clara-Stamm DSM 2397 Characterization of the plasmid pBE 3 from the Methylononas clara strain DSM 2397
Das Plasmid pBE 3 wurde mit den in der Tabelle 1 genannten Restriktionsendonulkleasen verdaut und die entstandenen Fragmente gelelektrophoretisch aufgetrennt. Durch Doppelverdauungen und durch Charakterisierung einzelner, in pBR 322 klonierter Fragmente - wie nachstehend beschrieben wurden die in Tabelle 2 und Figur 1 niedergelegten Ergebnisse erhalten.The plasmid pBE 3 was digested with the restriction endonulcleases listed in Table 1 and the resulting Fragments separated by gel electrophoresis. By double digestions and by characterizing individual fragments cloned into pBR 322 - as described below the results set forth in Table 2 and Figure 1 were obtained.
a β» -a ·a β »-a ·
-X--X-
322214322214
Übersicht der zur Charakterisierung von pBE 3 verwendeten Enzyme:Overview of the enzymes used to characterize pBE 3:
Enzymenzyme
Zahl der FragmenteNumber of fragments
α.τ
α.
XT-XT-
Größe der Fragmente (in MD), die durch Spaltung von pBE 3 mit RestriktionsnucM easen erhalten wurden:Size of the fragments (in MD) produced by cleavage of pBE 3 with restriction nucM eases were obtained:
••
•
- ICr — - ICr -
Einzelverdauungen wurden in einem Gesamtvolumen von 50 bis 100 ,ul mit den von den Herstellern empfohlenen Puffern durchgeführt. Um eine vollständige Verdauung der DM zu gewährleisten, wurden die Proben über Nacht inkubiert.Single digests were performed in a total volume of 50 to 100 μl using the manufacturers recommended buffers carried out. To ensure complete digestion of the DM, the samples were incubated overnight.
Bei Doppel- und Mehrfachverdauungen wurden die entsprechenden Enzyme meist gleichzeitig zur DNA zugesetzt. Der Puffer bestand in diesen Fällen aus einer Lösung, die pro Liter 50 rnMol Kochsalz, 5 mMol Tris-HCl (auf pH 7,5 eingestellt), 6 m.Mol Magnesiumchlorid, 6 rnMol 2-Mercaptoethanol und 100 mg Rinderserumalbumin enthielt. Kontrollversuche zeigten, daß die Enzyme in diesem Puffer die gleichen Ergebnisse liefern wie in den von den Herstellern empfohlenen. Ausnahmen bildeten Enzyme, die einen überdurchschnittlich hohen Salzbedarf haben. In diesen Fällen wurde zunächst bei geringer Salzkonzentration mit dem einen Enzym verdaut und erst nach Erhöhung der Salzkonzentration das zweite Enzym zugegeben.In the case of double and multiple digestions, the corresponding enzymes were usually added to the DNA at the same time. The buffer in these cases consisted of a solution containing 50 nmoles of sodium chloride, 5 mmoles of Tris-HCl (adjusted to pH 7.5), 6 millimoles of magnesium chloride, 6 millimoles of 2-mercaptoethanol and 100 mg Contained bovine serum albumin. Control experiments showed that the enzymes in this buffer give the same results as in those recommended by manufacturers. Exceptions were enzymes that had an above-average level Need salt. In these cases, digestion was first carried out with one enzyme at a low salt concentration and the second enzyme was only added after increasing the salt concentration.
