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Technisches Fachgebiet, zu dem die Erfindung
gehört
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plasmid-Pendelvektor
(shuttle vector) zwischen Escherichia coli und Bakterien der Gattung
Brevibacillus und ein Verfahren zum Transformieren von Bakterien der
Gattung Brevibacillus unter Verwendung des Plasmid-Pendelvektors.
Spezifischer bezieht sie sich auf einen Plasmid-Pendelvektor, der
eine Genexpressionskontrollregion hat, die effektiv ein Zielgen
in Bakterien der Gattung Brevibacillus exprimiert und absondert,
aber die Expression in Escherichia coli signifikant unterdrückt, und
der für
die Genexpression in Bakterien der Gattung Brevibacillus geeignet
ist. Weiter bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines
Proteins, das durch Züchten
einer Transformante, transformiert durch das Transformationsverfahren,
gekennzeichnet ist.
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Stand der Technik
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Udaka
et al. waren erfolgreich bei der Entwicklung eines Expressionssystems
eines rekombinanten Proteins unter Verwendung als Wirt von Bakterien
der Gattung Brevibacillus (getrennt von der gewöhnlichen Klassifizierung der
Gattung Bacillus) mit hervorragenden Merkmalen, die in Escherichia
coli und Bacillus subtilis nicht gefunden wurden, dass eine große Menge
eines Proteins extrazellulär
sezerniert wird und eine extrazelluläre Proteaseaktivität schwach
ist (Patent Nr. 2082727, JP-A 62-201583 (1987), Yamagata, H. et
al., J. Bacteriol., 169, 1239–1245
(1987), Shigezo Udaka, Nippon Nogeikagaku Kaishi 61, 669–676 (1987),
Takao, M. et al., Appl. Microbiol, Blotechnol., 30, 75–80 (1989),
Yamagata, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA 86, 3589–3593 (1989)).
Die Herstellung von α-Amylase
(Patent Nr. 2082727) oder menschlichem epidermalen Wachstumsfaktor
(hEGF) (Patent Nr. 2787585) durch ein Expressionssystem unter Verwendung
von Bakterien der Gattung Brevibacillus als Wirt und desgleichen
wurde bisher berichtet.
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Währenddessen
wurden als Plasmidvektor, brauchbar zur Genexpression von Bakterien
der Gattung Brevibacillus, zum Beispiel pNU200 (Shigezo Udaka, Nippon
Nogeikagaku Kaishi 61, 669–676
(1987)), pNH300 (Shiga, Y. et al., Applied and Environmental Microbiology,
58, 525–531
(1992)), pNH400 (Ishihara, T. et al., J. Bacteriol., 117, 745–749 (1995)),
pHY700 (JP-A 4-278091 (1992), pHT-Serie-Plasmide (Patent Nr. 2727391) und desgleichen
bisher berichtet. Besonders die vorliegenden Erfinder verwendeten
pNY301 und andere pNY-Serie-Plasmide für das Patent (JP-A 10-295378)
als Plasmidvektor, brauchbar für
die Transformation von Bakterien der Gattung Brevibacillus.
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Die
pNY-Serie-Plasmide enthalten eine Expressionskontrollregion, die
(einen) Promotor(en) und (eine) SD-Sequenz(en) aus Bakterien der
Gattung Brevibacillus, einen Replikationsursprung, ein Replikationsursprungsproteingen
und ein Neomycin-Resistenzgen
von dem Plasmid pUB110. Und pNY-Serie-Plasmide können ein HS-Gen von Brevibacillus choshinensis HPD31
enthalten.
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Probleme, welche die Erfindung lösen soll
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Wie
vorstehend erwähnt,
ist das sekretorische Produktionssystem von Proteinen unter Verwendung von
Bakterien der Gattung Brevibacillus als Wirt eines der brauchbaren
Systeme bei der Herstellung von Proteinen durch genetische Rekombination.
Jedoch ist eine Transformationseffizienz von Bakterien der Gattung Brevibacillus
im Vergleich zu einer Transformationseffizienz von Escherichia coli
gering. Demgemäß gab es einen
Defekt, dass die Konstruktion von rekombinanten Genexpressionsplasmiden
unter Verwendung von Bakterien der Gattung Brevibacillus im Vergleich
zu Escherichia coli schwierig ist. Zum Beispiel erreicht im Fall der
Verwendung eines Elektroporationsverfahren (Takagi, T. et al., Agric.
Biol. Chem., 53, 3099–3100
(1989)) eine Transformationseffizienz von Escherichia coli 1010 CFU/ugDNA. Währenddessen war es im Fall
von Brevibacillus choshinensis (früher Bacillus brevis; es gab
eine Änderung
bei der taxonomischen Position in Shida O., et al., Int. J. Syst.
Bacteriol., 46, 939–946
(1996)), der zu der Gattung Brevibacillus gehört, nur 107 CFU/ugDNA.
Weiter war bekannt, dass im Fall der Anwendung eines Verfahrens
mit Ausnahme des Elektroporationsverfahrens die Transformationseffizienz
der Bakterien der Gattung Brevibacillus mehr reduziert ist.
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Besonders
die Transformation von Bakterien der Gattung Brevibacillus mit einem
Gen, das ein Protein mit einer Komplexen Struktur höherer Ordnung
codiert, zum Beispiel einem Gen, das ein Protein wie das Choleratoxin
(CT), hergestellt von Vibrio cholerae codiert, das eine A-Untereinheit
und fünf
B-Untereinheiten umfasst (Clements und Finkelstein, Intect. Immun.,
24; 760–769
(1979)), und die Proteinherstellung unter Verwendung der Transfomante
erfuhren bis heute viele Schwierigkeiten.
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Als
eine der Maßnahmen,
um die Probleme zu bewältigen,
wird ein Verfahren erwogen, bei dem ein Plasmidvektor (nachstehend
als „Pendelvektor" bezeichnet), der
auch in anderen für
einen Transformationsschritt einfachen Wirtszellen replizierbar
ist, zum Beispiel in Escherichia coli verwendet wird, die Konstruktion eines
rekombinanten Genexpressionsplasmids unter Verwendung der Wirtszellen
zuerst konstruiert wird und die Transformation der Bakterien der
Gattung Brevibacillus weiter durch Elektroporation oder desgleichen
unter Verwendung des rekombinanten Genexpressionsplasmids ausgeführt wird.
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Ein
Pendelvektor und ein Transformationsverfahren unter Verwendung des
Pendelvektors sind Techniken, die Fachleuten bekannt sind. Zum Beispiel
wurden in Bezug auf einen Pendelvektor zwischen Escherichia coli
und Bacillus subtilis JP-A 63-198986 (1988), JP-A 2000-197491 und
desgleichen berichtet. Trotzdem waren ein Plasmid-Pendelvektor,
verwertbar in einem Tranformationsverfahren durch genetische Rekombination
von Bakterien der Gattung Brevibacillus und bei der rekombinanten
Genexpression mit der Transformante, und ein Verfahren zum Transformieren
von Bakterien der Gattung Brevibacillus unter Verwendung des Plasmid-Pendelvektors
bis heute unbekannt.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Die
vorliegenden Erfinder konzentrierten sich auf solche Brauchbarkeit,
dass ein Zielprotein extrazellulär
in einem Expressionssystem unter Verwendung von Bakterien der Gattung
Brevibacillus als Wirt sezerniert wird, erwogen ernsthaft die Notwendigkeit
für die
Entwicklung eines neuen Wirt-Vektor-Systems, das die vorhergehenden
Defekte löst,
und versuchten, einen neuen Plasmid-Pendelvektor zu entwickeln,
bei dem Escherichia coli und Bakterien der Gattung Brevibacillus
als Wirt verwendet werden können
und der bei genetischer Rekombination verwendet werden kann.
