JP2003520578A - Methods for obtaining nucleic acids from environmental samples, resulting nucleic acids, and uses in the synthesis of novel compounds - Google Patents
Methods for obtaining nucleic acids from environmental samples, resulting nucleic acids, and uses in the synthesis of novel compoundsInfo
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Abstract
(57)【要約】 本発明は、環境サンプルからの核酸の製造方法、より詳しくは、サンプルからの核酸のライブラリーの入手方法に関する。本発明はまた、該方法により得られた核酸ライブラリーの核酸、及び新規化合物(特に、治療上関心のある新規化合物)の合成におけるそれらの用途に関する。本発明は更に、該核酸を入手するための方法で用いる新規手段(例、新規ベクター)、及び該核酸を含む該ベクターまたは組換え宿主細胞の新規製造方法に関する。最後に、本発明は、該方法により得られた核酸のライブラリーにおける関心のある核酸の検出方法、及び該方法により検出された核酸、及び該核酸にコードされるポリペプチドに関する。 (57) Abstract The present invention relates to a method for producing a nucleic acid from an environmental sample, and more particularly to a method for obtaining a library of nucleic acids from a sample. The invention also relates to the nucleic acids of the nucleic acid libraries obtained by the method and their use in the synthesis of novel compounds, especially novel compounds of therapeutic interest. The present invention further relates to a novel means (eg, a novel vector) used in the method for obtaining the nucleic acid, and a novel method for producing the vector or the recombinant host cell containing the nucleic acid. Finally, the present invention relates to a method for detecting a nucleic acid of interest in a library of nucleic acids obtained by the method, the nucleic acid detected by the method, and the polypeptide encoded by the nucleic acid.
Description
【0001】
本発明は、環境サンプルからの核酸の製造方法、より詳しくは、サンプルから
の核酸の集団(コレクション)の入手方法に関する。本発明はまた、該方法によ
り得られた核酸または核酸の集団、および新規化合物(特に、治療上関心のある
新規化合物)の合成におけるそれらの用途に関する。The present invention relates to a method for producing nucleic acids from environmental samples, and more particularly to a method for obtaining a collection of nucleic acids from a sample. The invention also relates to the nucleic acids or populations of nucleic acids obtained by said method and their use in the synthesis of new compounds, in particular novel compounds of therapeutic interest.
【0002】
本発明はまた、核酸を入手するための前記方法で用いる新規手段(例えば、新
規ベクター)、および本発明の核酸を含むそのようなベクターまたは組換え宿主
細胞の新規製造方法に関する。[0002] The invention also relates to novel means (eg, novel vectors) for use in the above methods for obtaining nucleic acids, and novel methods for producing such vectors or recombinant host cells containing the nucleic acids of the invention.
【0003】
本発明はまた、前記方法により得られた核酸の集団における関心のある核酸の
検出方法、およびそのような方法により検出された核酸、およびそのような核酸
にコードされるポリペプチドに関する。The invention also relates to a method of detecting a nucleic acid of interest in a population of nucleic acids obtained by said method, and the nucleic acid detected by such a method and the polypeptide encoded by such a nucleic acid.
【0004】
本発明はまた、前記方法により得られた及び検出された核酸、特に、抗生物質
、例えばβ−ラクタム、アミノグリコシド、ヘテロ環ヌクレオチドまたはポリケ
チドの生合成経路に関与する酵素をコードする核酸、およびこれらの核酸にコー
ドされる酵素、これらの核酸の発現手段により製造されたポリケチド、そして最
後に、そのような核酸の発現手段により製造されたポリケチドの薬理学的に活性
な量を含む医薬組成物に関する。The invention also relates to nucleic acids obtained and detected by the above method, in particular nucleic acids encoding enzymes involved in the biosynthetic pathway of antibiotics such as β-lactams, aminoglycosides, heterocyclic nucleotides or polyketides, And an enzyme encoded by these nucleic acids, a polyketide produced by the means for expressing these nucleic acids, and finally a pharmaceutical composition comprising a pharmacologically active amount of the polyketide produced by the means for expressing such nucleic acids. Regarding things.
【0005】
放線菌類によるストレプトマイシンの産生の発見以来、治療上関心のある新規
化合物、特に新規抗生物質の探索においては、土壌微生物により産生された代謝
産物のスクリーニング方法の利用が増えている。Since the discovery of streptomycin production by actinomycetes, the use of screening methods for metabolites produced by soil microorganisms has increased in the search for novel compounds of therapeutic interest, especially new antibiotics.
【0006】
そのような方法は、主として、土壌微生物叢の生物を分離し、特別に適合化さ
れた栄養培地内でそれらを培養し、ついで、予め1以上の分離および/または精
製工程に適宜付された細胞ライセート内または培養上清内に存在する産物におけ
る薬理学的活性を検出することを含む。[0006] Such methods mainly separate the organisms of the soil microbiota and cultivate them in a specially adapted nutrient medium, which is then optionally subjected to one or more separation and / or purification steps beforehand. Detecting the pharmacological activity in the product present in the lysed cell lysate or in the culture supernatant.
【0007】
このように、地上(telluric、地球上)微生物叢を構成する生物のイ
ンビトロでの分離および培養のための方法は、現在までに、約40,000種の
分子の特徴づけを可能にしており、それらの約半数は生物活性を示している。Thus, methods for the in vitro isolation and culture of organisms that make up the telluric microflora have, to date, allowed the characterization of about 40,000 molecules. And about half of them show biological activity.
【0008】
主な産物、例えば、抗生物質(ペニシリン、エリスロマイシン、アクチノマイ
シン、テトラサイクリン、セファロスポリン)、抗癌剤、抗コレステロール血症
剤または農薬は、そのようなインビトロ培養方法により特徴づけられている。Major products such as antibiotics (penicillin, erythromycin, actinomycin, tetracycline, cephalosporins), anti-cancer agents, anti-cholesterolemia agents or pesticides have been characterized by such in vitro culture methods.
【0009】
現在までに公知の微生物由来の治療上関心のある産物の大部分(約70%)は
、放線菌類、特に、ストレプトマイセス(Streptomyces)属に由来
する。しかし、他の治療用化合物、例えば、テイコプラニン、ゲンタマイシンお
よびスピノシンは、培養がより困難な属の微生物、例えば、ミクロモノスポラ(
Micromonospora)、アクチノマデュラ(Actinomadur
a)、アクチノプラネス(Actinoplanes)、ノカルジア(Noca
rdia)、ストレプトスポランギウム(Streptosporongium
)、キタサトスポリア(Kitasatosporia)またはサッカロモノス
ポラ(Saccharomonospora)から分離されている。The majority of the therapeutically interesting products of microbial origin known to date (about 70%) are from actinomycetes, in particular of the genus Streptomyces. However, other therapeutic compounds, such as teicoplanin, gentamicin and spinosyn, have been found to be more difficult to culture in microorganisms of the genus, such as Micromonospora (
Micromonospora), Actinomadura (Actinomadur)
a), Actinoplanes, Nocardia
rdia), Streptosporongium (Streptosporongium)
), Kitasatosporia or Saccharomonospora.
【0010】
しかし、実際に示されているところによれば、土壌微生物叢の微生物により合
成される新規天然物の特徴づけは依然として限られたものに過ぎず、それは1つ
には、インビトロ培養工程が、通常は、既に公知の生物の選択を引き起こすから
である。However, it has been shown in practice that the characterization of new natural products synthesized by microorganisms of the soil microflora is still limited, in part due to the in vitro culture process. However, it usually causes selection of already known organisms.
【0011】
このように、関心のある新規化合物を同定するための地上微生物のインビトロ
での分離および培養のための方法は、多数の制限を有する。Thus, methods for the in vitro isolation and culture of terrestrial microorganisms to identify novel compounds of interest have numerous limitations.
【0012】
例えば、放線菌類では、既に公知の抗生物質が再発見される割合が約99%で
ある。特に、蛍光顕微鏡検査技術は、土壌1g中の1010個を超える細菌細胞
の計数を可能にしているが、培地上での接種後に単離されうるのは、これらの細
菌の0.1%〜1%に過ぎない。For example, in actinomycetes, the rate at which already known antibiotics are rediscovered is about 99%. In particular, fluorescence microscopy techniques allow the enumeration of more than 10 10 bacterial cells per gram of soil, but 0.1% of these bacteria can be isolated after inoculation on medium. Only 1%.
【0013】
DNA組換え動力学的(kinetics)技術の手助けにより、12,00
0〜18,000の細菌種が土壌1g中に含有されうることを示すことが可能と
なっているが、一方、非真核微生物は、現在のところ、すべての生息場所を考慮
しても、5000種が記載されているに過ぎない。With the help of DNA recombination kinetics technology, 12,000
It has been possible to show that 0 to 18,000 bacterial species can be contained in 1 g of soil, while non-eukaryotic microorganisms are currently Only 5000 species are listed.
【0014】
分子生態学的研究により、環境DNAから多数の16S rDNA新規配列を
増幅しクローニングすることが可能となっている。Molecular ecology studies have made it possible to amplify and clone large numbers of 16S rDNA novel sequences from environmental DNA.
【0015】 これらの研究の結果、既に特徴づけされている細菌門の数は3倍になった。[0015] The results of these studies have tripled the number of previously characterized bacterial phyla.
【0016】
現時点では、細菌は40個の門に細分されており、それらのいくつかは、培養
不可能な細菌のみよりなる。これらの最近の結果は、現在までに未利用のままの
微生物の生物多様性の広さを証明している。At present, bacteria are subdivided into 40 phyla, some of which consist exclusively of non-cultivable bacteria. These recent results demonstrate the widespread biodiversity of to date untapped microorganisms.
【0017】
最近の研究においては、特に、産業上関心のある(特に、治療上関心のある)
化合物の分離および特徴づけの前のインビトロ培養の工程を含む、土壌微生物叢
の生物多様性の利用に対する多数の障害を克服するための試みがなされている。In recent research, there is a particular industrial interest (especially therapeutic interest).
Attempts have been made to overcome a number of obstacles to the utilization of soil microbiota biodiversity, including the step of in vitro culture prior to compound isolation and characterization.
【0018】
例えば、適当な場合には、土壌サンプル中に含有される生物の分離の前に、地
上生物からDNAを抽出する工程を含む方法が開発されている。For example, where appropriate, methods have been developed which include the step of extracting DNA from terrestrial organisms prior to the separation of the organisms contained in the soil sample.
【0019】
予めインビトロで培養することなく細菌細胞を細胞溶解した後、このようにし
て抽出されたDNAを、宿主生物のトランスフェクトに用いられるベクター内に
クローニングして、土壌細菌に由来するDNAのライブラリーを構築する。After lysing the bacterial cells without prior culturing in vitro, the DNA thus extracted is cloned into a vector used for transfecting host organisms to obtain DNA from soil bacteria. Build the library.
【0020】
組換えクローンのこれらのライブラリーを使用して、治療上関心のある化合物
をコードする遺伝子の存在を検出したり、あるいはこれらの組換えクローンによ
る治療上関心のある化合物の産生を検出する。These libraries of recombinant clones can be used to detect the presence of a gene encoding a compound of therapeutic interest or to detect the production of a compound of therapeutic interest by these recombinant clones. To do.
【0021】
しかし、先行技術において記載されている、土壌微生物叢のDNAを直接利用
するための方法は、前記工程のそれぞれの実施中の欠点を示しており、これらの
欠点は、得られる及び利用可能な遺伝物質の量および質を相当に損なう性質のも
のである。However, the methods described in the prior art for the direct utilization of soil microbiota DNA show disadvantages during the implementation of each of the above steps, which drawbacks are obtained and utilized. It is of a nature that considerably impairs the quantity and quality of possible genetic material.
【0022】
土壌サンプルに由来するDNAのライブラリーを構築するための工程のそれぞ
れに関する先行技術を、本出願人により確認され本発明により克服された技術的
な欠点と共に、以下に詳しく説明する。The prior art relating to each of the steps for constructing a library of DNA from soil samples is described in detail below, together with the technical drawbacks identified by the applicant and overcome by the present invention.
【0023】
1.土壌サンプルからDNAを抽出する工程
1.1 環境DNAの直接的抽出
これは、実質的には、環境サンプルに対して通常は該サンプル中の生物の予備
的in situ細胞溶解の後に直接行うDNA抽出技術を用いる方法である。[0023]
1. Process of extracting DNA from soil sample
1.1 Direct extraction of environmental DNA
This is essentially a reserve of the organisms in the sample relative to the environmental sample.
It is a method using a DNA extraction technique directly performed after the in situ cell lysis.
【0024】
そのような技術は、淡水および海水の両方からの水性媒体に由来するサンプル
に対して用いられている。それらは、一般には、種々の濾過装置上での大容積の
水の濾過、例えば、通常の膜濾過、接線(tangential)もしくは回転
濾過または限外濾過よりなる、自由な形態または粒子の形態で存在する細胞を予
備濃縮する第1工程を含む。[0024] Such techniques have been used on samples derived from aqueous media from both fresh and sea water. They generally exist in free form or in the form of particles, consisting of large volumes of water filtration on various filtration devices, for example conventional membrane filtration, tangential or rotary filtration or ultrafiltration. A first step of pre-concentrating the cells to be treated.
【0025】
該細孔径は0.22〜0.45mmであり、大容積の処理による目詰まりを避
けるために予備濾過を要することも多い。The pore size is 0.22 to 0.45 mm, and pre-filtration is often required in order to avoid clogging due to treatment with a large volume.
【0026】
第2段階では、集めた細胞を、酵素的および/または化学的処理により、小容
積の溶液中、フィルター上で直接的に細胞溶解する。In the second step, the harvested cells are lysed directly on the filter in a small volume of solution by enzymatic and / or chemical treatment.
【0027】
この技術は、例えば、Steinら,1996,Journal of Ba
cteriology,Vol.178(3):591−599の研究により例
示されており、該著者は、海洋プランクトンの古細菌(Archaebacte
ria)からの転写伸長因子(EF2)をコードする及びリボソームDNAをコ
ードする遺伝子のクローニングを記載している。This technique is described, for example, in Stein et al., 1996, Journal of Ba.
Cteriology, Vol. 178 (3): 591-599, which authors describe the marine plankton archaea (Archaebacte).
ria) and the cloning of the gene encoding the transcription elongation factor (EF2) and the ribosomal DNA.
【0028】
土壌または堆積物のサンプルからのDNAの直接的抽出の技術も既に記載され
ており、それらは、in situで行う物理的、化学的または酵素的細胞溶解
に基づくものである。Techniques for the direct extraction of DNA from soil or sediment samples have also been described and are based on physical, chemical or enzymatic cell lysis performed in situ.
【0029】
例えば、米国特許第5 824 485号(Chromaxome Corp
oration)は、グアニジウム イソチオシアナートに基づく熱細胞溶解バ
ッファーの添加によりサンプルに直接的に行う細菌の化学的細胞溶解を記載して
いる。For example, US Pat. No. 5,824,485 (Chromomame Corp)
describes the chemical lysis of bacteria directly to the sample by the addition of a guanidinium isothiocyanate-based hot cell lysis buffer.
【0030】
国際特許出願WO 99/20799(Wisconsin Alumni
Research Foundation)は、プロテアーゼおよびSDSを含
有する抽出バッファーを使用する細菌のin situ細胞溶解の工程を記載し
ている。International Patent Application WO 99/20799 (Wisconsin Alumni)
Research Foundation) describes a process of in situ cell lysis of bacteria using an extraction buffer containing protease and SDS.
【0031】
サンプルに対して数サイクルの凍結・融解を行い次いで該融解サンプルの高圧
プレスを行うような他の技術も用いられている。超音波処理、超音波での加熱お
よび熱ショックの一連の工程を用いる細菌細胞溶解の技術も用いられている(P
icardら.1992)。Other techniques have been used, such as freeze-thawing a sample for several cycles and then high-pressure pressing the thawed sample. A technique of bacterial cell lysis using a series of steps of sonication, sonication and heat shock has also been used (P
icard et al. 1992).
【0032】
しかし、DNAの直接的抽出のための前記の先行技術は、量的および質的な点
で、有効性に非常にばらつきがある。However, the above-mentioned prior art techniques for direct extraction of DNA are very variable in their effectiveness in terms of quantity and quality.
【0033】
例えば、該サンプルのin situ化学的または酵素的処理は、形態学的特
徴の不均質性による細胞溶解工程に固有の種々の微生物の選択的抵抗性のため、
ある範疇の微生物のみを細胞溶解するという欠点を有する。For example, in situ chemical or enzymatic treatment of the sample is due to the selective resistance of various microorganisms inherent in the cell lysis process due to the heterogeneity of morphological features,
It has the disadvantage of lysing only certain categories of microorganisms.
【0034】
例えば、グラム陽性細菌は、熱SDS界面活性剤での処理に抵抗性であり、一
方、実質的に全てのグラム陰性細胞は細胞溶解される。For example, Gram-positive bacteria are resistant to treatment with heat SDS detergent, while virtually all Gram-negative cells are lysed.
【0035】
また、前記の直接的抽出プロトコールのいくつかは、該サンプルの無機質粒子
上への抽出核酸の吸着を促進して、入手可能なDNAの量を有意に減少させる。Also, some of the above direct extraction protocols promote adsorption of extracted nucleic acids onto the mineral particles of the sample, significantly reducing the amount of available DNA.
【0036】
さらに、先行技術のプロトコールのいくつかは、採取されたサンプル中の微生
物を細胞溶解するための機械的処理工程を開示しているが、そのような機械的細
胞溶解工程は、抽出バッファー中の液体媒体中で系統的に行われ、それは、サン
プル中に存在する微生物の多様性に対する最大の利用可能性を可能にする微粒子
形態の出発サンプルの良好な均質化を可能にしない。ガラスビーズを使用して、
粗土壌サンプル上で粉砕試験も行われているが、抽出されたDNAの量は少なか
った。Further, some of the prior art protocols disclose mechanical processing steps to lyse the microorganisms in the sample taken, such mechanical cell lysis steps being Systematically carried out in a liquid medium therein, it does not allow good homogenization of the starting sample in particulate form, which allows maximum availability for the diversity of the microorganisms present in the sample. Using glass beads
Milling tests have also been performed on crude soil samples, but the amount of DNA extracted was low.
【0037】
液体媒体中のin situ機械的細胞溶解の第1工程は、抽出されうるDN
Aの量に対して負の影響を及ぼすことが、本発明において観察されている。The first step of in situ mechanical cell lysis in a liquid medium can be extracted DN
A negative effect on the amount of A has been observed in the present invention.
【0038】
また、組換えベクター内のクローニングに直接使用されうるDNAの量は、そ
の抽出の後の精製工程に左右される。Also, the amount of DNA that can be directly used for cloning in the recombinant vector depends on the purification step after its extraction.
【0039】
先行技術においては、抽出されたDNAを次いで、例えば、ポリビニルポリピ
ロリドンを使用することにより、あるいは酢酸アンモニウムまたは酢酸カリウム
の存在下での沈殿により、あるいは塩化セシウム勾配上での遠心分離により、あ
るいは特にヒドロキシアパタイト担体、イオン交換カラムまたは分子ふるい上の
クロマトグラフィー技術により、あるいはアガロースゲル上での電気泳動技術に
より精製する。In the prior art, the extracted DNA is then, for example, by using polyvinylpolypyrrolidone or by precipitation in the presence of ammonium acetate or potassium acetate or by centrifugation on a cesium chloride gradient. , Or especially by a chromatographic technique on a hydroxyapatite support, an ion exchange column or a molecular sieve, or by an electrophoretic technique on an agarose gel.
【0040】
既に記載されているDNA精製技術は、特に、環境DNAを抽出するための前
記技術と組合せた場合には、除去が困難な初期サンプル由来の阻害性化合物と該
DNAとの共精製(co−purification)につながりやすい。The previously described DNA purification techniques, especially when combined with the above techniques for extracting environmental DNA, co-purify the inhibitory compounds from the initial sample, which are difficult to remove, with said DNA ( Co-purification).
【0041】
阻害性化合物と該DNAとの共抽出は必然的に精製工程数の増加を招き、これ
は、最初に抽出されたDNAの相当な喪失につながり、同時に、該サンプル中に
最初に含まれていた遺伝物質の多様性およびその質を減少させる。Co-extraction of an inhibitory compound with the DNA inevitably leads to an increase in the number of purification steps, which leads to a considerable loss of initially extracted DNA and at the same time initially contained in the sample. Reduce the diversity and quality of the genetic material that was retained.
【0042】
本発明のもう1つの目的は、一方では、予備精製プロトコールの欠点を克服す
ること、および初期サンプル中のDNAの最適レベルの多様性の維持を可能にす
るDNA精製工程を開発すること、そして他方では、その製造を定量的に促進す
ることにあった。Another object of the invention is, on the one hand, to overcome the drawbacks of the pre-purification protocol and to develop a DNA purification process which allows to maintain an optimal level of diversity of DNA in the initial sample. , And on the other hand, was to quantitatively accelerate its production.
【0043】
最も詳しくは、DNAの精製に対する定性的および定量的改良は、後記に説明
するとおり、それが本発明の直接的DNA抽出方法と後続の精製方法との組合せ
を用いた場合に最高となる。Most particularly, the qualitative and quantitative improvements to the purification of DNA are highest when it uses the combination of the direct DNA extraction method of the invention and the subsequent purification method, as explained below. Become.
【0044】
1.2.環境DNAの間接的抽出
そのような技術は、実際のDNA抽出工程の前に、地上微生物叢中の種々の生
物を出発サンプルのその他の構成成分から分離する第1工程を含む。[0044]
1.2. Indirect extraction of environmental DNA
Such a technique can be used to produce different species of terrestrial microbiota before the actual DNA extraction process.
It includes a first step of separating the product from the other constituents of the starting sample.
【0045】
最新技術においては、土壌サンプルからの微生物画分の予備分離は、通常、そ
れを液体媒体中で粉砕することによる(例えば、Waring Blender
または乳鉢のような装置を使用することによる)該サンプルの物理的分散を含む
。In the state of the art, the pre-separation of the microbial fraction from soil samples is usually by grinding it in a liquid medium (eg Waring Blender.
Or by using a device such as a mortar) to physically disperse the sample.
【0046】
化学的分散、例えば、イオン交換樹脂上での分散または非特異的界面活性剤(
例えば、デオキシコール酸ナトリウムまたはポリエチレングリコール)を使用す
る分散も、既に記載されている。どのような分散方法であろうと、固体サンプル
を水、リン酸バッファーまたは食塩溶液に懸濁すべきである。Chemical dispersion, for example dispersion on ion exchange resins or non-specific surfactants (
Dispersions using, for example, sodium deoxycholate or polyethylene glycol) have already been described. Whatever the dispersion method, solid samples should be suspended in water, phosphate buffer or saline solution.
【0047】
該物理的または化学的分散工程の後、該サンプル中に含まれる細胞の及びこの
サンプル粒子の分離を可能にする密度勾配上での遠心分離を行うことが可能であ
り、ほとんどの土壌粒子より低い密度を細菌が有すると理解される。After the physical or chemical dispersion step, it is possible to carry out centrifugation of the cells contained in the sample and on a density gradient allowing the separation of the sample particles, most soils It is understood that bacteria have a lower density than particles.
【0048】
あるいは、該物理的分散工程の後、低速遠心分離の工程または細胞水ひの工程
を行うことができる。Alternatively, after the physical dispersion step, a low speed centrifugation step or a cell sluice step can be performed.
【0049】
ついで、該DNAを、分離された細胞から、いずれかの利用可能な細胞溶解方
法により抽出することが可能であり、前記1.1節に記載の精製方法を含む多数
の方法により精製することが可能である。特に、該細胞溶解を制御するために、
低融点アガロース中に該細胞を加えることが可能である。The DNA can then be extracted from the separated cells by any available cell lysis method and purified by a number of methods, including the purification methods described in Section 1.1 above. It is possible to In particular, to control the cell lysis,
It is possible to add the cells in low melting agarose.
【0050】
しかし、本出願人に公知の先行技術に記載されている方法は、DNAの最終的
な質および量に有意な影響を及ぼす出発サンプルの望ましくない構成成分が抽出
DNA含有画分中に存在するため、満足しうるものではない。However, the method described in the prior art known to the Applicant is such that undesired constituents of the starting sample which have a significant effect on the final quality and quantity of the DNA are found in the extracted DNA containing fraction. It is not satisfactory because it exists.
【0051】
後記のとおり、本発明は、先行技術の方法において見出される技術的課題を解
決するために提示するものである。As will be described later, the present invention is presented to solve the technical problems found in the prior art methods.
【0052】
2.抽出されたDNAの分子特徴づけ
環境サンプル(特に、土壌サンプル)からのDNAライブラリーを構築したい
場合には、抽出および精製されたDNA源の質および多様性を、それを適当なベ
クター内に挿入する前に確認するのが好都合である。[0052]
2. Molecular characterization of extracted DNA
I want to construct a DNA library from environmental samples (especially soil samples)
In some cases, the quality and diversity of the extracted and purified DNA source may be
It is convenient to check it before inserting it into the tractor.
【0053】
抽出および精製されたDNAのそのような分子特徴づけの目的は、該DNA抽
出物中に存在する種々の細菌分類群の比率を表すプロフィールを得ることにある
。抽出および精製されたDNAの分子特徴づけは、種々の抽出および精製工程の
実施中に人為産物が導入されたか否か、および適当な場合には、抽出および精製
されたDNAの元の多様性が、サンプル(特に、土壌サンプル)中に最初に存在
した微生物多様性を表すか否かを判定することを可能にする。The purpose of such molecular characterization of the extracted and purified DNA is to obtain a profile representing the proportion of different bacterial taxa present in the DNA extract. The molecular characterization of the extracted and purified DNA depends on whether the artifacts were introduced during the performance of the various extraction and purification steps, and, where appropriate, the original diversity of the extracted and purified DNA. , It is possible to determine whether or not to represent the microbial diversity that was originally present in the sample, especially the soil sample.
【0054】
本出願人が知る限りにおいては、先行技術は、該環境から抽出されたDNAに
直接適用される種々の細菌群に特異的なオリゴヌクレオチドプローブを使用する
定量的ハイブリダイゼーションン方法を利用するものである。To the knowledge of the Applicant, the prior art utilizes quantitative hybridization methods using oligonucleotide probes specific for different bacterial groups applied directly to DNA extracted from the environment. To do.
【0055】
残念なことに、そのようなアプローチは、比較的に低感度であり、少量で存在
する分類群または属の検出を可能にしない。Unfortunately, such an approach is relatively insensitive and does not allow detection of taxa or genera present in low abundance.
【0056】
先行技術においては、MPN−PCRまたは競合的定量的PCRのような定量
的PCR法も記載されている。しかし、これらの技術は大きな欠点を有する。The prior art also describes quantitative PCR methods such as MPN-PCR or competitive quantitative PCR. However, these techniques have major drawbacks.
【0057】
例えば、MPN−PCRは、希釈および反復の回数が多いため実施が面倒であ
り、そのため、多数のサンプルまたはプライマーペアには不適となる。For example, MPN-PCR is cumbersome to perform due to the large number of dilutions and iterations, which makes it unsuitable for large numbers of samples or primer pairs.
【0058】
さらに、競合的定量的PCRは、標的DNAに特異的であり更には該競合自体
に偏り又は人為産物を誘導しない競合体の構築が必要であるため、実施が困難で
ある。Furthermore, competitive quantitative PCR is difficult to perform because it requires the construction of a competitor that is specific to the target DNA and that does not bias the competition itself or induce artifacts.
【0059】
したがって、本発明では、予め抽出および精製されたDNAの質の試験および
この精製された出発DNAから調製されたクローンのライブラリーの構築の価値
の判定を可能にし迅速、簡便かつ高信頼性である、環境サンプルに由来するDN
Aのライブラリーを予備スクリーニングするための方法を提示する。Therefore, the present invention allows for the rapid, convenient and reliable determination of the quality of pre-extracted and purified DNA and the determination of the value of constructing a library of clones prepared from this purified starting DNA. Derived from environmental samples
A method for prescreening the library of A is presented.
【0060】
3.環境サンプルから抽出および精製されたDNAをクローニングするための ベクター
先行技術においては、環境サンプルから予め抽出されたDNAをクローニング
するための多数のベクターが既に記載されている。[0060]
3. For cloning DNA extracted and purified from environmental samples vector
In the prior art, cloning pre-extracted DNA from environmental samples
A number of vectors for doing so have already been described.
【0061】
例えば、国際特許出願WO 99/20799の記載によれば、ウイルスベク
ター、ファージ、プラスミド、ファジミド、コスミド、ホスミド、BAC(細菌
人工染色体)タイプまたはバクテリオファージP1のベクター、PACタイプ(
バクテリオファージP1に基づく人工染色体)のベクター、YAC(酵母人工染
色体)タイプのベクター、酵母プラスミド、または安定にゲノムDNAを維持し
発現しうる他の任意のベクターを使用することができる。For example, according to the description of international patent application WO 99/20799, viral vectors, phages, plasmids, phagemids, cosmids, fosmids, BAC (bacterial artificial chromosome) type or bacteriophage P1 vectors, PAC type (
A bacteriophage P1-based artificial chromosome) vector, a YAC (yeast artificial chromosome) type vector, a yeast plasmid, or any other vector capable of stably maintaining and expressing genomic DNA can be used.
【0062】
PCT特許出願WO 99/20799の実施例1は、BACタイプのベクタ
ー内へのクローニングによるゲノムライブラリーの構築を記載している。Example 1 of PCT patent application WO 99/20799 describes the construction of a genomic library by cloning into a BAC-type vector.
【0063】
本出願人が知る限りにおいては、環境サンプル由来のDNAライブラリーは、
接合型のベクターでは未だ有効に製造されておらず、そのような技術は、本発明
の教示により初めて、当業者に利用可能かつ再現性あるものとなった。To the knowledge of the Applicant, DNA libraries derived from environmental samples are
Mating-type vectors have not yet been effectively produced, and such techniques were, for the first time, made available and reproducible to those skilled in the art by the teachings of the present invention.
【0064】
4.宿主細胞
先行技術においては、環境サンプルから抽出および精製されたDNAに由来す
るDNAのインサートを含有するベクターを収容するために使用可能なものとし
て、多数の宿主細胞が記載されている。[0064]
4. Host cell
In the prior art, it is derived from DNA extracted and purified from environmental samples.
Be used to house a vector containing a DNA insert
Thus, a large number of host cells have been described.
【0065】
例えば、PCT特許出願WO 99/20799には、多数の適当な宿主細胞
、例えば、大腸菌(Escherichia coli)、特に、株DH 10
Bまたは株294(ATCC 31446、株大腸菌(E.coli)B、大腸
菌(E.coli)X 1776(ATCC番号31.537)、大腸菌(E.
coli)DH5αおよび大腸菌(E.coli)W3110(ATCC番号2
7.325)が挙げられている。For example, PCT patent application WO 99/20799 describes a number of suitable host cells, for example Escherichia coli, in particular strain DH 10.
B or strain 294 (ATCC 31446, strain E. coli B, E. coli X 1776 (ATCC No. 31.537), E. coli (E.
E. coli DH5α and E. coli W3110 (ATCC No. 2)
7.325).
【0066】
このPCT特許出願はまた、他の適当な宿主細胞、例えば、エンテロバクター
(Enterobacter)、エルウィニア(Erwinia)、クレブシエ
ラ(Klebsiella)、プロテウス(Proteus)、サルモネラ(S
almonella)、セラチア(Serratia)、シゲラ(Schige
lla)、またはバシラス型の株、例えば、バシラス・サチリス(B.subt
ilis)およびバシラス・リヘニフォルミス(B.licheniformi
s)、ならびにシュードモナス(Pseudomonas)、ストレプトマイセ
ス(Streptomyces)またはアクチノマイセス(Actinomyc
es)属の細菌を挙げている。This PCT patent application also describes other suitable host cells, for example Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Proteus, Salmonella (S).
almonella, Serratia, Schige
Lla), or a strain of Bacillus type, such as B. subtilis (B. subt)
ilis) and B. licheniformis
s), as well as Pseudomonas, Streptomyces or Actinomyces.
es) genus bacteria.
【0067】
米国特許第5 824 485号は特に、ストレプトマイセス・リビダンス(
Streptomyces lividans)TK66株または酵母細胞、例
えばサッカロミセス・ポンベ(Saccharomyces pombe)を挙
げている。US Pat. No. 5,824,485 specifically discloses Streptomyces lividans (
Streptomyces lividans) strain TK66 or yeast cells such as Saccharomyces pombe.
【0068】
5.環境サンプル由来のDNAライブラリーにおける関心のある遺伝子の特徴 づけ
PCT特許出願WO 99/20799は、それぞれ、溶血素を産生するクロ
ーン、エスクリンを加水分解するクローンまたはオレンジ色素を産生するクロー
ンである、バシラス・セレウス(B.cereus)のDNAライブラリーに属
する種々のクローンの表現型の同定を記載している。[0068]
5. Characteristics of genes of interest in DNA libraries from environmental samples End
PCT patent application WO 99/20799 describes in each case a hemolysin-producing chromophore.
, Clones that hydrolyze esculin, or claws that produce orange pigment.
Belonging to the DNA library of B. cereus
Phenotypic identification of various clones that
【0069】
phoA酵素をコードするトランスポゾンの使用に基づく突然変異誘発技術は
、次いで突然変異誘発クローンを単離し、観察される表現型をもたらす配列を特
徴づけることを可能にした。Mutagenesis techniques based on the use of transposons encoding the phoA enzyme then made it possible to isolate mutagenized clones and to characterize the sequences leading to the observed phenotype.
【0070】
Steinら(1996)の前記文献は、海洋プランクトンである古細菌のゲ
ノムDNAライブラリーの或るクローンにより保持されたベクター内に挿入され
たDNAを増幅するための、リボソームDNAに対する特異的プライマーの使用
、およびそのようにして増幅されたDNA内のいくつかのコード配列の同定を記
載している。Stein et al. (1996), supra, described specificity for ribosomal DNA to amplify DNA inserted into a vector carried by a clone of a marine plankton archaeal genomic DNA library. The use of primers and the identification of some coding sequences within the DNA so amplified is described.
【0071】
Borschert S.ら(1992)の文献は、バシラス・サチリス(B
acillus subtilis)のゲノム内の1以上の対応遺伝子を同定す
るために、公知ペプチドシンテターゼの保存領域にハイブリダイズするプライマ
ーのペアを使用する、バシラス・サチリス(Bacillus subtili
s)のゲノムDNAライブラリーのスクリーニングを記載している。Borschert S.D. Et al. (1992) refer to Bacillus subtilis (B
Bacillus subtilis using a pair of primers that hybridize to a conserved region of known peptide synthetases to identify one or more corresponding genes in the genome of A. subtilis.
s) genomic DNA library screening.
【0072】
この技術は、サーファクチン(surfactin)生合成オペロンを保持す
る約26kbの染色体DNA断片を検出することを可能にした。This technique made it possible to detect an approximately 26 kb chromosomal DNA fragment carrying the surfactin biosynthetic operon.
【0073】
Kah−Tong S.ら(1997)の文献は、II型ポリケチドの生合成
経路をもたらすオペロンの保存配列にハイブリダイズするプライマーを使用する
、土壌由来のDNAのライブラリーのスクリーニングを記載しており、PKS−
β遺伝子に属する配列の、このDNAライブラリーにおける同定を示している。
この文献はまた、ポリケチドの生合成をもたらすオペロン内に天然で見出される
PKS−βサブユニットの配列が、該DNAライブラリー内で見出される種々の
同様の配列で置換されたハイブリッド発現カセットの構築を記載している。Kah-Tong S. Et al. (1997) describe the screening of a library of soil-derived DNA using primers that hybridize to conserved sequences of operons leading to the biosynthetic pathway of type II polyketides, PKS-
The identification of sequences belonging to the β gene in this DNA library is shown.
This reference also describes the construction of a hybrid expression cassette in which the sequence of the PKS-β subunit naturally found in the operon resulting in polyketide biosynthesis has been replaced with various similar sequences found in the DNA library. It has been described.
【0074】
同様に、Hong−Fuら(1995)の文献は、ポリケチドの生合成をもた
らすオペロンの種々のオープンリーディングフレームを含有する発現カセットの
構築を記載しており、そのような種々の発現カセットは、ストレプトマイセス・
ケリコロール(Streptomyces coelicolor)のゲノム内
に天然で一緒には見出されないオープンリーディングフレームを合体させること
により人工的に構築されている。この文献は、種々の細菌株由来のオープンリー
ディングフレームの、該人工発現カセットにおける組合せが、バシラス・サチリ
ス(Bacillus subtilis)およびバシラス・セレウス(Bac
illus cereus)に対する比較的大きな抗生物質活性ならびに種々の
構造的特徴を有するポリケチドの産生を可能にすることを示している。Similarly, the Hong-Fu et al. (1995) reference describes the construction of expression cassettes containing different open reading frames of the operon leading to polyketide biosynthesis, and such different expression cassettes. Is Streptomyces
It is artificially constructed by incorporating into the genome of Streptomyces coelicolor an open reading frame that is not found naturally together. This document shows that the combination of open reading frames from various bacterial strains in the artificial expression cassette is based on Bacillus subtilis and Bacillus cereus (Bac).
It has been shown to allow production of polyketides with relatively large antibiotic activity against Illus cereus) as well as various structural features.
【0075】
ポリケチドは、生物活性の大きな多様性を有する種々の構造の天然物の大きな
ファミリーの一部を形成する。ポリケチドとしては、例えば、テトラサクリンお
よびエリスロマイシン(抗生物質)、FK506(免疫抑制剤)、ドキソルビシ
ン(抗癌剤)、モネンシン(コクシジウム増殖阻止剤)およびアベルメクチン(
抗寄生虫剤)が挙げられる。Polyketides form part of a large family of natural products of varying structure with great diversity of biological activity. Examples of polyketides include tetrasacrine and erythromycin (antibiotic), FK506 (immunosuppressive agent), doxorubicin (anticancer agent), monensin (coccidial growth inhibitor) and avermectin (
Antiparasitic agents).
【0076】
これらの分子は、アシルチオエステル(一般には、アセチル、プロピオニル、
マロニルまたはメチルマロニルチオエステル)間の縮合の反復サイクルを触媒す
るポリケチドシンターゼとして公知の多機能酵素により合成される。各縮合サイ
クルは、成長中の炭素鎖上にβ−ケト基の形成をもたらし、それは次いで、適宜
、1以上の一連の還元工程を受けうる。These molecules include acylthioesters (generally acetyl, propionyl,
It is synthesized by a multifunctional enzyme known as polyketide synthase that catalyzes repeated cycles of condensation between malonyl or methylmalonyl thioester). Each condensation cycle results in the formation of β-keto groups on the growing carbon chain, which may then optionally undergo one or more series of reduction steps.
【0077】
ポリケチドに対する多大な臨床的関心、それらの共通の生合成メカニズム、お
よびポリケチドシンターゼをコードする遺伝子のグループ間で認められる高度な
保存性を考慮して、遺伝子工学による新規ポリケチドの開発に対する関心が増大
している。Given the great clinical interest in polyketides, their common biosynthetic mechanisms, and the high degree of conservation observed among groups of genes encoding polyketide synthases, interest in the development of novel polyketides by genetic engineering. Is increasing.
【0078】
例えば、メデルホジン(mederrhodin)Aまたはジヒドログラナチ
ルホジン(dihydrogranatirhodin)のような新規人工ポリ
ケチドが遺伝子工学により製造されている。遺伝子工学により得られた新規ポリ
ケチド分子の大多数は、対応する天然ポリケチドとは構造上非常に異なる。For example, novel engineered polyketides such as mederhodin A or dihydrogranatirhodin have been genetically engineered. The majority of novel polyketide molecules obtained by genetic engineering are structurally very different from the corresponding natural polyketides.
【0079】
関心のある新規ポリケチド(特に、公知ポリケチドより広い又は他方ではより
選択的である、それらの天然ホモログと比較して増加したレベルの抗生物質活性
または異なる抗生物質活性スペクトルを有する、特に、治療上関心のあるポリケ
チド)を得ることが必要とされていることが、先行技術から明らかである。Novel polyketides of interest, especially those having an increased level of antibiotic activity or a different spectrum of antibiotic activity compared to their natural homologs, which are broader than known polyketides or otherwise more selective, in particular, It is clear from the prior art that there is a need to obtain polyketides of therapeutic interest.
【0080】 後記のとおり、この要求は本発明により部分的に満たされる。[0080] As will be seen below, this need is partially met by the present invention.
【0081】
(発明の記載)
本発明は、第1に、環境サンプルに由来するDNAのライブラリーを構築する
ための方法に関する。そのようなサンプルとしては恐らく、手当たり次第に列挙
すると、水性媒体(淡水または海水)、土壌のサンプル(土壌の表層、下層土ま
たは堆積物)、または付随微生物叢を含有する真核生物のサンプル、例えば、植
物、昆虫または海洋生物に由来し付随微生物叢を有するサンプルが挙げられるで
あろう。DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates firstly to a method for constructing a library of DNA derived from environmental samples. Probably such samples include, by random listing, aqueous media (fresh water or seawater), soil samples (soil surface, subsoil or sediment), or eukaryotic samples containing associated microbiota, for example: , Samples derived from plants, insects or marine organisms and having an associated microflora.
【0082】
環境サンプル(特に、土壌サンプル)からのDNAのライブラリーを構築する
ための方法の開発は、関心のある核酸の含量が初めの設定目標を満たすDNAラ
イブラリーを得るために実施が必ず最適化されなければならない決定的に重要な
工程を含む。The development of a method for constructing a library of DNA from environmental samples (especially soil samples) must be carried out in order to obtain a DNA library in which the content of the nucleic acid of interest meets the original set goals. Includes critical steps that must be optimized.
【0083】
第1の決定的に重要な工程は、サンプル中に最初に含まれる核酸(すなわち、
主に、このサンプルの微生物叢が構成される種々の生物中に含まれる核酸)を抽
出し次いで精製することを含む。The first critical step is the nucleic acid initially contained in the sample (ie,
Primarily involves the extraction and subsequent purification of the nucleic acids contained in the various organisms of which the microbiota of this sample is composed.
【0084】 抽出されたDNAの精製の質は、得られる結果を決定する因子である。[0084] The quality of purification of the extracted DNA is a factor that determines the result obtained.
【0085】
環境サンプル由来の核酸のライブラリーを構築するための第2の重要な工程は
、抽出および精製された核酸の遺伝的多様性の評価である。出発サンプル中に最
初に存在する生物の系統発生的多様性が少なくとも部分的に考慮されることを確
認するための、抽出および精製されたDNAの簡便かつ信頼しうる予備スクリー
ニングのための工程の開発は、核酸ライブラリー自体の構築のための抽出および
精製された初期DNA源の使用の価値などを判定すること、あるいは、それとは
逆に、該核酸の抽出および精製の時点で導入された過剰な人為産物のために核酸
ライブラリーの構築を継続しないと決定することを有効に可能にする。また、該
ライブラリーを構築するためにベクター内に導入されたインサートの質が決定因
子であることが、本発明において確認された。例えば、環境サンプルから抽出お
よび精製されたDNAを切断するための制限酵素の使用は、得られるインサート
の構造内に人為産物または「偏向(バイアス、bias)」を導入する性質のも
のであることが確認された。特に、培養不可能な生物に大多数の場合は由来する
土壌または他の環境から抽出されたDNAは、自明のこととしてGおよびC塩基
の含量が未知であり更にはこれらの生物の起源に応じて様々な分子から構成され
る。The second important step for constructing a library of nucleic acids from environmental samples is the assessment of the genetic diversity of the extracted and purified nucleic acids. Development of a process for convenient and reliable preliminary screening of extracted and purified DNA to ensure that the phylogenetic diversity of the organisms initially present in the starting sample is taken into account at least in part Determines the value of the use of extracted and purified initial DNA source for the construction of the nucleic acid library itself, or vice versa, the excess excess introduced at the time of extraction and purification of the nucleic acid. Effectively allows to decide not to continue building the nucleic acid library due to artifacts. It was also confirmed in the present invention that the quality of the insert introduced into the vector to construct the library is a determinant. For example, the use of restriction enzymes to cleave DNA extracted and purified from environmental samples may be of a nature that introduces artifacts or "bias" into the structure of the resulting insert. confirmed. In particular, DNA extracted from the soil or other environment that is mostly derived from non-culturable organisms is, of course, unknown in the content of G and C bases and, depending on the origin of these organisms. It is composed of various molecules.
【0086】
第3の決定的に重要な工程は、選択された長さの核酸を組込みうるベクター内
への、抽出および精製された核酸の挿入であり、それは、一方では、与えられた
宿主細胞のゲノム内へのそれらのトランスフェクションまたは組込みを可能にし
、他方では、適宜、そのような宿主細胞内でのそれらの発現を可能にする。The third critical step is the insertion of the extracted and purified nucleic acid into a vector capable of incorporating a nucleic acid of selected length, which on the one hand is given host cell Their transfection or integration into the genome, while allowing their expression in such host cells, as appropriate.
【0087】
達成される目的が、産業上関心のある化合物(特に、医薬上または農業上関心
のある化合物)の完全な生合成経路を導きうる完全なオペロンのクローニングお
よび同定にある場合には、大きな核酸(すなわち、100kbより大きなサイズ
のもの)を組込みうるベクターが、関心のあるベクターとなる。Where the goal achieved is in the cloning and identification of a complete operon that can lead to a complete biosynthetic pathway for compounds of industrial interest, especially those of pharmaceutical or agricultural interest, Vectors of interest will be those that can integrate large nucleic acids (ie, those of size greater than 100 kb).
【0088】
定義
本発明の目的においては、「核酸」、「ポリヌクレオチド」および「オリゴヌ
クレオチド」なる語は、DNAおよびRNA配列だけではなく、一本鎖または二
本鎖の形態の2ヌクレオチドを超えるハイブリッドRNA/DNA配列をも意味
する。Definitions For the purposes of the present invention, the terms “nucleic acid”, “polynucleotide” and “oligonucleotide” refer not only to DNA and RNA sequences, but more than two nucleotides in single- or double-stranded form It also means a hybrid RNA / DNA sequence.
【0089】
「ライブラリー」または「集団(コレクション)」なる語は、本明細書におい
ては、環境サンプルに由来する抽出された、そして適当な場合には精製された核
酸のセット(組)、組換えベクターのセット(該セットの組換えベクターのそれ
ぞれは、前記の抽出された、そして適当な場合には精製された核酸のセットに由
来する核酸を含む)、または前記の抽出された、そして適当な場合には精製され
た核酸のセットに由来する1以上の核酸を含む組換え宿主細胞のセット(該核酸
は、1以上の組換えベクターに保持されているか又は該組換え宿主細胞のゲノム
内に組込まれている)に関して用いられている。The term “library” or “collection” is used herein to refer to a set of extracted and, if appropriate, purified nucleic acids derived from an environmental sample. A set of replacement vectors, each of the recombinant vectors of the set comprising a nucleic acid derived from said set of extracted and, if appropriate, purified nucleic acids, or said set of extracted and suitable In some cases, a set of recombinant host cells comprising one or more nucleic acids derived from a set of purified nucleic acids, said nucleic acid being carried on one or more recombinant vectors or within the genome of said recombinant host cells. Is incorporated into).
【0090】
「環境サンプル」なる表現は、手当たり次第に列挙すると、水性起源、例えば
淡水または海水に由来するサンプル、または土壌の表層、堆積物もしくは土壌の
下層(下層土)に由来する地上サンプル、および付随微生物叢(この付随微生物
叢は、関心のある生物を構成する)を有し植物、海洋生物もしくは昆虫に由来す
る、多細胞性でありうる真核生物のサンプルを示す。The expression “environmental sample” is, in random listing, a sample derived from an aqueous source, such as freshwater or seawater, or a ground sample derived from a surface layer of soil, a sediment or a lower layer of soil (subsoil), and 1 shows a sample of eukaryotes, which may be multicellular, from plants, marine organisms or insects that have an associated microflora, which constitutes the organism of interest.
【0091】
本発明において、「オペロン」なる語は、転写および/または翻訳を調節する
ためのシグナルの特有のセット(組)により転写および/または翻訳が共調節さ
れるオープンリーディングフレームのセットを意味する。本発明において、オペ
ロンはまた、該転写および/または翻訳を調節するための前記シグナルを含みう
る。In the present invention, the term “operon” means a set of open reading frames in which transcription and / or translation is co-regulated by a unique set of signals for regulating transcription and / or translation. To do. In the present invention, the operon may also contain said signals for regulating said transcription and / or translation.
【0092】
本発明の目的においては、「代謝経路」または「生合成経路」なる表現は、第
1の化学種から第2の化学種への変換をもたらす一連の同化または異化生化学的
反応を意味する。For the purposes of the present invention, the expression “metabolic pathway” or “biosynthetic pathway” refers to a series of anabolic or catabolic biochemical reactions that result in the conversion of a first species into a second species. means.
【0093】
例えば、抗生物質の生合成経路は、主要代謝産物を該抗生物質の中間産物に、
そして次いで抗生物質に変換する一連の生化学反応よりなる。For example, the antibiotic biosynthetic pathway is such that the major metabolite is an intermediate product of the antibiotic,
It then consists of a series of biochemical reactions that transform into antibiotics.
【0094】
「発現が望まれるヌクレオチド配列に対して作動的に連結した調節配列」なる
語は、関心のある配列の発現が可能となるよう、発現が望まれる関心のあるヌク
レオチド配列に対して該転写調節配列が位置することを意味し、該発現の調節は
、該調節ヌクレオチド配列と相互作用する因子に左右される。The term “regulatory sequence operably linked to a nucleotide sequence desired to be expressed” refers to the nucleotide sequence of interest desired to be expressed such that expression of the sequence of interest is possible. Means that a transcriptional regulatory sequence is located, and regulation of the expression depends on factors that interact with the regulatory nucleotide sequence.
【0095】
もう1つの術語学によれば、発現が望まれる関心のあるヌクレオチド配列が、
該転写調節ヌクレオチド配列の「制御下」に配置されるということも可能である
。According to another terminology, the nucleotide sequence of interest whose expression is desired is
It is also possible to be placed “under the control” of the transcription regulatory nucleotide sequence.
【0096】
本発明の目的においては、「単離(分離)(された)」なる語は、生物学的物
質が、その元の環境(それが天然で位置する環境)から取り出されていることを
示す。For the purposes of the present invention, the term “isolated” means that the biological material has been removed from its original environment, the environment in which it is naturally located. Indicates.
【0097】
例えば、生物(ウイルス、細菌、真菌、酵母、植物または動物)中に天然状態
で存在するポリヌクレオチドまたはポリペプチドは単離されていない。その天然
環境から分離された同じポリペプチド、または同じポリヌクレオチドのうち、該
生物のゲノム内にそれが天然で挿入されている隣接核酸から分離されたポリヌク
レオチドは、単離されている。For example, a polynucleotide or polypeptide that naturally exists in an organism (virus, bacterium, fungus, yeast, plant or animal) has not been isolated. The same polypeptide, or polynucleotide, that is isolated from its natural environment, separated from the flanking nucleic acid with which it is naturally inserted into the organism's genome, has been isolated.
【0098】
そのようなポリヌクレオチドはベクター内に含有されることが可能であり、お
よび/または、そのようなポリヌクレオチドは組成物中に含有されることが可能
であり、そのような場合でも、単離された形態のままである。なぜなら、該ベク
ターまたは組成物は、その天然環境を構成しないからである。Such a polynucleotide may be contained within a vector and / or such a polynucleotide may be contained within a composition, and even in such cases It remains in isolated form. This is because the vector or composition does not constitute its natural environment.
【0099】
「精製(された)」なる語は、他の化合物が存在する場合を除き、該物質が絶
対的に純粋な形態で存在することを要求するものではない。むしろ、これは相対
的な定義である。The term “purified” does not require that the material be present in an absolutely pure form, unless other compounds are present. Rather, this is a relative definition.
【0100】
ポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、出発物質が少なくとも1桁、好まし
くは2または3、優先的には4または5桁精製された後は、精製された形態にあ
る。The polypeptide or polynucleotide is in a purified form after the starting material has been purified by at least an order of magnitude, preferably by 2 or 3, preferentially by 4 or 5 orders of magnitude.
【0101】
本発明の目的においては、ヌクレオチドまたはアミノ酸の2つの配列間の「同
一性の割合(%)」は、2つの最適に整列された配列を比較ウィンドウ越しに比
較することにより決定することができる。For the purposes of the present invention, the “% identity” between two sequences of nucleotides or amino acids is determined by comparing two optimally aligned sequences over a comparison window. You can
【0102】
したがって、該比較ウィンドウ内の該ヌクレオチドまたはポリペプチド配列の
部分は、それらの2つの配列の最適なアライメントを得るために、参照配列と比
較して付加または欠失(例えば、「ギャップ」)を含みうる(該参照配列はこれ
らの付加または欠失を含まない)。Therefore, portions of the nucleotide or polypeptide sequences within the comparison window may be added or deleted (eg, “gap”) relative to a reference sequence to obtain optimal alignment of the two sequences. ) (The reference sequence does not include these additions or deletions).
【0103】
該割合(%)は、それらの2つの比較配列に関して同一核酸塩基または同一ア
ミノ酸残基が観察される位置の数を求め、ついで、それらの2つの塩基またはア
ミノ酸残基間に同一性が存在する位置の数を該比較ウィンドウ内の位置の総数で
割り算し、ついでその商に100を掛け算して配列同一性の割合(%)を得るこ
とにより算出される。The percentage (%) determines the number of positions at which the same nucleobase or the same amino acid residue is observed with respect to those two comparative sequences, and then the identity between those two bases or amino acid residues. It is calculated by dividing the number of positions in which is present by the total number of positions in the comparison window and then multiplying the quotient by 100 to obtain the percent sequence identity.
【0104】
該比較のためのそれらの配列の最適アライメントは、Wisconsin G
enetics Software Package社,Genetics C
omputer Group(GCG),575 Science Docto
r,Madison,Wisconsinパッケージに含まれる公知アルゴリズ
ムを用いるコンピューターにより達成されうる。The optimal alignment of those sequences for the comparison was Wisconsin G
genetics Software Package, Genetics C
computer Group (GCG), 575 Science Docto
r, Madison, Wisconsin package can be accomplished by computer using known algorithms.
【0105】
例えば、配列同一性の割合(%)は、専らデフォルトパラメーターを用いるB
LASTソフトウェア(1996年3月のBLASTバージョン1.4.9、1
998年2月のBLAST 2.0.4.および1998年9月のBLAST
2.0.6.)を使用して求めることができる(S.F.Altschulら,
J.Mol.Biol.1990 215:403−410,S.F.Alts
chulら,Nucleic Acids Res.1997 25:3389
−3402)(Altschulらの、参照「リクエスト(request)」
配列に類似/相同な配列に関するBlast検索)。使用するリクエスト配列お
よびデータベースは、ペプチドまたは核酸性のものであってもよく、任意の組合
せが可能である。For example, the percent sequence identity is determined using the default parameters B
LAST software (BLAST version 1.4.9, March 1996, 1
February 998 BLAST 2.0.4. And BLAST September 1998
2.0.6. ) Is used (SF Altschul et al.,
J. Mol. Biol. 1990 215: 403-410, S.M. F. Alts
chul et al., Nucleic Acids Res. 1997 25: 3389.
-3402) (see Altschul et al., "Request").
Blast search for sequences similar / homologous). The request sequence and the database used may be of peptide or nucleic acid nature and any combination is possible.
【0106】
環境サンプルに由来する核酸の抽出および精製
1.核酸の直接的抽出
土壌のサンプル中に含まれる生物に由来する核酸のライブラリーを得るために
は、一方では、該サンプル中の種々の生物が後続の核酸抽出工程に利用可能にな
る条件を作ることが重要であり、他方では、土壌サンプルの処理の初期工程が該
サンプル中の生物の最高の機械的細胞溶解を可能にして、これらの生物の核酸(
主にゲノムおよびプラスミドDNA)が、後続の抽出工程に使用するバッファー
に直接的に接近可能となるようにすることが重要であることが、本発明により示
されている。[0106]
Extraction and purification of nucleic acids from environmental samples
1. Direct extraction of nucleic acids
To obtain a library of organism-derived nucleic acids contained in soil samples
On the one hand, the various organisms in the sample become available for subsequent nucleic acid extraction steps.
It is important to create a condition that
Enables the highest mechanical cell lysis of organisms in the sample
Buffers used mainly for subsequent extraction steps (mainly genomic and plasmid DNA)
According to the present invention, it is important to have direct access to
Has been done.
【0107】
例えば、土壌サンプルからの微生物に由来する核酸の最高の利用可能性は、微
粒子を得るために、予備乾燥土壌サンプルを乾燥粉砕することにより達成された
ことが、本発明により示されている。このように、本出願人は、いずれかの後続
の処理の前の土壌サンプルの乾燥が、粗土壌サンプルの凝集の有意な減少をもた
らし、その結果、適当な粉砕処理を行った場合には微粒子形態でのその後続の砕
解を促進することを確認した。It has been shown by the present invention that the highest availability of microbial-derived nucleic acids from soil samples, for example, was achieved by dry grinding of pre-dried soil samples to obtain microparticles. There is. Thus, Applicants have determined that drying the soil sample prior to any subsequent treatment results in a significant reduction in agglomeration of the coarse soil sample, resulting in fine particles when subjected to a suitable milling process. It was confirmed to promote its subsequent disintegration in morphology.
【0108】
驚くべきことに、本出願人は、乾燥土壌サンプルの微粒子が、出発土壌サンプ
ル中に最初に存在する生物の遺伝的多様性を性質上表しうる最適な質の核酸の抽
出に好ましい物理的特性を併せ持つことを示した。特に、本発明の核酸の直接的
抽出の方法が、稀有微生物(例えば、ある稀有なストレプトマイセス(Stre
ptomyces)または芽胞形成微生物)に由来するDNAの抽出を可能にす
ることが示されている。Surprisingly, Applicants have found that the fine particles of dried soil samples are preferred for the extraction of nucleic acids of optimal quality that may be characteristically representative of the genetic diversity of the organisms initially present in the starting soil sample. It has been shown that it also has the physical characteristics. In particular, the method for the direct extraction of nucleic acids of the present invention can be carried out using rare microorganisms (eg, certain rare Streptomyces
Ptomyces) or spore-forming microorganisms).
【0109】
本発明の目的においては、該土壌サンプルの「微粒子」なる語は、約50μm
の平均サイズ(すなわち、平均して45〜55μm)を有するサンプルに由来す
る粒子を意味する。For the purposes of the present invention, the term “fine particles” of the soil sample is about 50 μm.
Particles from a sample having an average size of (i.e., 45-55 [mu] m on average).
【0110】
本発明では、予備乾燥または予備脱水され、ついで、2μm〜50μmの平均
サイズを有する微粒子が得られるまで粉砕された土壌サンプルから、該微粒子を
得、得られた微粒子を液体緩衝媒体に再懸濁させる。In the present invention, the fine particles are obtained from a soil sample that has been pre-dried or pre-dehydrated and then ground to obtain fine particles having an average size of 2 μm to 50 μm, and the obtained fine particles are used as a liquid buffer medium. Resuspend.