Partielle Verdauungen mit Eco R I Partial digestions with Eco RI
2 ,ug Plasmid-DNA wurden mit 1 U des Restriktionsenzyms in einem Gesamtvolumen von 50 ,ul bei 37°C inkubiert. Gleiche Ansätze wurden unterschiedlich lang inkubiert und die Reaktion zu den verschiedenen Zeiten durch zehnminütiges Erhitzen des Ansatzes auf 700C abgestoppt. Eine gelelektrophoretische Analyse des jeweiligen Bandenmusters zeigte, wie weit die Verdauung nach den definierten Zeiten fortgeschritten war. :2. µg of plasmid DNA was incubated with 1 U of the restriction enzyme in a total volume of 50 µl at 37 ° C. Replicates were incubated different lengths and the reaction was stopped at various times by ten minutes of heating the mixture to 70 0 C. A gel electrophoretic analysis of the respective band pattern showed how far the digestion had progressed after the defined times. :
WachstumsbedingungenGrowing conditions
Alle verwendteten Escherichia coli-Stämme wurden in L-Broth (10 g Bactro Trypton, 5 g Hefe-Extrakt und 5 g Kochsalz proAll Escherichia coli strains used were in L-Broth (10 g Bactro tryptone, 5 g yeast extract and 5 g table salt per
Liter Wasser) gezüchtet. Die Methylomonas clara-Stärnne wurden in einem der beiden folgenden Minimal-Medien gezüchtet: Liters of water). The Methylomonas clara starch were bred in one of the following two minimal media:
M 36: 1,5 ί Methanol
0,1 % H3PO4
0,083 % K2SO14
0,018 % Na2SO4 χ 10 H2O
0,036 % MgSO11 χ 7 H2O
0,00.4 % CaCO3 M 36: 1.5 methanol
0.1 % H 3 PO 4
0.083 % K 2 SO 14
0.018 % Na 2 SO 4 10 H 2 O 0.036 % MgSO 11 7 H 2 O 0.00.4 % CaCO 3
0,015 % Citronensäure0.015 % citric acid
0,005 % (NH1P2Fe(SO^)2 χ 6 H2O0.005 % (NH 1 P 2 Fe (SO ^) 2 χ 6 H 2 O
80 ,ul/1 Spurenelementelösung80, ul / 1 trace element solution
V 135 L: 1,5 % MethanolV 135 L: 1.5 % methanol
0,16 % K2SO4 0.16 % K 2 SO 4
0,06 % MgSO1, χ 7 H2O
0,025 % Na2SO4
0,014 ί CaCO^0.06 % MgSO 1 , χ 7 H 2 O 0.025 % Na 2 SO 4
0.014 ί CaCO ^
0,01 % Fe2(SO1P3 0.01 % Fe 2 (SO 1 P 3
0,2 % H3POn 0.2 % H 3 PO n
0,28 5S NH3 (25 %) 0.28 5S NH 3 (25 %)
0,3 ί 3
0,3 % NaHCO3 0.3 ί 3
0.3 % NaHCO 3
1 ml/1 Spurenelementelösung1 ml / 1 trace element solution
Spurcnelr.ientelösung: 0,05 ζ/1 H3BO3 0,01 g/l FiJTrace oil solution: 0.05 ζ / 1 H 3 BO 3 0.01 g / l FiJ
0,0U g/1 MnSO4 χ k 0,0H g/l ZnSO4 χ 7 0,02 g/l (NH1P6Mo7 0.0U g / 1 MnSO 4 χ k 0.0H g / l ZnSO 4 χ 7 0.02 g / l (NH 1 P 6 Mo 7
- rs. - - rs. -
Konstruktion der Hybridvektoren Construction of the hybrid vectors
Das Plasmid pBE 3 wurde mit dem Restriktionsenzym Eco R 1 partiell verdaut, so daß der Hauptteil des Plasmids nur einmal geschnitten wurde und in der linearisierten Form vorlag. pBR 322-DNA wurde n;it Eco R I total verdaut und anschließend einer Behandlung mit alkalischer Phosphatase unterzogen. Die so vorbereiteten DNAs wurden zusararnengegeben und mit T^-DNA-Ligase bei 14°C über Nacht inkubiert. 50 ,ug dieser ligierten Mischung dienten sodann zur Transformation in den durch CaCl„-Behandlung kompetent geir/achten E. coli-Stamn HB 101.The plasmid pBE 3 was with the restriction enzyme Eco R 1 partially digested so that the main part of the plasmid only has been cut once and in the linearized form Template. pBR 322 DNA was totally digested n; it Eco R I and subsequently subjected to treatment with alkaline phosphatase. The DNAs prepared in this way were added and incubated with T ^ DNA ligase at 14 ° C. overnight. 50, ug this ligated mixture was then used for transformation into the cells competently determined by CaCl2 treatment E. coli strain HB 101.