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Um
das Ziel zu erreichen, konzentrierten sich die vorliegenden Erfinder
demnach wieder auf den Punkt, dass besonders der Plasmidvektor pNY301,
für den
die vorliegenden Erfinder bereits ein Patent anmeldeten, unter einer
großen
Anzahl von Plasmidvektoren einen Promotor und eine Sekretionssignalsequenz
von Brevibacillus choshinensis HPD31 enthält. Auf Grundlage dieses Plasmidvektors
pNY301 synthetisierten sie mehrere DNA-Sequenzen durch PCR oder
desgleichen oder schnitten sie aus von bekannten Sequenzen, fügten weiter
diese DNA-Fragmente
in den Plasmidvektor ein und bestätigten die Insertion. Außerdem führten sie die
Bestätigung
der Transformation mit den erhaltenen Plasmiden durch, die Bestätigung der
Expression in Transformanten und so weiter. Als Ergebnis der Durchführung einer
riesigen Anzahl dieser delikaten Behandlungen und Tätigkeiten
mit Versuch und Irrtum waren sie letztendlich erfolgreich bei der
Herstellung eines gewünschten
neuen Plasmid-Pendelvektors.
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Der
neue Plasmid-Pendelvektor, der erfolgreich auf diese Weise hergestellt
wurde, wurde in Escherichia coli und in Brevibacillus choshinensis
eingeführt,
und die erhaltenen Bakterien wurden gezüchtet. Infolgedessen wurde
die Replikation des Plasmid-Pendelvektors in einem beliebigen der
Wirte durchgeführt.
Es wurde gefunden, dass bei der rekombinanten Genexpression unter
Verwendung des Plasmid-Pendelvektors ein Zielgen in Brevibacillus
choshinensis effektiv sezerniert und exprimiert wird, aber dass
die Expression in Escherichia signifikant unterdrückt wird.
Es wurde weiter bestätigt,
dass selbst wenn eine Transformante des Brevibacillus choshinensis
durch andere bekannte Verfahren nicht erhalten wird, die Transformation
mit der Anwendung des Plasmid-Pendelvektors möglich ist. Demnach wurde die
Erfindung abgeschlossen.
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Das
heißt,
die Erfindung stellt zum Lösen
der vorhergehenden Probleme einen Plasmid-Pendelvektor zwischen
Escherichia coli und Brevibacillus choshinensis bereit, der für die Transformation
durch genetische Rekombination von Brevibacillus choshinensis und
für die
Proteinherstellung mit der Transformanten brauchbar ist, und ein
Transformationsverfahren unter Verwendung des Plasmid-Pendelvektors.
Besonders stellt sie einen Plasmid-Pendelvektor mit einer Genexpressionskontrollregion
bereit, welcher effizient ein Zielgen in Brevibacillus choshinensis
exprimiert und sezerniert, aber welcher die Expression in Escherichia
coli signifikant unterdrückt
und für
die Genexpression in Brevibacillus choshinensis und zur Proteinherstellung
geeignet ist. Weiter stellt die Erfindung ein Verfahren zum Transformieren
von Brevibacillus choshinensis unter Verwendung des Plasmid-Pendelvektors, und
ein Verfahren zur Herstellung eines Proteins bereit, gekennzeichnet
durch Züchten
von Brevibacillus choshinensis, der mit dem Plasmid-Pendelvektor transformiert
ist.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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1 zeigt
einen P2-Promotor.
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2 zeigt
eine Lac-Operatorsequenz.
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3 zeigt
eine SD-Sequenz (SD1).
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4 zeigt
eine SD-Sequenz (SD2).
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5 zeigt
ein modifiziertes Signalpeptid vom R2L6-Typ (Nucleotidsequenz in
der oberen Reihe und Aminosäuresequenz
in der unteren Reihe).
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6 zeigt
Primer 1 der PCR-Clonierung.
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7 zeigt
Primer 2 der PCR-Clonierung.
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8 zeigt
Primer 3 der PCR-Clonierung.
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9 zeigt
Primer 4 der PCR-Clonierung.
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10 zeigt
Primer 5 der PCR-Clonierung.
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11 zeigt
Primer 6 der PCR-Clonierung.
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12 zeigt
Primer 7 der PCR-Clonierung.
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13 zeigt
Primer 8 der PCR-Clonierung.
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14 zeigt
Primer 9 der PCR-Clonierung.
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15 zeigt
Primer 10 der PCR-Clonierung.
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16 zeigt
Primer 11 der PCR-Clonierung.
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17 zeigt
Primer 12 der PCR-Clonierung.
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18 zeigt
Primer 13 der PCR-Clonierung.
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19 zeigt
Primer 14 der PCR-Clonierung.
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20 zeigt
Primer 15 der PCR-Clonierung.
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21 zeigt
eine Restriktionskarte des Plasmid-Pendelvektors pNCMO2.
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22 zeigt
ein Verfahren zur Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors pNCMO2.
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23 zeigt
eine Fortsetzung der vorstehenden.
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24 zeigt
ein Verfahren der Konstruktion der rekombinanten Genexpressionsplasmide pNCMO2BLA
und pNC301BLA.
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25 zeigt
eine Produktivität
von E. coli JM109/pNCMO2BLA und E. coli JM109/pNC301BLA.
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26 ist ein Foto an Stelle einer Abbildung,
das die Bildung eines Hofs und das Wachstum durch E. coli JM109/pNCMO2BLA
und E. coli MP109/pNC301BLA zeigt.
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27 ist ein Foto an Stelle einer Abbildung,
das die Wirkungen von IPTG in Bezug auf die BLA-Expression durch
E. coli JM109/pNCMO2BLA zeigt.
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28 zeigt
eine Produktivität
von BLA durch Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2BLA und
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNC301BLA.
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29 zeigt
ein Verfahren der Konstruktion des rekombinanten Genexpressionsplasmids pNCMO2CT.
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30 ist
Fotos an Stelle einer Abbildung, die ein Bild der Coomassie Brilliant
Blue-Färbung
und ein Bild des Western-Blottings einer Kultur der Transformante
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2CT zeigen.
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Art der Ausführung der Erfindung
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Die
Erfindung wird nachstehend ausführlich
beschrieben.
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Der
Plasmid-Pendelvektor der Erfindung ist ein Plasmid-Pendelvektor,
der sowohl in Escherichia coli als auch in Brevibacillus choshinensis
replizierbar ist und einen Promotor umfasst, der in der Lage ist,
in Brevibacillus choshinensis zu funktionieren, und (eine) DNA-Sequenz(en),
die einen selektive(n) Marker für
Brevibacillus choshinensis und Escherichia coli codiert/codieren.
