JP2008193953A - Development and application of new protein expression system using actinomyces as host - Google Patents

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Chiaki Ogino
千秋 荻野
Nobuaki Shimizu
宣明 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To construct an expression system expressing an exogenous protein derived from organisms except actinomyces in the actinomyces. <P>SOLUTION: A vector expressing the exogenous protein derived from the organisms except the actinomyces in the actinomyces has a promoter sequence of a phospholipase D gene derived from Streptoverticillium cinnamoneum, a signal sequence of the phospholipase D gene derived from the Streptoverticillium cinnamoneum and linked to the downstream of the promoter so as to be expressible, an exogenous base sequence encoding the exogenous protein and linked to the downstream of the signal sequence so as to be expressible, and a terminator sequence of the phospholipase D gene derived from the Streptoverticillium cinnamoneum. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、放線菌を宿主とする新しいタンパク質発現系開発と応用に関する。   The present invention relates to the development and application of a new protein expression system using actinomycetes as a host.

放線菌は好気的な土壌には必ず、しかも高密度で存在する、グラム陽性の土壌細菌である。放線菌は細菌(Bacteria)の仲間だが、通常の細菌が球状や桿状といった単純な形態しか示さないのに対して、典型的な放線菌は生育のための環境条件が整うと、胞子が発芽し、菌糸を伸ばして分岐し、その後菌糸を伸長させ、気菌糸はやがて分断して胞子となるといった複雑な形態をとる。従って、形態的には細菌というよりも、真核生物である糸状菌に近いといえる。放線菌はまた、医薬品として市場に出回っている抗生物質の大部分が、放線菌によって生産されることから分かるように、抗生物質生産菌の代表であり、多様な抗生物質(二次代謝物)生産能を有している。そして、ゲノム解析の結果、ゲノムサイズとゲノム上にコードされている情報量(遺伝子の数)は、細菌の中では群を抜いて多いことが明らかになり、放線菌は細菌の中では最も進化した生物であると考えられている。   Actinomycetes are Gram-positive soil bacteria that always exist in aerobic soils at high density. Actinomycetes are a group of bacteria (Bacteria), but normal bacteria show only simple forms such as spheres and rods, whereas typical actinomycetes germinate when the environmental conditions for growth are in place. The hyphae are stretched and branched, then the hyphae are elongated, and the aerial hyphae eventually take a complex form of breaking into spores. Therefore, it can be said that it is closer to a filamentous fungus that is a eukaryote rather than a bacterium. Actinomycetes are also representative of antibiotic-producing bacteria, as can be seen from the fact that the majority of antibiotics on the market as pharmaceuticals are produced by actinomycetes, and a wide variety of antibiotics (secondary metabolites) Has production capacity. As a result of genome analysis, it is clear that the genome size and the amount of information (number of genes) encoded on the genome are by far the largest among bacteria, and actinomycetes are the most evolved among bacteria. It is considered a living creature.

放線菌、特にStreptomycesにおける分子生物学的研究が本格化したのは、1980年代からであるが、研究はそれ以前から行われていた。1950年代半ば、放線菌において遺伝的組み換えが起こることが判明し、それ以降、プラスミドを介した接合やプロトプラスト融合による、遺伝学的解析が地道に行われてきた。研究を行ったのは英国のHopwoodらのグループであり、対象とした菌株はStreptomyces coelicolorである。以後、同株は、Streptomycesの遺伝学的、分子生物学的解析の標準菌となっている(非特許文献1、4参照)。   Although molecular biological research in actinomycetes, especially Streptomyces, has been in full swing since the 1980s, research has been conducted before that. In the mid 1950s, it was found that genetic recombination occurred in actinomycetes, and since then genetic analysis has been steadily performed by plasmid-mediated conjugation and protoplast fusion. The group studied was Hopwood et al., UK, and the strain of interest was Streptomyces coelicolor. Thereafter, this strain has become a standard bacterium for genetic and molecular biological analysis of Streptomyces (see Non-Patent Documents 1 and 4).

組み換えDNA技術の開発で、大腸菌を中心とした微生物の分子生物学が盛んになっていったが、放線菌は遺伝学的に大腸菌とは大きく異なっており、放線菌の遺伝子は大腸菌内では発現しないものが多い。このため、独自のクローニング系が必要であった。その後、HopwoodらによりStreptomycesにおいてクローニング系(宿主−ベクター系)が開発されたことが、研究に対する大きな刺激となった。ベクターは放線菌のプラスミドを改良したもので、選択マーカーとしてはチオストレプトン耐性遺伝子が適している。宿主としては、S. coelicolorの近縁の、Streptomyces lividansが標準的に用いられている。S. coelicolorとS. lividansは同種と言えるほど近縁であるが、制限がほとんどなく、形質転換効率が高い等、遺伝子組み換えの宿主としては後者の方が適している。こうして開発された宿主−ベクター系を用い、酵素生産や一次代謝、抗生物質の生合成、形態形成(分化)等に関与する遺伝子がクローニングされ、分子生物学的研究が盛んに行われてきている。(非特許文献1、3、4参照)   With the development of recombinant DNA technology, the molecular biology of microorganisms centered on E. coli has become popular, but actinomycetes are genetically different from E. coli, and the genes of actinomycetes are expressed in E. coli. There are many things that do not. For this reason, a unique cloning system was required. Subsequently, the development of a cloning system (host-vector system) in Streptomyces by Hopwood et al. The vector is an improved plasmid of actinomycetes, and a thiostrepton resistance gene is suitable as a selection marker. As a host, S. cerevisiae. Streptomyces lividans, closely related to coelicolor, is used as standard. S. coelicolor and S.E. Although lividans is closely related to the same species, the latter is more suitable as a host for genetic recombination because it has few restrictions and has high transformation efficiency. Genes involved in enzyme production, primary metabolism, antibiotic biosynthesis, morphogenesis (differentiation), etc. have been cloned using the developed host-vector system, and molecular biological research has been actively conducted. . (See Non-Patent Documents 1, 3, and 4)

本発明者等の研究室では以前より放線菌−大腸菌シャトルベクターであるpUC702に放線菌(Streptoverticillium cinnamoneum)由来分泌性タンパク質Phospholipase D(PLD)の遺伝子及び、その上流プロモーター領域と下流ターミネーター領域を導入したpUC702−promoter−PLDを構築し、放線菌(Streptomyces lividans)に組換えを施すことで、PLDの分泌生産が行えることを確認している。   In the laboratory of the present inventors, the gene of the secretory protein Phospholipase D (PLD) derived from Streptovertillium cinnamoneum and its upstream promoter region and downstream terminator region have been introduced into pUC702, which is an actinomycete-E. Coli shuttle vector. It has been confirmed that pUC702-promoter-PLD is constructed and recombination of Streptomyces lividans enables PLD secretion production.

より詳しく説明すると、このプロモーター領域を組み込むことで野生株に対し、約20倍のPLD生産量を示し、比活性に関しても野生株Streptoverticillium cinnamoneum由来PLDとほぼ同じであった(非特許文献2参照)。   More specifically, by incorporating this promoter region, the PLD production amount was about 20 times that of the wild strain, and the specific activity was also almost the same as the PLD derived from the wild strain Streptovertillium cinnamoneum (see Non-Patent Document 2). .

これらの研究成果に関しては、神戸大学の福田秀樹教授らが兵庫TLOを介して、出願している(特許文献1を参照)。これらよりStreptoverticillium cinnamoneum由来PLD発現プロモーターは、放線菌組み換え体においてもPLD生産に効果的に、しかも強力に働いていることが明らかとなっている。   With regard to these research results, Professor Hideki Fukuda of Kobe University has applied through Hyogo TLO (see Patent Document 1). From these, it has been clarified that the PLD expression promoter derived from Streptovertillium cinnamoneum is effective and powerful in PLD production even in actinomycetes recombinants.

特開平2002−51780号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-51780 服部勉,新・土の微生物(9)放線菌の機能と働き 博友社(2003)Tsutomu Hattori, New and Soil Microorganisms (9) Functions and Functions of Actinomycetes Hirotomo (2003) C.Ogino,H.Fukuda;Over−expression system for secretory phospholipase D by Streptomyces lividans[Appl Microbiol Biotechnol 64,823−828.2004]C. Ogino, H .; Fukuda; Over-expression system for secretory phospholipase D by Streptomyces lividans [Appl Microbiol Biotechnol 64, 823-828.2004]. C.Ogino,H.Fukuda;Phosoholipase D from Streptoverticillium cinnamoneum: protein engineering and application for phospholipids production [Jurnal of Molecular Catalysis B:Enzymatic 23,107−115. 2003]C. Ogino, H .; Fukuda; Phospholipase D from Streptoverticillium cinnamonum: protein engineering and application for phospholipids production 107 [Junnal folfoids production] 2003] 安藤忠彦,物質生産のための遺伝子工学 朝倉書店(1985)Tadahiko Ando, Genetic Engineering for Material Production Asakura Shoten (1985)

上記のように、大腸菌をはじめとする放線菌以外の微生物では様々な異種由来の遺伝子組み換えタンパク質の発現または分泌生産を行う宿主ベクター系が提案されているにも関わらず、放線菌以外の生物に由来する外来タンパク質の放線菌による発現系または分泌生産系は殆ど報告が無い。そのため、哺乳動物由来の異種タンパク質をはじめとして、様々な有用な外来タンパク質の発現または分泌が放線菌にて期待されてきたが、未だ報告された成功事例はない。   As described above, although microorganisms other than actinomycetes such as E. coli have been proposed for host vector systems that express or secrete production of various heterologous genetically modified proteins, There are few reports on the expression system or secretory production system of foreign proteins derived from actinomycetes. Therefore, the expression or secretion of various useful foreign proteins, including heterologous proteins derived from mammals, has been expected in actinomycetes, but no successful examples have been reported yet.

また、本発明者等の所属する研究室では高いリン酸基転移反応を有するPhospholipase D(PLD)を放線菌Streptoverticilium cinnamoneum(IFO 12852)から同定しその遺伝子配列を決定しており、放線菌Streptomyces lividans 1326株を宿主とするPLDの大量分泌発現系を構築したが(非特許文献3を参照)、未だ放線菌により放線菌以外の生物由来の外来タンパク質等を分泌可能な分泌発現系は構築できていない。   In addition, in the laboratory to which the present inventors belong, Phospholipase D (PLD) having a high transphosphorylation reaction has been identified from the actinomycete Streptoverticium cinnamoneum (IFO 12852) and its gene sequence has been determined, and Streptomyces lividans Although a mass secretion expression system of PLD using 1326 strain as a host was constructed (see Non-Patent Document 3), a secretory expression system capable of secreting foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes by actinomycetes has not been constructed yet. Absent.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、放線菌以外の生物に由来する外来タンパク質を放線菌により発現可能な発現系を構築することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to construct an expression system capable of expressing foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes by actinomycetes.

放線菌は様々な二次代謝物の生産をおこなったり、多くのタンパク質遺伝子を有していたりすることから、様々なタンパク質の発現が可能であると予想され、物質生産の宿主としての利用が期待されている。本発明者等の所属する研究室の放線菌発現系では、クローニングしたPLD遺伝子の上流に位置するPromoter領域の高い転写能のため、PLDの大量分泌発現が既に可能となっている。   Actinomycetes produce various secondary metabolites and have many protein genes, so it is expected that various proteins can be expressed and expected to be used as a host for substance production. Has been. In the actinomycetes expression system of the laboratory to which the present inventors belong, mass secretion expression of PLD is already possible due to the high transcription ability of the Promoter region located upstream of the cloned PLD gene.

そこで、本発明者等は、PLD遺伝子を他のタンパク質の遺伝子に置き換えることで様々なタンパク質を発現できると考えられるとの着想に基づいて、工業的な有用タンパク質の分泌生産系を構築するために、まず、モデルタンパク質としていくつかの放線菌以外の生物由来の外来タンパク質の発現系を構築し、この放線菌の発現系が外来タンパク質を生産することができるか検討した。   Accordingly, the present inventors have established an industrially useful protein secretory production system based on the idea that various proteins can be expressed by replacing the PLD gene with genes of other proteins. First, an expression system for foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes was constructed as a model protein, and it was investigated whether this actinomycete expression system could produce foreign proteins.

その結果、本発明者等は、上記の発現系を様々な外来由来タンパク質の発現に適用する為に、汎用ベクターの開発を行うために試行錯誤をした結果、ついに特定の構成からなる汎用ベクターを用いることにより、放線菌の発現系で放線菌以外の生物由来の外来タンパク質の分泌発現を行うことができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result, the present inventors made trial and error to develop a general-purpose vector in order to apply the above-described expression system to the expression of various foreign-derived proteins, and finally obtained a general-purpose vector having a specific configuration. As a result, it was found that a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes can be secreted and expressed in an actinomycetes expression system, and the present invention was completed.

すなわち、本発明によれば、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を放線菌において発現するベクターであって、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列と、プロモーターの下流に発現可能に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列と、シグナル配列の下流に発現可能に連結されている、外来タンパク質をコードする外来塩基配列と、外来タンパク質の下流に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のターミネーター配列と、を備えるベクターが提供される。   That is, according to the present invention, a vector for expressing a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes in actinomycetes, comprising a promoter sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium, and a downstream of the promoter A signal sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium that is operably linked to the gene, and a foreign base sequence encoding a foreign protein that is operably linked downstream of the signal sequence; And a terminator sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium linked downstream of the foreign protein.

このベクターによれば、放線菌の一種であるストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(Stv. cinnamoneum)由来のホスフォリパーゼD遺伝子(PLD遺伝子)として、プロモーター領域とPLD遺伝子の培地中への分泌発現に関係するシグナル領域とPLD遺伝子(ORF)下流に存在するターミネーター領域とを用いて、そのシグナル領域の下流にタンパク質としての発現可能な配列にて外来遺伝子を挿入しているため、PLD遺伝子由来の分泌シグナルを用いて、発現された外来タンパク質を放線菌の菌体外の培地中に分泌生産することが可能になる。   According to this vector, as a phospholipase D gene (PLD gene) derived from Strep. Cinnamoneum, which is a kind of actinomycetes, the promoter region and the PLD gene are secreted into the medium. Since a foreign gene is inserted in a sequence that can be expressed as a protein downstream of the signal region using a related signal region and a terminator region present downstream of the PLD gene (ORF), secretion from the PLD gene Using the signal, the expressed foreign protein can be secreted and produced in a medium outside the actinomycetes.

また、本発明によれば、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を組み込んで外来タンパク質を放線菌において発現するためのベクターであって、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列と、プロモーターの下流に発現可能に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列と、シグナル配列の下流に設けられている外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入するためのクローニングサイトと、クローニングサイトの下流に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のターミネーター配列と、を備えるベクターが提供される。   Further, according to the present invention, a vector for incorporating a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes and expressing the foreign protein in actinomycetes, comprising a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium A promoter sequence, a signal sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium that is operably linked downstream of the promoter, and a foreign protein encoding a foreign protein provided downstream of the signal sequence There is provided a vector comprising a cloning site for inserting a base sequence and a terminator sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium, which is linked downstream of the cloning site.

このベクターによれば、放線菌の一種であるストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(Stv. cinnamoneum)由来のホスフォリパーゼD遺伝子(PLD遺伝子)として、プロモーター領域とPLD遺伝子の培地中への分泌発現に関係するシグナル領域とPLD遺伝子(ORF)下流に存在するターミネーター領域とを用いて、そのシグナル領域の下流にタンパク質としての発現可能な配列にて外来遺伝子を挿入するためのクローニングサイトが設けられているため、そのクローニングサイトに放線菌以外の生物由来の外来タンパク質をコードする外来塩基配列を発現可能な形で挿入することによって、PLD遺伝子由来の分泌シグナルを用いて、発現された外来タンパク質を放線菌の菌体外の培地中に分泌生産することが可能になる。   According to this vector, as a phospholipase D gene (PLD gene) derived from Strep. Cinnamoneum, which is a kind of actinomycetes, the promoter region and the PLD gene are secreted into the medium. Using a related signal region and a terminator region present downstream of the PLD gene (ORF), a cloning site for inserting a foreign gene in a sequence that can be expressed as a protein is provided downstream of the signal region. Therefore, by inserting a foreign base sequence encoding a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes into the cloning site in a form that can be expressed, the expressed foreign protein can be introduced into the cloning site using a secretory signal derived from the PLD gene. Secretory production in the medium outside the cell Possible to become.

また、本発明によれば、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を発現するための組換え放線菌であって、外来塩基配列を既に挿入済みの上記ベクターが組み込まれている、組換え放線菌が提供される。   Further, according to the present invention, a recombinant actinomycete for expressing a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes, wherein the above-described vector having a foreign base sequence already inserted therein is incorporated. Is provided.

この組換え放線菌によれば、放線菌の一種であるストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(Stv. cinnamoneum)由来のホスフォリパーゼD遺伝子(PLD遺伝子)として、プロモーター領域とPLD遺伝子の培地中への分泌発現に関係するシグナル領域とPLD遺伝子(ORF)下流に存在するターミネーター領域とを用いて、そのシグナル領域の下流にタンパク質としての発現可能な配列にて外来遺伝子を挿入しているベクターが組み込まれているため、PLD遺伝子由来の分泌シグナルを用いて、発現された外来タンパク質を放線菌の菌体外の培地中に分泌生産することが可能になる。   According to this recombinant actinomycetes, a promoter region and a PLD gene into a medium as a phospholipase D gene (PLD gene) derived from Strep. Cinnamoneum, which is a kind of actinomycetes. Using a signal region related to secretory expression and a terminator region located downstream of the PLD gene (ORF), a vector into which a foreign gene is inserted in a sequence that can be expressed as a protein is incorporated downstream of the signal region. Therefore, the expressed foreign protein can be secreted and produced in a medium outside the cells of actinomycetes using a secretion signal derived from the PLD gene.

また、本発明によれば、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を放線菌において生産する方法であって、上記の組換え放線菌を培地中で培養する工程と、組換え放線菌の菌体または培地から外来タンパク質を取得する工程と、を含む、方法が提供される。   According to the present invention, there is also provided a method for producing a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes in actinomycetes, the step of culturing the above recombinant actinomycetes in a medium, and the cells of the recombinant actinomycetes Or obtaining a foreign protein from the culture medium.

この方法によれば、放線菌の一種であるストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(Stv. cinnamoneum)由来のホスフォリパーゼD遺伝子(PLD遺伝子)として、プロモーター領域とPLD遺伝子の培地中への分泌発現に関係するシグナル領域とPLD遺伝子(ORF)下流に存在するターミネーター領域とを用いて、そのシグナル領域の下流にタンパク質としての発現可能な配列にて外来遺伝子を挿入しているベクターが組み込まれている放線菌を用いるため、発現された外来タンパク質を放線菌の菌体外の培地中に分泌生産することが可能になる。   According to this method, as a phospholipase D gene (PLD gene) derived from Stv. Cinnamoneum which is a kind of actinomycetes, the promoter region and the PLD gene are secreted into the medium. A radiation in which a vector in which a foreign gene is inserted in a sequence that can be expressed as a protein is incorporated downstream of the signal region using a related signal region and a terminator region present downstream of the PLD gene (ORF). Since the bacterium is used, the expressed foreign protein can be secreted and produced in a medium outside the cells of actinomycetes.

本発明によれば、放線菌以外の生物に由来する外来タンパク質を放線菌により放線菌の菌体外の培地中に分泌生産することができる。   According to the present invention, foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes can be secreted and produced by actinomycetes in a medium outside the actinomycetes cells.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

<概要>
本実施形態に係るベクターは、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を放線菌において発現するベクターであって、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列と、プロモーターの下流に発現可能に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列と、シグナル配列の下流に発現可能に連結されている、外来タンパク質をコードする外来塩基配列と、外来タンパク質の下流に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のターミネーター配列と、を備える。
<Overview>
The vector according to the present embodiment is a vector that expresses a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes in actinomycetes, and comprises a promoter sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium, and downstream of the promoter A signal sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium that is operably linked to the gene, and a foreign base sequence encoding a foreign protein that is operably linked downstream of the signal sequence; And a terminator sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium, which is linked downstream of the foreign protein.

このベクターによれば、放線菌の一種であるストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(Stv. cinnamoneum)由来のホスフォリパーゼD遺伝子(PLD遺伝子)として、プロモーター領域とPLD遺伝子の培地中への分泌発現に関係するシグナル領域とPLD遺伝子(ORF)下流に存在するターミネーター領域とを用いて、そのシグナル領域の下流にタンパク質としての発現可能な配列にて外来遺伝子を挿入しているため、PLD遺伝子由来の分泌シグナルを用いて、発現された外来タンパク質を放線菌の菌体外の培地中に分泌生産することが可能になる。   According to this vector, as a phospholipase D gene (PLD gene) derived from Strep. Cinnamoneum, which is a kind of actinomycetes, the promoter region and the PLD gene are secreted into the medium. Since a foreign gene is inserted in a sequence that can be expressed as a protein downstream of the signal region using a related signal region and a terminator region present downstream of the PLD gene (ORF), secretion from the PLD gene Using the signal, the expressed foreign protein can be secreted and produced in a medium outside the actinomycetes.

<プロモーター>
本実施形態で用いるプロモーターは、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(IFO12852)(Streptoverticillium cinnamoneum 、以下、Stv. cinnamoneum(IFO12852)と略記する)由来のホスフォリパーゼD(phospholipase D、以下、PLDともいう)遺伝子のプロモーターである。
<Promoter>
The promoter used in the present embodiment is a phospholipase D (hereinafter referred to as Phospholipase D), hereinafter referred to as Streptovertylium cinnamonium (IFO12852) (Streptovertillium cinnamonum, hereinafter abbreviated as Stv. Cinnamonum (IFO12852)). It is a gene promoter.

放線菌群の中でも、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム(IFO12852)(Streptoverticillium cinnamoneum 、以下、Stv. cinnamoneum(IFO12852)と略記する)は、現時点において、分泌PLD活性の最も高い菌株であることが判っている(Nakajima et al.,Biotechnol.Bioeng.,Vol.44,1193−1198(1994))。なお、ストレプトバーティシリウムについては、分類上、ストレプトマイセス(Streptomyces)に分類されることがある。   Among the actinomycetes group, it has been found that Streptoverticillium cinnamonium (IFO12852) (Streptovertillium cinnamonum, hereinafter abbreviated as Stv. Cinnamonum (IFO12852)) is the most highly secreted PLD activity strain at present. (Nakajima et al., Biotechnol. Bioeng., Vol. 44, 1193-1198 (1994)). In addition, about Streptomycesium, it may be classified into Streptomyces (Streptomyces) on classification.

ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列、構造遺伝子配列、ターミネーター配列を含むクローンの塩基配列を配列番号:4に示す。この配列番号4の配列表における、塩基番号38から塩基番号1407ま
での塩基配列が、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列(配列番号:1)である。
The nucleotide sequence of a clone containing the promoter sequence, structural gene sequence, and terminator sequence of the phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium is shown in SEQ ID NO: 4. The base sequence from base number 38 to base number 1407 in the sequence listing of SEQ ID NO: 4 is the promoter sequence (SEQ ID NO: 1) of the phospholipase D gene derived from Streptoverticillium cinnamonium.

また、本実施形態で用いるプロモーターは、この配列番号4の配列表における、塩基番号38から塩基番号1407までの塩基配列(配列番号:1)において、1もしくは数個の塩基配列が欠失、置換もしくは付加された塩基配列であってもよい。この場合にも、両配列のホモロジーの高さから同様に放線菌での発現効率に優れると考えられるからである。   In the promoter used in this embodiment, one or several base sequences are deleted or substituted in the base sequence from base number 38 to base number 1407 (SEQ ID NO: 1) in the sequence listing of SEQ ID NO: 4. Alternatively, it may be an added base sequence. In this case as well, it is considered that the expression efficiency in actinomycetes is similarly excellent from the high homology of both sequences.

また、本実施形態で用いるプロモーターは、この配列番号4の配列表における、塩基番号38から塩基番号1407までの塩基配列(配列番号:1)と、相同性が80%以上、90%以上、または95%以上の塩基配列であってもよい。この場合にも、両配列のホモロジーの高さから同様に放線菌での発現効率に優れると考えられるからである。なお、本明細書で定義する相同性については、NCBI BLAST(blastn)(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)で計算したホモロジーの数値に従うものとする。   Further, the promoter used in the present embodiment has a homology of 80% or more, 90% or more with the base sequence (SEQ ID NO: 1) from base number 38 to base number 1407 in the sequence listing of SEQ ID NO: 4, or The base sequence may be 95% or more. In this case as well, it is considered that the expression efficiency in actinomycetes is similarly excellent from the high homology of both sequences. In addition, about the homology defined in this specification, it shall follow the numerical value of the homology calculated by NCBI BLAST (blastn) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/).

