JP2003088380A - Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor - Google Patents

Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor

Info

Publication number
JP2003088380A
JP2003088380A JP2001283504A JP2001283504A JP2003088380A JP 2003088380 A JP2003088380 A JP 2003088380A JP 2001283504 A JP2001283504 A JP 2001283504A JP 2001283504 A JP2001283504 A JP 2001283504A JP 2003088380 A JP2003088380 A JP 2003088380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
biphenyl
promoter
microorganism
derivative
strain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001283504A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Shimura
稔 志村
Kazuhide Kanehara
和秀 金原
Yuji Nagata
裕二 永田
Yoshiyuki Otsubo
嘉行 大坪
Mina Delawari
ミナ デラワリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP2001283504A priority Critical patent/JP2003088380A/en
Publication of JP2003088380A publication Critical patent/JP2003088380A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism having improved decomposition activity for biphenyl and its derivative, and to provide a method for decomposing biphenyl and its derivative. SOLUTION: This microorganism has decomposition ability for biphenyl and improved decomposition activity for biphenyl and its derivative by promoter mutation of enzyme gene concerning with decomposition of biphenyl, and to provide a method for decomposing biphenyl and its derivative using the microorganism.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビフェニル又はそ
の誘導体の分解法に関し、さらに、それに用いられる組
換え微生物、該微生物作製に用いられるプロモーター置
換用DNAに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for degrading biphenyl or a derivative thereof, and further relates to a recombinant microorganism used therein and a promoter-replacement DNA used for producing the microorganism.

【0002】[0002]

【従来の技術】難分解性化合物として深刻な環境汚染物
質として、ポリ塩化ビフェニル(PCB)やジベンゾフ
ランなどのビフェニル誘導体が挙げられる。これらの汚
染物質を安全かつ効果的に分解する方法の開発が望ま
れ、その中の有力な方法として微生物による分解が挙げ
られる。
2. Description of the Related Art Biphenyl derivatives such as polychlorinated biphenyl (PCB) and dibenzofuran are mentioned as serious environmental pollutants as persistent compounds. Development of a method for safely and effectively decomposing these pollutants is desired, and a prominent method among them is decomposition by microorganisms.

【0003】微生物によるPCB分解は、ビフェニル分
解に関与する酵素群によって行われる。例えば、ビフェ
ニル及びPCBの分解微生物シュードモナス属細菌(Ps
eudomonas sp.)KKS102株、シュードモナス属細
菌KKS103株では、図1に示す経路で分解が行なわ
れることが知られている。この経路において、ビフェニ
ル又はPCBは、まず、ビフェニルジオキシゲナーゼ
(BphA酵素)により、2つの水酸基(OH)が付加
される。 BphA酵素は4つのサブユニット(Bph
A1、BphA2、BphA3、BphA4)から構成
されている。ついでジヒドロジオールジヒドロゲナーゼ
(BphB酵素) によって、BphAの産物から2つ
の水素が除かれた後、2,3−ジヒドロキシビフェニル
ジオキシゲナーゼ(BphC酵素)により、BphB産
物に酸素1分子が付加され、HOPDA(BphDの誘
導基質)が生成する。ついで、2−ヒドロキシル−6−
オキソ−6−フェニルヘキサ−2,4−ジエン酸ヒドロ
ラーゼ(BphD酵素)が、HOPDAを安息香酸と2
−ヒドロキシペンタ−2,4−ジエノエートとに分解す
る。そして2−ヒドロキシペンタ−2,4−ジエノエー
トヒドラターゼ(BphE酵素)、4−ヒドロキシ−2
−オキソバレレートアルドラーゼ(BphF酵素)及び
アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ(BphG酵素)に
よりアセチルCoAとピルビン酸に転換されると考えら
れる。
PCB degradation by microorganisms is carried out by a group of enzymes involved in biphenyl degradation. For example, Pseudomonas spp.
It is known that the Eudomonas sp.) KKS102 strain and the Pseudomonas bacterium KKS103 strain are degraded by the pathway shown in FIG. In this pathway, biphenyl or PCB is first added with two hydroxyl groups (OH) by biphenyl dioxygenase (BphA enzyme). The BphA enzyme has four subunits (BphA
A1, BphA2, BphA3, BphA4). Then, dihydrodiol dihydrogenase (BphB enzyme) removes two hydrogens from the product of BphA, and 2,3-dihydroxybiphenyl dioxygenase (BphC enzyme) adds one molecule of oxygen to the BphB product, resulting in HOPDA ( Inducible substrate of BphD) is produced. Then, 2-hydroxyl-6-
Oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid hydrolase (BphD enzyme) converts HOPDA into benzoic acid and 2
-Decomposes with hydroxypenta-2,4-dienoate. And 2-hydroxypenta-2,4-dienoate hydratase (BphE enzyme), 4-hydroxy-2
-It is considered to be converted into acetyl CoA and pyruvate by oxovalerate aldolase (BphF enzyme) and acetaldehyde dehydrogenase (BphG enzyme).

【0004】従来より、PCB分解能を持つ多くの微生
物が分離されているが、それらの微生物をそのままPC
B処理に用いるのではなく、適切な改良を施した後に用
いることにより、分解効率の上昇ひいてはコストの削減
を達成できると考えられる。
Conventionally, many microorganisms having a PCB decomposing ability have been isolated.
It is considered that the decomposition efficiency can be increased, and thus the cost can be reduced, by using it after applying appropriate improvement instead of using it in the B treatment.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ビフェニル又はその誘
導体(例えばPCB)の分解酵素の発現は、制御蛋白質
によって調節されており、ビフェニル又はその誘導体
(例えばPCB)がある場合にのみ発現する。そのため、
ビフェニル又はその誘導体(例えばPCB)の分解微生
物を用いてPCB分解を行う際には、あらかじめPCB
分解微生物にビフェニルを与え、ビフェニル又はその誘
導体(例えばPCB)分解酵素の発現を誘導しておく必
要がある。また、ビフェニル又はその誘導体以外に、栄養
源となる物質があると、ビフェニル又はその誘導体の分
解酵素の誘導が妨げられるという問題がある。
The expression of the degrading enzyme of biphenyl or its derivative (eg PCB) is regulated by a regulatory protein, and it is expressed only when biphenyl or its derivative (eg PCB) is present. for that reason,
Before performing PCB decomposition using a microorganism that decomposes biphenyl or its derivatives (eg PCB),
It is necessary to give biphenyl to a degrading microorganism and induce the expression of biphenyl or its derivative (eg PCB) degrading enzyme. Further, if there is a substance serving as a nutrient source in addition to biphenyl or its derivative, there is a problem that induction of degrading enzyme of biphenyl or its derivative is hindered.

【0006】一方、従来より、難分解性物質の分解に関
与する遺伝子群を含むDNA断片を保持するプラスミド
を作製し、形質転換あるいは形質導入の手法により微生
物にプラスミドを保持させ、分解酵素を発現させる手法
が知られている。これらの方法の欠点として以下の点が
列挙される。
[0006] On the other hand, conventionally, a plasmid carrying a DNA fragment containing a gene group involved in the decomposition of a hardly decomposable substance was prepared, and a microorganism was made to hold the plasmid by a method of transformation or transduction to express a degrading enzyme. The method of making it known is known. The following points are listed as disadvantages of these methods.

【0007】1) プラスミドは多くの場合、選択圧非存
在下では微生物中に安定に保持されず、プラスミドを欠
失したものが優先種となる場合がある。このような優先
種の出現は、効率の良いPCB分解の障害となる。
1) In many cases, plasmids are not stably retained in microorganisms in the absence of selective pressure, and plasmid-deficient plasmids may be the preferred species. The emergence of such priority species is an obstacle to efficient PCB decomposition.

【0008】2) プラスミドの多くは接合性を持ってお
り、種を越えて遺伝情報が拡散することが知られている。
環境中にプラスミドを持つ微生物が漏出した場合には、
水平伝達により遺伝子が環境中に拡散してしまうことが
懸念される。プラスミドの多くは薬剤耐性遺伝子を選択
マーカーとして保持しており、このような性質を持つプ
ラスミドの使用は人類の医療の観点からも望ましいもの
ではない。
2) Most of the plasmids have zygosity, and it is known that genetic information spreads across species.
If a plasmid-carrying microorganism leaks into the environment,
There is concern that genes may be diffused into the environment by horizontal transmission. Many of the plasmids carry a drug resistance gene as a selectable marker, and the use of plasmids having such properties is not desirable from the viewpoint of human health care.

【0009】3) ある化学物質の分解に関わる遺伝子群
を含むDNA断片は多くの場合非常に長大である。この
ようなDNA断片をすべて含むようなプラスミドの作製
は労力を要するものであり、かつ、そのようなプラスミド
が微生物中で安定に保持される確率は低いと考えられ
る。
3) A DNA fragment containing a gene group involved in the decomposition of a certain chemical substance is very long in many cases. It is considered that preparation of a plasmid containing all such DNA fragments is laborious, and that such a plasmid is unlikely to be stably retained in a microorganism.

【0010】4) 遺伝子の発現はほとんどの場合、その
発現が他の遺伝子によって制御されている。すなわち特
定の条件下(多くは小分子有機化合物である誘導基質が
存在する場合)においてのみ遺伝子が発現し機能する機
構が備わっている。このため、特定の条件を満たさなけれ
ば遺伝子の発現は起こらない。このため、単にビフェニル
又はその誘導体の分解遺伝子をプラスミドに連結するだ
けではPCB分解は生じず、効率よく分解を行うには遺
伝子の改良が必要である。
4) The expression of genes is almost always regulated by other genes. That is, it has a mechanism in which a gene is expressed and functions only under a specific condition (mostly, when an inducing substrate which is a small molecule organic compound is present). Therefore, gene expression does not occur unless specific conditions are met. Therefore, PCB lysis does not occur simply by ligating the degradation gene of biphenyl or its derivative to the plasmid, and improvement of the gene is necessary for efficient degradation.

【0011】5) ある遺伝子をプラスミドに連結し微生
物に導入する際には、その微生物に特異的なプラスミド
が必要である。どんな微生物にも利用可能なプラスミド
は存在せず、プラスミドを導入して遺伝子を機能させる
ことが可能かどうかはその宿主ベクター系の有無に依存
する。
5) When a gene is ligated to a plasmid and introduced into a microorganism, a plasmid specific to the microorganism is required. There is no plasmid available for any microorganism, and whether a plasmid can be introduced to make a gene function depends on the presence or absence of the host vector system.