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Der
Plasmid-Pendelvektor der Erfindung ist in Escherichia coli und Brevibacillus
choshinensis autonom replizierbar. Demgemäß kann durch einen Schritt
wie die Insertion eines DNA-Fragments in den Plasmid-Pendelvektor
der Erfindung unter Verwendung von Escherichia coli ein rekombinantes
Genexpressionsplasmid konstruiert werden, und weiter kann die Transformation
von Brevibacillus choshinensis unter Verwendung des rekombinanten
Genexpressionsplasmid durchgeführt
werden.
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Der
Promotor, der in der Lage ist, in Brevibacillus choshinensis, der
den Plasmid-Pendelvektor der Erfindung besitzt, zu funktionieren,
ist nicht besonders begrenzt, solange er in Brevibacillus choshinensis
funktioniert. Er ist vorzugsweise ein Promotor von Bakterien der
Gattung Brevibacillus. Besonders bevorzugte Beispiele davon können Promotoren
beinhalten, die in einer MWP-Promotorregion von Brevibacillus brevis
47 (früher
Bacillus brevis 47) (JP-B 1-58950 (1989) und JP-B 7-108224 (1995))
und einer HWP-Promotoregion von Brevibacillus choshinensis HPD31
(FERM BP-6863) (früher
Bacillus brevis; dieser Stamm ist der gleiche wie Bacillus brevis
H102 (FERM BP-1087) (JP-A 4-278091 (1992) und JP-A 6-133782 (1994))
enthalten sind, zum Beispiel einen P2-Promotor (Sequenz Nr. 1: 1).
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Der
Plasmid-Pendelvektor der Erfindung umfasst weiter eine Ribosombindende
Region (SD-Sequenz) und eine DNA-Sequenz, die ein Signalpeptid zum
Sezernieren eines Expressionsproteins codiert, an dem 3'-Terminus eines Promotors,
der in Brevibacillus choshinensis funktioniert. Als SD-Sequenz kann
zum Beispiel eine Sequenz von einer Expressionskontrollregion eines
HWP-Gens von Brevibacillus choshinensis, wie SD1 (Sequenz Nr. 3: 3)
oder SD2 (Sequenz Nr. 4: 4) verwendet werden. Als Sekretionssignalpeptid kann
zum Beispiel ein Signalpeptid, das in einer HWP-Promotorregion von
Brevibacillus choshinensis HPD31 (FERM BP-1087, FERM BP-6863) enthalten
ist, verwendet werden. Als ein besonders bevorzugtes Beispiel kann
eine modifizierte HWP-Signalsequenz vom R2L6-Typ oder desgleichen
(JP-A 7-170984 (1995)) erwähnt werden
(in Bezug auf dieses modifizierte Signalpeptid vom R2L6-Typ wird
seine Aminosäuresequenz
in Sequenz Nr. 5 gezeigt, und die DNA-Sequenz, die diese codiert,
wird in Sequenz Nr. 21 gezeigt. Weiter werden beide der Sequenzen
in 5 gezeigt. In der Abbildung zeigt die obere Reihe
eine Nucleotidsequenz und die untere Reihe zeigt eine Aminosäuresequenz).
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Der
Plasmid-Pendelvektor der Erfindung umfasst weiter die DNA-Sequenz,
die eine Replikationskontrollregion codiert, die für die Replikation
in Bakterien notwendig ist. In Bezug auf die Replikationskontrollregion können entweder
eine gemeinsame Region oder unterschiedliche Regionen für sowohl
Bakterien der Gattung Brevibacillus als auch Escherichia coli verwendet
werden. Die Replikationskontrollregion in Bakterien der Gattung
Brevibacillus umfasst ein Rep-Proteingen
und einen Replikationsstartpunkt. Die Sequenz, die in der Lage ist,
als eine Replikationskontrollregion in Brevibacillus choshinensis
zu funktionieren, ist nicht besonders begrenzt, solange sie in einem
Plasmid enthalten ist, das in Brevibacillus choshinensis repliziert
und gezüchtet wird,
und eine DNA-Sequenz ist, die als eine Replikationskontrollregion
eines Plasmids funktioniert. Als ein besonders bevorzugtes Beispiel
kann ein Rep-Proteingen von dem Plasmid pUB110 und eine DNA-Sequenz,
die ein Replikationsstartpunkt codiert, erwähnt werden.
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In
Escherichia coli wird ein Replikationsstartpunkt als eine Replikationskontrollregion
benötigt.
Eine DNA-Sequenz, die einen Replikationsstartpunkt codiert, der
in der Lage ist, in Escherichia coli zu funktionieren, ist nicht
besonders begrenzt, solange sie eine DNA-Sequenz ist, die in einem
Plasmid enthalten ist, das in Escherichia coli repliziert und gezüchtet wurde,
und als Replikationsstartpunkt eines Plasmids funktioniert. Vorzugsweise
ist eine DNA-Sequenz, die eine ORI-Region enthält, die als Replikationsstartpunkt
eines Plasmids funktioniert. Besonders bevorzugt ist eine DNA-Sequenz,
die eine ORI-Region
von Plasmidvektoren codiert, die gewöhnlich bei genetischer Rekombinationsmanipulation
unter Verwendung von Escherichia coli verwendet werden, wie die
pUC-Serie, zum Beispiel pUC18, pUC118 und pUC119 und pBR322.
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Als
DNA-Sequenz, die eine Replikationskontrollregion codiert, die in
der Lage ist, sowohl in Bakterien der Gattung Brevibacillus als
auch in Escherichia coli zu funktionieren, kann eine Replikationskontrollregion eines
zu einer pLS1/pE194-Plasmidfamilie
gehörendes
Plasmids, die eine Replikationskontrollregion ist, die in der Lage
ist, sowohl in grampositiven Bakterien als auch in gramnegativen
Bakterien zu funktionieren (Del Solar, G. et al., Mol. Microbiol.,
8, 789–796
(1993)), erwähnt
werden. Zum Beispiel kann eine DNA-Sequenz verwendet werden, die
eine Replikationskontrollregion codiert (Sano. K. et al., FEMS Microbiology
Letters, 148, 223–226
(1997)), die Ori, RepA und RepB des Plasmids pLA106 von Lactobacillus
acidophilus umfasst.
