JP2009038980A - Microorganism strain and method for producing objective substance - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve secretion productivity in such a microorganism as used as a host for producing a substance. <P>SOLUTION: Provided is a microorganism in which at least one of a nuclease-related gene of Bacillus subtilis and a gene corresponding to the gene is deleted or inactivated. Especially, the nuclease-related gene is preferably an endogenous nuclease-related gene. The endogenous nuclease-related gene includes addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene and nucB gene. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、物質の分泌委生産性が向上した微生物株及び当該微生物株を用いた目的物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a microbial strain having improved secretory productivity of a substance and a method for producing a target substance using the microbial strain.

枯草菌は、グラム陽性菌のモデルとして広く分子生物学の研究に供されているのみならず、アミラーゼやプロテアーゼといった各種酵素の生産菌として発酵工業及び医薬品工業等に広く利用されている。日欧共同ゲノムプロジェクトにより、枯草菌ゲノムの全塩基配列が既に決定されているが、枯草菌ゲノムに存在する約4100種類の遺伝子に関する機能同定は完了していない。   Bacillus subtilis is not only widely used in molecular biology studies as a model of Gram-positive bacteria, but is also widely used in the fermentation industry, the pharmaceutical industry, and the like as a bacterium that produces various enzymes such as amylase and protease. Although the entire base sequence of the Bacillus subtilis genome has already been determined by the Japan-European Joint Genome Project, the functional identification of about 4100 genes existing in the Bacillus subtilis genome has not been completed.

現在まで、枯草菌ゲノムに存在する約4100種類の遺伝子の破壊株が網羅的に研究され、271個の遺伝子が成育に必須であることが指摘されている(非特許文献1)。   To date, about 4100 types of disrupted strains of genes present in the Bacillus subtilis genome have been exhaustively studied, and it has been pointed out that 271 genes are essential for growth (Non-patent Document 1).

また、枯草菌等の胞子形成初期に関わる遺伝子やプロテアーゼ遺伝子、又は細胞壁或いは細胞膜中のテイコ酸へのD-アラニン付加に関わる遺伝子、更にはサーファクチンの生合成或いは分泌に関わる遺伝子を単独に欠失又は不活性化した菌株が構築されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8参照)。しかしながら、それらの菌株によるタンパク質の生産性の向上は十分ではなく、また、現在まで、微生物における各種タンパク質の生産性を向上させるような要素技術に関する有用な知見は得られていない。   In addition, genes related to early sporulation such as Bacillus subtilis, protease genes, genes related to D-alanine addition to teichoic acid in the cell wall or cell membrane, and genes involved in biosynthesis or secretion of surfactin alone are lacking. Lost or inactivated strains have been constructed (see Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3, Patent Literature 4, Patent Literature 5, Patent Literature 6, Patent Literature 7, and Patent Literature 8). However, the improvement of protein productivity by these strains is not sufficient, and until now, useful knowledge about elemental technologies for improving the productivity of various proteins in microorganisms has not been obtained.

K. Kobayashi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 100, 4678-4683, 2003K. Kobayashi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 100, 4678-4683, 2003 特開昭58-190390号公報JP-A-58-190390 特開昭61-1381号公報JP 61-1381 国際公開第89/04866号パンフレットWO89 / 04866 pamphlet 特表平11-509096号公報Japanese National Patent Publication No. 11-509096 特許第3210315Patent No. 3210315 特表2001-527401Special table 2001-527401 特表2002−520017Special table 2002-520017 特表2001−503641Special table 2001-503641

そこで、本発明は、上述したような実情に鑑み、物質生産の宿主となるような微生物において分泌生産性を向上させた微生物株及び当該微生物株を使用した目的物質の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above situation, the present invention provides a microorganism strain having improved secretion productivity in a microorganism that is a host for substance production, and a method for producing a target substance using the microorganism strain. Objective.

上述した目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討した結果、枯草菌におけるヌクレアーゼ関連遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子を欠失するか、又は不活性化した場合に分泌生産性が向上することを見いだし本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies by the present inventors in order to achieve the above-described object, secretion productivity is improved when a nuclease-related gene in Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene is deleted or inactivated. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る微生物株は、枯草菌が有するヌクレアーゼ関連遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子のうち少なくとも1以上が欠失又は不活性化されたものである。特に、上記ヌクレアーゼ関連遺伝子としては、内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子であることが好ましい。内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子としては、addA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子及びnucB遺伝子を挙げることができる。 That is, the microbial strain according to the present invention is one in which at least one or more of nuclease-related genes possessed by Bacillus subtilis or genes corresponding to the genes are deleted or inactivated. In particular, the nuclease-related gene is preferably an endogenous nuclease-related gene. Examples of endogenous nuclease-related genes include addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene and nucB gene.

本発明に係る微生物株は、特にバチルス属(Bacillus)細菌由来の組換え体であることが好ましい。上記バチルス属(Bacillus)細菌は枯草菌(Bacillus subtilis)であることがより好ましい。 The microbial strain according to the present invention is particularly preferably a recombinant derived from Bacillus bacteria. More preferably the Bacillus (Bacillus) the bacterium is Bacillus subtilis (Bacillus subtilis).

さらに、本発明に係る微生物株は、目的のタンパク質又はポリペプチドをコードする遺伝子を有するか、又は当該遺伝子を有するベクターを有することが好ましい。特に上記遺伝子の上流には、転写開始制御領域、翻訳開始制御領域及び分泌用シグナル領域からなる群から選ばれる少なくとも1以上の領域が結合されていることがより好ましい。上記分泌用シグナル領域としてはバチルス(Bacillus)属細菌のセルラーゼ遺伝子由来の領域を挙げることができ、上記転写開始制御領域及び上記翻訳開始制御領域は当該セルラーゼ遺伝子の上流領域を挙げることができる。なお、上記転写開始制御領域、上記翻訳開始制御領域及び上記分泌シグナル領域からなる領域は、以下の(a)、(b)、(c)又は(d)のポリヌクレオチドであることが好ましい。
(a)配列番号1で示される塩基配列における塩基番号1〜659の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(b)配列番号3で示される塩基配列における塩基番号1〜696の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(c)上記(a)又は(b)のポリヌクレオチドと70%以上の同一性を有するポリヌクレオチド
(d)上記(a)又は(b)のポリヌクレオチドにおいて、1又は複数の塩基が欠失、置換、付加又は挿入されたポリヌクレオチド
Furthermore, it is preferable that the microorganism strain according to the present invention has a gene encoding a target protein or polypeptide, or has a vector having the gene. In particular, at least one region selected from the group consisting of a transcription initiation control region, a translation initiation control region and a secretion signal region is more preferably bound to the upstream of the gene. Examples of the signal region for secretion include a region derived from a cellulase gene of a bacterium belonging to the genus Bacillus , and examples of the transcription initiation control region and the translation initiation control region include upstream regions of the cellulase gene. The region comprising the transcription initiation control region, the translation initiation control region, and the secretion signal region is preferably the following polynucleotide (a), (b), (c) or (d).
(A) a polynucleotide comprising the base sequence of base numbers 1 to 659 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (b) a polynucleotide comprising the base sequence of base numbers 1 to 696 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 (c) ) A polynucleotide having 70% or more identity with the polynucleotide of (a) or (b) (d) in the polynucleotide of (a) or (b), one or more bases are deleted, substituted, Added or inserted polynucleotide

特に、本発明に係る微生物株は分泌生産性が向上したものとなるが、分泌生産性とは、細胞あたりの生産量又は分泌生産総量を含む意味である。   In particular, the microbial strain according to the present invention has improved secretory productivity, and secretory productivity means the production amount per cell or the total secretory production amount.