【0012】したがって、プラスミドベクターを用いず
に、ビフェニル又はその誘導体の分解酵素の発現制御自
体を改変する方法が望まれる。
[0012] Therefore, a method of modifying the expression control itself of the degrading enzyme of biphenyl or its derivative without using a plasmid vector is desired.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
ビフェニルの分解能を有する微生物を用いてビフェニル
又はその誘導体を分解する方法において、上記微生物
が、ゲノム上のビフェニルの分解に関与する酵素遺伝子
のプロモーター変異により、ビフェニル又はその誘導体
の分解活性が向上した微生物であることを特徴とする方
法である。ビフェニルの誘導体を、ポリ塩化ビフェニル
とすることができる。上記プロモーター変異を、相同的
組換えによって、大腸菌のプロモーターで置換したも
の、又は、負の制御因子の結合部位が欠損したものとす
ることができる。本発明の第2の態様は、ビフェニルの
分解能を有する微生物であって、ビフェニルの分解に関
与する酵素遺伝子のプロモーター変異により、ビフェニ
ル又はその誘導体の分解活性が向上した微生物であるこ
とを特徴とする微生物である。上記プロモーター変異
を、相同的組換えによって、大腸菌のプロモーターで置
換したもの、又は、負の制御因子の結合部位が欠損した
ものとすることができる。本発明の微生物は、シュード
モナス属細菌KH952−04とすることもできる。本
発明の第3の態様は、配列番号7の配列を有する断片又
はその部分断片、組み込みのマーカー遺伝子、制限酵素
部位、及び配列番号8の配列を有する断片又はその部分
断片を含有する、プロモーター置換用DNA断片であ
る。
The first aspect of the present invention is as follows.
A method for degrading biphenyl or a derivative thereof using a microorganism capable of degrading biphenyl, wherein the microorganism has improved degradation activity of biphenyl or a derivative thereof due to promoter mutation of an enzyme gene involved in the degradation of biphenyl on the genome. The method is characterized in that The derivative of biphenyl can be polychlorinated biphenyl. The above-mentioned promoter mutation may be replaced with an Escherichia coli promoter by homologous recombination, or a binding site for a negative regulatory factor may be deleted. A second aspect of the present invention is a microorganism capable of degrading biphenyl, wherein the microorganism has improved degradation activity of biphenyl or its derivative due to promoter mutation of an enzyme gene involved in the degradation of biphenyl. It is a microorganism. The above-mentioned promoter mutation may be replaced with an Escherichia coli promoter by homologous recombination, or a binding site for a negative regulatory factor may be deleted. The microorganism of the present invention may be Pseudomonas bacterium KH952-04. A third aspect of the present invention is a promoter replacement containing a fragment having the sequence of SEQ ID NO: 7 or a partial fragment thereof, an integrated marker gene, a restriction enzyme site, and a fragment having the sequence of SEQ ID NO: 8 or a partial fragment thereof. It is a DNA fragment for use.

【0014】本発明で用いた相同的組換えの利点は以下
の通りである。 1) 宿主のゲノム中に組み込むので選択圧の非存在下に
おいても遺伝情報がプラスミドを用いた場合に比べて安
定に保持されることが期待される。 2) プラスミド利用する時と比べ、遺伝情報の拡散の危
険が低いと考えられる。 3) 相同的組換えを起こすのに必要なDNA断片は比較
的短くてすみ、長大な分解関与遺伝子群を取り扱う必要
がない。 4) 遺伝子発現制御機構を排除するので、目的物質以外
の栄養源による、分解酵素発現低下等の影響を受けなく
なる。さらに目的の基質濃度によらず、分解酵素が高発現
するため、基質濃度低下に対応した分解酵素発現レベル
の低下が起こらず、より完全な分解が達成されることが
期待できる。 5) 相同的組換えの現象は多くの微生物に共通してみら
れる現象であり、微生物に特異なプラスミドが存在しな
くても本手法の応用が可能である。
The advantages of the homologous recombination used in the present invention are as follows. 1) Since it is integrated into the genome of the host, it is expected that the genetic information will be maintained more stably than in the case of using a plasmid even in the absence of selective pressure. 2) It is considered that the risk of spreading genetic information is lower than when using a plasmid. 3) The DNA fragment required for causing homologous recombination is relatively short, and it is not necessary to handle a large group of genes involved in degradation. 4) Since the gene expression control mechanism is eliminated, nutrient sources other than the target substance do not affect the degradation of degrading enzyme expression. Further, since the degrading enzyme is highly expressed regardless of the target substrate concentration, the degrading enzyme expression level corresponding to the decrease in the substrate concentration does not decrease, and it can be expected that more complete degradation can be achieved. 5) The phenomenon of homologous recombination is a phenomenon common to many microorganisms, and this method can be applied without the presence of a plasmid specific to the microorganism.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明に用いられる微生物の種類
としては、ゲノム上にビフェニル分解(以下、PCB分
解ともいう)酵素の遺伝子を有する微生物であればよ
く、このような微生物は通常ビフェニルを単一の炭素源
として生育し得る微生物として見出される。好ましい微
生物の例としては、例えば、シュードモナス属細菌KK
S102及びKKS103(大坪ら、Gene 256(2000)p.
223-228)、コマモナステストステロニTK102(Jou
rnal of Fermentation and Bioengineering, Vol. 81,
No. 6, pp.573-576. Complete degradation of polychl
orinated biphenyls by acombination of ultraviolet
and biological treatments. Shimura M. et al)、ロ
ドッコカスオパカスTSP203(Enzyme and Microbi
al Technology. Vol.23 p34-41 1998. Degradation of
polychlorinated biphenyl by cells of Rodococcus op
acus strain TSP203 immobilized in alginate and in
solution.)、ロドッコカスRHA1(Masai, E.ら、Ch
aracterization of biphenyl catabolic genes of gram
-positive polychlorinated biphenyl degrader Rhodoc
occus sp.RHA1. Appl. Environ. Microbiol. 1995. vol
61. p2079-2085)、ブルクホルデリアLB400及びシ
ュードモナス・シュードアリカリゲネスKF707(Gi
bson, D.T.ら、Oxidation of polychlorinated bipheny
ls by Pseudomonassp. strain LB400 and Pseudomonas
pseudoalcaligenes KF707. J. Bacteriol.vol175. p456
1-4564)などが挙げられる。なお、コマモナス・テスト
ステロニTK102及びロドコッカス・オパカスTSP
203は、工業技術院生命工学工業技術所に寄託されて
おり、受託番号は、コマモナス・テストステロニTK1
02がFERM P−14591であり、ロドコッカス
・オパカスTSP203がFERM P−15408で
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The type of microorganism used in the present invention may be any microorganism having a biphenyl-degrading (hereinafter also referred to as PCB-degrading) enzyme gene on the genome. It is found as a microorganism that can grow as a single carbon source. Examples of preferable microorganisms include, for example, Pseudomonas bacterium KK
S102 and KKS103 (Otsubo et al., Gene 256 (2000) p.
223-228), Comamonas testosteroni TK102 (Jou
rnal of Fermentation and Bioengineering, Vol. 81,
No. 6, pp.573-576. Complete degradation of polychl
orinated biphenyls by acombination of ultraviolet
and biological treatments. Shimura M. et al), Rhodococcus opacus TSP203 (Enzyme and Microbi
al Technology. Vol.23 p34-41 1998. Degradation of
polychlorinated biphenyl by cells of Rodococcus op
acus strain TSP203 immobilized in alginate and in
solution.), Rhodococcus RHA1 (Masai, E. et al., Ch
aracterization of biphenyl catabolic genes of gram
-positive polychlorinated biphenyl degrader Rhodoc
occus sp.RHA1. Appl. Environ. Microbiol. 1995. vol
61. p2079-2085), Burg Holderia LB400 and Pseudomonas pseudoalikarigenes KF707 (Gi
bson, DT et al., Oxidation of polychlorinated bipheny
ls by Pseudomonassp. strain LB400 and Pseudomonas
pseudoalcaligenes KF707. J. Bacteriol.vol175. p456
1-4564) and the like. Comamonas testosteroni TK102 and Rhodococcus opacus TSP
No. 203 has been deposited at the Institute of Biotechnology, Industrial Technology Institute, and the deposit number is Comamonas testosteroni TK1.
02 is FERM P-14591 and Rhodococcus opacus TSP203 is FERM P-15408.

【0016】シュードモナス属細菌KKS102、シュ
ードモナス属細菌KKS103、コマモナステストステ
ロニTK102、ロドッコカスオパカスTSP203、
ロドッコカスRHA1、ブルクホルデリアLB400及
びシュードモナス・シュードアリカリゲネスKF707
株においては、ビフェニル分解酵素遺伝子群は、クラス
ターをなしていることが知られている。例えば、シュー
ドモナス属細菌KKS102及びKKS103株では、
ビフェニル分解酵素遺伝子群は、bphE遺伝子から始
まるおよそ11kbのクラスターをなし、bphEから
bphA4までの発現は、bphA上流に存在するpE
プロモーターよりなされる(図2)。コマモナステスト
ステロニTK102、ブルクホルデリアLB400及び
シュードモナス・シュードアリカリゲネスKF707
も、図2に示した構造と非常に類似した遺伝子群を有す
る。これらの微生物における遺伝子群とその制御につい
ては、例えば、KF707株については、Versatile tr
anscription of biphenyl catabolic bph operon in Ps
eudomonas pseudoalcaligenes KF707. Watanabe T, Ino
ue R, Kimura N, Furukawa K. J Biol Chem 2000 Oct
6;275(40):31016-23に記載されており、LB400株の
制御遺伝子については、Microbiology 2001 Aug;147(Pt
8):2169-82Analysis of transcription of the bph lo
cus of Burkholderia sp. strain LB400 and evidence
that the ORF0 gene product acts as a regulator of
the bphA1 promoter. Beltrametti F, Reniero D, Back
haus S, Hofer B.に記載されている。
Pseudomonas bacteria KKS102, Pseudomonas bacteria KKS103, Comamonas testosteroni TK102, Rhodococcus opacus TSP203,
Rhodococcus RHA1, Burg Holderia LB400 and Pseudomonas pseudoalikarigenes KF707
It is known that the biphenyl-degrading enzyme gene group forms a cluster in the strain. For example, in Pseudomonas bacteria KKS102 and KKS103 strains,
The biphenyl degrading enzyme gene group forms a cluster of about 11 kb starting from the bphE gene, and the expression from bphE to bphA4 is pE existing in the upstream of bphA.
This is done by the promoter (Fig. 2). Comamonas testosteroni TK102, Burgholderia LB400 and Pseudomonas pseudoalikarigenes KF707
Also has a gene group very similar to the structure shown in FIG. Regarding the gene group and the regulation thereof in these microorganisms, for example, for the KF707 strain, Versatile tr
anscription of biphenyl catabolic bph operon in Ps
eudomonas pseudoalcaligenes KF707. Watanabe T, Ino
ue R, Kimura N, Furukawa K. J Biol Chem 2000 Oct
6; 275 (40): 31016-23. Regarding the regulatory gene of the LB400 strain, Microbiology 2001 Aug; 147 (Pt.
8): 2169-82 Analysis of transcription of the bph lo
cus of Burkholderia sp. strain LB400 and evidence
that the ORF0 gene product acts as a regulator of
the bphA1 promoter. Beltrametti F, Reniero D, Back
haus S, Hofer B.