<外来塩基配列>
本実施形態で用いる外来塩基配列は、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質をコードする塩基配列であればよく、任意の塩基配列を用いることができるが、例えば、哺乳動物または枯草菌由来の外来タンパク質をコードする塩基配列を好適に用いることができる。哺乳動物または枯草菌由来の外来タンパク質としては、例えば、後述の実施例2で実証しているように、GFPおよびglobin;A2,B1,B2からなる群から選ばれる1種以上の外来タンパク質などを好適に発現することができる。なお、哺乳動物には、当然にヒトが含まれるものとする。
<Exogenous base sequence>
The foreign base sequence used in the present embodiment may be a base sequence encoding a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes, and any base sequence can be used. For example, a foreign base derived from a mammal or Bacillus subtilis A base sequence encoding a protein can be preferably used. Examples of the foreign protein derived from a mammal or Bacillus subtilis include, as demonstrated in Example 2 described later, one or more foreign proteins selected from the group consisting of GFP and globin; A2, B1, and B2. It can be suitably expressed. Naturally, mammals include humans.

もっとも、外来塩基配列は、これらの塩基配列に限定されるものではなく、例えば、NO合成酵素、クロロペルオキシダーゼ、CooAなどのヘム結合領域を有する複雑な立体構造タンパク質についても、globin;A2,B1,B2と同様に、本実施形態のベクターで放線菌において好適に発現可能であると考えられる。   However, the foreign base sequences are not limited to these base sequences. For example, globin; A2, B1, and the like for complex three-dimensional structural proteins having a heme binding region such as NO synthase, chloroperoxidase, and CooA are also included. Similarly to B2, it is considered that the vector of this embodiment can be suitably expressed in actinomycetes.

<ターミネーター>
本実施形態に係るベクターは、外来塩基配列の下流に連結されているストレプトバーティシリウム・シンナモニウムのゲノム由来のターミネーター配列を備える。このことにより、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質の生産能を向上させることができる。
<Terminator>
The vector according to this embodiment comprises a terminator sequence derived from the genome of Streptobacillus cinnamonium linked downstream of the foreign base sequence. Thereby, the productivity of foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes can be improved.

本実施形態で用いるターミネーターは、発現効率の高さからストレプトバーティシリウム・シンナモニウムのゲノム由来のターミネーター配列を用いる。なお、配列番号:4の配列表における、塩基番号3031から塩基番号3213までの塩基配列(配列番号:2)が、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のターミネーター配列である。   The terminator sequence used in the present embodiment uses a terminator sequence derived from the genome of Streptobacillus cinnamonium because of its high expression efficiency. In the sequence listing of SEQ ID NO: 4, the base sequence from base number 3031 to base number 3213 (SEQ ID NO: 2) is the terminator sequence of the phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium.

また、本実施形態で用いるターミネーターは、この配列番号:4の配列表における、塩基番号3031から塩基番号3213までの塩基配列(配列番号:2)において、1もしくは数個の塩基配列が欠失、置換もしくは付加された塩基配列であってもよい。この場合にも、両配列のホモロジーの高さから同様に放線菌での発現効率に優れると考えられるからである。   Further, the terminator used in the present embodiment has a deletion of one or several base sequences in the base sequence from base number 3031 to base number 3213 (SEQ ID NO: 2) in the sequence listing of SEQ ID NO: 4. It may be a substituted or added base sequence. In this case as well, it is considered that the expression efficiency in actinomycetes is similarly excellent from the high homology of both sequences.

また、本実施形態で用いるターミネーターは、この配列番号:4の配列表における、塩基番号3031から塩基番号3213までの塩基配列(配列番号:2)と、相同性が80%以上、90%以上、または95%以上の塩基配列であってもよい。この場合にも、両配列のホモロジーの高さから同様に放線菌での発現効率に優れると考えられるからである。   Further, the terminator used in the present embodiment has a homology of 80% or more, 90% or more with the base sequence (SEQ ID NO: 2) from base number 3031 to base number 3213 in the sequence listing of SEQ ID NO: 4. Alternatively, the base sequence may be 95% or more. In this case as well, it is considered that the expression efficiency in actinomycetes is similarly excellent from the high homology of both sequences.

<シグナル配列>
本実施形態のベクターは、プロモーターの下流かつ外来塩基配列の上流に、外来タンパク質を放線菌の細胞外に分泌するためのシグナルペプチドをコードするシグナル配列として、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列を備える。この場合、シグナルペプチドを有することにより、外来タンパク質を放線菌の細胞外に分泌することが可能になる。その結果、外来タンパク質の生産効率が向上し、菌体外に分泌された外来タンパク質を精製することも容易になる。
<Signal sequence>
The vector of this embodiment is a phosphine derived from Streptobacillus cinnamonium as a signal sequence encoding a signal peptide for secreting a foreign protein outside the cell of actinomycetes downstream of the promoter and upstream of the foreign base sequence. The signal sequence of the flipase D gene is provided. In this case, the presence of the signal peptide makes it possible to secrete the foreign protein outside the actinomycetes cell. As a result, the production efficiency of the foreign protein is improved, and it becomes easy to purify the foreign protein secreted outside the cells.

なお、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウムのホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列は、配列番号:4の配列表における、塩基番号1408から塩基番号1509までの塩基配列(配列番号:3)である。もっとも、シグナル配列は、この配列に限定されるものではなく、放線菌において菌体外への分泌を可能にするのであれば、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列を一部改変したものであっても利用可能である。   In addition, the signal sequence of the phospholipase D gene of Streptobacillus cinnamonium is the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 3) from nucleotide number 1408 to nucleotide number 1509 in the sequence listing of SEQ ID NO: 4. However, the signal sequence is not limited to this sequence, and the signal sequence of the phospholipase D gene derived from Streptoverticium cinnamonium as long as it can be secreted outside the cell in actinomycetes. Even if it is partially modified, it can be used.

<複製起点配列>
本実施形態のベクターは、放線菌においてベクターの複製を可能にする複製起点配列をさらに備えてもよい。この場合には、放線菌の菌体内でベクターの複製が可能になり、放線菌の増殖によってベクターが落ちてしまうことを抑制することができる。また、放線菌の菌体内でのベクターのコピー数を増加させることができるため、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質の生産能を向上させることができる。図1および図5におけるrep遺伝子がこの放線菌においてベクターの複製を可能にする複製起点配列に対応する。
<Replication origin array>
The vector of this embodiment may further comprise an origin of replication sequence that allows the vector to replicate in actinomycetes. In this case, the vector can be replicated in the cells of actinomycetes, and the vector can be prevented from dropping due to the growth of actinomycetes. Moreover, since the number of copies of the vector in the cells of actinomycetes can be increased, the ability to produce foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes can be improved. The rep gene in FIGS. 1 and 5 corresponds to the origin of replication sequence that allows the vector to replicate in this actinomycete.

本実施形態のベクターは、大腸菌において前記ベクターの複製を可能にする複製起点配列をさらに備えてもよい。この場合には、ベクターの遺伝子組換え等を大腸菌内で行って大腸菌内で保存することが可能になり、ベクターの修飾・改変・保存等が容易になる。図1および図5におけるori遺伝子がこの大腸菌においてベクターの複製を可能にする複製起点配列に対応する。   The vector of this embodiment may further comprise an origin of replication sequence that allows the vector to replicate in E. coli. In this case, it becomes possible to carry out gene recombination etc. of the vector in E. coli and store it in E. coli, and it becomes easy to modify, modify and store the vector. The ori gene in FIGS. 1 and 5 corresponds to the origin of replication sequence that allows the vector to replicate in this E. coli.

<マーカー>
本実施形態のベクターは、抗生物質耐性遺伝子をさらに備えてもよい。この場合には、対応する抗生物質を含む培地で放線菌を培養することにより、放線菌の菌体内からベクターが落ちてしまうことを抑制することができる。また、このベクターで放線菌を形質転換した場合には、実際に形質転換されたか否かを対応する抗生物質を含む培地で放線菌を培養することにより確認することができる。図1および図5におけるAmp遺伝子がこの抗生物質耐性遺伝子に対応する。もっとも、Amp遺伝子以外にも、放線菌で一般的に用いられている任意の抗生物質耐性遺伝子を利用可能である。また、抗生物質耐性遺伝子以外のマーカー遺伝子を利用してもよい。
<Marker>
The vector of this embodiment may further comprise an antibiotic resistance gene. In this case, by culturing actinomycetes in a medium containing the corresponding antibiotic, it is possible to prevent the vector from dropping from the cells of actinomycetes. Further, when actinomycetes are transformed with this vector, whether or not they are actually transformed can be confirmed by culturing actinomycetes in a medium containing a corresponding antibiotic. The Amp r gene in FIGS. 1 and 5 corresponds to this antibiotic resistance gene. However, in addition to the Amp r gene, any antibiotic resistance gene generally used in actinomycetes can be used. In addition, marker genes other than antibiotic resistance genes may be used.

<クローニングサイト>
本実施形態に係るベクターは、外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入する前の状態では、プロモーターの下流に設けられている外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入するためのクローニングサイトを有している。このクローニングサイトは、特定の種類の制限酵素(またはその組合せ)によって、ユニークに切断されるサイトであるために、その特定の種類の制限酵素(またはその組合せ)で切断した箇所に、目的の外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入することができる。
<Cloning site>
The vector according to this embodiment has a cloning site for inserting a foreign base sequence encoding a foreign protein provided downstream of the promoter in a state before inserting the foreign base sequence encoding the foreign protein. ing. Since this cloning site is a site that is uniquely cleaved by a specific type of restriction enzyme (or combination thereof), the target foreign site is cleaved by the specific type of restriction enzyme (or combination thereof). A foreign base sequence encoding a protein can be inserted.

図5では、この外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入する前の状態のベクターは、pUC18+promoter+termに相当し、クローニングサイトは、NheI 1871、BamHI 1877、BglII 1883を含むサイトである。もっとも、クローニングサイトはこの配列に限定されるわけではなく、pUC18+promoter+termのようなこの外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入する前の状態のベクターのクローニングサイト以外の配列を切断しない制限酵素サイトの組合せを含む配列であれば好適に用いることができる。   In FIG. 5, the vector in the state before inserting the foreign base sequence encoding this foreign protein corresponds to pUC18 + promoter + term, and the cloning sites are sites containing NheI 1871, BamHI 1877 and BglII 1883. However, the cloning site is not limited to this sequence, and a combination of restriction enzyme sites that does not cleave sequences other than the cloning site of the vector in the state before inserting the foreign base sequence encoding this foreign protein such as pUC18 + promoter + term. Any sequence that contains can be preferably used.

また、この外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入する前の状態のベクターの構成も、pUC18を基にして構成されたpUC18+promoter+termの構成に限定されるわけではなく、他の放線菌で利用可能なベクターを同様に改変して作製したものであっても好適に利用可能である。なお、蛇足ではあるが、特開2002−51780に記載のベクターは、そのままでは適当なクローニングサイトがないので、外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入することが困難である。   In addition, the configuration of the vector in the state before inserting the foreign base sequence encoding the foreign protein is not limited to the configuration of pUC18 + promoter + term constructed based on pUC18, and can be used in other actinomycetes. Even those prepared by modifying the vector in the same manner can be suitably used. Although it is a snake foot, the vector described in JP-A-2002-51780 does not have an appropriate cloning site as it is, and therefore it is difficult to insert a foreign base sequence encoding a foreign protein.

<組換え放線菌>
本実施形態の組換え放線菌は、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を発現するための組換え放線菌であって、上記のベクターが組み込まれている、組換え放線菌である。この放線菌としては、どのような種類の放線菌を用いてもよいが、例えば、タンパク質の生産能に優れるストレプトマイセス・リヴィダンス(Streptomyces lividans 1326株、以下、S.lividansとも略記する)を好適に用いうる。
<Recombinant actinomycetes>
The recombinant actinomycetes of this embodiment are recombinant actinomycetes for expressing foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes, and are recombinant actinomycetes in which the above-described vectors are incorporated. As the actinomycetes, any kind of actinomycetes may be used, for example, Streptomyces lividans (Streptomycins lividans 1326 strain, hereinafter also abbreviated as S. lividans) excellent in protein production ability is preferable. Can be used for

このようにして組み換えた放線菌を培地中で培養し、組換え放線菌の菌体または培地から外来タンパク質を取得することにより、放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を放線菌において生産することができる。このときの培養方法としては、特に限定されず任意の一般的な放線菌の培養方法を用いることができ、任意の一般的な放線菌用の培地を用いることができる。例えば、LB培地を用いて好気性の振とう培養を行ってもよい。そして、菌体または培地から外来タンパク質を取得して、一般的なタンパク質の精製方法により精製すれば、純度の高い活性な放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を生産することができる。   It is possible to produce foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes in actinomycetes by culturing the recombinant actinomycetes in this manner in a medium and obtaining the foreign protein from the cells or medium of the recombinant actinomycetes it can. The culture method at this time is not particularly limited, and any common actinomycete culture method can be used, and any common actinomycetes medium can be used. For example, aerobic shaking culture may be performed using LB medium. And if a foreign protein is acquired from a microbial cell or a culture medium, and it refine | purifies with the general protein purification method, foreign protein derived from organisms other than active actinomycetes with high purity can be produced.

<放線菌ベクターについて>
ベクターに使われている放線菌のプラスミド
多くのプラスミドが放線菌から分離されているがその中で選択マーカーが付与され情報発現可能なクローニングサイトが決定されているベクターは、SCP2、SLP1、およびpIJ101の3種類のプラスミド由来のもののみである(非特許文献3参照)。表1はそれらのプラスミドの起源、機能、分子量、コピー数、宿主域および構築された代表的なベクターを示したものである。いずれもHopwood,D.A.グループおよびCohen,S.N.グループによって開発されたものである。それらのうちでpIJ101の機能マップは欠失変異と外来DNAの挿入実験によって詳細に検討され、プラスミドの接合伝達(transfer)、ポック形成(spread)、コピー数の安定性(stability)が決定されている(図9)。
<About Streptomyces vector>
Actinomycete plasmids used in vectors Many plasmids have been isolated from actinomycetes, and among them, selection vectors are assigned and cloning vectors capable of expressing information are determined. SCP2, SLP1, and pIJ101 These are only derived from the three types of plasmids (see Non-Patent Document 3). Table 1 shows the origin, function, molecular weight, copy number, host range of these plasmids and representative vectors constructed. Both of these are Hopwood, D .; A. Group and Cohen, S .; N. Developed by the group. Among them, the function map of pIJ101 was examined in detail by deletion mutation and foreign DNA insertion experiments, and plasmid conjugation transfer, pock formation (spread), and copy number stability (stability) were determined. (FIG. 9).

ベクターに使われている選択マーカー
放線菌プラスミドに組み込まれている放線菌由来の選択マーカーは現在9種類ある(非特許文献3参照)。
Selection marker
菌株由来 選択マーカー
S. coelicolor A3(2) メチレノマイシン耐性(mmy)
S. fradiae ネオマイシン耐性(aph)
S. fradiae ネオマイシン耐性(eaac)
S. azureus チオストレプトン耐性(tsr)
S. vinaces バイオマイシン耐性(vph)
S. erythreus MLS耐性(mls)
S. lividans B−ガラクトシダーゼ(B−gal)
S. antibiotics メラニン生成(mel)
S. griseus p−アミノ安息香酸合成酵素(pab)
There are currently 9 types of selectable markers derived from actinomycetes incorporated into the selectable marker actinomycete plasmid used in vectors (see Non-Patent Document 3).
Selection marker
Strain-derived selection marker coelicolor A3 (2) Methylenomycin resistance (mmy)
S. fradiae neomycin resistance (aph)
S. fradiae neomycin resistance (eaac)
S. azureus thiostrepton resistance (tsr)
S. Vinaces Biomycin resistance (vph)
S. erythreus MLS resistance (mls)
S. lividans B-galactosidase (B-gal)
S. antibiotics Melanin production (mel)
S. grieseus p-aminobenzoic acid synthase (pab)

既往の研究で構築されたベクター
pIJ702
前述のpIJ101由来のベクターは数多く作られており、そのうちで2種類の選択マーカー(tsr,mel)を有するものがpIJ702である。pIJ702の宿主域はStreptomyces属の多くの種にまたがり、コピー数は40〜300、接合伝達能は消失している。mel遺伝子の発現は誘導的である(非特許文献3参照)。
Vector pIJ702 constructed in previous studies
A number of vectors derived from the above-mentioned pIJ101 have been produced, and among them, pIJ702 has two types of selection markers (tsr, mel). The host range of pIJ702 spans many species of the genus Streptomyces, the copy number is 40 to 300, and the conjugation transmission ability is lost. The expression of the mel gene is inducible (see Non-Patent Document 3).

pUC702
放線菌ベクターpIJ702と大腸菌ベクターpUC19から制限酵素SecIとKpnIにより合成した放線菌と大腸菌のシャトルベクターpUC702が構築されている(Tobias Kieser,Mervyn J.Bibb,Mark J.Buttner,Keith F.Chater,David A.Hoowood;Practical Streptomyces Genetics[The John Innes Foundation, Prited by Crows, Norwich, England. 2000]を参照)(図1)。
pUC702
An actinomycete and E. coli shuttle vector pUC702 synthesized from the actinomycetes vector pIJ702 and the E. coli vector pUC19 by the restriction enzymes SecI and KpnI has been constructed (Tobias Kieser, Mervin J. Bibb, Mark J. Buttner, Keith F.Chater). A. Howood; See Practical Streptomyces Genetics [The John Innes Foundation, Pricing by Crows, Norwich, England. 2000] (FIG. 1).

pUC702−pro−PLD
Stv. cinnamoneumのゲノムから得られたPLD遺伝子及び周辺のプロモーター領域、シグナル領域、ターミネーター領域をpUC702へ導入することで、PLDを大量分泌発現するプラスミドが構築されている(非特許文献2を参照)(図1)。
pUC702-pro-PLD
Stv. By introducing the PLD gene obtained from the genome of cinnamoneum and the surrounding promoter region, signal region, and terminator region into pUC702, a plasmid for mass secretion expression of PLD has been constructed (see non-patent document 2) (see FIG. 2). 1).

Stv. cinnamoneum PLD由来プロモーターの特徴
放線菌遺伝子の転写は、その高いGC含有量に起因するプロモーター配列の特異性のために、大腸菌等ではほとんど起こらない。種々の放線菌プロモーターの構造が明らかになっているが、大腸菌のタンパク質発現システム因子であるσ因子との対応がついているのは2〜3例しかない(非特許文献1および服部勉,新・土の微生物(3)遺伝子と土壌微生物 博友社(1998)を参照)。しかしながら、Ribosome Binding Site(rbs)に相当する領域TTTAAGGATGは確認されている。
Stv. Characteristics of cinnamonium PLD-derived promoter Transcription of actinomycetes genes hardly occurs in E. coli and the like due to the specificity of the promoter sequence due to its high GC content. Although the structures of various actinomycetes promoters have been clarified, there are only a few examples of correspondence with the σ factor which is a protein expression system factor of E. coli (Non-patent Document 1 and Tsutomu Hattori, Shin Soil microorganisms (3) genes and soil microorganisms (see Hirotosha (1998)). However, a region TTTAAGGATG corresponding to Ribosome Binding Site (rbs) has been confirmed.

本発明者達の所属する研究室では、これまでに大腸菌と放線菌のシャトルベクターpUC702プラスミドへStreptoverticillium cinnamoneum由来PLD遺伝子とその上流のプロモーター遺伝子領域を導入したpUC702−promoter−PLDを構築し、放線菌(Streptomyces lividans)に組み込み、その発現について解析を行ってきた(図2)。その結果、放線菌によるタンパク質の大量発現において、プロモーター領域の作用が非常に大きく関与していることが明らかとなっている。なお、図2で示す塩基配列は配列番号:4の塩基配列の塩基番号1410から塩基番号1620に相当する。また、図2で示すアミノ酸配列を配列番号:5で示す。   In the laboratory to which the present inventors belong, a pUC702-promoter-PLD in which a PLD gene derived from Streptovertillium cinnamoneum and a promoter gene region upstream thereof is introduced into a plasmid pUC702 plasmid of E. coli and actinomycetes has been constructed so far. It has been incorporated into (Streptomyces lividans) and analyzed for its expression (FIG. 2). As a result, it has been clarified that the action of the promoter region is greatly involved in the large-scale protein expression by actinomycetes. Note that the base sequence shown in FIG. 2 corresponds to base numbers 1410 to 1620 of the base sequence of SEQ ID NO: 4. The amino acid sequence shown in FIG. 2 is represented by SEQ ID NO: 5.

タンパク質の分泌について
細胞の外側の構造を形成するタンパク質を含め細胞外に放出される全てのタンパク質は、細胞膜を通過することから分泌型タンパク質と呼ばれる。生物の進化の過程でタンパク質の分泌機構は分化し、高度に発達してきた。そのため、分泌型タンパク質が原核細胞の細胞膜を通過する機構及び、真核生物での小胞体膜を透過する機構は類似している。タンパク質のような高分子を分泌することは、外の高分子を取り込むのと同様に細胞膜が極力阻止しているため、タンパク質の分泌機構は共通して巧妙なからくりが用いられている(松澤洋,タンパク質工学の基礎 東京化学同人(2004)を参照)。
All proteins released outside the cell, including proteins that form the structure outside the cell for protein secretion, are called secreted proteins because they pass through the cell membrane. During the evolution of organisms, the secretory mechanism of proteins has differentiated and has been highly developed. Therefore, the mechanism by which secretory proteins pass through the cell membrane of prokaryotic cells is similar to the mechanism by which they pass through the endoplasmic reticulum membrane in eukaryotes. Secretion of macromolecules such as proteins is blocked as much as possible by the cell membrane, as in the case of taking in other macromolecules. Basics of protein engineering (see Tokyo Kagaku Doujin (2004)).

分泌型タンパク質は、細胞内のリボソーム上で合成されるとき、N末端側に余分なアミノ酸配列がかなり付加された状態で合成される。その配列はシグナルペプチドと呼ばれ、N領域、H領域、C領域の3部分から構成されている(図2におけるPLDのシグナル領域)。N領域は正電荷に荷電しており、膜との融合に関係している。中央に位置するH領域はαへリックス構造を形成し、細胞膜とよくなじんで潜り込み、本来のタンパク質を形作ることとなる後続のアミノ酸配列をスムーズに通過させる役目を果たす。最後のC領域は、Ala−X−Alaという領域を有しており、シグナルペプチダーゼ(SPase)が認識し切断すると言われている(松澤洋,タンパク質工学の基礎 東京化学同人(2004)を参照)。   When secreted proteins are synthesized on ribosomes in cells, they are synthesized with an extra amino acid sequence added to the N-terminal side. The sequence is called a signal peptide, and is composed of three parts, an N region, an H region, and a C region (the PLD signal region in FIG. 2). The N region is positively charged and is associated with fusion with the membrane. The H region located in the center forms an α-helix structure, deeply penetrates the cell membrane and plays a role in smoothly passing the subsequent amino acid sequence that forms the original protein. The last C region has a region called Ala-X-Ala and is said to be recognized and cleaved by signal peptidase (SPase) (see Hiroshi Matsuzawa, Foundation of Protein Engineering, Tokyo Chemical Doujin (2004)) .

タンパク質の分泌機構については様々な報告があり、放線菌などの原核生物では少なくとも4種の分泌機構が存在すると報告されている。その中で、主な機構はSecretory−dependent pathway(Sec−pathway),Signal Recognition Particle pathway(SRP−pathway),Twin Arginine Translocation system(TAT system)の3種類であり、シグナルによって分泌機構が決定されると言われている。   There are various reports on the secretory mechanism of proteins, and it is reported that there are at least four secretory mechanisms in prokaryotes such as actinomycetes. Among them, the main mechanisms are Secret-dependent pathway (Sec-pathway), Signal Recognition Particle pathway (SRP-pathway), and Twin Arginine Transfusion system mechanism type T It is said.

多くの分泌型タンパク質はSec−pathway(図3)によって分泌されると言われる。18−26アミノ酸のシグナルを持つタンパク質はこの分泌機構が適応される。この分泌機構では未フォールディングのタンパク質しか膜を通過できないため、通過後にフォールディングされる。この分泌機構はまず、細胞内のシャペロンSecBpが翻訳されたタンパク質を巻きつけ、未フォールディングの状態を保たせる。タンパク質を巻きつけたSecBpが膜タンパク質SecYEGpに結合しているSecApと結合することでタンパク質は膜まで輸送される。そして、膜タンパク質SecYEGpを通過させ、フォールディングされる。その後、細胞膜の外側に位置するSPaseの働きでシグナルとタンパク質は分離される(Fernando A.Agrraberes,J.Fred Dice;Protein translocation across membranes [Biochimica et Biophysica Acta 1513,1−24.2001]を参照)。   Many secreted proteins are said to be secreted by Sec-pathway (FIG. 3). This secretory mechanism is adapted for proteins with a signal of 18-26 amino acids. In this secretory mechanism, only unfolded proteins can cross the membrane, so that they are folded after passage. In this secretory mechanism, first, a protein in which the intracellular chaperone SecBp is translated is wound and kept in an unfolded state. The protein is transported to the membrane by binding SecBp wrapped with the protein to SecAp that is bound to the membrane protein SecYEGp. The membrane protein SecYEGp is then passed through and folded. Thereafter, the signal and protein are separated by the action of SPase located outside the cell membrane (Fernando A. Agroveres, J. Fred Dice; Protein translocation analysis membranes [see Biochimica et Biophysica Acta 1513, 1-24. 200). .