一方、本発明に係る目的物質の製造方法は、本発明に係る微生物株を培養し、菌体外に目的物質を生産するものである。上記目的物質としてはタンパク質又はポリペプチドを挙げることができる。   On the other hand, the method for producing a target substance according to the present invention comprises culturing the microorganism strain according to the present invention and producing the target substance outside the cells. Examples of the target substance include proteins and polypeptides.

本発明に係る微生物株は、分泌生産性が通常の野生株と比較して大幅に向上したものとなる。したがって、本発明に係る微生物株によれば、目的とする物質の生産性を大幅に向上させた生産系を構築することができる。また、本発明に係る目的物質の製造方法は、通常の野生株と使用した場合と比較して、分泌生産性を大幅に向上させることができる。したがって、本発明に係る目的物質の製造方法によれば、目的物質の生産系における大幅コスト削減が可能となる。   In the microbial strain according to the present invention, secretion productivity is greatly improved as compared with a normal wild strain. Therefore, according to the microorganism strain according to the present invention, it is possible to construct a production system in which the productivity of the target substance is greatly improved. In addition, the method for producing a target substance according to the present invention can greatly improve the secretion productivity as compared with the case of using a normal wild strain. Therefore, according to the method for producing a target substance according to the present invention, it is possible to greatly reduce the cost in the production system of the target substance.

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る微生物株は、野生型と比較して枯草菌が有するヌクレアーゼ関連遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子(以下、これらを纏めてヌクレアーゼ関連遺伝子と称する)のうち少なくとも1以上が欠失又は不活性化しているといった技術的特徴を有している。ここで、本発明に係る微生物株は、遺伝子組み換え法によって野生型の微生物からヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化させた組換え株と、遺伝子組み換え法によらず上記ヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化している自然発生的な変異体とを含む意味である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the microbial strain according to the present invention, at least one or more of the nuclease-related genes possessed by Bacillus subtilis or the genes corresponding to the genes (hereinafter collectively referred to as nuclease-related genes) compared to the wild type are deleted or It has technical features such as being inactivated. Here, the microbial strain according to the present invention includes a recombinant strain in which a nuclease-related gene is deleted or inactivated from a wild-type microorganism by a genetic recombination method, and the nuclease-related gene is deleted without using a genetic recombination method. Or a naturally occurring mutant that has been inactivated.

上記組換え株の野生株としては、特に限定されないが、バチルス(Bacillus)属細菌や、クロストリジウム(Clostridium)属細菌及び酵母等が挙げられる。中でもバチルス(Bacillus )属細菌が好ましい。バチルス属(Bacillus)細菌としては、例えば、枯草菌(Bacillus subtilis)、バチルス リケニホルミス(Bacillus licheniformis)、バチルス アントラシス(Bacillus anthracis)、バチルス セレウス(Bacillus cereus)、バチルス チューリンジェンシス(Bacillus thuringiensis)、バチルス クラウジイ(Bacillus clausii)、バチルス ハロデュランス(Bacillus halodurans)、バチルス アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)、バチルス ブレビス(Bacillus brevis)等を挙げることができる。また、クロストリジウム(Clostridium)属細菌としては、Clostridium acetobutylicumClostridium perfringensClostridium tetaniClostridium novyiClostridium thermocellumClostridium difficile、クロストリジウム・ビフェルメンタンス、クロストリジウム・パラプトリフィカム(Clostridium paraputrificum)、クロストリジウム・ヒドロキシベンゾイカム(Clostridium hydroxybenzoicum)、等を挙げることができる。さらに、酵母としては、サッカロミセスセレビシエ、シゾサッカロミセスポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、ピキア パストリス(Pichia pastoris)、クルイベロミセスラクティス(Kluyveromyces lactis)等を挙げることができる。 Although it does not specifically limit as a wild strain of the said recombinant strain, Bacillus ( Bacillus ) genus bacteria, Clostridium ( Clostridium ) genus bacteria, yeast, etc. are mentioned. Of these, bacteria belonging to the genus Bacillus are preferred. The Bacillus (Bacillus) bacteria, e.g., Bacillus subtilis (Bacillus subtilis), Bacillus licheniformis (Bacillus licheniformis), Bacillus anthracis (Bacillus anthracis), Bacillus cereus (Bacillus cereus), Bacillus thuringiensis Jen cis (Bacillus thuringiensis), Bacillus clausii (Bacillus clausii), Bacillus halodurans (Bacillus halodurans), Bacillus amyloliquefaciens (Bacillus amyloliquefaciens), mention may be made of Bacillus brevis (Bacillus brevis) and the like. As the Clostridium (Clostridium) bacteria, Clostridium acetobutylicum, Clostridium perfringens, Clostridium tetani, Clostridium novyi, Clostridium thermocellum, Clostridium difficile, Clostridium bi Fel Men wardrobe, Clostridium para Putri Fi cam (Clostridium paraputrificum), Clostridium hydroxy Benzoicum ( clostridium hydroxybenzoicum ), etc. can be mentioned. Moreover, as the yeast, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces Pont base (Schizosaccharomyces pombe), Pichia pastoris (Pichia pastoris), mention may be made of Kluyveromyces lactis (Kluyveromyces lactis) or the like.