【0111】
そのような液体緩衝(バッファー)媒体は、核酸抽出バッファー、特に、当業
者によく知られた通常のDNA抽出バッファーよりなりうる。Such a liquid buffer medium may consist of a nucleic acid extraction buffer, in particular a conventional DNA extraction buffer well known to those skilled in the art.
【0112】
微粒子への該土壌サンプルの粉砕は、最初の土壌サンプル中に存在する生物の
ほとんどを機械的に細胞溶解させるという、ならびにこの機械的処理により細胞
溶解されない生物を最適な後続の化学的および/または酵素的細胞溶解工程に利
用可能にするという二重の機能を有する。Milling of the soil sample into fine particles mechanically lyses most of the organisms present in the original soil sample, as well as organisms that are not cell lysed by this mechanical treatment are optimally subjected to subsequent chemical chemistry. And / or has the dual function of being available for the enzymatic cell lysis step.
【0113】
したがって、本発明の第1の対象は、生物を含有する土壌サンプルからの核酸
の集団の製造方法であって、予備乾燥または予備脱水された土壌サンプルを粉砕
することにより微粒子を得、該微粒子を液体緩衝(バッファー)媒体に懸濁させ
る第1工程(I−a))を含む製造方法よりなる。Therefore, a first subject of the invention is a method for producing a population of nucleic acids from a soil sample containing organisms, wherein fine particles are obtained by grinding a pre-dried or pre-dehydrated soil sample, The production method comprises the first step (Ia) of suspending the fine particles in a liquid buffer medium.
【0114】
十分に好ましい様態においては、該粉砕工程は、メノウまたはタングステンビ
ーズを備えた装置を使用して又はタングステンリングを備えた装置を使用して行
う。これらの装置が好ましいのは、メノウまたはタングステンのような物質の硬
度が、前記で特定されたサイズの微粒子の産生を有意に促進するからである。こ
のため、それよりはるかに低効率であることが判明しているガラスビーズを備え
た粉砕装置の使用は、好ましくは、選択されないか、または回避されるであろう
。In a fully preferred embodiment, the milling step is carried out using an apparatus with agate or tungsten beads or with an apparatus with a tungsten ring. These devices are preferred because the hardness of materials such as agate or tungsten significantly enhances the production of microparticles of the size specified above. For this reason, the use of grinding equipment with glass beads, which has been found to be much less efficient, would preferably not be selected or avoided.
【0115】
該土壌サンプルの乾燥または分級は、当業者に公知のいずれかの方法により行
うことができる。例えば、該粗土壌サンプルを室温で24〜48時間にわたり乾
燥させることができる。Drying or classification of the soil sample can be done by any method known to those skilled in the art. For example, the crude soil sample can be dried at room temperature for 24-48 hours.
【0116】
既に示されているとおり、該液体緩衝媒体は、該微粒子中に存在するDNAを
抽出するための媒体よりなりうる。50mM Tris、20mM EDTA、
100mM NaClおよび1%(重量/容積)ポリビニルピロリドンをpH9
.0でそれぞれ含有するTENPとして公知の抽出バッファーが、最も好ましく
使用されるであろう。As already indicated, the liquid buffer medium may consist of a medium for extracting the DNA present in the microparticles. 50 mM Tris, 20 mM EDTA,
100 mM NaCl and 1% (weight / volume) polyvinylpyrrolidone at pH 9
. The extraction buffer known as TENP, each containing 0, will most preferably be used.
【0117】
また、土壌サンプルからの核酸集団の製造方法は、予備乾燥または予備脱水さ
れた土壌サンプルを粉砕することにより微粒子を得る工程の後に、該微粒子中に
存在する核酸を抽出する工程I−(b)が続くことにより特徴づけられる。Further, in the method for producing a nucleic acid population from a soil sample, after the step of pulverizing a pre-dried or pre-dehydrated soil sample to obtain fine particles, a step I- of extracting nucleic acid present in the fine particles is performed. It is characterized by the continuation of (b).
【0118】
該核酸の抽出は、望ましくない土壌構成成分および/または化合物の共抽出を
伴い、したがって次いで、抽出された核酸の精製が必要となるというのが、一般
的な見解であり、そのような後続の精製工程は、望ましくない土壌構成成分およ
び/または化合物の除去を可能にするのに十分な程度に選択的である必要があり
、かつ、予備抽出されたDNAの量における少ない損失をもたらすのに十分な収
量を与える必要がある。It is the general view that extraction of the nucleic acid involves co-extraction of undesired soil constituents and / or compounds, thus requiring purification of the extracted nucleic acid, and Subsequent purification steps must be sufficiently selective to allow the removal of undesired soil constituents and / or compounds and result in low loss in the amount of pre-extracted DNA Need to give a sufficient yield.
【0119】
前記の選択性および収量の基準を満たす土壌サンプルの微粒子から抽出された
DNAを精製する工程は、抽出されたDNAを、それぞれ、組合された2つの連
続的なクロマトグラフィー工程、分子ふるい上のクロマトグラフィーおよび陰イ
オン交換クロマトグラフィーで処理することを含むことが、本発明により示され
ている。The step of purifying the DNA extracted from the particulates of the soil sample which meet the above-mentioned selectivity and yield criteria comprises two successive chromatographic steps, a molecular sieve, each of which is combined with the extracted DNA. It has been shown according to the invention to include treating with the above chromatography and anion exchange chromatography.
【0120】
前記方法のもう1つの特徴によれば、該核酸を抽出する工程I−(b)の後に
、抽出された核酸を以下の2つのクロマトグラフィー工程:
・該核酸を含有する溶液をモレキュラーシーブ上に通過させ、ついで、核酸に
富む溶出画分を回収する工程、
・核酸に富む溶出画分を陰イオン交換クロマトグラフィー担体上に通過させ、
ついで、該核酸を含有する溶出画分を回収する工程により精製する工程I−(c
)が続く。According to another feature of the above method, after the step I- (b) of extracting the nucleic acid, the extracted nucleic acid is subjected to the following two chromatographic steps: -a solution containing the nucleic acid is molecularly Passing over a sieve and then recovering an elution fraction rich in nucleic acids, passing the elution fraction rich in nucleic acids on an anion exchange chromatography carrier,
Then, the purification step I- (c
) Continues.
【0121】
前記クロマトグラフィー工程の性質および順序は、予備乾燥または予備脱水さ
れた土壌サンプルの微粒子から予備抽出されたDNAを精製する工程に関する良
好な選択性および優れた収量に必須のものである。The nature and sequence of the chromatographic steps are essential for good selectivity and good yield for the step of purifying pre-extracted DNA from pre-dried or pre-dehydrated soil sample microparticles.
【0122】
非常に有利な様態においては、前記核酸精製工程における「モレキュラーシー
ブ」型のクロマトグラフィー担体は、Sephacryl(登録商標)S400
HR型のクロマトグラフィー担体または同等の特性のクロマトグラフィー担体
よりなる。In a very advantageous manner, the “molecular sieve” type chromatographic carrier in the nucleic acid purification step is Sephacryl® S400.
It consists of an HR type chromatographic carrier or a chromatographic carrier of equivalent properties.
【0123】
十分に好ましい様態においては、抽出されたDNAを精製するために第2工程
で使用する陰イオン交換クロマトグラフィー担体は、Elutip(登録商標)
型の担体または同等の特性のクロマトグラフィー担体である。In a fully preferred embodiment, the anion exchange chromatography carrier used in the second step to purify the extracted DNA is Elutip®.
Type of carrier or chromatographic carrier of equivalent properties.
【0124】
該乾燥土壌サンプルの微粒子を得る工程I−(a)、該微粒子中に存在する核
酸を抽出するI−(b)、および前記のクロマトグラフィー工程により精製する
I−(c)を組合せることにより、本発明では、該サンプル中に最初に含まれて
いた生物の細胞を予め精製することなく土壌からDNAを直接的に抽出し、それ
と同時に、先行技術の方法で認められる例えばフミン酸のような土壌混入物の共
抽出を回避することが可能である。A combination of step I- (a) for obtaining fine particles of the dried soil sample, I- (b) for extracting nucleic acid present in the fine particles, and I- (c) for purification by the above-mentioned chromatography step is combined. Thus, in the present invention, the DNA of the organism originally contained in the sample is directly extracted from the soil without prior purification, and at the same time, for example, humic acid found in prior art methods. It is possible to avoid co-extraction of soil contaminants such as.
【0125】
フミン酸のような混入物は、精製が望まれる核酸の分析および後続の使用を著
しく妨げる。Contaminants such as humic acid significantly interfere with the analysis and subsequent use of nucleic acids for which purification is desired.
【0126】
また、前記方法では、土壌サンプル中に最初に存在した核酸の遺伝的多様性の
実質的に完全な集団を得るために、該土壌サンプルの微粒子を得る工程I−(a
)中に機械的に細胞溶解されない生物内に含まれる核酸を得ることが可能である
。したがって、該土壌サンプルの微粒子は、化学的、酵素的または物理的細胞溶
解処理あるいは化学的、酵素的または物理的処理の組合せの後続工程に付されう
る。[0126] Also, in the above method, the step I- (a) of obtaining microparticles of a soil sample to obtain a substantially complete population of genetic diversity of nucleic acids originally present in the soil sample.
It is possible to obtain a nucleic acid contained in an organism which is not mechanically lysed in. Thus, the particulates of the soil sample may be subjected to subsequent steps of a chemical, enzymatic or physical cell lysis treatment or a combination of chemical, enzymatic or physical treatments.
【0127】
第1態様では、本発明の土壌サンプルからの核酸の集団の製造方法はまた、工
程I−(a)の後に、
・液体バッファー中の土壌懸濁液を超音波処理により処理する工程、
・該核酸を抽出し回収する工程が続くことにより特徴づけられうる。In a first aspect, the method of the present invention for producing a population of nucleic acids from a soil sample also comprises, after step I- (a): treating the soil suspension in a liquid buffer by sonication. , Can be characterized by a subsequent step of extracting and recovering the nucleic acid.
【0128】
好ましい様態においては、超音波による処理には、Bioblock社により
販売されている600W Vibracell Ultrasonicator
装置のようなチタン・マイクロポイント(micro−point)型の装置ま
たはCup Horn型のソニケーターを使用する。In a preferred embodiment, the treatment with ultrasound is carried out by the 600W Vibracell Ultrasonicator sold by Bioblock.
A titanium micro-point type device such as a device or a Cup Horn type sonicator is used.
【0129】
十分に好ましい様態においては、該超音波処理工程を7〜10分間にわたり1
5Wの出力で行い、それは超音波処理の連続的サイクルを含み、該超音波処理自
体は各サイクルの持続時間の50%にわたり行う。In a fully preferred embodiment, the sonication step is carried out for 1 to 7 minutes.
Performed at a power of 5 W, which comprises successive cycles of sonication, which itself is carried out for 50% of the duration of each cycle.
【0130】
第2の態様では、前記方法は、工程I−(a)の後に、
・液体緩衝媒体中の土壌懸濁液を超音波処理により処理する工程、
・超音波処理後、リゾチームまたはアクロモペプチダーゼ(achromop
eptidase)の存在下で該懸濁液を37℃でインキュベートする工程、
・SDSを添加し、ついで該核酸を遠心分離し沈殿させる工程、
・沈殿した核酸を回収する工程が続くことにより特徴づけられうる。In a second aspect, the method comprises, after step I- (a):-treating the soil suspension in a liquid buffer medium by sonication, -after sonication, lysozyme or acrosome. Mopeptidase (achromop
characterized by the steps of incubating the suspension at 37 ° C. in the presence of eptidase), adding SDS and then centrifuging and precipitating the nucleic acid, and recovering the precipitated nucleic acid. sell.
【0131】
好ましくは、リゾチームのおよびアクロモペプチダーゼの存在下でのインキュ
ベーションの工程は、それらの酵素のそれぞれの最終濃度0.3mg/mlで、
好ましくは37℃で30分間にわたり行う。Preferably, the step of incubation with lysozyme and in the presence of achromopeptidase comprises a final concentration of each of those enzymes of 0.3 mg / ml,
It is preferably carried out at 37 ° C. for 30 minutes.
【0132】
好ましくは、該SDSは、最終濃度1%で、60℃の温度で1時間のインキュ
ベーション時間にわたり使用し、ついで遠心分離および沈殿を行う。Preferably, the SDS is used at a final concentration of 1% at a temperature of 60 ° C. for an incubation time of 1 hour, followed by centrifugation and precipitation.
【0133】
第3の態様では、前記土壌サンプルからの核酸の集団の製造方法はまた、工程
I−(a)の後に、
・激しい混合(ボルテックス)の工程およびそれに続く単純な攪拌の工程によ
り、該土壌懸濁液をホモジナイズ(均質化)する工程、
・該均質懸濁液を凍結させ、ついで融解する工程、
・融解後、該懸濁液を超音波処理で処理する工程、
・超音波処理後、リゾチームおよびアクロモペプチダーゼの存在下、該懸濁液
を37℃でインキュベートする工程、
・SDSを加え、ついで該核酸を遠心分離し沈殿させる工程、
・該核酸を回収する工程が続くことにより特徴づけられる。In a third aspect, the method for producing a population of nucleic acids from said soil sample also comprises, after step I- (a): a step of vigorous mixing (vortex) followed by a simple stirring step A step of homogenizing the soil suspension; a step of freezing and then thawing the homogeneous suspension; a step of sonicating the suspension after thawing; an ultrasonic treatment Afterwards, incubating the suspension at 37 ° C. in the presence of lysozyme and achromopeptidase, adding SDS, then centrifuging and precipitating the nucleic acid, and Characterized.
【0134】
好ましくは、土壌微粒子の懸濁液を該ボルテックス機上で混合し、ついで2時
間の持続時間にわたり円回転攪拌機上での穏やかな攪拌によりホモジナイズし、
ついでそれを−20℃で凍結させる。Preferably, the suspension of soil particulates is mixed on the vortex machine and then homogenized by gentle agitation on a rotary agitator for a duration of 2 hours,
It is then frozen at -20 ° C.
【0135】
好ましくは、融解後かつ該超音波処理工程前に、該懸濁液を再び、ボルテック
ス機で10分間にわたり激しく攪拌する。Preferably, after thawing and before the sonication step, the suspension is again stirred vigorously on a vortex machine for 10 minutes.
【0136】
言うまでもなく、好ましくは、核酸の直接的抽出のための前記方法の実施形態
により抽出された核酸を、モレキュラーシーブ上の第1通過、およびそれに続く
、モレキュラーシーブ上でのクロマトグラフィー後に得られた溶出画分の、陰イ
オン交換クロマトグラフィー担体上の後続の通過よりなる精製工程により精製す
る。Needless to say, preferably, the nucleic acid extracted by the embodiment of the method for the direct extraction of nucleic acid is obtained after a first pass on the molecular sieve and subsequent chromatography on the molecular sieve. The elution fraction obtained is purified by a purification step consisting of a subsequent passage over an anion exchange chromatography carrier.
【0137】
2.核酸の間接的抽出
本発明の、環境サンプルからの核酸の集団の製造方法の第2実施形態では、こ
のサンプル中に含まれる生物を該サンプルのその他の巨大構成成分から分離する
ことを可能にする性質のものである第1処理に、該環境サンプルを付す。[0137]
2. Indirect extraction of nucleic acids
In the second embodiment of the method for producing a population of nucleic acids from an environmental sample according to the present invention,
The organisms contained in the sample from other large constituents of the sample
The environmental sample is subjected to a first treatment, which is of a nature that enables it.
【0138】
本発明の核酸の集団の製造方法のこの第2実施形態は、前記の本発明方法の第
1実施形態では得ることが実質的に不可能な大きな核酸の製造を促進し、該微粒
子を得るために行う機械的細胞溶解工程はまた、該土壌サンプル中の核酸または
該土壌サンプル中の生物中に含まれる核酸を物理的に分解するという効果を有す
る。This second embodiment of the method for producing a population of nucleic acids according to the invention facilitates the production of large nucleic acids which are virtually impossible to obtain with the first embodiment of the method according to the invention described above, and the microparticles The mechanical cell lysing step carried out to obtain also has the effect of physically degrading the nucleic acids in the soil sample or the nucleic acids contained in the organisms in the soil sample.
【0139】
産業上関心のある化合物の生合成を指令しうる同じオペロンに属するコード配
列のすべてを少なくとも部分的に含む核酸を単離し特徴づけることを目的として
、大きな核酸の製造が本出願人により研究されている。For the purpose of isolating and characterizing nucleic acids which at least partially comprise all of the coding sequences belonging to the same operon, which can direct the biosynthesis of compounds of industrial interest, the production of large nucleic acids has been carried out by the Applicant. Being researched.
【0140】
好ましくは、本発明の土壌サンプルからの核酸の集団の製造方法の第2実施形
態を行うことにより、100kbより大きな、好ましくは、200、250また
は300kbより大きなサイズの核酸、そして最も好ましくは、400、500
または更には600kbより大きなサイズの核酸を得る。Preferably, a second embodiment of the method of the present invention for producing a population of nucleic acids from a soil sample is performed to achieve nucleic acids of size greater than 100 kb, preferably greater than 200, 250 or 300 kb, and most preferably Is 400, 500
Or even obtain nucleic acids of size greater than 600 kb.
【0141】
本発明の環境サンプルからの核酸の集団の製造方法のこの第2実施形態は、前
記の特徴を有する核酸を得ることを意図した4つの連続的な工程の組合せよりな
る。This second embodiment of the method for producing a population of nucleic acids from an environmental sample according to the invention consists of a combination of four consecutive steps intended to obtain a nucleic acid having the characteristics mentioned above.
【0142】
該環境サンプルが土壌サンプルである場合には、土壌サンプルを液体媒体内に
分散させることにより懸濁液を得るための第1工程は、該細胞の有意な機械的細
胞溶解を引き起こすことなく、サンプル中に含まれる生物の入手可能性を促進す
ることが、本発明により示されている。If the environmental sample is a soil sample, the first step to obtain a suspension by dispersing the soil sample in a liquid medium is to cause a significant mechanical lysis of the cells. Nonetheless, it has been shown by the present invention to promote the availability of the organisms contained in the sample.
【0143】
前記土壌サンプルの分散液を得る第1工程は、該サンプル中の生物を、外部媒
体に接近可能にし、また、該サンプル中の生物および該巨大構成成分の部分解離
を可能にする。したがって、それは、該サンプル中に最初に含まれる生物の後続
の、このサンプルのその他の構成成分からの分離を可能にする。The first step of obtaining a dispersion of the soil sample makes the organisms in the sample accessible to the external medium and also allows partial dissociation of the organisms in the sample and the macro component. Therefore, it allows the subsequent separation of the organisms initially contained in the sample from the other constituents of this sample.
【0144】
該環境サンプルが、例えば、植物、海洋生物または昆虫に由来する場合には、
該付随微生物叢の生物を該方法の後続の工程に利用可能にするために、粉砕によ
る予備処理が必要である。When the environmental sample is derived from, for example, a plant, marine organism or insect,
Pretreatment by milling is necessary to make the organisms of the concomitant microbiota available for subsequent steps of the process.
【0145】
本方法は、密度勾配上での遠心分離により、該生物を、前記で得られたその他
の無機および/または有機構成成分から分離する工程を含む。ついで、このよう
にして分離された生物を、細胞溶解の工程およびそれに続く該核酸の抽出の工程
に付す。The method comprises the step of separating the organism from the other inorganic and / or organic constituents obtained above by centrifugation on a density gradient. The organisms thus separated are then subjected to a step of cell lysis and a subsequent step of extraction of the nucleic acid.
【0146】
驚くべきことに、密度勾配上での遠心分離の工程は、該サンプル懸濁液中に含
まれる土壌粒子中の生物の細胞を分離することを可能にする。実際、該細胞の一
部は該勾配相において該巨大粒子と共に運び去られると予想されたであろう。ま
た、密度勾配上での土壌サンプルの遠心分離が、出発サンプル中に存在する生物
の多様性を代表する生物の集団を水性相/勾配界面において見出すことを可能に
することは、これまで決して示されていなかった。なぜなら、これらの生物は体
積、密度および形状において非常に様々でありうるからである。それらは水性相
内、または水性相/密度勾配界面、または密度勾配自体の中に見出される、と理
論的には推測されうるであろう。Surprisingly, the step of centrifugation on a density gradient makes it possible to separate the cells of the organism in the soil particles contained in the sample suspension. Indeed, it would have been expected that some of the cells would be carried away with the macroparticles in the gradient phase. Also, it has never been shown that centrifugation of soil samples over a density gradient allows populations of organisms representative of the biodiversity present in the starting samples to be found at the aqueous phase / gradient interface. Was not done. Because these organisms can vary greatly in volume, density and shape. It could theoretically be inferred that they are found in the aqueous phase, or in the aqueous phase / density gradient interface, or in the density gradient itself.
【0147】
したがって、使用する密度勾配の密度(1.2〜1.5g/ml、好ましくは
1.3g/mlの密度勾配の密度)より小さい又は大きい密度を有する生物は回
収され得ず、その結果、有効に分離された生物の代表例に偏向が生じ、そのため
、抽出された核酸の多様性にも偏向が生じたであろう、と当業者は予想しうるで
あろう。Therefore, organisms with densities below or above the density of the density gradient used (density of 1.2-1.5 g / ml, preferably 1.3 g / ml) cannot be recovered, As a result, one of skill in the art would expect that there would be a bias in the representative of effectively separated organisms, and thus in the diversity of the extracted nucleic acids.
【0148】
また、該方法の1つの特定の実施形態においては、(特に放線菌類の)芽胞の
発芽の工程を行う。その目的は、回収される放線菌DNAの量を有意に増加させ
ることにある。Also, in one particular embodiment of the method, a step of germination of spores (especially of actinomycetes) is performed. The purpose is to significantly increase the amount of actinomycete DNA recovered.
【0149】
該最終工程は、塩化セシウム勾配上でこのようにして抽出された核酸を精製す
る工程よりなる。The final step consists of purifying the nucleic acid thus extracted on a cesium chloride gradient.
【0150】
驚くべきことに、該塩化セシウム勾配上での核酸の精製は、該密度勾配を構成
する物質の相当な又は更には完全な除去を可能にする。この特徴は、精製された
核酸の後続の使用に関する決定因子である。なぜなら、該密度勾配は、ベクター
内への該抽出核酸の酵素の触媒活性を適宜阻害しうる強力な酵素阻害因子である
ことが公知であるからである。Surprisingly, the purification of nucleic acids on the cesium chloride gradient allows a considerable or even complete removal of the substances making up the density gradient. This feature is a determinant for subsequent use of the purified nucleic acid. This is because it is known that the density gradient is a strong enzyme inhibitor that can appropriately inhibit the catalytic activity of the enzyme of the extracted nucleic acid into the vector.
【0151】
この第2実施形態では、本発明の生物を含有する環境サンプルからの核酸の集
団の製造方法は、
(i)該環境サンプルを液体媒体中に分散させることにより懸濁液を得、つい
で、得られた懸濁液を穏やかな攪拌によりホモジナイズ(均質化)する工程、
(ii)該生物を、工程(i)で得られた該均質懸濁液のその他の無機および
/または有機構成成分から、密度勾配上の遠心分離により分離する工程、
(iii)工程(ii)で分離された微生物を細胞溶解し、該核酸を抽出する
工程、
(iv)塩化セシウム勾配上で該核酸を精製する一連の工程を含む。In this second embodiment, the method of producing a population of nucleic acids from an environmental sample containing an organism of the present invention comprises: (i) obtaining a suspension by dispersing the environmental sample in a liquid medium, And then homogenizing the resulting suspension by gentle stirring, (ii) adding the organism to other inorganic and / or organic constituents of the homogeneous suspension obtained in step (i) From the components by centrifugation on a density gradient, (iii) cell lysing the microorganism separated in step (ii) and extracting the nucleic acid, (iv) purifying the nucleic acid on a cesium chloride gradient Including a series of steps.
【0152】
好ましくは、該土壌サンプルの懸濁液は、Waring Blenderのよ
うな装置または同等の特徴の装置による粉砕によりこのサンプルを分散させるこ
とにより得る。十分に好ましい様態においては、Waring Blender
のような装置中でそれぞれ1分間継続させる3回の連続的な粉砕操作の後に、該
サンプル懸濁液を得る。好ましくは、該粉砕操作のそれぞれの合間に、粉砕され
たサンプルを氷中で冷却する。Preferably, a suspension of the soil sample is obtained by dispersing the sample by milling with a device such as a Waring Blender or a device of equivalent characteristics. In a fully preferred embodiment, the Waring Blender
The sample suspension is obtained after 3 successive grinding operations, each lasting 1 minute in a device such as. Preferably, the ground sample is cooled in ice between each of the grinding operations.
【0153】
好ましくは、ついで、Nycomed Pharma AS.社(Oslo,
Norway)により販売されている「Nycodenz」型の密度クッション
上での遠心分離により、該生物を該土壌粒子から分離する。好ましい遠心分離条
件は、4℃、10,000×gで40分間であり、好ましくは、それを、Kon
tron社により販売されている「ローターTST 28.38」型の振動(s
wing−out)バケットを備えたローター中で行う。Preferably, then Nycomed Pharma AS. Company (Oslo,
The organisms are separated from the soil particles by centrifugation on a "Nycodenz" type density cushion sold by Norway). The preferred centrifugation conditions are 4 ° C., 10,000 × g for 40 minutes, preferably it is
"Rotor TST 28.38" type vibration (s sold by tron
wing-out) in a rotor equipped with buckets.
【0154】
ついで、上部水相と下部Nycodenz相との相間部に遠心分離後に位置す
る生物の輪状体を取り出し、遠心分離により洗浄し、ついで細胞ペレットを適当
なバッファー中に取る。The annulus of the organism located after centrifugation in the interphase between the upper aqueous phase and the lower Nycodenz phase is then removed, washed by centrifugation and the cell pellet is then taken up in a suitable buffer.
【0155】
前記工程(ii)で分離された生物の細胞溶解の工程(iii)は、当業者に
公知のいずれかの方法で行うことができる。The step (iii) of cell lysis of the organism separated in the step (ii) can be performed by any method known to those skilled in the art.
【0156】
好ましくは、リゾチームおよびアクロモペプチダーゼの存在下、pH8.0の
10mM Tris−100mM EDTA溶液中、好ましくは37℃で1時間
、該細胞を細胞溶解する。Preferably, the cells are lysed in the presence of lysozyme and achromopeptidase in a 10 mM Tris-100 mM EDTA solution at pH 8.0, preferably at 37 ° C. for 1 hour.
【0157】
該DNAの実際の抽出は、好ましくは、プロテイナーゼKの存在下でラウリル
サルコシル(該溶液の最終重量の1%)の溶液を加え該最終溶液を37℃で30
分間インキュベートすることにより行うことができる。The actual extraction of the DNA is preferably carried out by adding a solution of lauryl sarcosyl (1% of the final weight of the solution) in the presence of proteinase K and adding the final solution at 37 ° C. at 30 ° C.
It can be performed by incubating for a minute.
【0158】
ついで、工程(iii)で抽出された核酸を塩化セシウム勾配上で精製する。
好ましくは、塩化セシウム勾配上で該核酸を精製する工程は、例えばKontr
on65.13型のローター上、35,000rpmで36時間の遠心分離によ
り行う。The nucleic acid extracted in step (iii) is then purified on a cesium chloride gradient.
Preferably, the step of purifying the nucleic acid on a cesium chloride gradient is performed, for example, by Kontr.
on 65.13 type rotor by centrifugation at 35,000 rpm for 36 hours.
【0159】
本発明の、生物を含有する土壌サンプルからの核酸の集団の製造方法の1つの
特定の態様では、該核酸は、専らとまではいかなくとも主としてDNA分子より
なる。In one particular aspect of the method of the present invention for producing a population of nucleic acids from a soil sample containing organisms, the nucleic acids consist predominantly, if not exclusively, of DNA molecules.
【0160】
もう1つの態様では、該核酸を、アガロースブロック中に含まれる生物、また
は密度勾配上で分離された生物をアガロースブロック内に加え細胞溶解(例えば
、化学的および/または酵素的細胞溶解)した後に回収することができる。In another embodiment, the nucleic acid is added to an organism contained in an agarose block, or an organism separated on a density gradient is added to the agarose block to lyse cells (eg, chemical and / or enzymatic cell lysis). ) Can be collected after.
【0161】
本発明のもう1つの対象は、本発明の核酸の集団の製造方法の工程II−(i
v)で得られた又は工程(c)もしくは本発明の核酸の集団の製造方法の後続工
程で得られた核酸よりなる核酸の集団よりなる。Another subject of the invention is the step II- (i of the method for producing a population of nucleic acids according to the invention.
It comprises a population of nucleic acids obtained in v) or consisting of the nucleic acids obtained in step (c) or the subsequent steps of the method for producing a population of nucleic acids of the invention.
【0162】 本発明はまた、前記の核酸の集団に含まれることを特徴とする核酸に関する。[0162] The invention also relates to a nucleic acid characterized in that it is comprised in said population of nucleic acids.
【0163】
第1態様では、本発明の集団を構成するそのような核酸は、少なくとも1つの
オペロンまたはオペロンの一部をコードするヌクレオチド配列を含むことを特徴
とする。In a first aspect, such nucleic acids that make up the population of the invention are characterized in that they contain a nucleotide sequence encoding at least one operon or part of an operon.
【0164】
最も好ましくは、そのようなオペロンは、代謝経路の全部または一部をコード
する。Most preferably, such operons encode all or part of a metabolic pathway.
【0165】
実施例9は、ストレプトマイセス・アルボニガー(Streptomyces
alboniger)株からのゲノムDNAライブラリーの構築、およびそれ
ぞれシャトルコスミドpOS700IおよびpOS700R内へのそのクローニ
ングを記載している。組込み型ベクターpOS700I内に調製されたDNAラ
イブラリーにおいては、新規クローンが、ピューロマイシンの生合成経路をもた
らすオペロンに属するヌクレオチド配列を含有することが、本発明により示され
ている。同様に、ピューロマイシンの生合成経路をもたらすオペロンのヌクレオ
チド配列を含有する12個のクローンが、複製型ベクターpOS700R内で調
製されたDNAライブラリー内で同定されている。Example 9 is for Streptomyces streptomyces.
alboniger) strain and the cloning thereof into the shuttle cosmids pOS700I and pOS700R, respectively. In the DNA library prepared in the integrative vector pOS700I, it has been shown by the present invention that the new clone contains a nucleotide sequence belonging to an operon leading to the puromycin biosynthetic pathway. Similarly, 12 clones containing the nucleotide sequence of the operon leading to the puromycin biosynthetic pathway have been identified in a DNA library prepared in replicative vector pOS700R.
【0166】
特に、得られたライブラリーの或る組込み型および複製型コスミドは、制限エ
ンドヌクレアーゼClaIおよびEcoRVでの消化後、ピューロマイシンの生
合成経路をひきおこすオペロンの配列の全部を含有しうる12kbの断片を有す
る。In particular, certain integrative and replicative cosmids of the resulting library may contain the entire 12 kb sequence of the operon that triggers the puromycin biosynthetic pathway after digestion with the restriction endonucleases ClaI and EcoRV. With fragments.
【0167】
したがって、もう1つの態様では、本発明の核酸は、ピューロマイシンの生合
成経路をもたらすオペロンのヌクレオチド配列を少なくとも部分的に含有する。Thus, in another aspect, the nucleic acids of the invention at least partially comprise the nucleotide sequence of the operon that results in the puromycin biosynthetic pathway.
【0168】
後記実施例2は、リンデンに汚染された土壌から出発する、pBluescr
ipt SK−ベクターにおける本発明の方法のDNAライブラリーの構築を記
載している。Example 2 below shows pBluescr starting from lindane contaminated soil.
The construction of a DNA library of the method of the invention in the ipt SK - vector is described.
【0169】
該組換えベクターを、大腸菌(Escherichia coli)DH10
B細胞内にトランスフェクトし、ついで該形質転換細胞を、リンデンの存在下、
適当な培地内で培養した。該ライブラリーの形質転換細胞上のクローンのスクリ
ーニングは、スクリーニングされたクローン10,000個中35個がリンデン
分解性表現型を有することを示すことを可能にした。これらのクローン内のli
nA遺伝子の存在は、この遺伝子に特異的なプライマーによるPCT増幅により
確認した。The recombinant vector was transformed into Escherichia coli DH10.
B cells and then the transformed cells in the presence of lindane,
Cultured in a suitable medium. Screening of clones on transformed cells of the library made it possible to show that 35 out of 10,000 clones screened had the lindane degrading phenotype. Li within these clones
The presence of the nA gene was confirmed by PCT amplification with primers specific for this gene.
【0170】
したがって、もう1つの態様では、本発明はまた、リンデンの生物分解を引き
起こす代謝経路に関するヌクレオチド配列を含有する核酸に関する。Therefore, in another aspect, the invention also relates to a nucleic acid containing a nucleotide sequence for a metabolic pathway that causes the biodegradation of lindane.
【0171】
したがって、前記のとおり、本発明の生物を含有する土壌サンプルからの核酸
の集団の製造方法、および前記核酸の集団の構成核酸を含有する組換えベクター
の集団の製造方法が、オペロン内に含まれるヌクレオチド配列の単離および特徴
づけに十分に適していることが、明らかに示されている。Therefore, as described above, the method for producing a population of nucleic acids from a soil sample containing the organism of the present invention, and the method for producing a population of recombinant vectors containing the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids are within the operon. It has clearly been shown to be well suited for the isolation and characterization of the nucleotide sequences contained in.
【0172】
オペロンの形態で調節される生合成経路に関与するコードヌクレオチド配列を
本発明が同定しうることの追加的な証明については、後記においても説明する。
これは、治療上大きな関心(特に抗生物質に関する関心)が持たれている分子を
代表例として持つ分子のファミリーに属する、ポリケチドの生合成経路に関与す
るポリケチドシンターゼをコードする配列のクローニングおよび特徴づけに関す
るものである。Additional proof that the present invention may identify coding nucleotide sequences involved in biosynthetic pathways that are regulated in the form of operons is also described below.
This is the cloning and characterization of sequences encoding polyketide synthases involved in the polyketide biosynthetic pathway, which belong to a family of molecules typified by molecules of great therapeutic interest (particularly antibiotics). It is about.
【0173】
したがって、本発明の対象はまた、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配
列のすべてを含むことを特徴とする、本発明の核酸の集団の構成核酸である。The subject of the invention is therefore also the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids according to the invention, characterized in that they comprise all of the nucleotide sequence coding for the polypeptide.
【0174】 第1態様においては、本発明の核酸の集団の構成核酸は原核生物に由来する。[0174] In a first aspect, the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids of the invention are of prokaryotic origin.
【0175】
第2態様においては、本発明の核酸の集団の構成核酸は、細菌またはウイルス
に由来する。In a second aspect, the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids of the invention are of bacterial or viral origin.
【0176】 第3態様においては、本発明の核酸の集団の構成核酸は真核生物に由来する。[0176] In a third aspect, the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids of the invention are of eukaryotic origin.
【0177】
特に、そのような核酸は、真菌、酵母、植物または動物に由来することを特徴
とする。In particular, such nucleic acids are characterized in that they are derived from fungi, yeasts, plants or animals.
【0178】
土壌から抽出された核酸の集団の分子特徴づけ
先行技術に関する説明の節に記載されている環境サンプルから抽出および精製
されたDNAのライブラリーを特徴づけるための種々の技術的欠点を克服するた
めに、本出願人は、前記方法から得られた核酸を定性的かつ半定量的に特徴づけ
るための簡便かつ信頼しうる方法を開発した。[0178]
Molecular characterization of a population of nucleic acids extracted from soil
Extraction and purification from environmental samples as described in the prior art section
To overcome various technical drawbacks for characterizing a library of isolated DNA
To this end, the Applicant has characterized the nucleic acids obtained from said method qualitatively and semi-quantitatively.
We have developed a simple and reliable method for doing this.
【0179】
したがって、本発明の方法は、16S型のリボソームDNAの配列の内部に位
置する700bp断片を普遍的に増幅し、ついで種々の特異性のオリゴヌクレオ
チドプローブで該増幅DNAをハイブリダイズさせ、最後に、該サンプルのハイ
ブリダイゼーション強度を既知の配列または起源のDNAの外部検量範囲と比較
することよりなる。Accordingly, the method of the present invention universally amplifies a 700 bp fragment located within the sequence of 16S ribosomal DNA, and then hybridizes the amplified DNA with oligonucleotide probes of various specificity, Finally, it consists in comparing the hybridization intensity of the sample to an external calibration range of DNA of known sequence or origin.
【0180】
該オリゴヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーションの前の増幅は、比
較的稀な微生物の属または種を定量することを可能にする。さらに、普遍的プラ
イマーでの増幅は、該ハイブリダイゼーション中に、一連の広範なオリゴヌクレ
オチドプローブを使用することを可能にする。Amplification prior to hybridization with the oligonucleotide probe allows quantification of relatively rare microbial genera or species. Furthermore, amplification with universal primers allows the use of a wide array of oligonucleotide probes during the hybridization.
【0181】
したがって、本発明の対象はまた、核酸の集団、特に、環境サンプル、好まし
くは土壌サンプルに由来する核酸の集団に含まれる核酸の多様性を測定するため
の方法であって、
・試験する核酸の集団の核酸を、細菌16SリボソームDNAのいずれかの配
列にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドプライマーのペアと接触させる工程
、
・少なくとも3つの増幅サイクルを行う工程、
・1つのオリゴヌクレオチドプローブまたは複数のオリゴヌクレオチドプロー
ブ(各プローブは、細菌の界、目、亜綱または属に共通の16SリボソームDN
Aの配列に特異的にハイブリダイズする)を使用して、該増幅核酸を検出する工
程、
・適当な場合には、前記検出工程からの結果を、検量範囲を構成する既知配列
の核酸に関する該プローブまたは前記の複数のプローブを使用した場合の検出結
果と比較する工程を含んでなる方法である。The subject of the present invention is therefore also a method for measuring the diversity of nucleic acids contained in a population of nucleic acids, in particular of a nucleic acid derived from an environmental sample, preferably a soil sample, which comprises: Contacting the nucleic acids of the population of nucleic acids with a pair of oligonucleotide primers that hybridize to any sequence of bacterial 16S ribosomal DNA, performing at least three amplification cycles, one oligonucleotide probe or a plurality of oligonucleotide probes Oligonucleotide probes (each probe is a 16S ribosomal DN common to the kingdom Bacteria, order, subclass or genus)
Hybridizing specifically to the sequence A)), and detecting the amplified nucleic acid, if appropriate, the results from the detection step are used for the nucleic acid of known sequence constituting the calibration range. A method comprising a step of comparing with a detection result when a probe or a plurality of the probes described above is used.
【0182】
好ましくは、16SリボソームRNAの遺伝子の保存領域に普遍的にハイブリ
ダイズするプライマーの第1ペアは、それぞれ、プライマーFGPS 612(
配列番号12)およびFGPS 669(配列番号13)よりなる。Preferably, the first pair of primers that universally hybridize to the conserved region of the gene for 16S ribosomal RNA is each primer FGPS 612 (
SEQ ID NO: 12) and FGPS 669 (SEQ ID NO: 13).
【0183】
本発明のプライマーの好ましいペアの第2の実施形態は、普遍的プライマー6
3f(配列番号22)および1387r(配列番号23)のペアよりなる。A second embodiment of the preferred pair of primers of the present invention is the universal primer 6
It consists of a pair of 3f (SEQ ID NO: 22) and 1387r (SEQ ID NO: 23).
【0184】
核酸集団の核酸の多様性の測定方法の1つの特定の実施形態では、特定の細菌
界、目、亜綱または属に特異的なオリゴヌクレオチドプローブとのハイブリダイ
ゼーションの工程の前に、普遍的プライマーのペアを使用する増幅工程を、考慮
中の核酸集団からの核酸がそれぞれの中に挿入された組換えベクターの集団上で
行うことができる。In one particular embodiment of the method for measuring nucleic acid diversity of a nucleic acid population, prior to the step of hybridizing with an oligonucleotide probe specific for a particular bacterial kingdom, order, subclass or genus, An amplification step using universal primer pairs can be performed on a population of recombinant vectors in which nucleic acids from the population of nucleic acids under consideration have been inserted.
【0185】
集団内に含まれる核酸の多様性のそのような測定方法は、特に、本明細書の教
示に従い得られた核酸の集団に適用される。Such methods of measuring the diversity of nucleic acids contained within a population are particularly applicable to populations of nucleic acids obtained in accordance with the teachings herein.
【0186】
したがって、実施例3は、生物を含有する土壌サンプルからの核酸の集団の製
造方法であって、Nycodenz勾配上での該細胞の分離の前に土壌サンプル
を分散させ、該細胞を細胞溶解し、ついで塩化セシウム勾配上で該DNAを精製
することによるDNAの間接的抽出の工程を含む方法を詳細に示している。Therefore, Example 3 is a method for producing a population of nucleic acids from a soil sample containing organisms, wherein the soil sample is dispersed prior to separation of the cells on a Nycodenz gradient and the cells are The method is detailed, which involves the steps of lysing and then indirect extraction of the DNA by purifying the DNA on a cesium chloride gradient.
【0187】
このようにして得られた核酸の集団を、得られたままで、またはコスミド型の
ベクター内のインサートの形態で、16S rDNAに対する前記普遍的プライ
マーを使用する増幅方法において使用し、ついで該増幅DNAを、表4に示す配
列番号14〜配列番号21の配列のオリゴヌクレオチドプローブを使用する検出
の工程に付した。The population of nucleic acids thus obtained is used as it is, or in the form of an insert in a cosmid-type vector, in an amplification method using said universal primers for 16S rDNA and then said The amplified DNA was subjected to a step of detection using oligonucleotide probes of sequences SEQ ID NO: 14 to SEQ ID NO: 21 shown in Table 4.
【0188】
該結果が示すところによると、本発明の生物を含有する土壌サンプルから出発
する核酸の集団の製造方法は、全地上微生物叢の14%を超えるDNA(すなわ
ち、土壌1g当たり2×108細胞)の入手を可能にし、一方、培養されうる全
微生物叢は該全微生物集団の僅か2%に相当するに過ぎない。The results show that a method of producing a population of nucleic acids starting from a soil sample containing an organism of the present invention comprises a method for producing more than 14% of the total terrestrial microflora of DNA (ie 2 × 10 6 / g soil) 8 cells), while the total microbial flora that can be cultivated represents only 2% of the total microbial population.
【0189】
本発明により製造された核酸の集団の系統発生的多様性を測定するために、該
16S rRNA遺伝子の47個の配列を単離し配列決定した。これらの配列は
、それぞれ、配列番号60〜配列番号106のヌクレオチド配列に対応する。To measure the phylogenetic diversity of the population of nucleic acids produced according to the invention, 47 sequences of the 16S rRNA gene were isolated and sequenced. These sequences correspond to the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 60 to SEQ ID NO: 106, respectively.
【0190】
配列番号60〜配列番号106の配列を含む核酸も本発明の一部を構成し、配
列番号60〜配列番号106の配列を含む核酸に対して少なくとも99%、好ま
しくは、99.5%または99.8%の核酸同一性を有する核酸も同様である。
そのような配列は、特に、DNAライブラリーのクローンをスクリーニングする
ためのプローブとして使用することが可能であり、また、それにより、該ライブ
ラリーのクローンから、関心のあるコード配列に接近している可能性がある配列
(例えば、抗生物質代謝産物、例えばポリケチドの生合成経路に関与する酵素を
コードする配列)を含有するクローンを同定するためのプローブとして使用する
ことが可能である。Nucleic acids comprising the sequences SEQ ID NO: 60 to SEQ ID NO: 106 also form part of the invention and are at least 99%, preferably 99.5% of the nucleic acids comprising the sequences SEQ ID NO: 60 to SEQ ID NO: 106. The same applies to nucleic acids having a nucleic acid identity of% or 99.8%.
Such sequences can be used, inter alia, as probes to screen clones of a DNA library and thereby bring the clones of the library into close proximity to the coding sequence of interest. It can be used as a probe to identify clones containing potential sequences (eg, sequences encoding antibiotic metabolites such as enzymes involved in the biosynthetic pathway of polyketides).
【0191】
本発明により得られたDNAライブラリーからの16S rRNAの配列と、
RDPデータベース(Maidak B.L.,Cole J.R.,Park
er C.T.,Garrity G.M.,Larsen N.,Li B.
,Liburn T.G.,McCaughey,M.J.,Olsen G.
J.,Overbeek R.,Pramanik S.,Schmidt T
.M.,Tiedje J.M.,Woese C.R.(1999)“A n
ew project of the RDP(Ribosomal Data
base Project)”Nucleic Acid Research
Vol.27:171−173)中の配列との比較は、本発明の核酸の集団内に
含まれる核酸が、α−プロテオバクテリア、β−プロテオバクテリア、δ−プロ
テオバクテリア、γ−プロテオバクテリア、放線菌類、およびアシドバクテリウ
ム(acidobacterium)に関連した属に由来するとの判定を可能に
した。表7および図7の系統樹に示すこれらの結果は、本発明の方法により得ら
れたDNAライブラリー内に含まれる核酸の大きな系統発生的多様性を説明する
ものである。The sequence of 16S rRNA from the DNA library obtained according to the invention,
RDP database (Maidak BL, Cole JR, Park)
er C. T. , Garrity G .; M. , Larsen N. et al. , Li B.
, Liburn T .; G. McCaughey, M .; J. , Olsen G.
J. , Overbeek R .; , Pramanik S .; , Schmidt T
. M. , Tiedje J .; M. , Woese C .; R. (1999) "A n
ew project of the RDP (Ribosomal Data)
base Project) "Nucleic Acid Research
Vol. 27: 171-173), the nucleic acid contained in the population of nucleic acids of the present invention is α-proteobacteria, β-proteobacteria, δ-proteobacteria, γ-proteobacteria, actinomycetes, And that it was derived from a genus associated with acidobacterium. These results, shown in the phylogenetic tree of Table 7 and FIG. 7, explain the large phylogenetic diversity of the nucleic acids contained within the DNA libraries obtained by the method of the invention.
【0192】
クローニングおよび/または発現ベクター
本発明により得られた核酸の集団に含まれる核酸のそれぞれは、クローニング
および/または発現ベクター内に挿入することができる。[0192]
Cloning and / or expression vector
Each of the nucleic acids contained in the population of nucleic acids obtained according to the invention is cloned
And / or can be inserted into an expression vector.
【0193】
この目的には、先行技術において公知のいずれかのタイプのベクター、例えば
、ウイルスベクター、ファージ、プラスミド、ファジミド、コスミド、ホスミド
、BACタイプのベクター、P1バクテリオファージ、BACタイプのベクター
、YACタイプのベクター、酵母プラスミドまたは先行技術において当業者に公
知の他のいずれかのベクターを使用することができる。For this purpose, any type of vector known in the prior art, eg viral vector, phage, plasmid, phagemid, cosmid, fosmid, BAC type vector, P1 bacteriophage, BAC type vector, YAC. Any type of vector, yeast plasmid or any other vector known to the person skilled in the art can be used.
【0194】
本発明では、DNAライブラリーの核酸の安定な発現を可能にするベクターが
有利に使用されるであろう。この目的には、そのようなベクターは、好ましくは
、該ゲノムインサートに作動的に連結していて該DNAインサートの少なくとも
一部の発現の開始および/または調節を可能にする転写調節配列を含む。Vectors which allow stable expression of the nucleic acids of the DNA library will be advantageously used in the present invention. For this purpose, such a vector preferably comprises transcriptional regulatory sequences operably linked to the genomic insert and allowing initiation and / or regulation of the expression of at least part of the DNA insert.
【0195】
前記から分かるとおり、本発明は、工程II−(iv)もしくは工程I−(c
)または本発明の生物を含有する土壌サンプルからの核酸の集団の製造方法の他
のいずれかの後続工程において得られた核酸をクローニングおよび/または発現
ベクター内に挿入することを特徴とする、組換えベクターの集団の製造方法に関
する。As can be seen from the above, the present invention provides the step II- (iv) or the step I- (c
) Or a nucleic acid obtained in any other subsequent step of the method for producing a population of nucleic acids from a soil sample containing an organism of the invention, characterized in that it is inserted into a cloning and / or expression vector. It relates to a method for producing a population of replacement vectors.
【0196】
クローニングおよび/または発現ベクター内にそれらを挿入する前に、本発明
の核酸の集団の構成核酸を、例えば、制限エンドヌクレアーゼで適宜消化した後
のアガロースゲル上での電気泳動により、それらのサイズに応じて分離すること
ができる。Prior to their insertion into cloning and / or expression vectors, the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids according to the invention are subjected to electrophoresis on an agarose gel, for example by electrophoresis after appropriate digestion with restriction endonucleases. Can be separated according to the size of.
【0197】
もう1つの態様では、本発明の核酸の集団の構成核酸の平均サイズを、該クロ
ーニングおよび/または発現ベクター内へのそれらの挿入の前に物理的破壊の工
程を行うことにより、実質的に均一のサイズにすることが可能である。In another embodiment, the average size of the constituent nucleic acids of a population of nucleic acids of the invention is determined by performing a step of physical disruption prior to their cloning and / or their insertion into an expression vector. It is possible to have a uniform size.
【0198】
核酸の物理的または機械的破壊のそのような工程は、溶液内、直径約0.4m
mの金属チャネル(例えば、そのような直径を有するシリンジ針のチャネル)内
にこれらの核酸を連続的に通過させることよりなりうる。Such a step of physical or mechanical disruption of nucleic acids may be performed in solution at a diameter of about 0.4 m.
It may consist of continuously passing these nucleic acids through m metal channels (eg channels of a syringe needle having such a diameter).
【0199】 該核酸の平均サイズは、この場合には、30〜40kb長でありうる。[0199] The average size of the nucleic acid may in this case be 30-40 kb long.
【0200】
本発明に好ましいベクターの構築は、図25(接合組込み型コスミド)および
図26(組込み型BAC)に図式的に示されている。Construction of a preferred vector for the present invention is shown schematically in Figure 25 (conjugated integrated cosmid) and Figure 26 (integrated BAC).
【0201】
本発明のDNAライブラリーまたは集団内に含まれる核酸を挿入するために有
利に使用されうるクローニングおよび/または発現ベクターは、特に、欧州特許
EP 0 350 341および米国特許第5 688 689号に記載のベク
ターであり、そのようなベクターは、放線菌株の形質転換に特に適している。そ
のようなベクターは、挿入DNA配列に加えて、付着配列att、および放線菌
株内で機能的なインテグラーゼをコードするDNA配列(int配列)を含有す
る。Cloning and / or expression vectors that can be advantageously used to insert the nucleic acids contained within the DNA libraries or populations of the present invention are, in particular, EP 0 350 341 and US Pat. No. 5 688 689. The vector described in 1. above, and such a vector is particularly suitable for transformation of an actinomycete strain. In addition to the insert DNA sequence, such a vector contains the attachment sequence att and a DNA sequence ( int sequence) encoding an integrase functional in the actinomycete strain.
【0202】
しかし、あるクローニングおよび/または発現ベクターは欠点を有し、それら
の理論的機能的容量は実際には達成されなかったことが、本発明で認められてい
る。However, it is acknowledged by the present invention that certain cloning and / or expression vectors have drawbacks and their theoretical functional capacity was not achieved in practice.
【0203】
したがって、先行技術のベクター内、特に、欧州特許EP 0 350 34
1に記載のベクター内に含有される組込み系は、該細菌染色体内への、該ライブ
ラリーからのDNAインサートの良好な組込みを実際には可能にしないことが判
明した。Therefore, in prior art vectors, in particular in European patent EP 0 350 34
It was found that the integration system contained in the vector described in 1 does not actually allow good integration of the DNA insert from the library into the bacterial chromosome.
【0204】
該細菌染色体内へのそのようなベクターの組込みの機能的欠損が、これらのベ
クター内に存在するインテグラーゼ遺伝子の発現の欠損によるものであったとい
う仮定から出発して、本出願人は、該開始転写プロモーターを、インテグラーゼ
転写産物の数を有意に増加させうる転写プロモーターで置換することにより該イ
ンテグラーゼ遺伝子の発現を増加させることを最初に試みた。Starting from the hypothesis that the functional defect of the integration of such vectors into the bacterial chromosome was due to the defective expression of the integrase gene present in these vectors. First attempted to increase expression of the integrase gene by replacing the initiating transcription promoter with a transcription promoter that could significantly increase the number of integrase transcripts.
【0205】
その結果は期待はずれなものであり、該染色体内へのこれらのベクターの組込
みの機能は改善されなかった。The results were disappointing and the function of integration of these vectors into the chromosome was not improved.
【0206】
驚くべきことに、このファミリーの組込みベクターに含有されるインテグラー
ゼ発現の問題点は転写産物の発現の量にあるのではなく、該転写産物の安定性に
あることが、本発明により示された。Surprisingly, according to the invention, the problem with integrase expression contained in this family of integrative vectors lies not in the amount of transcript expression, but in the stability of the transcript. Was shown.
【0207】
第2の仮定に従い、本出願人は、該インテグラーゼ転写産物の安定性の欠損が
、対応するメッセンジャーRNAの転写の終結の欠損により引き起こされること
を示すことができた。According to the second hypothesis, the applicant was able to show that the lack of stability of the integrase transcript is caused by the lack of termination of transcription of the corresponding messenger RNA.
【0208】
したがって、本出願人は、与えられたサイズのメッセンジャーRNAを得るた
めに、該ベクターのインテグラーゼをコードする配列の下流に位置する終結部位
を挿入した。該ベクターのインテグラーゼをコードするヌクレオチド配列の下流
の追加的な終結シグナルの挿入は、コスミドタイプおよびBACタイプの組込み
型ベクターのファミリーを得ることを可能にした。Therefore, Applicants have inserted a termination site located downstream of the integrase coding sequence of the vector in order to obtain a messenger RNA of a given size. The insertion of an additional termination signal downstream of the nucleotide sequence encoding the integrase of the vector made it possible to obtain a family of cosmid-type and BAC-type integrative vectors.
【0209】 好ましくは、該終結部位は付着部位attの下流に配置する。[0209] Preferably, the termination site is located downstream of the attachment site att .
【0210】
また、本出願人は、本発明の方法により得られた核酸集団の構成核酸を挿入す
るために有利に使用されうる新規接合型ベクターおよびコスミドタイプの新規複
製型ベクターおよびBACタイプの新規接合型ベクターを開発した。The Applicant has also found that a novel conjugative vector and a novel replicative vector of the cosmid type and a novel BAC type that can be advantageously used for inserting the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids obtained by the method of the invention. A mating type vector was developed.
【0211】
平均サイズのDNA断片の挿入が望ましい場合には、約50kbの最大サイズ
を有するインサートを収容しうるコスミドタイプのベクターが好ましく使用され
る。If an average size DNA fragment insertion is desired, a cosmid-type vector capable of accommodating an insert having a maximum size of about 50 kb is preferably used.
【0212】
そのようなコスミドベクターは、特に、初期土壌サンプル内に含まれる生物の
機械的細胞溶解による直接DNA抽出の第1工程を含む本発明の方法により得ら
れた核酸集団の構成核酸を挿入するのに適している。Such a cosmid vector inserts in particular the constituent nucleic acids of the population of nucleic acids obtained by the method according to the invention comprising the first step of direct DNA extraction by mechanical cell lysis of the organisms contained in the initial soil sample. Suitable to do.
【0213】
大きな核酸、特に、100kbのサイズより大きな又は更には200、300
、400、500または600kbより大きな核酸の挿入が望ましい場合には、
そのようなサイズのDNAインサートを収容しうるBACタイプのベクターが優
先的に使用される。Large nucleic acids, in particular larger than 100 kb or even 200,300
, If insertion of a nucleic acid larger than 400, 500 or 600 kb is desired,
BAC type vectors which can accommodate DNA inserts of such size are preferentially used.
【0214】
BACタイプのそのようなベクターは、特に、第1工程が、初期土壌サンプル
中に含まれる生物の予備分離および該土壌サンプルからの巨大構成成分の除去に
よる該DNAの間接的抽出よりなる本発明の方法により得られた核酸集団の構成
核酸を挿入するのに適している。Such vectors of BAC type, in particular, the first step consists of the pre-separation of the organisms contained in the initial soil sample and the indirect extraction of the DNA by removal of the large constituents from the soil sample. It is suitable for inserting the constituent nucleic acids of the nucleic acid population obtained by the method of the invention.
【0215】
特に、BACタイプのベクターは、オペロンのヌクレオチド配列を少なくとも
部分的に含有する大きな核酸を挿入するのに有利に使用される。In particular, BAC-type vectors are advantageously used for inserting large nucleic acids which at least partly contain the nucleotide sequence of the operon.
【0216】
したがって、本発明の組換えクローニングおよび/または発現ベクターの集団
の製造方法はまた、該クローニングおよび/または発現ベクターがプラスミド型
のものであることにより特徴づけられる。Therefore, the method for producing a population of recombinant cloning and / or expression vectors according to the invention is also characterized in that the cloning and / or expression vector is of the plasmid type.
【0217】
もう1つの態様では、そのような方法は、該クローニングおよび/または発現
ベクターがコスミドタイプのものであることにより特徴づけられる。In another aspect, such a method is characterized in that the cloning and / or expression vector is of the cosmid type.
【0218】
第1態様では、それは、大腸菌(E.coli)において複製型である及びス
トレプトマイセス(Streptomyces)において組込み型であるコスミ
ドでありうる。そのような定義に対応する十分に好ましいコスミドは、実施例3
に記載のpOS7001である。In the first aspect, it may be a cosmid that is replicative in E. coli and integrative in Streptomyces. A fully preferred cosmid corresponding to such a definition is Example 3.
POS7001 described in 1.
【0219】
さらにもう1つの態様では、該コスミドベクターはストレプトマイセス(St
reptomyces)において接合型および組込み型である。In yet another aspect, the cosmid vector is Streptomyces (St
reptomyces) are mating and embedded.
【0220】
一般に、「接合起点(conjugation origin)」として公知
の細胞酵素装置により認識される単位をヌクレオチド配列内に含むコスミドタイ
プまたはBACタイプの接合型ベクターは、自動化が困難な面倒な形質転換技術
に頼ることを避けたいどのような場合にも使用される。[0220] Generally, cosmid-type or BAC-type conjugative vectors containing a unit recognized by a cellular enzyme device known as "conjugation origin" in the nucleotide sequence are laborious transformation techniques that are difficult to automate. Used in any case where you want to avoid relying on.
【0221】
例えば、大腸菌(E.coli)細胞により最初に保持されていたベクターを
ストレプトマイセス(Streptomyces)細胞内にトランスフェクトす
る場合には、通常、ストレプトマイセス(Streptomyces)プロトプ
ラストを形質転換する工程の前に、大腸菌(Escherichia coli
)細胞内に含有される組換えベクターを回収し、それを精製する工程を要する。
各大腸菌(E.coli)クローンがその表現の機会を有するためには、ストレ
プトマイセス(Streptomyces)内への1000個の大腸菌(Esc
herichia coli)クローンの集合体のトランスフェクションに約8
000個のクローンの製造を要すると一般に考えられている。For example, when a vector originally retained by E. coli cells is to be transfected into Streptomyces cells, Streptomyces protoplasts are usually transformed. Before the process, Escherichia coli (Escherichia coli)
) A step of recovering the recombinant vector contained in the cell and purifying it is required.