報告は少ないが、SRP−pathway(図3)という分泌機構も存在する。これは疎水性の強いシグナルの場合に適応される。この分泌機構でも同様に膜タンパク質SecYEGpを通過させるために、未フォールディング状態でタンパク質は通過することになる。この分泌機構ではシグナル領域が翻訳されると直ちにSRPが結合する。SRPが細胞膜上のFtsYに結合することで細胞膜上にリボソーム、mRNAが輸送される。SecYEGp近傍でタンパク質の翻訳が行われるため、タンパク質の合成と分泌が同時進行で行われることとなる。合成及び、分泌が終了した後SPaseの働きでシグナルとタンパク質は分離される(Fernando A.Agrraberes,J.Fred Dice;Protein translocation across membranes [Biochimica et Biophysica Acta 1513,1−24.2001]を参照)。   Although there are few reports, a secretory mechanism called SRP-pathway (FIG. 3) exists. This is the case for signals with strong hydrophobicity. In this secretory mechanism as well, in order to pass the membrane protein SecYEGp, the protein passes in an unfolded state. In this secretory mechanism, SRP binds as soon as the signal region is translated. When SRP binds to FtsY on the cell membrane, ribosomes and mRNA are transported on the cell membrane. Since the protein is translated in the vicinity of SecYEGp, protein synthesis and secretion are performed simultaneously. Signals and proteins are separated by the action of SPase after the synthesis and secretion are completed (Fernando A. Agroveres, J. Fred Dice; Protein translocation analysis membranes [see Biochimica et Biophysica Acta 1513, 1-24. 200). .

SecYEGpを利用せず、TatA−Dと呼ばれる膜タンパク質を通過する分泌機構をTAT systemと言う。これは、48アミノ酸以上のシグナルに適応される。シグナルは共通して(SRRXFLK(配列番号:6))という配列を持っており、twin arginine motifがSec−pathwayの働きを妨げていると言われている。この分泌機構ではリボソームで翻訳されたタンパク質はフォールディングされ、フォールディングされた状態で分泌される。また、シャペロンなどの働きを必要とせず、シグナルの働きのみで細胞膜まで輸送され、膜タンパク質TatA−Dを通過して分泌され、SPaseの働きでシグナルとタンパク質は分離される(Fernando A.Agrraberes,J.Fred Dice;Protein translocation across membranes [Biochimica et Biophysica Acta 1513,1−24.2001]を参照)。   A secretory mechanism that passes through a membrane protein called TatA-D without using SecYEGp is called a TAT system. This applies to signals of 48 amino acids or more. The signal has the sequence (SRRXFLK (SEQ ID NO: 6)) in common, and it is said that twin arginine motif prevents the function of Sec-pathway. In this secretory mechanism, proteins translated by ribosomes are folded and secreted in a folded state. In addition, it does not require the action of a chaperone or the like, is transported to the cell membrane only by the action of the signal, is secreted through the membrane protein TatA-D, and the signal and the protein are separated by the action of SPase (Fernando A. Agriberres, J. Fred Dice; Protein translocation cross members [see Biochimica et Biophysica Acta 1513, 1-24.2001].

放線菌分泌発現系の利点
遺伝子操作で外来遺伝子を発現させ、タンパク質を生産させるときにもこの分泌機構は利用できる。細胞の中だけで異種タンパク質を生産させると、微量しか作られない場合は細胞内プロテアーゼで分解されてなくなってしまう恐れが多く、逆に大量に作られる場合でも、分解によるロスや、細胞内の合成の場の状態により活性ある成熟タンパク質にならなかったり、生産が頭打ちになったりする。実際、遺伝子操作により、大腸菌の細胞内で異種タンパク質を生産すると、細胞内のタンパク質の約20%までできるが、不溶性の塊になることが多い。これを正常化するにはグルタチオンなどの酸化還元剤を用い、「巻き戻し」という厄介な操作を必要とする。また、分泌といっても、大腸菌などのグラム陰性菌は細胞膜が二重になっているため、二層の膜の空間(ペリプラズム)に目的タンパク質は蓄積されため、抽出作業を必要とする。放線菌などのようなグラム陽性菌は一層の細胞膜しか持たないため、タンパク質は完全に細胞の外へ出て培地中に蓄積するため、大量生産が期待され、かつ、細胞からの抽出作業を簡略化することができる(松澤洋,タンパク質工学の基礎 東京化学同人(2004)を参照)。
Advantages of Actinomycete Secretion Expression System This secretory mechanism can also be used when a foreign gene is expressed by gene manipulation to produce a protein. When a heterologous protein is produced only in the cell, if it is produced in a very small amount, it is likely to be degraded by intracellular protease, and conversely, even if it is produced in a large amount, the loss due to degradation, Depending on the state of the synthesis field, it may not become an active mature protein, or production may reach a peak. In fact, when a heterologous protein is produced in E. coli cells by genetic manipulation, it can be up to about 20% of the protein in the cell, but often becomes an insoluble mass. To normalize this, a redox agent such as glutathione is used, and a troublesome operation of “unwinding” is required. In addition, even in the case of secretion, Gram-negative bacteria such as Escherichia coli have double cell membranes, and the target protein is accumulated in the space (periplasm) of the two layers of membranes, which requires an extraction operation. Gram-positive bacteria such as actinomycetes have only a single cell membrane, so the protein is completely out of the cells and accumulates in the culture medium, so mass production is expected and extraction from the cells is simplified (See Hiroshi Matsuzawa, Basics of Protein Engineering, Tokyo Kagaku Doujin (2004)).

<現状での遺伝子組み換え発現系>
タンパク質の遺伝子組み換え発現には、遺伝子やcDNAの同定や確認の為の一過的な小スケールの発現から、タンパク質を物質として単離するための工場レベルでの大規模な発現まで、様々なスケールがある。また、タンパク質の発現の宿主として使われているものにも様々なものがある。簡便さや歴史的な背景から大腸菌の使用が最も多いが、枯草菌、放線菌などの細菌、酵母、哺乳動物の培養細胞、昆虫及びその培養細胞、植物細胞、カビ 等が報告されている。これらの発現系には各々の特徴があり、各発現系の特徴を十分理解した上で目的に合う最適な系を選択する必要がある。
<Currently recombinant expression system>
Recombinant expression of proteins can vary from transient, small-scale expression for identification and confirmation of genes and cDNAs to large-scale expression at the factory level for protein isolation. There is. There are various types of proteins used as hosts for protein expression. Escherichia coli is most frequently used because of its simplicity and historical background, but bacteria such as Bacillus subtilis and actinomycetes, yeast, mammalian cultured cells, insects and their cultured cells, plant cells, and molds have been reported. These expression systems have their own characteristics, and it is necessary to select an optimal system that suits the purpose after fully understanding the characteristics of each expression system.

大腸菌での発現系は伝統的な知見が豊富で、これまでに蓄積された発現技術などが応用できる上、培養が簡単でコストが安く、大量発現の宿主として最初に考えられる系である。大腸菌の菌体内で発現したタンパク質は普通、封入体(正しい立体構造を取っていない不溶性タンパク質)として蓄積されることが多い。これは大腸菌体内において、発現タンパク質が非常に多量となる為に、正しく折りたたまれないことが原因である場合が多く、タンパク質機能研究の大きな障害となっている。封入体から活性を持つタンパク質に調整するには、不溶物を尿素(ウレア)や塩酸グアニジン等の変性剤で可溶化したのち、変性から再生させる操作が必要である。他の方法として、タンパク質の折りたたみに共同して働いていることが知られている複数の分子シャペロンが、それぞれひとつのプラスミド上にコードされたベクターを使用してクローニングを行うこともできる。また、大腸菌の発現系の大きな問題点の一つは糖鎖の付加を含む種々の修飾が出来ないことである。   The expression system in E. coli is rich in traditional knowledge, can be applied to the expression techniques accumulated so far, is easy to culture and low in cost, and is the first system considered as a host for mass expression. Proteins expressed in E. coli cells are usually accumulated as inclusion bodies (insoluble proteins that do not have the correct three-dimensional structure). This is caused by the fact that the amount of expressed protein in Escherichia coli is so large that it is not correctly folded, which is a major obstacle to protein function research. In order to adjust the inclusion body to an active protein, it is necessary to solubilize the insoluble matter with a denaturing agent such as urea (urea) or guanidine hydrochloride and then regenerate it from the denaturation. Alternatively, a plurality of molecular chaperones known to cooperate in protein folding can be cloned using vectors encoded on a single plasmid. One of the major problems with the E. coli expression system is that various modifications including the addition of sugar chains cannot be made.

酵母は大腸菌と同様に培養が簡単なので多用されている。菌体内に発現させる場合とシグナルペプチドを付けて菌体外に分泌発現させる場合がある。糖鎖の付加も可能だが、動物細胞でみられる複合型糖鎖の付加はできない。また、大腸菌と同じく、アシル化、アミド化などの修飾も出来ないという欠点も有している。   Yeast is often used because it is as easy to culture as E. coli. There are a case where it is expressed in the microbial cell and a case where it is expressed secreted outside the microbial cell with a signal peptide attached. Sugar chains can be added, but complex sugar chains found in animal cells cannot be added. In addition, like E. coli, there is a drawback that modification such as acylation and amidation cannot be performed.

動物細胞は、タンパク質に翻訳後に修飾を必要とする発現に使われるが、培養には高価な血清が必要で、培養時間も長く、タンパク質の生産量も多くない。このように動物細胞は大量生産には適さない面が多く、医薬品の生産を目的としたり、実験室レベルの小スケールの発現など、大腸菌に比べると使用が限られている。昆虫細胞の培養は血清を必要とするが、密閉系で培養できるので、培養装置が簡便になり、生産性も比較的高い。動物・昆虫細胞や酵母などの真核細胞系での組み換え発現では、発現したタンパク質は可溶性の場合が多く、その場合可溶化や変性回復の操作はいらない(表2、非特許文献4および太田次郎,微生物−バイオテクノロジー入門 朝倉書店(1992)を参照)。   Animal cells are used for expression that requires post-translational modifications to proteins, but culture requires expensive serum, long culture time, and low protein production. As described above, animal cells have many aspects that are not suitable for mass production, and their use is limited compared to E. coli for the purpose of producing pharmaceuticals or for small-scale expression at the laboratory level. Insect cell culture requires serum, but since it can be cultured in a closed system, the culture apparatus becomes simple and the productivity is relatively high. In recombinant expression in eukaryotic cell systems such as animal / insect cells and yeast, the expressed protein is often soluble, and in that case no solubilization or denaturation recovery operations are required (Table 2, Non-Patent Document 4 and Jiro Ota). , Introduction to Microbiology-Biotechnology (see Asakura Shoten (1992)).

<GFPについて>
GFP(Green Fluorescent Protein)は、Aequorea victoria(オワンクラゲ)において、化学発光タンパク質、Aequorin(エオクリン)の青色の光(極大470nm)を緑色の光(極大508nm)にシフトするタンパク質として、1962年、下村脩博士らによって発見され、1992年PrascherらによってそのcDNAはクローニングされた。GFPの一次構造(アミノ酸配列)は、238個のアミノ酸から成るタンパク質であり、65〜67番目のアミノ酸セリン、チロシン、グリシンから発色団p−hydroxybenzylideneimidazolinoneが形成される。GFPの蛍光タンパク質の発光メカニズムの研究が進むに従いHeim,Delagrave,Crameri,CormachらによってGFPタンパク質の変異体が作製され、これらの蛍光タンパク質の有用性が報告されるようになった。中でも65番目のセリンをスレオニンに置換したS65T変異体は励起極大波長が490nmと長波長側にシフトしwtGFPよりも数倍強い蛍光を発することや、アミノ酸置換によっては、タンパク質の高次構造の形成を促進したり、タンパク質の溶解度を高めたりする特性を付与しうることが報告された。現在、市販品として様々な変異体GFPが入手可能である。CLONTEC社のEnhanced Green Fluorescent Protein(EGFP)は、発色団のアミノ酸置換(P64L,S65Tなど)に加え、ヒトのコドン使用頻度に合わせた塩基配列の最適化がなされており、塩基配列としては190箇所以上の変異が導入されている。更に同社より蛍光色の変異体EBPF(Blue)(Y66Hのアミノ酸置換など)、ECFP(Cyan)(Y66Wのアミノ酸置換など)、EYFP(Yellow)(T203Yのアミノ酸置換など)が、ヒトのコドン使用頻度に合わせた塩基配列最適化のうえ、EGFPとは異なる発光色で観察可能な変異体として入手可能である。また同社からは不安定化した変異体や、励起波長をシフトしたり、溶解性を高めたり細胞への毒性を抑えた変異体が作製されている(宮脇敦史,GFPとバイオイメージング 羊土社(2002)を参照)。
<About GFP>
GFP (Green Fluorescent Protein) is a protein that shifts the blue light (maximum 470 nm) of the chemiluminescent protein, Aequorin (eocrine) to green light (maximum 508 nm) in Aequorea victoria (1962). It was discovered by Dr. et al., And its cDNA was cloned by Prascher et al. The primary structure (amino acid sequence) of GFP is a protein consisting of 238 amino acids, and the chromophore p-hydroxybenzylideneimidazoline is formed from the 65th to 67th amino acids serine, tyrosine and glycine. As research on the luminescence mechanism of fluorescent proteins of GFP progressed, mutants of GFP proteins were created by Heim, Delagrave, Crameri, and Cormach, and the usefulness of these fluorescent proteins has been reported. Among them, the S65T mutant in which the 65th serine is replaced with threonine shifts to a long wavelength side with an excitation maximum wavelength of 490 nm and emits fluorescence several times stronger than wtGFP. It has been reported that it can impart properties such as promoting protein solubility and increasing protein solubility. Currently, various mutant GFPs are commercially available. CLONTEC's Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP) is optimized for the human codon usage in addition to chromophore amino acid substitution (P64L, S65T, etc.). The above mutations have been introduced. Furthermore, the fluorescent color variants EBPF (Blue) (Y66H amino acid substitution, etc.), ECFP (Cyan) (Y66W amino acid substitution, etc.), and EYFP (Yellow) (T203Y amino acid substitution, etc.) have been used by the company. It can be obtained as a mutant that can be observed with an emission color different from that of EGFP. The company has also created destabilized mutants and mutants with shifted excitation wavelength, increased solubility, and reduced cell toxicity (Satoshi Miyawaki, GFP and Bioimaging Yotei ( 2002)).

GFPを利用する際の発現様式として3つに大別できる。GFPの単独発現、GFPに局在化シグナルを付加、GFPと機能タンパク質との融合の3つである。   There are three main types of expression when using GFP. There are three types: single expression of GFP, addition of localization signal to GFP, and fusion of GFP and functional protein.

<シトクロムP450について>
シトクロムP450(Cytochrome P450、以下P450)は微生物から植物、動物まで生物界に広く分布する一群のヘムタンパク質で、還元型で一酸化炭素結合して450nmに極大をもつ特徴的吸収スペクトルを示す。モノオキシゲナーゼ様式の酸素添加酵素活性をもち、触媒する反応の基質特異性が異なる極めて多数の分子種の存在が知られているが、タンパク質の一次構造と高次構造の比較から、P450は一つの共通祖先遺伝子から生物進化の過程で分化し多様化した遺伝子ファミリーであると結論されている。
<About cytochrome P450>
Cytochrome P450 (Cytochrome P450, hereinafter referred to as P450) is a group of heme proteins widely distributed in the living world from microorganisms to plants and animals, and exhibits a characteristic absorption spectrum having a maximum at 450 nm by carbon monoxide bonding in a reduced form. The existence of an extremely large number of molecular species with monooxygenase-type oxygenase activity and different substrate specificities of the reaction to be catalyzed is known. It is concluded that it is a gene family that is differentiated and diversified from the common ancestral gene in the process of biological evolution.

P450の特徴である一酸化炭素結合物の450nmの吸収スペクトルはプロトヘムの第五配位座にP450タンパク質のシステイン残基の−SH基がイオン化したチオレートアニオン(−S−)が配位していることによる。このシステイン残基の前後のアミノ酸配列はすべてのP450についてよく保存されており“ヘム結合領域”とよばれている。ヘモグロビンなど一酸化炭素結合物の吸収スペクトルの極大が420nmにあるプロトヘムタンパク質では第五配位子はヒスチジン残基のイミダゾールである。P450の変性物であるP420ではタンパク質分子の構造変化によって第五配位子はイミダゾールに置き換わっており、その一酸化炭素結合物の吸収スペクトルはヘモグロビンとほとんど同じである。   The 450 nm absorption spectrum of the carbon monoxide conjugate that is characteristic of P450 is that the thiolate anion (-S-) in which the -SH group of the cysteine residue of P450 protein is ionized is coordinated to the fifth coordination site of protoheme. Because it is. The amino acid sequences before and after this cysteine residue are well conserved for all P450s and are called “heme binding regions”. In the protoheme protein whose absorption spectrum maximum of a carbon monoxide conjugate such as hemoglobin is at 420 nm, the fifth ligand is imidazole of the histidine residue. In P420, which is a modified form of P450, the fifth ligand is replaced by imidazole due to the structural change of the protein molecule, and the absorption spectrum of the carbon monoxide conjugate is almost the same as that of hemoglobin.

P450の基本的な分子構造はX線結晶解析で明らかにされた。P450分子は一辺が約60Å、厚さ約30Åのプリズム型であり、分子全体を貫く長いIへリックスが特徴的である。分子内部には疎水性の基質分子を収容し固定できる空間があり、酸素分子を活性化するヘムがその底部に位置しているのでヘムポケットとよばれる。   The basic molecular structure of P450 was revealed by X-ray crystallography. The P450 molecule is a prism type with a side of about 60 mm and a thickness of about 30 mm, and is characterized by a long I helix that penetrates the entire molecule. Inside the molecule is a space where hydrophobic substrate molecules can be accommodated and fixed, and the hem that activates oxygen molecules is located at the bottom of the molecule, so it is called a hem pocket.

ほとんどのP450はモノオキシゲナーゼとして機能するが、この反応には分子状酸素の存在とともにヘム鉄を還元しP450に結合した酸素分子を活性化するための還元力の供給が必要である。このP450還元系には下記の4種類の形式がある。
(1)NADPH−シトクロムP450還元酵素(P450還元酵素)
(2)シトクロムb5−NADH−シトクロムb5還元酵素系(b5系)
(3)NAD(P)H−鉄−硫黄タンパク質系(ISP系)
(4)P450と還元系の融合タンパク質(融合タンパク質系)
(1)と(2)は真核細胞の小胞体に、(3)はミトコンドリアや細菌に見いだされる。(4)は細菌やカビに見いだされるが、まだその記載例が少ない。なお、P450をその還元系で分類することがある。ISP系から電子をもらうものをクラスI、P450還元酵素によるものをクラスII、P450還元酵素と同様な組成をもつ還元系とP450が融合してできているものをクラスIIIとよんでいる。
Most P450s function as monooxygenases, but this reaction requires the provision of reducing power to reduce heme iron and activate oxygen molecules bound to P450 together with the presence of molecular oxygen. This P450 reduction system has the following four types.
(1) NADPH-cytochrome P450 reductase (P450 reductase)
(2) Cytochrome b5-NADH-cytochrome b5 reductase system (b5 system)
(3) NAD (P) H-iron-sulfur protein system (ISP system)
(4) Fusion protein of P450 and reduction system (fusion protein system)
(1) and (2) are found in the endoplasmic reticulum of eukaryotic cells, and (3) are found in mitochondria and bacteria. (4) is found in bacteria and molds, but there are still few examples. P450 may be classified by its reduction system. Those that receive electrons from the ISP system are called class I, those using P450 reductase are called class II, and those obtained by fusing P450 with a reductive system having the same composition as P450 reductase are called class III.

P450の研究は医学や薬学、農学分野において研究の重要性が認めらており、特異性の高い酸素添加反応を触媒するP450を有機化合物の工業生産へ応用する試みもなされている。P450分子の基質結合部位を改変して任意の基質特異性をもつP450を創出することは可能と思われ、工業生産へのP450の利用は新しい発展方向のひとつであると期待されている(大村恒雄,P450の分子生物学 講談社(2004)を参照)。   The research of P450 is recognized as important in the fields of medicine, pharmacy, and agriculture, and attempts have been made to apply P450 that catalyzes a highly specific oxygenation reaction to industrial production of organic compounds. It seems possible to modify the substrate binding site of the P450 molecule to create P450 with any substrate specificity, and the use of P450 for industrial production is expected to be one of the new development directions (Omura Tsuneo, P450 Molecular Biology (see Kodansha (2004)).

<CYP102A3>
Bacillus megateriumに発見されたP450BM3(CYP102A1)は、P450とP450還元酵素が融合して1本のポリペプチド鎖として存在するユニークな構造をもつ。触媒する反応脂肪酸亜末端(ω−1〜ω−3)水酸化反応である。また不飽和脂肪酸のエポキシ化も行う。ゲノム解析の結果、枯草菌(Bacillus subtilis)にも2種類のホモログ(CYP102A2,CYP102A3)の存在が明らかになっている。したがってこの種のP450はBacillus属の細菌に普遍的に存在する可能性がある。脂肪酸は枯草菌に毒性を示すため、本P450は枯草菌にとって解毒酵素として意義があると思われる(大村恒雄,P450の分子生物学 講談社(2004),Andrew W.Munro,Gordon Lindsay;Bacterial cytochromes P−450[Molecular Microbiology 20(6),1115−1125.1996]およびAndrew W.Munro,Kirsty J.McLean;Cytochrome P450−redox partner fusion enzymes[Biochimica et Biophysica Acta 2006]を参照)。
<CYP102A3>
P450BM3 (CYP102A1) discovered in Bacillus megaterium has a unique structure in which P450 and P450 reductase are fused to exist as a single polypeptide chain. It is a reaction fatty acid subterminal (ω-1 to ω-3) hydroxylation reaction to be catalyzed. It also epoxidizes unsaturated fatty acids. As a result of genome analysis, the presence of two types of homologues (CYP102A2 and CYP102A3) has also been clarified in Bacillus subtilis. Therefore, this type of P450 may exist universally in bacteria of the genus Bacillus. Since fatty acids are toxic to Bacillus subtilis, this P450 is considered to be meaningful as a detoxifying enzyme for Bacillus subtilis (Omura Tsuneo, P450 Molecular Biology Kodansha (2004), Andrew W. Munro, Gordon Lindsay; Bacterial Cytochromes P) -450 [Molecular Microbiology 20 (6), 1151-1125.1996] and Andrew W. Munro, Kirsty J. McLean; Cytochrome P450-redox partner fusion enzymes [Biochimicaet 6].

<CYP106A3>
Bacillus megaterium ATCC 13368から発見されたCYP106A2はステロイド骨格の基質を触媒する。progesteroneや11−deoxycortisolなど重要なステロイドを水酸化する反応を行うため、バイオテクノロジーの分野で利用されている(C.Virus,R.Bernhardt;Function and engineering of the 15β−hydroxylase CYP106A2[Biochemical Society Transactions Vol.34(6),1215−1218.2006]を参照)。
<CYP106A3>
CYP106A2, discovered from Bacillus megaterium ATCC 13368, catalyzes a substrate of the steroid skeleton. It is used in the field of biotechnology to carry out a reaction of hydroxylating important steroids such as progesterone and 11-deoxycortisol (C. Virus, R. Bernhardt; Function and engineering of the 15β-hydroxylase Cyt106A2cCyVaciolCytoCycciAt. .34 (6), 1215-1218.2006].

<ヘモグロビンについて>
ヘモグロビン(hemoglobin)とは、血液中に存在する赤血球の中にある蛋白質である。酸素分子と結合する性質を持ち、肺から全身へと酸素を運搬する役割を担っている。鉄イオンがあるため、赤色を帯びている。各サブユニットはグロビンと呼ばれるポリペプチド部分と1つのヘム部分が結合したもので、本件の実施例では後述するように4種類のグロビンからなるヘモグロビンを用いた。
<About hemoglobin>
Hemoglobin is a protein in red blood cells that are present in the blood. It has the property of binding to oxygen molecules and is responsible for transporting oxygen from the lungs to the whole body. It has a red color due to the presence of iron ions. Each subunit is composed of a polypeptide portion called globin and one heme portion, and hemoglobin consisting of four types of globin was used in the present example as described later.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to these.

<概要>
本実施例では、大腸菌の発現系において取得された高活性変異体PLD(C.Ogino,H.Fukuda;Phosoholipase D from Streptoverticillium cinnamoneum:protein engineering and application for phospholipids production (Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic 23,107−115.2003))を放線菌で大量に分泌できる発現系を構築し、解析を行った。また、放線菌を宿主とした有用タンパク質の分泌生産系への応用のために、まず、モデルタンパク質としていくつかの外来タンパク質の発現系を構築し、この放線菌の発現系が外来タンパク質生産に有効であるかを検討した。
<Overview>
In this embodiment, high activity mutant PLD (C.Ogino acquired in an expression system of E. coli, H.Fukuda; Phosoholipase D from Streptoverticillium cinnamoneum: protein engineering and application for phospholipids production (Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 23, 107-115.2003)) was constructed and analyzed to construct an expression system that can be secreted in large quantities by actinomycetes. In addition, for the application to the secretory production system of useful proteins using actinomycetes as a host, we first constructed several foreign protein expression systems as model proteins, and this actinomycetes expression system is effective for the production of foreign proteins. We examined whether it was.

