JP2011234685A - Recombinant microorganism - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recombinant microorganism improved in the productivity of a protein or polypeptide, to provide a method for producing the recombinant microorganism, to provide a method for producing the objective protein or polypeptide with the recombinant microorganism, and to provide a method for improving the productivity of the protein or polypeptide.SOLUTION: There are provided the recombinant microorganism prepared by transferring a gene encoding the objective protein or polypeptide to a microorganism whose gene is built so that the expression of a teichuronic acid-synthetase-related gene group comprising the tuaA gene, tuaB gene, tuaC gene, tuaD gene, tuaE gene, tuaF gene, tuaG gene and tuaH gene of Bacillus subtilis, or genes corresponding to the gene group are reinforced; the method for producing the recombinant microorganism; the method for producing the objective protein or polypeptide with the recombinant microorganism; and the method for improving the productivity of the objective protein or polypeptide.

Description

本発明は、有用なタンパク質又はポリペプチドの生産に用いる組換え微生物、組換え微生物の製造方法、タンパク質又はポリペプチドの生産方法及び微生物においてタンパク質又はポリペプチドの生産性を向上させる方法に関する。   The present invention relates to a recombinant microorganism used for producing a useful protein or polypeptide, a method for producing a recombinant microorganism, a method for producing a protein or polypeptide, and a method for improving the productivity of a protein or polypeptide in a microorganism.

微生物による有用物質の工業的生産は、アルコール飲料や味噌、醤油等の食品類をはじめとし、アミノ酸、有機酸、核酸関連物質、抗生物質、糖質、脂質、タンパク質等、その種類は多岐に渡っており、またその用途についても食品、医薬、洗剤、化粧品等の日用品、或いは各種化成品原料に至るまで幅広い分野に広がっている。   The industrial production of useful substances by microorganisms includes a wide variety of types including foods such as alcoholic beverages, miso and soy sauce, as well as amino acids, organic acids, nucleic acid-related substances, antibiotics, carbohydrates, lipids, proteins, etc. In addition, its use has been extended to a wide range of fields from daily necessities such as foods, medicines, detergents and cosmetics to various chemical raw materials.

こうした微生物による有用物質の工業生産においては、その生産性の向上が重要な課題の一つであり、その手法として、突然変異等の遺伝学的手法による生産菌の育種が行われてきた。特に最近では、微生物遺伝学、バイオテクノロジーの発展により、遺伝子組換え技術等を用いたより効率的な生産菌の育種が行われるようになっている。
さらに、近年のゲノム解析技術の急速な発展を受けて、対象とする微生物のゲノム情報を解読し、これらを積極的に産業に応用しようとする試みもなされている。ゲノム情報の公開されている産業的に有用な宿主微生物としては、枯草菌Bacillus subtilis Marburg No.168(非特許文献1)、大腸菌Escherichia coli K-12 MG1655(非特許文献2)、コリネバクテリウムCorynebacterium glutamicum ATCC132032などが挙げられ、これらのゲノム情報を利用し、改良を加えた菌株が開発されている。
しかしながら、上記のような取り組みにも関わらず、生産効率は必ずしも満足できるものではない。
In industrial production of useful substances by such microorganisms, improvement of productivity is one of the important issues, and breeding of produced bacteria by genetic techniques such as mutation has been performed as a technique. Particularly recently, with the development of microbial genetics and biotechnology, more efficient breeding of production bacteria using genetic recombination techniques has been carried out.
Furthermore, in response to the rapid development of genome analysis technology in recent years, attempts have been made to decode genome information of target microorganisms and actively apply them to industry. Industrially useful host microorganisms whose genome information has been disclosed include Bacillus subtilis Marburg No. 168 (Non-patent Document 1), Escherichia coli K-12 MG1655 (Non-patent Document 2), Corynebacterium Corynebacterium glutamicum ATCC132032 and the like, and using these genomic information, improved strains have been developed.
However, despite the above efforts, production efficiency is not always satisfactory.