In order for each E. coli clone to have the opportunity for its expression, 1000 E. coli (Esc) into Streptomyces.
about 8 for transfection of an assembly of H.
It is generally believed that production of 000 clones is required.
【0222】
逆に、大腸菌(E.coli)により保持されたベクターをストレプトマイセ
ス(Streptomyces)細胞内に接合させることによるトランスフェク
ションの工程は、それらの微生物のそれぞれの同数のクローンを要し、該接合工
程は、「クローンからクローンに」生じ、更に、例えばポリエチレングリコール
の存在下のプロトプラストの形質転換により遺伝物質を導入する工程に関連した
技術的問題点を含まない。Conversely, the step of transfection by conjugating the vector carried by E. coli into Streptomyces cells requires an equal number of clones of each of those microorganisms, The conjugation step occurs "clone to clone" and further does not involve the technical problems associated with introducing genetic material by transformation of protoplasts, for example in the presence of polyethylene glycol.
【0223】
ストレプトマイセス(Streptomyces)におけるDNAライブラリ
ーの構築を最適化するために、該接合工程の最大有効性を可能にする性質のコス
ミドタイプおよびBACタイプの新規接合型ベクターを本発明で開発した。In order to optimize the construction of the DNA library in Streptomyces, a novel cosmid-type and BAC-type conjugation vector of the nature that allows maximum efficiency of the conjugation process was developed in the present invention. did.
【0224】
特に、本発明の新規接合型ベクターは、末端において該受容細菌内に導入され
るベクターのDNAの末端に選択マーカー遺伝子を配置することにより構築され
ている。先行技術の接合型ベクターに対するこの改良は、該ベクターDNAのす
べてを従って関心のある挿入DNAのすべてを受容した受容細菌だけの正の選択
を可能にする。In particular, the novel mating type vector of the present invention is constructed by placing a selectable marker gene at the end of the DNA of the vector introduced into the recipient bacterium. This improvement over prior art conjugative vectors allows positive selection of only those bacteria which received all of the vector DNA and therefore all of the insert DNA of interest.
【0225】
ストレプトマイセス(Streptomyces)において接合型および組込
み型である本発明で好ましいコスミドは、実施例5に記載のコスミドpOSV3
03、pOSV306およびpOSV307である。A preferred cosmid of the present invention that is conjugative and integrative in Streptomyces is the cosmid pOSV3 described in Example 5.
03, pOSV306 and pOSV307.
【0226】
もう1つの態様では、本発明の組換えベクターの集団の製造方法は、大腸菌(
E.coli)およびストレプトマイセス(Streptomyces)の両方
において複製型であるコスミドを使用して行う。そのようなコスミドは、好まし
くは、実施例6に記載のコスミドpOS700Rである。In another aspect, the method of producing a population of recombinant vectors of the present invention comprises:
E. E. coli) and Streptomyces. Such a cosmid is preferably the cosmid pOS700R described in Example 6.
【0227】
更にもう1つの態様では、前記方法は、大腸菌(E.coli)およびストレ
プトマイセス(Streptomyces)において複製型でありストレプトマ
イセス(Streptomyces)において接合型であるコスミドで行うこと
ができる。In yet another aspect, the method can be performed with cosmids that are replicative in E. coli and Streptomyces and conjugative in Streptomyces.
【0228】
そのような複製型および接合型コスミドは、ベクターpOSV303の構築の
ために実施例5に記載のRK2のような適当な導入源を挿入することにより、本
発明の複製型コスミドから得ることができる。Such replicative and conjugative cosmids can be obtained from the replicative cosmids of the invention by inserting a suitable source such as RK2 described in Example 5 for the construction of vector pOSV303. You can
【0229】
本発明の組換えベクターの集団の製造方法のもう1つの有利な実施形態では、
BACタイプのクローニングおよび/または発現ベクターを使用する。In another advantageous embodiment of the method for producing a population of recombinant vectors according to the invention:
BAC type cloning and / or expression vectors are used.
【0230】
第1態様では、該BACタイプのベクターはストレプトマイセス(Strep
tomyces)において組込み型および接合型であるIn the first aspect, the BAC-type vector is Streptomyces (Strep).
embedded type and mating type in
【0231】
十分に好ましい様態においては、ストレプトマイセス(Streptomyc
es)において組込み型および接合型であるそのようなBACベクターは、実施
例8に記載のベクターBAC pOSV403、そうでなければ実施例15に記
載のBAC pMBD−1、pMBD−2、pMBD−3、pMBD−4、pM
BD−5およびpMBD−6である。In a fully preferred embodiment, Streptomyces.
es) such a BAC vector which is integrative and conjugative is the vector BAC pOSV403 described in Example 8, otherwise the BAC pMBD-1, pMBD-2, pMBD-3 described in Example 15. pMBD-4, pM
BD-5 and pMBD-6.
【0232】
本発明の対象はまた、以下の組換えベクター:
a)本発明の核酸集団の構成核酸を含むベクター、
b)既に記載されているとおりの、挿入されるDNA断片に対する制限エンド
ヌクレアーゼの作用の関与を回避する方法により得られたベクターから選ばれる
ことを特徴とする組換えベクターである。The subject of the invention is also the following recombinant vectors: a) a vector containing the constituent nucleic acids of the nucleic acid population of the invention, b) a restriction endonuclease for the DNA fragment to be inserted, as already described. It is a recombinant vector characterized by being selected from vectors obtained by a method of avoiding involvement of action.
【0233】 十分に好ましい様態においては、本発明はまた、以下のベクター: ・コスミドpOS700I、 ・コスミドpOSV303、 ・コスミドpOSV306、 ・コスミドpOSV307、 ・コスミドpOS700R、 ・ベクターBAC pOSV403、 ・ベクターBAC pMBD−1、 ・ベクターBAC pMBD−2、 ・ベクターBAC pMBD−3、 ・ベクターBAC pMBD−4、 ・ベクターBAC pMBD−5、 ・ベクターBAC pMBD−6から選ばれるベクターに関する。[0233] In a fully preferred embodiment, the invention also provides the following vector: ・ Cosmid pOS700I, ・ Cosmid pOSV303, ・ Cosmid pOSV306, ・ Cosmid pOSV307, ・ Cosmid pOS700R, -Vector BAC pOSV403, -Vector BAC pMBD-1, -Vector BAC pMBD-2, -Vector BAC pMBD-3, -Vector BAC pMBD-4, -Vector BAC pMBD-5, -Vector BAC relates to a vector selected from pMBD-6.
【0234】
本発明はまた、本発明の方法のいずれか1つにより得られた組換えベクターの
集団に関する。The invention also relates to a population of recombinant vectors obtained by any one of the methods of the invention.
【0235】
本発明の組換えクローニングおよび/または発現ベクターの製造方法
組換えクローニングおよび/または発現ベクターを製造するためにベクター内
にDNAを挿入するための通常の技術は、通常、挿入するDNAおよび該レシピ
エントベクターの両方と共に制限エンドヌクレアーゼをインキュベートし、それ
により、挿入するDNAと該ベクターDNAとの間に適合性末端を作製して、該
組換えベクターの産生を可能にする最終連結工程の前にそれらの2つのDNAの
集合を可能にする第1工程を含む。[0235]
Method for producing recombinant cloning and / or expression vector of the present invention
Intravector to produce recombinant cloning and / or expression vectors
The usual techniques for inserting DNA into the
Incubate the restriction endonuclease with both
By making compatible ends between the DNA to be inserted and the vector DNA,
Of the two DNAs before the final ligation step, which allows the production of the recombinant vector.
It includes a first step to allow assembly.
【0236】
しかし、そのような通常の技術は、特にクローニングおよび/または発現ベク
ター内に大きな核酸を挿入することを望む場合には、注目すべき欠点を有する。However, such conventional techniques have notable drawbacks, especially when it is desired to insert large nucleic acids into cloning and / or expression vectors.
【0237】
特に、ベクター内に挿入されることが意図されるDNA断片に対する制限酵素
の前作用は、このDNAのサイズを、該ベクター内へのその挿入の前にかなり減
少させる傾向にある。言うまでもなく、該ベクター内へのその挿入の前の該DN
Aのサイズの有意な減少は、該コード配列のすべてを、そして場合によっては、
発現されて産業上関心のある代謝産物(特に、治療上関心のある化合物)の完全
な生合成経路を構成するオペロンの調節配列をも含有する傾向にあるDNAの大
きな断片をクローニングしたい場合には特に不利な状況である。In particular, the pre-action of restriction enzymes on the DNA fragments intended to be inserted into the vector tends to significantly reduce the size of this DNA prior to its insertion into the vector. Needless to say, the DN before its insertion into the vector
A significant reduction in the size of A is due to all of the coding sequence and, in some cases,
If one wishes to clone a large piece of DNA which tends to also contain regulatory sequences for the operons that are expressed to constitute the complete biosynthetic pathway of metabolites of industrial interest (particularly compounds of therapeutic interest) This is a particularly disadvantageous situation.
【0238】
先行技術の欠点を克服するために、挿入されるDNA上で制限エンドヌクレア
ーゼを該ベクター内へのその導入の前に使用しない、組換えクローニングおよび
/または発現ベクターを製造するための2つの方法を本発明で開発した。したが
って、そのような方法は、該コード配列のすべてを、および適当な場合には、生
合成経路をもたらす完全なオペロンの調節配列をも少なくとも部分的に含有する
傾向にある長いDNA断片をクローニングするのに十分に適している。In order to overcome the drawbacks of the prior art, 2 for producing a recombinant cloning and / or expression vector in which no restriction endonuclease is used on the inserted DNA prior to its introduction into the vector. Two methods have been developed in the present invention. Accordingly, such methods clone long DNA fragments that tend to at least partially contain all of the coding sequences, and, where appropriate, also the regulatory sequences of the complete operon responsible for the biosynthetic pathway. Good enough for.
【0239】
第1態様では、本発明のクローニングおよび/または発現ベクターを製造する
ための1つの方法は、該クローニングおよび/または発現ベクター内への核酸の
挿入が、
・適当な制限エンドヌクレアーゼを使用して、選択されたクローニング部位で
該クローニングおよび/または発現ベクターを開裂する工程、
・その開いたベクターの遊離3’末端において第1ホモポリマー核酸を付加す
る工程、
・該ベクター内に挿入される核酸の遊離3’末端において、該第1ホモポリマ
ー核酸に相補的な配列を有する第2ホモポリマー核酸を付加する工程、
・互いに相補的な配列の第1および第2ホモポリマー核酸をハイブリダイズさ
せることにより、該ベクターの核酸と核酸とを集合させる工程、
・連結により該ベクターを閉じる工程を含むことを特徴とする。In a first aspect, one method for producing the cloning and / or expression vector of the invention is that the insertion of the nucleic acid into the cloning and / or expression vector comprises: Using a suitable restriction endonuclease And cleaving the cloning and / or expression vector at a selected cloning site, adding a first homopolymeric nucleic acid at the free 3'end of the opened vector, inserted into the vector Adding a second homopolymer nucleic acid having a sequence complementary to the first homopolymer nucleic acid at the free 3'end of the nucleic acid; hybridizing the first and second homopolymer nucleic acids having complementary sequences to each other Thereby assembling the nucleic acid of the vector and the nucleic acid: -closing the vector by ligation And wherein the Mukoto.
【0240】 そのような方法は後記実施例10および13に記載されている。[0240] Such a method is described in Examples 10 and 13 below.
【0241】 好ましくは、前記方法は、以下の特徴を別々に又は組合せて含みうる: ・該第1ホモポリマー核酸はポリ(A)またはポリ(T)配列のものである; ・該第2ホモポリマー核酸はポリ(T)またはポリ(A)配列のものである。[0241] Preferably, the method may include the following features separately or in combination: The first homopolymeric nucleic acid is of poly (A) or poly (T) sequence; The second homopolymer nucleic acid is of poly (T) or poly (A) sequence.
【0242】
十分に好ましい様態においては、該ホモポリマー核酸は、25〜100ヌクレ
オチド塩基、好ましくは25〜70ヌクレオチド塩基の長さを有する。In a fully preferred embodiment, the homopolymeric nucleic acid has a length of 25-100 nucleotide bases, preferably 25-70 nucleotide bases.
【0243】
前記の組換えクローニングおよび/または発現ベクターの製造方法は、BAC
タイプのベクター内のDNAライブラリーの構築に特に適している。したがって
、前記の組換えベクターの製造方法の1つの有利な実施形態においては、該方法
はまた、挿入される核酸のサイズが少なくとも100kb、好ましくは、少なく
とも200、300、400、500または600kbであることを特徴とする
。The above-mentioned method for producing a recombinant cloning and / or expression vector comprises BAC.
It is particularly suitable for the construction of DNA libraries in vector types. Therefore, in one advantageous embodiment of the method for producing a recombinant vector as described above, the method is also such that the size of the inserted nucleic acid is at least 100 kb, preferably at least 200, 300, 400, 500 or 600 kb. It is characterized by
【0244】
したがって、そのような製造方法は、本発明の方法により得られた核酸集団に
含まれる核酸の挿入に特に適している。Therefore, such a production method is particularly suitable for inserting a nucleic acid contained in the nucleic acid population obtained by the method of the present invention.
【0245】
クローニングおよび/または発現ベクター内への大きなDNA断片の挿入を可
能にするために、該ベクター内への挿入が意図されるDNAに対する制限エンド
ヌクレアーゼの使用を省くことを可能にする第2の方法を本発明で開発した。In order to allow the insertion of large DNA fragments into cloning and / or expression vectors, it is possible to dispense with the use of restriction endonucleases for the DNA intended for insertion into the vector. Method was developed in the present invention.
【0246】
本発明の組換えクローニングおよび/または発現ベクターのそのような製造方
法は、該クローニングおよび/または発現ベクター内に核酸を挿入する工程が、
・突出3’配列を除去し突出5’配列をフィルインする(埋める)ことにより
、該集団の核酸の末端上に平滑末端を作製する工程、
・適当な制限エンドヌクレアーゼを使用して、選択されたクローニング部位に
おいて該クローニングおよび/または発現ベクターを開裂する工程、
・相補的オリゴヌクレオチドアダプターを付加する工程、
・突出3’配列を除去し突出5’配列をフィルインすることにより、該ベクタ
ー核酸の末端において平滑末端を作製し、ついで、該ベクターの再環化を妨げる
ために5’末端を脱リン酸化する工程、
・該集団の核酸を該ベクター内に連結により挿入する工程を含むことを特徴と
する。Such a method for producing a recombinant cloning and / or expression vector according to the invention comprises the steps of: inserting a nucleic acid into the cloning and / or expression vector: removing overhanging 3 ′ sequences and overhanging 5 ′ sequences. To create blunt ends on the ends of the nucleic acids of the population by filling in. Cleaving the cloning and / or expression vector at selected cloning sites using appropriate restriction endonucleases. A step of adding a complementary oligonucleotide adaptor, a blunt end is created at the end of the vector nucleic acid by removing the overhanging 3 ′ sequence and filling in the overhanging 5 ′ sequence, and then reconstituting the vector Dephosphorylating the 5'end to prevent cyclization, ligating the population of nucleic acids into the vector Characterized in that it comprises a step of further insertion.
【0247】
好ましくは、該突出3’配列の除去は、クレノウ酵素のようなエキソヌクレア
ーゼを使用して行う。Preferably, removal of the overhanging 3'sequence is performed using an exonuclease such as Klenow enzyme.
【0248】
好ましくは、該突出5’配列のフィルインは、4種のヌクレオチド三リン酸の
存在下、ポリメラーゼ、最も好ましくはT4ポリメラーゼを使用して行う。Preferably, the fill-in of the overhanging 5'sequence is performed using a polymerase, most preferably T4 polymerase, in the presence of four nucleotide triphosphates.
【0249】
前記のとおりの、該突出3’配列を除去し該突出5’配列をフィルインするこ
とによる組換えクローニングおよび/または発現ベクターの製造方法は、コスミ
ドタイプのベクターからのDNAライブラリーの構築に特に適している。As described above, the method for producing a recombinant cloning and / or expression vector by removing the protruding 3 ′ sequence and filling in the protruding 5 ′ sequence is carried out by constructing a DNA library from a cosmid type vector. Especially suitable for.
【0250】 組換えベクターを得るためのそのような方法は実施例12に記載されている。[0250] Such a method for obtaining recombinant vectors is described in Example 12.
【0251】
本発明の組換えベクターを製造するための1つの特定の方法においては、1以
上の稀有制限部位を含むオリゴヌクレオチドを、実施例10の教示に従い、挿入
されるDNAのクローニング部位において該ベクターに付加する。オリゴヌクレ
オチドのこの付加は、該インサートの後続の回収を促進し、この場合、その開裂
を伴わない。In one particular method for producing the recombinant vector of the present invention, an oligonucleotide containing one or more rare restriction sites is introduced at the cloning site of the DNA to be inserted according to the teaching of Example 10. Add to vector. This addition of oligonucleotide facilitates the subsequent recovery of the insert, without its cleavage.
【0252】
宿主細胞
本発明の核酸または組換えベクターでのトランスフェクションまたは形質転換
には任意の型の宿主細胞を使用することが可能であるが、特に、原核性または真
核性宿主細胞、生理的、生化学的および遺伝的特性が十分に特徴づけられている
宿主細胞であって、その代謝産物の製造のための培養条件がよく知られており大
規模で容易に培養されうる宿主細胞が好ましく使用される。[0252]
Host cell
Transfection or transformation with a nucleic acid or recombinant vector of the invention
Any type of host cell can be used for
Well-characterized nuclear host cell, physiological, biochemical and genetic characteristics
A host cell whose culture conditions for the production of its metabolites are well known and
Host cells that can be easily cultured on a scale are preferably used.
【0253】
好ましくは、本発明の核酸または組換えベクターを受容する宿主細胞は、該核
酸が由来する環境サンプル中に最初に含まれる供与生物に系統発生的に近い。Preferably, the host cell that receives the nucleic acid or recombinant vector of the invention is phylogenetically close to the donor organism originally contained in the environmental sample from which the nucleic acid was derived.
【0254】
最も好ましい様態においては、本発明の宿主細胞は、該環境サンプル、特に該
土壌サンプル中に最初に存在する供与生物における類似した又は少なくとも近い
コドン使用頻度を有するべきである。In the most preferred embodiment, the host cells of the invention should have similar or at least close codon usage in the donor organism originally present in the environmental sample, especially the soil sample.
【0255】
関心のある所望のヌクレオチド配列を保持しやすいDNA断片のサイズは様々
でありうる。したがって、1kbの平均サイズを有する遺伝子にコードされる酵
素は、小さなサイズのインサートを使用して発現させることが可能であり、一方
、二次代謝産物の発現は、それよりはるかに大きな断片(例えば、40kb〜1
00kb、200kb、300kb、400kbまたは600kb以上)の、該
宿主生物内での維持を要するであろう。The size of DNA fragments that tend to retain the desired nucleotide sequence of interest can vary. Thus, a gene-encoded enzyme with an average size of 1 kb can be expressed using a small size insert, while the expression of secondary metabolites is much greater than that of a much larger fragment (eg, , 40kb-1
00 kb, 200 kb, 300 kb, 400 kb or more than 600 kb) will be required to be maintained in the host organism.
【0256】
したがって、大腸菌(Escherichia coli)の宿主細胞は、大
きなDNA断片のクローニングのための好ましい選択肢に相当する。Therefore, Escherichia coli host cells represent a preferred option for the cloning of large DNA fragments.
【0257】
最も好ましい様態においては、BACベクター内へのクローニングのためのプ
ロトコールが最適化されている、DH10Bとして公知でありShizuyaら
(1992)に記載されている大腸菌(Escherichia coli)株
が使用されるであろう。In a most preferred embodiment, the Escherichia coli strain known as DH10B and described in Shizuya et al. (1992), with optimized protocols for cloning into a BAC vector, is used. Will
【0258】
しかし、本発明のDNAライブラリーを構築するためには、大腸菌(Esch
erichia coli)の他の株、例えば、大腸菌(E.coli)Sur
e、大腸菌(E.coli)DH5αまたは大腸菌(E.coli)294(A
TCC番号31446)株を有利に使用することができる。However, to construct the DNA library of the present invention, E. coli (Esch
other strains of E. coli, such as E. coli Sur
e, E. coli DH5α or E. coli 294 (A
The TCC No. 31446) strain may be used to advantage.
【0259】
さらに、本発明の組換えベクターで大腸菌(E.coli)細胞をトランスフ
ェクトすることによるDNAライブラリーの構築も可能であり、バシラス(Ba
cillus)、テルモトガ(Thermotoga)、コリネバクテリウム(
Corynebacterium)、ラクトバシラス(Lactobacill
us)またはクロストリジウム(Clostridium)のような種々の原核
細胞の遺伝子の発現がPCT特許出願WO 99/20799に記載されている
。Furthermore, it is possible to construct a DNA library by transfecting E. coli cells with the recombinant vector of the present invention.
Cillus), Thermotoga, Corynebacterium (
Corynebacterium, Lactobacillus
US) or PCT patent application WO 99/20799 describes the expression of various prokaryotic genes such as Clostridium.
【0260】
一般には、大腸菌(E.coli)宿主細胞が、すべての場合において、本発
明の組換えベクターが有効に維持されうる一過性宿主を構成し、該遺伝物質が容
易に操作され安定に収容されうる。In general, E. coli host cells, in all cases, constitute a transient host in which the recombinant vectors of the present invention may be effectively maintained, and in which the genetic material is easily manipulated and stable. Can be housed in.
【0261】
また、可能な限り広い分子多様性を発現させる目的には、バシラス(Baci
llus)、シュードモナス(Pseudomonas)、ストレプトマイセス
(Streptomyces)、ミクソコッカス(Myxococcus)、ア
スペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)ま
たはニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)細胞の
ような他の宿主細胞も有利に使用されうる。In addition, for the purpose of expressing the widest possible molecular diversity, Bacillus (Baci)
llus, Pseudomonas, Streptomyces, Myxococcus, Aspergillus nidulans, or a host cell of Neurospora, such as Neurospora cells of Neurospora crassa. Can be done.
【0262】
また、ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces liv
idans)細胞が成功裏のうちに使用され、大腸菌(Escherichia
coli)を補足する発現系を構成しうることが、本発明により示されている
。In addition, Streptomyces lividans (Streptomyces liv)
idans cells have been used successfully, and E. coli (Escherichia)
It has been shown by the present invention that an expression system which is complementary to E. coli can be constructed.
【0263】
ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces livida
ns)は、ストレプトマイセス(Streptomyces)の遺伝学を研究す
るためのモデルを構成し、多数の二次代謝産物の異種発現のための宿主として使
用されている。ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces
lividans)は、ストレプトマイセス・ケリコロール(Streptom
yces coelicolor)、ストレプトマイセス・グリセウス(Str
eptomyces griseus)、ストレプトマイセス・フラジエ(St
reptomyces fradiae)およびストレプトマイセス・グリセオ
クロモゲネス(Streptomyces griseochromogene
s)のような他の放線菌類と同様に、複雑な生合成経路(例えば、ポリケチド生
合成経路または非常に多様な構造の分子のクラスを代表する非リボソームポリペ
プチドの生合成のための経路)の全部または一部の発現に要求される調節系およ
び前駆体分子を有する。Streptomyces lividans
ns) constitutes a model for studying Streptomyces genetics and has been used as a host for the heterologous expression of numerous secondary metabolites. Streptomyces
lividans) is Streptomyces kericolor (Streptom)
yces coelicolor), Streptomyces griseus (Str)
eptomyces griseus), Streptomyces frazier (St
reptomyces fradiae) and Streptomyces griseochromogene (Streptomyces griseochromogene)
complex biosynthetic pathways (eg, polyketide biosynthetic pathways or pathways for the biosynthesis of non-ribosomal polypeptides that represent a highly diverse class of molecules), as well as other actinomycetes such as s). Have regulatory systems and precursor molecules required for expression of all or part of
【0264】
ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces livida
ns)はまた、高い形質転換効率で外来DNAを受け入れるという利点を有する
。Streptomyces lividans
ns) also has the advantage of accepting foreign DNA with high transformation efficiency.
【0265】
したがって、本発明はまた、本発明の方法により製造された核酸集団の構成成
分である本発明の核酸を含む組換え宿主細胞、または前記の組換えベクターを含
む組換え宿主細胞に関する。Therefore, the present invention also relates to a recombinant host cell containing the nucleic acid of the present invention, which is a constituent of the nucleic acid population produced by the method of the present invention, or a recombinant host cell containing the above recombinant vector.
【0266】
第1の態様では、それは、原核生物または真核生物に由来する組換え宿主細胞
でありうる。In the first aspect, it may be a recombinant host cell derived from a prokaryote or a eukaryote.
【0267】
好ましくは、本発明の組換え宿主細胞は細菌であり、最も好ましくは、大腸菌
(E.coli)およびストレプトマイセス(Streptomyces)から
選ばれる細菌である。Preferably, the recombinant host cell of the present invention is a bacterium, most preferably a bacterium selected from E. coli and Streptomyces.
【0268】
もう1つの態様では、本発明の組換え宿主細胞は、酵母または糸状菌であるこ
とを特徴とする。In another aspect, the recombinant host cell of the invention is characterized in that it is a yeast or a filamentous fungus.
【0269】
本発明はまた、組換え宿主細胞の集団であって、該集団の構成宿主細胞のそれ
ぞれは、前記のとおりの生物を含有する土壌サンプルからの核酸の集団の製造方
法により製造された核酸集団に由来する核酸を含むことを特徴とする集団に関す
る。The present invention is also a population of recombinant host cells, each host cell of the population being produced by a method of producing a population of nucleic acids from a soil sample containing an organism as described above. It relates to a population characterized in that it comprises nucleic acids derived from the population of nucleic acids.
【0270】
本発明はまた、組換え宿主細胞の集団であって、該集団の構成宿主細胞のそれ
ぞれが、本発明の組換えベクターを含むことを特徴とする集団に関する。The invention also relates to a population of recombinant host cells, each of the constituent host cells of said population comprising a recombinant vector of the invention.
【0271】
該インサートのサイズが大きいため、最大形質転換効率を得る必要がある。こ
の目的のためには、該ベクターの部位特異的組込みを促進するためにpSAM2
インテグラーゼを構成的に発現するストレプトマイセス・リビダンス(Stre
ptomyces lividans)の受容株が好ましい。この場合、強力な
プロモーターの制御下のint遺伝子が該染色体内に組込まれる。インテグラー
ゼの過剰産生は切除現象を何ら誘発しない(Raynalら,1998)。Due to the large size of the insert, it is necessary to obtain maximum transformation efficiency. To this end, pSAM2 is used to facilitate site-specific integration of the vector.
Streptomyces lividans that expresses integrase constitutively
Recipient strains of Ptomyces lividans) are preferred. In this case, the int gene under the control of a strong promoter is integrated in the chromosome. Overproduction of integrase does not induce any excision phenomenon (Raynal et al., 1998).
【0272】
産生される抗生物質の耐性に関する遺伝子を該インサートが含有しない場合、
またはこの遺伝子が発現されない若しくは低い度合いでしか発現されない場合に
は、該インサートからの新規代謝産物の産生はストレプトマイセス(Strep
tomyces)に対して毒性となりうるであろう。ストレプトマイセス・アン
ボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)が産生
する抗生物質に対してそれが抵抗するのを可能にする種々の遺伝子の能力が研究
されている(Gourmelenら,1998;Pernodetら,1999
)。これらの遺伝子のいくつかは、広域スペクトルの耐性を付与する傾向にある
ABC型の輸送体をコードしている。これらの遺伝子は、ストレプトマイセス・
リビダンス(Streptomyces lividans)宿主株内に導入し
、該宿主株内で過剰発現させることができる。If the insert does not contain a gene for antibiotic resistance produced,
Alternatively, if this gene is not expressed or is expressed only to a low extent, the production of new metabolites from the insert is not compatible with Streptomyces (Strep).
could be toxic to toxicants). The ability of various genes to allow it to resist antibiotics produced by Streptomyces ambofaciens has been studied (Gourmelen et al., 1998; Pernodet et al., 1999).
). Some of these genes encode ABC type transporters that tend to confer broad spectrum resistance. These genes are Streptomyces
It can be introduced into a Streptomyces lividans host strain and overexpressed in the host strain.
【0273】
逆に、該ライブラリー内の耐性遺伝子の存在を検出するために、抗生物質に過
敏な株を使用することができる(Pernodetら,1996)。特に、抗生
物質産生微生物においては、これらの耐性遺伝子は、しばしば、該抗生物質の生
合成経路の遺伝子に関連している。耐性クローンの選択は、該クローンにより産
生された新規代謝産物の検出のための更に複雑な試験の前の第1の選別を容易に
行うことを可能にしうる。Conversely, antibiotic-sensitive strains can be used to detect the presence of resistance genes within the library (Pernodet et al., 1996). Particularly in antibiotic-producing microorganisms, these resistance genes are often associated with genes in the antibiotic biosynthetic pathway. Selection of resistant clones may facilitate the first selection prior to more complex testing for the detection of novel metabolites produced by the clone.
【0274】
ポリケチドシンターゼをコードする新規ヌクレオチド配列の単離および特徴づ け
本発明では、本発明の方法により製造された核酸集団に由来する核酸インサー
トをそれぞれが含有する組換えベクターの集団で宿主細胞をトランスフェクトし
た後に、組換え宿主細胞の集団を得た。[0274]
Isolation and characterization of a novel nucleotide sequence encoding a polyketide synthase. Ke
In the present invention, nucleic acid inserts derived from the nucleic acid population produced by the method of the present invention are
Host cells with a population of recombinant vectors, each containing
After that, a population of recombinant host cells was obtained.
【0275】
より詳しくは、本発明の方法(この場合、土壌サンプルに含まれる生物からの
DNAの間接的抽出の工程を行う)により得られたDNA断片を、まず、組込み
型コスミドpOS700I内にクローニングした。More specifically, the DNA fragment obtained by the method of the present invention (in which case the step of indirect extraction of DNA from the organism contained in the soil sample is carried out) is first cloned into the integrated cosmid pOS700I. did.
【0276】
組込み型コスミドpOS700I内にDNA断片を挿入する工程は、本発明の
方法に従い行った。この場合、ホモポリマーポリヌクレオチドテイル ポリ(A
)およびポリ(T)を、それぞれ、該ベクター核酸の及び挿入されるDNA断片
の3’末端に付加した。The step of inserting the DNA fragment into the integrated cosmid pOS700I was performed according to the method of the present invention. In this case, the homopolymer polynucleotide tail poly (A
) And poly (T) were added to the 3 ′ end of the vector nucleic acid and the inserted DNA fragment, respectively.
【0277】
このようにして構築した組換えベクターをラムダファージヘッド内に包膜し、
得られたファージを使用して、当業者のよく知られた技術に従い大腸菌(E.c
oli)細胞に感染させた。The recombinant vector constructed in this way was encapsulated in a lambda phage head,
The resulting phage was used to transform E. coli (E. c.
oli) infected cells.
【0278】
約5000個の大腸菌(Escherichia coli)クローンのライ
ブラリーを得た。A library of approximately 5000 Escherichia coli clones was obtained.
【0279】
クローンのこのライブラリーを、ポリケチド生合成経路に関与する酵素である
β−ケトアシルシンターゼとしても公知のI型PKS酵素をコードするヌクレオ
チド配列に特異的なプライマーのペアでスクリーニングした。This library of clones was screened with a pair of primers specific for the nucleotide sequence encoding the type I PKS enzyme, also known as β-ketoacyl synthase, an enzyme involved in the polyketide biosynthetic pathway.
【0280】
ここで、ポリケチドは、チロシン(tylosin)、モネンシン、ベルメク
チン、エリスロマイシン、ドキソルビシンまたはFK506のような医薬上関心
のある多数の分子を含む非常に構造的に多様な化学的範疇を構成することが思い
起こされる。Here, polyketides constitute a very structurally diverse chemical category containing a large number of pharmaceutically interesting molecules such as tylosin, monensin, vermectin, erythromycin, doxorubicin or FK506. Is recollected.
【0281】
ポリケチドは、ポリケチドシンターゼ(PKS)として公知の酵素の作用によ
るアセタート分子の縮合により合成される。2つの型のポリケチドシンターゼが
存在する。II型ポリケチドシンターゼは、一般には、多環式芳香族抗生物質の
合成に関与し、アセタート単位の反復縮合を触媒する。Polyketides are synthesized by the condensation of acetate molecules by the action of an enzyme known as polyketide synthase (PKS). There are two types of polyketide synthases. Type II polyketide synthases are commonly involved in the synthesis of polycyclic aromatic antibiotics and catalyze the repeated condensation of acetate units.
【0282】
I型ポリケチドシンターゼは、大環状またはマクロライドポリケチドの合成に
関与し、モジュラー多機能酵素を構成する。Type I polyketide synthase is involved in the synthesis of macrocyclic or macrolide polyketides and constitutes a modular multifunctional enzyme.
【0283】
それらの治療的関心を考慮すると、新規医薬化合物(特に、抗生物質活性を有
する新規医薬化合物)の製造に使用されうる新規ポリケチドシンターゼを単離し
特徴づけることが、最新技術において必要とされている。Given their therapeutic interest, there is a need in the state of the art to isolate and characterize novel polyketide synthases that can be used in the production of new pharmaceutical compounds, especially novel pharmaceutical compounds with antibiotic activity. ing.
【0284】
I型ポリケチドシンターゼをコードするヌクレオチド配列を選択的に増幅する
PCRプライマーを使用する前記の組換えクローンのライブラリーのスクリーニ
ングは、新規ポリケチドシンターゼをコードするヌクレオチド配列を含むDNA
インサートを含有する組換えクローンを同定することを可能にした。これらの新
規ポリケチドシンターゼをコードするヌクレオチド配列は、配列配列番号33〜
配列番号44および配列番号115〜配列番号120として記載されている。Screening of the library of recombinant clones described above using PCR primers that selectively amplify the nucleotide sequence encoding type I polyketide synthase was carried out using DNA containing the nucleotide sequence encoding the novel polyketide synthase.
It was possible to identify recombinant clones containing the insert. The nucleotide sequences encoding these novel polyketide synthases are shown in SEQ ID NO: 33-
Listed as SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 115-SEQ ID NO: 120.
【0285】
本発明のもう1つの対象は、ヌクレオチド配列配列番号34〜配列番号44お
よび配列番号115〜配列番号120の1つを含むことを特徴とする、新規ポリ
ケチドシンターゼIをコードする核酸よりなる。Another subject of the invention consists of a nucleic acid coding for a novel polyketide synthase I, characterized in that it comprises one of the nucleotide sequences SEQ ID NO: 34 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120. .
【0286】 好ましくは、そのような核酸は、単離および/または精製された形態である。[0286] Preferably, such nucleic acids are in isolated and / or purified form.
【0287】
本発明はまた、配列番号配列番号34〜配列番号44および配列番号115〜
配列番号120の1つを含むポリヌクレオチドを含む組換えベクターに関する。The present invention also includes SEQ ID NO: 34 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 115.
A recombinant vector comprising a polynucleotide comprising one of SEQ ID NO: 120.
【0288】
本発明はまた、ヌクレオチド配列配列番号34〜配列番号44および配列番号
115〜配列番号120の1つを含むポリヌクレオチドから選ばれる核酸を含む
組換え宿主細胞、ならびにヌクレオチド配列配列番号34〜配列番号44および
配列番号115〜配列番号120の1つを含むポリヌクレオチドが挿入された組
換えベクターを含む組換え宿主細胞に関する。The present invention also relates to a recombinant host cell comprising a nucleic acid selected from a polynucleotide comprising one of the nucleotide sequences SEQ ID NO: 34 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120, and the nucleotide sequences SEQ ID NO: 34 to It relates to a recombinant host cell comprising a recombinant vector into which a polynucleotide comprising one of SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120 has been inserted.
【0289】
好ましくは、本発明の新規I型ポリケチドシンターゼをコードするDNAイン
サートを含有する組換えベクターは、クローニングおよび発現ベクターである。Preferably, the recombinant vector containing the DNA insert encoding the novel type I polyketide synthase of the present invention is a cloning and expression vector.
【0290】 好ましくは、前記の組換え宿主細胞は細菌、酵母または糸状菌である。[0290] Preferably, said recombinant host cell is a bacterium, yeast or filamentous fungus.
【0291】
土壌サンプルに含まれる生物に由来する新規ポリケチドシンターゼのアミノ酸
配列は、前記ヌクレオチド配列配列番号34〜配列番号44および配列番号11
5〜配列番号120から推定した。それらは、アミノ酸配列配列番号48〜配列
番号59および配列番号121〜配列番号126の1つを含むポリペプチドであ
る。The amino acid sequences of novel polyketide synthases from organisms contained in soil samples have the nucleotide sequences SEQ ID NO: 34 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 11.
5 was estimated from SEQ ID NO: 120. They are polypeptides comprising one of the amino acid sequences SEQ ID NO: 48 to SEQ ID NO: 59 and SEQ ID NO: 121 to SEQ ID NO: 126.
【0292】
本発明はまた、配列配列番号48〜配列番号59および配列番号121〜配列
番号126から選ばれるアミノ酸配列を含む新規ポリケチドシンターゼに関する
。The present invention also relates to novel polyketide synthases comprising an amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 48 to SEQ ID NO: 59 and SEQ ID NO: 121 to SEQ ID NO: 126.
【0293】
配列配列番号121〜配列番号126のポリペプチドをそれぞれコードする6
個のオープンリーディングフレームを含むヌクレオチド配列配列番号114も、
本発明の一部を構成する。6 encoding the polypeptides of SEQ ID NO: 121 to SEQ ID NO: 126, respectively
The nucleotide sequence SEQ ID NO: 114, which also contains open reading frames,
It forms part of the invention.
【0294】
配列配列番号114に相補的な配列を含有するa26G1コスミドのヌクレオ
チド配列配列番号113も、本発明の一部を構成する。The nucleotide sequence SEQ ID NO: 113 of the a26G1 cosmid containing a sequence complementary to SEQ ID NO: 114 also forms part of the invention.
【0295】
また、ストレプトマイセス・ケリコロール(Streptomyces co
elicolor)(ATCC番号101.478)、ストレプトマイセス・ア
ンボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)(N
RRL番号2.420)、ストレプトマイセス・ラクタマンデュランス(Str
eptomyces lactamandurans)(ATCC番号27.3
82)、ストレプトマイセス・リモサス(Streptomyces rimo
sus)(ATCC番号109.610)、バシラス・サチリス(Bacill
us subtilis)(ATCC番号6633)またはバシラス・リヘニフ
ォルニス(Bacillus lichenifornis)およびサッカロポ
リスポラ・エリスラ(Saccharopolyspora erythrea
)のような純粋な細菌株に由来するゲノムDNAを、本発明に従い抽出し、増幅
した。In addition, Streptomyces co-
Elicolor) (ATCC No. 101.478), Streptomyces ambofaciens (N)
RRL number 2.420), Streptomyces lactamandurans (Str
eptomyces lactamandrans) (ATCC number 27.3)
82), Streptomyces rimo
sus (ATCC No. 109.610), Bacillus subtilis (Bacill)
us subtilis (ATCC No. 6633) or Bacillus lichenifornis and Saccharopolyspora erythrea.
Genomic DNA from a pure bacterial strain such as) was extracted and amplified according to the invention.
【0296】
前記の細菌株のそれぞれからのDNAのPCR増幅は、I型ポリケチドシンタ
ーゼの核酸配列に特異的なプライマーのペアを使用して行った。PCR amplification of DNA from each of the above bacterial strains was performed using a pair of primers specific for the nucleic acid sequence of type I polyketide synthase.
【0297】
このようにして、新規細菌I型ポリケチドシンターゼ遺伝子を単離し特徴づけ
ることができた。これらは、核酸配列配列番号30〜配列番号32である。In this way, a novel bacterial type I polyketide synthase gene could be isolated and characterized. These are the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 30 to SEQ ID NO: 32.
【0298】
したがって、本発明の対象はまた、ヌクレオチド配列配列番号30〜配列番号
32の1つを含むポリヌクレオチドから選ばれる新規I型ポリケチドシンターゼ
をコードするヌクレオチド配列に関する。The subject of the present invention therefore also relates to a nucleotide sequence coding for a novel type I polyketide synthase selected from a polynucleotide comprising one of the nucleotide sequences SEQ ID NO 30 to SEQ ID NO 32.
【0299】
前記の新規I型ポリケチドシンターゼをコードするヌクレオチド配列を含む組
換えベクターは、本発明の一部を構成する。Recombinant vectors containing a nucleotide sequence encoding the novel type I polyketide synthase described above form part of the invention.
【0300】
本発明はまた、配列番号30〜配列番号32から選ばれるヌクレオチド配列を
含む新規I型ポリケチドシンターゼをコードする核酸を含有することを特徴とす
る組換え宿主細胞、および前記の組換えベクターを含む組換え宿主細胞に関する
。The present invention also comprises a recombinant host cell comprising a nucleic acid encoding a novel type I polyketide synthase containing a nucleotide sequence selected from SEQ ID NO: 30 to SEQ ID NO: 32, and the above recombinant vector. And a recombinant host cell containing
【0301】
本発明の対象はまた、核酸配列番号30〜32を含む配列にコードされるポリ
ペプチド、より詳しくは、アミノ酸配列配列番号47〜配列番号50を含むポリ
ペプチドである。A subject of the invention is also a polypeptide encoded by the sequence comprising nucleic acid SEQ ID NOs: 30-32, more particularly a polypeptide comprising the amino acid sequence SEQ ID NO: 47-SEQ ID NO: 50.
【0302】
本発明の対象はまた、
・配列配列番号33〜配列番号44および配列番号30〜配列番号32および
配列番号115〜配列番号120から選ばれるヌクレオチド配列を含むI型ポリ
ケチドシンターゼをコードする核酸を含む組換え宿主細胞を製造する工程、
・適当な培地内で該組換え宿主細胞を培養する工程、
・該培養上清または該細胞ライセートから該I型ポリケチドシンターゼを回収
し、適当な場合には精製する工程を含んでなる、本発明のI型ポリケチドシンタ
ーゼの製造方法である。A subject of the invention is also: A nucleic acid encoding a type I polyketide synthase comprising a nucleotide sequence selected from SEQ ID NO: 33 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 30 to SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120. Producing a recombinant host cell containing: a step of culturing the recombinant host cell in an appropriate medium; recovering the type I polyketide synthase from the culture supernatant or the cell lysate; Is a method for producing a type I polyketide synthase of the present invention, which comprises a step of purifying.
【0303】
前記の方法により得られた新規I型ポリケチドシンターゼは、これらのポリケ
チドシンターゼを認識する抗体が予め固定化されたイムノアフィニティークロマ
トグラフィーカラムへの結合により特徴づけられうる。The novel type I polyketide synthases obtained by the above method can be characterized by binding to an immunoaffinity chromatography column on which antibodies recognizing these polyketide synthases have been immobilized beforehand.
【0304】
本発明のI型ポリケチドシンターゼ、特に、前記の組換えポリケチドシンター
ゼはまた、例えば、当業者によく知られている逆相クロマトグラフィー技術また
は陰イオン交換もしくは陽イオン交換クロマトグラフィー技術のような高速液体
クロマトグラフィー(HPLC)技術により精製することができる。The Type I polyketide synthases of the present invention, and in particular the recombinant polyketide synthases described above, may also be expressed, for example, by reverse phase or anion exchange or cation exchange chromatography techniques well known to those skilled in the art. Can be purified by various high performance liquid chromatography (HPLC) techniques.
【0305】
本発明の組換えまたは非組換えポリケチドシンターゼは、抗体の製造に使用す
ることができる。The recombinant or non-recombinant polyketide synthase of the present invention can be used for the production of antibodies.
【0306】
もう1つの態様では、本発明の対象はまた、本発明のI型ポリケチドシンター
ゼまたはそのようなポリケチドシンターゼのペプチド断片を特異的に認識する抗
体である。In another aspect, the subject of the invention is also an antibody which specifically recognizes a type I polyketide synthase of the invention or a peptide fragment of such a polyketide synthase.
【0307】
本発明の抗体はモノクローナルまたはポリクローナルでありうる。該モノクロ
ーナル抗体は、KohlerおよびMilstein C.(1975),Na
ture,Vol.256:495に記載の技術に従うハイブリドーマ細胞から
製造することができる。The antibodies of the invention can be monoclonal or polyclonal. The monoclonal antibody was obtained from Kohler and Milstein C. et al. (1975), Na
pure, Vol. It can be produced from hybridoma cells according to the technique described in 256: 495.
【0308】
該ポリクローナル抗体は、適当な場合には免疫アジュバント化合物(例えば、
完全フロイントアジュバント、不完全フロイントアジュバント、水酸化アルミニ
ウムまたはムラミルペプチドファミリーからの化合物)の存在下、哺乳動物、特
にマウス、ラットまたはウサギを本発明のI型ポリケチドシンターゼで免疫する
ことにより製造することができる。The polyclonal antibody may be an immunoadjuvant compound (eg
Manufacture by immunizing a mammal, in particular a mouse, rat or rabbit with a type I polyketide synthase of the present invention in the presence of complete Freund's adjuvant, incomplete Freund's adjuvant, aluminum hydroxide or compounds from the Muramyl peptide family. You can
【0309】
本発明の目的においては、抗体フラグメント、例えばFab、Fab’、F(
ab’)2、またはMartineauら(1998)J.Mol.Biol.
,Vol.280(1):117−127もしくは米国特許第4 946 77
8号に記載の可変部分を含有する一本鎖抗体フラグメント(ScFv)、および
Reinmann KAら(1997),AIDS Res.Hum.Retr
oviruses,Vol.13(11):933−943もしくはLeger
O.Jら(1997),Hum.Antibodies,Vol.8(1):
3−16に記載のヒト化抗体も、「抗体」に含まれる。For the purposes of the present invention, antibody fragments such as Fab, Fab ′, F (
ab ') 2 or Martineau et al. (1998) J. Am. Mol. Biol.
, Vol. 280 (1): 117-127 or U.S. Pat. No. 4,946,77.
Single chain antibody fragment (ScFv) containing the variable portion described in No. 8, and Reinmann KA et al. (1997), AIDS Res. Hum. Retr
oviruses, Vol. 13 (11): 933-943 or Leger
O. J et al. (1997), Hum. Antibodies, Vol. 8 (1):
The humanized antibody described in 3-16 is also included in the "antibody".
【0310】
本発明の抗体調製物は、特に、本発明のI型ポリケチドシンターゼの存在を検
出すること又は例えばそのような酵素を産生しうる細菌株の細胞ライセートもし
くは培養上清中のこのポリケチドシンターゼの量を定量することを単に意図した
定性的または定量的免疫学的試験において有用である。The antibody preparations according to the invention may in particular detect the presence of a type I polyketide synthase according to the invention or for example this polyketide synthase in a cell lysate or culture supernatant of a bacterial strain capable of producing such an enzyme. Is useful in qualitative or quantitative immunological tests that are merely intended to quantify the amount of
【0311】
本発明のもう1つの対象は、サンプル中の本発明のI型ポリケチドシンターゼ
またはこの酵素のペプチド断片を検出するための方法であって、
a)本発明の抗体を該被検サンプルと接触させる工程、
b)形成された可能性がある抗原/抗体複合体を検出する工程を含んでなる方
法よりなる。Another subject of the invention is a method for detecting a type I polyketide synthase of the invention or a peptide fragment of this enzyme in a sample, comprising: a) the antibody of the invention as a test sample. Contacting, b) detecting potentially formed antigen / antibody complexes.
【0312】
本発明はまた、
a)本発明の抗体、
b)適当な場合には、形成した可能性がある抗原/抗体複合体を検出するのに
必要な試薬を含む、サンプル中の本発明のI型ポリケチドシンターゼを検出する
ためのキットまたは装置に関する。The invention also comprises the invention in a sample comprising: a) an antibody of the invention; b) where appropriate, the reagents necessary to detect possible antigen / antibody complexes formed. And a kit or device for detecting type I polyketide synthase.
【0313】
本発明のI型ポリケチドシンターゼに対する抗体は、当業者によく知られた方
法に従い、検出可能な同位体または非同位体標識を使用して標識することができ
る。Antibodies to the type I polyketide synthases of the invention can be labeled using detectable isotopic or non-isotopic labels according to methods well known to those of skill in the art.
【0314】
ピューロマイシン生合成経路の配列、リンデンの生分解に関与するlinA遺
伝子の配列またはI型ポリケチドシンターゼをコードする配列のような、存在す
るのが望ましい標的配列にハイブリダイズするプライマーのペアを使用する本発
明のDNAライブラリーのスクリーニングは、前記で詳しく説明されている。A pair of primers that hybridize to a target sequence that is desired to be present, such as a sequence of the puromycin biosynthetic pathway, a sequence of the linA gene involved in lindane biodegradation, or a sequence encoding a type I polyketide synthase, is provided. The screening of the DNA libraries of the invention used is described in detail above.
【0315】
したがって、本発明の対象は、本発明の組換え宿主細胞の集団における、与え
られたヌクレオチド配列の核酸、または与えられたヌクレオチド配列に構造的に
類似したヌクレオチド配列の核酸を検出するための方法であって、
・組換え宿主細胞の集団を、その与えられたヌクレオチド配列にハイブリダイ
ズプライマーのペア、または与えられたヌクレオチド配列に構造的に類似したヌ
クレオチド配列にハイブリダイズするプライマーのペアと接触させる工程、
・少なくとも3つの増幅サイクルを行う工程、
・増幅された核酸を検出する工程を含むことを特徴とする方法である。The subject of the invention is therefore for the detection of a nucleic acid of a given nucleotide sequence or of a nucleotide sequence structurally similar to a given nucleotide sequence in a population of recombinant host cells of the invention. The method of: -recombining a population of recombinant host cells with a pair of primers that hybridize to a given nucleotide sequence, or a pair of primers that hybridize to a nucleotide sequence that is structurally similar to a given nucleotide sequence. A step of contacting; a step of performing at least three amplification cycles; a step of detecting the amplified nucleic acid;
【0316】
所望の標的配列の機能として適した増幅条件に関しては、当業者は後記の実施
例を有利に参照することが可能である。Regarding amplification conditions suitable as a function of the desired target sequence, the person skilled in the art can advantageously refer to the examples below.
【0317】
もう1つの態様では、本発明はまた、本発明の組換え宿主細胞の集団における
、与えられたヌクレオチド配列の核酸、または与えられたヌクレオチド配列に構
造的に類似したヌクレオチド配列の核酸を検出するための方法であって、
・組換え宿主細胞の集団を、与えられたヌクレオチド配列にハイブリダイズす
るプローブ、またはその与えられたヌクレオチド配列に構造的に類似したヌクレ
オチド配列にハイブリダイズするプローブと接触させる工程、
・該プローブと該集団のベクター内に含まれる核酸との間で形成されうるハイ
ブリッドを検出する工程を含むことを特徴とする方法に関する。In another aspect, the invention also provides a nucleic acid of a given nucleotide sequence, or a nucleic acid of nucleotide sequence structurally similar to a given nucleotide sequence, in a population of recombinant host cells of the invention. A method for detecting, wherein: a population of recombinant host cells is hybridized to a given nucleotide sequence, or to a nucleotide sequence that is structurally similar to the given nucleotide sequence. Contacting; detecting a hybrid that may form between the probe and a nucleic acid contained within the vector of the population.
【0318】
リンデンを分解しうるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の存在を検
出するために本発明のDNAライブラリーのスクリーニングを行うために、関心
のある組換えクローンを、リンデンを分解するそれらの能力に対応するそれらの
表現型に基づいて検出した。この目的には、単離されたクローンおよび/または
調製されたDNAライブラリーのクローンのセット(組)を、リンデンの存在下
で培地内で培養し、該リンデン分解を、該細胞の隣接(immediate)環
境中の濁ったハロの形成により観察した。In order to screen the DNA libraries of the invention to detect the presence of nucleotide sequences that encode a polypeptide capable of degrading lindane, recombinant clones of interest are tested for their ability to degrade lindane. Were detected based on their phenotypes corresponding to. For this purpose, isolated clones and / or sets of clones of the prepared DNA library are cultivated in medium in the presence of lindane and the lindane degradation is carried out by immunizing the cells. ) Observed by the formation of a cloudy halo in the environment.
【0319】
本発明はまた、本発明の組換え宿主細胞の集団内の1以上の組換え宿主細胞に
よる関心のある化合物の産生を同定するための方法であって、
・該集団の組換え宿主細胞を適当な培地内で培養する工程、
・培養した1以上の組換え細胞の培養上清または細胞ライセート内の関心のあ
る化合物を検出する工程を含むことを特徴とする方法に関する。The present invention is also a method for identifying the production of a compound of interest by one or more recombinant host cells within a population of recombinant host cells of the invention, the recombinant host of said population. Culturing the cells in a suitable medium, detecting the compound of interest in the culture supernatant or cell lysate of the cultured one or more recombinant cells.
【0320】
本発明の対象はまた、本発明の組換え宿主細胞の集団において、関心のある化
合物を産生する組換え宿主細胞を選択するための方法であって、
・該集団の組換え宿主細胞を適当な培地内で培養する工程、
・培養した1以上の組換え宿主細胞の培養上清または細胞ライセート内の関心
のある化合物を検出する工程、
・関心のある化合物を産生する組換え宿主細胞を選択する工程を含むことを特
徴とする方法である。A subject of the present invention is also a method for selecting in a population of recombinant host cells according to the invention a recombinant host cell which produces a compound of interest, the recombinant host cells of said population. Culturing in a suitable medium, detecting the compound of interest in the culture supernatant or cell lysate of one or more cultured recombinant host cells, recombinant host cell producing the compound of interest The method is characterized by including the step of selecting.
【0321】
本発明はまた、
・前記方法により選択された組換え宿主細胞を培養する工程、
・該組換え宿主細胞により産生された化合物を回収し、適当な場合には精製す
る工程を含むことを特徴とする、関心のある化合物の製造方法に関する。The present invention also includes the step of culturing the recombinant host cell selected by the above method, recovering the compound produced by said recombinant host cell and, if appropriate, purifying And a method for producing a compound of interest.
【0322】
本発明はまた、前記方法により得られることを特徴とする関心のある化合物に
関する。The present invention also relates to the compounds of interest, characterized in that they are obtained by said method.
【0323】
本発明の関心のある化合物は、配列配列番号33〜配列番号44および配列番
号30〜配列番号32および配列番号115〜配列番号120から選ばれる配列
を含む少なくとも1つのヌクレオチド配列を発現させることにより製造されたポ
リケチドよりなりうる。The compounds of interest of the present invention express at least one nucleotide sequence comprising a sequence selected from SEQ ID NO: 33 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 30 to SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120. It may consist of a polyketide produced thereby.
【0324】
本発明はまた、配列配列番号33〜配列番号44および配列番号30〜配列番
号32および配列番号115〜配列番号120から選ばれる配列を含む少なくと
も1つのヌクレオチド配列を発現させることにより製造されたポリケチドを含む
組成物に関する。The present invention is also prepared by expressing at least one nucleotide sequence comprising a sequence selected from SEQ ID NO: 33 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 30 to SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120. And a composition comprising a polyketide.
【0325】
前記の少なくとも1つのヌクレオチド配列を発現させることにより製造された
ポリケチドは、好ましくは、ポリケチドの合成に必要な種々の酵素が翻訳産物で
ある機能的オペロン内に含まれるいくつかのコード配列(前記配列の1つは、該
オペロン内に含まれ、該オペロンにおいて発現される)の活性の産物である。ポ
リケチドシンターゼをコードする本発明の核酸配列を含むそのようなオペロンは
、例えば、Borchertら(1992)の教示に従い構築することができる
。The polyketides produced by expressing said at least one nucleotide sequence are preferably several coding sequences contained within a functional operon whose translation products are the various enzymes required for polyketide synthesis. (One of the sequences is contained within and expressed in the operon) is the product of activity. Such operons containing a nucleic acid sequence of the invention encoding a polyketide synthase can be constructed, for example, according to the teaching of Borchert et al. (1992).
【0326】
本発明はまた、薬理学的に活性な量の本発明のポリケチドと、適当な場合には
医薬上許容されるビヒクルとを含む医薬組成物に関する。The present invention also relates to pharmaceutical compositions comprising a pharmacologically active amount of a polyketide of the invention and, where appropriate, a pharmaceutically acceptable vehicle.
【0327】
そのような医薬組成物は、本発明によりI型ポリケチドシンターゼにより合成
された、1μg/kg/日〜10mg/kg/日、好ましくは、少なくとも0.
01mg/kg/日、最も好ましくは0.01〜1mg/kg/日の量のポリケ
チドの投与、例えば非経口投与に有利に適用されるであろう。Such a pharmaceutical composition may be 1 μg / kg / day to 10 mg / kg / day, preferably at least 0.1, synthesized by a type I polyketide synthase according to the present invention.
It will advantageously be applied to the administration of polyketides in an amount of 01 mg / kg / day, most preferably 0.01 to 1 mg / kg / day, eg parenteral administration.
【0328】
本発明の医薬組成物は、経口的、直腸内、非経口的、静脈内、皮下または皮内
に投与することができる。The pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally, rectally, parenterally, intravenously, subcutaneously or intradermally.
【0329】
本発明はまた、本発明によりI型ポリケチドシンターゼを発現させることによ
り得られたポリケチドの、医薬品、特に抗生物質活性を有する医薬品の製造のた
めの使用に関する。The invention also relates to the use of a polyketide obtained by expressing a type I polyketide synthase according to the invention for the manufacture of a medicament, in particular a medicament having antibiotic activity.
【0330】
本発明はまた、後記の図面および実施例により例示されるが、これらは本発明
を何ら限定するものではない。The invention is also illustrated by the figures and examples below, which do not limit the invention in any way.
【0331】
図1は、実施例1に記載のプロトコール1、2、3n、4a、4b、5aおよ
び5bに従い行う種々の細胞溶解工程のスキームを示す。FIG. 1 shows a scheme of various cell lysis steps performed according to the protocols 1, 2, 3n, 4a, 4b, 5a and 5b described in Example 1.
【0332】
図2は、種々の細胞溶解処理(プロトコール1〜5、図1を参照されたい)の
後に300mgの土壌番号3(St Andre海岸)から抽出したDNAの0
.8%アガロースゲル上での電気泳動を示す。M:ラムダファージ分子量マーカ
ー。FIG. 2 shows that 0 mg of DNA extracted from 300 mg of soil No. 3 (St Andre coast) after various cell lysis treatments (protocols 1-5, see FIG. 1).
. Electrophoresis on an 8% agarose gel is shown. M: Lambda phage molecular weight marker.
【0333】
図3は、処理1〜5(図1を参照されたい)の後に培養した放線菌類の種々の
属の比率を示す。cfu(コロニー形成単位)値は、この群の細菌に選択的な培
地上で測定した。合計約400個のコロニーを分析した。FIG. 3 shows the proportions of various genera of actinomycetes cultured after treatments 1-5 (see FIG. 1). Cfu (colony forming units) values were measured on media selective for this group of bacteria. A total of about 400 colonies were analyzed.