中でも、本発明に係る微生物株は、枯草菌(Bacillus subtilis)を野生株として1以上のヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化させた組換え枯草菌若しくは枯草菌(Bacillus subtilis)を野生株として1以上のヌクレアーゼ関連遺伝子が欠失又は不活性化した枯草菌変異体であることが好ましい。特に、本発明に係る微生物株は、枯草菌168株由来であることがこのましい。また、本発明に係る微生物株は、枯草菌168株を野生株として特定の領域や1以上の遺伝子を削除したゲノム構成を有する変異株を由来としてもよい。枯草菌168株に由来する変異株としては、prophage6 (yoaV-yobO)領域、prophage1 (ybbU-ybdE)領域、prophage4 (yjcM-yjdJ)領域、PBSX (ykdA-xlyA)領域、prophage5 (ynxB-dut)領域、prophage3 (ydiM-ydjC)領域、spb (yodU-ypqP)領域、pks (pksA-ymaC)領域、skin (spoIVCB-spoIIIC)領域、pps (ppsE-ppsA)領域、prophage2 (ydcL-ydeJ)領域、ydcL-ydeK-ydhU領域、yisB-yitD領域、yunA-yurT領域、cgeE-ypmQ領域、yeeK-yesX領域、pdp-rocR領域、ycxB-sipU領域、SKIN-Pro7 (spoIVCB-yraK)領域、sbo-ywhH領域、yybP-yyaJ領域及びyncM-fosB領域を削除した変異株(枯草菌MGB874株と称する)を使用することもできる。なお、これら領域は、表1に示す一対のオリゴヌクレオチド・セットにより挟み込まれる領域として言い換えることができる。 Of these, microbial strains of the present invention, a Bacillus subtilis (Bacillus subtilis) 1 or more nuclease-related gene recombinant Bacillus subtilis or Bacillus subtilis was deleted or inactivated to (Bacillus subtilis) as a wild strain as the wild strain It is preferably a Bacillus subtilis mutant in which one or more nuclease-related genes have been deleted or inactivated. In particular, the microorganism strain according to the present invention is preferably derived from Bacillus subtilis 168 strain. In addition, the microbial strain according to the present invention may be derived from a mutant strain having a genome structure in which a specific region or one or more genes are deleted with the Bacillus subtilis 168 strain as a wild strain. Mutants derived from Bacillus subtilis 168 include prophage6 (yoaV-yobO) region, prophage1 (ybbU-ybdE) region, prophage4 (yjcM-yjdJ) region, PBSX (ykdA-xlyA) region, prophage5 (ynxB-dut) Region, prophage3 (ydiM-ydjC) region, spb (yodU-ypqP) region, pks (pksA-ymaC) region, skin (spoIVCB-spoIIIC) region, pps (ppsE-ppsA) region, prophage2 (ydcL-ydeJ) region, ydcL-ydeK-ydhU region, yisB-yitD region, yunA-yurT region, cgeE-ypmQ region, yeeK-yesX region, pdp-rocR region, ycxB-sipU region, SKIN-Pro7 (spoIVCB-yraK) region, sbo-ywhH Mutants (referred to as Bacillus subtilis MGB874 strain) from which the region, yybP-yyaJ region and yncM-fosB region have been deleted can also be used. Note that these regions can be rephrased as regions sandwiched between a pair of oligonucleotide sets shown in Table 1.

Figure 2009038980
Figure 2009038980

本発明においてヌクレアーゼ関連遺伝子とは、ヌクレアーゼ活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、及び当該タンパク質のサブユニットをコードする遺伝子を含む意味である。ここで、ヌクレアーゼ活性とは、デオキシリボヌクレアーゼ活性及びリボヌクレアーゼ活性のいずれであっても良く、エンド型及びエキソ型のいずれであっても良い。また、ヌクレアーゼ活性とは、一本鎖ポリヌクレオチド及び二本鎖ポリヌクレオチドのいずれに対するヌクレアーゼ活性であっても良い。また、ヌクレアーゼ活性とは、ATP依存性及びATP非依存性のいずれであっても良い。さらに、ヌクレアーゼ活性とは、細胞内及び細胞外のいずれにおける活性であってもよい。   In the present invention, the nuclease-related gene means a gene encoding a protein having a nuclease activity and a gene encoding a subunit of the protein. Here, the nuclease activity may be either deoxyribonuclease activity or ribonuclease activity, and may be either endo-type or exo-type. The nuclease activity may be a nuclease activity for either a single-stranded polynucleotide or a double-stranded polynucleotide. The nuclease activity may be either ATP-dependent or ATP-independent. Furthermore, the nuclease activity may be activity inside or outside the cell.

特に、ヌクレアーゼ関連遺伝子としては、内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子であることが好ましい。内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子とは、微生物が本来有しているヌクレアーゼ関連遺伝子であってファージ由来のヌクレアーゼ関連遺伝子を除く意味である。例えば、枯草菌において内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子としては、例えば、addA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子及びnucB遺伝子を挙げることができる。なおaddA遺伝子の遺伝子番号はBG10466であり、ATP依存性デオキシリボヌクレアーゼのサブユニットAをコードすることが知られている。addB遺伝子の遺伝子番号はBG10465であり、ATP依存性デオキシリボヌクレアーゼのサブユニットBをコードすることが知られている。sbcD遺伝子の遺伝子番号はBG10467であり、エキソヌクレアーゼのsbcDホモログであることが知られている。xseA遺伝子の遺伝子番号はBG11712であり、エキソデオキシヌクレアーゼVIIの大サブユニットをコードすることが知られている。xseB遺伝子の遺伝子番号はBG11713であり、エキソデオキシヌクレアーゼVIIの小サブユニットをコードすることが知られている。nucB遺伝子の遺伝子番号はBG11237であり、胞子形成時特異的細胞外ヌクレアーゼをコードすることが知られている。 In particular, the nuclease-related gene is preferably an endogenous nuclease-related gene. The endogenous nuclease-related gene means a nuclease-related gene originally possessed by a microorganism and excludes a phage-derived nuclease-related gene. For example, examples of endogenous nuclease-related genes in Bacillus subtilis include addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene and nucB gene. Note gene numbers addA genes are BG10466, is known to encode a subunit A of ATP-dependent DNase. Gene number addB genes are BG10465, it is known that encoding subunit B of the ATP-dependent DNase. gene number of sbcD gene is BG10467, is known to be a sbcD homolog of exonuclease. Gene number xseA genes are BG11712, it is known that encoding the large subunit of exonuclease deoxy nuclease VII. Gene number xseB genes are BG11713, it is known that encoding the small subunit of exonuclease deoxy nuclease VII. Gene number nucB genes are BG11237, is known to encode a specific extracellular nucleases during sporulation.

また、枯草菌が有するヌクレアーゼ関連遺伝子に相当する遺伝子とは、上述したように枯草菌において特定されているヌクレアーゼ関連遺伝子に対して高い相同性を有する遺伝子であって、枯草菌における機能と同等の機能を有する遺伝子を意味する。具体的には、前述した枯草菌におけるヌクレアーゼ関連タンパク質、好ましくは、addA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子及びnucB遺伝子のアミノ酸配列に対して70%以上、80%以上または、90%以上の相同性を有することが好ましく、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、特に好ましくは97%以上、より特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上、の相同性を有する枯草菌以外の微生物由来のヌクレアーゼ関連タンパク質をコードする遺伝子を意味する。 In addition, the gene corresponding to the nuclease-related gene of Bacillus subtilis is a gene having high homology to the nuclease-related gene specified in Bacillus subtilis as described above, and has the same function as that of Bacillus subtilis. It means a gene having a function. Specifically, the nuclease-related protein in Bacillus subtilis described above, preferably 70% or more, 80% or more, or 90% with respect to the amino acid sequences of addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene and nucB gene %, Preferably 95% or more, more preferably 96% or more, particularly preferably 97% or more, more particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more. A gene encoding a nuclease-related protein derived from a microorganism other than Bacillus subtilis having

また、本発明に係る微生物株は、上述したようなヌクレアーゼ関連遺伝子のうち1つの遺伝子を欠失又は不活性化したものであっても良いし、複数のヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化したものであってもよい。上述したヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化する方法としては、特に限定されず、従来公知の遺伝子組み換え法を適用することができる。ヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性するとは、目的とするヌクレアーゼ関連遺伝子をゲノムから削除する、目的とするヌクレアーゼ関連遺伝子内に他のDNA断片を挿入する、又は当該遺伝子の転写・翻訳開始領域に変異を与えるといった場合も含む意味である。また、本発明に係る微生物株は、目的とするヌクレアーゼ関連遺伝子を計画的に欠失又は不活性化したものであっても良いし、遺伝子の欠失又は不活性化変異をランダムに与えた結果、上述したヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化したものであっても良い。   Further, the microorganism strain according to the present invention may be one in which one of the nuclease-related genes as described above is deleted or inactivated, or a plurality of nuclease-related genes are deleted or inactivated. It may be what you did. The method for deleting or inactivating the nuclease-related gene described above is not particularly limited, and conventionally known gene recombination methods can be applied. Deletion or inactivation of a nuclease-related gene means that the target nuclease-related gene is deleted from the genome, another DNA fragment is inserted into the target nuclease-related gene, or the transcription / translation initiation region of the gene This also includes the case of giving mutations. In addition, the microorganism strain according to the present invention may be one in which the target nuclease-related gene is intentionally deleted or inactivated, or the result of randomly giving a gene deletion or inactivating mutation. The nuclease-related gene described above may be deleted or inactivated.