一方、枯草菌をはじめとするグラム陽性細菌の細胞壁は、ペプチドグリカンにより構成される骨格を有している。ペプチドグリカンは、ペプチド鎖によって共有結合的に架橋された多糖の複合体であり、この多糖にはテイコ酸やテイクロン酸といったアニオン性ポリマーが共有結合している。グラム陽性細菌の細胞表層では、このような比較的高い電荷をもった細胞壁が局在的な環境を変化させる役割を果たしている。
また、細胞表層の負電荷は、分泌タンパク質の効率的なフォールディングにも重要であると考えられている。タンパク質の効率的なフォールディングには、しばしばFe3+やCa2+といった金属が必要とされ、これら金属の細胞表層への局在にはアニオン性ポリマーの負電荷が関与することが報告されている(非特許文献3)。
さらに、テイコ酸のグリセロールリン酸骨格中C2位をアラニル化する酵素群(DltA-E)をコードする遺伝子群を欠失させた変異株において、α-アミラーゼ等の酵素の生産量が向上するという報告がある(非特許文献4及び特許文献1)。
On the other hand, the cell wall of Gram-positive bacteria including Bacillus subtilis has a skeleton composed of peptidoglycan. Peptidoglycan is a complex of polysaccharides covalently cross-linked by peptide chains, and an anionic polymer such as teichoic acid or teicuronic acid is covalently bonded to this polysaccharide. In the cell surface layer of Gram-positive bacteria, the cell wall having such a relatively high charge plays a role in changing the local environment.
Cell surface negative charges are also considered to be important for efficient folding of secreted proteins. Efficient protein folding often requires metals such as Fe 3+ and Ca 2+ , and the localization of these metals to the cell surface has been reported to involve the negative charge of anionic polymers (non- Patent Document 3).
Furthermore, production of enzymes such as α-amylase is improved in a mutant strain lacking a gene group encoding an enzyme group (DltA-E) that alanylates C2 in the glycerol phosphate skeleton of teichoic acid. There are reports (Non-Patent Document 4 and Patent Document 1).

特表2002−520017号公報Special Table 2002-520017

Kunst,F.,et al.,The complete genome sequence of the gram-positive bacterium Bacillus subtilis,Nature,1997,390(6657):p.249-56Kunst, F., et al., The complete genome sequence of the gram-positive bacterium Bacillus subtilis, Nature, 1997, 390 (6657): p. 249-56 Blattner,F.R.,et al.,The complete genome sequence of Escherichia coli K-12,Science,1997.277(5331):p.1453-62Blattner, F.R., et al., The complete genome sequence of Escherichia coli K-12, Science, 1997. 277 (5331): p. 1453-62 Hughes,A.H.,I.C.Hancock,and J.Baddiley,The function of teichoic acids in cation control in bacterial membranes,Biochem.J.,1973.132(1):p.83-93Hughes, A.H., I.C. Hancock, and J.H. Baddiley, The function of teichoic acids in cation control in bacterial membranes, Biochem. J., 1973. 132 (1): p. 83-93 Hyyrylainen,H.L.,et al.,D-Alanine substitution of teichoic acids as a modulator of protein folding and stability at the cytoplasmic membrane/cell wall interface of Bacillus subtilis,J.Biol.Chem.,2000.275(35):p.26696-703Hyyrylainen, H.L., et al., D-Alanine substitution of teichoic acids as a modulator of protein folding and stability at the cytoplasmic membrane / cell wall interface of Bacillus subtilis, J. et al. Biol. Chem., 2000. 275 (35): p. 26696-703

本発明は、タンパク質又はポリペプチドの生産性がより向上された組換え微生物を提供することを課題とする。また、本発明は、当該組換え微生物の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、当該組換え微生物を利用して目的のタンパク質又はポリペプチドを製造する方法を提供することを課題とする。さらに、本発明は微生物においてタンパク質又はポリペプチドの生産性を向上させる方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a recombinant microorganism having improved productivity of protein or polypeptide. Another object of the present invention is to provide a method for producing the recombinant microorganism. Another object of the present invention is to provide a method for producing a target protein or polypeptide using the recombinant microorganism. Furthermore, this invention makes it a subject to provide the method of improving the productivity of protein or polypeptide in microorganisms.