【0017】これらのビフェニル分解酵素遺伝子群は、
ビフェニルだけでなくビフェニルの誘導体、特にPC
B、ジベンゾフランも基質とし、さらにナフタレンやそ
の誘導体も基質とする。本発明の微生物は、ビフェニル
の分解に関与する酵素遺伝子のプロモーター変異によ
り、ビフェニル又はその誘導体の分解活性が向上した微
生物であるので、環境汚染物質として知られたPCBや
ジベンゾフランの分解に有効である。
These biphenyl-degrading enzyme gene groups are
Not only biphenyl but also biphenyl derivatives, especially PC
B and dibenzofuran are also substrates, and naphthalene and its derivatives are also substrates. Since the microorganism of the present invention is a microorganism in which the decomposition activity of biphenyl or its derivative is improved by the promoter mutation of the enzyme gene involved in the decomposition of biphenyl, it is effective in the decomposition of PCB and dibenzofuran known as environmental pollutants. .

【0018】本発明の微生物は、ビフェニルの分解に関
与する酵素遺伝子のプロモーター変異により、ビフェニ
ル又はその誘導体の分解活性が向上した微生物である。
PCB分解に用いる場合は、該微生物は、少なくとも、
PCBから、無毒である安息香酸と2−ヒドロキシル−
6−オキソ−6−フェニルヘキサ−2,4−ジエン酸ま
での分解に関与する、BphA、BphB、BphC、
BphDの酵素の遺伝子、bphA、bphB、bph
C、bphDの遺伝子群の発現が高められたもの、及び
/又は、これらの遺伝子が構成的に発現されるものであ
ることが好ましい。ここでビフェニル分解酵素の構成的
な発現とは、ビフェニルが存在しない条件下でも、ビフ
ェニル分解酵素が発現され、及び/又はカタボライトリ
プレッションを受けずに、他の炭素源の存在下でも、ビ
フェニル分解酵素の発現が高いまま保持されることを意
味する。
The microorganism of the present invention is a microorganism in which the decomposition activity of biphenyl or its derivative is improved by the promoter mutation of the enzyme gene involved in the decomposition of biphenyl.
When used for PCB degradation, the microorganism is at least
From PCB, non-toxic benzoic acid and 2-hydroxyl-
BphA, BphB, BphC, involved in the decomposition to 6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid,
BphD enzyme gene, bphA, bphB, bph
Those in which the expression of C, bphD genes is enhanced, and
/ Or it is preferable that these genes are constitutively expressed. Here, the constitutive expression of biphenyl degrading enzyme means that the biphenyl degrading enzyme is expressed and / or is not subjected to catabolite repression even in the absence of biphenyl, and is also decomposed in the presence of another carbon source. It means that the expression of the enzyme remains high.

【0019】プロモーター変異としては、プロモーター
領域の置換、欠失、挿入、及び/又は付加変異導入が挙
げられ、これらの方法は当業者に周知のものである。な
かでも、ビフェニル分解微生物の、ビフェニル分解酵素
プロモーターを特異的に変異させる方法として、相同的
組換えの手法を用いることが好ましい。
The promoter mutation includes substitution, deletion, insertion, and / or addition mutation introduction of the promoter region, and these methods are well known to those skilled in the art. Above all, it is preferable to use a method of homologous recombination as a method for specifically mutating the biphenyl-degrading enzyme promoter of the biphenyl-degrading microorganism.

【0020】これらの微生物においては、大腸菌の遺伝
子発現系が機能することが確認されている。したがっ
て、一般的に大腸菌において公知のプロモーターの遺伝
子組換え技術で用いられる周知のプロモーター等を、相
同的組換えの手法により分解微生物の野生型のプロモー
ターと置換することにより、分解酵素の発現量を増加さ
せ、及び/又は構成的に発現させることが可能となる。
本発明で用いることができる大腸菌のプロモーターとし
ては、特に制限されるものではないが、機能解析がなさ
れ入手が容易な大腸菌のプロモーターとして、T7プロ
モーター、T3プロモーター、phoAプロモーター、
tetプロモーター、lacプロモーター、trpプロ
モーター、SP6プロモーター、p10プロモーター、
CAGプロモーター、CMVプロモーター、PGKプロ
モーター、pol IIプロモーター等が挙げられる。
It has been confirmed that the gene expression system of Escherichia coli functions in these microorganisms. Therefore, the expression level of the degrading enzyme can be increased by substituting the wild-type promoter of the degrading microorganism by the method of homologous recombination for the well-known promoter generally used in the gene recombination technique of the known promoter in E. coli. It can be increased and / or constitutively expressed.
The E. coli promoter that can be used in the present invention is not particularly limited, but E. coli promoters that have been functionally analyzed and are easily available include T7 promoter, T3 promoter, phoA promoter,
tet promoter, lac promoter, trp promoter, SP6 promoter, p10 promoter,
Examples thereof include CAG promoter, CMV promoter, PGK promoter and pol II promoter.

【0021】あるいは、大腸菌のプロモーター置換に代
えて、野生型の遺伝子から負の制御因子の結合部位を欠
損させたプロモーター配列を人為的に合成し、この配列
で、相同的組換え手法により、ゲノムのプロモーターを
置換することもできる。
Alternatively, instead of replacing the promoter of Escherichia coli, a promoter sequence in which a binding site for a negative regulatory factor is deleted from a wild-type gene is artificially synthesized, and a homologous recombination technique is used to generate a genome sequence using this sequence. It is also possible to replace the promoter.

【0022】相同的組換えは、直鎖DNAを微生物内に
導入して形質転換された微生物を選択することにより得
られる。分解微生物を形質転換し、相同的組換えを起こ
す方法としては、各微生物に対して一般に用いられる形
質転換方法、例えば塩化カルシウムを使用するカルシウ
ム処理、リン酸カルシウム法によるトランスフェクショ
ン、エレクトロポレーション、またはリポフェクション
などが適用できる(Sambrookら, Molecular Biology: A
Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold
Spring Harbor, New York 1989など)。
Homologous recombination is obtained by introducing a linear DNA into a microorganism and selecting a transformed microorganism. As a method for transforming a degrading microorganism and causing homologous recombination, a transformation method generally used for each microorganism, for example, calcium treatment using calcium chloride, transfection by the calcium phosphate method, electroporation, or lipofection is used. (Sambrook et al., Molecular Biology: A
Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold
Spring Harbor, New York 1989 etc.).

【0023】本発明においては、ビフェニル分解酵素遺
伝子の上流に、所望のプロモーターを挿入する手段とし
て、bphE上流(翻訳開始地点を+1として)−12
84から−400の配列(配列番号7)を有する断片又
はその部分断片、組み込みのマーカー遺伝子、制限酵素
部位、及びbphE上流(翻訳開始地点を+1として)
−242から+3の配列(配列番号8)を有する断片又
はその部分断片を含有する、プロモーター置換用DNA
断片も提供される。このプロモーター置換用DNA断片
の制限酵素部位に正方向で所望のプロモーターを挿入し
た後、DNA断片をPCB分解菌に導入し、マーカー遺
伝子の発現を指標に形質転換株を選択することにより、
bphEの上流のプロモーターが所望のプロモーターで
置換され、ビフェニル及びその誘導体の分解活性が向上
した株を得ることができる。
In the present invention, as a means for inserting a desired promoter upstream of the biphenyl degrading enzyme gene, bphE upstream (translation initiation site is +1) -12
A fragment having a sequence of 84 to -400 (SEQ ID NO: 7) or a partial fragment thereof, an integrated marker gene, a restriction enzyme site, and upstream of bphE (translation initiation site is +1)
DNA for promoter replacement containing a fragment having a sequence of -242 to +3 (SEQ ID NO: 8) or a partial fragment thereof
Fragments are also provided. By inserting a desired promoter in the forward direction at the restriction enzyme site of this promoter-replacement DNA fragment, the DNA fragment is introduced into a PCB-degrading bacterium, and a transformant strain is selected using the expression of the marker gene as an index.
It is possible to obtain a strain in which the promoter upstream of bphE is replaced with a desired promoter and the degradation activity of biphenyl and its derivatives is improved.

【0024】[0024]

【実施例】本実施例には、PCB分解微生物シュードモ
ナス属細菌(Pseudomonas sp.)KKS102株および
シュードモナス属細菌KKS102株にナリジキシン酸
耐性遺伝子を導入したシュードモナス属細菌KKS10
3株の両菌株を用いた。遺伝子操作を行うための鋳型と
してはシュードモナス属細菌KKS103株より抽出し
たPCB分解遺伝子群を用いた。抽出にはキアゲン社製
のDNA分離キット(DneasyTM Tissue System)を用
い、添付の操作手順書に従ってDNAの抽出を行った。
PCB遺伝子群はbphE遺伝子から始まるおよそ11
kbのクラスターをなし、bphEからbphA4まで
の発現は、bphA上流に存在するpEプロモーターよ
りなされる(図2)。
Example In this example, a Pseudomonas sp. Strain KKS102 and a Pseudomonas strain KKS102 strain into which a nalidixic acid resistance gene was introduced were introduced into a PCB-degrading microorganism Pseudomonas sp.
Both strains of 3 strains were used. As a template for gene manipulation, a PCB degrading gene group extracted from Pseudomonas bacterium strain KKS103 was used. A DNA separation kit (Dneasy ™ Tissue System) manufactured by Qiagen was used for extraction, and DNA was extracted according to the attached procedure manual.
The PCB gene group starts from the bphE gene and is about 11
Expression of bphE to bphA4 forming a kb cluster is performed by the pE promoter existing upstream of bphA (FIG. 2).

【0025】PCB分解酵素を発現させるにあたって注
意すべきことは、プロモーターは強ければ強いほど良い
わけではなく、最大の分解効率をもたらす強度が存在す
るということである。そこで次に示す4種のプロモーター
を作製し、そのもたらす分解能について検討を行なった。
A point to be noted in expressing the PCB degrading enzyme is that the stronger the promoter is, the better it is, and the strength that provides the maximum degrading efficiency exists. Therefore, we made the following four types of promoters and examined the resulting resolution.

【0026】作成したプロモーターは、tacプロモ
ーター(配列番号1)、rrnBプロモーター(配列
番号2、rrnBは大腸菌に7つあるリボゾーマルRN
Aオペロンのうちのひとつ)大腸菌のコンセンサス配
列をもとに作製したpEcoliプロモーター(配列番
号3)、および、pEプロモーター(シュードモナス
属細菌KKS103株のPCB遺伝子群のプロモータ
ー)の負の制御因子の結合部位を含まないコアプロモー
ター(pEcoreプロモーター)(配列番号4)であ
る。これらのプロモーターは末端にEcoRIおよびX
balの接着末端を持つように合成DNAを用いて作製
した。これらのプロモーターの配列を図3に示す。図3
において、pE0は、野生型のプロモーター配列(配列
番号5)を示す。図3において、下線部は、−35ボッ
クス(GTGTTT)と−10ボックス(TATAAT)を示す。
The prepared promoters are tac promoter (SEQ ID NO: 1), rrnB promoter (SEQ ID NO: 2, rrnB are seven ribosomal RNs in E. coli).
One of the A operons) pEcoli promoter (SEQ ID NO: 3) prepared based on the consensus sequence of Escherichia coli, and a binding site for a negative regulatory factor of the pE promoter (promoter of PCB gene group of Pseudomonas strain KKS103 strain) Is a core promoter (pEcore promoter) not containing (SEQ ID NO: 4). These promoters have EcoRI and X at the ends.
It was prepared using synthetic DNA so that it had bal cohesive ends. The sequences of these promoters are shown in FIG. Figure 3
In, pE0 represents the wild-type promoter sequence (SEQ ID NO: 5). In FIG. 3, underlined parts indicate −35 box (GTGTTT) and −10 box (TATAAT).