上述したヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化するには、例えば相同組換え法を適用することもできる。すなわち、欠失する対象のヌクレアーゼ関連遺伝子の一部を含むDNA断片を適当なプラスミドベクターにクローニングして得られる環状の組換えプラスミドを親微生物細胞内に取り込ませ、当該ヌクレアーゼ関連遺伝子の一部領域に於ける相同組換えによって親微生物ゲノム上のヌクレアーゼ関連遺伝子を分断して不活性化することが可能である。   In order to delete or inactivate the above-mentioned nuclease-related gene, for example, a homologous recombination method can be applied. That is, a circular recombinant plasmid obtained by cloning a DNA fragment containing a part of a target nuclease-related gene to be deleted into an appropriate plasmid vector is taken into the parent microorganism cell, and a partial region of the nuclease-related gene It is possible to disrupt and inactivate nuclease-related genes on the parental microbial genome by homologous recombination.

特に、本発明に係る微生物株を構築するための親微生物として枯草菌を用いる場合、相同組換えにより標的遺伝子を欠失又は不活性化する方法については、既にいくつかの報告例があり(Mol.Gen.Genet.,223,268,1990等)、こうした方法を繰り返すことによって、本発明に係る微生物株を作製することができる。   In particular, when Bacillus subtilis is used as a parental microorganism for constructing the microorganism strain according to the present invention, there have already been several reports on methods for deleting or inactivating a target gene by homologous recombination (Mol). .Gen.Genet., 223,268,1990, etc.), the microorganism strain according to the present invention can be produced by repeating such a method.

以下にヌクレアーゼ関連遺伝子の欠失方法の一例として、より具体的にSOE(splicing by overlap extension)−PCR法(Gene,77,61,1989)によって調製される欠失用DNA断片を用いた二重交差法について図1を参照して説明する。欠失用DNA断片は、欠失対象遺伝子の上流に隣接する約1.0kb断片と、同欠失対象遺伝子の下流に隣接する約1.0kb断片との間に、薬剤耐性マーカー遺伝子断片を挿入した断片である。まず、1回目のPCRによって、欠失対象遺伝子の上流断片及び下流断片、並びに薬剤耐性マーカー遺伝子断片の3断片を調製するが、この際、例えば、上流断片の下流末端に薬剤耐性マーカー遺伝子の上流側10〜30塩基対配列、一方、下流断片の上流末端には薬剤耐性マーカー遺伝子の下流側10〜30塩基対配列が付加される様にデザインしたプライマーを用いる。   As an example of a method for deleting a nuclease-related gene, more specifically, double using a deletion DNA fragment prepared by SOE (splicing by overlap extension) -PCR method (Gene, 77, 61, 1989). The intersection method will be described with reference to FIG. The deletion DNA fragment is a fragment in which a drug resistance marker gene fragment is inserted between the approximately 1.0 kb fragment adjacent to the upstream of the deletion target gene and the approximately 1.0 kb fragment adjacent to the downstream of the deletion target gene. It is. First, an upstream fragment and a downstream fragment of a deletion target gene and three fragments of a drug resistance marker gene fragment are prepared by the first PCR. In this case, for example, upstream of the drug resistance marker gene is formed at the downstream end of the upstream fragment. A primer designed so that a 10-30 base pair sequence on the downstream side of the drug resistance marker gene is added to the upstream end of the downstream fragment, while a 10-30 base pair sequence on the side is used.

次いで、1回目に調製した3種類のPCR断片を鋳型とし、上流断片の上流側プライマーと下流断片の下流側プライマーを用いて2回目のPCRを行うことによって、上流断片の下流末端及び下流断片の上流末端に付加した薬剤耐性マーカー遺伝子配列に於いて、薬剤耐性マーカー遺伝子断片とのアニールが生じ、PCR増幅の結果、上流側断片と下流側断片の間に、薬剤耐性マーカー遺伝子を挿入したDNA断片を得ることができる。   Next, using the 3 types of PCR fragments prepared in the first round as a template, and performing the second round of PCR using the upstream primer of the upstream fragment and the downstream primer of the downstream fragment, the downstream end of the upstream fragment and the downstream fragment In the drug resistance marker gene sequence added to the upstream end, annealing occurs with the drug resistance marker gene fragment, and as a result of PCR amplification, a DNA fragment in which the drug resistance marker gene is inserted between the upstream fragment and the downstream fragment Can be obtained.

薬剤耐性マーカー遺伝子として、クロラムフェニコール耐性遺伝子を用いる場合、Pyrobest DNAポリメーラーゼ(宝酒造)などの一般のPCR用酵素キット等を用いて、成書(PCR Protocols. Current Methods and Applications, Edited by B.A.White, Humana Press pp251 ,1993、Gene,77,61,1989)等に示される通常の条件によりSOE−PCRを行うことによって、各遺伝子の欠失用DNA断片が得られる。   When using a chloramphenicol resistance gene as a drug resistance marker gene, use a general PCR enzyme kit such as Pyrobest DNA Polymerase (Takara Shuzo). , Humana Press pp251, 1993, Gene, 77, 61, 1989), etc., DNA fragments for deletion of each gene can be obtained by performing SOE-PCR under the usual conditions.

かくして得られた遺伝子欠失用DNA断片を、コンピテント法等によって細胞内に導入すると、同一性のある欠失対象遺伝子の上流及び下流の相同領域おいて、細胞内での遺伝子組換えが生じ、標的遺伝子が薬剤耐性遺伝子と置換した細胞、或いは標的遺伝子内に薬剤耐性遺伝子が挿入された細胞が薬剤耐性マーカーによる選択によって分離できる。すなわち、クロラムフェニコールを含む寒天培地上に生育するコロニーを分離し、ゲノムを鋳型としたPCR法などによってゲノム上の目的遺伝子がクロラムフェニコール耐性遺伝子と置換されていることを確認すれば良い。   When the DNA fragment for gene deletion thus obtained is introduced into the cell by a competent method or the like, gene recombination occurs in the cell in the homologous region upstream and downstream of the identical deletion target gene. The cells in which the target gene is replaced with the drug resistance gene, or the cells in which the drug resistance gene is inserted into the target gene can be separated by selection with a drug resistance marker. That is, if a colony that grows on an agar medium containing chloramphenicol is isolated and it is confirmed that the target gene on the genome has been replaced with the chloramphenicol resistance gene by PCR using the genome as a template good.