そのために、本発明者等は、本組換え発現系の多様なタンパク質発現系への適用可能性を検討することを目的として、構築プラスミド(pUC702−promoter−PLD)のPLD遺伝子領域に様々なタンパク質遺伝子を組み込み、外来由来タンパク質の分泌発現を可能にする宿主ベクター系の開発を行った。そして、真核生物由来のヘム含有タンパク質と枯草菌由来のヘム含有タンパク質の発現に成功した。   For this purpose, the present inventors have investigated the applicability of this recombinant expression system to various protein expression systems, and various proteins in the PLD gene region of the construction plasmid (pUC702-promoter-PLD). We developed a host vector system that incorporates the gene and enables the secretory expression of foreign-derived proteins. The inventors succeeded in expressing eukaryotic heme-containing proteins and Bacillus subtilis-derived heme-containing proteins.

このスキームを示す図1に沿って説明すると、目的遺伝子の5’側にNheIサイトを有するように、そして3’側にBamHIかBglII配列を有するようにPCR用プライマーを設計して目的遺伝子を増幅することで、本ベクター(pUC18+promoter+term)に、遺伝子を挿入することが可能であった。本スキームではモデル系として、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を挿入するスキームを示した。   Referring to FIG. 1 showing this scheme, PCR primers are designed so as to have a NheI site on the 5 ′ side of the target gene and a BamHI or BglII sequence on the 3 ′ side to amplify the target gene. Thus, it was possible to insert the gene into this vector (pUC18 + promoter + term). This scheme shows a scheme for inserting a green fluorescent protein (GFP) gene as a model system.

挿入したプラスミド(pUC18−pro−gfp)は、それ自身は放線菌に挿入(形質転換)することが困難なベクターであるので、更に放線菌と大腸菌の両方にて形質転換が可能となるシャトルベクターへの遺伝子の挿入を行った。プラスミド(pUC18−pro−gfp)に挿入されたPromoter領域からTerminator領域の終わりまでは、制限酵素HindIIIとKpnIにて取り出すことが可能であった。この切り出した配列を、放線菌・大腸菌のシャトルベクターpUC702に挿入することで、放線菌で大量に分泌生産可能なベクターの構築が完了した。本ベクターシステムを用いて、真核生物由来ヘム含有タンパク質と枯草菌由来ヘム含有タンパク質の発現を確認することが出来た。   Since the inserted plasmid (pUC18-pro-gfp) itself is a vector that is difficult to insert (transform) into actinomycetes, a shuttle vector that can be transformed with both actinomycetes and E. coli. The gene was inserted into. From the Promoter region inserted into the plasmid (pUC18-pro-gfp) to the end of the Terminator region, it was possible to remove them with restriction enzymes HindIII and KpnI. By inserting this excised sequence into the actinomycetes / Escherichia coli shuttle vector pUC702, the construction of a vector capable of secretory production in large quantities by actinomycetes was completed. The expression of eukaryotic heme-containing protein and Bacillus subtilis-derived heme-containing protein could be confirmed using this vector system.

本実施例の結果をより詳しく説明すると、放線菌でも変異体PLDをW.T.−PLDと同様に大量分泌発現できることが分かった。さらに、変異体PLDの立体構造解析を行うことによって、W.T.−PLDと比較して活性部位付近に存在する蓋様構造(以下Lid領域)のみが変化していることが推測された。それにより、比活性や基質親和性や触媒能が変化することが示された。また、大腸菌の発現系とは関連性が見られないことが分かり、大腸菌発現系での活性の低い変異体が放線菌の発現系では活性が高くなる可能性があることが示された。さらに、本発現系を様々な外来由来タンパク質の発現に適用する為に、汎用ベクターの開発を行い、放線菌の発現系で外来タンパク質の分泌発現が確認された。   The results of this Example will be described in more detail. T.A. -It was found that mass secretion can be expressed in the same manner as PLD. Furthermore, by conducting a three-dimensional structure analysis of the mutant PLD, W.M. T.A. It was speculated that only the lid-like structure (hereinafter referred to as Lid region) existing in the vicinity of the active site was changed as compared with -PLD. As a result, it was shown that specific activity, substrate affinity and catalytic ability changed. Moreover, it was found that there was no relationship with the expression system of E. coli, and it was shown that a mutant having low activity in the expression system of E. coli may have higher activity in the expression system of actinomycetes. Furthermore, in order to apply this expression system to the expression of various foreign-derived proteins, a general-purpose vector was developed, and secretion expression of the foreign protein was confirmed in the expression system of actinomycetes.

<実験材料および装置>
[使用試薬]
DNA関連
・NaCl nacalai tesque
・Tripton nacalai tesque
・Yeast extract nacalai tesque
・Agar Powder (寒天末) nacalai tesque
・アガロースLE(低電気浸透)クラシックタイプ [電気泳動用]
nacalai tesque
・SDS nacalai tesque
・KOAc nacalai tesque
・酢酸 nacalai tesque
・クロロホルム nacalai tesque
・2−プロパノール(イソプロピルアルコール) nacalai tesque
・酢酸ナトリウム 関東化学株式会社
・エタノール nacalai tesque
・メタノール nacalai tesque
・エチジウムブロマイド nacalai tesque
・Tris nacalai tesque
・HCl Wako
・EDTA nacalai tesque
・Glycerol nacalai tesque
・Bromophenol Blue (BPB)
nacalai tesque
・Dimethyl Sulfoxide (DMSO)
Wako(046−21981
Lot.TCQ2620)
・6×Loading Dye TOYOBO
・分子量マーカー(λ/EcoRI・HindIII)
TOYOBO,Wako
・Ligation high TOYOBO
・MagExtractor, Gel purification kit
TOYOBO NPK−601
・Restriction enzyme
Alw44I,BamHI,BglII,EcoRI,HindIII,
KpnI,NheI,PstI,SphI,XbaI
TOYOBO
・DNA Polymerase
Pyrobest, PrimeSTARTM HS
TaKaRa
KOD−Plus TOYOBO
・BigDye ver1.1, BigDye ver3.1, Hi−Di Formamide, POP−6 Polymer, Buffer 10×with EDTA
Applied
Biosysyems
<Experimental materials and equipment>
[Reagent used]
DNA related・ Nacal nacalai tesque
・ Tripton nacalai quest
・ Yeast extract nacalai tesque
・ Agar Powder (agar powder) nacalai tesque
・ Agarose LE (low electroosmosis) classic type [for electrophoresis]
nacalai tesque
・ SDS nacalai quest
・ KOAc nacalai tesque
・ Acetic acid nacalai tesque
・ Chloroform nacalai tesque
・ 2-propanol (isopropyl alcohol) nacalai tesque
・ Sodium acetate Kanto Chemical Co., Ltd. ・ Ethanol nacalai tesque
・ Methanol nacalai tesque
・ Ethidium bromide nacalai tesque
・ Tris nacalai tesque
・ HCl Wako
・ EDTA nacalai quest
・ Glycerol nacalai tesque
・ Bromophenol Blue (BPB)
nacalai tesque
・ Dimethyl Sulfoxide (DMSO)
Wako (046-21981
Lot. TCQ2620)
・ 6 × Loading Dye TOYOBO
・ Molecular weight marker (λ / EcoRI / HindIII)
TOYOBO, Wako
・ Ligation high TOYOBO
・ MagExtractor, Gel purification kit
TOYOBO NPK-601
・ Restriction enzyme
Alw44I, BamHI, BglII, EcoRI, HindIII,
KpnI, NheI, PstI, SphI, XbaI
TOYOBO
・ DNA Polymerase
Pyrobest, PrimeSTARTM HS
TaKaRa
KOD-Plus TOYOBO
・ BigDye ver1.1, BigDye ver3.1, Hi-Di Formatide, POP-6 Polymer, Buffer 10 × with EDTA
Applied
Biosystems

タンパク質関連
・APS nacalai tesque
・2−Mercaptoethanol nacalai tesque
・N,N,N’,N’,−テトラメチルエチレンジアミン(TEMED)
nacalai tesque
・銀染色IIキット Wako(291−50301)
・NaHPO nacalai tesque
・NaHPO nacalai tesque
・Tween 20 (Polyoxyethylene Sorbitan Monolaurate nacalai tesque
356−24
・スキムミルク nacalai tesque
・Anti−GFP Epitope Tag Antibody(Rabbit Polyclonal IgG)
Affinity
BioReagents
(PA1−980A)
・Anti−Rabbit IgG(FC), AP Conjugate
Promega(S3731)
・BCIP/NBT Color Development Substrate
Promega(S3771)
Protein-related / APS nacalai tesque
・ 2-Mercaptoethanol nacalai tesque
・ N, N, N ′, N ′,-Tetramethylethylenediamine (TEMED)
nacalai tesque
Silver staining II kit Wako (291-50301)
・ Na 2 HPO 4 nacalai quest
・ NaH 2 PO 4 nacalai tesque
・ Tween 20 (Polyoxyethylene Sorbitan Monolaurate nacalai quest
356-24
・ Skim milk nacalai tesque
Anti-GFP Epitope Tag Antibody (Rabbit Polyclonal IgG)
Affinity
BioReagents
(PA1-980A)
・ Anti-Rabbit IgG (FC), AP Conjugate
Promega (S3731)
BCIP / NBT Color Development Substrate
Promega (S3771)

放線菌培養関連
・KSO nacalai tesque
・KHPO Wako
・MgCl Wako
・CaCl・2HO nacalai tesque
・Glucose nacalai tesque
・Sucrose nacalai tesque
・Glycine nacalai tesque
・TES(N−Tris(hydroxymethyl)methyl−2−aminoethanesulfonic Acid)
nacalai tesque
・Tryptic Soy Broth(TSB)<以下に30g/lあたりの組成を示す> BECTON DICKINSON
Pancreatic Digest of Casein(17.0g/l)
Enzymatic Digest of Soybean Meal
(3.0 g/l)
Dextrose(2.5g/l)
Sodium Chloride(5.0g/l)
Dipotassium Phosphate(2.5g/l)
・BACTOTM Peptone BECTON DICKINSON
・Yeast extract BECTON DICKINSON
・CASAMINO ACIDS BECTON DICKINSON
・MALT EXTRACT BECTON DICKINSON
・Lysozyme,from Egg white
Wako(126−02671)
・Thiostrepton from Streptomyces azureus, SIGMA(T8902−1G)
・Polyethylene glycol(PEG)1,000
Fluka(81188)
・5−Aminolevulinic acid hydrochloride
コスモバイオ(AL−00−2)
Actinomycete culture-related K 2 SO 4 nacalai tesque
・ KH 2 PO 4 Wako
・ MgCl 2 Wako
・ CaCl 2 · 2H 2 O nacalai tesque
・ Glucose nacalai tesque
・ Sucrose nacalai tesque
・ Glycine nacalai tesque
・ TES (N-Tris (hydroxymethyl) methyl-2-aminoethanesulfonic Acid)
nacalai tesque
· Tryptic Soy Broth (TSB) <The composition per 30 g / l is shown below> BECTON DICKINSON
Pancreatic Digest of Casein (17.0 g / l)
Enzymatic Digest of Soybean Meal
(3.0 g / l)
Dextrose (2.5 g / l)
Sodium Chloride (5.0 g / l)
Dipotassium Phosphate (2.5g / l)
・ BACOTTM Peptone BECTON DICKINSON
・ Yeast extract BECTON DICKINSON
・ CASAMINO ACIDS BECTON DICKINSON
・ MALT EXTRACT BECTON DICKINSON
・ Lysozyme, from Egg white
Wako (126-02671)
・ Thiostrepton Streptomyces azureus, SIGMA (T8902-1G)
・ Polyethylene glycol (PEG) 1,000
Fluka (81188)
・ 5-Aminolevulinic acid hydrochloride
Cosmo Bio (AL-00-2)

[使用装置]
・ディープフリーザー(−85℃)
ULTRA LOW MDF−192 (SANYO)
・オートクレーブ
HIGH−PRESSURE STEAM STERILIZER BS−305(TOMY)
KT−2346(ALP)
・バイオシェーカー
BIO SHAKER BR−40LF(TAITEC)
Bio Shaker BR−41FL(TAITEC)
・PERSONAL−11 SDセット(TAITEC)
Program Incubator IQ802(yamato)
EYELATRON FLI−301N(EYELA)
・インキュベーター
SOFT INCUBATOR SLI−450N(EYELA)
INCUBATOR MIR−153(SANYO)
COOL INCUBATOR PCI−301(ASONE)
・クリーンベンチ
BIO−LABO CLEANBENCH NS−8A(十慈フィールド)
バイオクリーンベンチ VCB−1600S(Oriental)
・遠心分離機
インバータ・コンパクト高速冷却遠心機 6930(KUBOTA)
Microtec 1524R(ASTEC)
H−103n(KOKUSAN)
himac CT13(HITACHI)
Centrifuge 5415 R(eppendorf)
MR−150(TOMY)
CAPSULEFUGE PMC−060(TOMY)(卓上遠心機)
・分光光度計
Spectrophotometer U−3010(HITACHI)
・アガロース電気泳動装置
Mupid−2plus(ADVANCE)
・PAGE電気泳動装置
POWER STATION 1000VC AE−8270(ATTO)
POWER STATION 1000VC AE−8450(ATTO)
・UVサンプル撮影装置
FAS−III(TOYOBO)
DIGITAL IMAGE STOCKER DS−30(TOYOBO)
・ブロックインキュベーター
BLOCK INCUBATOR BI−515(ASTEC)
BLOCK INCUBATOR BI−516C(ASTEC)
D−THERMO 501(APEL)
HEATING BLOCK HF−41(YAMATO)
・減圧乾燥装置
VC−36N(TAITEC)
VC−12S(TAITEC)
・Vortex mixer
TUBE MIXER TM−2000(IWAKI)
VORTEX−GENIE2 G−560(Scientific Industries)
・PCR装置
PCR System2700(Applied Biosystems)
PCR System2720(Applied Biosystems
・電子天秤
BJ 610(Sartorius)
AX 200(SHIMADZU)
・蒸留水装置
STILL ACE SA−2000E(EYELA)
・DNA シーケンサー
ABI PRISMTM 310 Genetic Analyzer (Applied Biosystems)
・エレクトロポレーション装置
Gene Pulser XcellTM エレクトロポレーションシステム(BIO−RAD)
・顕微鏡
ECLIPSE 50i(Nikon)
ビルケルチュルク血球計算板(エルマ販売株式会社)
・イオン交換クロマト装置
GRADIENT PNMP
ECONO UV MONITOR
MODEL 2110 FRACTION COLLECTOR
[Device used]
・ Deep freezer (-85 ℃)
ULTRA LOW MDF-192 (SANYO)
・ Autoclave HIGH-PRESSURE STEAM STERILIZER BS-305 (TOMY)
KT-2346 (ALP)
・ Bio Shaker BIO SHAKER BR-40LF (TAITEC)
Bio Shaker BR-41FL (TAITEC)
・ PERSONAL-11 SD set (TAITEC)
Program Incubator IQ802 (yamato)
EYELATRON FLI-301N (EYELA)
・ Incubator SOFT INCUBATOR SLI-450N (EYELA)
INCUBATOR MIR-153 (SANYO)
COOL INCUBATOR PCI-301 (ASONE)
・ Clean Bench BIO-LABO CLEANBENCH NS-8A (Juji Field)
Bio Clean Bench VCB-1600S (Oriental)
・ Centrifuge Inverter ・ Compact high-speed cooling centrifuge 6930 (KUBOTA)
Microtec 1524R (ASTEC)
H-103n (KOKUSAN)
himac CT13 (HITACHI)
Centrifuge 5415 R (eppendorf)
MR-150 (TOMY)
CAPSULEFUGE PMC-060 (TOMY) (tabletop centrifuge)
・ Spectrophotometer Spectrophotometer U-3010 (HITACHI)
・ Agarose electrophoresis device Mupid-2plus (ADVANCE)
・ PAGE electrophoresis apparatus POWER STATION 1000VC AE-8270 (ATTO)
POWER STATION 1000VC AE-8450 (ATTO)
・ UV sample photographing device FAS-III (TOYOBO)
DIGITAL IMAGE STOCKER DS-30 (TOYOBO)
・ Block incubator BLOCK INCUBATOR BI-515 (ASTEC)
BLOCK INCUBATOR BI-516C (ASTEC)
D-THERMO 501 (APEL)
HEATING BLOCK HF-41 (YAMATO)
・ Vacuum drying equipment VC-36N (TAITEC)
VC-12S (TAITEC)
・ Vortex mixer
TUBE MIXER TM-2000 (IWAKI)
VORTEX-GENIE2 G-560 (Scientific Industries)
PCR apparatus PCR System 2700 (Applied Biosystems)
PCR System 2720 (Applied Biosystems
Electronic balance BJ 610 (Sartorius)
AX 200 (SHIMADZU)
・ Distilled water equipment STILL ACE SA-2000E (EYELA)
DNA sequencer ABI PRISMTM 310 Genetic Analyzer (Applied Biosystems)
-Electroporation system Gene Pulser XcellTM electroporation system (BIO-RAD)
・ Microscope ECLIPSE 50i (Nikon)
Birkelturk hemocytometer (Elma Sales Co., Ltd.)
・ Ion exchange chromatograph GRADENT PNMP
ECONO UV MONITOR
MODEL 2110 FRACTION COLLECTOR

[菌体]
大腸菌(Escherichia coli : E.coli)
Novablue (Novagene)
DH5−α (TaKaRaBio)
[Bacteria]
Escherichia coli (E. coli)
Novablue (Novagene)
DH5-α (TaKaRaBio)

放線菌(Streptomyces)
Streptomyces lividans 1326株
培養温度;28℃、培地;TSB。
本実験を福本らが開始した際に使用した放線菌である。出処は、農林水産省管轄の食品総合研究所(通称:食総研)より、静岡大学農学部農芸化学科の徳山真治先生を介して、分与いただいた菌株である。
· Actinomycetes (Streptomyces)
Streptomyces lividans 1326 strain Culture temperature; 28 ° C., medium; TSB.
Actinomycetes used when Fukumoto et al. Started this experiment. The source is a strain distributed from the National Food Research Institute under the jurisdiction of the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries (commonly known as AIST), via Prof. Shinji Tokuyama, Department of Agricultural Chemistry, Faculty of Agriculture, Shizuoka University.

Streptomyces lividans(別名Streptomyces violaceoruber)(NBRC 13385)
培養温度; 28 oC、培地; TSB。
平成17年度に、発酵研究所(IFO,Institute of Fermentation,Osaka)より移管された独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジー本部 生物遺伝資源部門(NBRC)より購入した菌株である。遺伝的性質は、上記Streptomyces lividans 1326株と同等であり、pIJ702系のプラスミドの形質転換に適用可能である。
Streptomyces lividans (also known as Streptomyces violaceoruber) (NBRC 13385)
Culture temperature; 28 oC, medium; TSB.
In 2005, the strain was purchased from the Biogenetics Resources Division (NBRC), Biotechnology Headquarters, National Institute of Technology and Evaluation, transferred from the Fermentation Research Institute (IFO, Institute of Fermentation, Osaka). The genetic property is equivalent to that of the above Streptomyces lividans 1326 strain and can be applied to transformation of pIJ702 series plasmids.

Streptoverticillium cinnamoneum(別名Streptomyces cinnamoneus)(IFO12852、現在はNBRC12852)
培養温度;28℃、培地;TSB。
神戸大学の福田秀樹らによって、高いリン酸機基転移反応活性を有するPLDを培地中に大量に分泌生産する生産株として、スクリーニングされた菌株である。荻野らによって、この株由来のPLD遺伝子配列が決定され、pIJ702系プラスミドでの遺伝子組み換え系にて使用される遺伝子材料となった。また本菌株のPLD遺伝子上流には、分泌生産に非常に強力に作用する発現プロモーターが存在していることも明らかとなっている。以上の意味で、本研究のオリジナルとなる菌株である。
Streptovicillium cinnamoneum (also known as Streptomyces cinnamoneus) (IFO12852, now NBRC12852)
Culture temperature: 28 ° C., medium: TSB.
This strain was screened by Hideki Fukuda and others at Kobe University as a production strain that secreted and produced a large amount of PLD having high phosphorylation activity in the medium. Sugano et al. Determined the PLD gene sequence derived from this strain and became the genetic material used in the gene recombination system with the pIJ702 series plasmid. It has also been clarified that an expression promoter that acts very strongly on secretory production is present upstream of the PLD gene of this strain. In this sense, it is the original strain of this study.

[試料の組成]   [Sample composition]

[使用プライマー]
DNA断片増幅用
Promoter領域増幅用
S−HindIII−promoter(配列番号:7)
5'-CCCAAGCTTACGTCATGGCGGGTCTCTCTCGTC-3'
As−BamHI−NheI−signal(配列番号:8)
5'-CCCGGATCCGCTAGCGAAGGCCGGAGCCGCGGGCAG-3'
[Primers used]
For DNA fragment amplification
Promoter region amplification S-HindIII-promoter (SEQ ID NO: 7)
5'-CCCAAGCTTACGTCATGGCGGGTCTCTCTCGTC-3 '
As-BamHI-NheI-signal (SEQ ID NO: 8)
5'-CCCGGATCCGCTAGCGAAGGCCGGAGCCGCGGGCAG-3 '

terminator領域増幅用
S−BamHIII−BalII−Terminator(配列番号:9)
5'-CCGGATCCAGATCTTGAGACGACTGAGCGCCCGGA-3'
As−EcoRI−kpnI−Terminator(配列番号:10)
5'-CCGAATTCGGTACCATTTCCTCGCTGGTCGGTTCG-3'
Terminator region amplification S-BamHIII-BalII-Terminator (SEQ ID NO: 9)
5'-CCGGATCCAGATCTTGAGACGACTGAGCGCCCGGA-3 '
As-EcoRI-kpnI-Terminator (SEQ ID NO: 10)
5'-CCGAATTCGGTACCATTTCCTCGCTGGTCGGTTCG-3 '

GFP,BFP遺伝子増幅用
NheI−GFP(配列番号:11)
5'-CCGCTAGCATGGCCAGTAAAGGAGAAGAACTCTTCACTGGA-3'
As−BglII−BamHI−GFP(配列番号:12)
5'-CCAGATCTGGATCCTCAGTTGTACAGTTCATCCATGCCATG-3'
NheI-GFP for amplification of GFP and BFP genes (SEQ ID NO: 11)
5'-CCGCTAGCATGGCCAGTAAAGGAGAAGAACTCTTCACTGGA-3 '
As-BglII-BamHI-GFP (SEQ ID NO: 12)
5'-CCAGATCTGGATCCTCAGTTGTACAGTTCATCCATGCCATG-3 '

A1遺伝子増幅用
XbaI−A1(配列番号:13)
5'-CCCTCTAGAGTATGTAACCGACTTGAGCAG-3'
As−BamHI−A1(配列番号:14)
5'-CCCGGATCCTTAGCCGGAAATACCGCTAGC-3'
XbaI-A1 for A1 gene amplification (SEQ ID NO: 13)
5'-CCCTCTAGAGTATGTAACCGACTTGAGCAG-3 '
As-BamHI-A1 (SEQ ID NO: 14)
5'-CCCGGATCCTTAGCCGGAAATACCGCTAGC-3 '

A2遺伝子増幅用
NheI−A2(配列番号:15)
5'-CCCGCTAGCGATTGCACTTCCCTCAATCGC-3'
As−BamHI−A2(配列番号:16)
5'-CCCGGATCCTTAACCAGAAATGCCGCTGAC-3'
S−repair−A2(配列番号:17)
5'-GTTGGAGCTCGTAGCTTCGACAAC-3'
As−repair−A2(配列番号:18)
5'-GTTGTCGAAGCTACGAGCTCCAAC-3'
NheI-A2 for A2 gene amplification (SEQ ID NO: 15)
5'-CCCGCTAGCGATTGCACTTCCCTCAATCGC-3 '
As-BamHI-A2 (SEQ ID NO: 16)
5'-CCCGGATCCTTAACCAGAAATGCCGCTGAC-3 '
S-repair-A2 (SEQ ID NO: 17)
5'-GTTGGAGCTCGTAGCTTCGACAAC-3 '
As-repair-A2 (SEQ ID NO: 18)
5'-GTTGTCGAAGCTACGAGCTCCAAC-3 '

B1遺伝子増幅用
NheI−B1(配列番号:19)
5'-CCCGCTAGCGAATGCTGCAGTAGAGGTGAT-3'
As−BglII−B1(配列番号:20)
5'-CCCAGATCTTTACAAGCCTGCACCAATACC-3'
NheI-B1 for B1 gene amplification (SEQ ID NO: 19)
5'-CCCGCTAGCGAATGCTGCAGTAGAGGTGAT-3 '
As-BglII-B1 (SEQ ID NO: 20)
5'-CCCAGATCTTTACAAGCCTGCACCAATACC-3 '