【0027】次いで、作成したプロモーターの強度を測
定するために、各々のプロモータ下流にlacZ遺伝子
を挿入したプラスミドを、pKLZ−Aを用いて作製し
た。pKLA−Zは、トランスポゾンTn5由来のカナ
マイシン耐性遺伝子、プラスミドpMC1403由来の
lacZ遺伝子とマルチクローニングサイト(EcoRI,Sm
aI,BamHI)より構成されるものである。マルチクローニ
ングサイトに種々のプロモーター領域を挿入し、シュー
ドモナス属細菌KKS103株に形質転換を行い、t
acプロモーター(配列番号1)からlacZが発現す
るプラスミドが導入されたKLZ301、rrnBプ
ロモーター(配列番号2)からlacZが発現するプラ
スミドが導入されたKLZ401、pEcoliプロ
モーター(配列番号3)からlacZが発現するプラス
ミドが導入されたKLZ952−04、および、pE
coreプロモーター(配列番号4)からlacZが発
現するプラスミドが導入されたKLZ201、pE0
プロモーターからlacZが発現するプラスミドが導入
されたKLZ12を取得した。これらの菌株について、
β−ガラクトシダーゼ活性を測定し、プロモーター活性
の評価を行った。
Next, in order to measure the strength of the prepared promoter, a plasmid having the lacZ gene inserted downstream of each promoter was prepared using pKLZ-A. pKLA-Z is a kanamycin resistance gene derived from transposon Tn5, a lacZ gene derived from plasmid pMC1403, and a multicloning site (EcoRI, Sm).
aI, BamHI). Various promoter regions were inserted into the multi-cloning site, and the Pseudomonas bacterium strain KKS103 was transformed with t
KLZ301 in which a plasmid expressing lacZ was introduced from the ac promoter (SEQ ID NO: 1), KLZ401 in which a plasmid expressing lacZ was introduced from the rrnB promoter (SEQ ID NO: 2), and lacZ was expressed from the pEcoli promoter (SEQ ID NO: 3) KLZ952-04 into which the plasmid was introduced, and pE
KLZ201, pE 0 into which a plasmid expressing lacZ was introduced from the core promoter (SEQ ID NO: 4)
KLZ12 into which a plasmid expressing lacZ was introduced from the promoter was obtained. For these strains,
The β-galactosidase activity was measured and the promoter activity was evaluated.

【0028】その一方で、分解効率の最適化を容易に行
うためには、種々のプロモーターを簡便にビフェニル分
解遺伝子群上流に組み込むことのできる系を構築するた
めに、まず鍵となるマスタープラスミド(pKH96
6)を作製した。pKH966は、pKTY320::T
n5から作製したプラスミドであり、以下の特徴を有す
る(図4(1)参照)。pKTY320::Tn5は論文
Nagata, Y., R. Imai, A.Sakai, M. Fukuda, K. Yano,
and M. Takagi. 1993, Isolation and characterizatio
n of Tn5-induced mutants of Pseudomonas paucimobil
is UT26 defectivein gamma-hexachlorocyclohexane de
hydrochlorinase (LinA). Biosci Biotechnol Biochem.
57(5):703-9に記載されている。
On the other hand, in order to easily optimize the degradation efficiency, in order to construct a system in which various promoters can be easily integrated upstream of the biphenyl-degrading gene group, the key master plasmid ( pKH96
6) was produced. pKH966 is pKTY320 :: T
It is a plasmid prepared from n5 and has the following features (see FIG. 4 (1)). pKTY320 :: Tn5 is a paper
Nagata, Y., R. Imai, A.Sakai, M. Fukuda, K. Yano,
and M. Takagi. 1993, Isolation and characterizatio
n of Tn5-induced mutants of Pseudomonas paucimobil
is UT26 defectivein gamma-hexachlorocyclohexane de
hydrochlorinase (LinA). Biosci Biotechnol Biochem.
57 (5): 703-9.

【0029】組込みのマーカー遺伝子としてトランス
ポゾンTn5由来のカナマイシン耐性遺伝子を持つ。そ
の向きは組込みが行われた際にbphE遺伝子の逆向き
になる向きである。このマーカー遺伝子は、必要に応じ
て一般的にマーカー遺伝子として使用される他の抗生物
質耐性遺伝子を用いることができる。
It has a kanamycin resistance gene derived from transposon Tn5 as an integrated marker gene. The orientation is the opposite of the bphE gene when integration is performed. As this marker gene, another antibiotic resistance gene generally used as a marker gene can be used if necessary.

【0030】EcoRI、SpeI、EcoT221、XbaI切断部位より
なるマルチクローニングサイトを持つ。マスタープラス
ミドから種々のプロモーターを持つプラスミドを派生し
て作製するには、この部位にbphE方向に転写が行わ
れるようにプロモーター配列を連結する。 転写ターミネーターを、との間に持つ。上流からの
転写のリードスルーを排除することにより、組み込んだ
プロモーターの評価をより厳密に行うことが可能であ
る。転写ターミネーターは典型的なステムループ(CGCGG
CCGCとGCGGCCGCGがステムを、ATGCAAがループをなす)
およびそれに続く連続したTの配列を有する配列(CGCG
GCCGCATGCAAGCGGCCGCGTTTTTTT、配列番号6)として、合
成DNAを用いて作製した。
It has a multi-cloning site consisting of EcoRI, SpeI, EcoT221 and XbaI cleavage sites. To derive plasmids having various promoters from the master plasmid, a promoter sequence is ligated to this site so that transcription is carried out in the bphE direction. It has a transcription terminator between and. By eliminating the read-through of transcription from the upstream, it is possible to more strictly evaluate the incorporated promoter. The transcription terminator is a typical stem-loop (CGCGG
(CCGC and GCGGCCGCG form a stem, ATGCAA forms a loop)
And a sequence having a sequence of consecutive Ts (CGCG
GCCGCATGCAAGCGGCCGCGTTTTTTT, SEQ ID NO: 6) was prepared using synthetic DNA.

【0031】組込み用のDNA断片として、bphE
上流(翻訳開始地点を+1として)−1284から−4
00の配列(配列番号7)を持つ。 組込用のDNA断片として、bphE上流(翻訳開始
地点を+1として)−242から+3の配列(配列番号
8)を持つ。 以上のDNA配列は、組み込まれたときにbphEから
遠い順に、、bphE上流(翻訳開始地点を+1とし
て)−1284から−400の配列(配列番号7)、
カナマイシン耐性遺伝子、転写ターミネーター、マ
ルチクローニングサイト、bphE上流(翻訳開始地
点を+1として)−242から+3の配列(配列番号
8)となるように配置されている。
As a DNA fragment for integration, bphE
Upstream (translation start point is +1) -1284 to -4
It has a sequence of 00 (SEQ ID NO: 7). As a DNA fragment for integration, it has a sequence from -242 to +3 (SEQ ID NO: 8) upstream of bphE (translation initiation site is +1). The above DNA sequences are, in the order distant from bphE when integrated, the sequence of bphE upstream (translation initiation site is +1) -1284 to -400 (SEQ ID NO: 7),
The kanamycin resistance gene, the transcription terminator, the multi-cloning site, and the bphE upstream (with the translation start point as +1) are arranged so as to be the sequence from -242 to +3 (SEQ ID NO: 8).

【0032】このプラスミドpKH966は、以下の方
法により、bphEのプロモーター領域(−1284〜
−400と−242〜+3)、Tn5由来カナマイシン
耐性遺伝子、合成転写ターミネーター、マルチクローニ
ングサイトをpHSG399に組み込みpKH966を
作った。
This plasmid pKH966 was prepared by the following method using the bphE promoter region (-1284 to
-400 and -242 to +3), a Tn5-derived kanamycin resistance gene, a synthetic transcription terminator, and a multiple cloning site were incorporated into pHSG399 to prepare pKH966.

【0033】まず、bphEのプロモーター領域(−1
284〜−400)をPCRで増幅した(断片1とす
る)。ここでPCRは、94℃5分間の処理の後、94
℃15秒間、60℃30秒間、74℃30秒間のサイク
ルを30回行ない、ついで74℃10分間の処理を行な
った(以下PCRについては同様の条件で行なった)。
酵素はKODポリメラーゼ(TOYOBO)を使用し
た。断片1の増幅のために用いたプライマーは、TTCAAG
CTTGTCGAGCACGGCGCCCATG(promA2、配列番号9)
および、CCGGGCTGACACATTGATGC(promB、配列番号
10)であった。
First, the promoter region of bphE (-1
284 to -400) was amplified by PCR (fragment 1). Here, PCR is performed at 94 ° C. for 5 minutes, and then 94
A cycle of 15 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 74 ° C. for 30 seconds was repeated 30 times, and then treatment at 74 ° C. for 10 minutes was performed (hereinafter, PCR was performed under the same conditions).
As the enzyme, KOD polymerase (TOYOBO) was used. The primer used for amplification of fragment 1 was TTCAAG
CTTGTCGAGCACGGCGCCCATG (promA2, SEQ ID NO: 9)
And CCGGGCTGACACATTGATGC (promB, SEQ ID NO: 10).

【0034】次いでTn5由来カナマイシン耐性遺伝子
をPCRで増幅した(断片2とする)。このときのプラ
イマー配列は、GGGCGAAGAACTCCAGCATG(KmB:配列番
号11)およびCCCAGTCTAGACGTTGTAAAACG(KmD、配
列番号12)を用いた。KmD(配列番号12)にはXb
aI(TCTAGA)サイトが組み込まれている。
Next, the kanamycin resistance gene derived from Tn5 was amplified by PCR (fragment 2). The primer sequences used at this time were GGGCGAAGAACTCCAGCATG (KmB: SEQ ID NO: 11) and CCCAGTCTAGACGTTGTAAAACG (KmD, SEQ ID NO: 12). Xb for KmD (SEQ ID NO: 12)
The aI (TCTAGA) site is incorporated.

【0035】そして、bphEのプロモーター領域(−
242〜+3)をPCRで増幅した(断片3とする)。
このときのプライマー配列は、GGCTCTAGACGCTTCGGTGCTC
ATCCATG(promC、配列番号13)およびCGGGGATCCAT
TCGAGATTTCTCC(promD2、配列番号14)を用い
た。
Then, the promoter region of bphE (-
242 to +3) was amplified by PCR (fragment 3).
The primer sequence at this time is GGCTCTAGACGCTTCGGTGCTC
ATCCATG (promC, SEQ ID NO: 13) and CGGGGATCCAT
TCGAGATTTCTCC (promD2, SEQ ID NO: 14) was used.