以上のようにしてSOE−PCR法を適用することによって、上述したヌクレアーゼ関連遺伝子を枯草菌ゲノムから欠失することができる。なお、塩基置換や塩基挿入等の変異によって不活性化したヌクレアーゼ関連遺伝子、又は図1のように標的遺伝子の上流、下流領域を含むが欠失対象の遺伝子を含まない直鎖状のDNA断片等をPCR等の方法によって構築し、これを親微生物細胞内に取り込ませて親微生物ゲノムの当該遺伝子内の変異箇所の外側の2ヶ所、又は標的遺伝子上流側、下流側で2回交差の相同組換えを起こさせることにより、ゲノム上の標的遺伝子を欠失或いは不活性化した遺伝子断片と置換することも可能である。また、ランダムな遺伝子の欠失又は不活性化についてもランダムにクローニングしたDNA断片を用いて上述の方法と同様な相同組換えを起こさせる方法や、親微生物にγ線等を照射すること等によっても上述したヌクレアーゼ関連遺伝子を欠失又は不活性化することも可能である。   By applying the SOE-PCR method as described above, the above-mentioned nuclease-related gene can be deleted from the Bacillus subtilis genome. A nuclease-related gene inactivated by mutation such as base substitution or base insertion, or a linear DNA fragment containing the upstream and downstream regions of the target gene but not the deletion target gene as shown in FIG. Is constructed by a method such as PCR, and is incorporated into the parent microbial cell, and the two homologous groups crossing twice at the two positions outside the mutation site in the gene of the parent microbial genome, or upstream and downstream of the target gene. It is also possible to replace the target gene on the genome with a deleted or inactivated gene fragment by causing replacement. In addition, random gene deletion or inactivation can be achieved by a method of causing homologous recombination similar to the above method using a randomly cloned DNA fragment, or by irradiating a parental microorganism with γ rays, etc. It is also possible to delete or inactivate the above-mentioned nuclease-related genes.

また、上述したヌクレアーゼ関連遺伝子の不活性化方法としては、ヌクレアーゼ関連遺伝子に対するアンチセンスRNAを発現させる方法、ヌクレアーゼ関連遺伝子のmRNAを特異的に切断するリボザイムを発現させる方法、RNA干渉を利用してヌクレアーゼ関連遺伝子の発現を抑制する方法、ヌクレアーゼ関連遺伝子にコードされるタンパク質を特異的に阻害する物質を添加する方法等を挙げることができる。   In addition, as described above, inactivation methods of nuclease-related genes include methods of expressing antisense RNA for nuclease-related genes, methods of expressing ribozymes that specifically cleave nuclease-related gene mRNA, and RNA interference. Examples thereof include a method for suppressing the expression of a nuclease-related gene and a method for adding a substance that specifically inhibits a protein encoded by a nuclease-related gene.

以上のように構成された本発明に係る微生物株は、タンパク質及び/又はペプチドの分泌生産性が野生型と比較して優れているといった効果を有している。ここで、分泌生産性とは、細胞あたりの生産量、又は微生物株を培養したときの分泌生産総量を意味する。すなわち、本発明に係る微生物株は、目的タンパク質や目的ペプチドの分泌生産量が細胞1個あたりで野生型と比較して優れているか、及び/又は培地への分泌生産量が野生型と比較して優れている。ここで、分泌生産する目的のタンパク及びペプチドとしては、何ら限定されるものではない。   The microorganism strain according to the present invention configured as described above has an effect that the protein and / or peptide secretion productivity is superior to the wild type. Here, secretory productivity means the production amount per cell or the total secretory production amount when a microorganism strain is cultured. That is, the microbial strain according to the present invention is superior in secretion production amount of the target protein or peptide per cell compared to the wild type and / or has a secretion production amount to the culture medium in comparison with the wild type. Is excellent. Here, the target protein and peptide for secretory production are not limited in any way.

本発明に係る微生物株を用いて所定のタンパク質やペプチドを分泌生産する際には、当該タンパク質をコードする遺伝子を発現可能なように微生物株に導入する。目的タンパク質としては、本来的にシグナル配列を有する分泌型タンパク質であってもよいし、人為的にシグナル配列を付加して分泌型としたタンパク質であってもよい。また、当該タンパク質をコードする領域の上流に当該遺伝子の転写、翻訳、分泌に関わる制御領域、即ち、プロモーター及び転写開始点を含む転写開始制御領域、リボソーム結合部位及び開始コドンを含む翻訳開始領域並びに分泌シグナルペプチド領域から選ばれる1以上の領域が適正な形で結合されていることが望ましい。特に、転写開始制御領域、翻訳開始制御領域及び分泌シグナル領域からなる3領域が結合されていることが好ましく、更に分泌シグナルペプチド領域がバチルス(Bacillus)属細菌のセルラーゼ遺伝子由来のものであり、転写開始領域及び翻訳開始領域が当該セルラーゼ遺伝子の上流0.6〜1kb領域であるものが、目的のタンパク質又はポリペプチド遺伝子と適正な形で結合されていることが望ましい。例えば、特開2000-210081号公報や特開平4-190793号公報等に記載されているバチルス(Bacillus)属細菌、すなわちKSM-S237株(FERM BP-7875)、KSM-64株(FERM BP-2886)由来のセルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始領域及び分泌シグナルペプチド領域が目的のタンパク質又はポリペプチドの構造遺伝子と適正に結合されていることが望ましい。配列番号1にKSM-S237株由来のセルラーゼ遺伝子及びその上流領域の塩基配列を示し、配列番号2に当該セルラーゼ遺伝子によりコードされるセルラーゼのアミノ酸配列を示す。また、配列番号3にKSM-64株株由来のセルラーゼ遺伝子及びその上流領域の塩基配列を示し、配列番号4に当該セルラーゼ遺伝子によりコードされるセルラーゼのアミノ酸配列を示す。 When secretory production of a predetermined protein or peptide using the microorganism strain according to the present invention, the gene encoding the protein is introduced into the microorganism strain so that the gene can be expressed. The target protein may be a secretory protein that inherently has a signal sequence, or may be a secreted protein that is artificially added with a signal sequence. Further, upstream of the region encoding the protein, a control region involved in transcription, translation, and secretion of the gene, that is, a transcription initiation control region including a promoter and a transcription initiation site, a translation initiation region including a ribosome binding site and an initiation codon, and It is desirable that at least one region selected from the secretory signal peptide region is bound in an appropriate form. In particular, it is preferable that three regions consisting of a transcription initiation control region, a translation initiation control region, and a secretion signal region are combined, and the secretion signal peptide region is derived from a cellulase gene of a bacterium belonging to the genus Bacillus , It is preferable that the start region and the translation start region are 0.6-1 kb region upstream of the cellulase gene and are linked to the target protein or polypeptide gene in an appropriate form. For example, Bacillus (Bacillus) bacteria as described in 2000-210081 and JP 4-190793 Patent Publication JP, i.e. KSM-S237 strain (FERM BP-7875), KSM -64 strain (FERM BP- It is desirable that the transcription initiation regulatory region, the translation initiation region, and the secretory signal peptide region of the cellulase gene derived from 2886) are appropriately combined with the structural gene of the target protein or polypeptide. SEQ ID NO: 1 shows the cellulase gene derived from the KSM-S237 strain and its upstream region, and SEQ ID NO: 2 shows the amino acid sequence of the cellulase encoded by the cellulase gene. SEQ ID NO: 3 shows the cellulase gene derived from the KSM-64 strain and the base sequence of the upstream region, and SEQ ID NO: 4 shows the amino acid sequence of the cellulase encoded by the cellulase gene.