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In
Bezug auf Sequenzen, die in der Lage sind, als selektive Marker
für Brevibacillus
choshinensis und Escherichia coli, das den Plasmid-Pendelvektor
der Erfindung besitzt, zu funktionieren, kann eine gemeinsame Sequenz
oder unterschiedliche Sequenzen zu sowohl Brevibacillus choshinensis
als auch Escherichia coli verwendet werden. In Bezug auf die Sequenzen,
die in der Lage sind, als selektive Marker zu funktionieren, kann ein
Drug-Resistenzgen verwendet werden. Für Brevibacillus choshinensis
kann zum Beispiel eine DNA-Sequenz, die ein Drug-Resistenzgen von
Bakterien der Gattung Brevibacillus und aus Bakterien der Gattung
Bacillus enthält,
dazu analog verwendet werden. Besonders bevorzugte Beispiele davon
können
ein Neomycin-Resistenzgen, das im Plasmidvektor pNY301 (JP-A 10-295378
(1998)) enthalten ist, und ein Erythromycin-Resistenzgen, das in
pHT110 (Patent Nr. 2727391) enthalten ist, beinhalten. Weiter ist
für Escherichia
coli zum Beispiel eine DNA-Sequenz, die ein Kanamycin-Resistenzgen,
ein Ampicillin-Resistenzgen,
ein Chloramphenicol-Resistenzgen oder desgleichen codiert, das ein
bekanntes Drug-Resistenzgen von Escherichia coli ist, verfügbar. Noch
weiter kann ein Drug-Resistenzgen, das in der Lage ist, sowohl in
Brevibacillus choshinensis als auch in Escherichia coli zu funktionieren,
ein Zeocin-Resistenzgen oder desgleichen verwendet werden.
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Der
Plasmid-Pendelvektor der Erfindung kann weiter eine DNA-Sequenz
umfassen mit einer Funktion, die Expression des rekombinanten Gens
in Escherichia coli zu unterdrücken.
Zum Beispiel kann im Fall von Escherichia coli mit einem LacI-Gen eine Lac-Operatorsequenz
(Sequenz Nr. 2: 2) von Escherichia coli in dem
3'-Terminus einer
Promotorsequenz, die in Brevibacillus choshinensis funktioniert,
enthalten sein.
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Der
Plasmid-Pendelvektor der Erfindung ist neu. Zum Beispiel ist pNCMO2
ein Plasmidvektor mit einer Größe von 5,224
bp. Eine Restriktionskarte von pNCMO2 und eine Nucleotidsequenz
von seinem Teil, der einen Promotor enthält, wurden in 21 gezeigt.
Die Promotorregion von pNCMO2 enthält einen P2-Promotor von einer
HWP-Promotorregion von Brevibacillus choshinensis HPD31, einen Lac-Operator von Escherichia coli,
eine SD-Sequenz, ein modifiziertes Signalpeptid vom R2L6-Typ als
Sekretionssignalpeptid, eine Multicloning-Stelle und ein HS-Gen
(JP-A 9-224677 (1997)) als Terminator. In Bezug auf die Multicloning-Stelle
sind PstI-, BamHI-, SalI-, XbaI-, XhoI-, EcoRI-, KpnI-, SmaI-, ClaI-,
HindIII-Stellen als Clonierungsstellen verfügbar.
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Der
Plasmid-Pendelvektor pNCMO2 enthält
eine DNA-Sequenz, die ein Neomycin-Resistenzgen als selektives Markergen
für Brevibacillus
choshinensis codiert, ein Rep-Proteingen von pUB110, das für die Replikation
in Brevibacillus choshinensis notwendig ist, eine ColE1-Ori-Region
als Replikationsstartpunkt von Escherichia coli und ein Ampicillin-Resistenzgen
als selektives Markergen für
Escherichia coli.
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Bei
der Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors pNCMO2 in der Erfindung,
werden pNY301, pNH326, pNU201 und dergleichen verwendet. Das Plasmid
pNY301 wird in JP-A 10-295378 (1988) offen gelegt, das Plasmid pNH326
in Kajino, T. et al., Appl. Environ. Microbiol., 66, 638–642 (2000)
und pNU201 in Udaka, S. et al., Methods in Enzymology, 217, 23–33 (1993),
jeweils, und diese sind bekannte Plasmide. Andere Plasmide, die
bei der Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors der Erfindung verwendet
werden, können
im Handel bezogen werden.
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Brevibacillus
choshinensis HPD31-S5/pNCMO2, der den Plasmidvektor pNCMO2 trägt, wurde
international am 12. Dezember 2000 in Patent Microorganism Depository
of National Institute of Bicscience and Human-Technology, Agency
of Industrial Science and Technology, Ministry of International
Trads and Industry (der derzeitige Name: International Patent Organism
Depasitary, National Institute of Advanced Industrial Science and
Technology) hinterlegt, und er wird der Belegnr. FERM BF-7394 zugeordnet.
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Der
bei der Konstruktion des Expressionsplasmids der Erfindung verwendete
Wirt ist nicht besonders begrenzt, solange er ein Stamm ist, der
zu Escherichia coli gehört.
Als ein besonders bevorzugtes Beispiel kann E. coli JM109 erwähnt werden.
E. coli JM109 ist ein bekannter Stamm, der im Handel bezogen werden kann.
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In
Bezug auf ein Verfahren zur Konstruktion eines rekombinanten Genexpressionsplamids
von dem Plasmid-Pendelvektor der Erfindung unter Verwendung von
Escherichia coli kann ein Verfahren auf der Grundlage einer Standard-Technologie
der Molekularbiologie, die einem Fachmann bekannt ist, in geeigneter
Weise verwendet werden. Zum Beispiel wird das Verfahren erwähnt, das
in Molecular Cloning, 2. Aufl., A Laboratory Manual, Cold Spring
Harbor Laboratory (1989)) beschrieben ist. Die Einzelheiten werden
in den Beispielen beschrieben.
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Als
bei der Expression des rekombinanten Gens in der Erfindung verwendeter
Wirt kann ein beliebiger Stamm von Brevibacillus choshinensis verwendet
werden. Bevorzugte Beispiele können
Brevibacillus choshinensis HPD31 (FERM BP-1087, FERM BP-6863) und
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5 (FERM BP-6623), das eine Variante
davon ist, beinhalten.
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Als
ein Verfahren zum Transformieren von Brevibacillus choshinensis
unter Verwendung des Pendelvektors der Erfindung und eines rekombinanten
Genexpressionsplasmids, das mit Escherichia coli konstruiert wurde,
kann ein einem Fachmann bekanntes Transformationsverfahren wie die
Elektroporation verwendet werden.
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Ein
Medium, das in Kultur der Transformante der Erfindung verwendet
wird, enthält,
wie benötigt,
eine Kohlenstoffquelle, eine Stickstoffquelle und anorganische Salze.
Die Kultur kann unter Verwendung eines synthetischen Mediums, das
hauptsächlich
aus Saccharid und anorganischen Salzen gemacht wird, durchgeführt werden.
Im Fall der Verwendung eines Stamms, der Auxotrophie aufweist, ist
es empfehlenswert, Nährstoffe, die
für sein
Wachstum benötigt
werden, zu einem Medium hinzuzufügen.
Weiter können
Antibiotikum, Antischaum und desgleichen hinzugefügt werden,
wie benötigt.
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In
Bezug auf die Züchtungsbedingungen
wird der anfängliche
pH-Wert eines Mediums reguliert zu 5.0 bis 9.0, vorzugsweise 6.5
bis 7.5. Die Züchtungstemperatur
ist gewöhnlich
15°C bis
42°C, vorzugsweise
24 bis 37°C
und die Züchtungszeit
ist gewöhnlich
16 bis 360 Stunden, vorzugsweise 24 bis 144 Stunden. Bakterien der
Gattung Brevibacillus, die durch das Verfahren der Erfindung transformiert
werden, produzieren und reichen dadurch Proteine in einer Kulturlösung an.