【0036】断片1、2および3の結合は、Nikawa, J.
and Kawabata, M.: PCR- and ligation-mediated synt
hesis of marker cassettes with long flanking homol
ogyregions for gene disruption in Saccharomyces ce
revisiae. Nucleic Acids Res.26 (1998) 860-1.に記載
された方法を改良して連結した。この方法を用いること
によって、2つの断片が適切な方向で結合されたものだ
けを容易に得ることができる。
The linkage of fragments 1, 2 and 3 is as described by Nikawa, J.
and Kawabata, M .: PCR- and ligation-mediated synt
hesis of marker cassettes with long flanking homol
ogyregions for gene disruption in Saccharomyces ce
Nucleic Acids Res. 26 (1998) 860-1. The method described in revisiae. By using this method, it is possible to easily obtain only those in which the two fragments are linked in the proper orientation.

【0037】まず断片1と2をligaseによって結合し、
結合したDNA断片を鋳型に、プライマーpromA2
(配列番号9)とKmD(配列番号12)を用いてPC
Rによって増幅した。増幅されたDNA断片(断片4と
する)では、プロモーター領域(−1284〜−40
0)とカナマイシン耐性遺伝子は図4に示すように配さ
れていた。
First, fragments 1 and 2 were ligated with each other by ligase,
Using the bound DNA fragment as a template, the primer promA2
PC using (SEQ ID NO: 9) and KmD (SEQ ID NO: 12)
Amplified by R. In the amplified DNA fragment (referred to as fragment 4), the promoter region (-1284 to -40
0) and the kanamycin resistance gene were arranged as shown in FIG.

【0038】次に、断片2と3をligaseによって結合
し、結合断片を鋳型にプライマーKmB(配列番号1
1)とpromD2(配列番号14)を用いてPCRに
よって増幅した。これにより、カナマイシン耐性遺伝子
とプロモーター領域(−242〜+3)とが、図4に示
すように配された断片が増幅された(断片5とする)。
Next, fragments 2 and 3 were ligated with ligase, and the ligated fragment was used as a template for primer KmB (SEQ ID NO: 1
Amplified by PCR using 1) and promD2 (SEQ ID NO: 14). As a result, a fragment in which the kanamycin resistance gene and the promoter region (−242 to +3) were arranged as shown in FIG. 4 was amplified (referred to as fragment 5).

【0039】こうして得られた断片4と断片5とを混合
し、96℃、10分間おいた後、30分かけて40℃ま
で温度を下げ、断片4と断片5とをアニールさせ、DN
Aポリメラーゼを作用させてDNA断片を伸長させた。
伸長後、promA2(配列番号9)とpromD2
(配列番号14)をプライマーとして用いてもちいてP
CR増幅を行ない、断片1、2、3が連結された断片を
得た(断片6とする)。断片6中では、プロモーター領
域(−1284〜−400)、カナマイシン耐性遺伝
子、プロモーター領域(−242〜+3)が図4に示す
ように配されている。
The fragments 4 and 5 thus obtained were mixed, and the mixture was kept at 96 ° C. for 10 minutes and then cooled to 40 ° C. over 30 minutes to anneal the fragments 4 and 5 to DN.
The DNA fragment was extended by the action of A polymerase.
After extension, promA2 (SEQ ID NO: 9) and promD2
Using (SEQ ID NO: 14) as a primer
CR amplification was performed to obtain a fragment in which fragments 1, 2, and 3 were ligated (designated as fragment 6). In the fragment 6, the promoter region (-1284 to -400), the kanamycin resistance gene, and the promoter region (-242 to +3) are arranged as shown in FIG.

【0040】この断片6をプラスミドpHSG399の
適当な部位に組み込んだ。すなわち、カナマイシン耐性
遺伝子のATGの少し上流にあるBglIIと、クローニングサ
イト中のXbaIで消化後、そこに合成ターミネーター、K
m用のプロモーター、プロモータークローニング部位
(EcoRI、SpeI、EcoT221、XbaI)を組み込み、プラスミ
ドpKH966を得た。
This fragment 6 was incorporated into the plasmid pHSG399 at an appropriate site. That is, after digestion with BglII, which is slightly upstream of ATG of the kanamycin resistance gene, and XbaI in the cloning site, a synthetic terminator K
A promoter for m and a promoter cloning site (EcoRI, SpeI, EcoT221, XbaI) were incorporated to obtain a plasmid pKH966.

【0041】図4(2)は、上記プロモーターを、マス
タープラスミドpK966のEcoRIおよびXbaI部位に挿
入したプラスミドを示す。
FIG. 4 (2) shows a plasmid in which the above promoter is inserted into the EcoRI and XbaI sites of the master plasmid pK966.

【0042】ついでベクターのHindIII及びBamHI部位を
利用して、HindIII及びBamHI部位で切断し、bphE
上流(翻訳開始地点を+1として)−1284から−4
00の配列、カナマイシン耐性遺伝子、転写ターミ
ネーター、クローン化プロモーター、bphE上流
(翻訳開始地点を+1として)−242から+3の配列
を含む断片を得た。
Then, the HindIII and BamHI sites of the vector were used to cut at the HindIII and BamHI sites to obtain bphE.
Upstream (translation start point is +1) -1284 to -4
A fragment containing the sequence 00, the kanamycin resistance gene, the transcription terminator, the cloned promoter, and the sequence bphE upstream (with the translation start site as +1) -242 to +3 was obtained.

【0043】シュードモナス属細菌KKS103株に相
同的組換えを起こさせるためには、組込用プラスミド上
を制限酵素HindIIIびBamHIで切断し、得られたプロモー
ター領域を含む直鎖伏DNAを、エレクロトポレーショ
ン法を用いてシュードモナス属細菌KKS103株に形
質転換を行った。具体的には、まず、菌株を適当な培地
で、OD650=0.5まで培養し、菌体を集菌した。こ
れをオートクレーブした水(0℃)1mlに懸濁し、エ
ッペンドルフチューブに移した。さらに水1.5mlで
(0℃)5回以上洗浄した後、およそ40μlの菌体懸
濁液をDNA溶液(冷やしておく)と混合した。この液
を冷やしておいたエレクトロポレーション用のキュベッ
ト(電極間が0.1cmのもの)に移した。この状態
で、エレクトロポレーションを、200Ω、25μF、
1.8kVの条件で行なった。
In order to cause homologous recombination in Pseudomonas strain KKS103 strain, the integrative plasmid was cleaved with restriction enzymes HindIII and BamHI, and the obtained linear linear DNA containing the promoter region was electrocloned. The Pseudomonas bacterium strain KKS103 was transformed using the poration method. Specifically, first, the strain was cultured in an appropriate medium to OD 650 = 0.5 to collect the bacterial cells. This was suspended in 1 ml of autoclaved water (0 ° C.) and transferred to an Eppendorf tube. After further washing with 1.5 ml of water (0 ° C.) five times or more, about 40 μl of the bacterial cell suspension was mixed with the DNA solution (cooled). This solution was transferred to a chilled electroporation cuvette (having a distance between the electrodes of 0.1 cm). In this state, electroporation was performed at 200Ω, 25μF,
It was performed under the condition of 1.8 kV.

【0044】この後、直ちにSOC培地を500μl加
え、適当な時間のインキュベーションの後、適当な抗生
物質を含む培地にまいた。
Immediately thereafter, 500 μl of SOC medium was added, and after incubation for an appropriate time, the medium was plated with an appropriate antibiotic.

【0045】この方法では、直鎖DNAを用いるので、
プロモーター領域の上流と下流とで相同組み換えを起こ
したものだけがカナマイシン耐性となることが期待され
る。したがって、選別された株は図4(3)で示したよ
うに、ゲノム上のオリジナルのプロモーター領域(bp
hE上流(翻訳開始地点を+1として)−1284から
+30の領域)が上記の人為的に作成されたプロモータ
領域と置換されたものである。
Since linear DNA is used in this method,
Only those that undergo homologous recombination upstream and downstream of the promoter region are expected to become kanamycin resistant. Therefore, as shown in FIG. 4 (3), the selected strains have the original promoter region (bp
The hE upstream (region from translation start point to +1) from -1284 to +30 is replaced with the above-mentioned artificially produced promoter region.

【0046】(結果)導入したプロモーターの強度を1
acZをレポーターとして評価したところ、tacプロ
モーターが一番強い活性を示した(pE0プロモーター
の約9倍)。rrnBプロモーターが2番目に強く(p
0プロモーターの約5.6倍)、順にpEcoreプ
ロモーター(pE0プロモーターの約4.3倍)、pE
coliプロモーター(pE0プロモーターの約1.6
倍)であった(図5)。
(Result) The strength of the introduced promoter was set to 1
When the acZ was evaluated as a reporter, the tac promoter showed the strongest activity (about 9 times that of the pE 0 promoter). The rrnB promoter is the second strongest (p
E 0 about 5.6 times of the promoter), in turn about 4.3 times the pEcore promoter (pE 0 promoter), pE
coli promoter (about 1.6 of pE 0 promoter)
Fold) (Fig. 5).

【0047】相同組み換えを用い、作成したプロモータ
ーをシュードモナス属細菌KKS103株に組み込み、
組み換え体KH968株(tacプロモーター)、KH
967株(rmBプロモーター)、KH952−04株
(pEcoli)、およびKH981株(pEcor
e)を得た。それぞれの株についてのPCB分解活性
を、BphD活性を指標にして評価を行った(図6)。
BphD活性のアッセイは、以下の通り調製したHOP
DAを用いて行なった。
The promoter prepared by homologous recombination was incorporated into Pseudomonas strain KKS103 strain,
Recombinant KH968 strain (tac promoter), KH
967 strain (rmB promoter), KH952-04 strain (pEcoli), and KH981 strain (pEcor).
e) was obtained. The PCB degrading activity of each strain was evaluated using the BphD activity as an index (FIG. 6).
BphD activity assay was performed using HOP prepared as follows.
Performed using DA.