B2遺伝子増幅用
NheI−B2(配列番号:21)
5'-CCCGCTAGCTCGAGCTGTTGTTCCTCCGAG-3'
As−BamHI−B2(配列番号:22)
5'-CCCGGATCCTTACAAGCCTGCTGAGATGCC-3'
NheI-B2 for B2 gene amplification (SEQ ID NO: 21)
5'-CCCGCTAGCTCGAGCTGTTGTTCCTCCGAG-3 '
As-BamHI-B2 (SEQ ID NO: 22)
5'-CCCGGATCCTTACAAGCCTGCTGAGATGCC-3 '

CYP106A2遺伝子増幅用
S−XbaI−CYP106 (配列番号:23)
5'-CCCTCTAGAATGAAAGAAGTTATTGCAGTA-3'
As−BglII−CYP106(配列番号:24)
5'-CCCAGATCTTTACATGCGGCTTGCCTTAAG-3'
S−repair−CYP106(配列番号:25)
5'-GATGATATCATCTCTGATCTATTGA-3'
As−repair−CYP106(配列番号:26)
5'-GACTTCAATAGATCAGAGATGATAT-3'
S-XbaI-CYP106 for CYP106A2 gene amplification (SEQ ID NO: 23)
5'-CCCTCTAGAATGAAAGAAGTTATTGCAGTA-3 '
As-BglII-CYP106 (SEQ ID NO: 24)
5'-CCCAGATCTTTACATGCGGCTTGCCTTAAG-3 '
S-repair-CYP106 (SEQ ID NO: 25)
5'-GATGATATCATCTCTGATCTATTGA-3 '
As-repair-CYP106 (SEQ ID NO: 26)
5'-GACTTCAATAGATCAGAGATGATAT-3 '

CYP102A3遺伝子増幅用
S−NheI−CYP102(配列番号:27)
5'-CCCGCTAGCATGAAACAGGCAAGCGCAATA-3'
As−BglII−CYP102(配列番号:28)
5'-CCCAGATCTCTACATTCCTGTCCAAACGTCTTT-3'
S-NheI-CYP102 for CYP102A3 gene amplification (SEQ ID NO: 27)
5'-CCCGCTAGCATGAAACAGGCAAGCGCAATA-3 '
As-BglII-CYP102 (SEQ ID NO: 28)
5'-CCCAGATCTCTACATTCCTGTCCAAACGTCTTT-3 '

シーケンス用
pUC18への組み込みの際、プロモーター領域確認用
S−M13Fw primer(配列番号:29)
5'-GGGTAACGCCAGGGTTTTCCCAG-3'
For sequence
S-M13Fw primer (SEQ ID NO: 29) for confirmation of promoter region upon incorporation into pUC18
5'-GGGTAACGCCAGGGTTTTCCCAG-3 '

pUC18ではターミネーターを、pUC702ではプロモーター領域確認用
AS−M13Rv primer(配列番号:30)
5'-GGATAACAATTTCACACAGG-3'
In pUC18, a terminator is used. In pUC702, an AS-M13Rv primer (SEQ ID NO: 30) is used for promoter region confirmation.
5'-GGATAACAATTTCACACAGG-3 '

pUC702への組み込みの際、ターミネーター領域確認用
Rv−pUC702(配列番号:31)
5'-CCCGGGAGTAATCCTGGGATTAC-3'
When incorporating into pUC702, Rv-pUC702 (SEQ ID NO: 31) for terminator region confirmation
5'-CCCGGGAGTAATCCTGGGATTAC-3 '

Promoter領域,Signal領域確認用
promoter−1(配列番号:32)
5'-GCGCGGCGCCCCGCGGCTCGT-3'
As−promoter−2(配列番号:33)
5'-ACCCTCGCCCGGCAGCGCGGT-3'
promoter−3(配列番号:34)
5'-TAGCCGCGGGCCACGACGTCC-3'
Fw−promoter(配列番号:35)
5'-CGTGCGCCGACTCCACGTCCGTGCC-3'
Fw−rbs(配列番号:36)
5'-CCCTCTCGGAGGCGGCCTGCCGTACC-3'
Promoter region, Promoter -1 for confirmation of Signal region (SEQ ID NO: 32)
5'-GCGCGGCGCCCCGCGGCTCGT-3 '
As-promoter-2 (SEQ ID NO: 33)
5'-ACCCTCGCCCGGCAGCGCGGT-3 '
promoter-3 (SEQ ID NO: 34)
5'-TAGCCGCGGGCCACGACGTCC-3 '
Fw-promoter (SEQ ID NO: 35)
5'-CGTGCGCCGACTCCACGTCCGTGCC-3 '
Fw-rbs (SEQ ID NO: 36)
5'-CCCTCTCGGAGGCGGCCTGCCGTACC-3 '

GFP遺伝子確認用
gfp−1(配列番号:37)
5'-CCATACGGAAAACTTACCCTGAA-3'
Gfp-1 for GFP gene confirmation (SEQ ID NO: 37)
5'-CCATACGGAAAACTTACCCTGAA-3 '

CYP106A2遺伝子確認用
P450−106A2(Seq1)(配列番号:38)
5'-GGTGGATACCTTATTTCTTC-3'
P450-106A2 (Seq1) for CYP106A2 gene confirmation (SEQ ID NO: 38)
5'-GGTGGATACCTTATTTCTTC-3 '

CYP102A3遺伝子確認用
P450−102A3(Seq300)(配列番号:39)
5'-GCCCACCGCATTTTGCTGCC-3'
P450−102A3(Seq600)(配列番号:40)
5'-GAAAACGAAGCTGCAGTTCC-3'
P450−102A3(Seq900)(配列番号:41)
5'-GTTAACGGATGACACGCCTG-3'
P450−102A3(Seq1200)(配列番号:42)
5'-GCGCTTGTATTGGCATGCAG-3'
P450−102A3(Seq1500)(配列番号:43)
5'-GGTGAACTGGCTGCTCAAGG-3'
P450−102A3(Seq1800)(配列番号:44)
5'-CAGCGATTGGGGAAGGTGAC-3'
P450−102A3(Seq2100)(配列番号:45)
5'-CATATCGGAATCCTGCCAAAG-3'
P450−102A3(Seq2400)(配列番号:46)
5'-CAAAACGTCTTACCATGCTTG-3'
P450−102A3(Seq2700)(配列番号:47)
5'-CGCCTATGAT
P450-102A3 (Seq300) for CYP102A3 gene confirmation (SEQ ID NO: 39)
5'-GCCCACCGCATTTTGCTGCC-3 '
P450-102A3 (Seq600) (SEQ ID NO: 40)
5'-GAAAACGAAGCTGCAGTTCC-3 '
P450-102A3 (Seq900) (SEQ ID NO: 41)
5'-GTTAACGGATGACACGCCTG-3 '
P450-102A3 (Seq1200) (SEQ ID NO: 42)
5'-GCGCTTGTATTGGCATGCAG-3 '
P450-102A3 (Seq1500) (SEQ ID NO: 43)
5'-GGTGAACTGGCTGCTCAAGG-3 '
P450-102A3 (Seq1800) (SEQ ID NO: 44)
5'-CAGCGATTGGGGAAGGTGAC-3 '
P450-102A3 (Seq2100) (SEQ ID NO: 45)
5'-CATATCGGAATCCTGCCAAAG-3 '
P450-102A3 (Seq2400) (SEQ ID NO: 46)
5'-CAAAACGTCTTACCATGCTTG-3 '
P450-102A3 (Seq2700) (SEQ ID NO: 47)
5'-CGCCTATGAT

<実験方法>
[遺伝子における基本操作]
現在、目的とするDNAの増幅にはPCR(Polymerase chain reaction)法が一般的に用いられている。PCR法は、極微量のDNAを鋳型とし、わずか数時間で目的とする配列のみを特異的に100万倍以上にも増幅することができる画期的な方法である。現在では、操作の簡便さから、基礎研究、臨床検査、犯罪捜査にいたるまで多彩な分野で応用されている。
<Experiment method>
[Basic operations in genes]
Currently, the PCR (Polymerase chain reaction) method is generally used for amplification of the target DNA. The PCR method is an epoch-making method that can specifically amplify only the target sequence in a few hours more than 1 million times using a very small amount of DNA as a template. At present, it is applied in various fields ranging from simple operation to basic research, clinical examination, and criminal investigation.

DNAの増幅(PCR)
PCR法は試験管内で目的のDNA断片を指数関数的に増幅する方法であり、耐熱性DNAポリメラーゼ(DNA polymerase)を用いることで初めて可能になった技術である。PCR反応は3つのステップを1サイクルとして、これを繰り返すことでDNAを増幅する。この反応に必要なものは、鋳型(Template)となるDNA、増幅したい遺伝子部分の5’末端にあたる主鎖、副鎖それぞれの短いDNA断片(Primer)、デオキシリボヌクレオチド類、塩と耐熱性のDNAポリメラーゼである。
DNA amplification (PCR)
The PCR method is a method of amplifying a target DNA fragment exponentially in a test tube, and is a technique that has been made possible for the first time by using a heat-resistant DNA polymerase (DNA polymerase). In the PCR reaction, DNA is amplified by repeating three steps as one cycle. What is necessary for this reaction is a DNA as a template, a short DNA fragment (Primer) corresponding to the 5 ′ end of the gene portion to be amplified, a short DNA fragment (Primer), deoxyribonucleotides, a salt and a heat-resistant DNA polymerase It is.

最初のステップで95℃前後の熱をかけることで2本鎖になっている鋳型DNAを1本鎖状態(Denature)にし、プライマーが鋳型DNA中の設定している配列部分に結合できる状態にする。次に温度を下げることで、鋳型の相補的配列部分にプライマーが結合し、部分的に2本鎖状態を形成する(アニ−ル(annealing))。最後に鋳型に結合したプライマーを始点にして耐熱性ポリメラーゼがDNAを5’→3’方向に合成し、DNAを伸張(Extension)させる。   By applying heat at around 95 ° C. in the first step, the double-stranded template DNA is made into a single-stranded state (Denature), and the primer is allowed to bind to the set sequence portion in the template DNA. . Next, by lowering the temperature, the primer binds to the complementary sequence portion of the template and partially forms a double-stranded state (annealing). Finally, a thermostable polymerase synthesizes DNA in the 5 '→ 3' direction starting from the primer bound to the template, and extends the DNA.

以上のような単純なサイクルを繰り返すことで、目的のDNA断片を増幅させることが可能になるが、それぞれの条件は一義的に決定されているものではなく、目的に応じて最適な条件を決定する必要がある。   By repeating the simple cycle as described above, it becomes possible to amplify the target DNA fragment, but each condition is not uniquely determined, and the optimum condition is determined according to the purpose. There is a need to.

PCR法の検討項目
PCRにおけるサイクルは基本的には先にもふれたように、熱変性・アニーリング・伸長反応の3段階からなっており、そのうち独自に設定する必要があるのはアニーリング温度、及び各ステップにかける時間、サイクル数である。
Items to be considered in the PCR method As mentioned above, the cycle in PCR is basically composed of three stages: heat denaturation, annealing, and extension reaction, of which the annealing temperature must be set independently, and The time taken for each step and the number of cycles.

アニーリング温度は通常各プライマーのTmを参考にして決定する。2つのプライマーのTmが大きく異なる場合は、低い方のTm付近に設定する。ステップにかける時間・サイクルはまず、ポリメラーゼの説明書に従う。また、Extension Timeは増幅断片1min/1kbpで行う。   The annealing temperature is usually determined with reference to the Tm of each primer. When the Tm of the two primers is greatly different, it is set near the lower Tm. First, follow the instructions for the polymerase for the time and cycle of the steps. In addition, Extension Time is performed at an amplified fragment of 1 min / 1 kbp.

Agarose Gel Electrophoresis
2本鎖DNAの場合、塩基の荷電は相補鎖間の水素結合で互いに打ち消しあっているため、分子全体としてはリン酸基のマイナスチャージのみが主となる。また、このリン酸基の個数(荷電)はヌクレオチド数(DNAの分子量)に比例するため、全てのDNA分子は質量あたり一定の力で陽極に引かれることになる。さらに、二重らせん構造を取っているDNAは塩基配列にかかわらず同じ線状分子の形をしており、立体構造の泳動度にほとんど影響を与えない。すなわち、唯一泳動度に影響を与えるのが分子の大きさ(長さ)ということになる。分子量が大きい長い分子ほど泳動移動度が遅くなる。DNA鎖の長さのみに依存した原理を用いて、DNAを分離する。
Agarose Gel Electrophoresis
In the case of double-stranded DNA, the base charges cancel each other out by hydrogen bonds between complementary strands, so that the entire molecule is mainly the negative charge of the phosphate group. Further, since the number (charge) of phosphate groups is proportional to the number of nucleotides (molecular weight of DNA), all DNA molecules are attracted to the anode with a constant force per mass. Furthermore, DNA having a double helix structure has the same linear molecular shape regardless of the base sequence, and hardly affects the mobility of the three-dimensional structure. That is, the size (length) of the molecule has the only influence on the mobility. The longer the molecular weight, the slower the migration mobility. DNA is separated using a principle that depends only on the length of the DNA strand.

1)アガロースを秤量して三角フラスコに入れ、1×TAEを加えて電子レンジにかけ、アガロースを溶かす。
2)アガロースが溶けて均一になった溶液が50℃前後ぐらいまで冷えたらエチジウムブロマイド溶液(10mg/ml)をゲル100mlあたり5μlの割合で加えよく混合する。
3)ゲル成型トレイにゲルを流し込み、コームを刺す。
4)ゲルを室温で30minほど放置し、十分に冷えて固まったら、コームを抜いてゲルを電気泳動槽にセットする。
5)ゲルの上面くらいまで電気泳動バッファー(1×TAE)を満たす。
6)サンプルDNAに対して、1/5volumeの6×loading dyeを加える。
7)ゲルの穴にサンプルを静かに入れる。
8)ゲルの穴にMarker2を入れる。
Marker2とは、λ(d857Sam7)を制限酵素HindIII、EcoRIでdouble digestion
したもので、高〜中分子領域のDNA分子量マーカーとして使われる。
9)BPB(ブロモフェノールブルー)がゲルの1/2か2/3くらい流れたところ(約20min)で電気泳動を止める。
10)トランスイルミネーターにより、UVを照射する(波長302nm)。
1) Agarose is weighed and placed in an Erlenmeyer flask, 1 × TAE is added to a microwave oven, and agarose is dissolved.
2) When the solution in which agarose is dissolved and becomes homogeneous is cooled to around 50 ° C., add ethidium bromide solution (10 mg / ml) at a rate of 5 μl per 100 ml of gel and mix well.
3) Pour the gel into the gel molding tray and prick the comb.
4) Let the gel stand at room temperature for about 30 minutes, and when it cools and hardens sufficiently, remove the comb and set the gel in the electrophoresis tank.
5) Fill the electrophoresis buffer (1 × TAE) to the top of the gel.
6) Add 1/5 volume of 6 × loading dye to the sample DNA.
7) Gently place the sample into the gel hole.
8) Place Marker 2 in the gel hole.
Marker2 is a double digestion of λ (d857Sam7) with restriction enzymes HindIII and EcoRI.
It is used as a DNA molecular weight marker in the high to medium molecular region.
9) When BPB (bromophenol blue) flows about 1/2 or 2/3 of the gel (about 20 min), the electrophoresis is stopped.
10) Irradiate UV with a transilluminator (wavelength 302 nm).

Gel purification
PCRやRestriction Enzyme Digestionなどの後、目的のサイズのDNA断片のみを回収する方法である。
Gel purification
This is a method for recovering only a DNA fragment of a desired size after PCR, Restriction Enzyme Digestion or the like.

1)アガロース電気泳動、エチジウムブロマイド染色。
2)UV照射下(Long wave)で目的のバンドをなるべく小さくなるようにメスで切り出す。
3)切り出したゲルを細かくスライスし、1.5mlのチューブに移す。
4)400μl吸着液を加え、ゲルが完全に溶解するまで時々撹拌しながら放置。※溶けにくい場合、55℃で放置する。
5)30μlの磁性ビーズを加え時々vortexしながら2min静置。
6)B/F分離し、600μlの洗浄液を加え10sec,vortexする。
7)B/F分離し、1ml 75% ethanolを加え、10sec,vortexする。
8)B/F分離し、スピンダウン、完全に上清を除去する。
※チューブの蓋をあけ、55℃,5min静置する。
9)25〜100μlのT.E.を加え10sec,vortexする。
10)2min放置し、B/F分離し上清回収する。
1) Agarose electrophoresis, ethidium bromide staining.
2) A target band is cut out with a scalpel so as to be as small as possible under UV irradiation (Long wave).
3) Finely slice the cut gel and transfer it to a 1.5 ml tube.
4) Add 400 μl adsorbate and leave with occasional stirring until the gel is completely dissolved. * If it is difficult to melt, leave it at 55 ° C.
5) Add 30 μl of magnetic beads and let stand for 2 min with occasional vortexing.
6) Separate B / F, add 600 μl of washing solution and vortex for 10 sec.
7) Separate B / F, add 1 ml 75% ethanol and vortex for 10 sec.
8) Separate B / F, spin down, completely remove supernatant.
* Open the lid of the tube and leave it at 55 ° C for 5 min.
9) 25-100 μl of T.I. E. And vortex for 10 sec.
10) Let stand for 2 min, separate B / F and collect supernatant.

Alcohol Precipitation
核酸を精製、濃縮するために用いる最も簡単な方法で、高分子コロイドであるDNAをアルコールと塩で凝縮させて沈殿を得る。使用するアルコールの種類により、エタノール沈殿、イソプロピルアルコール沈殿などがある。余分な塩類や低分子成分は沈殿しないため、DNAの濃縮やバッファーの置換を容易に行うことが可能である。また、エタノール沈殿の場合にはRNAも共沈するが、高分子アルコールのポリエチレングリコール(PEG)を用いてDNAを沈殿させた場合(PEG沈)、RNAの共沈はほとんど起こらないので、シークエンス用のプラスミドのようにRNAを取り除く必要がある場合には、PEG沈が用いられることが多い。
Alcohol Precipitation
In the simplest method used to purify and concentrate nucleic acids, DNA, which is a polymer colloid, is condensed with alcohol and salt to obtain a precipitate. Depending on the type of alcohol used, there are ethanol precipitation and isopropyl alcohol precipitation. Since excess salts and low-molecular components do not precipitate, DNA concentration and buffer replacement can be easily performed. In the case of ethanol precipitation, RNA is also co-precipitated, but when DNA is precipitated using polyethylene glycol (PEG), which is a polymer alcohol (PEG precipitation), RNA co-precipitation hardly occurs. PEG precipitation is often used when RNA needs to be removed, such as

Ethanol Precipitation
アルコール沈殿の中で最も一般的な方法である。冷却時間に比例してDNAの収率が高くなる。
Ethanol Precipitation
This is the most common method of alcohol precipitation. The yield of DNA increases in proportion to the cooling time.

1)Sampleに約1/10倍量の3M NaOAc(Alkali I−II−III後のようにSampleに塩が含まれている場合は加えなくてよい)と2〜2.5倍量の低温100% Ethanolを加え、Voltexする。
2)−20℃で1hまたは、−85℃で20min以上冷却し、4℃,13000rpmで30min遠心して、DNAを沈殿させる。
3)上清を慎重に取り除き、70% Ethanolを加えてVoltexし、4℃,13000rpmで5min遠心して洗浄する。(チューブ壁面に70% Ethanolを流し入れることを2回ほど行うだけの洗浄方法もある。)
4)減圧乾燥機で完全に乾燥させる。
5)TEもしくはDWを適量加え、溶解させる。
1) About 1/10 times the amount of 3M NaOAc in Sample (it may not be added if Sample contains salt as in Alkali I-II-III) and 2-2.5 times the amount of low temperature 100 Add% Ethanol and Voltex.
2) Cool at −20 ° C. for 1 h or at −85 ° C. for 20 min or longer, and centrifuge at 4 ° C., 13000 rpm for 30 min to precipitate DNA.
3) Carefully remove the supernatant, add 70% Ethanol, voltex, centrifuge at 4 ° C, 13000 rpm for 5 min and wash. (There is also a cleaning method in which 70% Ethanol is poured into the tube wall surface only twice.)
4) Dry completely with a vacuum dryer.
5) Add an appropriate amount of TE or DW and dissolve.

Isopropanol Precipitation
アルコールを加える量が少量でよいので、サンプル量が多い場合に適している。1h以上の冷却でも収率は変わらないので、エタノール沈殿に比べて短時間の処理で済む。
Isopropanol Precipitation
Since a small amount of alcohol may be added, it is suitable for a large sample amount. Since the yield does not change even after cooling for 1 hour or longer, a shorter time is required than ethanol precipitation.

1)Sampleに約1/10倍量の3M NaOAc(アルコール沈殿同様、Sampleに塩が含まれている場合は加えなくてよい)と等量の100% Isopropanolを加え、Voltexする。
2)以下、エタノール沈殿と同様。
1) Add about 1/10 times the amount of 3M NaOAc to Sample (as in the case of alcohol precipitation, it may not be added if Sample contains salt) and add 100% Isopropanol and Voltex.
2) Hereinafter, similar to ethanol precipitation.

PEG Precipitation
高分子アルコールであるポリエチレングリコール(PEG)は、DNAの水和水を奪うことで凝集を促進しDNA分子を沈殿させる。※RNAの除去に行う。
PEG Precipitation
Polyethylene glycol (PEG), which is a polymer alcohol, promotes aggregation and precipitates DNA molecules by depriving DNA of hydration water. * Use to remove RNA.

1)Sampleに等量のPEG6000 Solutionを加え、Voltexする。
2)4℃で1h冷却する。
3)4℃,13000rpmで30min遠心操作し、DNAを沈殿させる。
4)以下、エタノール沈殿と同様。
1) Add an equal amount of PEG6000 Solution to Sample and Voltex.
2) Cool at 4 ° C. for 1 h.
3) Centrifuge at 4 ° C. and 13000 rpm for 30 minutes to precipitate DNA.
4) Hereinafter, similar to ethanol precipitation.

Restriction Enzyme Digestion
制限酵素やエンドヌクレアーゼの一種であり、DNAの特定の配列を認識してその部位を切断する酵素である。この性質を利用することによって、任意のDNAの配列の中から目的とする配列のみを切り出したり、別のDNAに組み込んだりすることが可能となる。さらに、目的とするDNA配列が正確な位置に組み込まれているかどうか確かめるためにも用いられる。
Restriction Enzyme Digestion
A type of restriction enzyme or endonuclease that recognizes a specific sequence of DNA and cleaves that site. By utilizing this property, it becomes possible to cut out only the target sequence from the sequence of an arbitrary DNA or to incorporate it into another DNA. Further, it is used to confirm whether or not the target DNA sequence is incorporated at an accurate position.

1)Sampleがプラスミド状の場合、98℃,3min熱を加え、氷上にて冷却する。
2)Sampleに制限酵素(全反応液体積の5%以内)、10×Buffer、任意のD.W.を加える。
3)37℃で3〜6h反応させる。
1) When Sample is in the form of a plasmid, heat at 98 ° C. for 3 minutes and cool on ice.
2) Sample restriction enzyme (within 5% of total reaction volume), 10 × Buffer, optional D.E. W. Add
3) React at 37 ° C. for 3 to 6 hours.

Ligation
制限酵素処理して線状化したVectorとDNA fragmentをリン酸ジエステル結合させる方法である。
Ligation
In this method, Vector linearized by restriction enzyme treatment and DNA fragment are linked by phosphodiester.

1)組み込みたいDNA fragmentとVectorをDNA濃度に応じ、(3:1〜50:1)で混合し、Sampleを作成する。
2)SampleにLigation High(TOYOBO)を半量〜等量混合する。
3)16℃で6h〜一晩反応させる。
1) A DNA fragment to be incorporated and a vector are mixed at (3: 1 to 50: 1) according to the DNA concentration to prepare a sample.
2) A half amount to an equal amount of Ligation High (TOYOBO) is mixed with Sample.
3) React at 16 ° C. for 6 h to overnight.

Competent Cell
大腸菌を宿主として遺伝子の形質転換を行う際、大腸菌が目的のplasmid DNAを取り込みやすいようにするために、細胞壁をコンピテント化する。コンピテント細胞は生育性を保存するためにグリセロールとともに−80℃で凍らせることができ、数年間に渡って保存することが可能である。この方法はDH−1株に最適化されているが、ほとんどの大腸菌に適用できる。この方法により大腸菌Nova Blue,DH−5α株のコンピテントも作成する。
Competent Cell
When performing gene transformation using E. coli as a host, the cell wall is made competent so that E. coli can easily take up the target plasmid DNA. Competent cells can be frozen with glycerol at −80 ° C. to preserve viability and can be stored for several years. This method is optimized for the DH-1 strain, but is applicable to most E. coli. By this method, competent E. coli Nova Blue, DH-5α strain is also prepared.