【0334】
図4は、粉砕の前(G)または後(G*)に種々の濃度で土壌に加えたHin
dIIIで消化したラムダファージDNAの回収を示す。処理T(熱ショック)
およびS(超音波処理)は追加的な細胞溶解処理である。ドットブロットハイブ
リダイゼーション後のホスホイメージャーでの分析により、該定量を行った。各
土壌のサンプルを、加えたラムダファージの各濃度に使用した。該土壌の特徴を
表1に示す。加えた10〜15μg pf DNAに対応するサンプルは処理し
なかった。FIG. 4 shows Hin added to soil at various concentrations before (G) or after (G * ) milling.
6 shows recovery of lambda phage DNA digested with dIII. Treatment T (heat shock)
And S (sonication) are additional cell lysis treatments. The quantification was performed by analysis on a phosphoimager after dot blot hybridization. Samples of each soil were used for each concentration of lambda phage added. The characteristics of the soil are shown in Table 1. Samples corresponding to the added 10-15 μg pf DNA were untreated.
【0335】
図5は、プロトコール1、2、3、5aおよび5bに従い土壌番号3から抽出
したDNAのPCR増幅を示す。常在ストレプトスポランギウム種(Strep
tosporangium spp.)を標的化するために、プライマーFGP
S 122およびFGPS 350(表2)を使用した。該抽出DNAは、未希
釈で又は10倍および100倍の希釈度で使用した。M:123bpの分子量マ
ーカー(Gibco BRL)、C:DNAを含まない増幅対照。FIG. 5 shows PCR amplification of DNA extracted from soil number 3 according to protocols 1, 2, 3, 5a and 5b. Resident Streptosporangium species (Strep
tosporangium spp. ) For targeting
S 122 and FGPS 350 (Table 2) were used. The extracted DNA was used undiluted or at 10-fold and 100-fold dilutions. M: 123 bp molecular weight marker (Gibco BRL), C: amplification control without DNA.
【0336】
図6は、ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)OS48
.3の芽胞または菌糸体を種々の濃度で該土壌に接種した後に抽出されたDNA
の量を示す。該土壌に加えた菌糸体の量は、発芽培地に接種した芽胞の数に対応
する。該芽胞の約50%が発芽し、該発芽芽胞菌糸に含まれる細胞またはゲノム
の数は測定しなかった。したがって、接種した芽胞および菌糸体の量は、直接的
には比較され得ない。該抽出プロトコールは、プロトコール6(材料および方法
の節を参照されたい)に従い行った。記号(’)は、該抽出バッファー内にRN
Aが含まれていたことを示す。該標的DNAはプライマーFGPS 516およ
びFGPS 517でのPCRにより増幅し、該定量は、プローブFGPS 5
18を使用するドットブロットハイブリダイゼーション後のホスホイメージャー
で行った。各土壌のサンプルを菌糸または芽胞の各濃度に使用した。該土壌の特
徴を表1に示す。[0336] Figure 6 shows S. lividans OS48.
. DNA extracted after inoculating the soil with various concentrations of spores or mycelium of No. 3
Indicates the amount of The amount of mycelium added to the soil corresponds to the number of spores inoculated into the germination medium. About 50% of the spores germinated and the number of cells or genome contained in the germinated spore hyphae was not determined. Therefore, the amount of inoculated spores and mycelia cannot be directly compared. The extraction protocol was performed according to Protocol 6 (see Materials and Methods section). The symbol (') indicates the RN in the extraction buffer.
It indicates that A was included. The target DNA was amplified by PCR with primers FGPS 516 and FGPS 517 and the quantification was performed using the probe FGPS 5
Performed on a phosphoimager after dot blot hybridization using 18. Samples of each soil were used for each concentration of hyphae or spores. The characteristics of the soil are shown in Table 1.
【0337】
図7は、該土壌DNAライブラリー内に含まれる16S rDNA配列を培養
参照細菌に対して配置するNeighbour Joiningアルゴリズムで
得られた系統樹を表す。グレーの表示:該ライブラリーのクローンのプールから
得られた配列。FIG. 7 represents a phylogenetic tree obtained with the Neighbour Joining algorithm which positions the 16S rDNA sequences contained in the soil DNA library relative to the culture reference bacteria. Gray display: sequences obtained from a pool of clones of the library.
【0338】
100回の繰返しの再サンプリングの後のブートストラップ値が、集合点に示
されている。目盛り線は、部位当たりの置換の数を示す。Genbankデータ
ベース内の配列のアクセス番号が括弧内に示されている。The bootstrap values after 100 iterations of resampling are shown at the aggregation points. The scale line shows the number of substitutions per site. The access numbers for the sequences in the Genbank database are shown in parentheses.
【0339】 図8は、ベクターpOSint1のスキームを表す。[0339] FIG. 8 represents the scheme of the vector pOSint1.
【0340】 図9は、ベクターpWED1のスキームを表す。[0340] FIG. 9 represents the scheme of the vector pWED1.
【0341】
図10は、ベクターpWE15(ATCC番号37503)のスキームを表す
。FIG. 10 represents the scheme of the vector pWE15 (ATCC No. 37503).
【0342】 図11は、ベクターpOS700Iのスキームを表す。[0342] FIG. 11 represents the scheme of the vector pOS700I.
【0343】 図12は、ベクターpOSV010のスキームを表す。[0343] FIG. 12 represents the scheme of the vector pOSV010.
【0344】
図13は、ベクターpOSV303の構築中にプラスミドpOSV010内に
挿入された「cos」部位を含有する断片を表す。FIG. 13 represents the fragment containing the “cos” site inserted into plasmid pOSV010 during the construction of vector pOSV303.
【0345】 図14は、ベクターpOSV303のスキームを表す。[0345] FIG. 14 represents the scheme of the vector pOSV303.
【0346】 図15は、ベクターpE116のスキームを表す。[0346] FIG. 15 represents the scheme of the vector pE116.
【0347】 図16は、ベクターpOS700Rのスキームを表す。[0347] FIG. 16 represents the scheme of the vector pOS700R.
【0348】 図17は、ベクターpOSV001のスキームを表す。[0348] FIG. 17 represents the scheme of the vector pOSV001.
【0349】 図18は、ベクターpOSV002のスキームを表す。[0349] FIG. 18 represents the scheme of the vector pOSV002.
【0350】 図19は、ベクターpOSV014のスキームを表す。[0350] FIG. 19 represents the scheme of the vector pOSV014.
【0351】 図20は、ベクターpBAC11のスキームを表す。[0351] FIG. 20 represents the scheme of the vector pBAC11.
【0352】 図21は、ベクターpOSV403のスキームを表す。[0352] FIG. 21 represents the scheme of the vector pOSV403.
【0353】
図22は、PKS−1オリゴヌクレオチドでスクリーニングしたライブラリー
の陽性クローンを酵素BamHIおよびDraIで消化した後のライブラリーの
DNAの電気泳動ゲルを表す。FIG. 22 represents an electrophoretic gel of the DNA of the library after digesting positive clones of the library screened with PKS-1 oligonucleotides with the enzymes BamHI and DraI.
【0354】
図23は、エス・アルボニガー(S.alboniger)野生型株の産生と
比較した場合の、ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)組
換え体によるピューロマイシンの産生を示す。[0354] Figure 23 shows the production of puromycin by the S. lividans recombinant as compared to the production of the S. alboniger wild type strain.
【0355】
図24は、土壌PKSと他のPKSの保存された活性部位とのアライメントを
示す。各ペプチドに関する表示内容が示されている。該ベータ−ケトアシルシン
ターゼドメインは、GCG PILEUPプログラム(Wisconsin P
ackage Version 9.1,Genetics Computer
Group,Madison,Wisc)を使用して整列(アライン)させた
。FIG. 24 shows an alignment of soil PKS with the conserved active site of other PKSs. The display content for each peptide is shown. The beta-ketoacyl synthase domain has the GCG PILEUP program (Wisconsin P
ackage Version 9.1, Genetics Computer
Aligned using Group, Madison, Wisc).
【0356】 図25は、組込み型接合型コスミドの構築を示す。[0356] FIG. 25 shows the construction of an integrative mating cosmid.
【0357】 図26は、組込み型接合型BACの構築を示す。[0357] FIG. 26 shows the construction of a built-in mating BAC.
【0358】 図27は、ベクターpOSV308の構築に関するスキームを示す。[0358] FIG. 27 shows a scheme for the construction of vector pOSV308.
【0359】 図28は、ベクターpOSV306の構築に関するスキームを示す。[0359] FIG. 28 shows a scheme for the construction of vector pOSV306.
【0360】 図29は、ベクターpOSV307に関するスキームを示す。[0360] Figure 29 shows the scheme for the vector pOSV307.
【0361】 図30は、ベクターPMBD−1の構築に関するスキームを示す。[0361] FIG. 30 shows a scheme for the construction of vector PMBD-1.
【0362】
図31は、プラスミドpMBD−2の詳細な地図およびベクターpMBD−3
の構築に関するスキームを示す。FIG. 31. Detailed map of plasmid pMBD-2 and vector pMBD-3.
A scheme for the construction of is shown.
【0363】 図32は、プラスミドpMBD−4の詳細な地図を示す。[0363] Figure 32 shows a detailed map of plasmid pMBD-4.
【0364】
図33は、プラスミドのpMBD−1からのプラスミドpMBD−5の構築に
関するスキームを示す。FIG. 33 shows a scheme for the construction of plasmid pMBD-5 from plasmid pMBD-1.
【0365】 図34は、ベクターpBTP−3の詳細な地図を示す。[0365] Figure 34 shows a detailed map of the vector pBTP-3.
【0366】
図35は、ベクターpMBD−1からのベクターpMBD−6の構築に関する
スキームを示す。FIG. 35 shows a scheme for the construction of vector pMBD-6 from vector pMBD-1.
【0367】
図36は、コスミドa26G1(そのDNA挿入体は、いくつかのポリケチド
シンターゼをコードするオープンリーディングフレームを含有する)の地図を示
す。FIG. 36 shows a map of cosmid a26G1 whose DNA insert contains an open reading frame encoding several polyketide synthases.
【0368】
図37は、いくつかのポリケチドシンターゼをコードする種々のリーディング
フレームが配置されたコスミドa26G1のDNA挿入体(+鎖)を表すスキー
ムである。FIG. 37 is a scheme depicting the DNA insert (+ strand) of cosmid a26G1 arranged with various reading frames encoding several polyketide synthases.
【0369】 (実施例) 実施例1:土壌サンプルからのDNAの直接的抽出の工程を含む、生物を含有 する土壌サンプルからの核酸集団の製造方法 1.材料および方法 1.1 土壌:この研究に使用した6つの土壌の特徴を表1に示す。[0369] (Example) Example 1: Containing organisms, including the step of direct extraction of DNA from soil samples For producing nucleic acid population from soil sample 1. Materials and methods 1.1soil: The characteristics of the 6 soils used in this study are shown in Table 1.
【0370】
粘土含量および有機物質含量の範囲は、それぞれ、9〜47%および1.7〜
4.7%、pHの範囲は4.3〜5.8である。The range of clay content and organic matter content is 9-47% and 1.7-, respectively.
4.7%, pH range 4.3-5.8.
【0371】
土壌サンプルを深さ5〜10cmの表層から集めた。肉眼で認められるすべて
の根を除去し、必要に応じて該土壌を4℃で数日間保存し、ついでそれらを室温
で24時間乾燥し、篩い(平均メッシュサイズ:2mm)にかけ、ついで4℃で
数ヶ月まで保存した。Soil samples were collected from the surface 5-10 cm deep. Remove all visible roots and optionally store the soil at 4 ° C for several days, then dry them at room temperature for 24 hours, sieve (average mesh size: 2mm), then at 4 ° C. Stored for up to several months.
【0372】
1.2 細菌株および培養条件
該土壌サンプルに接種するために使用する栄養細胞、芽胞または菌糸を供給す
る細菌株および細胞外DNAを、それらの存在が詳細にモニターされうるように
選択した。[0372]
1.2 Bacterial strain and culture conditions
Supply vegetative cells, spores or mycelia used to inoculate the soil sample
Bacterial strains and extracellular DNA so that their presence can be closely monitored.
Selected.
【0373】
多量の細胞外DNAを得るために、ラムダファージCI857 Sam7を含
有する大腸菌(E.coli)1192 Hfr P4X(metB)の溶原株
を、Luria−Bertani(LB)培地上、30℃で2時間、ついで40
℃で30分間、ついで37℃で3時間培養した。該ラムダファージDNAを、S
ambrook J.ら(1989)Molecular Cloning:A
Laboratory Manual,第2版,Cold Spring H
arbor Laboratory,Cold Spring Harbor
N.Y.に記載の技術に従い抽出した。To obtain large amounts of extracellular DNA, a lysogenic strain of E. coli 1192 Hfr P4X (metB) containing lambda phage CI857 Sam7 was added at 30 ° C. on Luria-Bertani (LB) medium. 2 hours, then 40
The culture was carried out at 30 ° C. for 30 minutes and then at 37 ° C. for 3 hours. The lambda phage DNA was replaced with S
ambrook J. Et al. (1989) Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring H
Arbor Laboratory, Cold Spring Harbor
N. Y. It was extracted according to the technique described in 1.
【0374】
炭疽菌(Bacillus anthracis)のアビルレント株(STE
RNE 7700)を細菌細胞接種物として使用した。炭疽菌(Bacillu
s anthracis)を「トリプチケース・ダイズブロス」(TBS)(B
iomerieux,Lyons,France)培地上で約6時間増殖させ、
OD600が0.6未満に維持されることを確認した。これらの条件は、芽胞の
形成を伴うことなく栄養細胞の成長を可能にする(Patraら,(1996)
,FEMS Immunol.Medical Microbiology,v
ol.15:223−231)。ストレプトマイセス・リビダンス(Strep
tomyces lividans)OS48.3(Clerc−Bardin
ら,未公開)の芽胞を、R2YE培地(Hopwoodら,(1985),Ge
netic Manipulation of Streptomyces−A
Laboratory Manual.The John Innes Fo
undation,Norwich,United Kingdom)上の生物
培養から機械的に取り出した。ストレプトマイセス・リビダンス(S.livi
dans)OS48.3の菌糸を予備発芽芽胞から得た。なぜなら、短い菌糸の
使用がDNAの破壊およびそれに続く喪失を最小限に抑えると予想されたからで
ある。該芽胞をTESバッファー(N−トリス[ヒドロキシメチル]メチル−2
−アミノエタン−スルホン酸;Sigma−Aldrich Chimie,F
rance(0.05M;pH8)(Holben WEら,(1988),A
PPL.Environ,Microbiol.vol.54:703−711
)に懸濁させ、ついで熱ショック(50℃で10分間、ついで冷却流水下での冷
却、ついで等容積の予備発芽培地(1% 酵母エキス、1% カザミノ酸、0.
01M CaCl2)の添加)に付した。An Abilent Strain of Bacillus anthracis (STE)
RNE 7700) was used as a bacterial cell inoculum. Bacillus
s anthracis) "Tripty Case Soy Broth" (TBS) (B
iomerieux, Lyons, France) for about 6 hours,
It was confirmed that the OD 600 was maintained below 0.6. These conditions allow vegetative cell growth without spore formation (Patra et al., (1996).
, FEMS Immunol. Medical Microbiology, v
ol. 15: 223-231). Streptomyces lividans (Strep
tomyces lividans) OS 48.3 (Clerc-Bardin)
Spores of R2YE medium (Hopwood et al., (1985), Ge.
net Manipulation of Streptomyces-A
Laboratory Manual. The John Inns Fo
were mechanically removed from the biological culture on the United Nations, Norwich, United Kingdom). Streptomyces lividans
dans) OS48.3 hyphae were obtained from pregerminating spores. This is because the use of short hyphae was expected to minimize DNA destruction and subsequent loss. The spores were treated with TES buffer (N-tris [hydroxymethyl] methyl-2.
-Aminoethane-sulfonic acid; Sigma-Aldrich Chimie, F
rance (0.05 M; pH 8) (Holben WE et al., (1988), A.
PPL. Environ, Microbiol. vol. 54: 703-711
), Followed by heat shock (10 minutes at 50 ° C., then cooling under cold running water, and then an equal volume of pre-germination medium (1% yeast extract, 1% casamino acid, 0.
01M CaCl 2 )).
【0375】
該溶液を、攪拌機上、37℃でインキュベートした。Hopwoodら(19
85)の結果どおりに、発芽した芽胞の比率は約50%と推定された。遠心分離
後、該ペレットをTESバッファーに再懸濁させ、3% TSB培地に加え、0
.15のOD450が得られるまで37℃でインキュベートした(Hopwoo
dら,(1985))。ストレプトマイセス・ハイグロスコピクス(Strep
tomyces hygroscopicus)SWN 736およびストレプ
トスポランギウム・フラジル(Streptosporangium frag
ile)AC1296(Institute Pushino,Moscow)
を、HickeyおよびTresner(1952)に記載の技術に従い培養し
た。The solution was incubated at 37 ° C. on a stirrer. Hopwood et al. (19
As a result of 85), the ratio of germinated spores was estimated to be about 50%. After centrifugation, the pellet was resuspended in TES buffer and added to 3% TSB medium,
. Incubated at 37 ° C. until an OD 450 of 15 was obtained (Hopwoo
d et al. (1985)). Streptomyces hygroscopicus (Strep
tomyces hygroscopicus SWN 736 and Streptosporangium flag
ile) AC1296 (Institution Pushino, Moscow)
Were cultured according to the technique described by Hickkey and Tresner (1952).
【0376】
ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)の芽胞および菌糸
のDNAは、後記の細胞溶解プロトコール6に従い(ただし、粉砕は行わなかっ
た)純粋培養から抽出し、一方、ストレプトマイセス・ハイグロスコピクス(S
.hygroscopicus)およびストレプトスポランギウム・フラジル(
S.fragile)の芽胞は、化学的/酵素的細胞溶解(Hinterman
nら,1981)により抽出した。DNA of S. lividans spores and hyphae was extracted from pure cultures according to the Cell Lysis Protocol 6 below (but without grinding), while Streptomyces hygrostis was used. Copics (S
. hygroscopicus) and Streptosporangium flazil (
S. Fragile spores are chemically / enzymatically lysed (Hinterman).
n et al., 1981).
【0377】
1.3 抽出バッファーの選択
Picard(1992)により開発されたTENPバッファー(50mM
Tris,20mM EDTA,100mM NaCl,1% wt/volの
ポリビニルポリピロリドン)を使用した。後に、同様のバッファーが他の著者(
Cleggら,1997;Kuskeら,1998;Zhouら,1996)に
より使用された。[0377]
1.3 Selection of extraction buffer
TENP buffer (50 mM developed by Picard (1992)
Tris, 20 mM EDTA, 100 mM NaCl, 1% wt / vol
Polyvinyl polypyrrolidone) was used. Later, similar buffers were created by other authors (
Cleggg et al., 1997; Kusk et al., 1998; Zhou et al., 1996).
Used more.
【0378】
該TrisおよびEDTAはヌクレアーゼ活性からDNAを防御し、該NaC
lは分散効果をもたらし、該PVPPはフミン酸およびその他のフェノール性化
合物を吸収する(Holbenら,(1988);Picardら,(1992
))。The Tris and EDTA protect DNA from nuclease activity and
1 produces a dispersing effect, and the PVPP absorbs humic acid and other phenolic compounds (Holben et al., (1988); Picard et al., (1992).
)).
【0379】
この研究においては、このバッファーの抽出の有効性を、5.8〜8.3のp
H範囲および0.2〜6.3%の有機物質含量を有する20個の異なる土壌を使
用して種々のpH値(6.0〜10.0)で評価した。これらの20個の土壌(
その他の特徴は示されていない)は、この実験でのみ使用した。DNAの量は、
Richard(1974)に記載されている及び後記で詳しく説明する比色手
段により測定した。In this study, the effectiveness of extraction of this buffer was evaluated at a p of 5.8-8.3.
Twenty different soils with H range and organic matter content of 0.2-6.3% were used and evaluated at different pH values (6.0-10.0). These 20 soils (
Other features not shown) were used only in this experiment. The amount of DNA is
It was measured by the colorimetric means described in Richard (1974) and described in detail below.
【0380】
1.4 in situ細胞溶解およびDNA抽出のプロトコール
in situで土壌微生物を細胞溶解するための種々の技術の有効性を評価
するために、次第に工程数を増加させる幾つかのプロトコールを試験した。これ
らの実験では、常在土壌微生物叢を6個の土壌において標的化した。該土壌に予
め加えられたラムダファージDNAに由来する回収されたDNAの量および質を
分析することにより、遊離したDNAに対する該細胞溶解処理の効果を研究する
ために、追加的な実験を行った。[0380]
1.4 Protocol for in situ cell lysis and DNA extraction
Evaluate the effectiveness of various techniques for cell lysis of soil microorganisms in situ
In order to do so, several protocols were tested with increasing numbers of steps. this
In these experiments, the indigenous soil microbiota was targeted in 6 soils. To the soil
The amount and quality of the recovered DNA derived from the added lambda phage DNA.
Study the effect of the cytolytic treatment on free DNA by analyzing
Therefore, additional experiments were performed.
【0381】
最適化されたプロトコール(プロトコール6と称される)を一旦開発したら、
このプロトコールを使用して、常在放線菌類に由来するDNAおよび選択土壌に
接種されたグラム陽性菌に由来するDNAを定量した。すべての場合において、
該土壌サンプルを乾燥させ、前記のとおりに篩いにかけた。Once an optimized protocol (designated Protocol 6) was developed,
This protocol was used to quantify DNA from indigenous actinomycetes and DNA from Gram-positive bacteria inoculated into selected soil. In all cases,
The soil sample was dried and sieved as above.
【0382】
粉砕後、0.5mlのTENPバッファーを200mgの乾燥重量の土壌に加
えた。ただし、プロトコール1においては、該バッファーを未粉砕土壌に加えた
。After milling, 0.5 ml TENP buffer was added to 200 mg dry weight of soil. However, in Protocol 1, the buffer was added to unground soil.
【0383】
種々の細胞溶解処理(後記を参照されたい)のために、該土壌懸濁液を10分
間にわたりボルテックスし、遠心分離(4000×gで5分間)し、ついで該上
清のアリコート画分(25μl)をゲル電気泳動(0.8% アガロース)によ
り分析した。For various cell lysis treatments (see below), the soil suspension was vortexed for 10 minutes, centrifuged (4000 × g for 5 minutes), then an aliquot of the supernatant. Minutes (25 μl) were analyzed by gel electrophoresis (0.8% agarose).
【0384】
既知容積(一般には350μl)に相当する該上清のもう1つのアリコート画
分を、イソプロパノールで沈殿させた。Another aliquot fraction of the supernatant, corresponding to a known volume (generally 350 μl), was precipitated with isopropanol.
【0385】
5つのアリコート画分(1gの土壌に由来するDNAを代表するもの)を合わ
せ、100μlの無菌TEバッファー(10mM Tris,1mM EDTA
,pH8.0)に再懸濁させ、ついで精製(プロトコールD、後記を参照された
い)および定量を行った。これは、該全DNAのハイブリダイゼーション(ドッ
トブロット(Dot−Blot))により、あるいは該PCR増幅産物のハイブ
リダイゼーション(ドットブロット)により行った(後記を参照されたい)。Five aliquot fractions (representative of DNA from 1 g soil) were combined and 100 μl sterile TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA).
, PH 8.0) and then purified (Protocol D, see below) and quantified. This was done by hybridization of the total DNA (Dot-Blot) or by hybridization of the PCR amplification product (dot blot) (see below).
【0386】
該ハイブリダイゼーションシグナルは、りん光イメージング(「ホスホイメー
ジング」技術、後記を参照されたい)により定量した。The hybridization signal was quantified by phosphorescence imaging (“phosphoimaging” technique, see below).
【0387】
1.5 in situ細胞溶解の方法の評価
次第に増加する細胞溶解処理工程(プロトコール2〜5b)の後に抽出された
DNAの質および量を、抽出バッファーでの該土壌の洗浄後に得られた細胞外D
NAの場合(プロトコール1;図1も参照されたい)と比較した。[0387]
1.5 Evaluation of methods for in situ cell lysis
Extracted after an increasing number of cell lysis steps (protocols 2-5b)
The quality and quantity of DNA was determined by the extracellular D obtained after washing the soil with extraction buffer.
Compared to the case of NA (Protocol 1; see also Figure 1).
【0388】
プロトコール1:細胞溶解処理無し
TENPバッファーを未粉砕土壌に加え、DNA抽出工程を前記のとおりに行
った。[0388]
Protocol 1: No cell lysis treatment
Add TENP buffer to unmilled soil and perform the DNA extraction process as described above.
It was.
【0389】 プロトコール2:土壌の粉砕およびそれに続くDNA抽出 2つの異なるタイプの装置を使用して、該土壌を粉砕した。[0389] Protocol 2: Soil crushing and subsequent DNA extraction The soil was ground using two different types of equipment.
【0390】
それらのそれぞれの有効性を比較するために、5gの乾燥土壌を、タングステ
ンリングを含有する粉砕機中で30秒間にわたり、あるいは、60分間まで変化
させて4回、乳鉢およびメノウビーズ(直径20mm)を含有する土壌粉砕機中
で粉砕した。To compare the effectiveness of each of them, 5 g of dry soil were crushed in a crusher containing a tungsten ring for 30 seconds or 4 times varying up to 60 minutes, mortar and agate beads ( Milled in a soil mill containing 20 mm diameter).
【0391】 ついで該TENPバッファーを加え、該DNAを前記のとおりに抽出した。[0391] The TENP buffer was then added and the DNA was extracted as above.
【0392】
該ゲル電気泳動の結果は、タングステンリングを使用する30分間の粉砕後に
得られるのと同等の抽出DNA量を得るためには、メノウビーズを使用する40
分間の粉砕が必要であることを示した。The results of the gel electrophoresis show that to obtain an amount of extracted DNA equivalent to that obtained after 30 minutes of milling using a tungsten ring, agate beads are used.
It was shown that grinding for a minute was required.
【0393】 該DNA断片のサイズ分布は、いずれの方法を用いた場合にも同様である。[0393] The size distribution of the DNA fragment is the same regardless of which method is used.
【0394】
したがって、これらの処理は同等であるとみなされ、したがって、後記のプロ
トコールで用いる処理は明示されていない。Therefore, these treatments are considered equivalent and, therefore, the treatments used in the protocols below are not specified.
【0395】
プロトコール3〜5においては、該土壌の粉砕後の幾つかの他の細胞溶解処理
の有効性を、独立して又は種々の組合せにおいて試験した。In Protocols 3-5, the effectiveness of several other cell lysing treatments after milling the soil was tested independently or in various combinations.
【0396】
プロトコール3
このプロトコールはプロトコール2と同じである。ただし、それは、5分間の
最大速度の半分に設定されたUltra−turraxタイプのミキサー(Ja
nkerおよびKunkel,IKA Labortechnik,Germa
ny)を使用する均質化の工程を含む。[0396]
Protocol 3
This protocol is the same as Protocol 2. However, it takes 5 minutes
Ultra-turrax type mixer (Ja
nker and Kunkel, IKA Labortechnik, Germany
homogenization step using ny).
【0397】
プロトコール4aおよび4b
これらのプロトコールは、追加的な超音波処理工程以外はプロトコール3と同
じである。[0397]
Protocols 4a and 4b
These protocols are the same as Protocol 3 except for an additional sonication step.
It is the same.
【0398】
2つのタイプのソニケーター装置、すなわち、チタンミクロポイントソニケー
ター(600W Vibracell Ultrasonicator,Bio
block,Illkirch,France)(プロトコール4a)およびC
up Hornタイプのソニケーター(プロトコール4b)を比較した。Two types of sonicator devices, a titanium micropoint sonicator (600W Vibracell Ultrasonicator, Bio.
block, Illkirch, France) (protocol 4a) and C
The up Horn type sonicator (protocol 4b) was compared.
【0399】
超音波を発生するVibracellミクロポイントは、該土壌溶液に直接接
触させる。Vibracell micropoints that generate ultrasound are in direct contact with the soil solution.
【0400】
Cup Hornタイプの装置に関しては、該土壌溶液は、超音波の通過を媒
介する水浴内に配置されたチューブ内に供給される。For the Cup Horn type device, the soil solution is supplied in tubes placed in a water bath that mediates the passage of ultrasonic waves.
【0401】
それらの2つのソニケーターの最適条件を決定するために、予備実験を行った
(結果は示されていない)。Preliminary experiments were performed to determine the optimal conditions for those two sonicators (results not shown).
【0402】
抽出されたDNAの量と断片のサイズに関する最良の歩み寄りは、50%活動
(active)周期で電力を15Wに調節しチタニウムミクロポイントおよび
Cup Hornタイプのソニケーターでのそれぞれ7分間および10分間の超
音波処理よりなる。The best compromise in terms of the amount of DNA extracted and the size of the fragments was to adjust the power to 15W with a 50% active cycle for 7 minutes and 10 minutes on a Titanium Micropoint and Cup Horn type sonicator respectively. Sonication.
【0403】
プロトコール5aおよび5b
チタンミクロポイントまたはCup Hornタイプの装置での超音波処理(
それぞれ、プロトコール4aおよび4b)の後、リゾチームおよびアクロモペプ
チダーゼを、該酵素のそれぞれが0.3mg/mlの最終濃度になるまで加えた
。
該土壌懸濁液を37℃で30分間インキュベートし、ついで最終濃度1%のラ
ウリルスルファートを加え、ついで該懸濁液を60℃で1時間インキュベートし
、ついで前記のとおりに遠心分離し沈殿させた。[0403]
Protocols 5a and 5b
Ultrasonic treatment with Titanium Micropoint or Cup Horn type equipment (
After protocols 4a and 4b), respectively, lysozyme and achromopep
Tidase was added to a final concentration of 0.3 mg / ml of each of the enzymes.
.
The soil suspension was incubated at 37 ° C for 30 minutes and then a final concentration of 1% lath.
Urylsulfate was added, then the suspension was incubated at 60 ° C for 1 hour.
Then, it was centrifuged and precipitated as described above.
【0404】
前記のプロトコールに加えて、該土壌に予め加えたHindIIIで消化され
たラムダファージDNAに対する超音波処理(Cup Horn、プロトコール
4bを参照されたい)および熱ショック(液体窒素中で30秒間、ついで沸騰水
中で3分間、それらの処理を3回繰返す)の効果を調べた(後記を参照されたい
)。In addition to the protocol described above, sonication (see Cup Horn, protocol 4b) on HindIII-digested lambda phage DNA previously added to the soil and heat shock (30 seconds in liquid nitrogen, The effect of these treatments was then repeated 3 times in boiling water for 3 minutes) (see below).
【0405】
先行技術においては、熱ショックは、in situ細胞溶解のための手段と
して示唆されている(Picardら(1992))。しかし、そのような処理
は該遊離DNAに有害な影響を及ぼすため(結果の節を参照されたい)、それは
前記のプロトコールには含めなかった。In the prior art, heat shock has been suggested as a means for in situ cell lysis (Picard et al. (1992)). However, such treatment was not included in the above protocol, as it had a deleterious effect on the free DNA (see Results section).
【0406】
最適化されたプロトコール
種々の細胞溶解処理の評価の後、最適化されたプロトコールを決定した。それ
はプロトコール6と称される。プロトコール6は、超音波処理前に該土壌懸濁液
をボルテックス処理に付し次いで2時間にわたり回転盤上での回転により攪拌し
次いで−20℃に凍結すること以外はプロトコール5bと同じである。Optimized Protocol The optimized protocol was determined after evaluation of the various cell lysis treatments. It is referred to as Protocol 6 . Protocol 6 is the same as Protocol 5b except that the soil suspension was vortexed prior to sonication, then stirred by spinning on a turntable for 2 hours and then frozen at -20 ° C.
【0407】
融解後、該土壌懸濁液を超音波処理前に10分間ボルテックスした。該土壌に
細菌細胞を接種する実験において、および常在放線菌類を定量する実験において
、プロトコール6を用いた(後記を参照されたい)。After thawing, the soil suspension was vortexed for 10 minutes before sonication. Protocol 6 was used in experiments inoculating the soil with bacterial cells and in experiments quantifying indigenous actinomycetes (see below).
【0408】
1.6 顕微鏡による計数
細菌細胞を細胞溶解するための方法としての該土壌の粉砕の有効性を、顕微鏡
により調べた。[0408]
1.6 Microscopic counting
The effectiveness of grinding the soil as a method for lysing bacterial cells was examined by microscopy.
Investigated by.
【0409】
5gの乾燥粗土壌を、Waring Blender装置中、1.5分間にわ
たり50mlの無菌超純水と混合し、同時に、1g(乾燥重量)の粉砕土壌(プ
ロトコール2)を10分間の攪拌により10mlに懸濁させた。該土壌懸濁液を
系列希釈し、アクリジンオレンジを最終濃度0.001%になるまで加えた。5 g of dry crude soil was mixed with 50 ml of sterile ultrapure water in a Waring Blender apparatus for 1.5 minutes, while at the same time 1 g (dry weight) of ground soil (protocol 2) was stirred for 10 minutes. Suspended in 10 ml. The soil suspension was serially diluted and acridine orange was added to a final concentration of 0.001%.
【0410】
2分後、該懸濁液を0.2μmのブラックタイプのNucleoporeブラ
ンドの膜で濾過した。各フィルターを、細胞溶解された無菌水でリンスし、1m
lのイソプロパノールで1分間にわたり処理して該細菌を固定し、ついで再びリ
ンスした。After 2 minutes, the suspension was filtered through a 0.2 μm black type Nucleopore brand membrane. Rinse each filter with sterile water with cells lysed
The bacteria were fixed by treatment with 1 liter of isopropanol for 1 minute and then rinsed again.
【0411】
該細菌細胞を、100倍の対物レンズを備えたZeiss Universa
lエピ蛍光顕微鏡を使用して計数した。各土壌タイプに関して、3つのフィルタ
ーを計数し、少なくとも200細胞をそれらの各フィルター上で計数した。The bacterial cells were transferred to Zeiss Universa equipped with a 100 × objective lens.
1 Epifluorescence microscopy was used to count. For each soil type, 3 filters were counted and at least 200 cells were counted on each of those filters.
【0412】
1.7 培養可能な放線菌類の計数およびコロニー形成単位(CFU)の総数
該細胞溶解処理(プロトコール1〜5)の後に生存した放線菌類を、土壌番号
3(Saint Andre海岸、表1を参照されたい)で詳しく検査した。[0412]
1.7 Count of culturable actinomycetes and total number of colony forming units (CFU)
Actinomycetes that survived the cell lysis treatment (protocols 1 to 5) were treated with soil numbers.
3 (See Saint Andre Coast, see Table 1).
【0413】
発芽を誘発するための(Hayakawaら(1988))SDS(0.05
%)および酵母エキス(6% 重量/容積)の溶液の10倍希釈の後、該土壌懸
濁液を無菌水中で系列希釈し、40℃で20分間インキュベートし、HV培地(
Hayakawaら(1987))上に接種した。SDS (0.05) to induce germination (Hayakawa et al. (1988)).
%) And yeast extract (6% w / v), after a 10-fold dilution, the soil suspension was serially diluted in sterile water and incubated at 40 ° C. for 20 minutes to obtain HV medium (
Hayakawa et al. (1987)).
【0414】
該HV培地をアクチジオン(50mg/l)およびナイスタチン(50mg/
l)で補足した。The HV medium was treated with actidione (50 mg / l) and nystatin (50 mg / l).
l) was supplemented.
【0415】 28℃で15日間のインキュベーションの後、該放線菌コロニーを計数した。[0415] After incubation for 15 days at 28 ° C., the actinomycete colonies were counted.
【0416】
合計で約400個のコロニーを検査した。該同定は、肉眼的および顕微鏡的な
形態学的特徴に基づいて、および該単離物のジアミノピメリン酸含量の分析に基
づいて行った(Shirlingら,1966);Staneckら,1974
;Williamsら,1993)。A total of about 400 colonies were examined. The identification was based on gross and microscopic morphological features and on analysis of the diaminopimelic acid content of the isolate (Shirring et al., 1966); Staneck et al., 1974.
Williams et al., 1993).
【0417】
また、培養可能な細菌の全量(全CFU)を、細胞溶解プロトコール1〜5の
それぞれに関して測定した。該土壌懸濁液を系列希釈し、ナイスタチンおよびア
クチジオン(それぞれ50mg/l)で補足されたBennett寒天培地(W
aksmanら,1961)上に三重に接種した。The total amount of culturable bacteria (total CFU) was also measured for each of the cell lysis protocols 1-5. The soil suspension was serially diluted and Bennett agar medium (W / W) supplemented with nystatin and actidione (50 mg / l each).
Aksman et al., 1961) were inoculated in triplicate.
【0418】
各ペトリ皿を硝酸セルロースフィルター(Millipore)で覆い、28
℃で3日間インキュベートした。該膜上のコロニーを計数した後、該フィルター
を除去し、該ペトリ皿を28℃で7日間にわたり再インキュベートし、ついで再
び計数した。Cover each Petri dish with a cellulose nitrate filter (Millipore) and
Incubated at C for 3 days. After counting the colonies on the membrane, the filter was removed, the Petri dishes were reincubated at 28 ° C. for 7 days and then counted again.
【0419】
1.8 土壌に加えたラムダファージDNAの回収
標準的なプロトコール(Sambrookら,1989)に従い、該ラムダフ
ァージDNAをHindIIIで消化し、フェノール−クロロホルム混合物で抽
出し、沈殿させ、ついで無菌超純水に再懸濁させた。[0419]
1.8 Recovery of lambda phage DNA added to soil
The lambda duff was prepared according to standard protocols (Sambrook et al., 1989).
The digested DNA was digested with HindIII and extracted with a phenol-chloroform mixture.
It was taken out, allowed to settle and then resuspended in sterile ultrapure water.
【0420】
土壌の乾燥重量1g当たりのDNA 0、2.5、5、7.5、10および1
5μg(μg DNA/g土壌乾燥重量)にそれぞれ対応する希釈物を、60μ
lの容積で調製した。これらのDNA希釈物を5gのバッチの乾燥土壌に加え、
ついで、粉砕前にそれを5分間にわたり激しくボルテックスした。DNA 0, 2.5, 5, 7.5, 10 and 1 per gram dry weight of soil
Dilute each dilution to 5 μg (μg DNA / g soil dry weight)
Prepared in a volume of l. Add these DNA dilutions to a 5 g batch of dry soil,
It was then vortexed vigorously for 5 minutes before grinding.
【0421】
また、粉砕前に、該ラムダファージDNAを、0、10および15μg DN
A/g土壌乾燥重量の濃度で土壌に加えた。Before crushing, the lambda phage DNA was treated with 0, 10 and 15 μg DN.
A / g soil dry weight was added to the soil.
【0422】
粉砕後、該抽出バッファーを加え、プロトコール2(前記を参照されたい)に
従い該DNAを抽出した。After milling, the extraction buffer was added and the DNA was extracted according to Protocol 2 (see above).
【0423】
1.9 RNAでの吸着部位の飽和
該土壌コロイドの核酸吸着部位の飽和が該DNAの回収レベルを増加させうる
か否かを判定するために、他の処理の前に、砂質配合土(土壌番号4)および粘
土質土壌(土壌番号5)をRNA溶液と共にインキュベートした。[0423]
1.9 Saturation of adsorption sites with RNA
Saturation of nucleic acid adsorption sites of the soil colloid can increase recovery levels of the DNA
To determine whether or not sandy soil (soil no. 4) and clay before other treatments.
Soil soil (Soil No. 5) was incubated with the RNA solution.
【0424】
市販のサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cere
visiae)RNA(Boehringer Mannheim,Meyla
n,France)をリン酸バッファー(pH7.1)中で希釈し、篩いにかけ
られた乾燥土壌サンプル(2ml/g土壌)に20、50および100mg R
NA/g土壌乾燥重量の最終濃度で加えた。Commercially available Saccharomyces cerevisiae
visiae) RNA (Boehringer Mannheim, Meyla
n, France) was diluted in phosphate buffer (pH 7.1) and dried at 20, 50 and 100 mg R in dried soil samples (2 ml / g soil).
The final concentration of NA / g soil dry weight was added.
【0425】
該土壌懸濁液を含有するチューブを室温で2時間の回転により攪拌した。遠心
分離後、該土壌ペレットをオーブン(50℃)内で一晩乾燥させた。ついで、細
胞溶解後に遊離されたDNAの運命を模擬するために、該土壌に該ラムダファー
ジDNA(0、20または50μg/g土壌乾燥重量)を加えた。The tube containing the soil suspension was agitated by rotation for 2 hours at room temperature. After centrifugation, the soil pellet was dried in an oven (50 ° C) overnight. The Lambda phage DNA (0, 20 or 50 μg / g soil dry weight) was then added to the soil to mimic the fate of DNA released after cell lysis.
【0426】
該DNAをプロトコール2に従い抽出した。ついで、DNAの回収に対するR
NAの添加の同じ効果が、該抽出バッファーに該RNAを直接加えることにより
達成されうることが確認された。The DNA was extracted according to Protocol 2. Then R for DNA recovery
It was confirmed that the same effect of adding NA can be achieved by adding the RNA directly to the extraction buffer.
【0427】
該微生物を該土壌に接種する実験において、この簡略化された方法を粘土質土
壌番号5に用いた。This simplified method was used for clayey soil No. 5 in the experiment of inoculating the soil with the microorganism.
【0428】
ついで該RNAを、50mg RNA/g土壌乾燥重量に対応する濃度で加え
た。The RNA was then added at a concentration corresponding to 50 mg RNA / g soil dry weight.
【0429】
1.10 抽出プロトコールの有効性の定性的および定量的測定
該DNA(分解の不存在下)の質を、0.8%アガロースゲル上でのDNA溶
液のアリコート画分の電気泳動後のDNA泳動バンドの相対位置またはDNA断
片のサイズに基づき評価した。[0429]
1.10 Qualitative and quantitative determination of the effectiveness of the extraction protocol
The quality of the DNA (in the absence of degradation) was determined by lysis on a 0.8% agarose gel.
Relative position of DNA migration band or DNA breakage after electrophoresis of aliquot fraction of liquid
It was evaluated based on the size of the piece.
【0430】 該蛍光強度は、該抽出収量の半定量的推定を可能にした。[0430] The fluorescence intensity allowed a semi-quantitative estimation of the extraction yield.
【0431】
もう1つのアリコート画分を、ハイブリダイゼーション(ドットブロット)お
よびホスホイメージャーでの分析によるDNA含量の定量的測定に使用した。該
ドットブロット(ドットブロット)ハイブリダイゼーションプロトコールはSi
monetら(1990)により記載されている。Another aliquot fraction was used for quantitative determination of DNA content by hybridization (dot blot) and analysis on a phosphoimager. The dot blot (dot blot) hybridization protocol is Si
described by monet et al. (1990).
【0432】
該ハイブリダイゼーション膜(GeneScreenプラス,Life Sc
ience Products,Boston,USA)を、6mlの20×S
SC、1mlのデンハルト液、1mlの10% SDSおよび5mgのサケ精子
DNAを含有する20mlの溶液中、少なくとも2時間プレハイブリダイズさせ
た。The hybridization membrane (GeneScreen Plus, Life Sc
Ience Products, Boston, USA), 6 ml of 20 × S
Prehybridized in SC, 1 ml Denhardt's solution, 1 ml 10% SDS and 5 mg salmon sperm DNA in 20 ml solution for at least 2 hours.
【0433】
該ハイブリダイゼーションを、標識プローブの存在下、同じ溶液中で一晩行い
、ついでSSC 2×バッファー中、室温で5分間の該膜の2回の洗浄を行い、
ついで、SSC 2×、0.1% SDSバッファー中での3回目の洗浄、およ
びSSC 1×、0.1% SDSバッファー中、該ハイブリダイゼーション温
度で30分間の4回目の洗浄を行った。The hybridization was carried out overnight in the same solution in the presence of labeled probe, followed by two washes of the membrane in SSC 2 × buffer for 5 minutes at room temperature,
Then, a third wash in SSC 2x, 0.1% SDS buffer and a fourth wash in SSC 1x, 0.1% SDS buffer for 30 minutes at the hybridization temperature were performed.
【0434】
該ハイブリダイゼーションシグナルをBiorad放射能分析イメージング系
(Molecular Analyst Software,BIORAD,I
vry−sur−Seine,France)で定量した。The hybridization signal was analyzed by the Biorad radioactivity imaging system (Molecular Analyst Software, BIORAD, I.
Vry-sur-Seine, France).
【0435】
常在微生物叢に由来するDNAの全量を定量するために、プロトコール1〜5
に従い種々の土壌を抽出した。該未増幅DNAをドットブロットメンブレンに適
用し、普遍的(ユニバーサル)プローブFGPS431(表2)を使用してハイ
ブリダイズさせた。To quantify the total amount of DNA from indigenous microflora, protocols 1-5
Various soils were extracted according to. The unamplified DNA was applied to a dot blot membrane and hybridized using the universal probe FGPS431 (Table 2).
【0436】
大腸菌(E.coli)16S rDNA遺伝子(Amannら(1995)
)の1392−1406位にハイブリダイズするこのプローブを、ポリヌクレオ
チドT4キナーゼ(Boehringer Mannheim,Melan,F
rance)を使用して32P ATPαでその末端で標識した。E. coli 16S rDNA gene (Amann et al. (1995)
) At position 1392-1406 of polynucleotide T4 kinase (Boehringer Mannheim, Melan, F.).
labeled at the end with 32 P ATPα.
【0437】
大腸菌(E.coli)DH5α DNAを使用して、検量線を作成した。該
土壌細菌への該計算の変換には、大腸菌(E.coli)に関してはコピーの平
均数(rrn)が7であるという仮定から出発する単純化が必要であった。A calibration curve was generated using E. coli DH5α DNA. The conversion of the calculation to the soil bacteria required a simplification starting from the assumption that the average number of copies (rrn) for E. coli was 7.
【0438】
HindIIIで消化されたラムダファージDNAを使用して、該細胞外DN
Aの回収を定量した。ラムダファージDNAが加えられた土壌からの未増幅抽出
物を、HindIIIで消化されクレノウフラグメント(Boehringer
Mannheim,Melan,France)の使用によりランダムに標識
されたラムダファージDNAにハイブリダイズさせた。The extracellular DN was isolated using HindIII digested lambda phage DNA.
The recovery of A was quantified. An unamplified extract from soil supplemented with lambda phage DNA was digested with HindIII and the Klenow fragment (Boehringer).
Mannheim, Melan, France) were used to hybridize to randomly labeled lambda phage DNA.
【0439】
該精製DNAで作成された検量線を使用する補間法により、DNAの量を求め
た。The amount of DNA was determined by an interpolation method using a calibration curve prepared with the purified DNA.
【0440】
また、プロトコール2(粉砕)に従い土壌1、2、3、4および6から抽出さ
れたDNAの全量を、Richard(1974)に記載の技術に従う比色手段
により定量した。The total amount of DNA extracted from soils 1, 2, 3, 4 and 6 according to Protocol 2 (grinding) was also quantified by colorimetric means according to the technique described by Richard (1974).
【0441】
簡単に説明すると、該DNAを濃HClO4(HClO4の最終濃度は1.5
Nであった)と混合した。2.5容積のこの溶液を1.5容積のDPA(ジフェ
ニルアミン,Sigma−Aldrich,France)と混合し、該混合物
を室温で18時間インキュベートし、ついで600nmのODを測定した。該土
壌DNA抽出物を、標準的なプロトコール(Sambrookら,(1989)
)に従い大腸菌(E.coli)DH5αから抽出されたDNAで作成した標準
曲線に対して定量した。Briefly, the DNA was converted to concentrated HClO 4 (final concentration of HClO 4 was 1.5
Was N). 2.5 volumes of this solution were mixed with 1.5 volumes of DPA (diphenylamine, Sigma-Aldrich, France), the mixture was incubated at room temperature for 18 hours and then the OD at 600 nm was measured. The soil DNA extract was subjected to standard protocols (Sambrook et al., (1989).
) Was used to quantify against a standard curve prepared with DNA extracted from E. coli DH5α.
【0442】
1.11 PCR増幅およびハイブリダイゼーションを用いるDNA定量技術 の開発
PCR増幅には、DNA Taqポリメラーゼ(Appligene Onc
or,France)を該製造業者の説明に従い使用した。[0442]
1.11 DNA Quantification Technique Using PCR Amplification and Hybridization development of
For PCR amplification, DNA Taq polymerase (Appligene Onc
or France) was used according to the manufacturer's instructions.
【0443】
該増幅のすべてに用いたPCRプログラムは以下のとおりである:95℃で3
分間の初期変性、ついで95℃で1分間、55℃で1分間および72℃で1分間
よりなる35サイクル、ついで72℃で3分間の最終的伸長。The PCR program used for all of the amplifications is as follows: 3 at 95 ° C.
Initial denaturation in minutes, followed by 35 cycles consisting of 95 ° C for 1 minute, 55 ° C for 1 minute and 72 ° C for 1 minute, followed by a final extension at 72 ° C for 3 minutes.
【0444】
ストレプトスポランギウム・フラジル(Streptosporangium
fragile)から単離し精製したDNAを、100fg〜100ngの濃
度で対照として使用した。Streptosporangium
DNA isolated and purified from Fragile) was used as a control at a concentration of 100 fg to 100 ng.
【0445】
この細菌属のDNAを特異的に増幅するために、放線菌16S rDNAの配
列のアライメントの後、16S rDNAの一部に相補的なプライマーFGPS
122およびFGPS350(表2)を選択した。放線菌株(ストレプトマイセ
ス(Streptomyces)、ストレプトスポランギウム(Strepto
sporangium)および他の非常に類似した属)の集団上で、それらの特
異性を試験した。In order to specifically amplify the DNA of this bacterium, the primer FGPS complementary to a part of 16S rDNA after alignment of the sequence of Actinomyces 16S rDNA.
122 and FGPS350 (Table 2) were selected. Streptomyces strains (Streptomyces), Streptosporangium (Strepto)
sporangium) and other very similar genera) and their specificity was tested.
【0446】
該PCR産物を、オリゴヌクレオチドプローブFGPS643(表2)にハイ
ブリダイズさせた。該土壌から抽出されたDNAで得られた純度のレベルを模擬
するために、ストレプトスポランギウム・フラジル(S.fragile)から
の純粋なDNAの対照を、細胞溶解プロトコール4bおよび5bに従う処理後に
得られ次いでプロトコールDに従い精製された土壌抽出物と混合した。The PCR product was hybridized to the oligonucleotide probe FGPS643 (Table 2). To mimic the level of purity obtained with DNA extracted from the soil, a control of pure DNA from S. fragile was obtained after treatment according to cell lysis protocols 4b and 5b. And then mixed with soil extract purified according to Protocol D.
【0447】
使用前に、該土壌抽出物を室温で30分間にわたりDNアーゼ(1単位のDN
アーゼ/ml,Gibco BRL)で処理した。ついで該DNアーゼを65℃
で10分間の加熱により不活性化した。該不活性化の確認をPCRにより行った
。フミン酸濃度は、市販のフミン酸(Sigma)の標準曲線に対して、分光測
光(OD280 nm)により測定した。Prior to use, the soil extract was treated with DNase (1 unit of DN for 30 minutes at room temperature).
Ase / ml, Gibco BRL). Then, the DNase was heated to 65 ° C.
It was inactivated by heating for 10 minutes. Confirmation of the inactivation was performed by PCR. Humic acid concentration was measured by spectrophotometry (OD 280 nm) against a standard curve of commercially available humic acid (Sigma).
【0448】
未希釈、10倍希釈および100倍希釈のDNアーゼで処理した土壌溶液を、
該PCR増幅前に、100fg〜100ngのストレプトスポランギウム・フラ
ジル(S.fragile)DNAと混合した。もう1つの一連の実験において
は、非標的DNAの存在および該PCR法に対するその影響を模擬するために、
次第に増加する濃度のストレプトマイセス・ハイグロスコピクス(Strept
omyces hygroscopicus)DNA(100pg〜1μg)を
、該ストレプトスポランギウム・フラジル(S.fragile)DNAに加え
た。Soil solutions treated with undiluted, 10-fold and 100-fold diluted DNase were
Prior to the PCR amplification, it was mixed with 100 fg to 100 ng of S. fragile DNA. In another series of experiments, to mimic the presence of non-target DNA and its effect on the PCR method,
Increasing concentration of Streptomyces hygroscopicus (Strept
omyces hygroscopicus) DNA (100 pg to 1 μg) was added to the S. fragile DNA.
【0449】
1.12 粗DNA抽出物の精製
4つのDNA精製方法を比較した。該DNAを、プロトコール4aに従い1g
(乾燥重量の土壌)から抽出し、100μlのバッファーTE8(50mM T
ris,20mM EDTA,pH8.0)に再懸濁させた。[0449]
1.12 Purification of crude DNA extract
The four DNA purification methods were compared. 1 g of the DNA according to Protocol 4a
Extracted from (dry weight soil), 100 μl of buffer TE8 (50 mM T
ris, 20 mM EDTA, pH 8.0).
【0450】
プロトコールA
2つの連続的なElutip d カラム(SchleicherおよびSc
huell,Dassel,Germany)(Picardら,(1992)
)を介した溶出。[0450]
Protocol A
Two consecutive Elutip d columns (Schleicher and Sc
huell, Dassel, Germany) (Picard et al., (1992).
) Via elution.
【0451】
プロトコールB
Sephacryl S200カラム(Pharmacia Biotech
,Uppsala,Sweden)を介した溶出およびそれに続くElutip
d カラム(Nesmeら(1995))を介した溶出。[0451]
Protocol B
Sephacryl S200 column (Pharmacia Biotech
, Uppsala, Sweden) and subsequent Elutip
e Elution through a column (Nesme et al. (1995)).
【0452】
プロトコールC
17.9%(重量/重量)のPEG 8000(Merck,Darmsta
dt,Germany)および14.3%(重量/重量)の(NH4)2SO4
(Zaslavskyら,(1995))による2相水性系を使用する分離。[0452]
Protocol C
17.9% (w / w) PEG 8000 (Merck, Darmsta
dt, Germany) and 14.3% (wt / wt) of (NHFour)TwoSOFour
Separation using a two-phase aqueous system by (Zaslavsky et al., (1995)).
【0453】 激しいボルテックス混合の後、それらの2相を室温で放置して分離させた。[0453] After vigorous vortex mixing, the two phases were left to separate at room temperature.
【0454】
該相のそれぞれの1mlをもう1つのチューブ内に移し、100μlの該サン
プルと混合し、4℃で一晩放置して分離させた。1 ml of each of the phases was transferred into another tube, mixed with 100 μl of the sample and left to separate overnight at 4 ° C.
【0455】
過剰の塩を除去するために、該下相を、過剰のTE7.5バッファー(10m
M Tris,1mM EDTA(pH7.5)および1M MgCl2)の存
在下、Millipore膜を介して1時間透析した。To remove excess salt, the lower phase was washed with excess TE7.5 buffer (10 m
Dialysis was performed through Millipore membrane for 1 hour in the presence of M Tris, 1 mM EDTA (pH 7.5) and 1 M MgCl 2 .
【0456】
プロトコールD
Microspin Sephacryl S400 HRカラム(Phar
macia Biotech,Uppsala,Sweden)を介した溶出お
よびそれに続くElutip d カラムを介した溶出。[0456]
Protocol D
Microspin Sephacryl S400 HR column (Phar
elution via Macia Biotech, Uppsala, Sweden)
And subsequent elution through an Elutip d column.
【0457】
各プロトコールは、エタノールでの沈殿の工程により完了する。該DNAを1
0μlのTE 7.5バッファーい再懸濁させる。標準的なプロトコールを用い
て(後記を参照されたい)、該精製プロトコールの有効性を、該DNA溶液の未
希釈アリコート画分ならびに10倍および100倍希釈アリコート画分のPCR
増幅により確認した。Each protocol is completed by the step of precipitation with ethanol. The DNA is 1
Resuspend in 0 μl TE 7.5 buffer. PCR efficiency of the undiluted aliquot fractions of the DNA solution and 10-fold and 100-fold diluted aliquot fractions was tested using standard protocols (see below).
Confirmed by amplification.
【0458】
1.13 接種微生物からのDNAの回収
該細胞、芽胞および菌糸を2回洗浄し、プレート上での計数により又は直接的
な顕微鏡的計数により計数した。5gのバッチの篩いにかけられた乾燥土壌(土
壌2、3および5)に、0、103、105、107および109芽胞/g土壌
乾燥重量に対応する濃度のストレプトマイセス・リビダンス(S.livida
ns)の芽胞および菌糸の懸濁液100μl、または0、107および109細
胞/g土壌乾燥重量に対応する濃度の炭疽菌(B.anthracis)栄養細
胞を接種した。[0458]
1.13 Recovery of DNA from inoculated microorganism
The cells, spores and hyphae were washed twice and by counting on a plate or directly
It was counted by various microscopic counts. A batch of 5 g of sieved dry soil (soil
Lom 2, 3 and 5), 0, 10Three10,510,7And 109Spore / g soil
Concentrations corresponding to dry weight of Streptomyces lividans (S. livida
ns) spore and hypha suspension 100 μl, or 0, 107And 109Fine
B. anthracis nutrient at a concentration corresponding to dry cell / g soil dry weight
Cells were inoculated.
【0459】
ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)菌糸の量を、それ
らが由来する芽胞の数に基づいて計算した。該細菌懸濁液の添加後、該土壌サン
プルを激しく5分間にわたりボルテックスし、ついで粉砕した。該DNAを、プ
ロトコール6(後記を参照されたい)に従い抽出した。The amount of S. lividans hyphae was calculated based on the number of spores from which they were derived. After addition of the bacterial suspension, the soil sample was vortexed vigorously for 5 minutes and then ground. The DNA was extracted according to Protocol 6 (see below).
【0460】
該細胞および芽胞から回収された並びに該土壌に接種された細菌菌糸体から回
収されたDNAの量を定量するために、PCR増幅およびそれに続くドットブロ
ットハイブリダイゼーションおよびりん光イメージング(ホスホイメージング)
を用いた。To quantify the amount of DNA recovered from the cells and spores and from the bacterial mycelium inoculated into the soil, PCR amplification followed by dot blot hybridization and phosphorescence imaging (phosphoimaging) was performed. )
Was used.
【0461】
該DNA抽出を、細胞溶解プロトコール6に従い行った。該PCR増幅および
該ハイブリダイゼーションを、前記のとおりに行った。該プライマーおよびプロ
ーブは、16S領域の外に位置する染色体領域上に標的化され、バックグラウン
ドシグナルを避けるためにそれぞれの生物に非常に特異的である。The DNA extraction was performed according to the cell lysis protocol 6. The PCR amplification and the hybridization were performed as described above. The primers and probes are targeted to chromosomal regions located outside the 16S region and are highly specific to each organism to avoid background signals.
【0462】
炭疽菌(B.anthracis)を接種した土壌には、プライマーR499
およびR500を使用し(Patraら(1996))、該増幅産物をオリゴヌ
クレオチドプローブC501(表2)にハイブリダイズさせた。For the soil inoculated with B. anthracis, primer R499
And R500 (Patra et al. (1996)) were used to hybridize the amplification product to the oligonucleotide probe C501 (Table 2).
【0463】
ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)を接種した土壌に
関しては、プライマーFGPS516およびFGPS517を使用してPCR反
応を行い、該増幅産物をオリゴヌクレオチドプローブFGPS518(表2)に
ハイブリダイズさせた。For the soil inoculated with S. lividans, PCR reaction was performed using primers FGPS516 and FGPS517, and the amplified product was hybridized with the oligonucleotide probe FGPS518 (Table 2). .