【0048】(HOPDAの精製)HOPDAは市販さ
れていないため、市販されている2,3−DHBPをB
phCを発現する大腸菌によりHOPDAへと変換した
後精製する系を確立した。まず、bphCを保持するプ
ラスミド、pUC119+bphCで大腸菌を形質転換
し、アンピシリンを含むLB培地で大腸菌を培養し、O
660が1程度になったらIPTGを終濃度1mMとな
るように添加しさらに3時間培養する。ついで集菌し、
50mMのリン酸カリウムバッファー(pH7.4)で
一度洗浄する。再度、同じバッファーに懸濁し、この懸
濁液を二分し、一方に2,3−DHBPを加える。激し
く撹拌しながら30分置く。遠心して上清をとり、未反
応の2,3−DHBPを反応させるために、二分してお
いた残りの懸濁液を加え、さらに撹拌しながら30分置
く。ついで遠心して上清を得る。ここへ水酸化ナトリウ
ム溶液を加えpHを12以上にし、酢酸エチルを加え
る。このpHではHOPDAは水相に残る。酢酸エチル
相を除いた後の水相に塩酸を加えpHを2以下にする。
ここに再び、酢酸エチルを加える。このpHではHOP
DAは酢酸エチル相に移るので、酢酸エチル相を取り出
し、減圧下で酢酸エチルを揮発させる。得られた固形物
をHPLCバッファー(HPLCバッファー:40%ア
セトニトリル、0.1%トリフルオロ酢酸、59.9%
水)に溶かし、逆相カラム(GLサイエンス社のODS
−2カラム)にかける。HOPDAの酸性条件下におけ
る極大吸収波長である342nmを連続的に測定する。
流速1ml/minで流し、およそ8.5分後に溶出す
る画分を集める。この画分はアルカリ条件下で黄色を呈
する。得られた画分を酢酸エチルで抽出した後に減圧下
で酢酸エチルを揮発させ、HOPDAを得る。HOPD
Aの保存は−80℃で行なう。HOPDAの濃度はモル
吸光計数19800を用いて計算した。
(Purification of HOPDA) Since HOPDA is not commercially available, commercially available 2,3-DHBP is used as B.
A system was established in which E. coli expressing phC was converted to HOPDA and then purified. First, Escherichia coli was transformed with pUC119 + bphC, which is a plasmid carrying bphC, and was cultured in LB medium containing ampicillin.
When D 660 reaches about 1, IPTG is added to a final concentration of 1 mM, and the mixture is further cultured for 3 hours. Then collect the bacteria,
Wash once with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.4). Resuspend in the same buffer again, divide this suspension in two, and add 2,3-DHBP to one. Let stand for 30 minutes with vigorous stirring. The supernatant is taken by centrifugation, and in order to react unreacted 2,3-DHBP, the remaining suspension which has been divided in two is added, and the mixture is left for 30 minutes while stirring. Then, it is centrifuged to obtain a supernatant. A sodium hydroxide solution is added thereto to adjust the pH to 12 or more, and ethyl acetate is added. At this pH, HOPDA remains in the aqueous phase. After removing the ethyl acetate phase, hydrochloric acid is added to the aqueous phase to adjust the pH to 2 or less.
Here again ethyl acetate is added. HOP at this pH
Since DA moves to the ethyl acetate phase, the ethyl acetate phase is taken out and the ethyl acetate is volatilized under reduced pressure. The obtained solid matter was subjected to HPLC buffer (HPLC buffer: 40% acetonitrile, 0.1% trifluoroacetic acid, 59.9%).
Dissolve in water, reverse phase column (GL Science ODS)
-2 column). The maximum absorption wavelength of 342 nm under the acidic condition of HOPDA is continuously measured.
Flow at a flow rate of 1 ml / min and collect the fractions that elute after approximately 8.5 minutes. This fraction has a yellow color under alkaline conditions. The obtained fraction is extracted with ethyl acetate, and then ethyl acetate is volatilized under reduced pressure to obtain HOPDA. HOPD
Storage of A is performed at -80 ° C. The concentration of HOPDA was calculated using a molar extinction coefficient of 19800.

【0049】(BphD 活性のアッセイ)BphD活
性を測定するために、まず、細胞をサンプルバッファー
(10%グリセリンを含む、50mMリン酸カリウムバ
ッファー(pH8.0))で一度洗浄し、同じバッファ
ー1mlに再懸濁した。これを超音波により細胞を破壊
し、15,000rpm、10分間の遠心分離にかけ、
上清(粗抽出液)をBphD活性のアッセイに供した。
BphD活性のアッセイのために、BphDの基質であ
るHOPDAをOD43 4が0.5から1.5となるよう
にサンプルバッファーで希釈した。HODPAは、大坪
ら、Gene 256(2000)p.223-228に記載されている方法の
従い以下の通り調製した。粗抽出液を前もって30℃に
温めたHOPDA溶液に添加し、OD43 4の減少を3分
間測定し、時間に比例したOD434の減少の割合をBp
hD活性算出に用いた。1UのBphD活性を、1分間
に1nmolの2−ヒドロキシ−6−オキソ−6−フェ
ニルヘキサ−2,4−ジエン酸(dienoic acid)を転換
するのに必要な活性と定義した。活性算出には、2−ヒ
ドロキシ−6−オキソ−6−フェニルヘキサ−2,4−
ジエン酸(dienoic acid)について、モル吸光係数19
800を用いた。粗抽出液の蛋白質量は、プロテインア
ッセイキット(Bio-Rad,Heercules,Calif.)を用いて測定
した。
(Assay for BphD activity) In order to measure BphD activity, first, cells were washed once with a sample buffer (50 mM potassium phosphate buffer (pH 8.0) containing 10% glycerin) and added to 1 ml of the same buffer. Resuspended. The cells are disrupted by ultrasonic waves, centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes,
The supernatant (crude extract) was assayed for BphD activity.
For BphD activity assay, HOPDA a substrate for BphD diluted in sample buffer to OD 43 4 is 1.5 to 0.5. HODPA was prepared as follows according to the method described in Otsubo et al., Gene 256 (2000) p.223-228. Was added a crude extract in advance to HOPDA solution warmed to 30 ° C., and measuring the decrease in OD 43 4 3 minutes, the rate of decrease of OD 434 which is proportional to the time Bp
It was used for hD activity calculation. 1 U of BphD activity was defined as the activity required to convert 1 nmol of 2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid in 1 minute. To calculate the activity, 2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-
For dienoic acid, molar extinction coefficient 19
800 was used. The protein amount of the crude extract was measured using a protein assay kit (Bio-Rad, Heercules, Calif.).

【0050】その結果、KH981株(pEcoreプ
ロモーター)が一番強い活性を示した。KH981株の
活性は元株であるシュードモナス属細菌KKS103株
の3.6倍であった。KH952−04株(pEcol
iプロモーター)はシュードモナス属細菌KKS103
株の1.8倍の活性を有していることがわかった。KH
968株(tacプロモーター)とKH967株(rr
nBプロモーター)では、シュードモナス属細菌KKS
103株よりも分解活性が低下していることがわかっ
た。これら2株においては、過剰にPCB遺伝子群の転
写が行われたために、かえって活性が低下したものと考
えられる。この結果は、分解効率の良い菌を育種するため
には、単に強力なプロモーターを用いるのではなく、種々
の強度のプロモーター配列についてその効果を調べ、最
適化を行うことが必須であることを示しており、具体的
にはlacZを指標にして評価した変異(置換)プロモ
ーターのプロモーター強度が、野生型を上回りかつ5倍
以下程度であることが好ましい。この要件を満たしたK
H981株及びKH952−04株は、本発明に好まし
く用いられるPCB分解菌である。一般的には、ビフェ
ニルの存在により、誘導される程度の発現(KKS10
3株では5倍程度)が構成的に行なわれるような増幅度
が好ましいものと考えられる。
As a result, the KH981 strain (pEcore promoter) showed the strongest activity. The activity of the KH981 strain was 3.6 times that of the original strain Pseudomonas strain KKS103. KH952-04 strain (pEcol
i promoter) is a Pseudomonas bacterium KKS103
It was found to have 1.8 times the activity of the strain. KH
968 strain (tac promoter) and KH967 strain (rr
nB promoter), Pseudomonas sp. KKS
It was found that the degradation activity was lower than that of the 103 strain. It is considered that in these two strains, the transcription of the PCB gene group was excessively performed, so that the activity was rather decreased. This result indicates that in order to breed bacteria with good decomposition efficiency, it is essential to investigate the effects of various promoter sequences of various strengths and optimize them, rather than simply using strong promoters. Specifically, the promoter strength of the mutant (substitution) promoter evaluated using lacZ as an index is preferably higher than that of the wild type and about 5 times or less. K that meets this requirement
The H981 strain and the KH952-04 strain are PCB-decomposing bacteria preferably used in the present invention. In general, the degree of expression induced by the presence of biphenyl (KKS10
It is considered that the amplification degree is preferably such that about 3 times is performed constitutively in 3 strains).

【0051】(ビフェニル分解試験)次にKH981
株、KH952−04株、及びKKS103株のビフェ
ニル分解活性を、以下の方法により測定した。まず、そ
れぞれの株を栄養培地で生育させ、集菌し、バッファー
に懸濁しOD 650を1.0に調製した。菌液を1mlず
つキャップ付き試験管に分注し、そこにビフェニルを添
加した。一定時間ごとに3本ずつとり、1mlのヘキサ
ンを加え、ビフェニルを抽出した。ビフェニルはGCM
Sで定量し、分解率を求めた。
(Biphenyl decomposition test) Next, KH981
Strain, KH952-04 strain, and KKS103 strain
The nyl decomposition activity was measured by the following method. First,
Each strain is grown in nutrient medium, harvested and buffered.
Suspended in OD 650Was adjusted to 1.0. 1 ml of bacterial liquid
Dispense into a test tube with a cap and add biphenyl to it.
Added Take 3 bottles at regular intervals, 1 ml of hexa
Was added to extract the biphenyl. Biphenyl is GCM
It quantified by S and the decomposition rate was calculated | required.

【0052】得られた結果を図7に示す。その結果、K
H952−04株(pEcoli)及びKH981株
(pEcore)では、元株であるシュードモナス属細
菌KKS103株よりも4倍も高い分解活性(処理時間
30分)が観察された。
The obtained results are shown in FIG. As a result, K
In the H952-04 strain (pEcoli) and the KH981 strain (pEcore), 4-fold higher degradation activity (processing time 30 minutes) was observed as compared to the original strain Pseudomonas strain KKS103.

【0053】(PCB分解試験)次にKH952−04
株とKKS103株のPCB分解活性を、以下の方法で
測定した。まず、それぞれの株を栄養培地で1日生育さ
せ、遠心分離により集菌し、リン酸バッファーに懸濁し
OD650を1.0に調製した。菌液を2mlずつキャッ
プ付き試験管に分注し(各菌株について試験管3本ず
つ)、そこにPCB(2,6-ジクロロビフェニル、2,3,6-
トリクロロビフェニル、2,5,4'-トリクロロビフェニル
の混合液)を試験管に加え、24時間30℃でインキュ
ベーションした。PCB濃度は、各異性体2.5uMになる
ように添加した。インキュベーション終了後、1mlのヘ
キサンを試験管に加え、1分間ボルテックスミキサーで
攪拌した。3500回転で10分間遠心した後、ヘキサ
ン層を採取し、GCMSにより分析を行った。残存PCB量
を計算し、各株間で比較した。その結果を表1に示す。
(PCB decomposition test) Next, KH952-04
The PCB degrading activity of the strain and the KKS103 strain was measured by the following method. First, each strain was grown in a nutrient medium for 1 day, collected by centrifugation and suspended in a phosphate buffer to adjust OD 650 to 1.0. Dispense 2 ml of the bacterial solution into test tubes with caps (3 test tubes for each strain), and add PCB (2,6-dichlorobiphenyl, 2,3,6-) to the test tubes.
A mixed solution of trichlorobiphenyl and 2,5,4′-trichlorobiphenyl) was added to the test tube, and the mixture was incubated at 30 ° C. for 24 hours. The PCB concentration was adjusted to 2.5 uM for each isomer. After the incubation was completed, 1 ml of hexane was added to the test tube and the mixture was stirred for 1 minute with a vortex mixer. After centrifuging at 3,500 rpm for 10 minutes, the hexane layer was collected and analyzed by GCMS. The amount of residual PCB was calculated and compared between each strain. The results are shown in Table 1.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】表1に示すように、シュードモナス属細菌
KH952−04株では、元株であるシュードモナス属
細菌KKS103株よりも、すべての異性体において分
解効率が向上していることを確認した。
As shown in Table 1, it was confirmed that the Pseudomonas bacterium strain KH952-04 had higher decomposition efficiency in all isomers than the original strain, Pseudomonas strain KKS103.