作業はすべてクリーンベンチ内で行い、コンタミネーションに注意する。
1)70% Ethanolで滅菌したスプレッダーを用いて、コンピテント化したい大腸菌50μlをLBプレート(抗生物質なし)に均一に塗り広げる。
2)37℃で一晩培養する。
3)LB培地(抗生物質なし)もしくはTf培地50mlに大腸菌1loopを植菌し、37℃でさらに一晩培養する(Mini culture)。
4)LB培地(抗生物質なし)400mlに培養液20mlを加え、OD600=0.5のなるまで約3h、37℃にて培養する(Large culture)。
5)氷上で5min冷却する。
6)4℃,4000×gで15min遠心し、上清を取り除く。
7)集菌した菌体に、氷冷したTfb−1を80mlを加え、ピペッティングにて懸濁する。
8)5〜7と同様、5min冷却、遠心し、上清を除いた後にTfb−2を16mlを加えてピペッティングにて懸濁する。
9)氷上で15min冷却した後、手早く200μlずつに分注する。
10)ディープフリーザー(−85℃)で保存する。
All work should be done in a clean bench, paying attention to contamination.
1) Using a spreader sterilized with 70% Ethanol, uniformly spread 50 μl of E. coli to be made competent on an LB plate (without antibiotics).
2) Incubate overnight at 37 ° C.
3) E. coli 1loop is inoculated into 50 ml of LB medium (no antibiotics) or Tf medium, and further cultured overnight at 37 ° C. (Mini culture).
4) Add 20 ml of the culture solution to 400 ml of LB medium (without antibiotics), and culture at 37 ° C. for about 3 h until OD600 = 0.5 (Large culture).
5) Cool on ice for 5 min.
6) Centrifuge for 15 min at 4 ° C. and 4000 × g, and remove the supernatant.
7) Add 80 ml of ice-cooled Tfb-1 to the collected cells and suspend by pipetting.
8) As in 5-7, cool and centrifuge for 5 min, remove the supernatant, add 16 ml of Tfb-2 and suspend by pipetting.
9) After cooling on ice for 15 min, quickly dispense into 200 μl aliquots.
10) Store in a deep freezer (-85 ° C).

Transformation
形質転換(Transformation)とは、plasmidなどの適当なvectorを用いて大腸菌や培養細胞に新たな遺伝情報を導入する方法である。現在までに、より応用範囲の広いplasmidを用いた形質転換の系が研究されており、現在では大腸菌系での形質転換はもっとも広く用いられている方法である。本研究では遺伝子クローニング用に大腸菌DH5−α株を使用した。
Transformation
Transformation is a method for introducing new genetic information into E. coli or cultured cells using an appropriate vector such as plasmid. To date, transformation systems using plasmids with a broader range of applications have been studied, and at present, transformation in E. coli systems is the most widely used method. In this study, E. coli DH5-α strain was used for gene cloning.

1)Plasmid 2.0μl(Ligation後は5μl)にcompetent cell 100μlを加え、30min氷冷する。
2)42℃で45sec熱処理(Heat shock)をし、5min以上氷冷する。
3)LB溶液(Ampなし)を1ml加え、37℃で1hインキュベートする。
4)3000rpm、10min遠心し、上清を取り除く。
5)集菌した菌体をピペッティングにて懸濁させ、70% Ethanolで滅菌したスプレッダーを用いて、LBプレート(Amp入り)に大腸菌の形質転換体を均一に塗り広げる。
6)37℃で一晩静置培養する。
1) Add 100 μl of competent cell to 2.0 μl of Plasmid (5 μl after ligation), and cool on ice for 30 min.
2) Heat-treat for 45 seconds at 42 ° C. and cool on ice for 5 minutes or more.
3) Add 1 ml of LB solution (without Amp) and incubate at 37 ° C. for 1 h.
4) Centrifuge at 3000 rpm for 10 min and remove the supernatant.
5) Suspend the collected cells by pipetting and spread the transformant of E. coli uniformly on the LB plate (with Amp) using a spreader sterilized with 70% Ethanol.
6) Incubate at 37 ° C overnight.

Alkali−SDS
プラスミド増幅のための宿主となる大腸菌には、プラスミド以外のDNAとしてゲノムDNAや種々のRNA、さらに菌体の構成成分としてのタンパク質や脂質などが含まれている。アルカリ法は、これらの混合物からプラスミドDNAを精製する方法である。
Alkali-SDS
Escherichia coli serving as a host for plasmid amplification contains genomic DNA and various RNAs as DNA other than plasmids, and proteins and lipids as constituents of the cells. The alkaline method is a method for purifying plasmid DNA from these mixtures.

操作方法
1)オートクレーブ済みの爪楊枝でシングルコロニーをすくい上げ、LB培地(Amp入り)3mlに植菌し、37℃で一晩培養する。
2)爪楊枝をピンセットで取り除き、3000rpmで10min遠心して菌を沈殿させ、上清を捨てる。
3)Solution Iを100μl加えてVortexし、菌を懸濁する。
4)Solution IIを200μl(4N水酸化ナトリウム100μl、1% SDS 100μl)を加え、軽く攪拌する。
5)Solution IIIを200μl加えて軽く攪拌し、チューブに移す。
6)クロロホルム50μlを加えて、Vortexした後に、4℃,13000rpmで10min遠心する。
7)沈殿が入らないように注意しながら、上層(水相)を回収する(境界に存在する白い沈殿物はタンパク質の変性したものであるので極力混入を防ぐ)。
Procedure 1) Pick up single colonies with autoclaved toothpicks, inoculate into 3 ml of LB medium (with Amp), and culture overnight at 37 ° C.
2) Remove the toothpick with forceps and centrifuge at 3000 rpm for 10 min to precipitate the bacteria, and discard the supernatant.
3) Add 100 μl of Solution I and vortex to suspend the bacteria.
4) Add 200 μl of Solution II (100 μl of 4N sodium hydroxide, 100 μl of 1% SDS) and gently stir.
5) Add 200 μl of Solution III, mix gently, and transfer to a tube.
6) Add 50 μl of chloroform and vortex, then centrifuge at 4 ° C., 13000 rpm for 10 min.
7) Collect the upper layer (aqueous phase) while taking care not to allow precipitation (the white precipitate present at the boundary is a denatured protein and prevents contamination as much as possible).

RNase Treatment
プラスミド抽出の際に細胞からDNAを抽出すると、細胞中に多量に存在するRNAが混入してしまう。そこでSequence反応のようにRNAの混入が悪影響を及ぼす場合には、RNAを除去する必要があるため、RNase処理を施し、RNAを分解する。
RNase treatment
When DNA is extracted from cells during plasmid extraction, RNA present in large amounts in the cells is contaminated. Therefore, when RNA contamination has an adverse effect, such as a Sequence reaction, it is necessary to remove the RNA, so an RNase treatment is performed to decompose the RNA.

1)SampleにR10を1/500倍量程度加える。
2)37℃で30min〜6h静置する。
1) Add about 10/500 times the amount of R10 to Sample.
2) Leave at 37 ° C. for 30 min to 6 h.

Alkali Denaturation
アルカリにより、2本鎖DNAを1本鎖に変性させる方法である。この方法により、DNAにニックが入りやすくなり、ニックが入ったDNA鎖はアルカリ変性によって直鎖状DNAになり、ニックの入らなかったDNA鎖はそのまま環状DNAになる。ここで、アニーリングを行うと、ほとんどの直鎖状DNAは直鎖同士または環上1本鎖DNAと再会合するが、直鎖同士の再会合があるおかげで、一部の環状1本鎖DNAは再会合せずに残る。残った環状1本鎖DNAは再会合せずに残る。残った環状1本鎖DNAには確率的に+鎖と−鎖が等モルずつ含まれ再会合しようとするが、立体障害のため完全に2本鎖に戻ることはできない。こうして残った環状1本鎖DNAが鋳型となり、シークエンス反応が進みやすくなる。
Alkali Denaturation
In this method, double-stranded DNA is denatured into single strands by alkali. By this method, DNA is easily nicked, the nicked DNA strand becomes a linear DNA by alkali denaturation, and the DNA strand not nicked becomes a circular DNA as it is. Here, when annealing is performed, most of the linear DNAs reassociate with each other or with single-stranded DNA on the circle. Remains without reunion. The remaining circular single-stranded DNA remains without reassociation. The remaining circular single-stranded DNA stochastically contains equimolar + and-strands and tries to reassociate, but cannot completely return to double strand due to steric hindrance. The remaining circular single-stranded DNA serves as a template, so that the sequencing reaction can proceed easily.

1)マイクロチューブに
plasmid DNA 5μl
2N NaOH 2μl
2mM EDTA 2μl
D.W. 11μl
Total 20μlを調製する。
2)よく混ぜ合わせて、37℃で5minインキュベートする。
3)エタノール沈殿を行い、乾燥させる。
1) 5 μl of plasmid DNA in a microtube
2N NaOH 2 μl
2 mM EDTA 2 μl
D. W. 11 μl
Prepare 20 μl of Total.
2) Mix well and incubate at 37 ° C for 5 min.
3) Perform ethanol precipitation and dry.

DNA Sequence Determination
目的のDNA断片の両側に位置する配列に対するprimerからDNA polymeraseを用いて相補鎖を合成することにより、塩基配列を調べる方法。合成の際にその原料としてヌクレオチド3リン酸(dNTP;dATP,dCTP,dGTP,dTTP)を反応液中に入れるが、そのときにそれぞれのアナログである蛍光標識されたジデオキシヌクレオチド(ddNTP;ddATP,ddCTP,ddGTP,ddTTP)を混合しておく。DNA合成の際に、このジデオキシヌクレオチドがある確率で取り込まれると、そこで合成がストップし、様々な長さの合成産物ができる。それらの断片を1塩基分の長さの違いも区別できる変性ポリアクリルアミドゲルで分離し、これらを、キャピラリー電気泳動を行うことで異なる分子量を会席することが可能となる。なお本研究では、蛍光自動シーケンサーにPerkin Elmer社のABI PRISM 310を用いた。
DNA Sequence Determination
A method for examining a base sequence by synthesizing a complementary strand from a primer for a sequence located on both sides of a target DNA fragment using DNA polymerase. At the time of synthesis, nucleotide triphosphate (dNTP; dATP, dCTP, dGTP, dTTP) is put in the reaction solution as a raw material. At that time, fluorescently labeled dideoxynucleotides (ddNTP; ddATP, ddCTP) which are analogs thereof are used. , DdGTP, ddTTP). When this dideoxynucleotide is incorporated at a certain probability during DNA synthesis, synthesis stops there, and synthetic products of various lengths are produced. These fragments can be separated on a denaturing polyacrylamide gel that can also distinguish the difference in length of one base, and these can be subjected to capillary electrophoresis to meet different molecular weights. In this study, ABI PRISM 310 manufactured by Perkin Elmer was used as an automatic fluorescence sequencer.

1)シーケンサー用のPCRの反応液を混合し、以下の条件でPCRを行う。プライマーは解析箇所にあわせて、以下の表のように変更する。 1) Mix the PCR reaction solution for the sequencer and perform PCR under the following conditions. Change the primer as shown in the following table according to the analysis site.

反応組成
Template DNA 0.4μl
Dilution buffer 3.0μl
Primer 4.0μl
DMSO 1.0μl
D.W. 9.6μl
Big Dye(Ver1.1or3.1)(5pmol/μl) 2.0μl
Total 20μl
Reaction composition Template DNA 0.4 μl
Dilution buffer 3.0 μl
Primer 4.0 μl
DMSO 1.0 μl
D. W. 9.6 μl
Big Dye (Ver1.1or3.1) (5 pmol / μl) 2.0 μl
Total 20 μl

PCR condition 98℃・5min

Denature 98℃・30sec
Annealing 50℃・15sec
Extension 60℃・4min *25cycle繰り返す

4℃
PCR condition 98 ℃ ・ 5min

Denatur 98 ℃ ・ 30sec
Annealing 50 ℃ ・ 15sec
Extension 60 ℃ ・ 4min * 25cycle repeat ↓
4 ℃

2)3M CHCOONa 2μl,100% Ethanol 50μlを加え、室温で15min放置する。なお、これ以降の操作は全て遮光して行う。
3)15000rpm,20min以上遠心する。
4)ピペットで上清を除去し、70% Ethanol 200μlを加える。
5)15000rpm,5min遠心する。
6)ピペットで上清を除去し、減圧乾燥する。
7)Hi−Diホルミアミドを20μl加える。
8)95℃で2min加熱した後、氷上で5min静置する。
9)シーケンサー専用のチューブに移し、ABI PRISM 310にて遺伝子配列解析を行う。
2) Add 2 μl of 3M CH 3 COONa and 50 μl of 100% Ethanol, and let stand at room temperature for 15 min. All subsequent operations are performed with light shielding.
3) Centrifuge at 15000 rpm for 20 minutes or more.
4) Remove the supernatant with a pipette and add 200 μl of 70% Ethanol.
5) Centrifuge at 15000 rpm for 5 minutes.
6) Remove the supernatant with a pipette and dry under reduced pressure.
7) Add 20 μl of Hi-Diformamide.
8) After heating at 95 ° C. for 2 min, leave on ice for 5 min.
9) Transfer to a tube dedicated to the sequencer and perform gene sequence analysis with ABI PRISM 310.

[放線菌の形質転換とタンパク質の発現]
放線菌のプロトプラスト調整
あらかじめ用意する物
・コットンを詰めてオートクレーブ、乾熱滅菌(150℃,2h)したシリンジ(20ml)
・250ml遠心管を培養本数分、10min UV殺菌しておく
・10.3%スクロース溶液100ml×培養本数
・Lysozyme溶液15ml×培養本数
・P−buffer約20ml以上×培養本数
[Transformation of actinomycetes and protein expression]
Preparation of actinomycete protoplasts Syringe (20 ml) stuffed with cotton, autoclaved and sterilized by dry heat (150 ° C, 2h)
・ The 250 ml centrifuge tube is sterilized with UV for 10 min. ・ 100 ml of 10.3% sucrose solution x number of cultures.

基本的に遠心操作、培養機以外での操作はクリーンベンチ内で行う。
1)YEME培地100ml+ステンレスコイルを坂口フラスコへ入れ、オートクレーブ。
2)放線菌をTSB培地3mlを入れオートクレーブにかけた試験管にて28℃,200rpmで2〜3日振盪培養(前培養)。
3)前培養した菌をYEME培地へ植菌し、28℃,200rpmで30h振盪培養。
4)遠心管へ移し、8℃,3000rpm,10min遠心分離し、上澄みを捨てる。
5)10.3%スクロース溶液50ml加え懸濁し、8℃,3000rpm,10min 遠心分離し、上澄みを捨てる(これを2回行う)。
6)Lysozyme溶液を15ml加え、懸濁し、30℃,60min以上頻繁に懸濁させながら静置。
7)P−buffer 15mlを加えてよく懸濁。
8)コットンを詰めてあらかじめオートクレーブにかけておいたシリンジを使い、濾過。
9)8℃,3000rpm,7min遠心分離し、上澄みを捨て、P−bufferをおよそ1500μl加える。(濾過後の見た目の菌体量によってある程度調整)
10)50μlずつ分注する。
11)ディープフリーザー(−85℃)で冷凍保存。
Basically, centrifugal operations and operations other than incubators are performed in a clean bench.
1) Put YEME medium 100ml + stainless steel coil into Sakaguchi flask and autoclave.
2) Shaking culture (pre-culture) for 2 to 3 days at 28 ° C. and 200 rpm in a test tube containing 3 ml of TSB medium with actinomycetes.
3) The pre-cultured bacteria were inoculated into a YEME medium and cultured with shaking at 28 ° C. and 200 rpm for 30 hours.
4) Transfer to a centrifuge tube, centrifuge at 8 ° C., 3000 rpm, 10 min, and discard the supernatant.
5) Add 50 ml of a 10.3% sucrose solution, suspend, centrifuge at 8 ° C., 3000 rpm, 10 min, and discard the supernatant (do this twice).
6) Add 15 ml of Lysozyme solution, suspend it, and leave it at 30 ° C. for 60 minutes or more while suspending it frequently.
7) Add 15 ml of P-buffer and suspend well.
8) Filter using a syringe stuffed with cotton and pre-claved.
9) Centrifuge at 8 ° C., 3000 rpm, 7 min, discard the supernatant, and add approximately 1500 μl of P-buffer. (Adjusted to some extent by the amount of apparent bacterial cells after filtration)
10) Dispense 50 μl each.
11) Store frozen in a deep freezer (-85 ° C).

放線菌の形質転換(PEG法)及び、抗生物質による選択
あらかじめ用意する物
・15mlコーニングを培養本数分UV殺菌しておく
・T−buffer 500μl×培養本数
・P−buffer 5.5ml×培養本数
・R2YEプレートを作り、2〜4hクリーンベンチ内で乾燥させ、水分30%ほど減らしておく
Actinomycetes transformation (PEG method) and selection with antibiotics・ Prepare 15ml Corning for UV sterilization for the number of cultures ・ T-buffer 500μl x number of cultures ・ P-buffer 5.5ml x number of cultures ・Make an R2YE plate, dry it in a clean bench for 2-4 hours, and reduce the moisture by about 30%

基本的に遠心操作、インキュベーター以外での操作はクリーンベンチ内で行う
1)プロトプラストの保存試料を氷上で解凍。
2)プラスミド溶液10μlとT−buffer200μl加え、懸濁。
3)R2YEプレートに100μlずつ蒔いて、30℃で1〜2日培養。
4)0.7%ソフトアガロース(電気泳動アガロースLEクラッシクタイプをD.W.に加えてオートクレーブしたもの)に終濃度500μg/mlとなるようにチオストレプトンを添加し、3mlをプレートに上層し、30℃で5日インキュベート。
Basically, centrifuge operations and operations other than incubators are performed in a clean bench. 1) Thaw a protoplast stock sample on ice.
2) Add 10 μl of plasmid solution and 200 μl of T-buffer and suspend.
3) Pour 100 μl each on R2YE plate and incubate at 30 ° C. for 1-2 days.
4) Add thiostrepton to 0.7% soft agarose (autoclaved by adding electrophoretic agarose LE classic type to DW) to a final concentration of 500 μg / ml, and overlay 3 ml on the plate. Incubate at 30 ° C. for 5 days.

形質転換体の培養
1)上層したゲルを突き破ったコロニーを白金耳で取り、チオストレプトン(5μg/ml)を加えた3 mlのTSB培地(1.7% of pancreatic digest of casein,0.3% of papaic digest of soybean meal,0.25% of dextrose,0.5% of sodium chloride,0.25%dipotassium phosphate)にて28℃、200rpmで培養を2〜3日行う。
2)種培養液3mlを100mlのチオストレプトン(5μg/ml)を加えたTSB培地(坂口フラスコ)へ加え、28℃、200rpmで培養する。
※培養液は24hおきにサンプリングする。サンプルは菌体と培養液を分けておき、培養液にはプロテアーゼインヒビターを1/100vol加え4℃にて保管する。
Cultivation of transformants 1) Colonies that broke through the gel on the upper layer were picked with a platinum loop, and 3 ml of TSB medium (1.7% of pancreatic digest of casein, 0.3) containing thiostrepton (5 μg / ml) was added. Incubation is carried out for 2 to 3 days at 28 ° C. and 200 rpm in% of pacific digest of soybean meal, 0.25% of depth, 0.5% of sodium chloride, 0.25% dipotassium phosphate.
2) Add 3 ml of the seed culture to TSB medium (Sakaguchi flask) to which 100 ml of thiostrepton (5 μg / ml) is added, and culture at 28 ° C. and 200 rpm.
* Sampling is performed every 24 hours. For the sample, the bacterial cells and the culture solution are separated, and 1/100 vol of protease inhibitor is added to the culture solution and stored at 4 ° C.

[タンパク質の操作及び、評価]
SDS−PAGE
SDS−PAGE(Sodium dodecyl sulfate−polyacrylamide gel electrophoresis)は、目的のタンパク質の発現を確認する最も簡単な方法である。SDSを用いて、タンパク質を変性させると同時にして負電荷を帯びさせ、ポリアクリルアミドゲル中で泳動すると、タンパク質は陰極から陽極に移動する。分子量が小さいものほど移動距離は長くなり、大きいものほど移動距離は短くなるので、分子量マーカーと比較することでおよその分子量が推定できる。また、ゲル中のアクリルアミドが高濃度の場合は、広い範囲の分子量をカバーできるが、高分子領域の分解能は低下する。低濃度の場合は、低分子量にタンパク質を分離できないが、高分子領域の分解能は向上する。
[Protein manipulation and evaluation]
SDS-PAGE
SDS-PAGE (Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) is the simplest method for confirming the expression of a target protein. With SDS, the protein is denatured and at the same time negatively charged and migrates in a polyacrylamide gel, the protein moves from the cathode to the anode. The smaller the molecular weight, the longer the moving distance, and the larger the moving distance, the shorter the moving distance. Therefore, an approximate molecular weight can be estimated by comparing with a molecular weight marker. In addition, when the acrylamide in the gel is at a high concentration, a wide range of molecular weights can be covered, but the resolution of the polymer region decreases. When the concentration is low, the protein cannot be separated at a low molecular weight, but the resolution of the polymer region is improved.

操作方法
分析するタンパク質sampleの調整
1)2−mercaptoethanol(2−ME)と2×SDS Sample Bufferを1:9(=100μl:900μl)で混合する。
2)分析するsampleタンパク質溶液と1)で作ったものを1:1(=15μl:15μl)で混ぜる。
3)95℃,3min熱変性後、5min以上氷冷する。
Operation method Preparation of protein sample to be analyzed 1) Mix 2-mercaptoethanol (2-ME) and 2 × SDS Sample Buffer at 1: 9 (= 100 μl: 900 μl).
2) Mix the sample protein solution to be analyzed with the one made in 1) 1: 1 (= 15 μl: 15 μl).
3) After heat denaturation at 95 ° C for 3 minutes, cool with ice for 5 minutes or more.

ゲルの作製
1)電気泳動用平板型ガラス、コーム、パッキンを70%Ethanolで念入りに拭き組み立てる。
2)分離ゲル(Separating Gel)を以下の組成で調整する。ただし、10% APSとTEMEDを混合することで重合が開始するので、10% APSは重合開始直前に加える。
Preparation of gel 1) The flat glass for electrophoresis, comb and packing are carefully wiped and assembled with 70% Ethanol.
2) A separating gel is prepared with the following composition. However, since the polymerization is started by mixing 10% APS and TEMED, 10% APS is added immediately before the start of the polymerization.

3)すばやくかき混ぜた後、分離ゲルをゲル成型板に半分程度まで流し込み、その上に滅菌用の70% Ethanolを吹きかける。
4)次に、濃縮ゲル(Stacking Gel)を以下の組成で調整する。Separating Gelと同様、10% APSは重合開始直前に加える。
3) After stirring rapidly, the separated gel is poured into a gel molding plate to about half, and 70% Ethanol for sterilization is sprayed on it.
4) Next, a concentrated gel (Stacking Gel) is prepared with the following composition. Similar to Separating Gel, 10% APS is added just before the start of polymerization.

5)分離ゲルが固まったら、エタノールを取り除いた後、濃縮ゲルを流し込み、その上に気泡が入らないようにコームを差し込む。 5) When the separated gel is solidified, remove the ethanol, and then pour the concentrated gel, and insert the comb so that no air bubbles enter on it.

泳動
1)1×SDS−Bufferを泳動槽に2cmほど注入し、ゲル板の底に空気が入らないように注意しながら、泳動槽にゲル板をセットする。
2)ゲル板の内側を1×SDS−Bufferで満たし、ゲル穴を壊さないようにコームを静かに抜く。
3)マイクロシリンジを用いて、Sampleを20μlずつゲル穴にapplyする。
4)SDS−Marker(低分子量マーカー)を5μl applyする。
5)電源装置を1000V、20mA/plateにセットし、定電流泳動を行う。
6)2.5h程度行い、青色のラインがGelの下端近くまで達したら泳動を終了する。
Electrophoresis 1) Inject about 2 cm of 1 × SDS-Buffer into the electrophoresis tank, and set the gel plate in the electrophoresis tank, taking care not to allow air to enter the bottom of the gel plate.
2) Fill the inside of the gel plate with 1 × SDS-Buffer, and gently pull out the comb so as not to break the gel hole.
3) Using a micro syringe, apply 20 μl of Sample at a time to the gel hole.
4) Apply 5 μl of SDS-Marker (low molecular weight marker).
5) Set the power supply device to 1000 V, 20 mA / plate, and perform constant current electrophoresis.
6) Perform for about 2.5 h, and terminate the electrophoresis when the blue line reaches the bottom of Gel.

CBB染色によるタンパク質の検出
1)SDS−PAGE終了後ゲルを取り出し、不要な部分を切り捨てた後、容器に移し、ゲルが完全に浸るくらいCBB色素溶液を入れ、30minほど染色する。
2)CBB色素溶液を保管容器に戻し、脱染液をゲルが浸るくらいに入れ、適度な染色像が得られるまで脱染する。
Detection of protein by CBB staining 1) After completion of SDS-PAGE, the gel is taken out, unnecessary portions are cut off, transferred to a container, and the CBB dye solution is added to the extent that the gel is completely immersed and stained for about 30 minutes.
2) Return the CBB dye solution to the storage container, put the destaining solution so that the gel soaks, and destain until an appropriate stained image is obtained.