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Nach
Beendigung der Züchtung
wird das Sammeln eines Zielproteins aus der Kultur durch eine geeignete
Kombination von Proteinaufreinigungsverfahren, die einem Fachmann
bekannt sind, wie Lösungsmittelextraktion,
Ultrafiltration, Ammoniumsulfatfraktionierung, HPLC, Gelfiltrationschromatographie,
Ionenaustauschchromatographie, Affinitätschromatographie, hydrophobe
Wechselwirkungschromatographie, Elektrophorese und isoelektrische
Fokussierung ermöglicht.
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Beispiele
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Die
Erfindung wird spezifischer nachstehend unter Verweis auf Beispiele
erläutert.
Jedoch ist dieses erläuternd,
und die Erfindung ist nicht darauf begrenzt.
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Beispiel 1
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Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors
pNCMO2
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(1) Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors
pNC301
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Die
Amplifikation wurde durch PCR mit dem Plasmidvektor pUC119 als Matrize
unter Verwendung von Primer 1 (Sequenz Nr. 6: 6)
und Primer 2 (Sequenz Nr. 7: 7) ausgeführt, und
das erhaltene PCR-Produkt wurde mit Nsil gespalten, um ein DNA-Fragment
von ungefähr
2 kbp zu erhalten, das eine ColE1-Ori-Region als Replikationsstartpunkt
von Escherichia coli und ein Ampicillin-Resistenzgen enthält.
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PCR
wurde so durchgeführt,
dass ein PCR-Kit (hergestellt von Takara Shuzo Co., Ltd.) verwendet
wurde, 100 pmol von jedem Primer, 2.5 Einheiten einer Taq-Polymerase, 200 μM dNTP, 1
ng pUC119-Matrizen-DNA und 100 μl
Taq-Puffer (10 mM Tris-Hydrochlorid (pH 8.5), 2.5 mM Mg++,
50 mM Kaliumchlorid und 100 μg/ml
Rinderserumalbumin) wurden gemischt, die Mischung wurde 30 Sekunden
bei 96°C
gehalten und ein Zyklus von thermischer DNA-Denaturierung (94°C, 60 s),
Primer-Annealing
(54°C, 60
s) und Primer-Verlängerung
(70°C, 60
s) wurde dann 25-mal wiederholt. Diese Bedingung wird nachstehend
als Bedingung 1 bezeichnet.
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Das
vorstehend erhaltene DNA-Fragment von ungefähr 2 kbp wurde mit einer Sse8387l-Stelle
des Plasmidvektors pNY301 (JP-A 10-295376 (1998)), der einen P5-Promotor
von einer HWP-Promotorregion von Brevibacillus choshinensis HPD31
enthält,
und einer HWP-Signalpeptidsequenz vom natürlichen Typ als Sekretionssignalpeptid
mit einer T4-DNA-Ligase unter Verwendung eines DNA-Ligationskit (hergestellt
von Takara Shuzo Co., Ltd.) ligiert. E. coli JM109 (hergestellt
von Takara Shuzo Co., Ltd.) wurde mit dieser DNA durch das CaCl2-Verfahren (Molecular Cloning 2. Aufl.,
A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1, 82, (1989)),
transformiert, und ein Plasmid wurde aus der erhaltenen Ampicillinresistenz-Transformanten
extrahiert. Das erhaltene Plasmid war ein neuer in Escherichia coli
und Bakterien der Gattung Brevibacillus replizierbarer Plasmid-Pendelvektor, und
wurde pNC301 genannt.
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Der
Plasmid-Pendelvektor pNC301 enthält
den P5-Promotor von der HWP-Promotorregion
von Brevibacillus choshinensis HPD31, das Neomycin-Resistenzgen
als selektives Markergen für
die Gattung Brevibacillus, die ColE1-Ori-Region als einen Replikationsstartpunkt
von Escherichia coli und das Ampicillin-Resistenzgen als ein selektives
Markergen für
Escherichia coli. Er enthält
weiter das HWP-Signalpeptid
vom natürlichen
Typ als Sekretionssignalpeptid (22).
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Die
Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors pNCMO2 wird nachstehend unter
Verweis auf 23 beschrieben.
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(2) Konstruktion des Plasmids pNC
-
Die
gesamte Länge
von pNC301, erhalten durch Ausschließen der HWP-Promotorregion von Brevibacillus choshinensis
HPD31 aus dem Plasmid-Pendelvektor
pNC301 wurde durch PCR unter Bedingung 1 unter Verwendung von Primer
3 (Sequenz Nr. 8: 8) und Primer 4 (Sequenz Nr.
9: 9) amplifiziert. Das amplifizierte Fragment von
ungefähr
5 kbp wurde mit BclI behandelt und der Selbstligierung mit einer T4-DNA-Ligase
unterworfen. E. coli JM109 wurde mit dieser DNA durch das CaCl2-Verfahren transformiert, um das Plasmid
pNC zu erhalten. Die Reaktionsbedingung der PCR war (ein Zyklus
einer Denaturierungstemperatur: 94°C–60 s, eine Annealing-Temperatur:
54°C–120 s und
eine DNA-Kettenverlängerungstemperatur: 70°C–180 s wurde
25-mal wiederholt).
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(3) Konstruktion des Plasmids pGEM-TP2
-
Eine
DNA-Sequenz, die einen P2-Promotor von einer HWP-Promotorregion,
enthalten in Plasmid pNU210 (Udaka, S. et al., Methods In Enzymology,
217, 23–33
(1993)), codiert, wurde durch PCR unter Bedingung 1 unter Verwendung
von Primer 5 (Sequenz Nr. 10: 10) und
Primer 6 (Sequenz Nr. 11: 11) amplifiziert,
um ein DNA-Fragment von ungefähr
140 bp zu erhalten. Da Primer 6 eine Lac-Operatorsequenz enthält, enthält dieses DNA-Fragment die
Lac-Operatorsequenz an dem 3'-Terminus
des P2-Promotors. Dieses Fragment wurde mit pGEM-T (hergestellt
von Promega) mit einer T4-DNA-Ligase ligiert. E. coli JM109 wurde
mit dieser DNA durch das CaCl2-Verfahren
transformiert, und ein Plasmid wurde aus der erhaltenen Ampicillinresistenz-Transformante
extrahiert, um pGEM-TP2 zu erhalten.
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(4) Konstruktion des Plasmids pGEM-TP2+
-
Eine
DNA-Sequenz, enthalten im Plasmid pNH326 (Kajino, T., et al., Appl.