Die Bakterien wurden auf L-Broth-Platten mit 20 /ug/ml Tetracyclin ausgestrichen und über Nacht bebrütet. Resistente Kolonien wurden auf frische Platten überimpft und gut ausgewachsene Klone durch "single colony lysis" auf das Vorhandensein von Plasraid-DNA mit höherem !Molekulargewicht als pBR 322 untersucht. Klone, die eine solche Plasmid-DNÄ enthielten, wurden schließlich in 100 ml L-Broth mit oder ohne Tetracjrclin angezüchtet und nach Chlorampheniool-Stimulierung der Bakterien die Plasmid-DMA gewonnen.The bacteria were selected on L broth plates containing 20 / ug / ml tetracycline streaked and incubated overnight. Resistant colonies were inoculated onto fresh plates and well-grown clones were examined for the presence of Plasraid DNA with a higher molecular weight than pBR 322 by "single colony lysis". Clones containing such a plasmid DNA were finally cultured in 100 ml of L-broth with or without Tetracj r clin, and the plasmid DMA was obtained after the bacteria were stimulated with chlorampheniol.
Restriktionsverdauungen mit den Enzymen Eco R I und Ava I zeigten, daß die in der Figur 2 gezeigten Hybridplasmide pRM 21 und pRM 54 erhalten worden waren.Restriction digestions with the enzymes Eco R I and Ava I showed that the hybrid plasmids pRM 21 and pRM 54 shown in FIG. 2 had been obtained.
L ir: as o-ligf' k tion L ir: as o-ligf 'kt ion
Lignse-Reaktionen wurden in 50 ,ul Volumen bei einer Gesamt-DüA-Korii-.i.ntr-ation von 20 /ug/mi ausgeführt. Dev Puffer enthielt pro Liter 3D mMol Tris-HCl (.auf pH- 7,5 eingestellt), U ;:iMol Magnesiumchlorid, 10 m.Mol Dithioerythrit und 0,2 niMol ΛΤ?. Zu diüson Antlitzen wurde 1 /ul T^~Ligase entsprechendLignse reactions were carried out in 50 .mu.l volumes with a total DüA Korii .i.ntration of 20 μg / ml. Dev buffer contained 3 mmol Tris-HCl per liter (adjusted to pH 7.5), U ;: iMol magnesium chloride, 10 mMol dithioerythritol and 0.2 nmol ΛΤ ?. To diüson countenances was 1 / ul T ^ ~ ligase according
l\00 U zugegjber; (1 U entspricht hier clor Menge Dnzym. die nötic; i;;l, um j0 % einer Hind Ill-verdauten la:r.bda-DN'A in l \ 00 U added; (1 U here corresponds to the amount of enzyme. The necessary; i ;; l to j0% of a Hind III-digested la: r.bda-DN'A in
-YS- - 46*-YS- - 46 *
30 Minuten bei -16°C in einem Volumen von 20 ,ul zu Iigieren. Die Konzentration der DNA in diesem Ansatz beträgt dabei etwa 330 ,ug/ml). Das für ein bestimmtes Liöaso-Expcriment optimale Verhältnis der beiden DNAs zueinander t-.'urde nach den Verfahren von Dugaiezyk et al., JMB 9_6 (1975) 171 errechnet. Inkubiert wurde bei 1H C für mindestens 16 Stunden.Ligate for 30 minutes at -16 ° C in a volume of 20 μl. The concentration of the DNA in this approach is about 330 μg / ml). The optimal ratio of the two DNAs to one another for a certain Liöaso experiment was calculated according to the method of Dugaiezyk et al., JMB 9_6 (1975) 171. Incubation was carried out at 1 H C for at least 16 hours.
Rezipient und Donor wurden über Nacht bis zu einer ODg00 von 1,0 - 1,2 (Rezipient) bzw. 1,1I - 1,6 (Donor) angezüchtet und gleiche Volumina von Rezipient und Donor so zusammen gegeben, daß der Mischung eine große Oberfläche zur Verfügung stand. Die Mischung wurde 2 Stunden lang ohne zu Schütteln bei 37°C inkubiert und anschließend 200 ,ul davon auf Agarplatten ausgestrichen, deren Zusammensetzung eine Selektion gegen den Donor und für den mit einer neuen, durch das zu übertragende Plasmid vermittelten, Eigenschaft ausgestatteten Rezeptor erlaubte. Bei der Konjugation zwischen E. coli KB 101 und M. clara DSM 2397 waren dies Methanol-Minirr.almediurn-Platten mit Zusatz eines (durch die Art des zu übertragenden Plaraids bestimmten) Antibiotikums.Recipient and donor were grown overnight to a 00 ODG 1.0 to 1.2 (recipient) or 1, 1 I - 1.6 (donor) grown and equal volumes of donor and recipient so placed together, that the mixture a large surface was available. The mixture was incubated for 2 hours at 37 ° C. without shaking and then 200 μl of it was spread on agar plates, the composition of which allowed selection against the donor and for the receptor provided with a new property mediated by the plasmid to be transferred. In the conjugation between E. coli KB 101 and M. clara DSM 2397, these were methanol miniature almediurn plates with the addition of an antibiotic (determined by the type of plaraid to be transferred).