銀染色によるタンパク質の検出
1)SDS−PAGE終了後ゲルを取り出し、不要な部分を切り捨てた後、容器に移し、ゲルが完全に浸るくらい固定液Iを入れ、10min以上(1h程度が好ましい)浸す。
※固定液I組成
Methanol 200ml
酢酸 40ml
D.W. 160ml
Detection of protein by silver staining 1) After completion of SDS-PAGE, take out the gel, discard unnecessary parts, transfer to a container, add fixative I to the extent that the gel is completely immersed, and soak for 10 min or more (preferably about 1 h) .
* Fixing fluid I composition Methanol 200ml
Acetic acid 40ml
D. W. 160ml

2)固定液Iを捨て、固定液IIにて10min以上ゲルを浸す。
※固定液II組成
固定液I 47.5ml
固定原液 2.5ml
2) Discard Fixing Solution I and immerse the gel in Fixing Solution II for 10 min or longer.
* Fixative II Composition Fixative I 47.5ml
Fixed stock solution 2.5ml

3)固定液IIを捨て、増感液にて10min以上ゲルを浸す。
※増感液組成
増感原液 2.5ml
Methanol 23.75ml
D.W. 23.75ml
3) Discard Fixing Solution II and soak the gel for 10 min or longer with sensitizing solution.
* Sensitizer composition Sensitizing stock solution 2.5ml
Methanol 23.75ml
D. W. 23.75ml

4)増感液を捨て、多めの蒸留水にて10min以上ゲルを浸す。
5)洗浄中に次の染色液を作成する。
染色液A 2.5ml
染色液B 2.5ml
蒸留水 45ml
4) Discard the sensitizing solution and immerse the gel in a large amount of distilled water for 10 min or longer.
5) Prepare the next staining solution during washing.
Staining solution A 2.5ml
Staining solution B 2.5ml
45ml distilled water

6)蒸留水を捨て、染色液にて正確に15minゲルを浸す。
7)染色液を専用の廃液入れに捨てる。一度は蒸留水ですすぐ。
8)蒸留水にて洗浄する。(5minを3回繰り返す)。
9)現像液にてゲルを浸す。これにより染色が始まる。
※現像液組成
現像原液 5ml
D.W. 47.5ml
6) Discard the distilled water and immerse the gel accurately in the staining solution for 15 min.
7) Discard the staining solution in a dedicated waste container. Rinse once with distilled water.
8) Wash with distilled water. (Repeat 5 min 3 times).
9) Immerse the gel with developer. This starts the staining.
* Developer composition Stock solution 5ml
D. W. 47.5ml

10)停止液を準備し、現像の程度に合わせて、容器に2.5ml加える。これにより染色は停止する。そのまま10min程度ゲルを浸す。
11)容器内の溶液を捨て、蒸留水にて洗浄する。
10) Prepare a stop solution and add 2.5 ml to the container according to the degree of development. This stops the staining. Soak the gel for about 10 minutes.
11) Discard the solution in the container and wash with distilled water.

Western Blotting
Western Blottingは、SDS−PAGEを行った後、タンパク質をメンブレンに転写し、抗体を用いて特定のタンパク質を検出する方法である。目的のタンパク質に対する抗体が入手できれば、この方法で検出することができる。
Western Blotting
Western blotting is a method in which after performing SDS-PAGE, the protein is transferred to a membrane and a specific protein is detected using an antibody. If an antibody against the protein of interest is available, it can be detected by this method.

抗体にはポリクローナル抗体とモノクローナル抗体があり、ポリクローナル抗体を作製するには、ウサギなどに抗原を注射して免疫し、抗体のできたところを見計らって採血して血清(抗血清)をとる。Western Blottingにはこれをそのまま希釈して用いる場合もあるし、また抗原カラムなどを用いて特異的抗体を精製してから用いる場合もある。   The antibody includes a polyclonal antibody and a monoclonal antibody. To prepare a polyclonal antibody, a rabbit or the like is immunized by injecting an antigen, and blood is collected after taking the place where the antibody is formed to obtain serum (antiserum). In Western blotting, it may be used as diluted as it is, or it may be used after purifying a specific antibody using an antigen column or the like.

タンパク質のメンブレンへの転写
準備するもの
セミドライブロッティング装置
電源
プラスチックケース
振とう機
濾紙6枚
PVDF膜
TBS−T Buffer
1×Transfer Buffer
Blocking Buffer
Transfer of protein to membrane Prepared thing Semi-drive lotting device Power supply Plastic case Shaker Filter paper 6 sheets PVDF membrane TBS-T Buffer
1 x Transfer Buffer
Blocking Buffer

1)7×10cm程の大きさの濾紙を8枚(×ゲルの枚数分)5min程度1×Transfer Bufferに浸す。
2)7×10cm程のPVDFメンブレンをメタノールに5min浸した後、濾紙の入っている容器に移し、5min程度1×Transfer Bufferに浸す。ニトロセルロースメンブレンの場合は、メタノールに浸けないでそのまま1×Transfer Bufferに浸す。※メンブレンには素手で触らないようにする。
3)SDS−PAGEのゲルを濾紙とメンブレンの入っている容器に移し、1min程度1×Transfer Bufferに浸す。
4)予め1×Transfer Bufferで濡らした装置に気泡が入らないように注意しながら陽極側から濾紙4枚、メンブレン、ゲル、濾紙4枚を重ねていく。
5)電源装置を150V、70mA/ゲル1枚当たり(定電流)にセットし、45min転写する。
6)メンブレンをBlocking Bufferに30min以上振とうする。SDS−Gelは染色を行う。
7)Blocking Bufferを捨て、TBS−T Bufferをメンブレンが完全に浸るくらいに入れて、5min振とうして、3回程度洗浄する。
1) Immerse 8 pieces of filter paper with a size of about 7 × 10 cm in 1 × Transfer Buffer for about 5 minutes (× number of gels).
2) After immersing a PVDF membrane of about 7 × 10 cm in methanol for 5 min, transfer it to a container containing filter paper, and immerse it in 1 × Transfer Buffer for about 5 min. In the case of a nitrocellulose membrane, it is immersed in 1 × Transfer Buffer as it is without being immersed in methanol. * Do not touch the membrane with bare hands.
3) Transfer the SDS-PAGE gel to a container containing filter paper and membrane, and soak in 1 × Transfer Buffer for about 1 min.
4) Stack 4 sheets of filter paper, membrane, gel, and 4 sheets of filter paper from the anode side, taking care not to allow air bubbles to enter the device pre-wet with 1 × Transfer Buffer.
5) Set the power supply device at 150 V, 70 mA / gel (constant current), and transfer for 45 min.
6) Shake the membrane in a blocking buffer for 30 min or longer. SDS-Gel performs staining.
7) Discard the Blocking Buffer, put the TBS-T Buffer so that the membrane is completely immersed, shake for 5 minutes and wash about 3 times.

抗体との反応
準備するもの
器具類
プラスチックケース
振とう機
Preparations for reactions with antibodies Instruments Plastic case shaker

1)TBS−T Bufferを捨て、メンブレンをナイロンバックに入れ、3辺をポリシーラーで閉じる。
2)バックに冷却しておいた一次抗体を入れ、残り1辺を閉じる。
3)軽く撹拌した後、4℃で1hr以上反応させる。(通常一晩反応させる)
4)一次抗体を捨て、TBS−T Bufferをメンブレンが完全に浸るくらいに入れて、5min振とうして、3回程度洗浄する。
5)再び、メンブレンをナイロンバックに入れ、3辺をポリシーラーで閉じる。
6)バックに冷却しておいた二次抗体を入れ、残り1辺を閉じる。
7)軽く撹拌した後、4℃で1hr以上反応させる。
8)二次抗体を捨て、TBS−T Bufferをメンブレンが完全に浸るくらいに入れて、5min振とうして、3回程度洗浄する。
1) Discard the TBS-T Buffer, put the membrane in a nylon bag, and close the three sides with a policyr.
2) Put the cooled primary antibody in the bag and close the other side.
3) After stirring gently, react at 4 ° C. for 1 hr or more. (Normally overnight reaction)
4) Discard the primary antibody, put TBS-T Buffer so that the membrane is completely immersed, shake for 5 min and wash about 3 times.
5) Put the membrane in the nylon bag again and close the 3 sides with the policyr.
6) Put the cooled secondary antibody in the bag and close the other side.
7) After stirring lightly, react at 4 ° C. for 1 hour or more.
8) Discard the secondary antibody, put TBS-T Buffer until the membrane is completely immersed, shake for 5 min, and wash about 3 times.

アルカリホスファターゼ反応による抗原の検出
準備するもの
Alkaline Phosphatase Buffer
NBT
BCIP
Preparation for detection of antigen by alkaline phosphatase reaction Alkaline Phosphatase Buffer
NBT
BCIP

1)発色液を作製する(メンブレン1枚に対して5ml)。
2)メンブレンを容器に入れ、発色液を加える。
3)バンドが見えてきたら、適当なところで発色液を捨て、HOで洗う。
4)ドライヤーで乾燥させる。
1) A coloring solution is prepared (5 ml for one membrane).
2) Put the membrane in a container and add the coloring solution.
3) When the band is visible, discard the coloring solution at an appropriate place and wash with H 2 O.
4) Dry with a dryer.

[タンパク質の精製]
透析
試料中のバッファーを交換したり、脱塩したりする最も一般的な方法が透析とゲルろ過である。透析は非常に薄い(20〜100μm)再生セルロース製多孔性膜を用いて自然拡散によって外液と内液の間で低分子の交換を行う。短時間の透析には、できるだけ細長い(表面積が大きい)ものを選ぶ。
[Purification of protein]
The most common methods for exchanging the buffer in the dialysis sample and desalting are dialysis and gel filtration. Dialysis uses a very thin (20-100 μm) regenerated cellulose porous membrane to exchange low molecules between the external and internal liquids by natural diffusion. For short-term dialysis, choose one that is as long as possible (having a large surface area).

透析膜
Dialysis Membrane,Size20
Wako社製546−00051(小ボリューム)
Seamless Cellulose Tubing
三光純薬製 UC36−32−100(大ボリューム)
Dialysis membrane Dialysis Membrane, Size20
Wako 546-00051 (small volume)
Seamless Cellulose Tubing
Sanko Pure Chemicals UC36-32-100 (large volume)

Buffer
20 mM Acetate Buffer(pH5.6)
20 mM Phosphate Buffer(pH7.0)
Buffer
20 mM Acetate Buffer (pH 5.6)
20 mM Phosphate Buffer (pH 7.0)

1)市販の透析膜には保存剤としてグリセロールが含まれているので、ビーカーに蒸留水と透析膜を入れ、約10min煮沸して除き、蒸留水で洗浄する。
2)透析膜の底を縛り、水を入れ、孔が開いていないかを確認し、水を捨てる。
3)上端よりピペットを用いて試料を入れる(*5ml or 50ml)。
4)上端の方を数cm残して縛り、ビーカーの壁面にぶら下げる。
5)4 ℃のバッファー1Lを加え、4℃、スターラーの上で撹拌する。
6)4 h以上後、一度外液のバッファーを交換して、4h以上撹拌を続ける。
※50mlで行う場合数回バッファーを交換する。
7)透析が終わったら、上端よりコーニングに試料を移す。
1) Since glycerol is contained as a preservative in commercially available dialysis membranes, put distilled water and dialysis membrane in a beaker, boil off for about 10 minutes, and wash with distilled water.
2) Tie the bottom of the dialysis membrane, add water, check for holes, and discard the water.
3) Put the sample with a pipette from the top (* 5ml or 50ml).
4) Tie off the top end with a few centimeters and hang it on the wall of the beaker.
5) Add 1 L of 4 ° C buffer and stir on a stirrer at 4 ° C.
6) After 4 hours or more, change the buffer of the external solution once and continue stirring for 4 hours or more.
* Change the buffer several times when using 50ml.
7) When dialysis is completed, transfer the sample from the top to Corning.

*PLDの透析には培養上清5mlを用い、20mM AcetateBuffer(pH5.6)に置換する。
*globin,P450の透析には培養上清50mlを用い、20mM Phosphate Buffer(pH7.0)に置換する。
* Use 5 ml of culture supernatant for dialysis of PLD, and replace with 20 mM AcetateBuffer (pH 5.6).
* Globin and P450 are dialyzed using 50 ml of the culture supernatant and replaced with 20 mM Phosphate Buffer (pH 7.0).

イオン交換クロマトグラフィー
原理
イオン交換クロマトグラフィーは、一般的な精製方法のひとつで、可溶性タンパク質のほとんどすべてに対応することができる。タンパク質の総電荷は等電点より高いpHでは負となり、等電点より低いpHでは正となる。一方、イオン交換クロマトグラフィーに用いる担体(ゲル)には、正に荷電した陰イオン交換体と負に荷電した陽イオン交換体がある。負の総電荷をもつタンパク質は陰イオン交換体に、正の総電荷をもつタンパク質は陽イオン交換体に結合することができる。結合したタンパク質の溶出には、溶出バッファーのイオン強度(塩濃度)を増大させる方法が一般的に用いられている。イオン強度(塩濃度)の増大はイオン交換体に結合する対イオンを増加させる。対イオンがタンパク質に代わってイオン交換体に結合し、結合の弱いタンパク質から順番に遊離し溶出される。このように、イオン交換クロマトグラフィーはタンパク質のもつ総電荷と解離基との静電的な結合(イオン結合)を利用して行うクロマトグラフィーである。
Ion exchange chromatography principle ion exchange chromatography is one of the general purification methods may correspond to almost all soluble proteins. The total charge of the protein is negative at a pH above the isoelectric point and positive at a pH below the isoelectric point. On the other hand, carriers (gels) used for ion exchange chromatography include positively charged anion exchangers and negatively charged cation exchangers. Proteins with a negative total charge can bind to an anion exchanger and proteins with a positive total charge can bind to a cation exchanger. For elution of bound protein, a method of increasing the ionic strength (salt concentration) of the elution buffer is generally used. An increase in ionic strength (salt concentration) increases the counter ion binding to the ion exchanger. The counter ion binds to the ion exchanger instead of the protein, and is released and eluted in order from the weakly bound protein. As described above, the ion exchange chromatography is a chromatography performed by utilizing the electrostatic bond (ion bond) between the total charge of the protein and the dissociating group.

装置
GRADIENT PUMP BIO−RAD
ECONO UV MONITOR BIO−RAD
MODEL 2110 FRACTION COLLECTOR BIO−RAD
Equipment GRADENT PUMP BIO-RAD
ECONO UV MONITOR BIO-RAD
MODEL 2110 FRACTION COLLECTOR BIO-RAD

globin,P450の精製
Ion exchange column:HiTrapTMQ HP(1ml)17−1153−01 Amersham Biosciences AB
開始緩衝液A:20mM Phosphate Buffer(pH7.0)
溶出緩衝液B:20mM Phosphate Buffer(pH7.0)+1.0M NaCl
Globin, Purification of P450 Ion exchange column: HiTrapTMQ HP (1 ml) 17-1153-01 Amersham Biosciences AB
Starting buffer A: 20 mM Phosphate Buffer (pH 7.0)
Elution buffer B: 20 mM Phosphate Buffer (pH 7.0) +1.0 M NaCl

操作方法
1)UVレコーダーの波長を280nmにセットする。
2)開始緩衝液を流速1ml/minで流す。充填層体積の5倍量(15min)の開始緩衝液を流してカラムを平衡化する。
3)透析によって塩が取り除かれ、開始バッファーのpHに合わせられた試料(5〜8)を流速1ml/minで2回流し、カラムに結合させる。
4)開始緩衝液を流速1ml/minで10分流し、カラムを洗浄する。
5)コントローラーでNaCl濃度勾配をつくるように設定する(図4)。
6)溶出の開始と同時に、フラクションコレクターをスタートさせる。
7)溶液を2mlチューブで分画し、各フラクションについて活性測定、純度測定(SDS−PAGE)を行う。
Operation method 1) Set the wavelength of the UV recorder to 280 nm.
2) Flow the starting buffer at a flow rate of 1 ml / min. The column is equilibrated by flowing 5 times the packed bed volume (15 min) of the starting buffer.
3) The salt is removed by dialysis and the sample (5-8) adjusted to the pH of the starting buffer is run twice at a flow rate of 1 ml / min and bound to the column.
4) Run the starting buffer at a flow rate of 1 ml / min for 10 minutes to wash the column.
5) The controller is set to create a NaCl concentration gradient (FIG. 4).
6) Start the fraction collector simultaneously with the start of elution.
7) The solution is fractionated with a 2 ml tube, and activity measurement and purity measurement (SDS-PAGE) are performed for each fraction.

Bradford method
Bradford methodは、Coomassie brilliant blue G−250という色素がタンパク質の塩基性および芳香族アミノ酸の側鎖と結合し、その結果吸収のピークが465 nmから595 nmへとシフトすることを利用した方法である。他のタンパク質定量法と比較して、簡単、迅速、高感度(0.02〜0.1mg/ml)で、還元剤やEDTAの影響をほとんど受けない。スタンダード、バッファー(blank)、目的のタンパク質溶液を測定し、検量線からタンパク質濃度を算出する。スタンダードとして、Bovine serum albumin(BSA)を用いる。
Bradford method
The Bradford method is a method that utilizes a dye called Coomassie brilliant blue G-250 that binds to the basic and aromatic amino acid side chains of the protein, and as a result the absorption peak shifts from 465 nm to 595 nm. . Compared with other protein quantification methods, it is simple, rapid, and highly sensitive (0.02-0.1 mg / ml) and hardly affected by reducing agents and EDTA. Standard, buffer and target protein solution are measured, and protein concentration is calculated from the calibration curve. Bovine serum albumin (BSA) is used as a standard.

1)サンプル50μlにD.W.750μlを加える。
2)kid200μlを加え、よくvortexし、37℃で15min放置する。
3)波長595nmでの吸光度を測定し、検量線からタンパク質濃度を定量する。
1) Add 50 μl of sample to D. W. Add 750 μl.
2) Add 200 μl of kid, vortex well, and leave at 37 ° C. for 15 min.
3) The absorbance at a wavelength of 595 nm is measured, and the protein concentration is quantified from a calibration curve.

<実施例1:放線菌Streptomyces lividans 1326で外来タンパク質分泌発現ベクターの構築>
[ベクター構築で用いる遺伝子組み換え手順の概略]
1)PCR及び、2ndPCRにてDNA断片を増幅
2)PCR産物の全量をアガロース電気泳動し、Gel精製キットを用いてDNAインサートを単離する。もしくはエタノール沈殿を行い、Bufferなどを除去する。
3)DNAインサートはprimerに挿入した任意の制限酵素サイトを持つので、それに対応する制限酵素でベクターも処理する。
4)Gel精製キットを用いてDNA断片を単離する。もしくは、エタノール沈殿にてBuffer、制限酵素を除去する。
※Bufferの異なる制限酵素を用いる場合、3)4)を繰り返し、Bufferを交換して行う。
5)Ligationを行う。
6)Ligation産物を遺伝子クローニング用大腸菌Nova−BlueもしくはDH5−aに形質転換する。
7)形成したコロニーをLB培地(+Amp)3mlに植菌し、一晩培養する(Mini culture)。
8)アルカリI−II−III、イソプロピルアルコール沈殿を用いて、ベクターを精製する。
9)SampleをRNase処理する。
10)アガロース電気泳動を行いインサートが組み込まれたと思われるベクターを選ぶ。
11)制限酵素処理やPCR Checkなどで目的のインサートが組み込まれたかを確認。
12)インサートが確認されたSampleをポリエチレングリコール沈殿する。
13)Sequenceを行い、塩基配列の確認を行う。Sampleの保存は−20℃で行う。
<Example 1: Construction of foreign protein secretion expression vector with Streptomyces lividans 1326>
[Outline of gene recombination procedure used in vector construction]
1) Amplification of DNA fragment by PCR and 2nd PCR 2) Agarose electrophoresis of the entire amount of PCR product, and isolation of DNA insert using Gel purification kit. Alternatively, ethanol precipitation is performed to remove Buffer and the like.
3) Since the DNA insert has an arbitrary restriction enzyme site inserted into the primer, the vector is also treated with the corresponding restriction enzyme.
4) Isolate DNA fragment using Gel purification kit. Alternatively, the buffer and restriction enzyme are removed by ethanol precipitation.
* When using restriction enzymes with different buffers, repeat 3) and 4) to replace the buffers.
5) Perform Ligation.
6) Transform the Ligation product into E. coli Nova-Blue or DH5-a for gene cloning.
7) The formed colonies are inoculated into 3 ml of LB medium (+ Amp) and cultured overnight (Mini culture).
8) Purify the vector using alkaline I-II-III, isopropyl alcohol precipitation.
9) Sample is RNase-processed.
10) Perform agarose electrophoresis and select a vector that seems to have an insert.
11) Confirm whether the target insert was incorporated by restriction enzyme treatment or PCR Check.
12) Polyethylene glycol precipitates the sample in which the insert is confirmed.
13) Perform Sequence and confirm the base sequence. Sample storage is performed at -20 ° C.

[全体の構築手順](図1および図5)
i)任意の制限酵素サイトを付けたプライマーを設計し、放線菌Stv. cinnamoneum染色体由来PLD遺伝子の下流にある翻訳停止領域(Terminator領域)をPCR法で増幅させマルチクローニングサイトを有するpUC18に組み込む。(pUC18+term)
[Overall Construction Procedure] (FIGS. 1 and 5)
i) A primer with an arbitrary restriction enzyme site was designed and actinomycetes Stv. A translation stop region (Terminator region) downstream of the cinnamonium chromosome-derived PLD gene is amplified by PCR and incorporated into pUC18 having a multiple cloning site. (PUC18 + term)

ii)シグナル領域の末端のAla,Serをコードする配列をNheIサイトに変え、任意の制限酵素サイトを付けたプライマーを設計し、放線菌Stv. cinnamoneum染色体由来PLD遺伝子の上流にあるプロモーター領域、シグナル領域を、PCR法で増幅させpUC18+termに組み込む。(pUC18+promoter+terminator) ii) The sequence coding for Ala and Ser at the end of the signal region was changed to the NheI site, a primer with an arbitrary restriction enzyme site was designed, and actinomycetes Stv. The promoter region and signal region upstream of the cinnamoneum chromosome-derived PLD gene are amplified by the PCR method and incorporated into pUC18 + term. (PUC18 + promoter + terminator)

iii)目的とするタンパク質の遺伝子を有するプラスミド及び、PCR断片をTemplateにして遺伝子のN末端にNhe■サイト、C末端に任意の制限酵素サイトを付けたプライマーを設計し、PCRにて増幅させpUC18+promoter+terminatorに組み込みpld遺伝子を他の外来タンパク質の遺伝子に置き換える。 iii) A plasmid having the gene of the target protein and a PCR fragment as a template, a primer having an Nhe site at the N-terminus of the gene and an arbitrary restriction enzyme site at the C-terminus are designed, amplified by PCR, and pUC18 + promoter + terminator The pld gene is integrated into other foreign protein genes.

vi)プロモーター領域、シグナル領域、外来タンパク質遺伝子、ターミネーター領域の全長をベクターより切り出し、大腸菌・放線菌シャトルベクターであるpUC702ベクターへ組み込む。(pUC702−pro−XXX) vi) The entire length of the promoter region, signal region, foreign protein gene, and terminator region is excised from the vector and incorporated into the pUC702 vector, which is an E. coli / actinomycetes shuttle vector. (PUC702-pro-XXX)

増幅するDNA断片の作製の方法を以下に示す。
Promoter、Signal領域の作製
以下の条件のPCRにてPromoter、Signal領域を増幅させる。
・使用Template pUC18−pro−PLD
・Primer
S−HindIII−promoter(配列番号:7)
5’- CCCAAGCTTACGTCATGGCGGGTCTCTCTCGTC-3’
As−BamHI−NheI−signal(配列番号:8)
5’ - CCCGGATCCGCTAGCGAAGGCCGGAGCCGCGGGCAG -3’
A method for preparing a DNA fragment to be amplified is shown below.
Production of Promoter and Signal Regions The Promoter and Signal regions are amplified by PCR under the following conditions.
・ Use Template pUC18-pro-PLD
・ Primer
S-HindIII-promoter (SEQ ID NO: 7)
5'- CCCAAGCTTACGTCATGGCGGGTCTCTCTCGTC-3 '
As-BamHI-NheI-signal (SEQ ID NO: 8)
5 '-CCCGGATCCGCTAGCGAAGGCCGGAGCCGCGGGCAG -3'

・反応組成
Template 0.25μl
Primer(100pmol/μl) 各0.75μl
dNTP(2.5mM each) 2.0μl
×5 Buffer 5.0μl
D.W. 16.0μl
Poly(Takara Prime STAR HS)
0.25μl
Total 25.0μl
-Reaction composition Template 0.25 μl
Primer (100 pmol / μl) 0.75 μl each
dNTP (2.5mMeach) 2.0μl
× 5 Buffer 5.0 μl
D. W. 16.0 μl
Poly (Takara Prime STAR HS)
0.25 μl
Total 25.0 μl

・Reaction condition(Hot Start)
98℃ 1min
↓ polymerase加える
98℃ 1min

Denature 98℃・30sec
Extension 72℃・2min *25cycle繰り返す

72℃ 3min

4℃
・ Reaction condition (Hot Start)
98 ° C for 1 min
↓ Add polymerase 98 ℃ 1min

Denatur 98 ℃ ・ 30sec
Extension 72 ℃ ・ 2min * 25cycle repeat ↓
72 ° C 3min

4 ℃

以下の条件のPCRにて各種タンパク質遺伝子を増幅させる。
使用Template・Primer、PCRのExtension Time、制限酵素はたんぱく質遺伝子によって異なるため表18に示す。※残りの条件は同じである。
Various protein genes are amplified by PCR under the following conditions.
Table 18 shows the template and primer used, the extension time of PCR, and the restriction enzyme depending on the protein gene. * The remaining conditions are the same.