より具体的には配列番号1で示される塩基配列からなるセルラーゼ遺伝子の塩基番号1〜659の塩基配列、配列番号3で示される塩基配列からなるセルラーゼ遺伝子の塩基番号1〜696の塩基配列、また当該塩基配列に対して70%以上、80%以上または、90%以上の相同性を有することが好ましく、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは96%以上、特に好ましくは97%以上、より特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNA断片、あるいは上記いずれかの塩基配列の一部が欠失した塩基配列からなるDNA断片が、目的タンパク質又はポリペプチドの構造遺伝子と適正に結合されていることが望ましい。   More specifically, the base sequence of base numbers 1 to 659 of the cellulase gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, the base sequence of base numbers 1 to 696 of the cellulase gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, It is preferable to have 70% or more, 80% or more, or 90% or more homology to the base sequence, more preferably 95% or more, still more preferably 96% or more, particularly preferably 97% or more, more particularly Preferably, a DNA fragment consisting of a base sequence having 98% or more, most preferably 99% or more identity, or a DNA fragment consisting of a base sequence from which any one of the above base sequences has been deleted is a target protein or poly It is desirable that it is properly linked to the structural gene of the peptide.

尚、ここで、上記塩基配列の一部が欠失した塩基配列からなるDNA断片とは、上記塩基配列の一部を欠失しているが、遺伝子の転写、翻訳、分泌に関わる機能を保持しているDNA断片を意味する。   Here, a DNA fragment consisting of a base sequence from which a part of the base sequence has been deleted is a part of the base sequence that has been deleted, but retains functions related to gene transcription, translation, and secretion. Means a DNA fragment.

さらに、このように構成された目的タンパク質をコードする遺伝子は、本発明に係る微生物株のゲノム中にインテグレートされても良いし、発現ベクターの形で微生物株内に保持されていても良い。いずれの場合でも、微生物株を培養することによって、目的のタンパク質又はペプチドをコードする遺伝子が発現し、培地中に分泌されることとなる。その後、定法に従って培地中から目的タンパク質又はペプチドを分離精製することによって、当該タンパク質又はペプチドを大量に取得することができる。特に本発明に係る微生物株は、培地への分泌生産性が野生型と比較して優れるため、目的のタンパク質又ペプチドを大量に製造することができ製造コストを大幅に削減することができる。   Furthermore, the gene encoding the target protein thus configured may be integrated into the genome of the microorganism strain according to the present invention, or may be retained in the microorganism strain in the form of an expression vector. In any case, by culturing the microorganism strain, the gene encoding the target protein or peptide is expressed and secreted into the medium. Then, the protein or peptide can be obtained in large quantities by separating and purifying the target protein or peptide from the medium according to a conventional method. In particular, since the microorganism strain according to the present invention is superior in secretory productivity to the culture medium as compared with the wild type, the target protein or peptide can be produced in large quantities, and the production cost can be greatly reduced.

本発明の微生物株を用いて生産される目的タンパク質又は目的ポリペプチドは、特に限定されず、例えば洗剤、食品、繊維、飼料、化学品、医療、診断など各種産業に使用される産業用酵素や生理活性ペプチドなどが挙げられるが、特に産業用酵素であることが好ましい。産業用酵素には、機能別に分類すると、酸化還元酵素(Oxidoreductase)、転移酵素(Transferase)、加水分解酵素(Hydrolase)、脱離酵素(Lyase)、異性化酵素(Isomerase)及び合成酵素(Ligase/Synthetase)等が含まれる。   The target protein or target polypeptide produced using the microbial strain of the present invention is not particularly limited. For example, industrial enzymes used in various industries such as detergents, foods, fibers, feeds, chemicals, medicines, and diagnostics Examples thereof include physiologically active peptides, and industrial enzymes are particularly preferable. Industrial enzymes can be classified according to their functions: oxidoreductase, transferase, hydrolase, lyase, isomerase, and synthase (Ligase / Synthetase) and the like.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to a following example.

〔実施例1〕
本実施例では、枯草菌168株からaddA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子、yncB遺伝子、yorK遺伝子或いはyokF遺伝子を欠失した枯草菌株を、以下のようにして作製した。以下の手順において使用するプライマー名及びその塩基配列を表2に纏めて示した。
[Example 1]
In this example, Bacillus subtilis strains lacking the addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene, yncB gene, yorK gene or yokF gene from Bacillus subtilis 168 strain were prepared as follows. Table 2 summarizes the names of primers and their base sequences used in the following procedures.

Figure 2009038980
Figure 2009038980

先ず、枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表2に示した“遺伝子名-FW”と“遺伝子名/CmR”、及び“遺伝子名/CmF”と“遺伝子名-RV”の各プライマーセットを用いて、ゲノム上の当該遺伝子の上流に隣接する1.0kb断片(A)、及び下流に隣接する1.0kb断片(B)をそれぞれ調製した。一方、プラスミドpC194(J. Bacteriol. 150 (2), 815 (1982))のクロラムフェニコール耐性遺伝子をプラスミドpUC18のXbaI−BamHI切断点に挿入した組換えプラスミドpCBB31を鋳型とし、表2に示したCmFとCmRプライマーセットを用いて、クロラムフェニコール耐性遺伝子を含む1kb断片(C)を調製した。次に、得られた(A)(B)(C)3断片を混合して鋳型とし、表2のプライマー“遺伝子名-FW2”と“遺伝子名-RV2”を用いたSOE−PCRを行うことによって、3断片を(A)(C)(B)の順になる様に結合させ、3.0kbのDNA断片を得た(図1参照)。このDNA断片を用いてコンピテント法により枯草菌168株の形質転換を行い、クロラムフェニコールを含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。得られた形質転換体のゲノムを抽出し、PCRによって目的の遺伝子が欠失され、クロラムフェニコール耐性遺伝子に置換していることを確認した。   First, using the genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, each of “gene name-FW” and “gene name / CmR”, and “gene name / CmF” and “gene name-RV” shown in Table 2 were used. Using the primer set, a 1.0 kb fragment adjacent to the upstream of the gene on the genome (A) and a 1.0 kb fragment adjacent to the downstream (B) were prepared. On the other hand, Table 2 shows a recombinant plasmid pCBB31 in which the chloramphenicol resistance gene of plasmid pC194 (J. Bacteriol. 150 (2), 815 (1982)) was inserted at the XbaI-BamHI breakpoint of plasmid pUC18. Using the CmF and CmR primer sets, a 1 kb fragment (C) containing a chloramphenicol resistance gene was prepared. Next, 3 fragments obtained (A), (B) and (C) are mixed and used as a template, and SOE-PCR using primers “gene name-FW2” and “gene name-RV2” in Table 2 is performed. Thus, the 3 fragments were combined in the order of (A), (C), and (B) to obtain a DNA fragment of 3.0 kb (see FIG. 1). Using this DNA fragment, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by a competent method, and colonies grown on LB agar medium containing chloramphenicol were isolated as transformants. The genome of the obtained transformant was extracted, and it was confirmed by PCR that the target gene was deleted and replaced with a chloramphenicol resistance gene.