【0464】
該増幅領域は、株OS48.3(Clerc−Bardinら,未公開)を得
るために特別に構築されたカセットの一部である。The amplification region is part of a cassette specially constructed to obtain strain OS48.3 (Clerc-Bardin et al., Unpublished).
【0465】
該検量(校正)計数は、すべての場合において、該標的生物からの精製された
DNAを使用して得た。The calibration counts were in all cases obtained using purified DNA from the target organism.
【0466】
2.結果
2.1 抽出バッファーの選択
該DNA抽出バッファーの最適pHを決定するために、20個の異なる土壌を
使用した。すべての土壌に関して、該DNA収量は、該バッファーpHが増加す
るにつれて増加する。該土壌のそれぞれについての最高値の割合(%)として算
出された各pHに関する収量(±sd)は以下のとおりである:pH6.0:3
1±13;pH7.0:43±16;pH8.0:60±14;pH9.0:8
2±12;pH10.0:98±3。[0466]
2. result
2.1 Selection of extraction buffer
20 different soils were used to determine the optimum pH of the DNA extraction buffer.
used. For all soils, the DNA yield increases with the buffer pH.
Increase as Calculated as a percentage of the highest value for each of the soils
The yield (± sd) for each pH issued is as follows: pH 6.0: 3.
1 ± 13; pH 7.0: 43 ± 16; pH 8.0: 60 ± 14; pH 9.0: 8
2 ± 12; pH 10.0: 98 ± 3.
【0467】
20個中16個の土壌においては、pH10.0で最高収量が得られたが、そ
の他の土壌においては、pH9.0で最高収量が得られた。しかし、pH10.
0では、pH9.0の場合より多量の腐植質物質が遊離された(結果は示してい
ない)。したがって、後記の実験のすべてにおいてpH9.0を選択した。In 16 out of 20 soils, the highest yield was obtained at pH 10.0, while in other soils the highest yield was obtained at pH 9.0. However, at pH 10.
At 0, more humic material was released than at pH 9.0 (results not shown). Therefore, pH 9.0 was selected in all of the experiments described below.
【0468】
2.2 DNA抽出プロトコールの有効性
いくつかのin situ細胞溶解プロトコールの有効性を評価するために、
常在土壌微生物からの全DNAを抽出し、定量した。土壌サンプル1〜6(表1
)を、材料および方法の節に記載のプロトコール1〜5に従い処理した(図1)
。[0468]
2.2 Effectiveness of DNA extraction protocol
To evaluate the efficacy of several in situ cytolysis protocols,
Total DNA from indigenous soil microorganisms was extracted and quantified. Soil samples 1-6 (Table 1
) Was treated according to protocols 1-5 described in the Materials and Methods section (FIG. 1).
.
【0469】
該DNA抽出後、該土壌懸濁液をイソプロパノールで沈殿させ、該再懸濁ペレ
ットのアリコート画分を第1工程においてゲル電気泳動により分析して、遊離さ
れたDNAの質および量を評価した。After the DNA extraction, the soil suspension was precipitated with isopropanol and an aliquot fraction of the resuspended pellet was analyzed in the first step by gel electrophoresis to determine the quality and quantity of released DNA. evaluated.
【0470】
しかし、細胞溶解工程の数が増加するにつれて、フミン酸のような化合物と該
DNAとの共抽出のため、該DNA抽出物の色は、より濃くなった。However, as the number of cell lysis steps increased, the color of the DNA extract became darker due to co-extraction of compounds such as humic acid with the DNA.
【0471】
これらの濃色粗抽出物のいくつかは、該アガロースゲル内で、予想された様態
では移動しない。Some of these dark crude extracts do not migrate within the agarose gel in the expected manner.
【0472】
したがって、定量前に、該粗DNA溶液を精製した(プロトコールB)。種々
の細胞溶解処理の後に得られた精製された溶液のゲル電気泳動は、土壌3に関す
る実例として示されている(図2)。Therefore, the crude DNA solution was purified (Protocol B) before quantification. Gel electrophoresis of the purified solutions obtained after various cell lysis treatments is shown as an example for soil 3 (Fig. 2).
【0473】
該着色DNAの強度の紫外線照射による視覚的比較は、該処理の有効性の半定
量的評価を可能にした。さらに、複数のサイズのDNA断片(不連続なバンド)
の移動(泳動)プロフィールの存在および長い断片の消失は、該DNAの分解が
生じていることを示している。A visual comparison of the intensity of the colored DNA by UV irradiation allowed a semi-quantitative assessment of the effectiveness of the treatment. In addition, DNA fragments of multiple sizes (discontinuous bands)
The presence of the migration (migration) profile and the disappearance of long fragments indicates that degradation of the DNA is occurring.
【0474】 粘土質土壌番号5からは、DNAを抽出することができなかった。[0474] DNA could not be extracted from the clay soil number 5.
【0475】
プロトコール1〜5に従い抽出されたそれらの全土壌からのDNAの、より厳
密な定量を、該16S rDNA領域の高度に保存された配列に相補的なオリゴ
ヌクレオチドプローブ(プローブFGPS431、表2)を使用して及び予めP
CR増幅を行うことなくドットブロットハイブリダイゼーションにより行った。A more precise quantification of DNA from their total soil extracted according to Protocols 1-5 was performed using an oligonucleotide probe (probe FGPS431, Table 2) complementary to the highly conserved sequences of the 16S rDNA region. ) And P in advance
Dot blot hybridization was performed without CR amplification.
【0476】
該DNAは、それらの種々の細胞溶解工程のそれぞれの後の、粘土質土壌番号
5以外の全ての土壌の抽出物において検出された。The DNA was detected in extracts of all soils, except clayey soil number 5, after each of their various cell lysis steps.
【0477】 該結果は、ゲル電気泳動後になされた評価と一致している。[0477] The results are in agreement with the evaluations made after gel electrophoresis.
【0478】
また、独立した定量方法と比較するために、プロトコール2に従い抽出された
DNA(土壌番号5以外の全ての土壌からのもの)を、比色DNA検出法(Ri
chard,1974)を用いて定量した。For comparison with an independent quantification method, DNA extracted from Protocol 2 (from all soils except soil number 5) was analyzed by a colorimetric DNA detection method (Ri
chard, 1974).
【0479】
この比色技術を用いて定量されたDNAと、ドットブロットハイブリダイゼー
ション/ラジオイメージングにより得られた結果との間で、良好な相関性が見出
された(r=0.88)。このことは、該土壌細菌のコピーの平均数(rrn)
が7であるという仮定を裏付けるものである。A good correlation was found between DNA quantified using this colorimetric technique and the results obtained by dot blot hybridization / radio imaging (r = 0.88). This means that the average number of copies of the soil bacteria (rrn)
Confirms the assumption that is 7.
【0480】
該ハイブリダイゼーション(ドットブロット)は、細胞溶解処理(プロトコー
ル1)無しの抽出により測定された細胞外DNAの量が酸性土壌(番号6)に関
する4μg/gから土壌番号3に関する36μg/gまでの範囲であることを示
した(表3)。The hybridization (dot blot) showed that the amount of extracellular DNA measured by extraction without cell lysis treatment (protocol 1) was 4 μg / g for acidic soil (number 6) to 36 μg / g for soil number 3. It is shown that the range is up to (Table 3).
【0481】
該土壌の粉砕(プロトコール2)は、すべての土壌から抽出されるDNAの量
を増加させた(例えば、土壌番号6に関する26μg/g土壌、および土壌番号
3に関する59μg/g土壌)(表3;図2)。Milling the soil (Protocol 2) increased the amount of DNA extracted from all soils (eg 26 μg / g soil for soil number 6 and 59 μg / g soil for soil number 3) ( Table 3; FIG. 2).
【0482】
2つの粉砕処理(材料および方法の節を参照されたい)に関しては、該不連続
DNA移動が該アガロースゲル上で検出され、このことは、該DNA分子が部分
的に分解されたことを示している(図2)。For the two milling treatments (see Materials and Methods section), the discontinuous DNA migration was detected on the agarose gel, which indicated that the DNA molecule was partially degraded. Is shown (FIG. 2).
【0483】
該DNA断片のサイズは20〜0.2kbである。最小断片のバンド強度は非
常に低く、このことは、該断片のほとんどが1kbよりはるかに大きいことを示
している。The size of the DNA fragment is 20 to 0.2 kb. The band intensity of the smallest fragment is very low, indicating that most of the fragment is much larger than 1 kb.
【0484】
プロトコール3は、該抽出バッファーを該土壌サンプルに加えた後の、Ult
ra−turrax混合装置中での均質化の工程を含む。この工程は、それらの
土壌の2つ(砂質土壌番号3および酸性土壌番号6)に関するドットブロットハ
イブリダイゼーションにより測定した場合の抽出DNAの量の増加をもたらし、
一方、有機物質に富む2つの土壌(土壌番号1および番号2)は、より少量のD
NAの産生をもたらした。Protocol 3 refers to Ult after adding the extraction buffer to the soil sample.
Including a step of homogenization in a ra-turrax mixer. This step resulted in an increase in the amount of extracted DNA as measured by dot blot hybridization on two of those soils (sandy soil number 3 and acidic soil number 6),
On the other hand, two soils rich in organic matter (Soil No. 1 and No. 2) have less D
Resulted in the production of NA.
【0485】
プロトコール4aおよび4bは、予備粉砕および予備均質化土壌からのDNA
の収量に対する2つのタイプの超音波処理の効果を評価することを可能にした。Protocols 4a and 4b are DNA from pre-milled and pre-homogenized soil
It was possible to evaluate the effect of the two types of sonication on the yield of.
【0486】
該超音波処理は、プロトコール3と比較して、土壌番号6を除き、該DNA収
量に対して正の効果を及ぼさなかった。しかし、それらの2つのタイプのソニケ
ーターに関する細胞溶解の有効性は異なる。土壌2、3および4に関しては、チ
タンミクロポイントを使用した場合に、最大量の抽出DNAが得られ(表3;図
2)、一方、土壌番号1および6に関しては、Cup Horn装置を使用した
場合に、該DNA収量はより高かった。The sonication had no positive effect on the DNA yield, except for soil number 6, as compared to protocol 3. However, the effectiveness of cell lysis for those two types of sonicator is different. For soils 2, 3 and 4, the highest amount of extracted DNA was obtained when using titanium micropoints (Table 3; Figure 2), while for soil numbers 1 and 6 the Cup Horn device was used. In some cases, the DNA yield was higher.
【0487】
また、該超音波処理工程の後に酵素的/化学的細胞溶解の工程を加えた場合(
プロトコール5aおよび5b)、矛盾する結果が得られた。ある場合には、抽出
されたDNA量は、プロトコール4aおよび4bに従い回収されたDNA量より
多かったが、他の場合には、該収量はより低かった(表3)。When an enzymatic / chemical cell lysis step is added after the sonication step (
Protocols 5a and 5b), conflicting results were obtained. In some cases the amount of DNA extracted was higher than that recovered according to protocols 4a and 4b, while in other cases the yield was lower (Table 3).
【0488】
2.3 微生物の直接的計数
アクリジンオレンジでの染色後の細菌細胞の総数の顕微鏡による計数を、粉砕
の前および後に、すべての土壌に関して行った。[0488]
2.3 Direct counting of microorganisms
Mill microscopic counts of total number of bacterial cells after staining with acridine orange
Was performed on all soils before and after.
【0489】
粉砕前では、土壌の乾燥重量1g当たりの細菌の数は、熱帯土壌番号5におけ
る1.4×109(±0.4)から、Saint−Andre海岸から得られた
土壌(土壌番号3)における10×109(±0.7)までの範囲であった(表
1)。Before crushing, the number of bacteria per gram of dry weight of soil was 1.4 × 10 9 (± 0.4) in tropical soil number 5, from soil (Soil number) obtained from the Saint-Andre coast. The range was up to 10 × 10 9 (± 0.7) in 3) (Table 1).
【0490】
粉砕後では、細胞数は、土壌番号1〜6に関する初期値のそれぞれ45、74
、75、54、34および75%であった。After crushing, the cell numbers were 45, 74, respectively, which were the initial values for soil numbers 1-6.
, 75, 54, 34 and 75%.
【0491】
2.4 種々の属に属する培養可能な放線菌の計数
土壌番号における放線菌類の集団における修飾が、種々の細胞溶解処理後に認
められた(図3)。[0491]
2.4 Count of culturable actinomycetes belonging to various genera
Modifications in the actinomycete population in soil number were not recognized after various cell lysis treatments.
(Fig. 3).
【0492】
例えば、ストレプトマイセス種(Streptomyces sp.)のコロ
ニーは、細胞溶解処理を適用しなかった場合には(プロトコール1)、生存可能
な放線菌叢を支配し、同定されたコロニーの総数の65%に相当した。粉砕後、
ストレプトマイセス(Streptomyces)コロニーの割合は51%に低
下し、一方、ミクロモノスポラ(Micromonospora)属に属するコ
ロニーの割合は14%増加して41%となった。For example, the colonies of Streptomyces sp. Dominate the viable Actinobacterial flora when the lysis treatment is not applied (Protocol 1) and the total number of identified colonies. Equivalent to 65%. After crushing
The proportion of Streptomyces colonies dropped to 51%, while the proportion of colonies belonging to the genus Micromonospora increased by 14% to 41%.
【0493】
該化学的/酵素的細胞溶解(プロトコール5aおよび5b)は、ストレプトマ
イセテス(Streptomycetes)の細胞溶解に特に有効であるらしか
った。化学的/酵素的細胞溶解(プロトコール5aおよび5b)を含む全ての細
胞溶解処理を適用した場合には、106 cfu/g土壌以上を尚も含む放線菌
微生物叢は、ミクロモノスポラ(Micromonospora)属に属する種
により支配され、一方、ストレプトマイセス(Streptomyces)コロ
ニーはほとんど又は全く回収されなかった。The chemo / enzymatic cell lysis (protocols 5a and 5b) appeared to be particularly effective in lysing Streptomycetes. When all cell lysis treatments including chemical / enzymatic cell lysis (protocols 5a and 5b) were applied, the actinomycete microflora still containing more than 10 6 cfu / g soil was Micromonospora. It was dominated by species belonging to the genus, while little or no Streptomyces colonies were recovered.
【0494】
ストレプトスポランギウム(Streptosporangium)、アクチ
ノマデュラ(Actinomadura)、ミクロビスポラ(Microbis
pora)、ダクチロスポランギウム(Dactilosporangium)
およびアクチノプラネス(Actinoplanes)のような属に属する生物
は、粉砕、Ultra−turrax装置での均質化および超音波処理後、該プ
レート上で少数見出されたが(同定されたコロニーの総数の2〜8%)、これら
の処理を化学的/酵素的細胞溶解と組合せた場合には、概ね存在しなかった。Streptosporangium, Actinomadura, Microbispora (Microbis)
Pora), dactylosporangium
And organisms belonging to genera such as Actinoplanes were found in minor numbers on the plate after grinding, homogenization on an Ultra-turrax device and sonication (2 of the total number of identified colonies). ~ 8%), and was largely absent when these treatments were combined with chemical / enzymatic cell lysis.
【0495】
また、各細胞溶解処理(プロトコール2〜5)の後に残存した培養可能な細菌
の総数を、土壌番号4に関して調べた。該結果は、培養可能な細菌の数が、該細
胞溶解処理の強度と共には減少しないことを示している(すべての場合において
、そして、プロトコール1に従う場合のように処理を適用しない場合においても
、約2×106 cfu/g土壌)。In addition, the total number of culturable bacteria remaining after each cell lysis treatment (protocols 2-5) was examined for soil no. The results show that the number of cultivable bacteria does not decrease with the intensity of the cell lysis treatment (in all cases and even when no treatment is applied, such as according to Protocol 1, About 2 × 10 6 cfu / g soil).
【0496】
これらの低いcfu値が得られたのは、おそらく、乾燥土壌を使用したから、
および最も耐性な細菌だけが該プレート上で増殖したからであろう。コロニーを
形成する放線菌類の数は、一般には、全cfu(全細菌)の場合より大きい。な
ぜなら、該放線菌検出プロトコールに含まれる芽胞発芽工程が、該全細菌のコン
トロール(control)中に欠けていたからである。These low cfu values were probably due to the use of dry soil,
And probably only the most resistant bacteria grew on the plate. The number of actinomycetes that form colonies is generally higher than for total cfu (total bacteria). This is because the spore germination step included in the actinomycete detection protocol was lacking in the control of all the bacteria.
【0497】
2.5 加えたラムダファージDNAの回収
これらの実験の目的は、連続的な細胞溶解処理が裸のDNAの回収に影響を及
ぼしうる様態を、およびこれらの連続的な細胞溶解処理がその分解に寄与したか
否かを評価することにあった。[0497]
2.5 Recovery of added lambda phage DNA
The purpose of these experiments was that continuous cell lysis treatment affected the recovery of naked DNA.
And how these continuous cell lysis processes contributed to its degradation
It was to evaluate whether or not.
【0498】
該DNAは、土壌内に何ヶ月も残存しうる既に死んだ生物から遊離した細胞外
DNAの画分(Wardら,1990)、または該処理の第1工程中に即座に細
胞溶解された生物から遊離したDNAであり得た。この状況を模擬するために、
HindIIIで消化されたラムダファージDNAを種々の濃度で、粉砕の前お
よび後の土壌に加えた。粉砕に加えて、その他の細胞溶解処理(超音波処理(C
up Horn装置、プロトコール4bを参照されたい)および熱ショック(材
料および方法の節を参照されたい))の組合せを試験した。The DNA is a fraction of extracellular DNA released from already dead organisms that can remain in the soil for months (Ward et al., 1990), or is immediately lysed during the first step of the treatment. Could be DNA released from the living organism. To simulate this situation,
Lambda phage DNA digested with HindIII was added to soil at various concentrations before and after grinding. In addition to crushing, other cell lysis treatment (sonication (C
up Horn device, see protocol 4b) and heat shock (see Materials and Methods section)) was tested.
【0499】
抽出後、25〜150ngのラムダファージDNAを含有することが理論的に
必要なアリコート画分をゲル電気泳動により分析した。土壌のタイプおよび量と
は無関係に、粉砕前に該DNAを該土壌サンプル内に接種した場合には、該ラム
ダファージに特異的なDNA断片を観察することができた。After extraction, aliquot fractions theoretically required to contain 25-150 ng of lambda phage DNA were analyzed by gel electrophoresis. Regardless of soil type and quantity, it was possible to observe DNA fragments specific for the lambda phage when the DNA was inoculated into the soil sample before grinding.
【0500】
該DNAを粉砕後に加え、追加的な細胞溶解処理工程無しで抽出した場合には
、試験した5個中4個の土壌の抽出物において該特異的ラムダファージDNAプ
ロフィールが検出された。When the DNA was added after milling and extracted without an additional cell lysis treatment step, the specific lambda phage DNA profile was detected in extracts of 4 out of 5 soils tested.
【0501】
これらのすべての場合において、加えたDNAの量と該アガロースゲル上のシ
グナルの強度との間に直接的な原因−結果の関係が得られた。しかし、該シグナ
ル強度は、分子量標準の場合との比較で予想されたシグナル強度より低かったIn all of these cases, a direct cause-effect relationship was obtained between the amount of DNA added and the intensity of the signal on the agarose gel. However, the signal intensity was lower than the signal intensity expected in comparison with the case of the molecular weight standard.
【0502】
さらに、いくつかの場合には、23kbのバンドが存在しなかった。このこと
は、長い断片が土壌粒子上に優先的に吸着されたか又は分解に対して短い断片よ
り感受性であったことを示している。Furthermore, in some cases the 23 kb band was absent. This indicates that long fragments were preferentially adsorbed on soil particles or were more sensitive to degradation than short fragments.
【0503】
非常に高い粘土含量により特徴づけられる熱帯土壌番号5のサンプルにおいて
は(表1)、バンドは全く検出されなかった。No band was detected in the sample of tropical soil number 5 (Table 1), which is characterized by a very high clay content.
【0504】
より厳密な定量のために、ドットブロットハイブリダイゼーション後、りん光
イメージング装置(ホスホイメージャー)上でDNAの回収量を測定した。この
技術により、粉砕前に接種されたものを含む(ただし、DNAが全く検出されな
かった土壌番号5は除く)すべてのサンプルにおいて該DNAが検出された。For more precise quantification, the amount of DNA recovered was measured on a phosphorescence imaging device (phosphoimager) after dot blot hybridization. This technique detected the DNA in all samples, including those inoculated prior to milling (except soil number 5 where no DNA was detected at all).
【0505】
その他のすべての土壌においては、抽出されたDNAの量は、該接種物のサイ
ズが増加するにつれて増加する(図4a〜d)。In all other soils, the amount of DNA extracted increases with increasing size of the inoculum (FIGS. 4a-d).
【0506】
しかし、ラムダファージDNAの回収量は低かった。粉砕が、適用した唯一の
細胞溶解処理であった場合には、該回収率は、このDNAを粉砕前に加えた場合
には、加えたDNAの0.6〜5.9%、このDNAを粉砕後に加えた場合には
、加えたDNAの3.6〜24%であった。最高レベルの回収は、土壌番号2か
ら得られた。However, the amount of lambda phage DNA recovered was low. If crushing was the only cell lysis treatment applied, the recovery was 0.6-5.9% of the added DNA, if the DNA was added prior to crushing. When added after milling, it was 3.6-24% of the added DNA. The highest level of recovery was obtained from soil number 2.
【0507】
熱ショックおよび超音波処理により処理したサンプルのアリコート画分のゲル
電気泳動では、該DNAを粉砕後に加えた試験を含むいずれのサンプルにおいて
も、いずれのDNAバンドも観察され得なかった。該ドットブロットハイブリダ
イゼーション実験はこれらの結果を立証した。On gel electrophoresis of aliquots of samples treated by heat shock and sonication, no DNA bands could be observed in any of the samples, including the test in which the DNA was added after grinding. The dot blot hybridization experiments confirmed these results.
【0508】
熱ショックおよび超音波処理で処理した土壌懸濁液から得られたハイブリダイ
ゼーションシグナルは、いくらよく見ても低かった。Hybridization signals obtained from soil suspensions treated with heat shock and sonication were low at best.
【0509】
最大量のDNA(15μg DNA/g土壌乾燥重量)を示すサンプルは、得
られたシグナルがバックグラウンドレベルと実質的に異なる唯一のものであった
。The sample showing the highest amount of DNA (15 μg DNA / g soil dry weight) was the only one in which the signal obtained was substantially different from the background level.
【0510】
熱ショックで処理したサンプルと、熱ショックおよび超音波処理で処理したサ
ンプルとの間では、相違は全く観察されなかった(または小さな相違が観察され
たに過ぎなかった)。このことは、熱ショックが該DNAに有害な影響を及ぼす
ことを示している。最良の回収は、最高有機物質含量を有する土壌番号2(表1
)で観察され、一方、粘土質土壌番号5からはDNAは回収されなかった。No difference (or only small difference was observed) between the heat shock treated and heat shock and sonication treated samples. This indicates that heat shock has a deleterious effect on the DNA. The best recovery is soil number 2 with the highest organic matter content (Table 1
), While no DNA was recovered from clay soil number 5.
【0511】
土壌1g当たり20および50μgのラムダファージDNAを接種した土壌番
号4および番号5の未粉砕サンプルで、追加的な実験を行った。Additional experiments were performed with unground samples of soil # 4 and # 5 inoculated with 20 and 50 μg of lambda phage DNA per gram of soil.
【0512】
該サンプルを、28℃で1時間のインキュベーションの後または直ちに抽出し
、ついで該DNA抽出物を精製し、分析した(ゲル電気泳動により行った)。The samples were extracted after or immediately after incubation for 1 hour at 28 ° C., then the DNA extracts were purified and analyzed (performed by gel electrophoresis).
【0513】
該接種後1時間の土壌番号4のインキュベーションは、インキュベーション無
しで得られたものとは又は粉砕後に該DNAを加えた場合に既に観察されている
ものとは定性的または定量的に異なるプロフィールを与えなかった。The 1 hour incubation of soil # 4 after the inoculation differs qualitatively or quantitatively from that obtained without incubation or as already observed when the DNA is added after grinding. Did not give a profile.
【0514】
これらの結果は、土壌ヌクレアーゼによる酵素的分解が低レベルのDNA回収
には関与していないと考えられることを示している。さらに、粉砕工程の不存在
は、土壌番号5からのDNAの回収の増加を可能にせず、このことは、該粉砕に
よる該土壌の構造に対する変化が該コロイド上への該核酸の吸着を有意に増加さ
せないことを示している。These results indicate that enzymatic degradation by soil nucleases does not appear to be involved in low level DNA recovery. Furthermore, the absence of a milling step did not allow for an increased recovery of DNA from soil # 5, which means that changes to the structure of the soil by the milling significantly resulted in the adsorption of the nucleic acid on the colloid. It shows that it does not increase.
【0515】
2.6 RNAによる吸着部位の飽和
該アガロースゲル上で得られたプロフィールのほとんどは、RNA処理が行わ
れなかったこれまでのプロフィールとは有意に異ならない。[0515]
2.6 Saturation of adsorption site by RNA
Most of the profiles obtained on the agarose gel were RNA treated.
It is not significantly different from the previous profile which was not missed.
【0516】
例えば、使用したラムダファージDNA濃度およびRNA濃度には無関係に、
粘土に富む土壌番号5からは、バンドは全く検出されなかった。For example, regardless of the lambda phage DNA and RNA concentrations used,
No band was detected from clay-rich soil No. 5.
【0517】
さらに、RNAで処理された砂質配合土(土壌番号4)においては、粉砕前に
該RNAを加えた場合には、HindIIで消化されたラムダファージDNAの
特異的バンドは検出不可能なままであった。Furthermore, in the sandy soil mixed with RNA (Soil No. 4), when the RNA was added before crushing, a specific band of HindII-digested lambda phage DNA could not be detected. It was as it was.
【0518】
粉砕後にDNAを接種したサンプルから得られたバンドの強度は、該RNA濃
度が増加するにつれて増加するが、このことは、該処理が正の効果を及ぼしうる
ことを示している。The intensity of bands obtained from samples inoculated with DNA after milling increases as the RNA concentration increases, indicating that the treatment may have a positive effect.
【0519】
しかし、ハイブリダイゼーションおよびりん光イメージングによる分析の後の
結果は、その電気泳動の結果を立証しなかった。例えば、該粘土質配合土からの
DNAの回収に対する該RNA処理の正の効果は、粉砕後にDNAを加えた場合
には、明らかには現れなかった。However, the results after analysis by hybridization and phosphorescence imaging did not prove their electrophoretic results. For example, the positive effect of the RNA treatment on the recovery of DNA from the clayey soil was not apparent when the DNA was added after grinding.
【0520】
一方、粘土に富む土壌(番号5)では、粉砕後に該DNAを加えた場合に、該
RNAの正の効果が見出された。On the other hand, in clay-rich soil (No. 5), a positive effect of the RNA was found when the DNA was added after grinding.
【0521】
該対照サンプルに関するハイブリダイゼーションシグナルはバックグラウンド
ノイズレベルと異ならないが、RNAで処理されたサンプルから、有意な量のD
NAが遊離され、加えたDNAの量が増加するにつれて及び該RNA濃度が増加
するにつれて、該シグナルは増加した。The hybridization signal for the control sample does not differ from the background noise level, but from the sample treated with RNA, a significant amount of D
The signal increased as NA was released and the amount of added DNA increased and the RNA concentration increased.
【0522】
しかし、最高RNA濃度(100mg/g土壌乾燥重量)の場合でさえも、該
回収レベルは3%を決して超えなかった。However, even at the highest RNA concentration (100 mg / g soil dry weight), the recovery level never exceeded 3%.
【0523】
2.7 粗DNA抽出物の精製
試験した4つのプロトコールのうち、該未希釈DNA抽出物(50μlのPC
R混合物中、1μlの抽出物)の最良の増幅は、該PCR産物のゲル電気泳動に
より示されるとおり、Mcrospin S400カラムを介した溶出およびそ
れに続くElutip d カラムを介した溶出の後に観察された。[0523]
2.7 Purification of crude DNA extract
Of the four protocols tested, the undiluted DNA extract (50 μl PC
The best amplification of 1 μl of extract in R mixture) was on gel electrophoresis of the PCR product.
As shown, elution through the Mcrospin S400 column and its
Observed after subsequent elution through an Elutip d column.
【0524】
該2相水性系(プロトコールC)により精製されたDNAは、未希釈DNA抽
出物から出発する増幅後に、より少量のPCR産物を与えた。DNA purified by the two-phase aqueous system (Protocol C) gave a smaller amount of PCR product after amplification starting from undiluted DNA extract.
【0525】
プロトコールAまたはBの使用後の増幅後の未希釈抽出物からは、増幅産物は
全く得ることができなかった。したがって、該PCR増幅および/または該ドッ
トブロットハイブリダイゼーションを行うすべての実験には、プロトコールB(
材料および方法の節を参照されたい)を用いた。No amplification product could be obtained from the undiluted extract after amplification after using protocols A or B. Therefore, protocol B (for all experiments involving the PCR amplification and / or the dot blot hybridization)
See Materials and Methods section).
【0526】
2.8 PCRおよびハイブリダイゼーションによる定量
第1工程は、反応チューブ内に最初に存在した標的DNA分子の数にPCR産
物の量が比例するか否かを判定することであった。ストレプトスポランギウム・
フラジル(Streptosporangium fragile)からのDN
Aを標的として使用した(材料および方法の節を参照されたい)。[0526]
2.8 Quantification by PCR and hybridization
The first step is to determine the number of target DNA molecules initially present in the reaction tube by PCR production.
It was to determine whether the quantities of things were proportional. Streptosporangium
DN from Flasil (Streptosporangium fragile)
A was used as the target (see Materials and Methods section).
【0527】
使用したプライマーは、プライマーFGPS122およびFGPS350(表
2)であった。該PCR産物のゲル電気泳動は、該バンド強度が、該標的の濃度
が増加するにつれて増加することを示した。該PCR産物をオリゴヌクレオチド
プローブFGPS643(表2)にハイブリダイズさせ、該シグナルを、りん光
イメージング(ホスホイメージング)により定量した。The primers used were primers FGPS122 and FGPS350 (Table 2). Gel electrophoresis of the PCR products showed that the band intensity increased with increasing concentration of the target. The PCR product was hybridized to the oligonucleotide probe FGPS643 (Table 2) and the signal was quantified by phosphorescence imaging (phosphoimaging).
【0528】
log[標的の数]とlog[ハイブリダイゼーションシグナルの強度]との
間に良好な相関性(r2=0.98)が見出された。A good correlation (r 2 = 0.98) was found between log [number of targets] and log [strength of hybridization signal].
【0529】
ついで、該PCR増幅の有効性がフミン酸および非標的DNAにより損なわれ
るか否かを調べるために、研究を行った。ゲル電気泳動により分析した場合には
、種々の量の標的DNAに対応する、該PCR産物の増加したバンド強度は、該
PCR混合物50μl中に8ngまでの範囲の濃度でフミン酸を含有しDNアー
ゼ処理土壌抽出物が加えられたDNA溶液で該増幅を行った場合に維持された。Studies were then conducted to determine if the efficacy of the PCR amplification was compromised by humic acid and non-target DNA. When analyzed by gel electrophoresis, the increased band intensities of the PCR product, corresponding to varying amounts of target DNA, showed that DNase containing humic acid at concentrations ranging up to 8 ng in 50 μl of the PCR mixture. It was maintained when the amplification was carried out with the DNA solution to which the treated soil extract was added.
【0530】
該PCR混合物中の20ngのフミン酸では、低レベルの標的DNAに対応す
するバンドは消失し、80ngのフミン酸濃度およびより高い濃度では、バンド
は全く可視化されなかった。At 20 ng humic acid in the PCR mixture, the band corresponding to the low level of target DNA disappeared and at 80 ng humic acid concentration and higher concentrations, no band was visible.
【0531】
増幅前にストレプトスポランギウム・フラジル(S.fragile)DNA
をストレプトマイセス・ハイグロスコピクス(Streptomyces hy
groscopicus)DNAと混合し、100pg〜1μgの範囲でPCR
混合物50μlに加えて、該土壌微生物叢から遊離される非標的DNAを模擬し
た場合、ストレプトスポランギウム・フラジル(S.fragile)からの種
々の量の標的DNAは、予想される量のPCR産物を供給することを可能にした
。[0531] S. fragile DNA before amplification
Streptomyces hygroscopics (Streptomyces hy
Groscopicus) DNA and PCR in the range of 100 pg to 1 μg
When simulating the non-target DNA released from the soil microbiota in addition to 50 μl of the mixture, various amounts of target DNA from S. fragile yielded the expected amount of PCR product. Made it possible to supply.
【0532】
2.9 種々の細胞溶解処理後の常在土壌放線菌の定量
精製プロトコールDを適用し、ついで前記のとおりのPCR増幅を行って、プ
ロトコール1、2、3、5aおよび5bに従う抽出後の土壌番号3中のストレプ
トスポランギウム(Streptosporangium)属に属する放線菌を
定量した(図5)。[0532]
2.9 Quantification of indigenous soil actinomycetes after various cell lysis treatments
Purification Protocol D was applied, followed by PCR amplification as described above,
Strep in soil number 3 after extraction according to Rotocall 1, 2, 3, 5a and 5b
Actinomycetes belonging to the genus Streptosporangium
It was quantified (Fig. 5).
【0533】
粉砕後(プロトコール2)、ハイブリダイゼーション(ドットブロット)およ
びラジオイメージングにより、この放線菌に由来する標的DNAの量を2.5±
1.3ng/g乾燥土壌重量と推定した。After crushing (Protocol 2), the amount of target DNA derived from this actinomycete was determined to be 2.5 ± by hybridization (dot blot) and radioimaging.
It was estimated to be 1.3 ng / g dry soil weight.
【0534】
ストレプトマイセス(Streptomyces)に関して該DNA含量が1
0fg/細胞であると仮定すると(Gladekら,1984)、この値は約2
.5×105ゲノムに相当する。その他の細胞溶解処理の後に、同様の値が得ら
れた(それぞれプロトコール3および4bを用いた場合に、それぞれ2.6±1
.1および1.8±1.3ng DNA/g乾燥土壌)。With regard to Streptomyces, the DNA content is 1
Assuming 0 fg / cell (Gladek et al., 1984), this value is approximately 2
. It corresponds to 5 × 10 5 genomes. Similar values were obtained after the other cell lysis treatments (2.6 ± 1 for protocol 3 and 4b, respectively).
. 1 and 1.8 ± 1.3 ng DNA / g dry soil).
【0535】
2.10 細菌が予備接種された土壌からのDNAの回収の有効性
3つの土壌(番号2、3および5)に、種々の濃度のストレプトマイセス・リ
ビダンス(Streptomyces lividans)の芽胞または菌糸を
接種した(材料および方法の節を参照されたい)。該土壌に加えた菌糸体の量(
図6b)は、該発芽培地に接種した芽胞の数に対応する。これらの芽胞の約50
%が発芽した。該発芽芽胞の菌糸における細胞の厳密な数は測定しなかった。し
たがって、該土壌に接種した芽胞および菌糸体の量は直接的には比較することが
できない。[0535]
2.10 Effectiveness of DNA recovery from soil pre-inoculated with bacteria
Three soils (Nos. 2, 3 and 5) were mixed with various concentrations of Streptomyces
Spores or hyphae of Streptomyces lividans
Inoculated (see Materials and Methods section). Amount of mycelium added to the soil (
Figure 6b) corresponds to the number of spores inoculated into the germination medium. About 50 of these spores
% Germinated. The exact number of cells in the hypha of the germinated spore was not measured. Shi
Therefore, the amount of spores and mycelium inoculated into the soil can be compared directly.
Can not.
【0536】
各土壌サンプルに関して、抽出プロトコール6、精製方法DおよびPCR増幅
とドットブロットハイブリダイゼーションおよびりん光イメージング(ホスホイ
メージング)との組合せを用いて、遊離された特異的標的DNAを計数した。加
えた芽胞の数が土壌番号3および番号5に関しては105を及び土壌番号2に関
しては107を超える場合には、抽出されたDNAはバックグラウンドノイズか
ら明らかに区別されうる(図6a)。For each soil sample, the specific target DNA released was counted using a combination of extraction protocol 6, purification method D and PCR amplification with dot blot hybridization and phosphorescence imaging (phosphoimaging). When the number of added spores exceeds 10 5 for soil number 3 and number 5 and 10 7 for soil number 2, the extracted DNA can be clearly distinguished from background noise (Fig. 6a).
【0537】
該菌糸体を加えた場合には、抽出されたDNAは、土壌番号2および番号3に
関しては103 芽胞/g土壌に対応する量以上で、ならびに土壌番号5に関し
ては107 芽胞/g土壌に対応する量以上で検出されうる(図b)。When the mycelium was added, the extracted DNA was above the amount corresponding to 10 3 spores / g soil for soil numbers 2 and 3, and 10 7 spores / soil for soil number 5. g can be detected above the amount corresponding to soil (Fig. b).
【0538】
該検出レベルを超えると、該ハイブリダイゼーションシグナルは、接種細胞の
量が増加するにつれて増加する。Above the detection level, the hybridization signal increases with increasing amount of inoculated cells.
【0539】
該芽胞接種物に関しては、接種された細胞の数における100倍の増加は、D
NA収量における100倍近い増加につながる。この増加は、該菌糸体を特に土
壌番号2および番号3に接種した場合より明らかに低い(図6)。For the spore inoculum, a 100-fold increase in the number of inoculated cells was
This leads to a nearly 100-fold increase in NA yield. This increase is clearly lower than when the mycelium was inoculated, especially in soil Nos. 2 and 3 (Fig. 6).
【0540】
これに対して、ラムダファージDNAを接種物として使用した場合に得られた
結果においては、該細菌細胞を接種物として使用した場合には、該DNAはまた
、その粘土に富む土壌(番号5)から回収された。しかし、後者の接種物に関し
てはまた、RNAでの処理は、芽胞および菌糸体の両方に関するこの土壌からの
ストレプトマイセス(Streptomyces)DNAの回収を増加させた(
図6)。In contrast, in the results obtained when lambda phage DNA was used as inoculum, when the bacterial cells were used as inoculum, the DNA was also found in the clay-rich soil ( No. 5). However, also for the latter inoculum, treatment with RNA increased the recovery of Streptomyces DNA from this soil for both spores and mycelia (
(Figure 6).
【0541】
該土壌への栄養炭疽菌(Bacillus anthracis)細胞の接種
は、ストレプトマイセス(Streptomyces)に関して得られたものと
同様の回収レベルを与えた。Inoculation of the soil with Bacillus anthracis cells gave recovery levels similar to those obtained for Streptomyces.
【0542】
さらに、土壌番号5からのDNA回収のレベルはまた、この接種物に関するR
NAでの処理の後に増加した。In addition, the level of DNA recovery from soil no.
Increased after treatment with NA.
【0543】
実施例2:リンデンで汚染された土壌を使用する低分子量DNA(<10kb )のライブラリーの構築、ならびにlinA遺伝子のクローニングおよび発現
本実施例は、大腸菌(E.coli)のDNAライブラリーの構築を記載する
。それは、培養不可能な微生物叢から得られた小さな遺伝子のクローニングおよ
び発現を示す。[0543]
Example 2: Low molecular weight DNA (<10 kb using soil contaminated with lindane ) Library construction, and cloning and expression of the linA gene
This example describes the construction of an E. coli DNA library.
. It involves cloning and cloning small genes from non-culturable microflora.
And expression.
【0544】
リンデンは、分解に抵抗性であり環境中に残留する有機塩素系農薬である。好
気性条件下では、linA遺伝子によりコードされるデヒドロクロリナーゼによ
り生分解が触媒され、リンデンは1,2,4−トリクロロベンゼンに変換される
。linA遺伝子は、土壌から分離された2つの株、すなわち、日本で分離され
たスフィンゴモナス・パウシモビリス(Sphinogomonas pauc
imobilis)(SeenoおよびWada 1989;Imaiら,19
91;Nagataら,1993)およびフランスで分離されたロダノバクター
・リンダニクラスチクス(Rhodanobacter lindanicla
sticus)(Thomasら,1996,Nalinら,1999)から同
定されているに過ぎない。Lindane is an organochlorine pesticide that is resistant to degradation and remains in the environment. Under aerobic conditions, dehydrochlorinase encoded by the linA gene catalyzes biodegradation and converts lindane to 1,2,4-trichlorobenzene. The linA gene has two strains isolated from soil, namely Sphingomonas paus mobilis (Spinogomonas pauc) isolated in Japan.
imobilis) (Seeno and Wada 1989; Imai et al., 19).
91; Nagata et al., 1993) and Rhodanobacter lindani nicla isolated in France.
Sticus) (Thomas et al., 1996, Nalin et al., 1999).
【0545】
しかし、遊離した塩化物イオンのアッセイおよびリンデンと接触した土壌から
のlinA遺伝子のPCR増幅などにより示されたリンデンの分解潜在性は、環
境中で、より広範囲に及ぶらしい(Biesiekierska−Galgue
n,1997)。However, the degradation potential of lindane, as shown by free chloride ion assay and PCR amplification of the linA gene from soil contacted with lindane, appears to be more extensive in the environment (Biesiekierska-Galgue).
n, 1997).
【0546】
1.土壌DNAの直接的抽出
乾燥土壌を、6個のタングステンビーズを備えたRestch遠心力グライン
ダー中で10分間粉砕する。10グラムの粉砕土壌を50mlのpH9のTEN
Pバッファー(50mM Tris,20mM EDTA,100mM NaC
l,1% w/v ポリビニルポリピロリドン)に懸濁させ、10分間のボルテ
ックスによりホモジナイズする。[0546]
1. Direct extraction of soil DNA
Restch Centrifuge Grind with 6 Tungsten Beads on Dry Soil
Grind in a dough for 10 minutes. 10 grams of ground soil in 50 ml of TEN pH 9
P buffer (50 mM Tris, 20 mM EDTA, 100 mM NaC
l, 1% w / v polyvinylpolypyrrolidone) for 10 minutes
Hox homogenize.
【0547】
4000×g、4℃で5分間の遠心分離の後、該上清を酢酸ナトリウム(3M
,pH5.2)で及びイソプロパノールで沈殿させ、ついで無菌TEバッファー
(10mM Tris,1mM EDTA,pH8.0)中に取る。ついで、抽
出されたDNAをS400モレキュラーシーブカラム(Pharmacia)上
およびElutip d イオン交換カラム(Schleicher and
Schuell)上で、該製造業者の説明に従い精製し、ついでTE中で保存す
る。After centrifugation at 4000 xg and 4 ° C for 5 minutes, the supernatant was washed with sodium acetate (3M
, PH 5.2) and with isopropanol and then taken up in sterile TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0). The extracted DNA was then loaded onto an S400 molecular sieve column (Pharmacia) and an Elutip d ion exchange column (Schleicher and
Purify on Schuell) according to the manufacturer's instructions and then store in TE.
【0548】
2.ベクターpBluescript SK−における、該土壌から抽出され たDNAのライブラリーの構築
ベクターpBluescript SK−および該土壌から抽出されたDNA
のそれぞれを、DNA 1μg当たり10単位の割合の酵素HindIIIおよ
びBamHI(Roche)で消化する(37℃で2時間のインキュベーション
)。ついで該DNAを、DNA 300ng当たり1酵素単位の割合のT4 D
NAリガーゼ(Roche)の作用により、15℃で一晩にわたり連結する(約
200ngのDNAインサートおよび100ngの消化されたベクター)。エレ
クトロコンピテント(electrocompetent)大腸菌(Esche
richia coli)細胞ElctroMAX DH10B(商標)(Gi
bco BRL)を該連結混合物(2μl)でエレクトロポレーション(25μ
F,200および500Ω,2.5kV)(Biorad Gene Puls
er)により形質転換する。[0548]
2. Extracted from the soil in the vector pBluescript SK- DNA library construction
Vector pBluescript SK- and DNA extracted from the soil
Of the enzyme HindIII and 10 units per μg of DNA, respectively.
And BamHI (Roche) (2 hours incubation at 37 ° C.
). The DNA is then added to T4 D at a rate of 1 enzyme unit per 300 ng of DNA.
By the action of NA ligase (Roche), ligate at 15 ° C. overnight (about
200 ng DNA insert and 100 ng digested vector). Ele
Electrocompetent Escherichia coli (Esche
richia coli) cells ElctroMAX DH10B ™ (Gi
bco BRL) was electroporated (25 μl) with the ligation mixture (2 μl).
F, 200 and 500 Ω, 2.5 kV) (Biorad Gene Pulses)
er).
【0549】
LB培地内で1時間のインキュベーションの後、約100コロニー/ディッシ
ュが得られるように該形質転換細胞を希釈し、ついで、アンピシリン(100m
g/l)、γ−HCH(500mg/l)、X−gal(5−ブロモ−4−クロ
ロ−3−インドリル−α−D−ガラクトシド,60mg/l)およびIPTG(
イソプロピルチオ−β−D−ガラクトシド,40mg/l)で補足されたLB培
地(10g/l トリプトン,5g/l 酵母エキス,5g/l NaCl)上
でプレーティングし、37℃で一晩インキュベートする。γ−ヘキサクロロシク
ロヘキサン(Merck−Schuchardt)は水に不溶性であるため、D
MSO(ジメチルスルホキシド)(Sigma)中で50g/lの溶液を調製す
る。After 1 hour incubation in LB medium, the transformed cells were diluted to obtain approximately 100 colonies / dish, and then ampicillin (100 m
g / l), γ-HCH (500 mg / l), X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-α-D-galactoside, 60 mg / l) and IPTG (
Plate on LB medium (10 g / l tryptone, 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl) supplemented with isopropylthio-β-D-galactoside, 40 mg / l) and incubate overnight at 37 ° C. Since γ-hexachlorocyclohexane (Merck-Schuchardt) is insoluble in water, D
A 50 g / l solution is prepared in MSO (dimethyl sulfoxide) (Sigma).
【0550】 このようにして、10,000個のクローンのライブラリーを得た。[0550] In this way, a library of 10,000 clones was obtained.
【0551】
3.linA遺伝子のクローニングおよび発現
該ライブラリーのスクリーニングを、該コロニーの周囲のリンデン分解ハロの
可視化により行った(該培地内に沈殿するリンデン)。スクリーニングした10
,000個のクローンのうち、35個が、このように、リンデン分解活性を示し
た。これらのクローン内のlinA遺伝子の存在は、Thomasら(1996
)に記載の特異的プライマーを使用するPCRにより確認した。該インサート上
および該増幅産物上で行った消化は、スクリーニングした全てのクローンおよび
参照対照ロダノバクター・リンダニクラスチクス(R.lindaniclas
ticus)の間で同一のプロフィールを示した。linA遺伝子を保持するク
ローンはまた、同じサイズ(約4kb)のインサートを有していた。[0551]
3. Cloning and expression of the linA gene
The library was screened for lindane-degrading halos around the colony.
Visualization was performed (lindane precipitated in the medium). Screened 10
Of the 1,000 clones, 35 showed lindene-degrading activity, thus
It was The presence of the linA gene within these clones was confirmed by Thomas et al. (1996).
) Was confirmed by PCR using the specific primers described in 1). On the insert
And the digestion performed on the amplification product
Reference control R. lindaniclas
Ticus) showed the same profile. ku that retains the linA gene
The loan also had an insert of the same size (about 4 kb).
【0552】
このように、該土壌DNAは、異種宿主である大腸菌(E.coli)におい
てクローニングされ発現されうること、および培養が困難な微生物叢に由来する
遺伝子が発現されうることが示された。したがって、Sau3AIのような制限
酵素での、土壌から抽出されたDNAの部分消化により調製されたライブラリー
も予想されうる。As described above, it was shown that the soil DNA can be cloned and expressed in E. coli, which is a heterologous host, and that a gene derived from a microflora that is difficult to culture can be expressed. . Therefore, libraries prepared by partial digestion of DNA extracted from soil with a restriction enzyme such as Sau3AI can also be expected.
【0553】
実施例3
直接的DNA抽出の工程を含む、土壌サンプルからの核酸の集団の製造方法
1.材料および方法
1.1 土壌の細菌画分の抽出
5gの土壌を、Waring Blender中の3×1分間の粉砕(各粉砕
の合間に氷中で冷却しながら行う)により、50mlの無菌0.8% NaCl
に分散させる。ついで該細菌細胞を、Nycodenzの密度クッション(Nu
comed Pharma AS,Oslo,Norway)上の遠心分離によ
り該土壌粒子から分離する。遠心分離チューブ中、1.3g.ml−1の密度を
有する11.6mlのNycodenz溶液(10mlの無菌水に懸濁させた8
gのNycodenz)を、既に得られた25mlの土壌懸濁液の下に配置する
。振動(swing−out)バケットを備えたローター(TST 28.38
ローター,Kontron)中の10,000×g、4℃で40分間の遠心分離
の後、該水相と該Nycodenz相との間の相間部に位置する細胞環状体を取
り、25mlの無菌水で洗浄し、10,000×gで20分間にわたり遠心分離
する。ついで該細胞ペレットを10mM Tris;100mMn EDTA(
pH8.0)溶液中に取る。[0553]
Example 3
Method for producing a population of nucleic acids from a soil sample, including the step of direct DNA extraction
1.Materials and methods
1.1 Extraction of bacterial fraction in soil
Grind 5g of soil in Waring Blender for 3 x 1 minute (each grind
Between 50 ml of sterile 0.8% NaCl
Disperse into The bacterial cells were then passed through a Nycodenz density cushion (Nu
(comed Pharma AS, Oslo, Norway) by centrifugation.
Separated from the soil particles. In a centrifuge tube, 1.3 g. ml-1The density of
Having 11.6 ml of Nycodenz solution (8 suspended in 10 ml of sterile water)
g Nycodenz) is placed under the already obtained 25 ml soil suspension
. Rotor with swing-out bucket (TST 28.38)
Centrifuge for 40 minutes at 10,000 xg in a rotor, Kontron) at 4 ° C
After that, the cell ring located in the interphase between the aqueous phase and the Nycodenz phase is removed.
Wash with 25 ml of sterile water and centrifuge at 10,000 xg for 20 minutes.
To do. The cell pellet was then treated with 10 mM Tris; 100 mMn EDTA (
pH 8.0) Take in solution.
【0554】
Waring Blender中での該土壌の分散の前に、特に該土壌細菌芽
胞の発芽を可能にするために酵母エキスの溶液中での該土壌の富化の工程を含め
ることができる。例えば、5gの土壌を、0.8% NaCL−6%酵母エキス
の無菌溶液50ml中、40℃で30分間インキュベートする。該粉砕中の泡の
形成を避けるために、5000rpmで10分間の遠心分離により該酵母エキス
を除去する。Prior to dispersing the soil in a Waring Blender, a step of enriching the soil in a solution of yeast extract may be included, in particular to allow germination of the soil bacterial spores. For example, 5 g of soil is incubated for 30 minutes at 40 ° C. in 50 ml of a sterile solution of 0.8% NaCL-6% yeast extract. The yeast extract is removed by centrifugation at 5000 rpm for 10 minutes to avoid the formation of foam during the milling.
【0555】
1.2 土壌細菌細胞の細胞溶解
・液体培地内での該細胞の細胞溶解および塩化セシウム勾配上での精製
該細胞を、5mg.ml−1のリゾチームと0.5mg.ml−1のアクロモ
ペプチダーゼとを含有する10mM Tris、100mM EDTA(pH8
.0)溶液中、37℃で1時間にわたり細胞溶解する。ついでラウリルサルコシ
ル(最終1%)およびプロテイナーゼK(2mg.ml−1)を加え、37℃で
30分間インキュベートする。ついで該DNA溶液を、Kontron 65.
13ローター上での35,000rpmで36時間の遠心分離により塩化セシウ
ムの密度勾配上で精製する。用いる塩化セシウム勾配は、1.3860の屈折率
を有する1g/mlのCsClでの勾配である(Sambrookら,1989
)。[0555]
1.2 Cytolysis of soil bacterial cells
Cell lysis of the cells in liquid medium and purification on a cesium chloride gradient
The cells were treated with 5 mg. ml-1Lysozyme and 0.5 mg. ml-1Acromo
10 mM Tris, 100 mM EDTA (pH 8) containing peptidase
. 0) Lyse cells in solution for 1 hour at 37 ° C. Then Lauryl Sarkosi
(1% final) and proteinase K (2 mg.ml-1) At 37 ° C
Incubate for 30 minutes. The DNA solution was then added to Kontron 65.
Cesium chloride by centrifugation on a 13 rotor at 35,000 rpm for 36 hours.
Purify on a column density gradient. The cesium chloride gradient used has a refractive index of 1.3860.
Gradient with 1 g / ml of CsCl with (Sambrook et al., 1989).
).
【0556】
・アガロースブロック内に加えた後の該細胞の細胞溶解
該細胞を、低融点の1.5%(重量/容積)Seaplaque(Agaro
se Seaplaque FMC Products.TEBU,Le Pe
rray en Yvelines,France)を含有する等容積のアガロ
ースと混合し、100μl ブロック内に注ぐ。ついで該ブロックを、細胞溶解
溶液:250mM EDTA、10.3% スクロース、5mg.ml−1 リ
ゾチームおよび0.5mg.ml−1 アクロモペプチダーゼ中、37℃で3時
間インキュベートする。ついで該ブロックを10mM Tris−500mM
EDTA溶液中で洗浄し、1mg.ml−1のプロテイナーゼKと1% ラウリ
ルサルコシルとを含有する500mM EDTA中、37℃で一晩インキュベー
トする。Tris−EDTA中での数回の洗浄の後、該ブロックを500mM
EDTA中で保存する。[0556]
・Cytolysis of the cells after addition in agarose block
The cells were treated with a low melting point of 1.5% (weight / volume) Seaplaque (Agaro
se Seaplace FMC Products. TEBU, Le Pe
equal volume agaro containing rray en Yvelines, France)
Pour into a 100 μl block. The block is then lysed
Solution: 250 mM EDTA, 10.3% sucrose, 5 mg. ml-1 Re
Zozyme and 0.5 mg. ml-1 3:00 in achromopeptidase at 37 ° C
Incubate for Then, the block was treated with 10 mM Tris-500 mM.
Wash in EDTA solution, lmg. ml-1Proteinase K and 1% lauri
Incubate overnight at 37 ° C in 500 mM EDTA containing lusarcosyl.
To After several washes in Tris-EDTA, the block was washed with 500 mM.
Store in EDTA.
【0557】
このようにして抽出されたDNAの量をパルスフィールド電気泳動により確認
する。The amount of DNA thus extracted is confirmed by pulse field electrophoresis.
【0558】
抽出されたDNAの量を、仔ウシ胸腺DNAの検量範囲に対して電気泳動ゲル
上で評価した。The amount of DNA extracted was evaluated on an electrophoretic gel against a calibration range of calf thymus DNA.
【0559】
1.3 土壌から抽出されたDNAの分子特徴づけ
該土壌から抽出されたDNAを、PCRハイブリダイゼーションにより特徴づ
ける。該方法は、第1段階において、16S rRNA遺伝子の普遍的に保存さ
れた領域上に位置するプライマーを使用して該DNAを増幅し、ついで該増幅D
NAを既知の特異性の種々のオリゴヌクレオチドプローブ(表4)にハイブリダ
イズさせて、ゲノムDNAの外部検量範囲に対して該ハイブリダイゼーションシ
グナルの強度を定量することを含む。[0559]
1.3 Molecular characterization of DNA extracted from soil
The DNA extracted from the soil was characterized by PCR hybridization.
Kick The method comprises, in the first step, universally conserving the 16S rRNA gene.
The DNA is amplified using primers located on the isolated region, and then the amplified D
Hybridize NA to various oligonucleotide probes of known specificity (Table 4).
To the outside of the genomic DNA,
Includes quantifying the strength of the gnoll.
【0560】
該土壌から抽出されたDNAおよび純粋培養から抽出されたゲノムDNAを、
標準的なPCR増幅条件下、プライマーFGPS 612−669(表1)で増
幅する。ついで該増幅産物を等容積の1N NaOHで変性させ、Nylon膜
(GeneScreen Plus,Life Science Produc
ts)上で析出させ、T4ポリヌクレオチドキナーゼの作用によりg32Pで末
端において標識されたオリゴヌクレオチドプローブでハイブリダイズさせる。6
mlのSSC 20×、1mlのデンハルト液、1mlの10% SDSおよび
5mgの異種サケ精子DNAを含有する20mlの溶液中の該膜のプレハイブリ
ダイゼーションの後、該ハイブリダイゼーションを、該プローブにより定められ
る温度で一晩行う。該膜をSSC 2×中、室温で5分間にわたり2回、ついで
SSC 2× 0.1% SDS中で1回洗浄し、そしてもう一度、SSC 1
×、0.1% SDS中、該ハイブリダイゼーション温度で30分間にわたり洗
浄する。該ハイブリダイゼーションシグナルを、Molecular Anal
ystソフトウェア(Biorad,Ivry sur Seine,Fran
ce)を使用して定量し、DNAの量を、該ゲノムDNAから得た検量線の補間
法により評価する。DNA extracted from the soil and genomic DNA extracted from pure culture were
Amplify with primers FGPS 612-669 (Table 1) under standard PCR amplification conditions. Then, the amplification product was denatured with an equal volume of 1N NaOH, and a Nylon membrane (GeneScreen Plus, Life Science Product) was added.
ts) and are hybridized with an oligonucleotide probe end-labeled with g 32 P by the action of T4 polynucleotide kinase. 6
After prehybridization of the membrane in 20 ml of solution containing 20 ml of SSC 20 ×, 1 ml of Denhardt's solution, 1 ml of 10% SDS and 5 mg of heterologous salmon sperm DNA, the hybridization is determined by the probe. Overnight at temperature. The membrane was washed twice in SSC 2x at room temperature for 5 minutes, then once in SSC 2x 0.1% SDS and once more SSC 1
X, wash in 0.1% SDS for 30 minutes at the hybridization temperature. The hybridization signal was analyzed by Molecular Anal.
yst software (Biorad, Ivy sur Seine, Franc
ce)), and the amount of DNA is evaluated by the interpolation method of the calibration curve obtained from the genomic DNA.
【0561】
2.結果および考察
2.1 土壌の細菌画分の抽出および細胞溶解
DNAの抽出の前の、土壌粒子からの微生物細胞の分離は、該土壌中のDNA
の直接的抽出の方法より優れた多数の利点を有する代替手段である。特に、微生
物画分の抽出は、土壌中に遊離して存在する外部DNAで又は真核生物由来のD
NAでDNA抽出物が汚染されるのを抑制する。とりわけ、該土壌の微生物画分
から抽出されたDNAは、直接的細胞溶解により抽出されたDNAより長いサイ
ズの断片およびより良好な完全性を有する(JacobsonおよびRasmu
ssen(1992))。さらに、該土壌粒子の分離は、腐植質およびフェノー
ル性化合物が該DNA抽出物を汚染し次いでこれらの化合物がクローニング効率
を著しく損ないうるのを避けることを可能にする。[0561]
2. Results and Discussion
2.1 Extraction and cell lysis of the bacterial fraction of soil
Separation of microbial cells from soil particles prior to extraction of DNA is carried out by
Is an alternative that has a number of advantages over the direct extraction method of. Especially,
Extraction of the product fraction was carried out by using the external DNA existing in the soil in a free manner or by the eukaryote-derived D
Prevents the DNA extract from being contaminated with NA. In particular, the microbial fraction of the soil
DNA extracted from Escherichia coli has a longer size than DNA extracted by direct cell lysis.