Environ, Microbiol., 66, 638–642
(2000)), welche die SD1- und SD2-Sequenzen einer HWP-Promotorregion
von Brevibacillus choshinensis HPD31, eine modifizierte HWP-Signalsequenz vom
R2L6-Typ (JP-A 7-170984 (1995)) (Sequenz Nr. 5, Sequenz Nr. 21: 5)
als Sekretionssignalpeptidsequenz und eine Multicloning-Stelle enthält, wurde
durch PCR unter Bedingung 1 unter Verwendung von Primer 7 (Sequenz
Nr. 12: 12) und Primer 8 (Sequenz Nr. 13: 13)
amplifiziert, um ein DNA-Fragment
von ungefähr
270 bp zu erhalten. Das erhaltene DNA-Fragment wurde mit den Restriktionsendonucleasen
NsiI und HindIII behandelt und mit einer PstI/HindIII-Stelle von pGEM-TP2
mit einer T4DNA-Ligase ligiert. E. coli JM109 wurde mit dieser DNA
durch das Verfahren der kompetenten Zelle transformiert, um pGEM-TP2+ zu erhalten.
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(5) Konstruktion des Plasmid-Pendelvektors
pNCMO2
-
Weiter
wurde pGEM-TP2+ mit BamHI und PstI behandelt.
Das erhaltene Fragment von ungefähr
400 bp wurde in eine BcII/PstI-Stelle von pNC eingefügt, mit
einer T4-DNA-Ligase ligiert, und E. coli JM109 wurde mit dieser
DNA durch das CaCl2-Verfahren transformiert.
Ein Plasmid wurde aus dem erhaltenen Ampicillin-resistenten Stamm extrahiert, um den
neuen Plasmid-Pendelvektor pNCMO2 zu erhalten (23).
Die Konstruktionsskizze des Plasmid-Pendelvektors pNCMO2 wird in
den 22 und 23 gezeigt.
Die Restriktionskarte des so erhaltenen neuen Plasmid-Pendelvektors
pNCMO2 und die Nucleotidsequenz von seinem Teil, der einen Promotor
und desgleichen enthält,
wurden in 21 gezeigt. Auf die vorstehend
erwähnte
Weise wurde Brevibacillus choshinensis HPD31-S5 (FERM BP-6623) unter
Verwendung dieses Plasmid-Pendelvektors transformiert, und die erhaltene
Transformante (Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2) wurde
international als FERM BP-7394 hinterlegt.
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Beispiel 2
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Transformationseffizienz von pNCMO2 und
pNC301
-
Eine
Transformationseffizienz von pNCMO2 und pNC301 wird in Tabelle 1
gezeigt. Die Transformationseffizienz von beiden Vektoren zu E.
coli JM109 war zufriedenstellend hoch. Die Transformationseffizienz von
pNCMO2 zu Brevibacillus choshinensis HPD31-S5 war niedrig, wie mit
der von pNC301 verglichen, aber hoch genug, um das konstruierte
Plasmid einzufügen.
Die Transformation von E. coli JM109 wurde durch das CaCl2-Verfahren (Molecular Cloning, Cold Spring
Harbor Laboratory, Press, 1, 82, (1989)) durchgeführt, und die
Transformation von Brevibacillus choshinensis HPD31-S5 wurde durch
Elektroporation (Tagaki, H. et al., Agric. Biol. Chem., 53, 3099–3100 (1989))
durchgeführt.
Die Elektroporation wurde unter Bedingungen von 1.5 kV, 1000 Ω, 25 μF und 1.8
ms unter Verwendung von Gene Pulser (hergestellt von BioRad) durchgeführt.
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(Tabelle
1) Transformationseffizienz
von pNCMO2 und pNC301
-
Beispiel 3
-
Vergleich der BLA-Herstellung zwischen
dem Plasmid-Pendelvektor pNCMO2 und dem Plasmid-Pendelvektor pNC301
-
(1) Konstruktion der rekombinanten Genexpressionsplasmide
pNCMO2BLA und pNC301 BLA
-
Ein α-Amylase-(BLA)Gen
von Bacillus licheniformis wurde durch PCR mit pHY4631 (Yamagata,
H. et al., J. of Biotechnol, 169, 1239–1245 (1987)) als Matrize unter
Verwendung von Primer 9 (Sequenz Nr. 14: 14) und
Primery 10 (Sequenz Nr. 15: 15) amplifiziert.
Das erhaltene PCR-Produkt wurde mit den Restriktionsendonucleasen
PstI und HindIII verdaut, um ein BLA-Gen-enthaltendes DNA-Fragment
von ungefähr 1.5
kb zu erhalten. Die in Beispiel 1 konstruierten Plasmidvektoren
pNCMO2 und pNC301 wurden mit den Restriktionsendonucleasen PstI
und HindIII verdaut, und das das vorstehend erhaltene BLA-Gen-enthaltende Fragment
wurde dazu mit einer T4DNA-Ligase ligiert, um die Plasmidvektoren
pNCMO2BLA und pNC310BLA zu erhalten (24). Weiter
wurde E. coli JM109 durch das CaCl2-Verfahren
unter Verwendung der Plasmidvektoren pNCMO2BLA und pNC301 BLA transformiert,
um die Transformanten E. coli JM109/pNCMO2BLA und E. coli JM109/pNC301
BLA zu erhalten, die jeweils die Plasmidvektoren pNCMO2BLA und pNC301
BLA tragen.
-
Weiter
war es auch möglich
als BLA-Gen ein DNA-Fragment, gespalten aus einem BLA-Gen-enthaltenden
Plasmid, zum Beispiel pHT110BLA (Patent Nr. 2727391), zu verwenden.
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(2) BLA-Herstellung mit E. coli JM109/pNCMO2BLA
und E. coli JM109/pNC301 BLA
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Jede
der Transformanten wurde in eine 1.5 ml Portion von 2×YT-Medium
geimpft und über
Nacht bei 37°C
unter Schütteln
inkubuiert. Diese Kulturlösung
wurde mit einem Sonicator für
30 Sekunden behandelt, um die Zellen aufzubrechen, und die Amylase-Aktivität in der
behandelten Lösung
wurde durch das Verfahren von Saito (Arch. Biochem. Biophys., 155,
290 (1973)) unter Verwendung einer löslichen Stärke als Substrat gemessen (25).
E. coli JM109/pNCMO2BLA produzierte Amylase in einer Menge, die
ungefähr
1/70 im Vergleich zu E. coli JM109/pNC301 BLA war, und die Genexpression
in Escherichia coli wurde effizient unterdrückt.
-
Weiter
wurden E. coli JM109/pNCMO2BLA und E. coli JM109/pNC301 BLA auf
einem LA-Agarmedium, das 3% Stärke
enthielt, geimpft und über
Nacht bei 37°C
inkubiert, um Kolonien zu bilden, und die Bildung eines Hofs und
das Wachstum davon wurden verglichen (26:
Foto an Stelle einer Abbildung). Als Ergebnis war E. coli JM109/pNCMO2BLA
kleiner an Größe des Hofs
um die Kolonie als E. coli JM109/pNC301 BLA, und die BLA-Expression
wurde daher unterdrückt.
Außerdem
wurde aus der Größe der gewachsenen
Kolonie gefunden, dass sich E. coli JM109/pNCMO2BLA schneller vermehrte.
Der Grund ist wahrscheinlich, dass die BLA-Expression bei guter
Effizienz in E. coli JM109/pNCMO2BLA unterdrückt wurde und der auf dem Stamm ausgeübte Stress
daher reduziert wurde, um die Amplifikation zu verbessern.