一方、nucB遺伝子の欠失株については、上述した手順においてクロラムフェニコール耐性遺伝子の代わりにスペクチノマイシン耐性遺伝子を用いた以外は同様にして作製した。すなわち、枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表2に示したnucB-FWとnucB/SpR、及びnucB/SpFとnucB-RVの各プライマーセットを用いて、ゲノム上のnucB遺伝子の上流に隣接する1.0kb断片(A)、及び下流に隣接する1.0kb断片(B)をそれぞれ調製した。一方、プラスミドpDG1727(Gene. 167:335-336(1995))のスペクチノマイシン耐性遺伝子を鋳型とし、表2に示したSpFとSpRプライマーセットを用いて、スペクチノマイシン耐性遺伝子を含む1.2kb断片(C)を調製した。次に、得られた(A)(B)(C)3断片を混合して鋳型とし、表のプライマーnucBFW2とnucB-RV2を用いたSOE−PCRを行うことによって、3断片を(A)(C)(B)の順になる様に結合させ、3.0kbのDNA断片を得た(図1参照)。このDNA断片を用いてコンピテント法により枯草菌168株の形質転換を行い、スペクチノマイシンを含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。得られた形質転換体のゲノムを抽出し、PCRによってnucB遺伝子が欠失され、スペクチノマイシン耐性遺伝子に置換していることを確認した。   On the other hand, a deletion strain of the nucB gene was prepared in the same manner except that the spectinomycin resistance gene was used in place of the chloramphenicol resistance gene in the procedure described above. That is, using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 as a template, and using each of the nucB-FW and nucB / SpR and nucB / SpF and nucB-RV primer sets shown in Table 2, the nucB gene on the genome A 1.0 kb fragment adjacent to the upstream (A) and a 1.0 kb fragment adjacent to the downstream (B) were prepared. On the other hand, using the spectinomycin resistance gene of plasmid pDG1727 (Gene. 167: 335-336 (1995)) as a template and using the SpF and SpR primer sets shown in Table 2, 1.2 kb containing the spectinomycin resistance gene is used. Fragment (C) was prepared. Next, the 3 fragments obtained by mixing the obtained 3 fragments (A), (B), and (C) as a template, and performing SOE-PCR using the primers nucBFW2 and nucB-RV2 in the table were converted into 3 fragments (A) ( C) The DNA fragments were bound in the order of (B) to obtain a DNA fragment of 3.0 kb (see FIG. 1). Using this DNA fragment, Bacillus subtilis 168 strain was transformed by a competent method, and colonies grown on LB agar medium containing spectinomycin were isolated as transformants. The genome of the obtained transformant was extracted, and it was confirmed by PCR that the nucB gene was deleted and replaced with a spectinomycin resistance gene.

以上、本実施例1において、枯草菌168株からaddA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子、yncB遺伝子、yorK遺伝子或いはyokF遺伝子を欠失した枯草菌株を作製することができた。 As described above, in Example 1, a Bacillus subtilis strain lacking the addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene, yncB gene, yorK gene or yokF gene could be prepared from 168 strains of Bacillus subtilis.

〔実施例2〕
本実施例では、枯草菌MGB874株からaddA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子或いはxseB遺伝子を欠失した枯草菌株を作製した。詳細には、実施例1と同様にして欠失目的の遺伝子を欠失させるためのDNA断片を用いてコンピテント法により枯草菌MGB874株の形質転換を行い、同様な薬剤耐性を指標として形質転換体を分離し、PCRによって欠失目的の遺伝子が欠失され薬剤耐性遺伝子に置換していることを確認した。
以上、本実施例2において、枯草菌MGB874株からaddA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子或いはxseB遺伝子を欠失した枯草菌株を作製することができた。
[Example 2]
In this example, a Bacillus subtilis strain lacking the addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene or xseB gene was prepared from the Bacillus subtilis MGB874 strain. Specifically, as in Example 1, transformation of Bacillus subtilis MGB874 strain was performed by a competent method using a DNA fragment for deleting a gene for deletion, and transformation was performed using the same drug resistance as an index. The body was isolated, and it was confirmed by PCR that the gene for deletion was deleted and replaced with a drug resistance gene.
As described above, in Example 2, a Bacillus subtilis strain lacking the addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene or xseB gene could be produced from the Bacillus subtilis MGB874 strain.

〔実施例3〕
実施例1にて得られた各遺伝子欠失株、及び対照として枯草菌168株に、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−S237株由来のアルカリセルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報)をコードするDNA断片(3.1kb)がシャトルベクターpHY300PLKのBamHI制限酵素切断点に挿入された組換えプラスミドpHY−S237を、プロトプラスト形質転換法によってそれぞれ導入した。これによって得られた菌株を10mLのLB培地で一夜30℃で振盪培養を行い、更にこの培養液0.05mLを50mLの2×L−マルトース培地(2%トリプトン、1%酵母エキス、1%NaCl、7.5%マルトース、7.5ppm硫酸マンガン4−5水和物、15ppmテトラサイクリン)に接種し、30℃で3日間、振盪培養を行った。培養後、細胞の密度として培養液のOD600を測定し、次に、遠心分離によって菌体を除いた培養液上清のアルカリセルラーゼ活性を測定し、培養によって菌体外に分泌生産されたアルカリセルラーゼの量、及び、細胞当たりのアルカリセルラーゼ分泌生産量を求めた。結果を表3に示す。
Example 3
Each gene-deficient strain obtained in Example 1 and Bacillus subtilis strain 168 as a control are encoded with an alkaline cellulase gene derived from Bacillus sp. KSM-S237 strain (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-210081). The recombinant plasmid pHY-S237 in which the DNA fragment (3.1 kb) to be inserted was inserted into the BamHI restriction enzyme cleavage point of the shuttle vector pHY300PLK was introduced by the protoplast transformation method. The resulting strain was subjected to shaking culture in 10 mL of LB medium at 30 ° C. overnight, and 0.05 mL of this culture was further added to 50 mL of 2 × L-maltose medium (2% tryptone, 1% yeast extract, 1% NaCl. 7.5% maltose, 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline), followed by shaking culture at 30 ° C. for 3 days. After culturing, the OD600 of the culture solution is measured as the cell density, and then the alkaline cellulase activity of the supernatant of the culture solution from which the cells have been removed by centrifugation is measured, and the alkaline cellulase secreted and produced outside the cells by culturing. And the amount of alkaline cellulase secretion produced per cell. The results are shown in Table 3.

Figure 2009038980
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表3に示したように、宿主としてaddA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子或いはnucB遺伝子を欠失した枯草菌株を用いた場合には、対照の枯草菌168株(野生型)を用いた場合と比較して高いアルカリセルラーゼ分泌生産量及び高い細胞当たりアルカリセルラーゼの分泌生産量が認められた。一方、yncB遺伝子、yorK遺伝子或いはyokF遺伝子を欠失した枯草菌株を用いた場合、対照とした枯草菌168株(野生型)の場合と同等のアルカリセルラーゼ分泌生産量及び同等の細胞当たりアルカリセルラーゼの分泌生産量が認められた。 As shown in Table 3, when a Bacillus subtilis strain lacking the addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene or nucB gene was used as a host, the control Bacillus subtilis strain 168 (wild type) Compared with the case of using, higher production of alkaline cellulase and higher production of alkaline cellulase per cell were observed. On the other hand, when a Bacillus subtilis strain lacking the yncB gene, yorK gene or yokF gene is used, the amount of alkaline cellulase secreted and the equivalent amount of alkaline cellulase per cell equivalent to that of the control Bacillus subtilis 168 strain (wild type) Secretory production was observed.