Fragments and better integrity (Jacobson and Rasmu
ssen (1992)). Furthermore, the separation of the soil particles is dependent on humus and phenol
Compounds contaminate the DNA extract and these compounds then
It makes it possible to avoid significantly damaging the.
【0562】
該土壌からの細胞の抽出の決定因子である工程の1つは、土壌粒子の凝集体の
表面または内部に付着する細胞を解離させるための該土壌サンプルの分散である
。それぞれ1分間の3つの連続的な粉砕サイクルは、1分30秒の単一の粉砕サ
イクルより良好な細胞抽出効率およびより多量の回収DNAを得ることを可能に
する。One of the determinant steps in the extraction of cells from the soil is the dispersion of the soil sample to dissociate the cells that attach to the surface or inside the aggregates of soil particles. Three consecutive grinding cycles of 1 minute each allow to obtain better cell extraction efficiency and higher amount of recovered DNA than a single 1 minute 30 second grinding cycle.
【0563】
表5は、Nycodenz勾配上の遠心分離後、生存可能な全微生物叢(アク
リジンオレンジでの染色後の顕微鏡検査による計数)、培養可能な全微生物叢(
固体10% Trypticase−Soja培地上での計数)、およびHV寒
天培地上での培養可能な放線菌微生物叢(該芽胞の発芽を引き起こさせるための
、6% 酵母エキス−0.05% SDSの溶液中、40℃でのインキュベーシ
ョン後)上での抽出効率を示す。さらに、該抽出DNAを、液体培地内での該細
胞の細胞溶解(塩化セシウム勾配上での精製は伴わない)後、または(該アガロ
ースをβ−アガラーゼで消化した後の)アガロースブロック内に含まれる該細胞
の細胞溶解後に定量した。Table 5 shows the total viable microbiota (count by microscopic examination after staining with acridine orange), total culturable microbiota after centrifugation on a Nycodenz gradient.
Solid 10% Trypticase-Soja medium) and a cultivatable actinomycete flora on HV agar (6% yeast extract-0.05% SDS solution to cause germination of the spores) Extraction efficiency on medium) (after incubation at 40 ° C.). In addition, the extracted DNA is included in the agarose block after cell lysis of the cells in liquid medium (without purification on a cesium chloride gradient) or (after digestion of the agarose with β-agarase). The cells were lysed and quantified.
【0564】
該結果は、全地上微生物叢の14%以上がこの方法により回収されること(す
なわち、土壌1g当たり2×108細胞)、および培養可能な全微生物叢が全微
生物集団の2%に相当するに過ぎないを示している。The results show that over 14% of the total terrestrial microbiota is recovered by this method (ie 2 × 10 8 cells / g soil) and that the total culturable microbiota is 2% of the total microbial population. It is equivalent to nothing but.
【0565】
さらに、該細胞から抽出されたDNAの量は、乾燥土壌1g当たり330ng
である。土壌微生物細胞1個当たりのDNA含量を1.6〜2.4fgと推定し
、抽出された細胞の量(土壌1g当たり2×108細胞)を考慮すると、該細胞
の実質的にすべてが細胞溶解されること、およびこの細胞溶解がこのアプローチ
に大きな偏向をもたらさないことが推定されうる。[0565] Furthermore, the amount of DNA extracted from the cells was 330 ng / g of dry soil.
Is. Estimating the DNA content per soil microbial cell to be 1.6 to 2.4 fg, and considering the amount of extracted cells (2 × 10 8 cells per 1 g of soil), substantially all of the cells are cells. It can be assumed that it is lysed, and that this cell lysis does not bring much bias to this approach.
【0566】
該パルスフィールド電気泳動は、NycodenzおよびCsCl勾配後に抽
出された土壌からのDNAが150kbのサイズまででありうること、および該
アガロースゲルブロック細胞溶解が、600kbを超える断片の抽出を可能にし
たことを示している。The pulsed field electrophoresis showed that DNA from soil extracted after Nycodenz and CsCl gradients could be up to 150 kb in size, and the agarose gel block cell lysis allowed extraction of fragments over 600 kb. It shows that it did.
【0567】
これらの結果は、直接DNA抽出の方法の代替手段としての、環境DNAライ
ブラリーの構築のための培養から独立したこのアプローチの利点を証明している
。These results demonstrate the advantage of this culture-independent approach for the construction of environmental DNA libraries as an alternative to the method of direct DNA extraction.
【0568】
2.2 土壌から抽出されたDNAの分子特徴づけ
土壌から抽出されたDNAの分子特徴づけの目的は、該DNA抽出物中に存在
する種々の細菌分類群の比率を表すプロフィールを得ることにある。また、それ
は、該土壌中に存在する微生物多様性の直接的可視化を伴わない直接的抽出方法
と比較して、該土壌の細胞反応の予備分離により誘発される抽出の偏向を見出す
ことを含む。特に、それらの形態学的構造(細胞直径、繊維状または芽胞形成形
態)と相関した、Nycodenz勾配上での細胞の抽出に関する情報はほとん
ど集められていない。[0568]
2.2 Molecular characterization of DNA extracted from soil
The purpose of the molecular characterization of DNA extracted from soil is the presence in the DNA extract.
To obtain a profile representing the proportions of the various bacterial taxa. Also it
Is a direct extraction method without direct visualization of the microbial diversity present in the soil
The extraction bias induced by pre-separation of the cellular response of the soil compared to
Including that. In particular, their morphological structure (cell diameter, fibrous or sporulated form
Information on the extraction of cells on the Nycodenz gradient correlated with
Not collected.
【0569】
これまでの適当な方法は、以下のものに基づく。
・環境から抽出されたDNAに直接適用される、種々の細菌群に特異的なオリ
ゴヌクレオチドプローブを使用する定量的ハイブリダイゼーション。残念ながら
、このアプローチは、それほど高感度ではなく、少量で存在する分類群または属
の検出を可能にしない(Amann(1995))。
・MPN−PCR(Most Probable Number)(Syke
sら(1992))または競合的定量的PCR(Diviaccoら(1993
))のような定量的PCR。これらの各アプローチのそれぞれの欠点は、(i)
多数の希釈および反復による労力を要するため、該技術は多数のサンプルまたは
プライマーペアには適さないこと、および(ii)標的DNAに特異的である及
び該競合において偏向を誘発しない競合体の構築を要することである。Suitable methods so far are based on the following. -Quantitative hybridization using oligonucleotide probes specific for different bacterial groups, applied directly to DNA extracted from the environment. Unfortunately, this approach is not very sensitive and does not allow the detection of taxa or genera present in low abundance (Amann (1995)). -MPN-PCR (Most Probeable Number) (Syke
s et al. (1992)) or competitive quantitative PCR (Diviacco et al. (1993).
)) Quantitative PCR. The drawbacks of each of these approaches are (i)
The technique is not suitable for large numbers of samples or primer pairs due to the large number of dilutions and iterative efforts, and (ii) construction of competitors that are specific to the target DNA and does not induce bias in the competition. The point is.
【0570】
本発明により導入された方法は、16S rDNA配列の内部の700bpの
断片を普遍的に増幅すること、種々の特異性(界、目、亜綱または属に関するも
の)のオリゴヌクレオチドプローブでこの増幅産物をハイブリダイズさせること
、および該サンプルのハイブリダイゼーション強度を外部検量範囲と比較するこ
とを含む。ハイブリダイゼーション前の増幅は、相対的に少ない微生物の属また
は種を定量することを可能にする。さらに、普遍的(ユニバーサル)プライマー
での増幅は、該ハイブリダイゼーション中、一連の広範なオリゴヌクレオチドプ
ローブを使用することを可能にする。それは、十分に定義づけされた分類群に関
する種々の様態の細胞溶解(直接的または間接的抽出)の比較を可能にする。The method introduced by the present invention is to universally amplify a 700 bp fragment within the 16S rDNA sequence, with oligonucleotide probes of different specificity (for kingdom, order, subclass or genus). Hybridizing this amplification product and comparing the hybridization intensity of the sample to an external calibration range. Pre-hybridization amplification allows quantification of relatively few microbial genera or species. Furthermore, amplification with universal primers allows the use of a wide range of oligonucleotide probes during the hybridization. It allows the comparison of different modes of cell lysis (direct or indirect extraction) for well-defined taxa.
【0571】 該結果は表6において比較される。[0571] The results are compared in Table 6.
【0572】
それらは、それらの2つの抽出方法(直接的および間接的)の間で同様のプロ
フィールを示す。したがって、地上微生物叢画分の予備抽出は、試験した分類群
の間の真正の偏向を導入しないらしい。それらの2つの抽出アプローチの間の唯
一の有意な相違は、間接的抽出方法による抽出物における、γ−プロテオバクテ
リアに属するrDNA配列の、より大きな存在量にあるであろう。They show a similar profile between their two extraction methods (direct and indirect). Therefore, pre-extraction of aboveground microflora fractions does not appear to introduce a true bias between the taxa tested. The only significant difference between those two extraction approaches would be the greater abundance of rDNA sequences belonging to γ-proteobacteria in extracts by the indirect extraction method.
【0573】
さらに、酵母エキスの溶液中の該土壌サンプルのインキュベーションの有意な
効果が、芽胞形成土壌集団上で観察される(グラム+、低い割合のGCおよび放
線菌類)。この工程は、該芽胞の発芽を引き起こし、第1に、このタイプの細胞
の、より良好な回収を決定的に可能にし、第2に、発芽細胞における、より大き
な細胞溶解有効性を可能にする。Furthermore, a significant effect of incubation of the soil sample in a solution of yeast extract is observed on the spore-forming soil population (gram + , low proportion of GC and actinomycetes). This step causes the spores to germinate, firstly allowing a better recovery of cells of this type, and secondly, allowing a greater cytolytic efficacy in the germinated cells. .
【0574】
このアプローチは、通常は土壌中に見出される培養される微生物を使用して定
められる主要分類群に標的化される半定量分析を可能にする。分子的手段だけが
、種々の分類群の大きさを評価することを可能にする。なぜなら、培養方法は余
りにも限定的なものであり、使用する培地の特異性に左右されるからである。This approach allows semi-quantitative analysis targeted to major taxa defined using cultivated microorganisms normally found in soil. Only molecular means make it possible to assess the size of different taxa. This is because the culturing method is too limited and depends on the specificity of the medium used.
【0575】
該結果は、大きな割合の該微生物集団が、記載されている系統発生群に表され
ていないことを示しており、したがって、このことは、これまでに培養されてい
ない又は培養可能ではない微生物から構成される新規群の存在を示している。The results show that a large proportion of the microbial population is not represented in the described phylogenetic groups, which means that it has not been previously cultured or culturable. It shows the existence of a new group consisting of no microorganisms.
【0576】
したがって、DNA抽出物の組成のより厳密な具体像を得るために、土壌から
抽出されたDNAから出発する与えられた配列を使用して、新規プローブを定め
ることができる(未培養微生物から構成される新規系統,Ludwigら(19
97))。Therefore, in order to obtain a more rigorous picture of the composition of DNA extracts, given sequences starting from DNA extracted from soil can be used to define new probes (uncultured microorganisms). A new strain consisting of Ludwig et al. (19
97)).
【0577】
実施例4:コスミドPOS700Iの構築
POS700Iの特徴
大腸菌(E.coli)内で複製される。
ストレプトマイセス(Streptomyces)内で組込まれる。
大腸菌(E.coli)AmpR、HygroRおよびストレプトマイセス(
Streptomyces)HygroRにおいて選択されうる。[0577]
Example 4: Construction of cosmid POS700I
Features of POS700I
Replicates in E. coli.
Incorporated within Streptomyces.
E. coli AmpR, HygroR and Streptomyces (
Streptomyces) HygroR.
【0578】
該コスミドの特性は、30〜40kbの大きなDNA断片の挿入を可能にする
。それは、以下のものを含む。
1.ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces livid
ans)の誘導プロモーターtipA。
2.要素pSAM2に特異的な組込み系。
3.ハイグロマイシン耐性遺伝子。
4.pWED15に由来するコスミドpWED1。The properties of the cosmid allow the insertion of large DNA fragments of 30-40 kb. It includes the following: 1. Streptomyces lividance
ans) inducible promoter tipA. 2. An integration system specific to the element pSAM2. 3. Hygromycin resistance gene. 4. Cosmid pWED1 derived from pWED15.
【0579】
1)ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)のtipA遺 伝子の誘導プロモーター
tipA遺伝子は、抗生物質チオストレプトンまたはノシヘプチドにより転写
が誘導される19KDのタンパク質をコードしている。tipAは良く調節され
る:指数期および定常期における誘導(200×)(Murakami T,H
olt TG,Thompson CJ.,J.Bacteriol 1989
;171:1459−66)。[0579]
1) TipA remains of S. lividans Gene inducible promoter
The tipA gene is transcribed by the antibiotic thiostrepton or nosiheptide.
Encodes a 19 KD protein that is induced. tipA is well regulated
Induction (200 ×) in exponential phase and stationary phase (Murakami T, H
lt TG, Thompson CJ. J. Bacteriol 1989
171: 1459-66).
【0580】
2)ハイグロマイシン耐性遺伝子
・ハイグロマイシン:ストレプトマイセス・ハイグロスコピクス(S.hyg
roscopicus)により産生される抗生物質。
・該耐性遺伝子はホスホトランスフェラーゼ(hph)をコードしている。
・使用する遺伝子は、hyg遺伝子がそれ自体のプロモーターおよびIPTG
誘導placプロモーターの制御下にあるBlondeletらにより構築され
たカセット(Blondelet−Rouaultら;Gene 1997;1
90:315−7)に由来する。[0580]
2)Hygromycin resistance gene
・ Hygromycin: Streptomyces hygroscopicus (S. hyg
antibiotics produced by Roscopicus.
-The resistance gene encodes phosphotransferase (hph).
-The genes used are the hyg gene's own promoter and IPTG.
Constructed by Blondelet et al. Under the control of the inducible plac promoter
Cassette (Blondelet-Rouault et al .; Gene 1997; 1).
90: 315-7).
【0581】
3)部位特異的組込み系
要素pSAM2は、部位特異的組込み機構により染色体内に組込まれる。組込
みは、プラスミド(attP)上および染色体(attB)上に存在する2つの
同一の58bpの配列の間で生じる。[0581]
3)Site-specific integration system
Element pSAM2 is integrated into the chromosome by a site-specific integration mechanism. Embedded
The two clones present on the plasmid (attP) and on the chromosome (attB)
It occurs between identical 58 bp sequences.
【0582】
attP部位の近くに位置するint遺伝子は、pSAM2の部位特異的組込
みに関与し、その産物は、腸内細菌のテンペレートバクテリオファージのインテ
グラーゼとの類似性を有する。attP付着部位とint遺伝子とだけを含有す
るpSAM2断片は、全要素と同じ様態で組込まれうることが示されている(1
8/05/1988のフランス国特許第88 06638およびRaynal
Aら,Mol.Microbiol.1998 28:333−42)。The int gene, located near the attP site, is involved in the site-specific integration of pSAM2, the product of which has similarities to the integrase of the enterobacterial temperate bacteriophage. It has been shown that a pSAM2 fragment containing only the attP attachment site and the int gene can be integrated in the same manner as all elements (1
8/05/1988 French Patent No. 88 06638 and Raynal
A et al., Mol. Microbiol. 1998 28: 333-42).
【0583】
4)コスミドpOS700Iの構築
工程1
プロモーターTipAを、700塩基対のHindIII−BamHI断片上
のプラスミドpPM927(Smokvinaら,Gene 1990;94:
53−9)から単離し、HindIII/BamHIで消化されたベクターpU
C18(Yannish−Perronら,1985)内にクローニングした。[0583]
4) Construction of cosmid pOS700I
Process 1
Promoter TipA on a 700 base pair HindIII-BamHI fragment
Plasmid pPM927 (Smokvina et al., Gene 1990; 94:
53-9) and vector pU digested with HindIII / BamHI
It was cloned into C18 (Yannish-Perron et al., 1985).
【0584】
工程2
ついで、このHindIII−BamHI断片をpUC18からpUC19(
Yannish−Perronら,1985)に移した。Step 2 The HindIII-BamHI fragment was then transferred from pUC18 to pUC19 (
Yannish-Perron et al., 1985).
【0585】
工程3
pSAM2のattP部位とint遺伝子とを保持する1500塩基対のBa
mHI−BamHIインサートを、図8に表されているpOSint1(Ray
nal Aら Mol Microbiol 1998 28:333−42)
から単離し、int遺伝子がプロモーターTipAの制御下に配置されるのを可
能にする配向で前ベクター(pUC19/TipA)のBamHI部位内にクロ
ーニングした。Step 3 1500 base pair Ba carrying the attP site of pSAM2 and the int gene
The mHI-BamHI insert was labeled with pOSint1 (Ray) represented in FIG.
nal A et al. Mol Microbiol 1998 28: 333-42).
And was cloned into the BamHI site of the previous vector (pUC19 / TipA) in an orientation that allowed the int gene to be placed under the control of the promoter TipA.
【0586】
工程4
int遺伝子の5’側に位置するBamHI部位を、BamHIでの部分消化
およびそれに続くクレノウ酵素での処理により欠失させた。このようにして、T
ipA−int−attPを保持するHindIII−BamHI断片をpUC
9から単離し、pBR322 HindIII/BamHI内に導入した。Step 4 The BamHI site located 5'to the int gene was deleted by partial digestion with BamHI followed by treatment with Klenow enzyme. In this way, T
The HindIII-BamHI fragment containing ipA-int-attP was pUC.
Isolated from 9 and introduced into pBR322 HindIII / BamHI.
【0587】
工程5
pHP45Ωhyg(Blondelet−Rouaultら,1997)か
らHindIII−HindIII断片で単離されたハイグロマイシンカセット
を、プロモーターTipAの上流に位置するHindIII部位内にクローニン
グした。Step 5 The hygromycin cassette isolated with the HindIII-HindIII fragment from pHP45Ωhyg (Blondelet-Rouault et al., 1997) was cloned into the HindIII site located upstream of the promoter TipA.
【0588】
工程6
ΩHygカセットとプロモーターTipAとの間に位置するHindIII部
位を、部分HindIII消化の後のクレノウ処理により欠失させた。Step 6 The HindIII site located between the ΩHyg cassette and the promoter TipA was deleted by Klenow treatment after partial HindIII digestion.
【0589】
工程7
前工程の後で得られたプラスミドは、クレノウ処理後にコスミドpWED1の
EcoRV部位内にクローニングされたすべてのΩHyg/TipA/int
attP要素を保持する単一のHindIII−BamHI断片を単離すること
を可能にする。図9に示すコスミドpWED1は、図10に示すコスミドpWE
15(Wahl GMら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1
987 84:2160−4)から、ネオマイシン遺伝子とSV40起点とを保
持するHpaI−HpaI断片の欠失により誘導される。Step 7 The plasmid obtained after the previous step was cloned into the EcoRV site of cosmid pWED1 after treatment with Klenow and all ΩHyg / TipA / int were cloned.
Allows the isolation of a single HindIII-BamHI fragment carrying the attP element. The cosmid pWED1 shown in FIG. 9 is the cosmid pWE shown in FIG.
15 (Wahl GM et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1
987 84: 2160-4) by the deletion of the HpaI-HpaI fragment retaining the neomycin gene and the SV40 origin.
【0590】 ベクターpOS7001の地図を図11に示す。[0590] A map of the vector pOS7001 is shown in FIG.
【0591】
実施例5:ストレプトマイセスにおいて接合型および組込み型であるコスミド 、ベクターpOSV303、pOSV306およびpOSV307の構築
5.1 ベクターpOSV303の構築
パッケージングが、30kbより大きなクローンを選択すると仮定すると、イ
ンサートを全く含有しないのは該クローンの僅か10〜15%であり、したがっ
て、組換え体を選択するための系を有することは実際には必要ではなく、したが
って、より小さなベクターの構築が可能となる。[0591]
Example 5: Cosmids that are mating and integrating in Streptomyces , Construction of the vectors pOSV303, pOSV306 and pOSV307
5.1 Construction of vector pOSV303
Assuming packaging selects clones larger than 30 kb,
Only 10-15% of the clones contained no inserts,
And it is not really necessary to have a system for selecting recombinants,
This allows the construction of smaller vectors.
【0592】
構築
工程1:ベクターpOSV001
PstIで開裂されたプラスミドpUC19内への、レプリコンRK2(Gu
ineyら,1983)の導入起点OriTを保持する800塩基対のPstI
−PstI断片のクローニング。このクローニング工程は、大腸菌(E.col
i)からストレプトマイセス(Streptomyces)へ接合により移入可
能なベクターを得ることを可能にする。[0592]
Construction
Step 1: Vector pOSV001
The replicon RK2 (Gu) was inserted into the PstI-cleaved plasmid pUC19.
iney et al., 1983) 800 base pair PstI retaining the origin of introduction OriT.
-Cloning of the PstI fragment. This cloning step is carried out in E. coli (E.
Transferable from i) to Streptomyces by conjugation
It is possible to obtain a competent vector.
【0593】 ベクターpOSV001の地図を図17に示す。[0593] A map of the vector pOSV001 is shown in FIG.
【0594】
工程2:ベクターpOSV002
ハイグロマイシン耐性遺伝子が最後に導入されるよう、ストレプトマイセス(
Streptomyces)において選択されうるハイグロマイシンマーカー(
Ωhygカセット)を挿入して、該土壌DNAインサートを有するBACの完全
な導入が保証されうるようにする。Step 2: Vector pOSV002 Streptomyces (so that the hygromycin resistance gene was introduced last)
Streptomyces) selectable hygromycin marker (
Ωhyg cassette) so that a complete introduction of BAC with the soil DNA insert can be guaranteed.
【0595】
ハイグロマイシン耐性遺伝子を保持するHindIII−HindIII断片
としての、pHP45Ωhygから単離されたハイグロマイシンカセットのクロ
ーニング。この断片は、ベクターpOSV001のPstI部位(201位)内
にクローニングされる。Hygroマーカーが該接合中に最後に導入されるよう
、該導入の方向を考慮して、このPstI部位が選択された。PstIおよびH
indIII末端は、「平滑末端」が生成しうるようDNAポリメラーゼのクレ
ノウフラグメントで処理した後に適合性となる。該Ωhyg断片の配向は、構築
の終了時に決定される。Cloning of the hygromycin cassette isolated from pHP45Ωhyg as a HindIII-HindIII fragment carrying the hygromycin resistance gene. This fragment is cloned into the PstI site (position 201) of vector pOSV001. This PstI site was selected considering the direction of the introduction so that the Hygro marker was introduced last during the conjugation. PstI and H
The indIII ends become compatible after treatment with the Klenow fragment of DNA polymerase to generate "blunt ends". The orientation of the Ωhyg fragment is determined at the end of construction.
【0596】 ベクターpOSV002の地図を図18に示す。[0596] A map of the vector pOSV002 is shown in FIG.
【0597】
工程3:ベクターpOSV010
プラスミドpOSV002から単離されハイグロマイシン耐性マーカーおよび
導入起点を含有するXbaI−HindIII断片を、XbaIおよびHind
IIIで消化されたプラスミドpOSint1内にクローニングする。該部位の
配向は、該ハイグロマイシンマーカーが常に最後に導入されるような配向である
。Step 3: Vector pOSV010 The XbaI-HindIII fragment isolated from the plasmid pOSV002 and containing the hygromycin resistance marker and the origin of introduction was digested with XbaI and Hind.
Clone into the plasmid pOSint1 digested with III. The orientation of the site is such that the hygromycin marker is always introduced last.
【0598】
図8に示されるプラスミドpOSint1は、Raynalらの文献(Ray
nal Aら,Mol.Microbiol.1998 28:333−42)
に記載されている。The plasmid pOSint1 shown in FIG. 8 is obtained by the method of Raynal et al. (Ray).
nal A et al., Mol. Microbiol. 1998 28: 333-42).
It is described in.
【0599】
この構築物は、大腸菌(E.coli)およびストレプトマイセス(Stre
ptomyces)におけるインテグラーゼの発現を可能にする。This construct was used in E. coli and Streptomyces (Str.
It enables the expression of integrase in ptomies).
【0600】
工程4:「cos」部位の挿入
原理は、プラスミドpOSV010内に「cos」部位を挿入して、図12に
示すプラスミドpOSV010内へのパッケージングを可能にすることである。Step 4: Insertion of "cos" Site The principle is to insert a "cos" site into plasmid pOSV010 to allow packaging into plasmid pOSV010 shown in FIG.
【0601】 「cos」断片の製造を図13に示す。[0601] The production of the "cos" fragment is shown in Figure 13.
【0602】
この断片はPCRにより得る。λ(バクテリオファージラムダまたはコスミド
pHC79)の付着末端(cos)を保持する断片から出発して、該cos部位
に対して−50/+130の配列に対応するオリゴヌクレオチドを使用してPC
R増幅を行う。これらのオリゴヌクレオチドはまた、NsiIクローニング部位
、PstI(適合性)、XhoI部位、SalI(適合性)およびEcoRV(
「平滑末端」得るための部位)を含有する。This fragment is obtained by PCR. Starting from a fragment retaining the cohesive end (cos) of λ (bacteriophage lambda or cosmid pHC79), PC using an oligonucleotide corresponding to the sequence −50 / + 130 to the cos site
Perform R amplification. These oligonucleotides also contain NsiI cloning site, PstI (compatible), XhoI site, SalI (compatible) and EcoRV (
Sites for obtaining "blunt ends").
【0603】
稀有SwaIおよびPacI部位の付加は、クローニングされたインサートの
単離および/またはマッピングを可能にする。Addition of rare SwaI and PacI sites allows isolation and / or mapping of cloned inserts.
【0604】
該PCR断片は、5’末端ではPstI部位により、3’末端ではHincI
I部位により境界が定められており、laclqリプレッサーの欠失が生じるよ
う酵素NsiIおよびEcoRVで予備消化されたベクターpOSV010(図
12)内にクローニングされうる。The PCR fragment had a PstI site at the 5 ′ end and a HincI site at the 3 ′ end.
It is delimited by the I site and can be cloned into the vector pOSV010 (FIG. 12) which has been predigested with the enzymes NsiI and EcoRV so that a deletion of the laclq repressor occurs.
【0605】
ベクターpOSV303の地図を図14に示す。ベクターpOSV303は、
NsiI部位、PstI(適合性)、XhoI部位、SalI(適合性)または
EcoRV部位(「平滑末端」を得るための部位)のようなクローニング部位を
含有する。A map of the vector pOSV303 is shown in FIG. The vector pOSV303 is
It contains cloning sites such as the NsiI site, PstI (compatibility), XhoI site, SalI (compatibility) or EcoRV site (the site for obtaining “blunt ends”).
【0606】
5.2 ベクターpOSV306の構築
工程1:ベクターpOSV308の構築
ベクターpOSV308を、図27に記載の方法に従い構築した。配列配列番
号107および配列番号108のプライマーのペアを使用して、Hohm Bお
よびCollins(1980)に記載のコスミドベクターpHc79から、c
os領域を含有する643bpの断片を増幅した。[0606]
5.2 Construction of vector pOSV306
Step 1: Construction of vector pOSV308
The vector pOSV308 was constructed according to the method described in FIG. Array array number
No. 107 and the pair of primers of SEQ ID NO.
And the cosmid vector pHc79 described in Collins (1980), c
A 643 bp fragment containing the os region was amplified.
【0607】
この増幅されたヌクレオチド断片を、図27に示すとおりに、Promega
社により販売されているpGEMT−easyベクター内に直接的にクローニン
グして、ベクターpOSV308を得た。This amplified nucleotide fragment was labeled with Promega as shown in FIG.
Was directly cloned into the pGEMT-easy vector sold by the company to obtain the vector pOSV308.
【0608】
工程2:ベクターpOSV306の構築
本実施例の5.1節に記載のベクターpOSV303の構築の工程3に記載の
とおりに、ベクターpOSV010を構築した。[0608]
Step 2: Construction of vector pOSV306
As described in step 3 of the construction of the vector pOSV303 described in section 5.1 of this example.
The vector pOSV010 was constructed as follows.
【0609】
ベクターpOSV10を酵素EcoRVおよびNsiIで消化して7874b
pの断片を切り出し、ついでそれを精製した(図28に記載のとおり)。Vector pOSV10 was digested with the enzymes EcoRV and NsiI to obtain 7874b.
The p fragment was excised and then purified (as described in Figure 28).
【0610】
つぎに、前記工程1)で得たベクターpOSV308を酵素EcoRVおよび
PstIで消化して617bp断片を切り出し、ついでそれを精製した。Next, the vector pOSV308 obtained in the above step 1) was digested with the enzymes EcoRV and PstI to excise a 617 bp fragment, which was then purified.
【0611】
つぎに、ベクターpOSV308から得た617bpのcos断片を、ベクタ
ーpOSV10内に連結により組込んで、ベクターpOSV306を得た(図2
8に記載のとおり)。The 617 bp cos fragment obtained from vector pOSV308 was then ligated into vector pOSV10 to give vector pOSV306 (FIG. 2).
8).
【0612】
5.3 ベクターpOSV307の構築
コスミドpOSV307は、ストレプトマイセス(Streptomyces
)、例えばストレプトマイセス(Streptomyces)のS17−1株に
おける該コスミドの安定性を改善するようLaclq遺伝子を尚も含有する。[0612]
5.3 Construction of vector pOSV307
Cosmid pOSV307 is a product of Streptomyces.
), For example to the S17-1 strain of Streptomyces
It still contains the Laclq gene to improve the stability of the cosmid.
【0613】
ベクターpOSV307を構築するために、ベクターpOSV010を酵素P
vuIIでの消化に付して8761bpの断片を得、それを精製し、ついで脱リ
ン酸化した。To construct the vector pOSV307, the vector pOSV010 was transformed with the enzyme P.
Digestion with vuII gave a 8761 bp fragment which was purified and then dephosphorylated.
【0614】
つぎに、前記5.2節の工程1)に記載のとおりに得たベクターpOSV30
8を酵素EcoRIで消化して663bpの断片を得、ついでそれを精製し、ク
レノウ酵素で処理した。Next, the vector pOSV30 obtained as described in step 1) of section 5.2 above.
8 was digested with the enzyme EcoRI to give a 663 bp fragment which was then purified and treated with Klenow enzyme.
【0615】
このようにして処理したヌクレオチド断片を、連結後にベクターpOSV01
0内に組込んで、ベクターpOSV307を得た(図29に示すとおり)。The nucleotide fragment thus treated was ligated to the vector pOSV01 after ligation.
Incorporation into 0 gave vector pOSV307 (as shown in Figure 29).
【0616】
実施例6:大腸菌−ストレプトマイセス複製型シャトルコスミドpOS700 Rの構築
図15に示すプラスミドpEI16(Volffら,1996)の断片を単離
し、クレノウ処理した。これらの断片は、プラスミドSCP2に由来する複製お
よび安定性に必要な配列を含有する。[0616]
Example 6: Escherichia coli-Streptomyces replicative shuttle cosmid pOS700 Construction of R
Isolation of a fragment of plasmid pEI16 (Volff et al., 1996) shown in FIG.
And treated with Klenow. These fragments are replicative and derived from plasmid SCP2.
And contains the sequences required for stability.
【0617】
これらの2つの断片を、コスミドpWED1のEcoRV部位内に別々に挿入
して、2つの異なるクローンを得る。These two fragments are inserted separately into the EcoRV site of cosmid pWED1 to give two different clones.
【0618】
HindIII−HindIII断片としてpHP45Ωhygから単離した
ハイグロマイシンカセットを、PstI−EcoRIまたはXbaIの形態でS
cP2インサートを含有するpWED1コスミドのHindIII部位内にクロ
ーニングした。それは、大腸菌(E.coli)およびストレプトマイセス(S
treptomyces)の両方において選択されうるハイグロマイシン耐性を
付与する。The hygromycin cassette isolated from pHP45Ωhyg as a HindIII-HindIII fragment was cloned into S in the form of PstI-EcoRI or XbaI.
It was cloned into the HindIII site of the pWED1 cosmid containing the cP2 insert. It includes E. coli and Streptomyces (S.
confers hygromycin resistance, which can be selected for in both treptomies.
【0619】
ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)の形質転換および
形質転換効率の測定
XbaIインサートを含有するコスミドは、PstI EcoRI断片を含有
するコスミドより不安定であることが判明した。したがって、後者のコスミド(
pOS700Rと称される)を選択した。Transformation of S. lividans and Measurement of Transformation Efficiency Cosmids containing the XbaI insert were found to be less stable than those containing the PstI EcoRI fragment. Therefore, the latter cosmid (
designated as pOS700R).
【0620】 ベクターpOS700Rの地図を図16に示す。[0620] A map of the vector pOS700R is shown in FIG.
【0621】
実施例7:組込み型(pOS700I)および複製型ベクターの形質転換効率
可能性
チオスレプトン耐性マーカーを保持するプラスミドpTO1を組込むことによ
り、ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)をチオスレプト
ンに対して耐性にする。[0621]
Example 7: Transformation efficiency of integrative (pOS700I) and replicative vectors
possibility
By incorporating the plasmid pTO1 carrying the thiothrepton resistance marker
And Streptomyces lividans thiothrepto
Resistance to
【0622】
チオストレプトンの存在下で培養したストレプトマイセス・リビダンス(S.
lividans)からのプロトプラストの調製。Streptomyces lividans (S. elegans) cultured in the presence of thiostrepton.
Preparation of protoplasts from lividans).
【0623】
ベクターpOS700Iでは、形質転換効率は、DNA 1μg当たり形質転
換体約3000個である。With the vector pOS700I, the transformation efficiency is about 3000 transformants per μg of DNA.
【0624】
ベクターpOS700Rでは、形質転換効率は、DNA 1μg当たり形質転
換体約30,000個である。With the vector pOS700R, the transformation efficiency is about 30,000 transformants per μg of DNA.
【0625】
実施例8:ストレプトマイセスにおいて組込まれる接合型であるBACベクタ ーの構築
特徴:
大腸菌(E.coli)において複製される。
ストレプトマイセス(Streptomyces)との大腸菌(E.coli)
の接合により導入されうる。
ストレプトマイセス(Streptomyces)において組込まれる。
大腸菌(E.coli)およびストレプトマイセス(Streptomyces
)において選択されうる。
大きなDNA断片の挿入が可能である。小さな断片に汚染されていない100〜
300kbのサイズの土壌DNAが利用可能である必要があることを指摘すべき
である。この理由は、そのような小さな断片は非常に組込まれやすいことにある
。
インサートを保持するプラスミドを選択するためのスクリーニングを受けうる。
このスクリーニングは、自己閉環している及び消化されないベクターを除去する
ことにより、該ベクターと該挿入DNAとの、より高い比の達成を可能にして、
ライブラリーの作製のための、より良好なクローニング効率を与えうる。[0625]
Example 8: BAC vector that is a mating type integrated in Streptomyces -Building
Characteristic:
It is replicated in E. coli.
E. coli with Streptomyces
Can be introduced by joining.
Incorporated in Streptomyces.
E. coli and Streptomyces
).
Large DNA fragments can be inserted. 100 ~ not contaminated by small pieces
It should be pointed out that 300 kb size of soil DNA needs to be available
Is. The reason for this is that such small pieces are very easy to integrate.
.
It may be screened to select for plasmids carrying the insert.
This screen removes self-closed and undigested vectors
Thereby allowing a higher ratio of the vector and the inserted DNA to be achieved,
It may give better cloning efficiency for the production of libraries.
【0626】
構築:
工程1:ベクターpOSV001
PstIで開裂されたプラスミドpUC19内への、レプリコンRK2(Gu
ineyら,1983)の導入起点OriTを保持する800塩基対のPstI
−PstI断片のクローニング。このクローニング工程は、大腸菌(E.col
i)からストレプトマイセス(Streptomyces)へ接合により移入可
能なベクターを得ることを可能にする。[0626]
Construction:
Step 1: Vector pOSV001
The replicon RK2 (Gu) was inserted into the PstI-cleaved plasmid pUC19.
iney et al., 1983) 800 base pair PstI retaining the origin of introduction OriT.
-Cloning of the PstI fragment. This cloning step is carried out in E. coli (E.
Transferable from i) to Streptomyces by conjugation
It is possible to obtain a competent vector.
【0627】 ベクターpOSV001の地図を図17に示す。[0627] A map of the vector pOSV001 is shown in FIG.
【0628】
工程2:ベクターpOSV002
ハイグロマイシン耐性遺伝子が最後に導入されるよう、ストレプトマイセス(
Streptomyces)において選択されうるハイグロマイシンマーカー(
Ωhygカセット)を挿入して、該土壌DNAインサートを有するBACの完全
な導入が保証されうるようにする。Step 2: Vector pOSV002 Streptomyces (so that the hygromycin resistance gene was introduced last.
Streptomyces) selectable hygromycin marker (
Ωhyg cassette) so that a complete introduction of BAC with the soil DNA insert can be guaranteed.
【0629】
ハイグロマイシン耐性遺伝子を保持するHindIII−HindIII断片
としての、pHP45Ωhygから単離されたハイグロマイシンカセットのクロ
ーニング。この断片は、ベクターpOSV001のPstI部位(201位)内
にクローニングされる。Hygroマーカーが該接合中に最後に導入されるよう
、該導入の方向を考慮して、このPstI部位が選択された。PstIおよびH
indIII末端は、「平滑末端」が生成しうるようDNAポリメラーゼのクレ
ノウフラグメントで処理した後に適合性となる。該Ωhyg断片の配向は、構築
の終了時に決定される。Cloning of the hygromycin cassette isolated from pHP45Ωhyg as a HindIII-HindIII fragment carrying the hygromycin resistance gene. This fragment is cloned into the PstI site (position 201) of vector pOSV001. This PstI site was selected considering the direction of the introduction so that the Hygro marker was introduced last during the conjugation. PstI and H
The indIII ends become compatible after treatment with the Klenow fragment of DNA polymerase to generate "blunt ends". The orientation of the Ωhyg fragment is determined at the end of construction.
【0630】 ベクターpOSV002の地図を図18に示す。[0630] A map of the vector pOSV002 is shown in FIG.
【0631】
工程3:ベクターpOSV010
プラスミドpOSV002から単離されハイグロマイシン耐性マーカーおよび
導入起点を含有するXbaI−HindIII断片を、XbaIおよびHind
IIIで消化されたプラスミドpOSint1内にクローニングする。該部位の
配向は、該ハイグロマイシンマーカーが常に最後に導入されるような配向である
。Step 3: Vector pOSV010 The XbaI-HindIII fragment isolated from plasmid pOSV002 and containing the hygromycin resistance marker and the origin of introduction was digested with XbaI and Hind.
Clone into the plasmid pOSint1 digested with III. The orientation of the site is such that the hygromycin marker is always introduced last.
【0632】
図8に示されるプラスミドpOSint1は、Raynalらの文献(Ray
nal Aら,Mol.Microbiol.1998 28:333−42)
に記載されている。The plasmid pOSint1 shown in FIG. 8 is obtained by the method of Raynal et al. (Ray).
nal A et al., Mol. Microbiol. 1998 28: 333-42).
It is described in.
【0633】
この構築物は、大腸菌(E.coli)およびストレプトマイセス(Stre
ptomyces)におけるインテグラーゼの発現を可能にする。This construct was constructed in E. coli and Streptomyces.
It enables the expression of integrase in ptomies).
【0634】
工程4:ベクターpOSV014
挿入された外来DNAを有するプラスミドを最終構築物において選択すること
を最後に可能にする「カセット」の付加。[0634]
Step 4: Vector pOSV014
Selecting a plasmid with foreign DNA inserted in the final construct
The addition of a "cassette" that makes it possible at the end.
【0635】
この「カセット」は、λファージClリプレッサーをコードする遺伝子および
テトラサイクリン耐性遺伝子を保持する。この遺伝子は、該リプレッサーの標的
配列を、その非コード5’領域内に保持した。Clのコード領域内に位置するH
indIII部位内へのDNAの挿入は、リプレッサーの無生成およびそれによ
るテトラサイクリン耐性の発現を招く。This "cassette" carries the gene encoding the lambda phage Cl repressor and the tetracycline resistance gene. This gene retained the target sequence of the repressor within its non-coding 5'region. H located within the code region of Cl
Insertion of DNA within the indIII site results in the absence of repressor production and thus the development of tetracycline resistance.
【0636】
それは、Nilssonらの文献(Nucleic Acids Res.1
983,11:801−30)に記載のプラスミドpUN99により保持されて
いる。It is described by Nilsson et al. (Nucleic Acids Res. 1).
983, 11: 801-30) and is held by the plasmid pUN99.
【0637】
pOSV010から単離され配列Int、attP、Hygroおよびori
Tを含有するPvuII−HindIII断片をpUN99のMscI部位内に
クローニングする。Sequences Int, attP, Hygro and ori isolated from pOSV010.
The PvuII-HindIII fragment containing T is cloned into the MscI site of pUN99.
【0638】 ベクターpOSV014の地図を図19に示す。[0638] A map of the vector pOSV014 is shown in FIG.
【0639】
工程5:ベクターpOSV403ならびに組込み型および接合型BACベクタ ー
pBAC11(図20に示される)内へのクローニングのこの最終工程は、最
終プラスミドBAC(細菌人工染色体)の特性、特に、非常に大きなDNAイン
サートの受容能力を与える。[0639]
Step 5: Vector pOSV403 and integrative and mating BAC vectors -
This final step of cloning into pBAC11 (shown in Figure 20)
Properties of the final plasmid BAC (bacterial artificial chromosome), especially very large DNA
Gives the acceptance capacity of sart.
【0640】
既に記載されている要素および機能のセットを保持するベクターpOSV01
4のPstI−PstI断片を、NotIで消化されたプラスミドpBAC11
(pBeloBAC11)内にクローニングする。それらの末端を、クレノウ酵
素での処理により適合性にする。The vector pOSV01 carrying the previously described set of elements and functions.
The PstI-PstI fragment of 4 was digested with the NotI plasmid pBAC11.
Clone in (pBeloBAC11). The ends are made compatible by treatment with Klenow enzyme.
【0641】
ベクターpOSV403の地図を図21に示す。図21のスキームは、選択さ
れた配向を示す。A map of the vector pOSV403 is shown in FIG. The scheme of Figure 21 shows the selected orientation.
【0642】
工程6:
ベクターpOSV403はHindIIIおよびNsiI部位を含有する。該
NsiI部位は、ストレプトマイセス(Streptomyces)においては
非常に稀有であり、PstIに対して適合性であるという利点を有する。一方、
該PstI部位はストレプトマイセス(Streptomyces)においては
一般的であり、部分消化を行うために利用されうる。 Step 6 : Vector pOSV403 contains HindIII and NsiI sites. The NsiI site is very rare in Streptomyces and has the advantage of being compatible with PstI. on the other hand,
The PstI site is common in Streptomyces and can be used to perform partial digestion.
【0643】
Clリプレッサー内にクローニングされてこのリプレッサーを不活性化するイ
ンサートを保持する組換えクローンは、テトラサイクリン耐性となる。該BAC
が僅か1コピー/細胞の割合で存在すると仮定すると、20μg/mlの通常の
量より低いテトラサイクリン量(例えば、5μg/mlの量)で組換えクローン
を選択する必要がある。これらの条件下、バックグラウンドノイズは存在しない
。Recombinant clones harboring an insert cloned into the Cl repressor that inactivates this repressor become tetracycline resistant. The BAC
Assuming that is present at only 1 copy / cell, it is necessary to select recombinant clones with tetracycline doses lower than usual (eg 5 μg / ml) of 20 μg / ml. Under these conditions there is no background noise.
【0644】
また、InVitrogen社により開発され販売された系を使用することが
可能であり、その場合、該ベクター内へのDNAの挿入は、発現されると大腸菌
(E.coli)に対して毒性となるジャイレースインヒビターを不活性化する
。該断片は、ベクターpZErO−2(http://www.invitro
gen.com/)から優先的に単離される。It is also possible to use the system developed and sold by InVitrogen, in which case the insertion of the DNA into the vector is toxic to E. coli when expressed. Inactivate the gyrase inhibitor. The fragment is the vector pZErO-2 (http: //www.invitro.
gen. com /).
【0645】
実施例9:組込み型コスミド(pOS700I)および複製型コスミド(pO S700R)におけるストレプトマイセス・アルボニガーライブラリーの構築
1)ライブラリーの構築
該クローニング系の有効性を評価するために、ストレプトマイセス・アルボニ
ガー(Streptomyces alboniger)のピューロマイシン生
合成経路を2つのシャトルコスミドpOS700IおよびpOS700R内にク
ローニングした。ピューロマイシン生合成経路の遺伝子は、約15kbのBam
HI DNA断片により保持される。[0645]
Example 9: Embedded cosmid (pOS700I) and replicative cosmid (pO) Construction of Streptomyces alboniger library in S700R)
1) Library construction
To evaluate the effectiveness of the cloning system, Streptomyces arbonii
Raw Puromycin from Garr (Streptomyces alboniger)
The synthetic route was integrated into the two shuttle cosmids pOS700I and pOS700R.
I've roasted. The puromycin biosynthetic pathway gene has a Bam of about 15 kb.
It is retained by the HI DNA fragment.
【0646】
ストレプトマイセス・アルボニガー(Streptomyces albon
iger)のゲノムDNAを単離した。このDNAの90%は、パルスフィール
ド電気泳動による測定で20〜150kbの分子量を有する。[0646] Streptomyces alboniger
iger) genomic DNA was isolated. 90% of this DNA has a molecular weight of 20-150 kb as measured by pulse field electrophoresis.
【0647】
それらの2つのコスミドを酵素BamHI(単一のクローニング部位)で消化
した。The two cosmids were digested with the enzyme BamHI (single cloning site).
【0648】
ゲノムDNAの部分BamHI消化の条件を決定した(50μgのDNAおよ
び12単位の酵素、5分間の消化)。アガロースゲル電気泳動により該サイズを
確認した後、部分的に消化されたDNAを該ベクター内に導入した。該連結にお
いて、15μgのゲノムDNA+2μgの該組込み型ベクターまたは5μgの該
複製型ベクターを使用した。The conditions for partial BamHI digestion of genomic DNA were determined (50 μg DNA and 12 units enzyme, 5 min digest). After confirming the size by agarose gel electrophoresis, the partially digested DNA was introduced into the vector. In the ligation, 15 μg of genomic DNA + 2 μg of the integrative vector or 5 μg of the replicative vector was used.
【0649】
バクテリオファージラムダの頭部内への該DNAのインビトロ包膜のために、
各連結混合物を使用した。該包膜混合物(0.5ml)を力価測定した(組込み
型ベクターpOS700I=7.5×105コスミド/ml、複製型ベクター=
5×104コスミド/ml)。For the in vitro encapsulation of the DNA into the head of bacteriophage lambda,
Each ligation mixture was used. The envelope mixture (0.5 ml) was titrated (integrated vector pOS700I = 7.5 × 10 5 cosmid / ml, replicative vector =
5 × 10 4 cosmid / ml).
【0650】
該コスミドを使用して大腸菌(E.coli)をトランスフェクトし、それに
より約25,000個のアンピシリン耐性クローンのライブラリーを作製した。
これらのクローンのすべてからのDNAを単離し、定量した。The cosmid was used to transfect E. coli, thereby creating a library of approximately 25,000 ampicillin resistant clones.
DNA from all of these clones was isolated and quantified.
【0651】
該ライブラリーを試験するために、いくつかのクローンを選択し、該DNAを
精製し、BamHIで消化して、該インサートの存在およびサイズを確認した。
試験したクローンは、20〜35Kbのストレプトマイセス・アルボニガー(S
.alboniger)インサートを含有する。To test the library, several clones were selected, the DNA was purified and digested with BamHI to confirm the presence and size of the insert.
The clones tested were 20-35 Kb of Streptomyces alboniger (S
. alboniger) insert.
【0652】
2)ピューロマイシン生合成経路を含有するクローンの同定
完全なピューロマイシン生合成経路を含有する傾向にあるクローンを、ピュー
ロマイシン耐性遺伝子である1.1kbのpac遺伝子(Lacalleら,G
ene 1989;79,375−80)に対応するプローブでのハイブリダイ
ゼーションにより同定した。[0652]
2) Identification of clones containing the puromycin biosynthetic pathway
Clones tending to contain the complete puromycin biosynthetic pathway were cloned into
A 1.1 kb pac gene that is a romycin resistance gene (Lacall et al., G
1989; 79, 375-80).
It was identified by zation.
【0653】
組込み型ベクターpOS700Iにおいて作製したライブラリー
分析した2000個のクローンのうち、9個のクローンが該プローブにハイブ
リダイズし、それらは約40kbのインサートを含有する。[0653]
Library created in integration vector pOS700I
Of the 2000 clones analyzed, 9 clones hybridize to the probe.
Redistributed, they contain an insert of approximately 40 kb.
【0654】
複製型ベクターpOS700Rにおいて作製したライブラリー
分析した2000個のクローンのうち、12個のクローンが該プローブにハイ
ブリダイズし、それらは約40kbのインサートを含有する。[0654]
Library prepared in replication type vector pOS700R
Of the 2000 clones analyzed, 12 clones were
Bridging, they contain an insert of approximately 40 kb.
【0655】
Terceroら(J.Biol.Chem.1996;271,1579−
90)により公開されたデータを用いて、該全生合成経路を含有するクローンを
、適当なプローブでのハイブリダイゼーションの後に同定した。ある組込み型お
よび複製型コスミドは、ClaI−EcoRV消化の後に12,360塩基対の
断片を含有し、これは、該全ピューロマイシン生合成経路を含有するインサート
の仮定につながる。Tercero et al. (J. Biol. Chem. 1996; 271, 1579-.
Using the data published by 90), clones containing the entire biosynthetic pathway were identified after hybridization with the appropriate probe. Some integrative and replicative cosmids contain a 12,360 base pair fragment after ClaI-EcoRV digestion, leading to the hypothesis of inserts containing the entire puromycin biosynthetic pathway.
【0656】
4)耐性クローンによるピューロマイシンの産生の確認(Rhone−Pou lenc)
a)材料および方法
株および培養条件:
ピューロマイシンの産生を確認するために、3個の耐性クローンを選択した。
それらは、組込み型ベクターpOS700I(G20)内のインサートまたは複
製型ベクター(G21およびG22)内のインサートを含有するストレプトマイ
セス・リビダンス(S.lividans)組換え体に対応する。[0656]
4) Confirmation of puromycin production by resistant clones (Rhone-Pou lenc)
a) Materials and methods
Strains and culture conditions:
Three resistant clones were selected to confirm the production of puromycin.
They are either inserts or duplicates in the integrative vector pOS700I (G20).
Streptomyces containing inserts in the molding vector (G21 and G22)
Corresponds to the S. lividans recombinant.
【0657】
使用した培地がこの産生を可能にすることを保証するために、参照株を使用し
た。それらは、ピューロマイシンを産生するストレプトマイセス・アルボニガー
(S.alboniger)野生型株ATCC 12461、およびプラスミド
pRCP−11(Lacalleら,1992,the EMBO journ
al,11,785−792)内にクローニングされた完全なピューロマイシン
クラスターを含有するストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans
)組換え体株(G23)である。A reference strain was used to ensure that the medium used allowed this production. They are the S. alboniger wild-type strain ATCC 12461 which produces puromycin, and the plasmid pRCP-11 (Lacalle et al., 1992, the EMBO journal).
al, 11, 785-792) containing a complete puromycin cluster cloned into S. lividans.
) A recombinant strain (G23).
【0658】 該株を、以下の組成を有する培地内に接種した。[0658] The strain was inoculated into a medium having the following composition.
【0659】
Organotechnie細菌学的ペプトン 5g/L最終培地
Springer酵母エキス 5
Liebig肉エキス 5
Prolaboグルコース 15
Prolabo CaCO3(1) 3
Prolabo NaCl 5
Difco寒天(2) 1。
(1)3gのカルボナートを200mlの蒸留水と混合し、ついで別々に滅菌す
る。該添加は滅菌後に行う。
(2)該寒天を100mlの蒸留中で予め溶融し、ついでそれを該培地のその他
の成分に加える。
滅菌前にpHを7.2に調節する。
121℃で25分間の滅菌。Organotechnie Bacteriological Peptone 5 g / L Final Medium Springer Yeast Extract 5 Liebig Meat Extract 5 Prolabo Glucose 15 Prolabo CaCO 3 (1) 3 Prolabo NaCl 5 Difco Agar (2) 1. (1) 3 g of carbonate is mixed with 200 ml of distilled water and then sterilized separately. The addition is performed after sterilization. (2) The agar is pre-melted in 100 ml of distillation and then it is added to the other components of the medium. Adjust pH to 7.2 before sterilization. Sterilize at 121 ° C for 25 minutes.
【0660】
50μg/lのハイグロマイシンおよび5μg/lのチオスレプトンを、滅菌
後の培地に加えて、該ベクター上に存在するマーカー遺伝子によるインサートを
含有するクローニングに関する選択圧を維持する(該チオスレプトン耐性遺伝子
はプラスミドpRCP11により保持される)。50 μg / l hygromycin and 5 μg / l thiothrepton were added to the medium after sterilization to maintain selection pressure for cloning containing inserts with the marker gene present on the vector (the thiothrepton resistance gene). Is carried by the plasmid pRCP11).
【0661】
250ml 円錐フラスコ内に分注された50mlの液体培地に、該株のそれ
ぞれの芽胞および菌糸体の水性懸濁液2mlを接種する。該培養を、220rp
mで攪拌しながら28℃で4日間インキュベートする。ついで、250ml 円
錐フラスコ内に分注された50mlの生産培地に、これらの予備培養物2mlを
接種する。使用した生産培地は、プリスチナマイシン(pristinamyc
in)の生産用に最適化された工業用培地(培地RPR201)である。該培養
を、220rpmで攪拌しながら28℃でインキュベートする。種々のインキュ
ベーション時間の後、各培養の円錐フラスコをpH11にし、ついで1容積のジ
クロロメタンで2回抽出する。該有機相を減圧下で濃縮乾固し、ついで該抽出物
を10μlのメタノール中に取る。ピューロマイシンの検出のために、C18カ
ラム上の水−アセトニトリル 0.05% TFA V/V勾配系中の、ダイオ
ードバー検出器を備えたHPLCにより、100μlの該メタノール溶液を分析
する。50 ml of liquid medium dispensed in a 250 ml conical flask are inoculated with 2 ml of an aqueous suspension of spores and mycelia of each of the strains. 220 rp of the culture
Incubate at 28 ° C for 4 days with agitation at m. Then 50 ml of the production medium dispensed in a 250 ml conical flask are inoculated with 2 ml of these precultures. The production medium used was pristinamyc.
in) is an industrial medium (medium RPR201) optimized for production. The culture is incubated at 28 ° C. with 220 rpm agitation. After various incubation times, the conical flask of each culture is brought to pH 11 and then extracted twice with 1 volume of dichloromethane. The organic phase is concentrated to dryness under reduced pressure and then the extract is taken up in 10 μl of methanol. For the detection of puromycin, 100 μl of the methanol solution are analyzed by HPLC with a diode bar detector in a water-acetonitrile 0.05% TFA V / V gradient system on a C18 column.
【0662】
b)結果
種々の株の培養からの比較HPLC分析は、野生型株の培養においては、24
時間以上のインキュベーションの時点でのピューロマイシンの産生を示している
。コスミドpOS700Iを含有するクローンG20の培養においては、48時
間以上の時点で、より低度ではあるが産生が明らかに検出されている(図23)
。プラスミドpRCP11において該化合物をコードする完全なオペロンを含有
するクローンG23においても、ピューロマイシンが微量で検出された。しかし
、コスミドpOS700Rを含有するクローンG21およびG22の培養におい
ては、産生は全く認められなかった。該結果を図23に示す。[0662]
b) Results
Comparative HPLC analysis from cultures of various strains showed that in cultures of wild type strains 24
Demonstrate production of puromycin at incubations over time
. 48 hours in culture of clone G20 containing cosmid pOS700I
Production was clearly detected, though to a lesser extent, at intervals of time or more (FIG. 23)
. Contains the complete operon encoding the compound in plasmid pRCP11
The amount of puromycin was also detected in the clone G23. However
The culture of clones G21 and G22 containing cosmid pOS700R
However, no production was observed. The results are shown in FIG.
【0663】
c)結論
得られた結果は、コスミドpOS700Iにおいて開発されたクローニング系
の、完全な生合成経路をストレプトマイセス・リビダンス(S.lividan
s)のような異種宿主においてそれ自身の調節配列の制御下で発現させるための
有効性を示しうる。さらに、これらのデータはまた、ピューロマイシンに対する
該クローンの耐性に基づいて得たライブラリーのスクリーニングの有効性を証明
している。なぜなら、それは、少数のクローンのなかから、該耐性遺伝子に関連
した生合成経路を発現しうる組換え体を同定することにつながるからである。そ
の他のクローンにおけるピューロマイシン産生の不存在は、おそらく、該耐性遺
伝子を含有するものの該化合物の合成に必要な何らかの調節、形質導入または転
写配列を欠くオペロンの一部だけがクローニングされたことにより説明されうる
であろう。[0663]
c) Conclusion
The results obtained are based on the cloning system developed in cosmid pOS700I.
The complete biosynthetic pathway of Streptomyces lividans (S.
for expression under the control of its own regulatory sequences in a heterologous host such as
Can show effectiveness. In addition, these data also indicate that for puromycin
Demonstrate efficacy of screening of obtained library based on resistance of said clone
is doing. Because it is related to the resistance gene from a few clones
This leads to the identification of recombinants capable of expressing the biosynthetic pathway. So
The absence of puromycin production in other clones of M.
Although it contains a gene, any regulation, transduction or transfer necessary for the synthesis of the compound.
Explained by cloning only part of the operon lacking the sequence
Will.
【0664】 実施例10:ベクター内への土壌DNAのクローニング 1)クローニングすべき土壌DNAの調製 種々のDNA断片を、それらの用途に応じて精製する必要がある。[0664] Example 10: Cloning of soil DNA into a vector 1) Preparation of soil DNA to be cloned Various DNA fragments need to be purified depending on their use.
【0665】
コスミド
該分子のサイズは30〜40kbであるべきである。現段階では、該土壌から
抽出されたDNAはサイズにおいて不均一であり、200または300kbまで
の分子を含む。該サイズを均一化するために、該溶液を直径0.4mmの針に通
過させることにより、該DNAを機械的に破壊する。30kbの範囲のサイズの
断片は、針内のこれらの反復通過による影響を受けず、したがって、特にサイズ
に基づく分離を行う必要はない。なぜなら、該粒子におけるパッケージングは、
それらの短いインサートを自動的に排除するからである。[0665]
Cosmid
The size of the molecule should be 30-40 kb. At this stage, from the soil
The extracted DNA is heterogeneous in size, up to 200 or 300 kb
Including the molecule. To homogenize the size, pass the solution through a 0.4 mm diameter needle.