【0056】以上、相同的組換えを用いて種々の強度の
プロモーターをPCB遺伝子群の上流に組み込むことに
より発現レベルが上昇した一連の菌株を作製し、その最
適な強度を持つ菌株を選択する過程を経て、PCB/ビ
フェニル高分解菌を取得できることを示した。
As described above, a process of producing a series of strains having an increased expression level by incorporating promoters of various strengths upstream of the PCB gene group by using homologous recombination, and selecting a strain having the optimum strength It was shown that PCB / biphenyl highly degrading bacteria can be obtained through

【0057】なお、シュードモナス属細菌KH952−
04株は、本出願人により、独立行政法人産業技術総合
研究所特許生物寄託センターに平成13年8月28日に
寄託されており、受託番号はFERM P−18484
である。
Pseudomonas bacteria KH952-
The 04 shares have been deposited by the applicant at the Patent Organism Depositary Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology on August 28, 2001, and the deposit number is FERM P-18484.
Is.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明の微生物は、ゲノム上のビフェニ
ル分解酵素遺伝子のプロモーター領域に変異を受け、ビ
フェニル又はその誘導体の分解活性が向上した微生物で
ある。本発明の微生物は、野生型の遺伝子発現制御機構
に変異を受けているので、目的物質以外の栄養源によ
る、分解酵素発現低下等の影響を受けなくなる。さらに目
的の基質濃度によらず、分解酵素が高発現するため、基質
濃度低下に対応した分解酵素発現レベルの低下が起こら
ず、より完全な分解が達成されることが期待できる。した
がって、このような微生物を用いることにより、ビフェ
ニル又はその誘導体を高効率で分解することが可能であ
り、特にPCB、ジベンゾフランなどの難分解性環境汚
染物質を高効率で分解することができるので有用であ
る。本発明においては、相同的組換えを用いることによ
り、確実に、ゲノム上の制御タンパク質遺伝子に特異的
に変異をおこすことが可能である。相同的組換えの現象
は多くの微生物に共通してみられる現象であり、微生物
に特異なプラスミドが存在しなくても本手法の応用が可
能である。相同的組換えを起こすのに必要なDNA断片
は比較的短くてすみ、長大な分解関与遺伝子群を取り扱
う必要がない。
EFFECT OF THE INVENTION The microorganism of the present invention is a microorganism in which the promoter region of the biphenyl-degrading enzyme gene on the genome is mutated to improve the degrading activity of biphenyl or its derivative. Since the microorganism of the present invention is mutated in the wild-type gene expression control mechanism, it is not affected by nutrient sources other than the target substance, such as reduced expression of degrading enzymes. Further, since the degrading enzyme is highly expressed regardless of the target substrate concentration, the degrading enzyme expression level corresponding to the decrease in the substrate concentration does not decrease, and it can be expected that more complete degradation can be achieved. Therefore, by using such a microorganism, biphenyl or a derivative thereof can be decomposed with high efficiency, and particularly, persistent environmental pollutants such as PCB and dibenzofuran can be decomposed with high efficiency, which is useful. Is. In the present invention, by using homologous recombination, it is possible to reliably make a mutation specifically in a regulatory protein gene on the genome. The phenomenon of homologous recombination is a phenomenon that is common to many microorganisms, and this method can be applied without the presence of a microorganism-specific plasmid. The DNA fragment required for homologous recombination is relatively short, and it is not necessary to handle a large group of genes involved in degradation.

【0059】本発明のプロモーター置換用DNAは、配
列番号7を有する断片又はその部分断片、組み込みのマ
ーカー遺伝子、制限酵素切断部位、及び配列番号8を有
する断片又はその部分断片を含有するものであり、制限
酵素切断部位に任意のクローン化プラスミドを挿入し
て、マーカー遺伝子の発現を指標に、相同的組換え株を
選択して、ビフェニル分解酵素遺伝子の上流に、所望の
プロモーターを挿入することができる。
The promoter replacement DNA of the present invention contains a fragment having SEQ ID NO: 7 or a partial fragment thereof, an integrated marker gene, a restriction enzyme cleavage site, and a fragment having SEQ ID NO: 8 or a partial fragment thereof. , It is possible to insert any cloned plasmid into the restriction enzyme cleavage site, select a homologous recombinant strain using the expression of the marker gene as an index, and insert a desired promoter upstream of the biphenyl degrading enzyme gene. it can.

【0060】[0060]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Railway Technical Research Institute <120> Degradation Method for Biphenyls or their Derivatives and Microorg anism therefor <140> J90766A1 <160> 8 <210> 1 <211> 90 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 1 gaattcggat ccaatattct gaaatgactg ttgacaatta atcatcggct cgtataatgt gtggaattgt gtcgacagat ctggtctaga 90 <210> 2 <211> 92 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 2 gaattcggat ccaaaatttt ttttcaaaag tacttgtcag gccggaataa ctccctataa tgcgccacca ctgtcgacag atctggtcta ga 92 <210> 3 <211> 67 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 3 gaattcggct cgaaaatttt ttttcaaaac tagttgacaa aaaattatga tgcatatata atctaga 67 <210> 4 <211> 97 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 4 gaattcggat ccgagtgaag tgagtgaaac atagggtttt cacgagtgtt taaaaattat ggcatgcata taatctagtc gacagatctg gtctaga 97 <210> 5 <211> 177 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 5 gaattcggat ccgagtgaag tgagtgaaac atagggtttt cacgagtgtt taaaaattat ggcatgcata taatctattt tatataaaaa taacgttatt taaaatcaat ggcaacaata tgttcaaaaa aagattgttc gcgcaggggc aatcatggtc gacagatctg gtctaga 177 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 6 cgcggccgca tgcaagcggc cgcgtttttt t 31 <210> 7 <211> 885 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 7 gtcgagcacg gcgcccatgg gactgttctt gtccatcgcg cggcgcttgc ccggacgcat ggccacatgc cagttggcat cgatgccttg gacttcttcg cgcttggtca cgccctggta gccggcgtca gcgaacacat ccgtttcttc gccatggacc aacgcactgg cctgtgtcac gtcgttgacg ttggctgctg taccgaccac ggtgtgcacc agtcccgagt cagcgtccac gccgatgtgc gctttcatgc cgaaatgcca ctggttgccc ttcttggtct ggtgcatctc gggatcacgc ttgccatcct ggttcttggt cgaactgggc gcagcaatca aggtggcgtc caccaccgtg ccttgtctga gcatcaagcc tttgtcggcc agggtggcgt tgaccacggc cagcatctgc ggggccaact ggtgttcttc gagcaggtgg cgaaagcgca ggatgctgac ccggtcaggg atgcgctcgg cgctggagag tcccgcgaac tcgcggtaca gcgtggtctc gaacagggct tcttccatgg ccaggtcact caggccgaac cactgttgca agaaatgaat gcgcaacatc gtcaccagct caaacggcgg gcgtccggtc ttggcgcgag gtacatgcgg cgcaatcaac gacagcaact ccgtccacgg caccaccagg ttcatctcgt cgaggaacac ggttttgcga gtacgccgcg tgctcaggtt caggccgagg tcttgttggg tcatgacgcc attgttcgtg tcgtaactcg ctcacgccat ccgggcttga ccggagtttt gaacaccatc cctaacgcgg tcgtcgttga gaggtgcatc aatgtgtcag cccgg 885 <210> 8 <211> 245 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 8 cgcttcggtg ctcatccatg caatcacttg gcggtgttcg gcaacagtcc cttttccctg atgcggtcgt gcgcaacgac cgcatcagta tctggggaca caagtttttg ggtgcctgca tgagcgatca gccaagcagg ggccaggctg accttcgctt gcacacgcat atgcatgcga tcacaaccga cgggcagtgc gcacggaaat cgcagaaacc atgaaccaag gagaaatctc gaatg 245 <210> 9 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 9 ttcaagcttg tcgagcacgg cgcccatg 28 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 10 ccgggctgac acattgatgc 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 11 gggcgaagaa ctccagcatg 20 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 12 cccagtctag acgttgtaaa acg 23 <210> 13 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 13 ggctctagac gcttcggtgc tcatccatg 29 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 14 cggggatcca ttcgagattt ctcc 24[Sequence list] SEQUENCE LISTING <110> Railway Technical Research Institute <120> Degradation Method for Biphenyls or their Derivatives and Microorg anism therefor <140> J90766A1 <160> 8 <210> 1 <211> 90 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 1 gaattcggat ccaatattct gaaatgactg ttgacaatta atcatcggct cgtataatgt gtggaattgt gtcgacagat ctggtctaga 90 <210> 2 <211> 92 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 2 gaattcggat ccaaaatttt ttttcaaaag tacttgtcag gccggaataa ctccctataa tgcgccacca ctgtcgacag atctggtcta ga 92 <210> 3 <211> 67 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 3 gaattcggct cgaaaatttt ttttcaaaac tagttgacaa aaaattatga tgcatatata atctaga 67 <210> 4 <211> 97 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 4 gaattcggat ccgagtgaag tgagtgaaac atagggtttt cacgagtgtt taaaaattat ggcatgcata taatctagtc gacagatctg gtctaga 97 <210> 5 <211> 177 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 5 gaattcggat ccgagtgaag tgagtgaaac atagggtttt cacgagtgtt taaaaattat ggcatgcata taatctattt tatataaaaa taacgttatt taaaatcaat ggcaacaata tgttcaaaaa aagattgttc gcgcaggggc aatcatggtc gacagatctg gtctaga 177 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 6 cgcggccgca tgcaagcggc cgcgtttttt t 31 <210> 7 <211> 885 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 7 gtcgagcacg gcgcccatgg gactgttctt gtccatcgcg cggcgcttgc ccggacgcat ggccacatgc cagttggcat cgatgccttg gacttcttcg cgcttggtca cgccctggta gccggcgtca gcgaacacat ccgtttcttc gccatggacc aacgcactgg cctgtgtcac gtcgttgacg ttggctgctg taccgaccac ggtgtgcacc agtcccgagt cagcgtccac gccgatgtgc gctttcatgc cgaaatgcca ctggttgccc ttcttggtct ggtgcatctc gggatcacgc ttgccatcct ggttcttggt cgaactgggc gcagcaatca aggtggcgtc caccaccgtg ccttgtctga gcatcaagcc tttgtcggcc agggtggcgt tgaccacggc cagcatctgc ggggccaact ggtgttcttc gagcaggtgg cgaaagcgca ggatgctgac ccggtcaggg atgcgctcgg cgctggagag tcccgcgaac tcgcggtaca gcgtggtctc gaacagggct tcttccatgg ccaggtcact caggccgaac cactgttgca agaaatgaat gcgcaacatc gtcaccagct caaacggcgg gcgtccggtc ttggcgcgag gtacatgcgg cgcaatcaac gacagcaact ccgtccacgg caccaccagg ttcatctcgt cgaggaacac ggttttgcga gtacgccgcg tgctcaggtt caggccgagg tcttgttggg tcatgacgcc attgttcgtg tcgtaactcg ctcacgccat ccgggcttga ccggagtttt gaacaccatc cctaacgcgg tcgtcgttga gaggtgcatc aatgtgtcag cccgg 885 <210> 8 <211> 245 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 8 cgcttcggtg ctcatccatg caatcacttg gcggtgttcg gcaacagtcc cttttccctg atgcggtcgt gcgcaacgac cgcatcagta tctggggaca caagtttttg ggtgcctgca tgagcgatca gccaagcagg ggccaggctg accttcgctt gcacacgcat atgcatgcga tcacaaccga cgggcagtgc gcacggaaat cgcagaaacc atgaaccaag gagaaatctc gaatg 245 <210> 9 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 9 ttcaagcttg tcgagcacgg cgcccatg 28 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 10 ccgggctgac acattgatgc 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 11 gggcgaagaa ctccagcatg 20 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 12 cccagtctag acgttgtaaa acg 23 <210> 13 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 13 ggctctagac gcttcggtgc tcatccatg 29 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <400> 14 cggggatcca ttcgagattt ctcc 24

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 微生物におけるビフェニルの分解経路と、そ
れに関与する酵素を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a degradation pathway of biphenyl in microorganisms and enzymes involved in the degradation pathway.