発明者らは上記課題に鑑み、タンパク質又はポリペプチドの生産性がより向上された微生物を得るため、細胞表層の電荷とタンパク質生産性の関連性に着目し鋭意検討を行った。細胞表層の電荷量を人為的に改変した微生物を構築すべく、微生物の細胞壁に存在するアニオン性ポリマー量を変化させることを試みた。その結果、微生物の有するテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を恒常的に発現させることで、当該微生物において細胞表層のアニオン性ポリマーの一種であるテイクロン酸量が増加することを見出した。さらに、この微生物をタンパク質生産に用いたところ、タンパク質の生産量が親株(野生株)と比較して大幅に向上することがわかった。本発明は、これらの知見により成されたものである。   In view of the above problems, the inventors have conducted intensive studies focusing on the relationship between the charge on the cell surface and the protein productivity in order to obtain microorganisms with further improved protein or polypeptide productivity. In order to construct a microorganism in which the amount of charge on the cell surface was artificially modified, an attempt was made to change the amount of anionic polymer present in the cell wall of the microorganism. As a result, it has been found that the amount of teicuronic acid, which is a kind of anionic polymer on the cell surface, increases in the microorganism by constantly expressing the teicuronate synthase-related gene group possessed by the microorganism. Furthermore, when this microorganism was used for protein production, it was found that the amount of protein produced was significantly improved compared to the parent strain (wild strain). The present invention has been made based on these findings.

本発明は、枯草菌のtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなるテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子の発現が増強されるように遺伝子構築された微生物に、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導入した組換え微生物に関する。
また、本発明は、上記組換え微生物を用いる目的のタンパク質又はポリペプチドの製造方法に関する。
また、本発明は、当該組換え微生物の製造方法に関する。
さらに、本発明は、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が導入され、かつ当該テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子の発現が増強するように遺伝子構築された組換え微生物を用いて、該タンパク質又はポリペプチドを製造することを特徴とする目的のタンパク質又はポリペプチドの生産性を向上させる方法に関する。
In the present invention, the expression of a teicronate synthase-related gene group consisting of a Bacillus subtilis tuaA gene, tuaB gene, tuaC gene, tuaD gene, tuaE gene, tuaF gene, tuaG gene and tuaH gene or a gene corresponding to the gene group is expressed. The present invention relates to a recombinant microorganism in which a gene encoding a target protein or polypeptide is introduced into a microorganism that has been genetically constructed to be enhanced.
The present invention also relates to a method for producing a target protein or polypeptide using the recombinant microorganism.
The present invention also relates to a method for producing the recombinant microorganism.
Furthermore, the present invention relates to a recombinant engineered so that the gene encoding the target protein or polypeptide is introduced and the expression of the teicronate synthase-related gene group or the gene corresponding to the gene group is enhanced. The present invention relates to a method for improving the productivity of a target protein or polypeptide, which comprises producing the protein or polypeptide using a microorganism.

本発明によれば、目的タンパク質又はポリペプチドの生産性がより向上された組換え微生物を提供することができる。また、本発明によれば、当該組換え微生物の製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、当該組換え微生物を用いたタンパク質又はポリペプチドの製造方法を提供することができる。
本発明の微生物及び製造方法を用いることで、目的タンパク質又はポリペプチドを高い生産性で効率よく製造することができ、当該物質の生産に必要な時間やコストを低減化することができる。特に、本発明の微生物は、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドの製造に好適に用いることができる。
According to the present invention, it is possible to provide a recombinant microorganism in which the productivity of the target protein or polypeptide is further improved. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the said recombinant microorganism can be provided. Furthermore, according to the present invention, a method for producing a protein or polypeptide using the recombinant microorganism can be provided.
By using the microorganism and the production method of the present invention, the target protein or polypeptide can be efficiently produced with high productivity, and the time and cost required for production of the substance can be reduced. In particular, the microorganism of the present invention can be suitably used for the production of a protein or polypeptide whose productivity does not decrease in the cssS gene-deficient strain of Bacillus subtilis.