The DNA is mechanically destroyed by passing it. In the size range of 30 kb
The fragments are unaffected by these repeated passages within the needle and are therefore particularly sized.
There is no need to perform separation based on. Because the packaging in the particles is
This is because those short inserts are automatically excluded.
【0666】
BAC
DNAの調製
100〜300kbの断片が約5mmのバンド内に濃縮される条件下、パルス
フィールド電気泳動(CHEF型)により、該土壌DNAを分離する。これは、
0.7%の通常のアガロースまたは1%の低融点のアガロースを含有するゲル内
で、100秒のパルスタイム、10℃の温度で20時間にわたり泳動を行うこと
により得られる。[0666]
BAC
DNA preparation
Pulsed under conditions where 100-300 kb fragments are concentrated in a band of approximately 5 mm
The soil DNA is separated by field electrophoresis (CHEF type). this is,
In a gel containing 0.7% regular agarose or 1% low melting agarose
At a pulse time of 100 seconds and a temperature of 10 ° C for 20 hours.
Is obtained by
【0667】
DNAの回収
2つの方法を用いる。それらの選択は、分離したい分子のサイズに基づき、1
50kbまでであるか、それより高いかによって決まる。[0667]
DNA recovery
Two methods are used. Their selection is based on the size of the molecules to be separated, 1
It depends on whether it is up to 50 kb or higher.
【0668】
150kbまで
0.7% アガロースゲルの多孔度は、臭化エチジウムが全く存在しない場合
には、電気溶出による該DNAの流出を可能にする。ついで、このDNAは、該
分子の機械的断片化を避けるために、疎水性の拡大オリフィスピペッティング装
置を使用して取り扱われる。[0668]
Up to 150 kb
Porosity of 0.7% agarose gel when no ethidium bromide is present
In particular, it allows the DNA to flow out by electroelution. This DNA is then
In order to avoid mechanical fragmentation of the molecule, a hydrophobic enlarged orifice pipetting device
It is handled using a table.
【0669】
100〜300kb
100〜300kbのサイズの断片を含有するバンドを切り出す。該泳動には
、1%の低融点アガロースを含有するゲルを使用する。この特性は、該DNAが
許容しうる65℃の温度で該ゲルを溶融させること、およびついでそれをアガラ
ーゼ(Boehringer社により販売されているAgarase)で該供給
業者の指示に従い45℃の温度で消化することを可能にする。[0669]
100-300 kb
A band containing a fragment with a size of 100-300 kb is cut out. For the migration
A gel containing 1% low melting point agarose is used. This characteristic is that the DNA
Melting the gel at an acceptable temperature of 65 ° C. and then
Supply (Agarase sold by Boehringer)
Allows digestion at a temperature of 45 ° C according to the manufacturer's instructions.
【0670】
2)組込み型コスミドpOS700Iおよび複製型コスミドpOS700Rの 使用
ポリAポリTテイルでの構築
原理
いずれかのクローニング部位で開裂されたコスミドベクターを、単種(mon
otonous)ポリヌクレオチドを付加することにより、3’末端で修飾する
。さらに、クローニングするDNAを、前記ポリヌクレオチドと対形成しうる単
種ポリヌクレオチドを付加することにより、3’末端で修飾する。[0670]
2) Built-in cosmid pOS700I and replication type cosmid pOS700R use
Construction with poly A poly T tail
principle
A cosmid vector cleaved at either cloning site was used as a single species (mon
modified at the 3'end by the addition of
. In addition, the DNA to be cloned is paired with a polynucleotide that can pair with the polynucleotide.
Modification at the 3'end by the addition of a seed polynucleotide.
【0671】
クローニングするベクター−断片の組合せをこれらのポリヌクレオチドで作製
する。該ベクターのcos配列は、ラムダファージカプシド内への該DNAのイ
ンビトロパッケージングを可能にする。Vector-fragment combinations to be cloned are made with these polynucleotides. The cos sequence of the vector allows for in vitro packaging of the DNA into lambda phage capsids.
【0672】
ベクターの調製
使用するベクターは、大腸菌(E.coli)内では自己複製しストレプトマ
イセス(Streptomyces)内では組込まれるベクターである。[0672]
Vector preparation
The vector used is self-replicating in E. coli and is a streptoma.
It is a vector that is integrated in Streptomyces.
【0673】
大腸菌(E.coli)ではアンピシリン耐性に関して、ストレプトマイセス
(Streptomyces)ではハイグロマイシン耐性に関して、選択を行う
。該コスミドを2つの可能な部位(BamHIまたはHindIII)の1つに
おいて開裂し、該3’末端をターミナルトランスフェラーゼで、該酵素供給業者
が50〜100ヌクレオチドの付加を予想する条件下、ポリAで伸長させる。Selection is performed for ampicillin resistance in E. coli and for hygromycin resistance in Streptomyces. The cosmid is cleaved at one of two possible sites (BamHI or HindIII) and the 3'end is extended with a terminal transferase with poly A under conditions where the enzyme supplier anticipates the addition of 50-100 nucleotides. Let
【0674】
挿入するDNAの調製
該DNAの3’末端を、該ベクターの場合に匹敵する伸長をもたらす条件下、
ターミナルトランスフェラーゼでポリTで伸長させる。該製造業者により記載さ
れている実験的条件下、該ポリAポリTテイルは30〜70塩基長である。[0674]
Preparation of DNA to be inserted
Under the conditions that bring the 3'end of the DNA into an extension comparable to that of the vector,
Extend with poly T with terminal transferase. Described by the manufacturer
Under the experimental conditions described, the poly A poly T tail is 30 to 70 bases long.
【0675】
分子の集合およびインビトロ包膜
該分子の集合のために、挿入するDNA分子1個当たりベクター分子1個を混
合する。質量に基づく該DNAの濃度は500μg.ml−1である。[0675]
Molecular assembly and in vitro encapsulation
To assemble the molecules, mix one vector molecule for each DNA molecule to be inserted.
To meet. The concentration of the DNA based on the mass is 500 μg. ml-1Is.
【0676】
該混合物を包膜する。該トランスフェクション効率は、レシピエントとして使
用する株および挿入するDNAに左右され、該試験DNAおよび株DH5αでは
ゼロであり、該効率は、SUREおよびDH10B株と比較しうるものであるが
、抽出すると、該DNA収量は、該株DH10Bの方が高い。The mixture is enveloped. The transfection efficiency depends on the strain used as recipient and the DNA to be inserted and is zero for the test DNA and the strain DH5α, which is comparable to the SURE and DH10B strains, but when extracted , The DNA yield is higher in the strain DH10B.
【0677】
脱リン酸化による構築
該土壌DNAを、突出3’配列を除去し突出5’配列をフィルインすることに
より、平滑末端化する。この操作は、クレノウ酵素、T4ポリメラーゼ、4種の
ヌクレオチド三リン酸で行う。該コスミドベクターをBamHIで消化し、つい
でクレノウ酵素で消化して該末端を平滑化し、ついで脱リン酸化してその自己閉
環を防ぐ。連結後、該混合物を包膜し、トランスフェクトする(既に記載されて
いるとおりに行う)。[0677]
Construction by dephosphorylation
Removing the overhanging 3'sequence and filling in the overhanging 5'sequence in the soil DNA
More blunt ends. This operation involves Klenow enzyme, T4 polymerase,
Performed with nucleotide triphosphates. The cosmid vector was digested with BamHI and
Digest with Klenow enzyme to blunt the ends and then dephosphorylate to self-close it.
Prevent the ring. After ligation, the mixture is enveloped and transfected (see previously described).
Do exactly what you want).
【0678】
3)pBACの使用
原理
接合型であり組込み型であるプラスミドpBACは、HindIIIおよびN
siI部位をクローニング部位として含有する。これらの部位内へのDNA配列
の挿入は、テトラサイクリン耐性遺伝子の発現を抑制するラムダファージCIリ
プレッサーを不活性化する。したがって、該リプレッサーの不活性化は該細胞を
この抗生物質(5μg.ml−1)に対して耐性にする。これらの部位における
クローニングは、該ベクターを修飾し被クローン化DNAを調製することにより
促進される。[0678]
3) Use of pBAC
principle
The conjugative and integrative plasmid pBAC contains HindIII and N
Contains the siI site as a cloning site. DNA sequences within these sites
Insertion of lambda phage CI represses the expression of the tetracycline resistance gene.
Inactivate the presser. Therefore, inactivation of the repressor will
This antibiotic (5 μg.ml-1) Against. In these areas
Cloning is carried out by modifying the vector to prepare cloned DNA.
Be promoted.
【0679】
ベクターの調製:HindIIIの実例
該ベクターが自己閉環しないようにするために、該HindIII部位を修飾
する。第1塩基(A)を再挿入して、対応相手と対形成し得ない突出5’配列を
形成させる。該操作は、dATPの存在下、クレノウ酵素で行う。[0679]
Vector preparation: HindIII example
Modifying the HindIII site to prevent the vector from self-closing.
To do. The first base (A) was reinserted to create a protruding 5'sequence that could not pair with the counterpart.
Let it form. The operation is performed with Klenow enzyme in the presence of dATP.
【0680】
該クレノウ酵素での処理の前および後に該ベクターの自己連結を行うことによ
り、該操作の成功を確認する。等量の試験DNAでは、処理前には3000クロ
ーンが得られ、処理後には60クローンが得られる。Successful manipulation is confirmed by self-ligation of the vector before and after treatment with the Klenow enzyme. With an equal amount of test DNA, 3000 clones are obtained before the treatment and 60 clones are obtained after the treatment.
【0681】
DNA(100〜300kbのサイズ)の調製
DNAに平滑末端を付与する
突出3’配列を除去し、突出5’配列をフィルインすることにより、該DNA
に平滑末端を付与する。この操作は、クレノウ酵素、T4ポリメラーゼ、4種の
ヌクレオチド三リン酸で行う。[0681]
Preparation of DNA (100-300 kb size)
Add blunt ends to DNA
By removing the overhanging 3'sequence and filling in the overhanging 5'sequence, the DNA
Blunt ends. This operation involves Klenow enzyme, T4 polymerase,
Performed with nucleotide triphosphates.
【0682】
該末端の調製:HindIIIの実例
該ベクターへのDNAの付加は、該ベクターのHindIII修飾配列を認識
するオリゴヌクレオチドにより行う。それらは、後続のクローニングを可能にす
る稀有制限部位(SwaI;NotI)を含有する。この技術は、Elledg
e SJ,Mulligan JT,Ramer SW,Spottswood
M,Davis RW.Proc.Natl Acad.Sci.USA 1
991 Mar 1;88(5):1731−5から導かれたものである。2つ
の相補的オリゴヌクレオチドを使用する。
オリゴ1:5’−GCTTATTTAAATATTAATGCGGCCGCCC
GGG−3’(配列番号25)。
オリゴ2:5’−CCCGGGCGGCCGCATTAATATTTAAATA
−3’(配列番号26)。[0682]
Preparation of the end: HindIII example
Addition of DNA to the vector recognizes the HindIII modified sequence of the vector
The oligonucleotide is used. They allow subsequent cloning
It contains a rare restriction site (SwaI; NotI). This technology is Elledg
e SJ, Mulligan JT, Ramer SW, Spotswood
M, Davis RW. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1
991 Mar 1; 88 (5): 1731-5. Two
Of complementary oligonucleotides are used.
Oligo 1: 5'-GCTTATTTAAATATTAATGCGGCCGCCC
GGG-3 '(SEQ ID NO: 25).
Oligo 2: 5'-CCCGGGCGGCCGCATTAATAATTTAAATA
-3 '(SEQ ID NO: 26).
【0683】
ハイブリダイゼーション後、それらを、ATPの存在下、T4ポリヌクレオチ
ドキナーゼで5’末端にてリン酸化する。このリン酸化工程は、既にリン酸化さ
れたオリゴヌクレオチドを使用することにより省略することができる。ベクター
内に挿入するDNAとこの二本鎖アダプターとの連結は、非常の大過剰のアダプ
ター(挿入するDNA分子1個当たり100個のアダプター分子)の存在下、T
4リガーゼで14℃で15時間にわたり行う。その過剰のアダプターはアガロー
スゲル電気泳動により除去し、関心のある分子は、それをアガラーゼで加水分解
することにより又は電気溶出により、該ゲルから回収する。After hybridization, they are phosphorylated at the 5'end with T4 polynucleotide kinase in the presence of ATP. This phosphorylation step can be omitted by using already phosphorylated oligonucleotides. The ligation of this double-stranded adapter with the DNA to be inserted into the vector is carried out in the presence of a very large excess of adapter (100 adapter molecules per inserted DNA molecule).
4 ligases at 14 ° C. for 15 hours. The excess adapter is removed by agarose gel electrophoresis and the molecule of interest is recovered from the gel by hydrolyzing it with agarase or by electroelution.
【0684】
ベクター−DNA連結
該連結は、インサート分子1個当たり10分子のベクターで、14℃で15時
間にわたり行う。Vector-DNA Ligation The ligation is performed with 10 molecules of vector per insert molecule for 15 hours at 14 ° C.
【0685】
形質転換
該受容株は株DH10Bである。該形質転換はエレクトロポレーションにより
行う。テトラサイクリン耐性を発現させるために、該形質転換体を、抗生物質を
含有しない培地内で37℃で1時間インキュベートする。5μg.ml−1のテ
トラサイクリンで補足されたゲル化LB培地上で一晩培養することにより、該ク
ローンを選択する。[0685]
Transformation
The recipient strain is strain DH10B. The transformation is by electroporation
To do. In order to develop tetracycline resistance, the transformant was treated with antibiotics.
Incubate for 1 hour at 37 ° C. in medium containing no. 5 μg. ml-1Te
By culturing on gelled LB medium supplemented with tracycline overnight, the
Select a loan.
【0686】
実施例11:大腸菌とストレプトマイセスとの間のクローンからクローンの接 合
pPM803を含有する大腸菌(E.coli)株S17.1とストレプトマ
イセス・リビダンス(Streptomyces lividans)TK21
との間の接合
導入
大腸菌(E.coli)とストレプトマイセス(Streptomyces)
との間の接合を行うことが可能である(Mazodierら,1989)。いわ
ゆるドロップ(drop)技術(この技術においては、組換えベクターを含有す
る10μlの大腸菌(E.coli)培養物を1滴の受容ストレプトマイセス・
リビダンス(S.lividans)と混合する)を進展させることによるこの
方法の応用は、クローンからクローンの形質転換を行うことを含み、一方、該操
作の終了時に、大腸菌(E.coli)内で構築したライブラリーのすべてがス
トレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)内に確実に導入される
ようにする。大腸菌(E.coli)内のライブラリーがストレプトマイセス・
リビダンス(S.lividans)において完全に表現されることを実際に確
実に行うためには、大量の形質転換は必然的にストレプトマイセス(Strep
tomyces)形質転換クローンの増殖を招くであろう。さらに、この方法は
自動化が容易である。[0686]
Example 11: Clone to clone attachment between E. coli and Streptomyces. Combined
E. coli strain S17.1 containing pPM803 and streptoma
Isses Lividans TK21
Join between
Introduction
Escherichia coli (E. coli) and Streptomyces
It is possible to perform conjugation between and (Mazodier et al., 1989). Wow
The drop technique (in which the recombinant vector is
10 μl of E. coli culture with 1 drop of Receptor Streptomyces
This by advancing the libidos (mixed with S. lividans)
Application of the method involves performing transformation of clones from clone to clone, while
At the end of the work, all of the libraries constructed in E. coli were
Be sure to be introduced in S. lividans
To do so. The library in E. coli is Streptomyces
Make sure it is perfectly represented in S. lividans
In order to do so, a large amount of transformation inevitably requires Streptomyces (Strep).
will result in the growth of transformed clones. Moreover, this method
Easy to automate.
【0687】
予備試験
ベクターpOSV303を含有する大腸菌(E.coli)株S17.1とス
トレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)TK21との間の接合
。[0687]
Preliminary test
E. coli strain S17.1 containing the vector pOSV303 and
Joining with S. lividans TK21
.
【0688】
これらの条件下、6×106個の大腸菌(E.coli)細胞を2×106個
の予め発芽したストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)芽胞
と20μlの最終容積中で混合する。Under these conditions, 6 × 10 6 E. coli cells were mixed with 2 × 10 6 pre-germinated S. lividans spores in a final volume of 20 μl. To do.
【0689】
該方法の開発
ある放線菌から抽出されたDNAは修飾され、その結果、制限処理されなけれ
ば或る大腸菌(E.coli)内には導入され得ないことが公知である。これら
のDNAを受容する大腸菌(E.coli)株DH10Bは、oriTだけを含
有するプラスミドをストレプトマイセス(Streptomyces)に移入し
得ず、したがって、そのようなプラスミドの構築が必要である。RP4の誘導体
は、染色体内への組込みによりそれに導入されるはずであり、該誘導体は、導入
起点oriTを含有する組換えクローンの導入を保証するのに必要なすべての機
能をトランスで付与しうる。[0689]
Development of the method
DNA extracted from certain actinomycetes must be modified and, as a result, must be restricted.
For example, it is known that it cannot be introduced into certain E. coli. these
E. coli strain DH10B, which receives E. coli DNA, contains only oriT.
Transfer the plasmid with Streptomyces
No, therefore the construction of such a plasmid is necessary. RP4 derivative
Should be introduced into it by integration into the chromosome, the derivative being
All the machines necessary to ensure the introduction of recombinant clones containing the origin oriT
Noh can be given in trance.
【0690】
実施例12:大腸菌およびストレプトマイセス・リビダンスにおけるコスミド ライブラリーの構築:土壌DNAのクローニング
該目的は、標準的な実験条件下での培養方法が公知でない細菌(または他のい
ずれかの生物)の代謝遺伝子を入手するために、該微生物を培養する予備工程を
行うことなく大きなサイズの環境DNAのライブラリーを構築することにある。[0690]
Example 12: Cosmid in E. coli and Streptomyces lividans Library construction: cloning of soil DNA
The purpose is to identify bacteria (or other bacteria) for which culture methods under standard experimental conditions are unknown.
A preliminary step of culturing the microorganism in order to obtain the metabolic genes of
To construct a large size library of environmental DNA without doing anything.
【0691】
記載されている方法を用いて、大腸菌(Escherichia coli)
におけるDNAライブラリーを作製した。これは、大腸菌(E.coli)−ス
トレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)シャトルコスミドpO
S700Iと土壌の細菌画分から抽出され精製されたDNAとを使用して行った
。この最後の方法は、40kbの平均サイズを有する高純度のDNAを得ること
を可能にする。また、該クローニングにおける該抽出DNAの部分消化を避ける
ために、該DNAの及び該ベクターの3’末端にポリヌクレオチドテイルを付加
するためのターミナルトランスフェラーゼ酵素の使用に基づく、もう1つの方法
を採用した。Escherichia coli was prepared using the described method.
A DNA library in. This is an E. coli-S. Lividans shuttle cosmid pO.
It was carried out using S700I and DNA extracted and purified from the soil bacterial fraction. This last method makes it possible to obtain highly pure DNA with an average size of 40 kb. Also, in order to avoid partial digestion of the extracted DNA in the cloning, another method was adopted, which was based on the use of terminal transferase enzyme to add a polynucleotide tail to the 3'end of the DNA and to the vector. .
【0692】
5μgのDNAを、実施例3に記載のプロトコールに従い60mgの「Sai
nt−Andre海岸」土壌から抽出し、ターミナルトランスフェラーゼ(Ph
armacia)で処理して該3’末端を単種ポリヌクレオチド(ポリT)で伸
長させた(実施例10)。5 μg of DNA was treated with 60 mg of “Sai according to the protocol described in Example 3.
nt-Andre coast "soil extracted and terminal transferase (Ph
armacia) to extend the 3'end with a single polynucleotide (polyT) (Example 10).
【0693】
組込み型コスミドpOS700Iは、プロトコールB1,Orsayに従い製
造する。フェノール/クロロホルムの存在下の標準的精製工程の後、1分子のベ
クターと1分子の挿入DNAとを混合することにより、該DNAと該ベクターと
を集合させる。ついで該混合物を、大腸菌(E.coli)DH10Bをトラン
スフェクトするのに有用なラムダバクテリオファージ(Amershamキット
)の頭部内に包膜する。ついで該トランスフェクト化細胞を、アンピシリン(こ
の抗生物質に対して耐性の組換え体を選択するためのもの)の存在下のLB寒天
培地上に接種する。The integrated cosmid pOS700I is manufactured according to protocol B1, Orsay. After a standard purification step in the presence of phenol / chloroform, one molecule of vector and one molecule of insert DNA are mixed to assemble the DNA and the vector. The mixture is then encapsulated within the head of a lambda bacteriophage (Amersham kit) useful for transfecting E. coli DH10B. The transfected cells are then seeded on LB agar in the presence of ampicillin (for selecting recombinants resistant to this antibiotic).
【0694】
約5000個のアンピシリン耐性大腸菌(E.coli)クローンのライブラ
リーを得た。各クローンをマイクロプレートウェル(96ウェル)内のLBまた
はTB培地+アンピシリン内に接種し、−80℃で保存する。A library of approximately 5000 ampicillin resistant E. coli clones was obtained. Each clone is inoculated into microplate wells (96 wells) in LB or TB medium + ampicillin and stored at -80 ° C.
【0695】
該ライブラリーの構築中に作製されたベクターpOS700I内への該土壌断
片の挿入の部位の配列を分析した。このために、該ライブラリーのコスミド17
個を精製し、該ベクター内に存在するHindIIIクローニング部位とBam
HI部位との間にハイブリダイズするプライマー配列5’CCGCGAATTC
TCATGTTTGACCG 3’で配列決定する。The sequence of the site of insertion of the soil fragment into the vector pOS700I created during the construction of the library was analyzed. To this end, cosmid 17 of the library
Were purified and the HindIII cloning site and Bam present in the vector
Primer sequence 5'CCGCGAATTC that hybridizes with the HI site
Sequencing with TCATGTTTGACCG 3 '.
【0696】
得られた配列は、該結合部位におけるホモポリマーテイルの長さが13〜60
ポリ−dA/dTと非常に様々であると推定することを可能にした。該テイル以
外では、このように作製された土壌断片の配列は53〜70%のG+Cの比率を
有する。そのような比率は予想外であったが、土壌DNAの粗調製物に関して同
様の結果が既に報告されている(Chatzinotas Aら,1998)。The resulting sequence has a homopolymer tail length of 13-60 at the binding site.
It was possible to deduce that it was very diverse with poly-dA / dT. Except for the tail, the sequences of soil fragments thus produced have a G + C ratio of 53-70%. Although such ratios were unexpected, similar results have already been reported for crude preparations of soil DNA (Chatzinotas A et al., 1998).
【0697】
48または96個のクローンを「プール」する方法を用いて、微生物的および
代謝的な富化度(richness)を分析した。ついでクローンのこれらの「
プール」から抽出したコスミドDNAを使用して、PCRまたはハイブリダイゼ
ーション実験を行った。A method of "pooling" 48 or 96 clones was used to analyze microbial and metabolic richness. Then these cloned "
PCR or hybridization experiments were performed using cosmid DNA extracted from the "pool".
【0698】
実施例13:クローン化DNAにおける16SリボソームDNAの多様性
a)材料および方法
該ライブラリーのコスミドを、アルカリ細胞溶解によりプールから抽出し、つ
いで塩化セシウム勾配上で精製して、スーパーコイル形態のコスミドDNAのバ
ンドを取り、該研究を妨げうる大腸菌(Escherichia coli)染
色体DNAを除去する。[0698]
Example 13: Diversity of 16S ribosomal DNA in cloned DNA
a) Materials and methods
The cosmid of the library was extracted from the pool by alkaline lysis and
And cosmid DNA in supercoiled form after purification on a cesium chloride gradient.
Escherichia coli stain that can interfere with the study
Chromosomal DNA is removed.
【0699】
S1ヌクレアーゼ(50単位、37℃で30分間)の作用による該コスミドの
線状化の後、該クローンプール内に含有される16S rDNA配列を、Mar
chesiら(1998)により定められた普遍的プライマー63f(5’−C
AGGCCTAACACATGCAAGTC−3’)および1387r(5’−
GGGCGGWGTGTACAAGGC−3’)を使用して標準的増幅条件下で
増幅する。約1.5キロベースの増幅産物を、Qiaquikゲル精製キット(
Qiagen)を使用して精製し、ついで大腸菌(Escherichia c
oli)内のベクターpCRII(Invitrogen)内に、該製造業者の
説明に従い直接的にクローニングする。ついで該インサートを、ベクターpCR
IIのクローニング部位に特異的なプライマーM13フォワードおよびM13リ
バースを使用して増幅する。予想されるサイズ(約1.7kb)の増幅産物を、
酵素CfoI、MspIおよびBstUI(0.1単位)を使用するRFLP(
Restriction Fragment Length Polymorp
hism)により分析して、配列決定すべきクローンを選択する。得られた制限
プロフィールを、0.4mg/mlの臭化エチジウムを含有する2.5% Me
taphoreアガロースゲル(FMC Products)上で分離する。After linearization of the cosmid by the action of S1 nuclease (50 units, 37 ° C. for 30 minutes), the 16S rDNA sequence contained in the clone pool was labeled with Mar.
universal primer 63f (5'-C defined by chesi et al. (1998).
AGGCCTAACACCATGCAAGTC-3 ') and 1387r (5'-
Amplification under standard amplification conditions using GGGCGGGWGTGTACAAGGC-3 '). Approximately 1.5 kilobases of the amplified product was converted to
Qiagen) and then E. coli (Escherichia c)
cloning directly into the vector pCRII (Invitrogen) in oli) according to the manufacturer's instructions. The insert is then replaced with the vector pCR
Amplify using primers M13 Forward and M13 Reverse specific for the II cloning site. Amplification product of the expected size (about 1.7 kb)
RFLP (using 0.1 units) of the enzymes CfoI, MspI and BstUI (
Restriction Fragment Length Polymorph
Hism) to select clones to be sequenced. The restriction profile obtained was converted to 2.5% Me containing 0.4 mg / ml ethidium bromide.
Separation on tapore agarose gel (FMC Products).
【0700】
ついで、「Qiaquickゲル抽出」キットで精製されたPCR産物を、N
ormand(1995)により定められた配列決定用プライマーと共に使用し
て、該16S rDNA配列を直接的に決定する。Ribosomal Dat
abase Project(RDP)データベース,バージョン7.0(Ma
idakら(1999))において照合された原核性16S rDNA配列と該
配列とをSIMILARITY MATCHプログラム(これは、該データベー
ス配列に対する類似性の値を得ることを可能にする)により比較することにより
、系統発生的分析が得られる。Next, the PCR product purified by the “Qiaquick gel extraction” kit was treated with N
The 16S rDNA sequence is directly determined using with the sequencing primers defined by Ormand (1995). Ribosomal Dat
base Project (RDP) database, version 7.0 (Ma
by comparing the prokaryotic 16S rDNA sequence matched in idak et al. (1999)) with the sequence with the SIMILARITY MATCH program, which allows obtaining similarity values for the database sequences. A developmental analysis is obtained.
【0701】
b)結果
該ライブラリーにおいて表現される系統発生的多様性を測定するために、該1
6S rRNA遺伝子の47個の配列を288個のクローンのプールから単離し
、ほぼ完全に配列決定した。該結果を表7に示す。[0701]
b) Results
To measure the phylogenetic diversity expressed in the library, the 1
47 sequences of 6S rRNA gene were isolated from a pool of 288 clones
, Almost completely sequenced. The results are shown in Table 7.
【0702】
該データベースの問合せによる該配列の分析は、該配列のほとんど(>61%
)が、同定された細菌種に対して95%以下の類似性の割合(%)を有すること
を示している(表7)。分析した47個の配列のうちの28個の配列が、未培養
細菌を最も近い類縁体として有し、それらの配列は、該環境から抽出されたDN
Aから直接得られた。さらに、これらの配列の大多数は、非常に低い類似性度(
88〜95%)を有し、したがって28個中17個の配列は、それらの最も近い
類縁体に対して5%以上異なっている。Analysis of the sequence by querying the database revealed that most (> 61% of the sequences were
) Has a percent similarity of 95% or less to the identified bacterial species (Table 7). Twenty-eight of the 47 sequences analyzed had uncultured bacteria as their closest relatives, and these sequences were DN extracted from the environment.
Obtained directly from A. Furthermore, the majority of these sequences have very low similarity (
88-95%), so 17 of the 28 sequences differ by more than 5% relative to their closest analogs.
【0703】
系統発生群に分類されうる配列のうち、大多数の配列はプロテオバクテリア亜
綱aに属する(89〜99%の類似性度を有する18個の配列)。第2の群の配
列は、84〜99%の類似性度を有する9個の配列を含むプロテオバクテリア亜
綱gで表される。b−プロテオバクテリアおよびd−プロテオバクテリアの群は
、それぞれ、低いG+C%および高いG+C%を有するファーミキューテス門で
あり、それぞれ、1、4、3および5個の配列を含む。1つの配列(配列a22
.1(19))だけが、定義されている主要細菌分類群のなかに分類することが
できなかった。その最も近い類縁体であるエロサーモバクター・マリアナス(A
erothermobacter marianas)(89%の類似性を有す
る)自体が、現時点では分類されていない海洋環境から単離された株である。最
後に、6個の配列はアシドバクテリウム(Acidobacterim)/ホロ
ファガ(Holophaga)の群に分類されうる。この群は、2つの培養細菌
アシドバクテリウム・カプスラツム(Acidobacterium caps
ulatum)およびホロファガ・フェチダ(Holophaga foeti
da)だけにより代表されるという特有の特徴を有し、この全群は、環境サンプ
ル(主に、土壌からのもの)から抽出されたDNAを使用する増幅およびクロー
ニングにより16S rRNA遺伝子だけが検出されている細菌から構成される
(Ludwigら,(1997))。この群を構成する種々の配列間の低い類似
性値は、この群内の大きな異質性および多様性を予想することを可能にする。Of the sequences that can be classified into a phylogenetic group, the majority of the sequences belong to the subclass Proteobacteria a (18 sequences with 89-99% similarity). The second group of sequences is represented by the Proteobacteria subclass g, which contains 9 sequences with 84-99% similarity. The groups of b-proteobacteria and d-proteobacteria are the Pharmicutes phylum with low G + C% and high G + C%, respectively, containing 1, 4, 3 and 5 sequences, respectively. One array (array a22
. 1 (19)) alone could not be classified into the defined major bacterial taxa. Its closest analog, Erothermobacter marianas (A
erothermobacter marianas (with 89% similarity) itself is a strain isolated from a marine environment that is not currently classified. Finally, the 6 sequences can be classified into the group Acidobacterium / Holophaga. This group consists of two cultivated bacteria, Acidobacteria capsulatum.
ulatum) and Holofaga foetida (Holophaga foeti)
This whole group has the unique feature that it is represented by only da) and that only 16S rRNA gene was detected by amplification and cloning using DNA extracted from environmental samples (mainly from soil). It is composed of bacteria (Ludwig et al., (1997)). The low similarity values between the various sequences that make up this group make it possible to predict great heterogeneity and diversity within this group.
【0704】 一連の結果を表7に示す。[0704] A series of results are shown in Table 7.
【0705】
これらの結果は、該コスミドライブラリーに含有される配列が、系統発生的に
多様な微生物に由来するばかりではなく、とりわけ、これまでに分離されたこと
がない微生物にも由来すると考えられることを示している。These results suggest that the sequences contained in the cosmid library are not only derived from phylogenetically diverse microorganisms, but especially from microorganisms that have not been isolated to date. Is shown.
【0706】
増幅されたDNAの配列決定の結果は、特徴づけられた配列が新規である土壌
サンプル中に存在する生物の系統樹の確立を可能にした。The results of sequencing the amplified DNA have allowed the establishment of a phylogenetic tree of organisms whose soils in which the characterized sequence is novel are present.
【0707】
図7に示す系統樹は、MASEソフトウェア(FaulnerおよびJura
k,1988)による該配列のアライメントから作製され、Kimura2−パ
ラメーター法(1980)およびNeighbour Joiningアルゴリ
ズム(SaitouおよびNei,1987)により修正されたものである。該
系統発生的分析は、該土壌DNAライブラリーにおいてクローニングされた16
S rDNA配列と、BLAST 2.0ソフトウェア(Atschulら,1
997)によりRibosomal Database Project(RD
P)データベース(バージョン7.0,SIMILARITY−MATCHプロ
グラム,Maidakら,1999)およびGenBankベースにおいて照合
された原核性16S rDNAの配列との比較を可能にした。The phylogenetic tree shown in FIG. 7 is based on MASE software (Fauner and Jura).
k, 1988) and modified by the Kimura 2-parameter method (1980) and the Neighbour Joining algorithm (Saitou and Nei, 1987). The phylogenetic analysis was performed on 16 cloned clones in the soil DNA library.
S rDNA sequence and BLAST 2.0 software (Atschul et al., 1
997) by Ribosomal Database Project (RD
P) database (version 7.0, SIMILARITY-MATCH program, Maidak et al., 1999) and comparison with the sequence of prokaryotic 16S rDNA matched in the GenBank base.
【0708】
実施例14:代謝的富化度を評価するための該ライブラリーの遺伝的予備選択
得られたライブラリーを代謝的多様性に関して特徴づけるために、および生合
成経路に関与しうる遺伝子を保持するインサートを含有するクローンを同定する
ために、I型PKS遺伝子が検出され同定されるようにPCR法に基づく遺伝的
スクリーニング技術を本発明で開発した。[0708]
Example 14: Genetic preselection of the library to assess metabolic enrichment
To characterize the resulting library for metabolic diversity, and
Identify clones containing inserts that carry genes that may be involved in the developmental pathway
In order to detect and identify the type I PKS gene,
A screening technique was developed with the present invention.
【0709】
1 細菌株、プラスミドおよび培養条件
ストレプトマイセス・ケリコロール(S.coelicolor)ATCC1
01478、ストレプトマイセス・アンボファシエンス(S.ambofaci
ens)NRRL2420、ストレプトマイセス・ラクタマンデュランス(S.
lactamandurans)ATCC27382、ストレプトマイセス・リ
モサス(S.rimosus)ATCC109610、バシラス・サチリス(B
.Subtilis)ATCC6633またはバシラス・リヘニフォルニス(B
.licheniformis)THE1856(コレクションRPR)を、該
PCR実験のためのDNA源として使用した。ストレプトマイセス・リビダンス
(S.lividans)TK24は、シャトルコスミドPOSI700に使用
する宿主株である。[0709]
1 Bacterial strains, plasmids and culture conditions
S. coelicolor ATCC1
01478, Streptomyces ambofaciens (S. ambofaci)
ens) NRRL 2420, Streptomyces lactamandurans (S.
Lactamandurans) ATCC 27382, Streptomyces re
S. rimosus ATCC 109610, Bacillus subtilis (B
. Subtilis) ATCC 6633 or Bacillus lichenifornis (B
. licheniformis) THE1856 (collection RPR)
Used as a source of DNA for PCR experiments. Streptomyces lividans
(S. lividans) TK24 used for shuttle cosmid POSI700
It is a host strain that
【0710】
ゲノムDNA、プロトプラストおよび芽胞の懸濁液の製造、ならびにストレプ
トマイセス・リビダンス(S.lividans)の形質転換のためには、Ho
pwoodら(1986)に記載の標準的なプロトコールに従った。For production of suspensions of genomic DNA, protoplasts and spores, and transformation of S. lividans, Ho was used.
The standard protocol described in pwood et al. (1986) was followed.
【0711】
該PCR産物のクローニングのための宿主としては、大腸菌(Escheri
chia coli)Top10(INVITROGEN)を使用し、シャトル
コスミドpOS700Iのための宿主としては、大腸菌(E.coli)Sur
e(STRATAGENE)を使用した。大腸菌(E.coli)の培養条件、
プラスミドの製造、該DNAの消化およびアガロースゲル電気泳動は、標準的な
プロトコール(Sambrookら,1996)に従い行った。As a host for cloning the PCR product, Escherichia coli (Escheri) was used.
chia coli) Top10 (INVITROGEN) was used, and E. coli Sur was used as a host for the shuttle cosmid pOS700I.
e (STRATAGENE) was used. Culture conditions of E. coli,
Plasmid preparation, digestion of the DNA and agarose gel electrophoresis were performed according to standard protocols (Sambrook et al., 1996).
【0712】
2.PCRプライマー
プライマーペアa1−a2およびb1−b2がN.Bamas−Jacque
sのチームにより定められ、それらの使用が、PKSIをコードする遺伝子の研
究のための土壌ライブラリーの及び純粋な株からのDNAのスクリーニングのた
めに最適化された。[0712]
2. PCR primer
The primer pairs a1-a2 and b1-b2 are N. Bamas-Jacque
of the gene encoding PKSI, defined by a team of
For screening of soil libraries and of DNA from pure strains for research
Optimized for.
【0713】[0713]
【表1】 [Table 1]
【0714】
増幅条件:
純粋な株のDNAからのPKS Iの研究の場合には、該増幅混合物は、最終
容積50μl中に、50〜150ngのゲノムDNA、200μMのdNTP、
5mMのMgCl2(最終)、7% DMSO、1×Appligeneバッフ
ァー、それぞれ0.4μMの各プライマーおよび2.5UのAppligene
Taqポリメラーゼを含有していた。用いた増幅条件は以下のとおりである:
95℃で2分間の変性、65℃で1分間のハイブリダイゼーション、72℃で1
分間の伸長(第1サイクル)、ついで該温度を58℃に減少させて30サイクル
(K.Seowら,1997に記載のとおり)。最後の伸長工程は72℃で10
分間行う。[0714]
Amplification conditions:
In the case of PKS I studies from pure strain DNA, the amplification mixture was
50-150 ng of genomic DNA, 200 μM dNTP, in a volume of 50 μl
5 mM MgClTwo(Final), 7% DMSO, 1xAppligene buff
Each 0.4 μM of each primer and 2.5 U of Appligene
It contained Taq polymerase. The amplification conditions used are as follows:
Denaturation at 95 ° C for 2 minutes, hybridization at 65 ° C for 1 minute, 1 at 72 ° C
Extension for 1 minute (first cycle), then the temperature is reduced to 58 ° C. for 30 cycles
(As described by K. Seow et al., 1997). The final extension step is 72 ° C for 10
Do for a minute.
【0715】
該ライブラリーのDNAからのPKS Iの研究の場合には、該PCR条件は
、48個のクローンのプールから抽出された100〜500ngのコスミドを使
用するa1−a2ペアに関して前記したのと同じ条件である。In the case of PKSI studies from the DNA of the library, the PCR conditions were as described above for the a1-a2 pair using 100-500 ng cosmid extracted from a pool of 48 clones. Under the same conditions as.
【0716】
b1−b2プライマーペアの場合には、96個のクローンのプールに由来する
500ngのコスミドを使用した。該増幅混合物は、200μMのdNTP、2
.5mMのMgCl2(最終)、7% DMSO、1×Quiagenバッファ
ー、0.4μMの各プライマーおよび2.5Uのホットスタート(hot−st
art)Taqポリメラーゼ(Qiagen)を含有していた。用いた増幅条件
は以下のとおりである:95℃で2分間の変性、ついで30サイクル:95℃で
1分間の変性+65℃(第1サイクル)および62℃(残りのサイクル)で1分
間のハイブリダイゼーション、72℃で1分間の伸長、72℃で10分間の最終
伸長工程。For the b1-b2 primer pair, 500 ng of cosmid from a pool of 96 clones was used. The amplification mixture contained 200 μM dNTP, 2
. 5 mM MgCl 2 (final), 7% DMSO, 1 × Quiagen buffer, 0.4 μM each primer and 2.5 U hot-st.
art) Taq polymerase (Qiagen). The amplification conditions used were as follows: denaturation at 95 ° C. for 2 minutes, followed by 30 cycles: denaturation at 95 ° C. for 1 minute + 65 ° C. (first cycle) and 62 ° C. (remaining cycles) for 1 minute high. Hybridization, extension at 72 ° C for 1 minute, final extension step at 72 ° C for 10 minutes.
【0717】
48または96個のクローンのプールからの陽性クローンの同定は、固形培地
上の対応親マイクロプレートのレプリカを使用して又は他の標準的な複製方法を
用いて行う。Identification of positive clones from a pool of 48 or 96 clones is performed using replicas of the corresponding parental microplate on solid medium or using other standard replication methods.
【0718】
3 サブクローニングおよび配列決定
同定されたクローンのPCR産物を、以下のプロトコールに従い配列決定する
。該断片をアガロースゲル(ゲル抽出キット(Qiagen))上で精製し、T
OPO TAクローニングキット(Invitrogen)を使用して大腸菌(
E.coli)TOP 10(Invitrogen)内にクローニングする。
サブクローンのプラスミドDNAをBiorobot(Qiagen)上でのア
ルカリ細胞溶解により抽出し、0.025μm VS膜(Millipore)
上で2時間透析する。該サンプルを、ABI 377 96シークエンサー(P
erkin Elmer)上で「普遍的(ユニバーサル)」および「リバース」
M13プライマーで配列決定する。[0718]
3 Subcloning and sequencing
PCR products of identified clones are sequenced according to the following protocol
. The fragment was purified on an agarose gel (gel extraction kit (Qiagen)) and
E. coli using the OPO TA cloning kit (Invitrogen)
E. coli) TOP 10 (Invitrogen).
The plasmid DNA of the subclone was cloned on Biobot (Qiagen).
Extracted by Lucari cell lysis, 0.025 μm VS membrane (Millipore)
Dialyze for 2 hours above. The sample was submitted to the ABI 377 96 sequencer (P
"Universal" and "Reverse" on erkin Elmer
Sequence with M13 primer.
【0719】
4)結果
該PCRプライマーの明確化および実証
酵素活性部位を含む放線菌I型PKSの高度に保存された2つの領域を、縮重
プライマーでの相同遺伝子の増幅のために標的化した。これらの2つの領域は、
それぞれ、配列PQQR(L)(L)LEおよびVE(A)HGTGTに対応す
る。[0719]
4) Results
Clarification and demonstration of the PCR primer
Degenerate two highly conserved regions of actinomycete type I PKS containing the enzyme active site
Targeted for amplification of homologous genes with primers. These two areas are
They correspond to the sequences PQQR (L) (L) LE and VE (A) HGTGT, respectively.
It
【0720】
マクロライドを産生する又は産生しない株、すなわち、ストレプトマイセス・
ケリコロール(Streptomyces coelicolor)、ストレプ
トマイセス・アンボファシエンス(Streptomyces ambofac
iens)(スピラマイシンを生産)およびサッカロポリスポラ・エリスラ(S
accharopolyspora erythraea)(エリスロマイシン
を生産)のDNAで、プライマー(表8)を試験した。使用したプライマーとは
無関係に、約700bpの断片に相当する及び予想される断片の長さに対応する
バンドが、それらのすべての株で得られた。Strains that produce or do not produce macrolides, ie, Streptomyces
Kericolor (Streptomyces coelicolor), Streptomyces ambofaciensu (Streptomyces ambofac)
iens) (produces spiramycin) and Saccharopolyspora erythra (S
The primers (Table 8) were tested with the DNA of accharopolyspora erythraea (producing erythromycin). Regardless of the primers used, bands corresponding to the approximately 700 bp fragment and corresponding to the expected fragment length were obtained in all of these strains.
【0721】
これらの結果は、ストレプトマイセス・ケリコロール(S.coelicol
or)におけるサイレント遺伝子の又は生産株のPKS I遺伝子に対するプラ
イマーaおよびbの特異性を示している。These results show that S. coelicol
or), the specificity of the primers a and b for the silent gene or for the PKS I gene of the producing strain.
【0722】
a1−a2プライマーペアで得られたPCR産物の配列決定は、スピラマイシ
ンのマクロライド前駆体であるプランテノリドの生合成経路に属すると既に記載
されている(欧州特許出願番号EP 0 791 656)KS遺伝子の配列を
、ストレプトマイセス・アンボファシエンス(S.ambofaciens)株
から同定することを可能にした(2つの配列は記載されていない;Stramb
9およびStramb12(配列表を参照されたい))。Sequencing of the PCR products obtained with the a1-a2 primer pair has already been described as belonging to the biosynthetic pathway of plantenolide, the macrolide precursor of spiramycin (European patent application no. EP 0 791 656). ) Made it possible to identify the sequence of the KS gene from a S. ambofaciens strain (two sequences not listed; Stramb
9 and Stramb12 (see sequence listing)).
【0723】
サッカロポリスポラ・エリスラ(S.erythraea)に関しては、該ス
クリーニング方法は、6−デオキシエリスロノリドBのシンテターゼ1(DEB
S1)をコードするGenebank(アクセッション番号M63677)にお
いて既に公開されているモジュール1のKSの配列と同一であるKSの配列(s
acery17)の同定を可能にした。該エリスロマイシン生合成経路と相関し
ないもう1つの配列を同定した。それを配列番号32に示す。For S. erythraea, the screening method is based on 6-deoxyerythronolide B synthetase 1 (DEB
The sequence of KS (s) that is identical to the sequence of KS of module 1 already published in Genebank (accession number M63677) encoding S1)
acery17). Another sequence was identified that did not correlate with the erythromycin biosynthetic pathway. It is shown in SEQ ID NO: 32.
【0724】
結論
種々の微生物からのI型PKSをコードする遺伝子の存在をPCRにより分析
するための方法を開発した。I型ケト−シンテターゼドメインの高度に保存され
た構造は、コドンの選択に関するGCに偏向(バイアス)した縮重プライマーの
使用に基づくPCR法を生み出すことを可能にした。[0724]
Conclusion
Analysis of the presence of type I PKS-encoding genes from various microorganisms by PCR
Developed a method to do. Highly conserved type I keto-synthetase domain
The structure of the degenerate primer is biased towards GC for codon selection.
It has made it possible to generate a usage-based PCR method.
【0725】
このアプローチは、I型ポリケチドの生合成経路に関与する遺伝子またはクラ
スターを同定する可能性を示している。これらの遺伝子のクローニングは、ポリ
ケチドハイブリッドを構築するために後に使用されうる集団の作製を可能にする
。同じ原理を他のクラスの抗生物質に適用することができる。This approach has the potential to identify genes or clusters involved in the biosynthetic pathway of type I polyketides. Cloning of these genes allows the generation of populations that can later be used to construct polyketide hybrids. The same principles can be applied to other classes of antibiotics.
【0726】
ここで得られた結果はまた、サイレントクラスターに属しうる遺伝子の存在を
示している(配列番号30〜32)。The results obtained here also indicate the presence of genes that can belong to the silent cluster (SEQ ID NOs: 30-32).
【0727】
サイレントクラスターの存在はストレプトマイセス・リビダンス(S.liv
idans)において既に立証されており、それらの発現は特異的または多形質
発現性調節体により誘発される(Horinouchiら;Umeyamaら
1996)。これらの結果は、いわゆるサイレント経路に属する遺伝子の検出が
実際に、該二次代謝産物の合成に必要な酵素的段階を該経路のその他の特異的酵
素と共に指令しうる活性な酵素をコードしていることを示唆している。The existence of silent clusters is due to Streptomyces lividans (S. liv.
and their expression is induced by specific or polymorphic regulators (Horinouchi et al .; Umeyama et al.).
1996). These results show that the detection of genes belonging to the so-called silent pathway actually encodes an active enzyme that can direct the enzymatic steps required for the synthesis of the secondary metabolite, along with other specific enzymes of the pathway. Suggesting that
【0728】
ライブラリーのスクリーニング
生産株から有効性が確認されたプライマーペアを使用して、材料および方法の
節に記載の条件下で、スクリーニングを行った。[0728]
Library screening
Using validated primer pairs from production strains,
Screening was performed under the conditions described in Section.
【0729】
a1−a2プライマーペアの存在下、48または96個のクローンのプールか
ら抽出されたコスミドDNAから得られたPCR産物のサイズは約700bpで
あった。したがって、これは、予想された結果と一致している。The size of the PCR product obtained from cosmid DNA extracted from a pool of 48 or 96 clones in the presence of the a1-a2 primer pair was approximately 700 bp. Therefore, this is consistent with the expected results.
【0730】
得られたバンドの強度は様々であったが、標的DNAの各プールに関しては、
ただ1つの増幅バンドが存在した。The intensity of the bands obtained varied, but for each pool of target DNA:
There was only one amplified band.
【0731】
これらの条件下、脱複製(dereplication)後の9個の陽性クロ
ーンに対応する8群の標的DNAを検出した。Under these conditions, 8 groups of target DNAs corresponding to the 9 positive clones after deplication were detected.
【0732】
第2プライマーペアb1−b2で行ったスクリーニングは、それほど特異的で
ない増幅結果を与えた。なぜなら、その700bpのバンドと共に多数の付随(
サテライト)バンドが観察されたからである。それにもかかわらず、これらの陽
性クローンから出発する脱複製(dereplication)の後に、14個
の陽性クローンに対応する9群の標的DNAが検出された。配列決定およびスト
レプトマイセス・リビダンス(S.lividans)の形質転換の工程のため
に、該DNAを抽出した。Screening performed with the second primer pair b1-b2 gave less specific amplification results. Because of the number of attendants (with its 700bp band
This is because the satellite band was observed. Nevertheless, 9 groups of target DNA corresponding to 14 positive clones were detected after deplication starting from these positive clones. The DNA was extracted for the steps of sequencing and transformation of S. lividans.
【0733】
該コスミドの分析
ATに富む部位を認識する酵素DraIでの、PCRにより同定されたコスミ
ドの消化は、23kbより大きな断片を遊離する(図22)。これは、該PCR
法が、高い割合のG+Cを含有する土壌DNAを優先的に標的とすることを示唆
している。この結果は、該コドンの選択に使用したプライマー(これはGCに偏
向(バイアス)している)の縮重によるものである。該インサートは、コスミド
の場合に予想されたとおり、1つの場合(クローンa9B12)を除き23kb
より大きなサイズであり、これは、該コスミドの或るレベルの不安定性を反映し
ているであろう。さらに、選択したすべてのクローンのうち、それらの2つ(G
S.F1およびGS.G11)だけが、同じ制限プロフィールを示し、このこと
は、該ライブラリーにおける低レベルの重複性を示している。[0733]
Analysis of the cosmid
Kosumi identified by PCR with the enzyme DraI recognizing AT-rich site
Digestion of cleaves releases fragments larger than 23 kb (Figure 22). This is the PCR
Suggests that the method preferentially targets soil DNA containing a high proportion of G + C
is doing. This result indicates that the primer used to select the codon (which is biased towards GC
This is due to the degeneracy of (biasing). The insert is a cosmid
23 kb except for one case (clone a9B12) as expected for
Larger size, which reflects some level of instability of the cosmid
Will be. In addition, of all the selected clones, two of them (G
S. F1 and GS. G11) only showed the same restriction profile, which
Indicates a low level of redundancy in the library.
【0734】
選択したコスミドを、PEG 1000の存在下のプロトプラストの形質転換
によりストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces livi
dans)内に導入した。該形質転換効率は、使用したコスミドDNA 1μg
当たり30〜1000形質転換体の範囲である。Selected cosmids were transformed with Streptomyces lividans by transformation of protoplasts in the presence of PEG 1000.
(dans). The transformation efficiency was 1 μg of cosmid DNA used
The range is 30 to 1000 transformants per unit.
【0735】
土壌PKS I遺伝子の配列決定および系統発生的分析
純粋な株に関して開発されたPCR法を、該ライブラリーのコスミドに関して
記載されているとおりに用い、そのようにして24個のクローンを同定した。[0735]
Sequencing and phylogenetic analysis of the soil PKS I gene
The PCR method developed for pure strains was used for the cosmids of the library.
Used as described, 24 clones were thus identified.
【0736】
2つのプール(48個のクローン)および8個の唯一(ユニーク)のクローン
のDNAからの約700bpのPCR産物を、アガロースゲル上での精製の後に
クローニングし、配列決定した。これは11個の配列の同定を可能にした。A ˜700 bp PCR product from the DNA of the two pools (48 clones) and the 8 unique clones was cloned and sequenced after purification on agarose gel. This allowed the identification of 11 sequences.
【0737】
土壌PKS Iの推定タンパク質配列の、種々の微生物の他のPKS Iに対
するアライメント(図24)は、β−ケトアシルシンテターゼの活性部位のコン
センサス領域に対応する高度に保存された領域の存在を示している。Alignment of the deduced protein sequence of soil PKS I to other PKS I of various microorganisms (FIG. 24) shows the presence of a highly conserved region corresponding to the consensus region of the active site of β-ketoacyl synthetases. Is shown.
【0738】
「コドン優先(codon preference)」法(Gribskov
ら,1984;Bibbら,1984)で得られた配列の分析は、単一のリーデ
ィングフレーム内のG+Cに富むコドンの使用における強い偏向(バイアス)の
存在を示した。このリーディングフレームに従い推定されるタンパク質は、公知
I型KSに対して強い類似性を示している(Blastプログラム)。特に、該
土壌からのKSの配列と該エリスロマイシンクラスターのKSの配列との類似性
は約53%である。The “codon preference” method (Gribskov
Et al., 1984; Bibb et al., 1984) showed the presence of a strong bias in the use of G + C rich codons within a single reading frame. Proteins predicted according to this reading frame show strong similarity to known type I KS (Blast program). In particular, the similarity between the KS sequence from the soil and the KS sequence of the erythromycin cluster is about 53%.
【0739】
プールの脱複製(dereplication)および唯一のクローンの同定
の後、このクローンから得られたPCR産物の配列は、該プールのものと同一で
あり、このことは、用いた方法の信頼性を証明している。After deplication of the pool and identification of the unique clone, the sequence of the PCR product obtained from this clone was identical to that of the pool, which indicated the reliability of the method used. Has proved.
【0740】
クローンのPCR産物の配列の分析は、3つの異なるKSI遺伝子の、信頼さ
れうる同定を可能にした。これらの配列の1つ(配列番号34)は、もう1つの
プールの配列に対して98.7%の類似性を有し、このことは、それらが同一酵
素をコードしていることを示している。残りの2つの配列は異なるが、強い相同
性を示す。Analysis of the sequences of the PCR products of the clones allowed the reliable identification of three different KSI genes. One of these sequences (SEQ ID NO: 34) has 98.7% similarity to the sequence of the other pool, indicating that they encode the same enzyme. There is. The remaining two sequences differ but show strong homology.
【0741】
I型IKSをコードする遺伝子を含有する二次代謝産物の生合成経路の土壌D
NAライブラリーにおけるクローニングおよび同定は、本発明において初めて記
載されるものである。Soil D of the secondary metabolite biosynthetic pathway containing the gene encoding type I IKS
Cloning and identification in NA libraries is the first described in the present invention.
【0742】
該土壌配列におけるG+Cの高い割合は、それらが、放線菌の場合に類似した
コドン使用頻度を有するゲノムに由来しうることを示唆している。The high proportion of G + C in the soil sequence suggests that they may be derived from a genome with similar codon usage in the case of actinomycetes.
【0743】
文献から入手されるデータは限られたものであるが、I型PKSをコードする
遺伝子は、該ゲノム内のそれらの物理的体制、サイズおよび各遺伝子内に含有さ
れるモジュール数の点で非常に多様化されていることが公知である。Although the data available from the literature are limited, the genes encoding type I PKS are in terms of their physical organization in the genome, size and number of modules contained within each gene. It is known that they are very diverse.
【0744】
単一のクローンに由来する幾つかのドメインの存在は、それらが不斉(非対称
)ポリケチドクラスターに属することを証明するものである。1つの場合には、
2つのクローンはコンティグーム(contiguum)を形成しているらしい
。なぜなら、それらは、KSドメインの同一配列を共有しているからである。The presence of several domains derived from a single clone proves that they belong to an asymmetric (asymmetric) polyketide cluster. In one case,
It seems that the two clones form a contigum. Because they share the same sequence of the KS domain.
【0745】
PKSIの合成に関与する遺伝的領域のサイズは、ペニシリンの数kbからパ
ラマイシンの約120kbまでの範囲である。したがって、該コスミドインサー
トのサイズは、ほとんどの複合クラスターの発現には十分でないかもしれない。The size of the genetic region involved in PKSI synthesis ranges from a few kb of penicillin to about 120 kb of paramycin. Therefore, the size of the cosmid insert may not be sufficient for expression of most complex clusters.
【0746】
PKS IIと同様に反復して作用しうる及び芳香族ポリケチドの合成を制御
しうるPKS Iをコードする遺伝子が既に記載されている(Jae−Hyuk
ら,1995)。土壌PKS Iクラスターの研究は、この分野における更なる
新規性を提供しうる。The gene encoding PKS I, which can act as iteratively as PKS II and regulate the synthesis of aromatic polyketides, has already been described (Jae-Hyuk).
Et al., 1995). The study of soil PKS I clusters could provide further novelty in this field.
【0747】
5.ポリケチドシンテターゼをコードする6個の遺伝子の同定
本実施例に記載のプロトコールに従い該コスミドライブラリーのスクリーニン
グを継続したところ、本発明者らは、ポリケチドシンターゼ型のポリペプチドを
コードする幾つかのオープンリーディングフレームを含有する34071bpの
挿入物を含有するコスミドクローンを同定した。[0747]
5. Identification of 6 genes encoding polyketide synthetases
The screen of the cosmid library was screened according to the protocol described in this example.
Continuing the study, the present inventors found that the polyketide synthase-type polypeptide was
34071 bp containing several open reading frames that encode
A cosmid clone containing the insert was identified.
【0748】
より詳しくは、該ライブラリーをスクリーニングすることによりこのようにし
て同定されたコスミドは、ポリケチドシンターゼポリペプチドまたは非常に密接
に関連したポリペプチド、非リボソームシンターゼペプチドをコードする6個の
オープンリーディングフレームを含有する。More particularly, the cosmids thus identified by screening the library were 6 open, encoding polyketide synthase polypeptides or very closely related polypeptides, non-ribosomal synthase peptides. Contains a reading frame.
【0749】
該コスミドの完全なヌクレオチド配列は、配列表の配列配列番号113を構成
する。配列配列番号113に含有されるDNA挿入物は、種々のポリケチドシン
ターゼをコードするヌクレオチド配列の相補的ヌクレオチド配列(−鎖)を構成
する。The complete nucleotide sequence of the cosmid constitutes SEQ ID NO: 113 of the Sequence Listing. The DNA insert contained in SEQ ID NO: 113 constitutes the complementary nucleotide sequence (-strand) of the nucleotide sequence encoding the various polyketide synthases.
【0750】
ポリケチドシンターゼポリペプチドをコードするオープンリーディングフレー
ム(+鎖)を含む図36のコスミドに含有されるDNA挿入物のヌクレオチド配
列を、図37に図示する。該配列は、配列表の配列配列番号114を構成する。The nucleotide sequence of the DNA insert contained in the cosmid of Figure 36 containing the open reading frame (+ strand) encoding the polyketide synthase polypeptide is illustrated in Figure 37. The sequence constitutes sequence SEQ ID NO: 114 in the sequence listing.
【0751】
さらに、このコスミドのDNA挿入物に含有される種々のオープンリーディン
グフレームの詳細な地図を図37に示す。Further, a detailed map of various open reading frames contained in the DNA insert of this cosmid is shown in FIG.