・反応組成 Template 0.25μl
Primer(100pmol/μl) 各0.75μl
dNTP (2.5 mM each) 2.0μl
×5Buffer 5.0μl
D.W. 16.0μl
Poly (Takara Prime STAR HS)
0.25μl
Total 25.0μl
-Reaction composition Template 0.25 μl
Primer (100 pmol / μl) 0.75 μl each
dNTP (2.5 mMeach) 2.0 μl
× 5Buffer 5.0μl
D. W. 16.0 μl
Poly (Takara Prime STAR HS)
0.25 μl
Total 25.0 μl

・Reaction condition(Hot Start)
98℃ 1min
↓ polymerase加える
98℃ 1min

Denature 98℃・30sec
Extension 72℃・Xmin *25cycle繰り返す

72℃・X+0.5min

4℃
・ Reaction condition (Hot Start)
98 ° C for 1 min
↓ Add polymerase 98 ℃ 1min

Denatur 98 ℃ ・ 30sec
Extension 72 ° C / Xmin * 25 cycles repeated ↓
72 ℃ ・ X + 0.5min

4 ℃

※pUC18+promoter+terminatorのベクターはシグナル領域のC末端のAla,Serをコードする配列のアミノ酸を変えずに、制限酵素サイトNheIに置き換えて作製した。遺伝子がタンパク質に翻訳され、分泌される際、このSerの後ろでアミノ酸が切られる。そのため、発現させたいタンパク質遺伝子のN末端にNheIサイトを付けてDNA断片を増幅し、挿入することで目的のタンパク質のみを分泌発現することが可能である(図6)。図6において、上段の塩基配列を配列番号:48とし、上段のアミノ酸配列を配列番号:49とし、中断の左側の配列を配列番号:50とし、中断の右側の配列を配列番号:51とし、下段の塩基配列の省略箇所の左側を配列番号:52とし、下段の塩基配列の省略箇所の右側を配列番号:53とし、下段のアミノ酸配列の省略箇所の左側を配列番号:54とし、下段のアミノ酸配列の省略箇所の右側を配列番号:55とする。   * The vector of pUC18 + promoter + terminator was prepared by replacing the amino acid of the sequence encoding Ala and Ser at the C-terminal of the signal region with the restriction enzyme site NheI. When the gene is translated into protein and secreted, amino acids are cut behind this Ser. Therefore, it is possible to secrete and express only the target protein by adding a NheI site to the N-terminus of the protein gene to be expressed, amplifying the DNA fragment, and inserting it (FIG. 6). In FIG. 6, the upper base sequence is SEQ ID NO: 48, the upper amino acid sequence is SEQ ID NO: 49, the sequence on the left side of the interruption is SEQ ID NO: 50, the sequence on the right side of the interruption is SEQ ID NO: 51, SEQ ID NO: 52 is the left side of the omitted part of the lower base sequence, SEQ ID NO: 53 is the right side of the omitted part of the lower base sequence, SEQ ID NO: 54 is the left side of the omitted part of the lower amino acid sequence. The right side of the omitted part of the amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 55.

<実施例2:外来タンパク質の発現>
PLDを大量に分泌発現できる放線菌の発現系で、外来タンパク質を発現させるため、pUC702−pro−pldのPLD遺伝子を外来タンパク質遺伝子に置き換えたベクターを構築し(図5)、放線菌S. lividansに形質転換を施し、放線菌で外来タンパク質の発現を試みた。
<Example 2: Expression of foreign protein>
In order to express foreign proteins in an expression system of actinomycetes capable of secreting and expressing PLD in large quantities, a vector in which the PLD gene of pUC702-pro-pld was replaced with a foreign protein gene was constructed (FIG. 5). lividans was transformed and foreign protein expression was attempted with actinomycetes.

GFP,BFPについて
PLDを発現させた場合と同様に、上記のタンパク質遺伝子に置き換えたベクターの形質転換体もTSB培地にて28℃で72h培養し、培養上清及び、菌体内のタンパク質を解析した。
[ About GFP and BFP ]
Similarly to the case where PLD was expressed, the transformant of the vector replaced with the above protein gene was also cultured in TSB medium at 28 ° C. for 72 h, and the culture supernatant and the protein in the bacterial cell were analyzed.

結果及び、考察
まず、SDS−PAGEでタンパク質を分離し、タンパク質の発現の確認を行った。しかし、目的タンパク質の大きさに優位的なバンドは見られず、PLDの発現の場合のように大量分泌発現(50−100mg/l)はされないことが分かった。
Results and Discussion First, proteins were separated by SDS-PAGE, and protein expression was confirmed. However, no band dominant in the size of the target protein was observed, and it was found that the mass secretion expression (50-100 mg / l) was not performed as in the case of PLD expression.

そこで、GFP抗体を用いてWestern blottingを行った(図7)。BFPは菌内外において検出されなかった。GFPは菌体内外において検出された。しかしながら、菌体内外でGFPのサイズと同様のバンドと非常に低いバンドが検出された。低いサイズのバンドはGFPが分解されたものと考えられる。菌体内の低いバンド、菌体内のGFPのバンド、菌体外のGFPのバンド、菌体外の低いバンドという順でバンドの濃さが薄くなっていることが分かる。 Therefore, Western blotting was performed using a GFP antibody (FIG. 7). BFP was not detected inside or outside the bacteria. GFP was detected inside and outside the fungus. However, a band similar to the size of GFP and a very low band were detected inside and outside the cells. The low-size band is considered to be a result of GFP degradation. It can be seen that the band density decreases in the order of a low band inside the cell, a GFP band inside the cell, a GFP band outside the cell, and a low band outside the cell.

これらから、GFPは発現するものの、そのほとんどが、菌体内にて分解され、微少量しか分泌されないと考えられる。データからの考察は以上であるが、GFPは様々な変異体が作られ、様々な生物に組み換えが検討されており多くの知見がある(宮脇敦史,GFPとバイオイメージング 羊土社(2002)を参照)。その知見を参考にすると、発現しないことに関して、菌体内で不溶性画分になることが挙げられる。   From these, although GFP is expressed, most of them are considered to be decomposed in the microbial cells and secreted in a very small amount. Although the discussion from the data is above, various mutants of GFP have been made, and recombination has been studied in various organisms (Miyawaki Atsushi, GFP and Bioimaging Yodosha (2002)). reference). When the knowledge is referred to, it can be mentioned that it becomes an insoluble fraction in the microbial cells with respect to non-expression.

微生物でGFPの発現を行った場合、タンパク質の合成速度が速すぎると、GFPはフォールディングされずに、菌体内にインクルージョンボディとして蓄積されると言われている。我々の用いた放線菌発現系は当てはまる。また、生物種によってGFPの向き不向きがあり、微生物ではwtGFP,GFPuv,GFPmut3.1などの変異体が適しており、動植物細胞ではヒトのコドン使用頻度に合わせた塩基配列の最適化がされた変異体EGFPが適している。今回用いたGFPは全てEGFPであるためにこれも要因のひとつであると考えられる。   When GFP is expressed in a microorganism, it is said that if the protein synthesis rate is too high, GFP is not folded but accumulated as an inclusion body in the cell. The actinomycetes expression system we used is applicable. In addition, GFP orientation is unsuitable depending on the species, and mutants such as wtGFP, GFPuv, and GFPmut3.1 are suitable for microorganisms. In animal and plant cells, the nucleotide sequence is optimized in accordance with human codon usage. The body EGFP is suitable. Since all the GFP used this time is EGFP, this is also considered to be one of the factors.

[globin;A1,A2,B1,B2,P450;CYP102A3,CYP106A2について]
PLDを発現させた場合と同様に、上記のタンパク質遺伝子に置き換えたベクターの形質転換体もTSB培地にて28℃で72h培養し、培養上清及び、菌体内のタンパク質を解析した。
[About globin; A1, A2, B1, B2, P450; CYP102A3, CYP106A2]
Similarly to the case where PLD was expressed, the transformant of the vector replaced with the above protein gene was also cultured in TSB medium at 28 ° C. for 72 h, and the culture supernatant and the protein in the bacterial cell were analyzed.

結果及び、考察
まず、SDS−PAGEでタンパク質を分離し、タンパク質の発現の確認を行った。しかし、目的タンパク質の大きさに優位的なバンドは見られず、PLDの発現の場合のように大量分泌発現(50−100mg/l)はされないことが分かった。
Results and Discussion First, proteins were separated by SDS-PAGE, and protein expression was confirmed. However, no band dominant in the size of the target protein was observed, and it was found that the mass secretion expression (50-100 mg / l) was not performed as in the case of PLD expression.

そこで、globin抗体を用いてWestern blottingを行った(図8)。※P450の抗体はないため、Western blottingはできない。A1については検出されなかった。A2,B1,B2については目的のバンドに検出された。よって、ヘム結合領域を有し、組み換えによる可溶タンパク質の発現の報告がほとんどなされていない(Tong−Fian Shen,Chien Ho;Production of unmodified human adult hemoglobin in Escherichia coli[Proc.Natl.Acad.Sci.USA Vol.90,8108−8112.1993]を参照)globinというタンパク質の一種を放線菌の発現系にて発現できた。この結果より、NO合成酵素、クロロペルオキシダーゼ、CooAなどのヘム結合領域を有する複雑な立体構造タンパク質(大村恒雄,P450の分子生物学 講談社(2004))の発現の可能性を示すことができた。   Therefore, Western blotting was performed using a globin antibody (FIG. 8). * Since there is no P450 antibody, Western blotting is not possible. A1 was not detected. A2, B1, and B2 were detected in the target bands. Thus, there is little report of recombinant protein expression with a heme-binding region (Tong-Fian Shen, Chien Ho; Production of unmodified human adglobin in Escherichia coli [Proc. Nat. USA Vol.90, 8108-8112.1993]) a protein called globin could be expressed in an actinomycetes expression system. From this result, it was possible to show the possibility of expression of a complex three-dimensional structural protein having a heme-binding region such as NO synthase, chloroperoxidase, and CooA (Tsuneo Omura, P450 Molecular Biology Kodansha (2004)).

培養条件の検討
TSB培地にてglobinの発現を行った際、発現は確認されたものの発現量は微少量であったことから、globinが立体構造を形成するために必要なヘミンが放線菌体内で十分に合成されていないと考えられる。大腸菌の発現系において、同じようなヘム結合領域を有するタンパク質P450についてヘミン(非特許文献2)や5−amino levulinic acid hydrochloride(5−ALA)(Ingela Jansson,John B.Schenkman;Enhanced expression of CYP1B1 in Escherichia coli[Toxicology 144,211−219.2000])を添加することで発現が誘導されたという報告があるために培養条件の検討を行った。ヘミン添加については制約が多いため、まず、5−ALA添加を試みた。本培養の際、TSB培地に2.5mMになるように5−ALAを添加して同様に28℃で72h培養し、培養上清及び、菌体内のタンパク質を解析した。
Examination of culture conditions When globin was expressed in TSB medium, the expression level was confirmed, but the expression level was very small. Therefore, hemin necessary for globin to form a three-dimensional structure was found in actinomycetes. It is thought that it is not fully synthesized. In the expression system of Escherichia coli, hemin (Non-patent Document 2) and 5-amino levulinic acid hydrochloride (5-ALA) (Ingela Jansson, John B. Schenkman; Enhanced expression of Y1) Since there was a report that the expression was induced by adding Escherichia coli [Toxiology 144, 211-219.2000]), the culture conditions were examined. Since there are many restrictions on addition of hemin, first, 5-ALA addition was tried. During the main culture, 5-ALA was added to the TSB medium so as to have a concentration of 2.5 mM, and the culture was similarly performed at 28 ° C. for 72 hours, and the culture supernatant and proteins in the cells were analyzed.

結果及び考察
72h培養を行った後、遠心にて培養上清と菌に分けた際、全てのglobin,P450の培養上清が赤くなった。そこで、同様にSDS−PAGEとWestern blottingによる解析を行った結果、SDS−PAGEでは発現は確認されなかった。しかし、Western blottingによってA2,B1,B2が検出された(※5−ALA無添加とほとんど変わらないため不図示)。培地が赤いことから、発現していると仮定し、発現したglobin,P450の濃縮やCD−spectrum、吸光度計で解析を行うために、精製を行った。
Results and Discussion After culturing for 72 hours, when the culture supernatant and bacteria were separated by centrifugation, all culture supernatants of globin and P450 turned red. Then, as a result of analyzing similarly by SDS-PAGE and Western blotting, expression was not confirmed by SDS-PAGE. However, A2, B1, and B2 were detected by Western blotting (* 5, not shown because it is almost the same as no ALA added). Since the medium was red, it was assumed that the medium was expressed, and purification was performed in order to analyze the concentration of expressed globin and P450, CD-spectrum, and an absorptiometer.

globinの精製
培養上清50mlを透析にてBuffer交換と脱塩を行い、陰イオン交換クロマトグラフィーにて精製を行った。各フラクションの液の色から、赤い色のフラクションを見つけ出し、SDS−PAGEによって精製されているかを確認した。
Purification of globin 50 ml of culture supernatant was subjected to buffer exchange and desalting by dialysis, and purified by anion exchange chromatography. From the liquid color of each fraction, a red-colored fraction was found and confirmed to be purified by SDS-PAGE.

結果及び考察
精製を行ったところ、6種類とも21〜25の分画にピンク色の液が精製された。SDS−PAGEで21〜25のフラクションのタンパク質を解析した。6種類ともglobinでもP450でもないバンドの高さにタンパク質が確認された(不図示)。そこで確認のため、形質転換を施していないS.lividansを5−ALAを添加した同様の培地で培養を行ったところ、培地は赤くなった。つまり、5−ALAを培地に添加することでS.lividansが染色体DNA上にある分泌型のヘム結合タンパク質の誘導が起こったと考えられる。よって、5−ALAを培地に添加しても、globin,P450の発現は変化が見られないことが示された。
Results and Discussion As a result of purification, a pink liquid was purified into fractions 21 to 25 for all six types. Proteins of fractions 21-25 were analyzed by SDS-PAGE. Proteins were confirmed at the height of the band that was neither globin nor P450 for all six types (not shown). Therefore, for confirmation, S. cerevisiae not transformed is used. When lividans was cultured in the same medium added with 5-ALA, the medium turned red. That is, by adding 5-ALA to the culture medium, It is thought that induction of secreted heme-binding protein in which lividans is on chromosomal DNA occurred. Therefore, it was shown that even when 5-ALA was added to the medium, the expression of globin, P450 was not changed.

<結論>
上記の実施例の結果から、本件発明において初めて構築されたpUC702−pro−pldのPLD遺伝子を外来タンパク質遺伝子に置き換えたベクターを用いた放線菌の発現系において、外来タンパク質発現の検討を行ったところ、GFP,globin;A2,B1,B2の分泌発現が可能であることが明らかとなった。
<Conclusion>
From the results of the above examples, the expression of foreign proteins was examined in an actinomycetes expression system using a vector in which the PLD gene of pUC702-pro-pld constructed for the first time in the present invention was replaced with a foreign protein gene. It was revealed that secretion expression of GFP, globin; A2, B1, and B2 is possible.

これらのGFP,globin;A2,B1,B2は、いずれも放線菌以外の生物由来の外来タンパク質であるため、本件発明において初めて構築されたpUC702−pro−pldのPLD遺伝子を外来タンパク質遺伝子に置き換えたベクターは、哺乳動物、枯草菌をはじめとする放線菌以外の生物由来の外来タンパク質であっても、放線菌で好適に発現・分泌を可能にするベクターであると考えられる。   Since these GFP, globin; A2, B1, and B2 are foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes, the PUC702-pro-pld PLD gene constructed for the first time in the present invention was replaced with a foreign protein gene. The vector is considered to be a vector that allows suitable expression and secretion in actinomycetes even if it is a foreign protein derived from organisms other than actinomycetes such as mammals and Bacillus subtilis.

以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It is to be understood by those skilled in the art that this embodiment is merely an example, and that various modifications are possible and that such modifications are within the scope of the present invention.

たとえば、上記実施例では、配線材料として銅を用いたが、銅および銀を含む合金としてもよい。この場合、・・・
また、低誘電率膜として、・・・・
For example, in the above embodiment, copper is used as the wiring material, but an alloy containing copper and silver may be used. in this case,···
In addition, as a low dielectric constant film ...

実施例で用いたベクター(pUC18+promoter+term)に、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を挿入するスキームを示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the scheme which inserts a green fluorescent protein (GFP) gene in the vector (pUC18 + promoter + term) used in the Example. pUC702−promoter−PLDを用いた放線菌でのPLDの分泌におけるプロモーター領域の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the promoter area | region in the secretion of PLD in actinomycetes using pUC702-promoter-PLD. 放線菌におけるSec−pathwayおよびSRP−pathwayによるタンパク質の分泌機構について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the secretion mechanism of the protein by Sec-pathway and SRP-pathway in actinomycetes. イオン交換クロマトグラフィーにおける溶出バッファーの塩濃度勾配について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the salt concentration gradient of the elution buffer in an ion exchange chromatography. 実施例で用いた放線菌Streptomyces lividans 1326で外来タンパク質を分泌する発現ベクターの構築を説明するためのスキームを示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the scheme for demonstrating construction | assembly of the expression vector which secretes a foreign protein by the actinomycete Streptomyces lividans 1326 used in the Example. 図5で説明したベクターで発現させたいタンパク質遺伝子のN末端にNheIサイトを付けてDNA断片を増幅し、挿入することで目的のタンパク質のみを分泌発現することを可能にする方法を説明するための配列を示す模式図である。A method for amplifying a DNA fragment by adding an NheI site to the N-terminus of a protein gene desired to be expressed in the vector described in FIG. 5 and inserting it into a secreted protein. It is a schematic diagram which shows an arrangement | sequence. 図5で説明したベクターを用いてGFP,BFP,GST−GFPを放線菌で発現させた場合のSDS−PAGEの結果を示した写真である。It is the photograph which showed the result of SDS-PAGE at the time of expressing GFP, BFP, and GST-GFP with actinomycetes using the vector demonstrated in FIG. 図5で説明したベクターを用いてglobin;A1,A2,B1,B2,P450;CYP102A3,CYP106A2を放線菌で発現させた場合のSDS−PAGEの結果を示した写真である。It is the photograph which showed the result of SDS-PAGE at the time of expressing globin; A1, A2, B1, B2, P450; CYP102A3, CYP106A2 by actinomycetes using the vector demonstrated in FIG. Hopwood,D.A.グループおよびCohen,S.N.グループによって開発されたpIJ101の制限酵素地図である。Hopwood, D.H. A. Group and Cohen, S .; N. It is the restriction map of pIJ101 developed by the group.

Claims (14)

放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を放線菌において発現するベクターであって、
ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列と、
前記プロモーターの下流に発現可能に連結されている、前記ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列と、
前記シグナル配列の下流に発現可能に連結されている、外来タンパク質をコードする外来塩基配列と、
前記外来タンパク質の下流に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のターミネーター配列と、
を備えるベクター。
A vector for expressing a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes in actinomycetes,
A promoter sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium;
A signal sequence of the phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium that is operably linked downstream of the promoter;
A foreign base sequence encoding a foreign protein, operably linked downstream of the signal sequence;
A terminator sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium linked downstream of the foreign protein;
A vector comprising:
請求項1のベクターにおいて、
前記プロモーター配列は、配列番号1に記載のプロモーター配列において1または数個の塩基が欠失・置換・付加されてなる塩基配列からなる、ベクター。
The vector of claim 1,
The promoter sequence is a vector comprising a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the promoter sequence described in SEQ ID NO: 1.
請求項1または2記載のベクターにおいて、
前記ターミネーター配列は、配列番号2に記載のターミネーター配列において1または数個の塩基が欠失・置換・付加されてなる塩基配列からなる、ベクター。
The vector according to claim 1 or 2,
The terminator sequence is a vector comprising a base sequence obtained by deleting, substituting, or adding one or several bases in the terminator sequence shown in SEQ ID NO: 2.
請求項1乃至3いずれかに記載のベクターにおいて、
前記シグナル配列は、配列番号3に記載のシグナル配列のコードするシグナルペプチドのアミノ酸配列において1または数個のアミノ酸残基が欠失・置換・付加されてなるアミノ酸配列をコードする塩基配列からなる、ベクター。
The vector according to any one of claims 1 to 3,
The signal sequence consists of a base sequence encoding an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the signal peptide encoded by the signal sequence shown in SEQ ID NO: 3. vector.
請求項1乃至4いずれかに記載のベクターにおいて、
前記外来塩基配列は、哺乳動物または枯草菌由来の外来タンパク質をコードする塩基配列である、ベクター。
The vector according to any one of claims 1 to 4,
The vector, wherein the foreign base sequence is a base sequence encoding a foreign protein derived from a mammal or Bacillus subtilis.
請求項5記載のベクターにおいて、
前記外来塩基配列は、GFPおよびglobin;A2,B1,B2からなる群から選ばれる1種以上の外来タンパク質をコードする塩基配列である、ベクター。
The vector of claim 5,
The vector, wherein the foreign base sequence is a base sequence encoding one or more foreign proteins selected from the group consisting of GFP and globin; A2, B1, and B2.
請求項1乃至6いずれかに記載のベクターにおいて、
プラスミドである、ベクター。
The vector according to any one of claims 1 to 6,
A vector that is a plasmid.
請求項1乃至7いずれかに記載のベクターにおいて、
前記放線菌において前記ベクターの複製を可能にする複製起点配列をさらに備える、ベクター。
The vector according to any one of claims 1 to 7,
A vector further comprising an origin of replication sequence that allows the vector to replicate in the actinomycetes.
請求項1乃至8いずれかに記載のベクターにおいて、
大腸菌において前記ベクターの複製を可能にする複製起点配列をさらに備える。ベクター。
The vector according to any one of claims 1 to 8,
It further comprises an origin of replication sequence that allows the vector to replicate in E. coli. vector.
請求項1乃至9いずれかに記載のベクターにおいて、
抗生物質耐性遺伝子をさらに備える、ベクター。
The vector according to any one of claims 1 to 9,
A vector further comprising an antibiotic resistance gene.
放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を組み込んで前記外来タンパク質を放線菌において発現するためのベクターであって、
ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のプロモーター配列と、
前記プロモーターの下流に発現可能に連結されている、前記ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のシグナル配列と、
前記シグナル配列の下流に設けられている前記外来タンパク質をコードする外来塩基配列を挿入するためのクローニングサイトと、
前記クローニングサイトの下流に連結されている、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウム由来のホスフォリパーゼD遺伝子のターミネーター配列と、
を備えるベクター。
A vector for expressing a foreign protein in actinomycetes by incorporating a foreign protein derived from an organism other than actinomycetes,
A promoter sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium;
A signal sequence of the phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium that is operably linked downstream of the promoter;
A cloning site for inserting a foreign base sequence encoding the foreign protein provided downstream of the signal sequence;
A terminator sequence of a phospholipase D gene derived from Streptobacillus cinnamonium linked downstream of the cloning site;
A vector comprising:
放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を発現するための組換え放線菌であって、
請求項1乃至10いずれかに記載のベクターが組み込まれている、組換え放線菌。
Recombinant actinomycetes for expressing foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes,
Recombinant actinomycetes in which the vector according to any one of claims 1 to 10 is incorporated.
請求項12記載の組換え放線菌において、
ストレプトマイセス・リヴィダンスである、組換え放線菌。
Recombinant actinomycetes according to claim 12,
Recombinant actinomycetes, which is Streptomyces lividans.
放線菌以外の生物由来の外来タンパク質を放線菌において生産する方法であって、
請求項12または13記載の組換え放線菌を培地中で培養する工程と、
前記組換え放線菌の菌体または培地から前記外来タンパク質を取得する工程と、
を含む、方法。

A method for producing foreign proteins derived from organisms other than actinomycetes in actinomycetes,
Culturing the recombinant actinomycetes according to claim 12 or 13 in a medium;
Obtaining the foreign protein from the cells or medium of the recombinant actinomycetes,
Including a method.

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