SOE−PCR法による導入用DNA断片の調製方法、及び当該DNA断片を用いて親株を形質転換し、標的遺伝子が構成的に発現するよう遺伝子構築する方法を模式的に示したものである。1 schematically shows a method for preparing a DNA fragment for introduction by the SOE-PCR method and a method for constructing a gene so that a target gene is constitutively expressed by transforming a parent strain using the DNA fragment. SOE−PCR法による導入用DNA断片の調製方法、及び当該DNA断片を用いて標的遺伝子を欠失する(薬剤耐性遺伝子と置換する)方法を模式的に示したものである。The preparation method of the DNA fragment for introduction | transduction by SOE-PCR method and the method of deleting a target gene using the said DNA fragment (it replaces with a drug resistance gene) are shown typically. cssS遺伝子を欠失した株(ΔcssS株)におけるS237セルラーゼ、M-プロテアーゼ、K38アミラーゼ及びKP-43プロテアーゼ生産量を、野生株(168株)における各タンパク質の生産量を100とした場合の相対値で示したものである。なお、グラフ上の数値は独立した培養を3回行った平均値を相対値にて示し、エラーバーは標準偏差(N=3)を示す。Relative values when S237 cellulase, M-protease, K38 amylase and KP-43 protease production in the strain lacking the cssS gene (ΔcssS strain) is defined as 100 for the production of each protein in the wild strain (168 strain) It is shown by. In addition, the numerical value on a graph shows the average value which performed independent culture | cultivation 3 times by a relative value, and an error bar shows a standard deviation (N = 3). tuaオペロンの発現を強化した株(PrplU-tuaA-H株)によるS237セルラーゼ、M-プロテアーゼ、K38アミラーゼ及びKP-43プロテアーゼ生産量を、野生株(168株)における生産量を100とした場合の相対値で示したものである。なお、グラフ上の数値は独立した培養を3回行った平均値を相対値にて示し、エラーバーは標準偏差(N=3)を示す。S237 cellulase, M-protease, K38 amylase and KP-43 protease production by the strain with enhanced tua operon expression (PrplU-tuaA-H strain), when the production in the wild strain (168 strain) is 100 It is a relative value. In addition, the numerical value on a graph shows the average value which performed independent culture | cultivation 3 times by a relative value, and an error bar shows a standard deviation (N = 3).

本発明の組換え微生物は、枯草菌由来のtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなるテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子の発現が増強されるように親微生物を遺伝子改変して構築された改変微生物に、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導入したものである。この組換え微生物は、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の発現が増強された結果、親微生物と比較して培地中のリン酸量に関わらず細胞表層のテイクロン酸量が増加しており、さらに、目的タンパク質等を導入した親微生物と比較して、当該タンパク質等の生産性が大きく向上しているという特徴を有する。 The recombinant microorganism of the present invention corresponds to a teicronate synthase-related gene group consisting of tuaA gene, tuaB gene, tuaC gene, tuaD gene, tuaE gene, tuaF gene, tuaG gene and tuaH gene derived from Bacillus subtilis or the gene group A gene encoding a target protein or polypeptide is introduced into a modified microorganism constructed by genetically modifying a parent microorganism so that expression of the gene to be enhanced is enhanced. As a result of the enhanced expression of teicuronate synthase-related genes in this recombinant microorganism, the amount of teicuronic acid on the cell surface is increased regardless of the amount of phosphate in the medium compared to the parent microorganism, Compared with the parent microorganism into which the target protein or the like has been introduced, the productivity of the protein or the like is greatly improved.