【0752】
このコスミドのDNA挿入物に含有されるオープンリーディングフレームを含
むヌクレオチド配列の特性を、以下に詳しく説明する。The characteristics of the nucleotide sequence containing the open reading frame contained in the DNA insert of this cosmid are detailed below.
【0753】
ORF1配列
orf1配列は、4615ヌクレオチド長の部分オープンリーディングフレー
ムを含む。この配列は、配列配列番号114のヌクレオチド1位から始まりヌク
レオチド4615位で終わる配列配列番号115を構成する。[0753]
ORF1 array
The orf1 sequence has a partial open reading frame of 4615 nucleotides in length.
Including This sequence begins at nucleotide position 1 of SEQ ID NO: 114 and is
Sequence SEQ ID NO: 115, ending at position 4615 of Leotide.
【0754】
配列配列番号115は1537アミノ酸のORF1ポリペプチドをコードし、
このポリペプチドは配列配列番号121を構成する。SEQ ID NO: 115 encodes a 1537 amino acid ORF1 polypeptide,
This polypeptide constitutes SEQ ID NO: 121.
【0755】
配列配列番号121のポリペプチドは、非リボソームシンターゼペプチドに関
連している。このポリペプチドは、Genbankデータベースにおいてアクセ
ッション番号「emb CACO1604.1」で照会されるアナベナ(Ana
baena)sp.90のシンターゼペプチドに対して37%のアミノ酸同一性
度を有する。The polypeptide of SEQ ID NO: 121 is related to a non-ribosomal synthase peptide. This polypeptide is referred to in the Genbank database with the accession number "emb CACO1604.1".
baena) sp. It has 37% amino acid identity with 90 synthase peptides.
【0756】
ORF2配列
orf2ヌクレオチド配列は8301ヌクレオチド長であり、配列配列番号1
14のヌクレオチド4633位から始まりヌクレオチド12933位で終わる配
列配列番号116を構成する。[0756]
ORF2 array
The orf2 nucleotide sequence is 8301 nucleotides long and is SEQ ID NO: 1.
14 nucleotides starting at nucleotide 4633 and ending at nucleotide 12933
Configure the column array number 116.
【0757】
ORF2配列は2766アミノ酸のORF2ペプチドをコードし、このポリペ
プチドは配列配列番号122を構成する。The ORF2 sequence encodes the 2766 amino acid ORF2 peptide, which polypeptide comprises SEQ ID NO: 122.
【0758】
配列配列番号122のポリペプチドは、Genbankデータベースからアク
セス番号「gb AAF 19812.1」で照合されるスチグマテラ・オーラ
ンチアカ(Stigmatella aurantiaca)のMtaD配列に
対して41%のアミノ酸配列同一性を有する。The polypeptide of SEQ ID NO: 122 has 41% amino acid sequence identity to the MtaD sequence of Stigmatella aurantia collated by the access number "gb AAF 19812.1" from the Genbank database. .
【0759】 ORF2ポリペプチドはポリケチドシンターゼを構成する。[0759] The ORF2 polypeptide constitutes polyketide synthase.
【0760】
ORF3配列
orf3ヌクレオチド配列は5292ヌクレオチド長であり、配列配列番号1
17を構成する。配列配列番号117は、配列配列番号114のヌクレオチド1
2936位から始まりヌクレオチド18227位で終わる配列に対応する。[0760]
ORF3 array
The orf3 nucleotide sequence is 5292 nucleotides long and is SEQ ID NO: 1.
Make up 17. SEQ ID NO: 117 is nucleotide 1 of SEQ ID NO: 114.
It corresponds to the sequence starting at position 2936 and ending at nucleotide position 18227.
【0761】
ヌクレオチド配列配列番号117は1763アミノ酸のORF3ポリケチドシ
ンターゼポリペプチドをコードし、このポリペプチドは本発明の配列配列番号1
23を構成する。The nucleotide sequence SEQ ID NO: 117 encodes a 1763 amino acid ORF3 polyketide synthase polypeptide, which polypeptide is the sequence SEQ ID NO: 1 of the invention.
Make up 23.
【0762】
配列配列番号123のORF3ポリペプチドは、Genbankデータベース
からアクセス番号「gb AAF 19810.1」で照合されるスチグマテラ
・オーランチアカ(Stigmatella aurantiaca)のMta
B配列に対して42%のアミノ酸同一性を有する。The ORF3 polypeptide of SEQ ID NO: 123 is a Mta of Stigmatella aurantiaca which is collated from the Genbank database by the accession number “gb AAF 19810.1”.
It has 42% amino acid identity to the B sequence.
【0763】
ORF4配列
orf4ヌクレオチド配列は6462ヌクレオチド長であり、本発明の配列配
列番号118を構成する。[0763]
ORF4 array
The orf4 nucleotide sequence is 6462 nucleotides long, and
Configure column number 118.
【0764】
ヌクレオチド配列配列番号118は、ヌクレオチド配列配列番号114のヌク
レオチド18224位から始まりヌクレオチド24685位で終わる配列に対応
する。Nucleotide sequence SEQ ID NO: 118 corresponds to the sequence of nucleotide sequence SEQ ID NO: 114 starting at nucleotide position 18224 and ending at nucleotide position 24685.
【0765】
ヌクレオチド配列配列番号118は2153アミノ酸のORF4ポリケチドシ
ンターゼポリペプチドをコードし、このポリペプチドは本発明の配列配列番号1
24を構成する。The nucleotide sequence SEQ ID NO: 118 encodes a 2153 amino acid ORF4 polyketide synthase polypeptide, which polypeptide is SEQ ID NO: 1 of the invention.
Make up 24.
【0766】
配列配列番号124のORF4ポリペプチドは、Genbankデータベース
からアクセス番号「gb AAF62883.1」で照合されるソランギウム・
セルロスム(Sorangium cellulosum)のepoD配列に対
して46%のアミノ酸配列同一性を有する。The ORF4 polypeptide of SEQ ID NO: 124 is identified as Sorangium •, collated by the access number “gb AAF62883.1” from the Genbank database.
It has 46% amino acid sequence identity to the epoD sequence of Sorangium cellulosum.
【0767】
ORF5配列
orf5ヌクレオチド配列は5088ヌクレオチド長であり、本発明の配列配
列番号119を構成する。[0767]
ORF5 array
The orf5 nucleotide sequence is 5088 nucleotides long and
Configure column number 119.
【0768】
配列配列番号119は、ヌクレオチド配列配列番号114のヌクレオチド24
682位から始まりヌクレオチド29769位で終わる配列に対応する。SEQ ID NO: 119 is nucleotide 24 of the nucleotide sequence SEQ ID NO: 114.
It corresponds to the sequence starting at position 682 and ending at nucleotide 29769.
【0769】
ヌクレオチド配列配列番号119は1695アミノ酸のORF5ポリケチドシ
ンターゼポリペプチドをコードし、このポリペプチドは本発明の配列配列番号1
25を構成する。The nucleotide sequence SEQ ID NO: 119 encodes a 1695 amino acid ORF5 polyketide synthase polypeptide, which polypeptide is a SEQ ID NO: 1 sequence of the invention.
Make up 25.
【0770】
配列配列番号125のORF5ポリケチドシンターゼポリペプチドは、Gen
bankデータベースからアクセス番号「gb AAF62883.1」で照合
されるソランギウム・セルロシウム(Sorangium cellulosi
um)のepod配列に対して43%のアミノ酸同一性を有する。The ORF5 polyketide synthase polypeptide of SEQ ID NO: 125 is Gen
Sorangium cellulosium collated by access number "gb AAF62883.1" from the bank database
um) epod sequence with 43% amino acid identity.
【0771】
ORF6配列
orf6ヌクレオチド配列は4306ヌクレオチド長であり、本発明の配列配
列番号120を構成する。ヌクレオチド配列配列番号120は、配列配列番号1
14のヌクレオチド29766位から始まりヌクレオチド34071位で終わる
配列に対応する。[0771]
ORF6 array
The orf6 nucleotide sequence is 4306 nucleotides long, and
Configure column number 120. The nucleotide sequence SEQ ID NO: 120 is SEQ ID NO: 1.
Start at nucleotide 29766 at position 14 and end at nucleotide 34071
Corresponds to an array.
【0772】
配列配列番号120は、ポリケチドシンターゼ型の1434アミノ酸のORF
6ポリペプチドをコードする部分オープンリーディングフレームを含有し、この
ポリペプチドは本発明の配列配列番号126を構成する。SEQ ID NO: 120 is a polyketide synthase form of the 1434 amino acid ORF
It contains a partial open reading frame encoding 6 polypeptides, which constitutes SEQ ID NO: 126 of the invention.
【0773】
配列配列番号126のポリペプチドは、Genbankデータベースからアク
セス番号「gb AAF62883.1」で照合されるソランギウム・セルロス
ム(Sorangium cellulosum)のepoD配列に対して43
%のアミノ酸同一性を有する。The polypeptide of SEQ ID NO: 126 is 43 against the epoD sequence of Sorangium cellulosum matched by the access number "gb AAF62883.1" from the Genbank database.
It has a% amino acid identity.
【0774】 実施例15:ストレプトマイセスにおける組込み型BACタイプのシャトルベ クターの構築 ストレプトマイセスにおける組込み型および接合型BACタイプのシャトルベ クターの構築 15.1 ベクターpMBD−1の構築 以下の工程に従い、ベクターBAC pMBD−1を得た。[0774] Example 15: Built-in BAC type shuttle probe in Streptomyces Construction Built-in and mated BAC-type shuttle probes in Streptomyces Construction 15.1 Construction of vector pMBD-1 The vector BAC pMBD-1 was obtained according to the following steps.
【0775】
工程1:
ベクターpOSVO10を酵素PsTIおよびBstZ171での消化に付し
て、6.3kbのヌクレオチド断片を得た。 Step 1 : Vector pOSVO10 was digested with the enzymes PsTI and BstZ171 to give a 6.3 kb nucleotide fragment.
【0776】
工程2:
ベクターpDNR−1を酵素PstIおよびPvuIIで消化して、4 41
5kbのヌクレオチド断片を得た。 Step 2 : The vector pDNR-1 was digested with the enzymes PstI and PvuII and 441
A 5 kb nucleotide fragment was obtained.
【0777】
工程3:
ベクターpOSV017に由来する6.3kbのヌクレオチド断片を、連結に
より、ベクターpDNR−1に由来する4.15kbの断片と融合させて、ベク
ターpMBD−1を得た(図30に示すとおり)。 Step 3 : The 6.3 kb nucleotide fragment derived from the vector pOSV017 was fused by ligation with the 4.15 kb fragment derived from the vector pDNR-1 to obtain the vector pMBD-1 (see FIG. 30). As shown).
【0778】
15.2 ベクターpMBD−2の構築
ベクターpMBD−2は、「φc31 int−Ωhyg」組込みボックスを
含有するBACタイプのベクターである。[0778]
15.2 Construction of vector pMBD-2
The vector pMBD-2 has a "φc31 int-Ωhyg" built-in box.
It is a BAC type vector contained.
【0779】
φc31は、十分に位置決定された付着部位(attP)を有する広い宿主ス
ペクトルのテンペレートファージである。φc31 int断片は、ストレプト
マイセス・リビダンス(Streptomyces Lividans)の染色
体内への該プラスミドの組込みを誘導しうるアクチノファージφc31の最小断
片である。Φc31 is a broad host-spectrum temperate phage with well-located adhesion sites (attP). The φc31 int fragment is the smallest fragment of actinophage φc31 capable of inducing the integration of the plasmid into the chromosome of Streptomyces lividans.
【0780】
Ωhygは、大腸菌(E.coli)およびストレプトマイセス・リビダンス
(S.Lividans)におけるハイグロマイシン耐性を付与しうるΩインタ
ーポゾン(interposon)の誘導体である。Ωhyg is a derivative of the Ωinterposon that can confer hygromycin resistance in E. coli and S. lividans.
【0781】
φc31組込み系を含有するBACベクターは、Sosioら(2000)お
よび1999年12月29日付け公開のPCT特許出願第99/6734号に記
載されている。BAC vectors containing the φc31 integration system are described in Sosio et al. (2000) and PCT Patent Application No. 99/6734 published December 29, 1999.
【0782】 以下の工程に従い、ベクターBAC pmBD−2を構築した。[0782] The vector BAC pmBD-2 was constructed according to the following steps.
【0783】
工程1:大腸菌(E.coli)マルチコピープラスミドにおけるφc31i
nt Ωhyg組込みボックスの構築
まず、φc31int断片を、以下のプライマーのペアを使用してプラスミド
pOJ436から増幅する。 Step 1 : φc31i in E. coli multicopy plasmid
Construction of nt Ωhyg integration box First, the φc31int fragment is amplified from plasmid pOJ436 using the following primer pairs.
【0784】
・プライマーEVφc31I(配列番号109)(これは、該φc31配列の
5’末端内へのEcoRV部位の導入を可能にする)およびプライマーBIIφ
c31F(配列番号110)(これは、該φc31配列の3’末端内へのBgL
II部位の導入を可能にする)。• Primer EVφc31I (SEQ ID NO: 109), which allows the introduction of an EcoRV site within the 5'end of the φc31 sequence and primer BIIφ.
c31F (SEQ ID NO: 110) (this is the BgL into the 3'end of the φc31 sequence
II site can be introduced).
【0785】
Blondelet−Rouault(1997)に記載のプラスミドpHP
45 Ωhygの、BamHI酵素を使用する消化により、該Ωhyg断片を得
た。The plasmid pHP described in Blondelet-Rouault (1997).
Digestion of 45 Ωhyg using the BamHI enzyme yielded the Ωhyg fragment.
【0786】
次に、φc31 int−Ωhyg組込みボックスを、酵素BglIIおよび
EcoRVで消化されたベクターpMCS5内にクローニングした。The φc31 int-Ωhyg integration box was then cloned into the vector pMCS5 digested with the enzymes BglII and EcoRV.
【0787】
工程2:ベクターpMBD−2の構築
Frengenら(1999)に記載の細菌人工染色体pBAce3.6を酵
素NheIで消化し、ついで酵素Ecoポリメラーゼで処理した。[0787]
Step 2: Construction of vector pMBD-2
Fermentation of bacterial artificial chromosome pBAce3.6 described in Frengen et al. (1999).
Digested with elemental NheI and then treated with the enzyme Eco polymerase.
【0788】
次に、ベクターpMCS5 φc31 int−Ωhygを酵素SnaBIお
よびEcoRVで消化して、該組込みボックスを回収した。Next, the vector pMCS5 φc31 int-Ωhyg was digested with the enzymes SnaBI and EcoRV to recover the integration box.
【0789】 ベクターpMBD2の詳細な地図を図31に示す。[0789] A detailed map of the vector pMBD2 is shown in FIG.
【0790】
15.3 ベクターpMBD−3の構築
ベクターpMBD−3は、選択マーカーΩhygを含む、BACタイプの組込
み型(φc31 int)および接合型(OriT)ベクターである。[0790]
15.3 Construction of vector pMBD-3
The vector pMBD-3 contains a BAC type integration containing the selectable marker Ωhyg.
It is a type (φc31 int) and mating type (OriT) vector.
【0791】 ベクターpMBD−3の地図およびその構築方法を、図31に示す。[0791] A map of the vector pMBD-3 and its construction method are shown in FIG.
【0792】
pacI制限部位を含有する配列配列番号111および配列番号112のプラ
イマーのペアを使用して、プラスミドpOJ436から出発してOriT遺伝子
を増幅することにより、ベクターpMBD−3を得た。Vector pMBD-3 was obtained by amplifying the OriT gene starting from plasmid pOJ436 using the primer pair of SEQ ID NO: 111 and SEQ ID NO: 112 containing a pacI restriction site.
【0793】
プライマー配列番号111および配列番号112を使用して増幅されたヌクレ
オチド断片を、PacI酵素で予め消化されたベクターpMBD2内にクローニ
ングした。ベクターpMBD−3の構築に関するスキームを図31に示す。The nucleotide fragment amplified using the primers SEQ ID NO: 111 and SEQ ID NO: 112 was cloned into the vector pMBD2 which was pre-digested with PacI enzyme. The scheme for the construction of vector pMBD-3 is shown in FIG.
【0794】 15.4 ベクターpMBD−4の構築 ベクターpMBD−4の詳細な地図を図32に示す。[0794] 15.4 Construction of vector pMBD-4 A detailed map of the vector pMBD-4 is shown in FIG.
【0795】
ベクターpMBD−4は、ベクターpCYTAC2内にφc31 int−Ω
hyg組込みボックスをクローニングすることにより得た。The vector pMBD-4 was cloned into the vector pCYTAC2 with φc31 int-Ω.
Obtained by cloning the hyg integration box.
【0796】 15.5 ベクターpMBD−5の構築 ベクターpMBD−5の構築に関するスキームを図33に示す。[0796] 15.5 Construction of vector pMBD-5 The scheme for the construction of vector pMBD-5 is shown in FIG.
【0797】
ベクターpMBD−5は、図33に示すベクターpMBD−1の2つのlox
P部位間に含まれるヌクレオチド断片を、pBTP3と称されるBACベクター
内に含有されるloxP部位で組換えることにより構築した。プラスミドpBT
P3の詳細な地図を図34に示す。Vector pMBD-5 is the two lox of vector pMBD-1 shown in FIG.
The nucleotide fragment contained between the P sites was constructed by recombination at the loxP site contained within the BAC vector called pBTP3. Plasmid pBT
A detailed map of P3 is shown in FIG.
【0798】
15.6 ベクターpMBD−6の構築
ベクターpMBD−1の2つのloxP部位内に含まれるヌクレオチド断片を
BAC pBeloBac11ベクターのloxP部位内に組換えることにより
、ベクターpMBD−6を構築した(図35に記載のとおり)。[0798]
15.6 Construction of vector pMBD-6
The nucleotide fragment contained within the two loxP sites of the vector pMBD-1
By recombination within the loxP site of the BAC pBeloBac11 vector
, Vector pMBD-6 was constructed (as described in FIG. 35).
【0799】[0799]
【表2】 [Table 2]
【0800】[0800]
【表3】 [Table 3]
【0801】[0801]
【表4】 [Table 4]
【0802】[0802]
【表5】 [Table 5]
【0803】[0803]
【表6】 [Table 6]
【0804】[0804]
【表7】 [Table 7]
【0805】[0805]
【表8】 [Table 8]
【0806】[0806]
【表9】 [Table 9]
【0807】 (参考文献)[0807] (References)
【0808】[0808]
【表10】 [Table 10]
【配列表】 [Sequence list]
【図1】
図1は、実施例1に記載のプロトコール1、2、3n、4a、4b、5aおよ
び5bに従い行う種々の細胞溶解工程のスキームを示す。FIG. 1 shows a scheme of various cell lysis steps performed according to the protocols 1, 2, 3n, 4a, 4b, 5a and 5b described in Example 1.
【図2】
図2は、種々の細胞溶解処理(プロトコール1〜5、図1を参照されたい)の
後に300mgの土壌番号3(St Andre海岸)から抽出したDNAの0
.8%アガロースゲル上での電気泳動を示す。M:ラムダファージ分子量マーカ
ー。FIG. 2 shows that 0 mg of DNA extracted from 300 mg of soil No. 3 (St Andre coast) after various cell lysis treatments (protocols 1-5, see FIG. 1).
. Electrophoresis on an 8% agarose gel is shown. M: Lambda phage molecular weight marker.
【図3】
図3は、処理1〜5(図1を参照されたい)の後に培養した放線菌類の種々の
属の比率を示す。cfu(コロニー形成単位)値は、この群の細菌に選択的な培
地上で測定した。合計約400個のコロニーを分析した。FIG. 3 shows the proportions of various genera of actinomycetes cultured after treatments 1-5 (see FIG. 1). Cfu (colony forming units) values were measured on media selective for this group of bacteria. A total of about 400 colonies were analyzed.
【図4】
図4は、粉砕の前(G)または後(G*)に種々の濃度で土壌に加えたHin
dIIIで消化したラムダファージDNAの回収を示す。処理T(熱ショック)
およびS(超音波処理)は追加的な細胞溶解処理である。ドットブロットハイブ
リダイゼーション後のホスホイメージャーでの分析により、該定量を行った。各
土壌のサンプルを、加えたラムダファージの各濃度に使用した。該土壌の特徴を
表1に示す。加えた10〜15μg pf DNAに対応するサンプルは処理し
なかった。FIG. 4 shows Hin added to soil at various concentrations before (G) or after (G * ) milling.
6 shows recovery of lambda phage DNA digested with dIII. Treatment T (heat shock)
And S (sonication) are additional cell lysis treatments. The quantification was performed by analysis on a phosphoimager after dot blot hybridization. Samples of each soil were used for each concentration of lambda phage added. The characteristics of the soil are shown in Table 1. Samples corresponding to the added 10-15 μg pf DNA were untreated.
【図5】
図5は、プロトコール1、2、3、5aおよび5bに従い土壌番号3から抽出
したDNAのPCR増幅を示す。常在ストレプトスポランギウム種(Strep
tosporangium spp.)を標的化するために、プライマーFGP
S 122およびFGPS 350(表2)を使用した。該抽出DNAは、未希
釈で又は10倍および100倍の希釈度で使用した。M:123bpの分子量マ
ーカー(Gibco BRL)、C:DNAを含まない増幅対照。FIG. 5 shows PCR amplification of DNA extracted from soil number 3 according to Protocols 1, 2, 3, 5a and 5b. Resident Streptosporangium species (Strep
tosporangium spp. ) For targeting
S 122 and FGPS 350 (Table 2) were used. The extracted DNA was used undiluted or at 10-fold and 100-fold dilutions. M: 123 bp molecular weight marker (Gibco BRL), C: amplification control without DNA.
【図6】
図6は、ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)OS48
.3の芽胞または菌糸体を種々の濃度で該土壌に接種した後に抽出されたDNA
の量を示す。該土壌に加えた菌糸体の量は、発芽培地に接種した芽胞の数に対応
する。該芽胞の約50%が発芽し、該発芽芽胞菌糸に含まれる細胞またはゲノム
の数は測定しなかった。したがって、接種した芽胞および菌糸体の量は、直接的
には比較され得ない。該抽出プロトコールは、プロトコール6(材料および方法
の節を参照されたい)に従い行った。記号(’)は、該抽出バッファー内にRN
Aが含まれていたことを示す。該標的DNAはプライマーFGPS 516およ
びFGPS 517でのPCRにより増幅し、該定量は、プローブFGPS 5
18を使用するドットブロットハイブリダイゼーション後のホスホイメージャー
で行った。各土壌のサンプルを菌糸または芽胞の各濃度に使用した。該土壌の特
徴を表1に示す。6 is a diagram of S. lividans OS48.
. DNA extracted after inoculating the soil with various concentrations of spores or mycelium of No. 3
Indicates the amount of The amount of mycelium added to the soil corresponds to the number of spores inoculated into the germination medium. About 50% of the spores germinated and the number of cells or genome contained in the germinated spore hyphae was not determined. Therefore, the amount of inoculated spores and mycelia cannot be directly compared. The extraction protocol was performed according to Protocol 6 (see Materials and Methods section). The symbol (') indicates the RN in the extraction buffer.
It indicates that A was included. The target DNA was amplified by PCR with primers FGPS 516 and FGPS 517 and the quantification was performed using the probe FGPS 5
Performed on a phosphoimager after dot blot hybridization using 18. Samples of each soil were used for each concentration of hyphae or spores. The characteristics of the soil are shown in Table 1.
【図7−a)】
図7は、該土壌DNAライブラリー内に含まれる16S rDNA配列を培養
参照細菌に対して配置するNeighbour Joiningアルゴリズムで
得られた系統樹を表す。グレーの表示:該ライブラリーのクローンのプールから
得られた配列。
100回の繰返しの再サンプリングの後のブートストラップ値が、集合点に示
されている。目盛り線は、部位当たりの置換の数を示す。Genbankデータ
ベース内の配列のアクセス番号が括弧内に示されている。FIG. 7-a) FIG. 7 represents a phylogenetic tree obtained by the Neighbour Joining algorithm in which the 16S rDNA sequence contained in the soil DNA library is arranged with respect to a culture reference bacterium. Gray display: sequences obtained from a pool of clones of the library. The bootstrap value after 100 iterations of resampling is shown at the aggregation point. The scale line shows the number of substitutions per site. The access numbers for the sequences in the Genbank database are shown in parentheses.
【図7−b)】
図7は、該土壌DNAライブラリー内に含まれる16S rDNA配列を培養
参照細菌に対して配置するNeighbour Joiningアルゴリズムで
得られた系統樹を表す。グレーの表示:該ライブラリーのクローンのプールから
得られた配列。
100回の繰返しの再サンプリングの後のブートストラップ値が、集合点に示
されている。目盛り線は、部位当たりの置換の数を示す。Genbankデータ
ベース内の配列のアクセス番号が括弧内に示されている。FIG. 7-b) FIG. 7 represents a phylogenetic tree obtained by the Neighbour Joining algorithm in which the 16S rDNA sequence contained in the soil DNA library is arranged with respect to a culture reference bacterium. Gray display: sequences obtained from a pool of clones of the library. The bootstrap value after 100 iterations of resampling is shown at the aggregation point. The scale line shows the number of substitutions per site. The access numbers for the sequences in the Genbank database are shown in parentheses.
【図8】 図8は、ベクターpOSint1のスキームを表す。[Figure 8] FIG. 8 represents the scheme of the vector pOSint1.
【図9】 図9は、ベクターpWED1のスキームを表す。[Figure 9] FIG. 9 represents the scheme of the vector pWED1.
【図10】
図10は、ベクターpWE15(ATCC番号37503)のスキームを表す
。FIG. 10 represents the scheme of the vector pWE15 (ATCC No. 37503).
【図11】 図11は、ベクターpOS700Iのスキームを表す。FIG. 11 FIG. 11 represents the scheme of the vector pOS700I.
【図12】 図12は、ベクターpOSV010のスキームを表す。[Fig. 12] FIG. 12 represents the scheme of the vector pOSV010.
【図13】
図13は、ベクターpOSV303の構築中にプラスミドpOSV010内に
挿入された「cos」部位を含有する断片を表す。FIG. 13 represents a fragment containing the “cos” site inserted into plasmid pOSV010 during construction of vector pOSV303.
【図14】 図14は、ベクターpOSV303のスキームを表す。FIG. 14 FIG. 14 represents the scheme of the vector pOSV303.
【図15】 図15は、ベクターpE116のスキームを表す。FIG. 15 FIG. 15 represents the scheme of the vector pE116.
【図16】 図16は、ベクターpOS700Rのスキームを表す。FIG. 16 FIG. 16 represents the scheme of the vector pOS700R.
【図17】 図17は、ベクターpOSV001のスキームを表す。FIG. 17 FIG. 17 represents the scheme of the vector pOSV001.
【図18】 図18は、ベクターpOSV002のスキームを表す。FIG. 18 FIG. 18 represents the scheme of the vector pOSV002.
【図19】 図19は、ベクターpOSV014のスキームを表す。FIG. 19 FIG. 19 represents the scheme of the vector pOSV014.
【図20】 図20は、ベクターpBAC11のスキームを表す。FIG. 20 FIG. 20 represents the scheme of the vector pBAC11.
【図21】 図21は、ベクターpOSV403のスキームを表す。FIG. 21 FIG. 21 represents the scheme of the vector pOSV403.
【図22】
図22は、PKS−1オリゴヌクレオチドでスクリーニングしたライブラリー
の陽性クローンを酵素BamHIおよびDraIで消化した後のライブラリーの
DNAの電気泳動ゲルを表す。FIG. 22 shows an electrophoretic gel of the DNA of the library after digesting positive clones of the library screened with PKS-1 oligonucleotides with the enzymes BamHI and DraI.
【図23】
図23は、エス・アルボニガー(S.alboniger)野生型株の産生と
比較した場合の、ストレプトマイセス・リビダンス(S.lividans)組
換え体によるピューロマイシンの産生を示す。Figure 23 shows the production of puromycin by S. lividans recombinants as compared to the production of S. alboniger wild type strains.
【図24】
図24は、土壌PKSと他のPKSの保存された活性部位とのアライメントを
示す。各ペプチドに関する表示内容が示されている。該ベータ−ケトアシルシン
ターゼドメインは、GCG PILEUPプログラム(Wisconsin P
ackage Version 9.1,Genetics Computer
Group,Madison,Wisc)を使用して整列(アライン)させた
。FIG. 24 shows an alignment of soil PKS with the conserved active sites of other PKSs. The display content for each peptide is shown. The beta-ketoacyl synthase domain has the GCG PILEUP program (Wisconsin P
ackage Version 9.1, Genetics Computer
Aligned using Group, Madison, Wisc).
【図25】 図25は、組込み型接合型コスミドの構築を示す。FIG. 25 FIG. 25 shows the construction of an integrative mating cosmid.
【図26】 図26は、組込み型接合型BACの構築を示す。FIG. 26 FIG. 26 shows the construction of a built-in mating BAC.
【図27】 図27は、ベクターpOSV308の構築に関するスキームを示す。FIG. 27 FIG. 27 shows a scheme for the construction of vector pOSV308.
【図28】 図28は、ベクターpOSV306の構築に関するスキームを示す。FIG. 28 FIG. 28 shows a scheme for the construction of vector pOSV306.
【図29】 図29は、ベクターpOSV307に関するスキームを示す。FIG. 29 Figure 29 shows the scheme for the vector pOSV307.
【図30】 図30は、ベクターPMBD−1の構築に関するスキームを示す。FIG. 30 FIG. 30 shows a scheme for the construction of vector PMBD-1.
【図31】
図31は、プラスミドpMBD−2の詳細な地図およびベクターpMBD−3
の構築に関するスキームを示す。FIG. 31. Detailed map of plasmid pMBD-2 and vector pMBD-3.
A scheme for the construction of is shown.
【図32】 図32は、プラスミドpMBD−4の詳細な地図を示す。FIG. 32 Figure 32 shows a detailed map of plasmid pMBD-4.
【図33】
図33は、プラスミドのpMBD−1からのプラスミドpMBD−5の構築に
関するスキームを示す。FIG. 33 shows a scheme for the construction of plasmid pMBD-5 from plasmid pMBD-1.
【図34】 図34は、ベクターpBTP−3の詳細な地図を示す。FIG. 34 Figure 34 shows a detailed map of the vector pBTP-3.
【図35】
図35は、ベクターpMBD−1からのベクターpMBD−6の構築に関する
スキームを示す。FIG. 35 shows a scheme for the construction of vector pMBD-6 from vector pMBD-1.
【図36】
図36は、コスミドa26G1(そのDNA挿入体は、いくつかのポリケチド
シンターゼをコードするオープンリーディングフレームを含有する)の地図を示
す。FIG. 36 shows a map of cosmid a26G1 whose DNA insert contains an open reading frame encoding several polyketide synthases.
【図37】
図37は、いくつかのポリケチドシンターゼをコードする種々のリーディング
フレームが配置されたコスミドa26G1のDNA挿入体(+鎖)を表すスキー
ムである。FIG. 37 is a scheme depicting the DNA insert (+ strand) of cosmid a26G1 arranged with various reading frames encoding several polyketide synthases.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61P 33/02 A61P 35/00 4C086 35/00 37/06 4C087 37/06 C07K 16/40 4H045 C07K 16/40 C12N 1/15 C12N 1/15 1/19 1/19 1/21 1/21 9/10 9/10 C12P 1/00 Z C12P 1/00 C12Q 1/02 C12Q 1/02 1/68 A 1/68 G01N 33/53 M G01N 33/53 33/566 33/566 33/573 A 33/573 C12R 1:465 //(C12N 1/21 C12N 15/00 ZNAA C12R 1:465) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 シモネ,パスカル フランス国、エフ−69100・ビーユルバン ヌ、リユ・ピエール・ボワイアン、55 (72)発明者 クルトワ,ソフイー フランス国、エフ−94220・シヤラント ン・ル・ポン、リユ・ドウ・パリ、165 (72)発明者 カペラノ,カルムラ フランス国、エフ−94120・フオントネ ー・スー・ボア、リユ・ドウ・ヌイイー、 16 (72)発明者 フランク,フランソワ フランス国、エフ−91120・パレゾー、ブ ルバール・ドウ・ロゼール、76 (72)発明者 レナル,アラン フランス国、エフ−91440・ビユル・シユ ール・イベツト、アべニユー・デ・テイイ ユル、52 (72)発明者 バル,マリア ベネズエラ国、メリダ、メリダ・エスタ ド、アパルタメント・42、ピソ・4、エデ フイシオ・10、レスケマル・カルデナル・ キンテロ、アベニユー・カルデナル・キイ ンテラ (72)発明者 スゾノ,グナデイ フランス国、エフ−75002・パリ、リユ・ サン・ソブール、16 (72)発明者 テユフイル,カリーヌ フランス国、エフ−91400・オルセー、ブ ルバール・ドユブルイーユ、39/41 (72)発明者 フロステガード,アサ ノルウエー国、エヌ−1450・ネソドタンゲ ン、フレテバイ・スコーゴスビイ・7 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 BA10 BA67 CA03 CA09 CA20 DA06 DA08 DA11 DA12 EA06 FA15 GA16 HA03 HA12 4B050 CC01 CC03 DD01 EE10 LL01 4B063 QA01 QA12 QA18 QQ06 QQ07 QQ13 QQ15 QQ19 QQ20 QQ98 QR56 QR62 QR75 QR76 QR80 QS24 QS25 4B064 AE41 AF54 CA05 CA06 CA19 CC24 DA01 DA02 4B065 AA26X AA50X AA50Y AA58X AA72X AB01 AC14 BA02 CA29 CA34 CA44 4C086 AA01 AA04 FA02 MA02 MA05 NA14 ZB32 ZB35 ZB37 4C087 AA01 AA03 BC01 BC15 BC30 CA11 CA12 CA13 CA22 MA01 NA14 ZB32 ZB35 ZB37 4H045 AA11 AA30 CA11 DA75 EA50 FA71 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) A61P 33/02 A61P 35/00 4C086 35/00 37/06 4C087 37/06 C07K 16/40 4H045 C07K 16 / 40 C12N 1/15 C12N 1/15 1/19 1/19 1/21 1/21 9/10 9/10 C12P 1/00 Z C12P 1/00 C12Q 1/02 C12Q 1/02 1/68 A 1 / 68 G01N 33/53 M G01N 33/53 33/566 33/566 33/573 A 33/573 C12R 1: 465 // (C12N 1/21 C12N 15/00 ZNAA C12R 1: 465) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG) , CI, CM, GA, GN, G W, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY) , KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU , CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG , SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Simone, Pascal France, F-69100, Beuil-Burbanne, Liu-Pierre-Boyan, 55 (72) Inventor Kurtwa, Sophie France, E-94220, Charenton-le-France Pont, Liuux-de-Paris, 165 (72) Inventor Caperano, Carmela France, F-94120, Fountain sue Bois, Liuux-de-Nouilly, 16 (72) Inventor Frank, Francois France, Ehu -91120, Palaiseau, Boulevard d'Auxerre, 76 (72) Inventor Renal, Alain, France, EF-91440, Biul-Sheur-Ibet, Avenyu-de-Teiyul, 52 (72) Invention Persons Bar, Maria Venezuela, Merida, Merida Estado, Apartament 42, Piso 4, Edificio 10, Lesquemar Cardinal Quintero, Avenir・ Cardenal Quintella (72) Inventor Susono, Gunaday France, F-75002, Paris, Riu Saint-Sabourg, 16 (72) Inventor Téhuil, Karine France, F-91400, Orsay, Boulevard de Ubreuil , 39/41 (72) Inventor Frosteguard, Asa Norway, N-1450, Nesodotangen, Fretebay Skogosviy 7F Term (reference) 4B024 AA01 AA11 BA10 BA67 CA03 CA09 CA20 DA06 DA08 DA11 DA12 EA06 FA15 GA16 HA03 HA12 4B050 CC01 CC03 DD01 EE10 LL01 4B063 QA01 QA12 QA18 QQ06 QQ07 QQ13 QQ15 QQ19 QQ20 QQ98 QR56 QR62 QR75 QR76 QR80 QS24 QS25 4B064 AE41 AF54 CA05 CA06 CA19 CA24 A02 A44A02 A44A02 A44A02 NA14 ZB32 ZB35 ZB37 4C087 AA01 AA03 BC01 BC15 BC30 CA11 CA12 CA13 CA22 MA01 NA14 ZB32 ZB35 ZB37 4H045 AA11 AA30 CA11 DA75 EA50 FA71
Claims (81)
あって、以下の順序の工程、すなわち、 I(a)予備乾燥または予備脱水された土壌サンプルを粉砕することにより微
粒子を得、ついで該微粒子を液体緩衝媒体に懸濁させる工程、 (b)該微粒子中に存在する核酸を抽出する工程、 (c)該核酸を含有する溶液をモレキュラーシーブ上に通過させ、ついで、
核酸に富む溶出画分を回収し、核酸に富む溶出画分を陰イオン交換クロマトグラ
フィー担体上に通過させ、ついで、その精製された核酸を含有する溶出画分を回
収する工程を含んでなる製造方法。1. A method of producing a population of nucleic acids from a soil sample containing organisms, comprising the steps in the following order: I (a) fine particles by grinding a pre-dried or pre-dehydrated soil sample. And then suspending the microparticles in a liquid buffer medium, (b) extracting nucleic acids present in the microparticles, (c) passing a solution containing the nucleic acids over a molecular sieve, and then
A process comprising the steps of recovering an elution fraction rich in nucleic acid, passing the elution fraction rich in nucleic acid onto an anion exchange chromatography carrier, and then recovering the elution fraction containing the purified nucleic acid. Method.
あって、以下の順序の工程、すなわち、 II(i)該環境サンプルを液体媒体中に分散させることにより懸濁液を得、つ
いで該懸濁液を穏やかな攪拌によりホモジナイズ(均質化)する工程、 (ii)該生物と、工程(i)で得られた均質懸濁液のその他の無機および/
または有機構成成分とを、密度勾配上の遠心分離により分離する工程、 (iii)工程(ii)で分離された生物を細胞溶解し、該核酸を抽出する工
程、 (iv)塩化セシウム勾配上で該核酸を精製する工程を含んでなる製造方法。2. A method for producing a population of nucleic acids from an environmental sample containing organisms, the steps in the following order: II (i) a suspension by dispersing the environmental sample in a liquid medium. And then homogenizing the suspension by gentle agitation, (ii) the organism and other minerals and / or other of the homogeneous suspension obtained in step (i).
Alternatively, a step of separating the organic component and the organic component by centrifugation on a density gradient, (iii) cell lysing the organism separated in step (ii), and extracting the nucleic acid, (iv) on a cesium chloride gradient A production method comprising a step of purifying the nucleic acid.
を超音波処理により処理する追加的工程が続く、請求項1記載の製造方法。3. The process according to claim 1, wherein step I- (a) is followed by an additional step of treating the microparticles suspended in the liquid buffer by sonication.
を37℃でインキュベートする工程、 ・SDSを加える工程、 ・該核酸を回収する工程が続く、請求項1記載の製造方法。4. After step I- (a), the following additional steps are carried out: a step of sonicating the fine particles suspended in a liquid buffer; a lysozyme and an acromo after sonication. The method according to claim 1, wherein the step of incubating the suspension at 37 ° C. in the presence of peptidase, the step of adding SDS, and the step of recovering the nucleic acid follow.
り、該微粒子をホモジナイズ(均質化)する工程、 ・該均質懸濁液を凍結させ、ついで融解する工程、 ・融解後、該懸濁液を超音波処理により処理する工程、 ・超音波処理後、リゾチームおよびアクロモペプチダーゼの存在下、該懸濁液
を37℃でインキュベートする工程、 ・SDSを加える工程が続く、請求項1記載の製造方法。5. After step I- (a), the following additional steps are carried out: homogenizing the microparticles by vigorous mixing (vortexing) followed by simple stirring. Freezing the homogenous suspension and then thawing; after thawing, treating the suspension by sonication; after sonication, the suspension in the presence of lysozyme and achromopeptidase. The method according to claim 1, wherein the step of incubating the suspension at 37 ° C. is followed by the step of adding SDS.
載の製造方法。6. The production method according to claim 1, wherein the nucleic acid is a DNA molecule.
核酸をクローニングおよび/または発現ベクター内に挿入することを特徴とする
、組換えベクターの集団の製造方法。7. A method for producing a population of recombinant vectors, which comprises inserting the nucleic acid obtained by the method according to any one of claims 1 to 6 into a cloning and / or expression vector.
する前に、該核酸をそれらのサイズに応じて分離する、請求項7記載の製造方法
。8. The production method according to claim 7, wherein the nucleic acids are separated according to their size before inserting the nucleic acids into a cloning and / or expression vector.
挿入の前に、物理的な破壊により該核酸の平均サイズを実質的に均一にする、請
求項7記載の製造方法。9. The method according to claim 7, wherein the average size of the nucleic acid is made substantially uniform by physical disruption prior to the cloning and / or insertion of the nucleic acid into the expression vector.
型のものである、請求項7記載の製造方法。10. The method according to claim 7, wherein the cloning and / or expression vector is of the fasmid type.
のものである、請求項7記載の製造方法。11. The production method according to claim 7, wherein the cloning and / or expression vector is of the cosmid type.
ストレプトマイセス(Streptomyces)においては組込み型であるコ
スミドである、請求項11記載の製造方法。12. The method according to claim 11, which is a cosmid that is replicative in E. coli and integrative in Streptomyces.
製造方法。13. The method according to claim 12, which is cosmid pOS700I.
)において接合型および組込み型であるコスミドである、請求項1記載の製造方
法。14. That is, Streptomyces.
The method according to claim 1, which is a cosmid that is a joint type and an embedded type in (1).
およびpOSV307から選ばれる、請求項14記載の製造方法。15. The cosmids are cosmids pOSV303 and pOSV306.
15. The manufacturing method according to claim 14, which is selected from pOSV307 and pOSV307.
ス(Streptomyces)の両方において複製型のコスミドである、請求
項11記載の製造方法。16. The method according to claim 11, wherein the cosmid is a replication type cosmid in both E. coli and Streptomyces.
製造方法。17. The method according to claim 16, which is cosmid pOS700R.
ス(Streptomyces)において複製型でありストレプトマイセス(S
treptomyces)において接合型であるコスミドである、請求項11記
載の製造方法。18. Streptomyces (S), which is replicative in E. coli and Streptomyces.
The production method according to claim 11, which is a cosmid that is a zygote type in treptomyces).
プのものである、請求項7記載の製造方法。19. The method according to claim 7, wherein the cloning and / or expression vector is of the BAC type.
)において組込み型および接合型であるBACベクターである、請求項19記載
の製造方法。20. That is Streptomyces.
20. The method according to claim 19, which is a BAC vector that is integrative or conjugative in (1).
−1、pMBD−2、pMBD−3、pMBD−4、pMBD−5およびpMB
D−6から選ばれる、請求項20記載の製造方法。21. The BAC vectors pOSV403 and pMBD.
-1, pMBD-2, pMBD-3, pMBD-4, pMBD-5 and pMB
The manufacturing method according to claim 20, which is selected from D-6.
法であって、該クローニングおよび/または発現ベクター内に核酸を挿入する工
程が、 ・適当な制限エンドヌクレアーゼを使用して、選択されたクローニング部位で
該クローニングおよび/または発現ベクターを開裂する工程、 ・その開いたベクターの遊離3’末端において第1ホモポリマー核酸を付加す
る工程、 ・該ベクター内に挿入される集団からの核酸の遊離3’末端において、該第1
ホモポリマー核酸に相補的な配列を有する第2ホモポリマー核酸を付加する工程
、 ・互いに相補的な配列の第1および第2ホモポリマー核酸をハイブリダイズさ
せることにより、該ベクターの核酸と該集団の核酸とを集合させる工程、 ・連結により該ベクターを閉じる工程を含むことを特徴とする製造方法。22. A method of producing a recombinant cloning and / or expression vector, wherein the step of inserting the nucleic acid into the cloning and / or expression vector is selected using an appropriate restriction endonuclease. Cleaving the cloning and / or expression vector at the cloning site, adding a first homopolymer nucleic acid at the free 3'end of the open vector, releasing the nucleic acid from the population to be inserted into the vector At the 3'end, the first
Adding a second homopolymeric nucleic acid having a sequence complementary to the homopolymeric nucleic acid, by hybridizing the first and second homopolymeric nucleic acids having sequences complementary to each other to obtain a nucleic acid of the vector and the population A method of assembling a nucleic acid; and a step of closing the vector by ligation.
配列のものであり、 ・該第2ホモポリマー核酸がポリ(T)またはポリ(A)配列のものである、
請求項22記載の製造方法。23. The first homopolymeric nucleic acid is poly (A) or poly (T)
The second homopolymeric nucleic acid is of a poly (T) or poly (A) sequence,
The manufacturing method according to claim 22.
好ましくは、少なくとも200キロベースである、請求項22または23記載の
組換えベクターの製造方法。24. The size of the inserted nucleic acid is at least 100 kilobases,
The method for producing a recombinant vector according to claim 22 or 23, which is preferably at least 200 kilobases.
造方法により得られた核酸の集団に含まれる、請求項22〜24のいずれか1項
記載の製造方法。25. The production method according to any one of claims 22 to 24, wherein the nucleic acid to be inserted is contained in a population of nucleic acids obtained by the production method according to any one of claims 1 to 6. .
法であって、該クローニングおよび/または発現ベクター内に核酸を挿入する工
程が、 ・突出3’配列を除去し突出5’配列をフィルインする(埋める)ことにより
、該集団の核酸の末端上に平滑末端を作製する工程、 ・適当な制限エンドヌクレアーゼを使用して、選択されたクローニング部位に
おいて該クローニングおよび/または発現ベクターを開裂する工程、 ・突出3’配列を除去し突出5’配列をフィルインすることにより、該ベクタ
ー核酸の末端において平滑末端を作製し、ついで5’末端を脱リン酸化する工程
、 ・相補的オリゴヌクレオチドアダプターを付加する工程、 ・該集団の核酸を該ベクター内に連結により挿入する工程を含むことを特徴と
する製造方法。26. A method for producing a recombinant cloning and / or expression vector, wherein the step of inserting a nucleic acid into the cloning and / or expression vector comprises: removing overhanging 3 ′ sequences and filling in overhanging 5 ′ sequences. Creating blunt ends on the ends of the nucleic acids of the population by cleaving, cleaving the cloning and / or expression vector at a selected cloning site using a suitable restriction endonuclease. A step of creating a blunt end at the end of the vector nucleic acid by removing the overhanging 3'sequence and filling in the overhanging 5'sequence, and then dephosphorylating the 5'end, -adding a complementary oligonucleotide adapter A step of: -inserting the nucleic acids of the population into the vector by ligation Law.
好ましくは、少なくとも200キロベースである、請求項26記載の組換えベク
ターの製造方法。27. The size of the inserted nucleic acid is at least 100 kilobases,
27. The method for producing a recombinant vector according to claim 26, which is preferably at least 200 kilobases.
造方法により得られた核酸の集団に含まれる、請求項26または27記載の製造
方法。28. The method according to claim 26 or 27, wherein the nucleic acid to be inserted is contained in the population of nucleic acids obtained by the method according to any one of claims 1 to 6.
挿入する前に1以上の制限エンドヌクレアーゼで処理することなく、該核酸を、
得られたままの状態で挿入する、請求項22〜28のいずれか1項記載の製造方
法。29. The nucleic acid, without being treated with one or more restriction endonucleases prior to inserting the nucleic acid into the cloning and / or expression vector,
The manufacturing method according to any one of claims 22 to 28, which is inserted as it is obtained.
た核酸よりなる核酸の集団。30. A population of nucleic acids consisting of the nucleic acids obtained by the method according to any one of claims 1 to 6.
するヌクレオチド配列を含む、請求項31記載の核酸。32. The nucleic acid of claim 31, comprising a nucleotide sequence encoding at least one operon or part of an operon.
求項32記載の核酸。33. The nucleic acid of claim 32, wherein the operon encodes all or part of a metabolic pathway.
の核酸。34. The nucleic acid of claim 33, wherein the metabolic pathway is the polyketide synthetic pathway.
含むポリヌクレオチドから選ばれる、請求項34記載の核酸。35. The nucleic acid according to claim 34, which is selected from the polynucleotides comprising SEQ ID NOs: 30-44 and SEQ ID NOs: 115-120.
、請求項31記載の核酸。36. The nucleic acid of claim 31, which comprises the entire nucleotide sequence encoding the polypeptide.
載の核酸。37. The nucleic acid according to any one of claims 31 to 36, which is derived from a prokaryote.
れか1項記載の核酸。39. The nucleic acid according to any one of claims 31 to 33 and 36, which is derived from a eukaryote.
の核酸。40. The nucleic acid according to claim 39, which is derived from a fungus, yeast, plant or animal.
たベクター、 c)請求項26〜29のいずれか1項記載の製造方法により得られたベクター
から選ばれることを特徴とする組換えベクター。41. The following recombinant vector: a) a vector containing the nucleic acid according to any one of claims 35 to 40, b) obtained by the production method according to any one of claims 22 to 25 and 29. A recombinant vector, c) selected from the vectors obtained by the production method according to any one of claims 26 to 29.
。42. A vector which is the cosmid pOS700I.
。43. A vector which is the cosmid pOSV303.
。44. A vector which is the cosmid pOSV306.
。45. A vector which is the cosmid pOSV307.
。46. A vector which is the cosmid pOS700R.
クター。47. A vector which is the BAC vector pOSV403.
造方法により得られた組換えベクターの集団。54. A population of recombinant vectors obtained by the method according to any one of claims 7 to 21, 25 and 28.
特徴とする組換えクローニングおよび/または発現ベクター。55. A recombinant cloning and / or expression vector, characterized in that it is comprised in the population of recombinant vectors according to claim 54.
55記載の組換えベクターを含んでなる組換え宿主細胞。56. A recombinant host cell comprising the nucleic acid of any one of claims 31-40 or the recombinant vector of claim 55.
宿主細胞。57. The recombinant host cell of claim 56, which is a prokaryotic or eukaryotic cell.
reptomyces)から選ばれる細菌である、請求項58記載の組換え宿主
細胞。59. E. coli and Streptomyces (St)
59. The recombinant host cell according to claim 58, which is a bacterium selected from reptomyces).
胞。60. The recombinant host cell of claim 58, which is a yeast or filamentous fungus.
それぞれが、請求項30記載の核酸の集団からの核酸を含むことを特徴とする組
換え宿主細胞の集団。61. A population of recombinant host cells, each host cell of the population comprising a nucleic acid from the population of nucleic acids of claim 30.
それぞれが、請求項41または55記載の組換えベクターを含むことを特徴とす
る組換え宿主細胞の集団。62. A population of recombinant host cells, each host cell of the population comprising the recombinant vector of claim 41 or 55.
る、与えられたヌクレオチド配列の核酸、または与えられたヌクレオチド配列に
構造的に類似したヌクレオチド配列の核酸を検出するための方法であって、 ・組換え宿主細胞の集団を、その与えられたヌクレオチド配列にハイブリダイ
ズするプライマーのペア、または与えられたヌクレオチド配列に構造的に類似し
たヌクレオチド配列にハイブリダイズするプライマーのペアと接触させる工程、 ・少なくとも3つの増幅サイクルを行う工程、 ・増幅された核酸を検出する工程を含むことを特徴とする方法。63. A method for detecting a nucleic acid of a given nucleotide sequence or a nucleic acid of a nucleotide sequence structurally similar to a given nucleotide sequence in a population of recombinant host cells according to claim 61 or 62. Contacting the population of recombinant host cells with a pair of primers that hybridize to its given nucleotide sequence, or a pair of primers that hybridize to a nucleotide sequence structurally similar to the given nucleotide sequence. A step of: performing at least three amplification cycles; detecting an amplified nucleic acid;
る、与えられたヌクレオチド配列の核酸、または与えられたヌクレオチド配列に
構造的に類似したヌクレオチド配列の核酸を検出するための方法であって、 ・組換え宿主細胞の集団を、その与えられたヌクレオチド配列にハイブリダイ
ズするプローブ、またはその与えられたヌクレオチド配列に構造的に類似したヌ
クレオチド配列にハイブリダイズするプローブと接触させる工程、 ・該プローブと該集団のベクター内に含まれる核酸との間で形成されうるハイ
ブリッドを検出する工程を含むことを特徴とする方法。64. A method for detecting a nucleic acid of a given nucleotide sequence or a nucleic acid of a nucleotide sequence structurally similar to a given nucleotide sequence in a population of recombinant host cells according to claim 61 or 62. Contacting a population of recombinant host cells with a probe that hybridizes to its given nucleotide sequence, or a probe that hybridizes to a nucleotide sequence that is structurally similar to its given nucleotide sequence, A method comprising the step of detecting hybrids that may form between the probe and the nucleic acid contained within the vector of the population.
以上の組換え宿主細胞による関心のある化合物の産生を同定するための方法であ
って、 ・該集団の組換え宿主細胞を適当な培地内で培養する工程、 ・培養した1以上の組換え細胞の培養上清または細胞ライセート内の関心のあ
る化合物を検出する工程を含むことを特徴とする方法。65. One within the population of recombinant host cells according to claim 61 or 62.
A method for identifying the production of a compound of interest by a recombinant host cell as described above, comprising culturing the recombinant host cells of said population in a suitable medium, one or more cultured recombinant cells Detecting the compound of interest in the culture supernatant or the cell lysate of.
て、関心のある化合物を産生する組換え宿主細胞を選択するための方法であって
、 ・該集団の組換え宿主細胞を適当な培地内で培養する工程、 ・培養した1以上の組換え宿主細胞の培養上清または細胞ライセート内の関心
のある化合物を検出する工程、 ・関心のある化合物を産生する組換え宿主細胞を選択する工程を含むことを特
徴とする方法。66. A method for selecting a recombinant host cell producing a compound of interest in the population of recombinant host cells according to claim 61 or 62, comprising: Culturing in a suitable medium, detecting the compound of interest in the culture supernatant or cell lysate of the cultured one or more recombinant host cells, the recombinant host cell producing the compound of interest A method comprising the step of selecting.
を培養する工程、 ・該組換え宿主細胞により産生された化合物を回収し、適当な場合には精製す
る工程を含むことを特徴とする、関心のある化合物の製造方法。67. A step of culturing a recombinant host cell selected by the method according to claim 66, a step of recovering a compound produced by the recombinant host cell, and purifying it when appropriate. A process for producing a compound of interest, characterized in that
物。68. A compound of interest, obtained by the process according to claim 67.
ら選ばれる配列を含む少なくとも1つのヌクレオチド配列を発現させることによ
り製造されることを特徴とするポリケチド。70. A polyketide produced by expressing at least one nucleotide sequence comprising a sequence selected from SEQ ID NOs: 30 to 44 and SEQ ID NOs: 115 to 120.
物。71. A composition comprising the polyketide of claim 69 or 70.
チドと、医薬上許容されるビヒクルとを含んでなる医薬組成物。72. A pharmaceutical composition comprising a pharmacologically active amount of the polyketide of claim 69 or 70 and a pharmaceutically acceptable vehicle.
ルに由来する核酸の集団に含まれる核酸の多様性を測定するための方法であって
、 ・試験する核酸の集団の核酸を、細菌16SリボソームDNAのいずれかの配
列にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドプライマーのペアと接触させる工程
、 ・少なくとも3つの増幅サイクルを行う工程、 ・1つのオリゴヌクレオチドプローブまたは複数のオリゴヌクレオチドプロー
ブ(各プローブは、細菌の界、目、亜綱または属に共通の16SリボソームDN
Aの配列に特異的にハイブリダイズする)を使用して、該増幅核酸を検出する工
程、 ・適当な場合には、前記検出工程からの結果を、検量範囲を構成する既知配列
の核酸に関する該プローブまたは前記の複数のプローブを使用した場合の検出結
果と比較する工程を含んでなる方法。73. A method for measuring the diversity of nucleic acids contained in a population of nucleic acids, in particular a population of nucleic acids from an environmental sample, preferably a soil sample, comprising: Contacting with a pair of oligonucleotide primers that hybridize to any sequence of bacterial 16S ribosomal DNA, performing at least three amplification cycles, one oligonucleotide probe or multiple oligonucleotide probes (each probe is , 16S ribosomal DN common to the genus, bacterium, order, subclass or genus
Hybridizing specifically to the sequence A)), and detecting the amplified nucleic acid, if appropriate, the results from the detection step are used for the nucleic acid of known sequence constituting the calibration range. A method comprising a step of comparing with a detection result when a probe or a plurality of the probes described above is used.
ダイズするプライマーのペアがプライマーFGPS 612(配列番号12)お
よびプライマーFGPS 669(配列番号13)よりなる、請求項73記載の
方法。74. The method of claim 73, wherein the pair of primers that hybridize to any sequence of bacterial 16S ribosomal DNA consists of primer FGPS 612 (SEQ ID NO: 12) and primer FGPS 669 (SEQ ID NO: 13).
ダイズするプライマーのペアがプライマー63f(配列番号22)およびプライ
マー1387r(配列番号23)よりなる、請求項73記載の方法。75. The method of claim 73, wherein the pair of primers that hybridize to any sequence of bacterial 16S ribosomal DNA consists of primer 63f (SEQ ID NO: 22) and primer 1387r (SEQ ID NO: 23).
9%のヌクレオチド同一性を有する配列から選ばれる16S rDNAヌクレオ
チド配列を含んでなる核酸。76. At least 9 relative to SEQ ID NO: 60 to SEQ ID NO: 106
A nucleic acid comprising a 16S rDNA nucleotide sequence selected from sequences having 9% nucleotide identity.
配列番号32および配列番号115〜配列番号120から選ばれるヌクレオチド
配列を含むI型ポリケチドシンターゼをコードする核酸を含む組換え宿主細胞を
製造する工程、 ・適当な培地内で該組換え宿主細胞を培養する工程、 ・該培養上清または該細胞ライセートから該I型ポリケチドシンターゼを回収
し、適当な場合には精製する工程を含んでなる、I型ポリケチドシンターゼの製
造方法。77. SEQ ID NO: 33 to SEQ ID NO: 44 and SEQ ID NO: 30 to
A step of producing a recombinant host cell containing a nucleic acid encoding a type I polyketide synthase containing a nucleotide sequence selected from SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 120, culturing the recombinant host cell in a suitable medium The method for producing a type I polyketide synthase, comprising the steps of: collecting the type I polyketide synthase from the culture supernatant or the cell lysate, and purifying the type I polyketide synthase if appropriate.
126から選ばれるアミノ酸配列を含んでなるポリケチドシンターゼ。78. A polyketide synthase comprising an amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 45 to 59 and SEQ ID NOs: 121 to 126.
ペプチド断片を検出するための方法であって、 a)請求項79記載の抗体を該被検サンプルと接触させる工程、 b)形成された可能性がある抗原/抗体複合体を検出する工程を含んでなる方
法。80. A method for detecting a type I polyketide synthase or a peptide fragment of this enzyme in a sample, comprising the steps of: a) contacting the antibody of claim 79 with the test sample; b) forming A potential antigen / antibody complex.
必要な試薬を含んでなる、サンプル中のI型ポリケチドシンターゼを検出するた
めのキット。81. I) in a sample, comprising a) the antibody of claim 79, and b) where appropriate, the reagents necessary to detect possible antigen / antibody complexes that have formed. A kit for detecting type polyketide synthase.
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