【図2】 シュードモナス属細菌KKS102及びKK
S103株のビフェニル分解遺伝子群のクラスターの構
造を示す図である。
FIG. 2 Pseudomonas bacteria KKS102 and KK
It is a figure which shows the structure of the cluster of the biphenyl degradation gene group of S103 strain.

【図3】 実施例において、作製したプロモーターの配
列を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the sequence of the prepared promoter in the examples.

【図4】 実施例における、プロモーターの置換を説明
する概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating replacement of a promoter in an example.

【図5】 実施例において用いたプロモーター強度を、
LacZ活性を指標にして示すグラフである。
FIG. 5 shows the strength of the promoter used in the examples.
It is a graph which shows LacZ activity as an index.

【図6】 実施例において用いたプロモーターからの、
ビフェニル分解酵素の発現の強度を、BphD活性を指
標にして示すグラフである。
FIG. 6: From the promoter used in the examples,
It is a graph which shows the intensity | strength of expression of a biphenyl degrading enzyme using BphD activity as an index.

【図7】 実施例で取得したプロモーター変異株を用い
たPCB分解を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing PCB degradation using the promoter mutant strain obtained in the example.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 裕二 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35 川内住 宅7−201 (72)発明者 大坪 嘉行 神奈川県川崎市宮前区小台2−22−8 (72)発明者 デラワリ ミナ 神奈川県相模原市渕野辺本町3−19−5 Fターム(参考) 4B024 AA03 DA09 FA02 4B065 AA26Y AA41X AB01 BA01 CA56    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yuji Nagata             Kawauchi, Aoba Ward, Sendai City, Miyagi Prefecture             Home 7-201 (72) Inventor Yoshiyuki Otsubo             2-22-8 Kodai, Miyamae-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa (72) Inventor Derawari Mina             3-19-5 Fuchinobehonmachi, Sagamihara City, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 4B024 AA03 DA09 FA02                 4B065 AA26Y AA41X AB01 BA01                       CA56

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビフェニル又はその誘導体の分解能を有
する微生物を用いてビフェニル又はその誘導体を分解す
る方法において、上記微生物が、ゲノム上のビフェニル
の分解に関与する酵素遺伝子のプロモーター変異によ
り、ビフェニル又はその誘導体の分解活性が向上した微
生物であることを特徴とする方法。
1. A method for degrading biphenyl or a derivative thereof using a microorganism capable of degrading biphenyl or a derivative thereof, wherein the microorganism is biphenyl or its derivative due to a promoter mutation of an enzyme gene involved in the degradation of biphenyl on the genome. A method characterized by being a microorganism having an improved decomposition activity of a derivative.
【請求項2】 上記ビフェニルの誘導体が、ポリ塩化ビ
フェニルである請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the biphenyl derivative is polychlorinated biphenyl.
【請求項3】 上記プロモーター変異が、相同的組換え
によって、大腸菌のプロモーターで置換したものであ
る、請求項1又は2記載の方法。
3. The method according to claim 1 or 2, wherein the promoter mutation is replaced with an Escherichia coli promoter by homologous recombination.
【請求項4】 上記プロモーター変異が、相同的組換え
によって、負の制御因子の結合部位が欠損したものであ
る、請求項1又は2記載の方法。
4. The method according to claim 1 or 2, wherein the promoter mutation is a deletion of a binding site for a negative regulatory factor by homologous recombination.
【請求項5】 ビフェニルの分解能を有する微生物であ
って、ビフェニルの分解に関与する酵素遺伝子のプロモ
ーター変異により、ビフェニル又はその誘導体の分解活
性が向上した微生物であることを特徴とする微生物。
5. A microorganism capable of degrading biphenyl, wherein the microorganism has improved degradation activity of biphenyl or a derivative thereof due to a promoter mutation of an enzyme gene involved in the degradation of biphenyl.
【請求項6】 上記プロモーター変異が、大腸菌のプロ
モーターによる置換である請求項5記載の微生物。
6. The microorganism according to claim 5, wherein the promoter mutation is substitution with an Escherichia coli promoter.
【請求項7】 上記プロモーター変異が、負の制御因子
の結合部位の欠損である請求項5記載の微生物。
7. The microorganism according to claim 5, wherein the promoter mutation is a deletion of a binding site for a negative regulatory factor.
【請求項8】 配列番号7の配列を有する断片又はその
部分断片、組み込みのマーカー遺伝子、制限酵素部位、
及び配列番号8の配列を有する断片又はその部分断片を
含有する、プロモーター置換用DNA断片。
8. A fragment having the sequence of SEQ ID NO: 7 or a partial fragment thereof, an incorporated marker gene, a restriction enzyme site,
And a DNA fragment for replacing a promoter, which comprises a fragment having the sequence of SEQ ID NO: 8 or a partial fragment thereof.
【請求項9】 ビフェニル又はその誘導体の分解能を有
するシュードモナス属細菌KH952−04。
9. A Pseudomonas bacterium KH952-04 having a degradability of biphenyl or a derivative thereof.
JP2001283504A 2001-09-18 2001-09-18 Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor Pending JP2003088380A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001283504A JP2003088380A (en) 2001-09-18 2001-09-18 Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001283504A JP2003088380A (en) 2001-09-18 2001-09-18 Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003088380A true JP2003088380A (en) 2003-03-25

Family

ID=19106983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001283504A Pending JP2003088380A (en) 2001-09-18 2001-09-18 Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003088380A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003088363A (en) * 2001-09-18 2003-03-25 Railway Technical Res Inst Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism used for the same
JP2012120505A (en) * 2010-12-10 2012-06-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd Random gene transfer tool for transforming rhodococcus bacterium
WO2014148622A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 国立大学法人山形大学 Polychlorinated biphenyl detoxifying complex composition and method for manufacturing same
JP2016042827A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 国立大学法人山形大学 Microbial catalyst for decomposing polychlorinated biphenyls, and combination of the same
JP2019526283A (en) * 2016-09-01 2019-09-19 ニンシア エッペン バイオテック カンパニー リミテッド Corynebacterium that fermentably produces L-lysine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1094393A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Chemo Sero Therapeut Res Inst Targeting vector for producing physiologically active substance

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1094393A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Chemo Sero Therapeut Res Inst Targeting vector for producing physiologically active substance

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003088363A (en) * 2001-09-18 2003-03-25 Railway Technical Res Inst Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism used for the same
JP2012120505A (en) * 2010-12-10 2012-06-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd Random gene transfer tool for transforming rhodococcus bacterium
WO2014148622A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 国立大学法人山形大学 Polychlorinated biphenyl detoxifying complex composition and method for manufacturing same
JP2016042827A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 国立大学法人山形大学 Microbial catalyst for decomposing polychlorinated biphenyls, and combination of the same
JP2019526283A (en) * 2016-09-01 2019-09-19 ニンシア エッペン バイオテック カンパニー リミテッド Corynebacterium that fermentably produces L-lysine
US11242545B2 (en) 2016-09-01 2022-02-08 Ningxia Eppen Biotech Co., Ltd Corynebacterium for producing L-lysine by fermentation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7195898B2 (en) Method for the production of p-hydroxybenzoate in species of pseudomonas and agrobacterium
Overhage et al. Expression of the psl operon in Pseudomonas aeruginosa PAO1 biofilms: PslA performs an essential function in biofilm formation
House et al. New recombination methods for Sinorhizobium meliloti genetics
US7416859B2 (en) Rhodococcus cloning and expression vectors
JPS6371183A (en) Phosphinotrisin resistant gene and its use
JP2001505041A (en) Production of 1,3-propanediol from glycerol by recombinant bacteria expressing recombinant diol dehydratase
US6818752B2 (en) Synthetic genes for enhanced expression
JP2009539368A (en) Plasmid RK2 system wide host range cloning vector useful for transfer of metagenomic library to various bacterial species
Brzostowicz et al. Identification of two gene clusters involved in cyclohexanone oxidation in Brevibacterium epidermidis strain HCU
JP5641297B2 (en) Constitutive promoter
US5418156A (en) Agarase enzyme system from alteromonas strain 2-40
JP3408737B2 (en) Protein involved in nitrile hydratase activation and gene encoding the same
JP2003088380A (en) Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism applied therefor
Pruneda-Paz et al. Identification of a novel steroid inducible gene associated with the βhsd locus of Comamonas testosteroni
JP7061018B2 (en) A novel promoter and a method for producing a protein using the promoter
KR101163542B1 (en) Methods of preparing for Biotransformed Vanillin from Isoeugenol
Savioz et al. Pseudomonas aeruginosa promoters which contain a conserved GG-N 10-GC motif but appear to be RpoN-independent
US6830899B1 (en) Method for the production of para-hydroxybenzoate in Pseudomonas mendocina
IL118714A (en) Isolated cell which contains at least one dna sequence coding for a protein with a sucrose isomerase activity and processes for the preparation thereof
Winteler et al. Anaerobically controlled expression system derived from the arcDABC operon of Pseudomonas aeruginosa: application to lipase production
JP2005517443A (en) Identification of 3-ketosteroid 9-α-hydroxylase gene and microorganism blocked from 3-ketosteroid 9-α-hydroxylase activity
JP4495429B2 (en) Transformation method of Rhodococcus bacteria
JP2003088363A (en) Method for decomposing biphenyl or its derivative and microorganism used for the same
JP3946300B2 (en) Bifidobacteria shuttle vector and bifidobacteria plasmid replication protein gene
JP2000060576A (en) Gene-manupulated l-sorbose reductase-deleting mutant

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100907

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110104