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Wenn
E. coli JM109/pNCMO2BLA auf einem Agarmedium, das 1 mM IPTG enthielt,
inkubiert wurde, war die Größe des gebildeten
Hofs fast die gleiche wie die des mit dem gleichen Stamm, der auf
einem IPTG-freien Agarmedium inkubiert wurde, gebildeten Hofs (27: Foto an Stelle einer Abbildung). In
Bezug auf die Expressions-unterdrückende Wirkung in Escherichia
coli, bereitgestellt durch pNCMO2, unterdrückt, ist der Grund wahrscheinlich,
dass zusätzlich
zur unterdrückenden
Wirkung durch Einfügen
des Lac-Operators die P2-Promotor-Aktivität in Escherichia coli ziemlich
niedrig ist, verglichen mit der P5-Promotor-Aktivität.
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(3) BLA-Herstellung mit Brevibacillus
choshinensis HPD31-S5/pNCMO2BLA und Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNC301
BLA
-
Brevibacillus
choshinensis HPD31-S5 wurde durch Elektroporation mit den Plasmidvektoren pNCMO2BLA
und pNC301 BLA, jeweils in (1) erhalten, transformiert, um die Transformanten
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2BLA
und Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNC301 BLA zu erhalten, die
jeweils die Plasmidvektoren pNCMO2BLA und pNC301 BLA tragen ( 24).
Die Elektroporation wurde unter Bedingungen von 1.5 kV, 1,000 Ω, 25 μF und 1.8
ms unter Verwendung von Gene Pulser (hergestellt von BioRad) durchgeführt. Jede
der Transformanten wurde in ein Teströhrchen, das 1.5 ml TMN-Medium
enthielt, geimpft und bei 30°C
für 2 Tage
unter Schütteln
inkubiert. Diese Kulturlösung
wurde zentrifugiert und die Amylase-Aktivität des Kulturüberstands
wurde durch das Verfahren von Saito (Arch. Biochem. Biophys., 155,
290 (1973)) unter Verwendung einer löslichen Stärke als Substrat gemessen (28).
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2BLA produzierte Amylase
in einer Menge, die ungefähr
22-mal so groß wie
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNC301
BLA war. Infolgedessen wurde gezeigt, dass pNCMO2 ein Gen in Bakterien der
Gattung Brevibacillus weit effizienter als pNC301 exprimieren kann.
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Beispiel 4
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Konstruktion des rekombinanten Genexpressionsplasmids
pNY326CT
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(1) Erlangung des CTA-Gens und des CTB-Gens
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Ein
Gen der Choleratoxin (CT)-Untereinheit A (CTA) (0.7 bp) wurde durch
PCR mit einer chromosomalen DNA von Vibrio cholerae (Mekalanos,
J. et al., Nature, 306, 551–557
(1983)) als Matrize unter Verwendung von zwei synthetischen Primern,
Primer 11 (Sequenz Nr. 16: 16) und
Primer 12 (Sequenz Nr. 17: 17) amplifiziert.
Auf ähnliche
Weise wurde ein Gen von CT-Untereinheit B (CTB) (0.3 bp) unter Verwendung
von zwei Primern, Primer 13 (Sequenz Nr. 18: 18) und
Primer 14 (Sequenz Nr. 19: 19) amplifiziert.
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(2) Plasmid pT7BlueCTA und Plasmid pT7BlueCTB
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Das
Plasmid pT7Blue (hergestellt von Novagen) und das vorstehend erhaltene
CTA-Gen oder CTB-Gen wurden mit einer T4-Ligase ligiert, um das
Plasmid pT7BlueCTA, welches das CTA-Gen trägt, oder das Plasmid pT7BlueCTB,
welches das CTB-Gen trägt,
zu erhalten.
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(3) Konstruktion des Plasmids pNY326CTA
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Das
Plasmid pNY326 [Plasmid, erhalten durch Umwandeln des Signalpeptids
von pNY301 (JP-A 10-295378 (1988)) zu einem R2L6-Typ (Sequenz Nrn.
5, 21: 5)] wurde mit NcoI und HindIII behandelt, um ein
Fragment von 3.6 kbp zu erhalten. Weiter wurde pT7BlueCTA mit NcoI
und HindIII behandelt, um ein CTA-Gen-enthaltendes DNA-Fragment von 0.7
kbp zu erhalten. Dieses DNA-Fragment wurde mit dem vorstehend erhaltenen
Genfragment von 3.6 kbp mit einer T4-DNA-Ligase ligiert. Brevibacillus choshinensis HPD31-S5
wurde durch Elektroporation unter Verwendung der ligierten DNA transformiert.
Aus dem erhaltenen Neomycin-resistenten
Stamm wurde ein Plasmid extrahiert, um pNY326CTA zu erhalten, welches
das CTA-Gen trägt.
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(4) Konstruktion des Plasmids pNY326CTB
-
Auf ähnliche
Weise wurde pNY326 mit NcoI und BamHI behandelt, um ein DNA-Fragment
von 3.6 kbp zu erhalten. Weiter wurde pT7BlueCTB mit NcoI und BamHI
behandelt, um ein CTB-Gen enthaltendes DNA-Fragment von 0.3 kbp
zu erhalten. Dieses DNA-Fragment wurde mit dem vorstehend DNA-Fragment
von 3.6 kbp mit einer T4-DNA-Ligase ligiert. Brevibacillus choshinensis
HPD31-S5 wurde unter Verwendung der ligierten DNA transformiert,
um einen Stamm mit einer Neomycin-Resistenz auszuwählen. Aus
dem ausgewählten
Stamm wurde ein Plasmid extrahiert, um das Plasmid pNY326 CTB zu
erhalten, welches das CTB-Gen trägt.
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(5) Untersuchung der Transformation von
Brevibacillus choshinensis HPD31-S5 mit pNY326CT
-
pNY326CTB
wurde mit BamHI und HindIII behandelt, um ein DNA-Fragment von 4.7
kbp zu erhalten. Weiter wurde ein CTA-Gen in der Form, die eine
SD2-Sequenz (SD-CTA-Gen
(0,8 kbp)) enthält,
durch PCR mit pNY326CTA als Matrize unter Verwendung von zwei Primern,
Primer 15 (Sequenz Nr. 20: 20) und
Primer 11 (Sequenz Nr. 16: 16) amplifiziert.
Das PCR-Produkt wurde mit BamHI und HindIII behandelt, um ein Fragment
von 0.4 kbp zu erhalten. Dieses Fragment wurde mit einer T4-DNA-Ligase
an das vorstehend erhaltene DNA-Fragment von 4.7 kbp aus pNY326CTB
ligiert. Brevibacillus choshinensis HPD31-S5 wurde durch Elektroporation
unter Verwendung der ligierten DNA transformiert, und die Transformante
wurde auf einem 50 μg/ml
Neomycin enthaltenden TM-Agarmedium (1 % Pepton, 0.2% Hefeextrakt,
0.5% Fleischextrakt, 1 % Glucose, 0.001 % FeSO4·7H2O, 0.001% MnSO4·4H2O, 0.0001% ZnSO4·7H2O, 1,5% Agar, pH 7.0) angestrichen, um zu
versuchen, einen Stamm mit einer Neomycin-Resistenz auszuwählen. Jedoch
wurde der resistente Stamm nicht erhalten. Die Elektroporation wurde
unter Bedingungen von 1.5 kV, 1,000 Ω, 25 μF und 1.8 ms unter Verwendung
von Gene Pulser (hergestellt von BioRad) durchgeführt.