In anderen Experimenten wurden Rezipient und Donor wie oben beschrieben inkubiert und 200 ,ul dieser Mischung auf Methanol-Minircalrnedium-Piatten ohne Antibiotikum ausgestrichen. Diese Platten wurden über Nacht bei 37°C bebrütet und der entstandene Bakterienrasen mit 2 ml Methanol-Minimilmedium abgeschwemmt. 200 ,ul dieser Suspension kamen darin wieder zum Ausstrich auf Kethanol-Minimalmedium-Platten :.iit dem entsprechenden Antibiotikum. Klone zeigten sich nach l\S 72stündigern Bebrüten der Platten bei 37°C.In other experiments, recipient and donor were incubated as described above and 200 .mu.l of this mixture was streaked onto methanol-mini-calibrated-medium plates without antibiotics. These plates were incubated overnight at 37 ° C and the resulting lawn of bacteria with 2 ml of methanol Minimilmedium washed away. 200 μl of this suspension were then again smeared onto kethanol minimal medium plates: with the appropriate antibiotic. Clones appeared to l \ S 72stündigern incubating the plates at 37 ° C.
Expression eukaryοtischer DNA in M. clara Expr ssion e eukary οtischer DNA in M. cla ra
Das Plasrnid pBE 3 wurde nach den beschriebenen Vorfahren in Derivaten von pBR 322 kloniert bzw. umklonierl, die alsThe plasrnid pBE 3 was prepared in accordance with the procedures described in Derivatives of pBR 322 cloned or umklonierl, which as
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3222U23222U2
c-D.N'A-Sequenz eines eukaryotischen Gens die des Affen-Insulins enthielten.c-D.N'A sequence of a eukaryotic gene that of monkey insulin contained.
Affeninsulin-c-DNA ist in die Pst !-Schnittstelle von pBR 322 derai'-t eingebaut worden, daß diese fremde Information unter der Kontrolle des ß-Lactamase-Pronotors in E. coli exprimiert wurde. Dabei entstand ein Fusionsprotein, das mit Antiinsulin-Antikörpern nachgewiesen werden konnte (Europäische Patentanmeldung 0 032 675) .Monkey insulin c-DNA is in the Pst! Site of pBR 322 derai'-t has been incorporated that this extraneous information under the control of the ß-lactamase pronotor in E. coli was expressed. This created a fusion protein that could be detected with anti-insulin antibodies (European patent application 0 032 675).
Die Affeninsulin-c-DNA enthält zwei interne Pst I~Schnitt~ stellen. Die kodierende Information kann daher durch Pst I-Verdauung nicht in intakter Form aus dem Plasmid entfernt werden. Um eine Replikation dieses Plasmids in M. clara zu ermöglichen, wurde daher so vorgegangen, daß DNA-Sequenzen aus dem M. clara-Plasmid pBE 3 in dieses Insulininforrnation exprimierende pBR 322-Derivat eingebaut wurde. Die experimentelle Durchführung erfolgte wie vorstehend beschrieben. Hierbei konnte eine Reihe von hybriden Plasraiden erhalten werden, die sich in ihrer Struktur nur durch die in den pBR 322-Anteil eingebaute Affeninsulin-c-DNA von den zuvor beschriebenen Hybridvektoren unterscheiden. Die Anordnung des Insulingens im pBR 322-Anteil dieser Vektoren bleibt dabei unverändert in Phase, so daß auch diese Klone Insulin-antigene Determinanten in E. coli expriniieren. Einer dieser Klone, der die gesamte pBE 3-Sequenz enthält, erhielt die Bezeichnung pINMc 68.The monkey insulin c-DNA contains two internal Pst I interfaces. The coding information can therefore not be removed in intact form from the plasmid by Pst I digestion. In order to enable replication of this plasmid in M. clara, the procedure was therefore to incorporate DNA sequences from the M. clara plasmid pBE 3 into this insulin information-expressing pBR 322 derivative. Experiments were carried out as described above. In this case could be a series of hybrid Plasraiden be obtained, which differ in structure only in the pBR 322 portion built-monkey insulin C-DNA of the above-described hybrid vectors. The arrangement of the insulin gene in the pBR 322 part of these vectors remains unchanged in phase, so that these clones also express insulin-antigenic determinants in E. coli. One of these clones, which contains the entire pBE 3 sequence, was given the designation pINMc 68.