本発明において、枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群とは、細胞表層のアニオン性ポリマーの一種であるテイクロン酸の生合成に関与する一連の遺伝子群をいう。枯草菌由来のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群は、具体的には、tuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなる。これら8つの遺伝子はテイクロン酸オペロン(tuaオペロン)を構成している(Soldo B.,Lazarevic V.,Pagni M.,Karamata D.,Teichuronic acid operon of Bacillus subtilis 168.Mol Microbiol,1999,31(3),p.795-805参照)。
テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群(tuaオペロン)の発現は、通常、リン酸飢餓状態において誘導される。枯草菌等においては、一般に、培地中にリン酸が豊富にある状態(例えば、対数増殖期)では、細胞表層のアニオン性ポリマーとしてテイコ酸が優位に合成されテイクロン酸量は低いが、培地中のリン酸が枯渇した状態(例えば、定常期以降)では、テイクロン酸が主に合成される。
これまで、リン酸枯渇時において発現するテイクロン酸のプロモーター領域を、IPTG誘導型プロモーターPspacに置換した変異株が報告されている。この変異株はIPTGの添加により、リン酸非枯渇時にも細胞表層にテイクロン酸を合成することが報告されている(Soldo B.,Lazarevic V.,Pagni M.,Karamata D.,Teichuronic acid operon of Bacillus subtilis 168.Mol Microbiol,1999,31(3),p.795-805参照)。しかしながら、この変異株の細胞表層のテイクロン酸量は、IPTGによる誘導時でもリン酸枯渇時における野生株のテイクロン酸量の約半分である。さらに、上記文献では、変異株のタンパク質生産性に関しては何らの知見も示されていない。
In the present invention, the teicuronic acid synthase-related gene group of Bacillus subtilis refers to a series of genes involved in biosynthesis of teicuronic acid, which is a kind of anionic polymer on the cell surface. Specifically, the Teicronate synthase-related gene group derived from Bacillus subtilis consists of tuaA gene, tuaB gene, tuaC gene, tuaD gene, tuaE gene, tuaF gene, tuaG gene and tuaH gene. These eight genes constitute the teicronate operon (tua operon) (Soldo B., Lazarevic V., Pagni M., Karamata D., Teichuronic acid operon of Bacillus subtilis 168. Mol Microbiol, 1999, 31 (3 ), P.795-805).
Expression of teicronate synthase-related genes (tua operon) is usually induced in phosphate starvation conditions. In Bacillus subtilis and the like, in general, in a state where the medium is rich in phosphoric acid (for example, in the logarithmic growth phase), teichoic acid is preferentially synthesized as an anionic polymer on the cell surface and the amount of teicuronic acid is low. In the state depleted of phosphoric acid (for example, after the stationary phase), teicuronic acid is mainly synthesized.
So far, mutant strains in which the promoter region of teicuronic acid expressed upon phosphate depletion is replaced with the IPTG-inducible promoter Pspac have been reported. It has been reported that this mutant synthesizes taicuronic acid on the cell surface even when phosphate is not depleted by addition of IPTG (Soldo B., Lazarevic V., Pagni M., Karamata D., Teichuronic acid operon of Bacillus subtilis 168. See Mol Microbiol, 1999, 31 (3), p. 795-805). However, the amount of teicuronic acid on the cell surface of this mutant strain is about half of the amount of teicuronic acid in the wild strain when phosphate is depleted, even when induced by IPTG. Furthermore, the above-mentioned document does not show any knowledge regarding the protein productivity of the mutant strain.

本発明において、枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成するtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子は、それぞれ以下の塩基配列からなる遺伝子をいう。
tuaA遺伝子:配列番号1で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号9に示す)
tuaB遺伝子:配列番号2で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号10に示す)
tuaC遺伝子:配列番号3で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号11に示す)
tuaD遺伝子:配列番号4で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号12に示す)
tuaE遺伝子:配列番号5で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号13に示す)
tuaF遺伝子:配列番号6で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号14に示す)
tuaG遺伝子:配列番号7で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号15に示す)
tuaH遺伝子:配列番号8で示される塩基配列からなる遺伝子(当該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号16に示す)
枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成する各遺伝子の機能等について表1に示す。なお、表1及び本明細書に記載の枯草菌の各遺伝子及び遺伝子領域の名称は、Nature,390,249-256,(1997)で報告され、JAFAN:Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis(BSORF DB)でインターネット公開(http://bacillus.genome.ad.jp/、2004年3月10日更新)された枯草菌ゲノムデータに基づいて記載している。
In the present invention, the tuaA gene, tuaB gene, tuaC gene, tuaD gene, tuaE gene, tuaF gene, tuaG gene and tuaH gene constituting the teicronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis are genes each comprising the following base sequences: Say.
tuaA gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 9)
tuaB gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 10)
tuaC gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 11)
tuaD gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 12)
tuaE gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 13)
tuaF gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 6 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 14)
tuaG gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 7 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 15)
tuaH gene: gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 8 (the amino acid sequence of the protein encoded by the gene is shown in SEQ ID NO: 16)
Table 1 shows the functions and the like of each gene constituting the teicronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis. The names of the genes and gene regions of Bacillus subtilis described in Table 1 and the present specification are reported in Nature, 390, 249-256, (1997). JAFAN: Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB ) And published on the Internet (http://bacillus.genome.ad.jp/, updated on March 10, 2004).