-
Beispiel 5
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Konstruktion des rekombinanten Genexpressionsplasmids
pNCMO2CT
-
(1) Konstruktion des Plasmids pNCMO2CTB
-
pNCMO2
wurde mit NcoI und BamHI behandelt, um ein Fragment von 5.2 kbp
zu erhalten. Weiter wurde pT7BlueCTB mit NcoI und BamHI behandelt,
um ein CTB-Gen enthaltendes
DNA-Fragment von 0.3 kbp zu erhalten. Dieses DNA-Fragment wurde
mit einer T4-DNA-Ligase mit dem vorstehend erhaltenen Genfragment von
5.2 kbp ligiert (29). E. coli JM109 wurde mit
dieser ligierten DNA transformiert, und ein Plasmid wurde extrahiert,
um pNCMO2CTB zu erhalten, welches das CTB-Gen trägt.
-
(2) Konstruktion des Plasmids pNCMO2CT
-
CTB
von pNCMO2 wurde mit BamHI und HindIII behandelt, um ein Fragment
von 5.5 kbp zu erhalten. Das SD-CTA-Gen (0.8 kbp), das in Beispiel
4 (5) erhalten wurde, wurde mit BamHI und HindIII behandelt, um ein
Fragment von 0.8 kbp zugewinnen. Dieses Fragment wurde mit dem vorstehend
erhaltenen Genfragment von 5.5 kbp mit einer T4-DNA-Ligase (29)
ligiert. E. coli JM109 wurde mit der ligierten DNA transformiert, um
einen Stamm mit einer Ampicillin-Resistenz auszuwählen. Aus
dem ausgewählten
Stamm wurde ein Plasmid extrahiert, um drei Stämme des Plasmids pNCMO2CT,
welches das CTB-Gen trägt,
zu erhalten. Als Ergebnis der Sequenzierung wurde gefunden, dass
bei allen Stämmen
das CTB-Gen korrekt mit dem Plasmid ligiert wurde. Die hier erhaltenen
Stämme
wurden E. coli JM109/pNCMO2CT genannt. Brevibacillus choshinensis
HPD31-S5 wurde mit pNCMO2CT, das aus E. coli JM109/pNCMO2CT extrahiert
wurde, durch Elektroporation transformiert. Infolgedessen wurde
eine große
Anzahl von Transformanten, die das gleiche Plasmid tragen, erhalten.
Die erhaltenen Stämme
wurden Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2CT genannt. Die
Elektroporation wurde unter Bedingungen von 1.5 kV, 1,000 Ω, 25 μF und 1.8
ms unter Verwendung von Gene Pulser (hergestellt von BioRad) durchgeführt.
-
(3) Expression von CT mit Brevibacillus
choshinensis HPD31-S5/pNCMO2CT
-
Brevibacillus
choshinensis HPD31-S5/pNCMO2CT wurde in 3 ml eines 50 μg/ml Neomycin-enthaltenden
flüssigen
TM-Mediums bei 30°C
für 2 Tage
unter Verwendung eines Teströhrchens
mittlerer Größe unter Schütteln gezüchtet, und
der Kulturüberstand
wurde einer SDS-PAGE unterworfen. Die Analyse wurde durch Coomassie
Brilliant Blue-Färbung
und durch Western-Blotting mit einem polyclonalen Kaninchen-CT-Antikörper ausgeführt. Die
bestimmten Molekulargewichte von CTA und CTB waren jeweils 28 kDa
und 12 kDa, und zeigten jeweils gefärbte Banden bei Positionen
der entsprechenden Molekulargewichte. Aus der Farbtiefe der Banden
wurde jeweils die sekretorische Produktionsmenge von CTA bei 70
mg/l und die sekretorische Produktionsmenge von CTB bei 30 mg/l
bestimmt. Seine SDS-PAGE-Elektrophoresemuster
wird auf einem Foto an Stelle einer Abbildung gezeigt ( 30).
Weiter wurde die Bande zu einer Stelle von ungefähr 90 kDa verschoben, wenn
der Kulturüberstand
unter Verwendung eines Galactoseharzes, das spezifisch CT bindet
(Microbial Pathogenesis, 16, 71–79
(1994)), aufgereinigt wurde und die aufgereinigte Fraktion, ohne
wärmebehandelt
zu werden, dann der Elektrophorese unterworfen wurde. Aufgrund dieser
Tatsache wurde vermutet, dass die exprimierte Untereinheit eine
1A5B-Struktur einnahm.
-
Wirkungen der Erfindung
-
Gemäß der Erfindung
wird ein Plasmid-Pendelvektor zwischen Escherichia coli und Brevibacillus choshinensis
bereitgestellt. Weiter unterdrückt
der Plasmid-Pendelvektor
der Erfindung die Genexpression in Escherichia coli, und kann die
effiziente Genexpression in Brevibacillus choshinensis ermöglichen
wie in den Ergebnissen der Expression des BLA-Gens in Beispiel 3
gezeigt. Wie durch die Expression von CT in den Beispielen 4 und
5 gezeigt, ist der Plasmid-Pendelvektor pNCMO2 in der Erfindung
besonders brauchbar zur Konstruktion des rekombinanten Genexpressionsplasmids,
das komplexe Genkonstruktion benötigt,
und zur Proteinherstellung mit der Transformanten, die mit dem rekombinanten
Genexpressionsplasmid transformiert wurde.
-
Beschreibung
von Mikroorganismen, die unter Regel 13-2 hinterlegt sind
- 1. Brevibacillus choshinensis HPD31-S5/pNCMO2
a.
Name und Adresse einer Hinterlegungsstelle, bei der dieser Mikroorganismus
hinterlegt wurde
Name:
International Patent Organism Depositary,
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Adresse:
AIST
Tsukuba Central 6, 1-1-1 Higatshi, Tsukuba Ibaraki, 305–8566, Japan
b.
Datum, an dem der Mikroorganismus in der Hinterlegungsstelle von
a hinterlegt wurde
12. Dezember 2000
c. Hinterlegungsnummer,
welche die Hinterlegungsstelle von a der Hinterlegung zuteilte
FERM
BP-7394
- 2. Brevibacillus choshinensis HPD31 (FERM BP-1087)
a. Name
und Adresse einer Hinterlegungsstelle, bei der dieser Mikroorganismus
hinterlegt wurde
Name:
International Patent Organism Depositary,
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Adresse:
AIST
Tsukuba Central 6, 1-1-1 Higatshi, Tsukuba Ibaraki, 305–8566, Japan
b.
Datum, an dem der Mikroorganismus in der Hinterlegungsstelle von
a hinterlegt wurde
31. August 1999
c. Hinterlegungsnummer,
welche die Hinterlegungsstelle von a der Hinterlegung zuteilte
FERM
BP-6863
SEQUENZPROTOKOLL SEQUENZPROTOKOLL