Er; ist bekannt, daß der Mobilislerbarkeitsdnfekt von pBR durch Plasrnide v/i e CoI ?C und Col V komple/nentiert ueröen kann (Young und Poulis, Gene H (1978) 175 - 179). Daher wurde in die oben beschriebenen, durch Calciumehlorjd-3ehandlung kompetent gemachten Donorstämme mit dem konj'igativen Plas.xid RP H und den Hybridvektoren der pRM-Reihc noch zusätzlich das Plasmid Col K durch Transformation eingeführt. Als Indikatorstaran zum Nachweis des Plasinids Col K wurde der He; ? is known that the Mobilislerbarkeitsdnfekt of pBR by Plasrnide v / ie CoI C and V Col Komple / can ueröen nentiert (Young and Poulis, Gene H (1978) 175-179). Therefore, the plasmid Col K was also introduced by transformation into the above-described donor strains made competent by calcium chloride treatment with the conjugative plas.xid RP H and the hybrid vectors of the pRM series. As an indicator staran for the detection of the plasinide Col K , the
3222U23222U2
Colicin-erapfindliches Stamm AB 1157 verwendet (Warren et al., MGG 170 (1979) 103 - 107). Um in Konjugationsexperimenten zwischen den E. coli-Donorstämmen HB 101 (RP 1J, Col K, pRM 5H) bzw. HB 101 (RP 4, Col K, pRM 21) und dem Rezipienten M. clara ATCC 31226 auf Klone zu selektionieren, die den Hybridvektor enthielten, wurde in Gegenwart hoher Dosen Tetracyclin (50 ,ug/ml auf Methanol-Minimalmediuia (M 36) selektioniert.Colicin-sensitive strain AB 1157 was used (Warren et al., MGG 170 (1979) 103-107). In order to select for clones in conjugation experiments between the E. coli donor strains HB 101 (RP 1 J, Col K, pRM 5H) or HB 101 (RP 4, Col K, pRM 21) and the recipient M. clara ATCC 31226, which contained the hybrid vector was selected in the presence of high doses of tetracycline (50 μg / ml on minimal methanol medium (M 36).
Eine Analyse zahlreicher M. clara-Klone ergab, daß in ca. 10 % der Fälle Klone erhalten worden waren, die nur den Hybridvektor enthielten. In einem Konjugationsexperiment zwischen dem E. coli-Donorstamm HB 101 (RP H, Col K, plnMc 68) und dem M. clara-Rezipienten ATCC 31226 konnten in gleicher Weise M. clara-Klone erhalten werden, die nur das Plasmid PInMc 68 enthielten.An analysis of numerous M. clara clones showed that in approx. 10 % of the cases clones had been obtained which contained only the hybrid vector. In a conjugation experiment between the E. coli donor strain HB 101 (RP H, Col K, plnMc 68) and the M. clara recipient ATCC 31226, M. clara clones containing only the plasmid PInMc 68 could be obtained in the same way .
Die erhaltenen M. clara-Klone mit dem Plasmid plnMc 68 wurden in der Folge gezüchtet und über einen Radioiir.munassay bzw. einen Fettzellassay auf ihren Insulingehalt überprüft. Entspechend dem in der Europäischen Patentanmeldung 0 032 mit E. coli gemachten Beobachtungen konnten auch im Falle von M. clara ATCC 31226 Insulinwerte zwischen 1 und 5 IE pro Liter gemessen werden. Somit wird also auch die im pBR 322-Anteil des Hybridvektors plnMc 68 enthaltene Insulininformation auch in H. clara korrekt und effizient exprimiert.The M. clara clones obtained with the plnMc 68 plasmid were subsequently bred and used via a radioiir.munassay or a fat cell assay checked for their insulin content. Corresponding to that in European patent application 0 032 Observations made with E. coli could also in the case of M. clara ATCC 31226 insulin values between 1 and 5 IU can be measured per liter. Thus, the insulin information contained in the pBR 322 portion of the hybrid vector plnMc 68 is also obtained also correctly and efficiently expressed in H. clara.
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