Figure 2011234685
Figure 2011234685

本発明において、「枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群に相当する遺伝子」とは、枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群と機能的に均等な遺伝子をいう。枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群に相当する遺伝子として、以下の(1)〜(4)のいずれかの遺伝子が挙げられる。   In the present invention, “a gene corresponding to a teicuronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis” refers to a gene functionally equivalent to the teicuronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis. Examples of genes corresponding to the teicronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis include any of the following genes (1) to (4).

(1)配列番号1〜8のいずれかで示される塩基配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなり、且つ配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に等価なタンパク質をコードするDNAからなる遺伝子。
本発明において、配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に等価なタンパク質とは、枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成する上記8つの遺伝子によりそれぞれコードされるタンパク質と実質的に同じ機能を有し、細胞表層におけるテイクロン酸合成に関与するタンパク質をいう。具体的には、枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成する上記8つの遺伝子及び該遺伝子によってコードされるタンパク質の機能として、表1に記載された機能が挙げられる。
また、本発明においてアミノ酸配列および塩基配列の同一性はLipman-Pearson法(Science,227,1435,(1985))によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx-Win(ソフトウェア開発)のホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。
(1) It consists of a base sequence having 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more identity with the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 1 to 8, and SEQ ID NOs: 9 to 16 A gene comprising a DNA encoding a protein functionally equivalent to a protein comprising an amino acid sequence represented by any one of them.
In the present invention, a protein functionally equivalent to the protein consisting of the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 9 to 16 is encoded by the above eight genes constituting the teicronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis. The protein which has substantially the same function as the protein to be used and is involved in the synthesis of teicronate in the cell surface layer. Specifically, the functions described in Table 1 are listed as functions of the above eight genes constituting the teicronate synthase-related genes of Bacillus subtilis and the proteins encoded by the genes.
In the present invention, the identity of the amino acid sequence and the base sequence is calculated by the Lipman-Pearson method (Science, 227, 1435, (1985)). Specifically, it is calculated by performing an analysis with Unit size to compare (ktup) set to 2 using a homology analysis (Search homology) program of genetic information processing software Genetyx-Win (software development).

(2)配列番号1〜8のいずれかで示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、且つ配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に等価なタンパク質をコードするDNAからなる遺伝子。
なお、ここで、「ストリンジェントな条件」としては、例えばMolecular Cloning −A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION[Joseph Sambrook,David W.Russell.,Cold Spring Harbor Laboratory Press]記載の方法が挙げられ、例えば、6×SSC(1×SSCの組成:0.15M 塩化ナトリウム、0.015M クエン酸ナトリウム、pH7.0)、0.5% SDS、5xデンハート及び100mg/mLニシン精子DNAを含む溶液にプローブとともに65℃で8〜16時間恒温し、ハイブリダイズさせる条件が挙げられる。
(2) An amino acid sequence that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 1 to 8 and that is represented by any of SEQ ID NOs: 9 to 16 A gene comprising DNA encoding a protein functionally equivalent to a protein comprising
Here, as the “stringent conditions”, for example, Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL THIRD EDITION [Joseph Sambrook, David W., et al. Russell., Cold Spring Harbor Laboratory Press], for example, 6 × SSC (composition of 1 × SSC: 0.15 M sodium chloride, 0.015 M sodium citrate, pH 7.0), 0.5% Examples include conditions in which a solution containing SDS, 5 × Denhart and 100 mg / mL herring sperm DNA is incubated with a probe at 65 ° C. for 8 to 16 hours and hybridized.