〔実施例4〕
実施例2にて得られた各遺伝子欠失株、及び対照としてMGB874株に、実施例3と同様にして組換えプラスミドpHY−S237を、プロトプラスト形質転換法によって導入した。これによって得られた菌株を実施例3と同様の方法で培養し、菌体外に分泌生産されたアルカリセルラーゼの量及び細胞当たりのアルカリセルラーゼ分泌生産量を求めた。結果を表4に示す。
Example 4
Recombinant plasmid pHY-S237 was introduced into each gene deletion strain obtained in Example 2 and MGB874 strain as a control in the same manner as in Example 3 by the protoplast transformation method. The resulting strain was cultured in the same manner as in Example 3, and the amount of alkaline cellulase secreted and produced outside the cells and the amount of alkaline cellulase secreted and produced per cell were determined. The results are shown in Table 4.

Figure 2009038980
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表4に示したように、宿主としてaddA遺伝子、addB遺伝子或いはnucB遺伝子を欠失した枯草菌株を用いた場合、対照のMGB874株の場合と比較して高い細胞当たりのアルカリセルラーゼ分泌生産量が認められた。また、宿主としてsbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子或いはnucB遺伝子を欠失した枯草菌株を用いた場合、対照のMGB8
74株の場合と比較して高いアルカリセルラーゼ分泌生産量が認められた。
As shown in Table 4, when a Bacillus subtilis strain lacking the addA gene, addB gene or nucB gene was used as the host, a higher production amount of alkaline cellulase per cell was observed compared to the control MGB874 strain. It was. When a Bacillus subtilis strain lacking the sbcD gene, xseA gene, xseB gene or nucB gene is used as the host, MGB8 as a control is used.
A higher production amount of alkaline cellulase was observed compared to the case of 74 strains.

枯草菌のゲノム上から所定の領域を欠失させる方法の一例(SOE−PCR法)を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example (SOE-PCR method) of deleting a predetermined area | region from the genome of Bacillus subtilis.

Claims (12)

枯草菌が有するヌクレアーゼ関連遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子のうち少なくとも1以上が欠失又は不活性化され、分泌生産性が向上した微生物株。   A microbial strain in which at least one or more of nuclease-related genes possessed by Bacillus subtilis or genes corresponding to the genes are deleted or inactivated, thereby improving secretion productivity. 上記ヌクレアーゼ関連遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子は、内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子であることを特徴とする請求項1記載の微生物株。   2. The microorganism strain according to claim 1, wherein the nuclease-related gene or a gene corresponding to the gene is an endogenous nuclease-related gene or a gene corresponding to the gene. 上記内在性のヌクレアーゼ関連遺伝子は又は当該遺伝子に相当する遺伝子、addA遺伝子、addB遺伝子、sbcD遺伝子、xseA遺伝子、xseB遺伝子及びnucB遺伝子又は当該各遺伝子に相当する遺伝子であることを特徴とする請求項2記載の微生物株。 The endogenous nuclease-related gene, or a gene corresponding to the gene, addA gene, addB gene, sbcD gene, xseA gene, xseB gene and nucB gene, or a gene corresponding to the gene 2. The microorganism strain according to 2. バチルス属(Bacillus)細菌由来の組換え体であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか一項記載の微生物株。 The microorganism strain according to any one of claims 1 to 3, which is a recombinant derived from a Bacillus bacterium. 上記バチルス属(Bacillus)細菌は枯草菌(Bacillus subtilis)であることを特徴とする請求項4記載の微生物株。 The genus Bacillus (Bacillus) bacteria microbial strain according to claim 4, characterized in that the Bacillus subtilis (Bacillus subtilis). 目的のタンパク質又はポリペプチドをコードする遺伝子を有するか、又は当該遺伝子を有するベクターを有することを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項記載の微生物株。   The microorganism strain according to any one of claims 1 to 5, which has a gene encoding a target protein or polypeptide, or has a vector having the gene. 上記遺伝子の上流には、転写開始制御領域、翻訳開始制御領域及び分泌用シグナル領域からなる群から選ばれる少なくとも1以上の領域が結合されていることを特徴とする請求項6記載の微生物株。   The microbial strain according to claim 6, wherein at least one region selected from the group consisting of a transcription initiation control region, a translation initiation control region, and a secretion signal region is bound upstream of the gene. 上記分泌用シグナル領域はバチルス(Bacillus)属細菌のセルラーゼ遺伝子由来であり、上記転写開始制御領域及び上記翻訳開始制御領域は当該セルラーゼ遺伝子の上流領域由来であることを特徴とする請求項7記載の微生物株。 The secretion for signal region is derived from a cellulase gene of Bacillus (Bacillus) bacteria, the transcriptional initiation regulatory region and the translational initiation control region of claim 7, wherein it is derived from the region upstream of the cellulase gene Microbial strain. 上記転写開始制御領域、上記翻訳開始制御領域及び上記分泌シグナル領域からなる領域は、以下の(a)、(b)、(c)又は(d)のポリヌクレオチドであることを特徴とする請求項6記載の微生物株。
(a)配列番号1で示される塩基配列における塩基番号1〜659の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(b)配列番号3で示される塩基配列における塩基番号1〜696の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(c)上記(a)又は(b)のポリヌクレオチドと70%以上の同一性を有するポリヌクレオチド
(d)上記(a)又は(b)のポリヌクレオチドにおいて、1又は複数の塩基が欠失、置換、付加又は挿入されたポリヌクレオチド
The region comprising the transcription initiation control region, the translation initiation control region, and the secretion signal region is the following polynucleotide (a), (b), (c), or (d): 6. The microorganism strain according to 6.
(A) a polynucleotide comprising the base sequence of base numbers 1 to 659 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (b) a polynucleotide comprising the base sequence of base numbers 1 to 696 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 (c) ) A polynucleotide having 70% or more identity with the polynucleotide of (a) or (b) (d) in the polynucleotide of (a) or (b), one or more bases are deleted, substituted, Added or inserted polynucleotide
上記分泌生産性は、細胞あたりの生産量又は分泌生産総量であることを特徴とする請求項1乃至9いずれか一項記載の微生物株。   The microbial strain according to any one of claims 1 to 9, wherein the secretory productivity is a production amount per cell or a total secretory production amount. 請求項1乃至10いずれか一項記載の微生物株を培養し、菌体外に目的物質を生産することを特徴とする目的物質の製造方法。   A method for producing a target substance, comprising culturing the microorganism strain according to any one of claims 1 to 10 and producing the target substance outside the cells. 上記目的物質はタンパク質又はポリペプチドであることを特徴とする製造方法。   The production method, wherein the target substance is a protein or a polypeptide.
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