(3)配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは95%以上、更に好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つ配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に等価なタンパク質をコードするDNAからなる遺伝子。   (3) It consists of an amino acid sequence having 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more identity with the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 9 to 16, and SEQ ID NOs: 9 to 16 A gene comprising a DNA encoding a protein functionally equivalent to a protein comprising an amino acid sequence represented by any one of them.

(4)配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列において、1から数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、且つ配列番号9〜16のいずれかで示されるアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に等価なタンパク質をコードするDNAからなる遺伝子。
ここで、1から数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたとは、好ましくは1〜10個のアミノ酸であり、より好ましくは1から5個のアミノ酸であり、さらに好ましくは1から2個のアミノ酸である。なお、付加には、両末端への1から数個のアミノ酸の付加が含まれる。
(4) In the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 9 to 16, the amino acid sequence consists of an amino acid sequence in which 1 to several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added, and any of SEQ ID NOs: 9 to 16 A gene consisting of DNA encoding a protein functionally equivalent to the protein consisting of the amino acid sequence shown in.
Here, 1 to several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added is preferably 1 to 10 amino acids, more preferably 1 to 5 amino acids, and still more preferably 1 to 2 amino acids. The addition includes addition of 1 to several amino acids at both ends.

「枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群に相当する遺伝子」として、具体的には、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)、或いはオーシャノバチルス イヘエンシス(Oceanobacillus iheyensis)等において、主にゲノム解析により同定された各tuaA相同遺伝子、tuaB相同遺伝子、tuaC相同遺伝子、tuaD相同遺伝子、tuaE相同遺伝子、tuaF相同遺伝子、tuaG相同遺伝子及びtuaH相同遺伝子が挙げられ、これらは本発明において好ましく用いられる。
以下、「枯草菌のtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなるテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子」を、単にテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又はテイクロン酸オペロン(tuaオペロン)ともいう。
As "gene corresponding to Teikuron synthase-related genes in Bacillus subtilis", specifically, Bacillus licheniformis (Bacillus licheniformis), Bacillus anthracis (Bacillus anthracis), Bacillus cereus (Bacillus cereus), Bacillus thuringiensis Jen cis (Bacillus thuringiensis), or in O-Sha Roh Bacillus Iheenshisu (Oceanobacillus iheyensis), etc., mainly the tuaA homologous gene was identified by genomic analysis, TuaB homologous gene, TUAC homologous gene, tuaD homologous gene, TuaE homologous gene, TuaF homologous gene, TuaG homologous Examples thereof include genes and tuaH homologous genes, which are preferably used in the present invention.
Hereinafter, `` Teicronate synthase related gene group consisting of tuaA gene, tuaB gene, tuaC gene, tuaD gene, tuaE gene, tuaF gene, tuaG gene and tuaH gene of Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene group '' It is also called teicronate synthase-related gene group or teicronate operon (tua operon).

本発明の微生物を構築するための親微生物としては、枯草菌のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子に相当する遺伝子を有するものであればよく、特に制限されない。また、これら親微生物は野生型のものでもよく、変異を施したものでもよい。本発明に用いる親微生物としては、具体的には、バチルス(Bacillus)属に属する菌類や、クロストリジウム(Clostridium)属に属する菌類、或いは酵母等が挙げられる。中でもバチルス属に属する菌類が好ましい。更に、全ゲノム情報が明らかにされ、遺伝子工学、ゲノム工学技術が確立されている点、またタンパク質を菌体外に分泌生産させる能力を有する点から特に枯草菌(Bacillus subtilis)が好ましい。 The parent microorganism for constructing the microorganism of the present invention is not particularly limited as long as it has a teicronate synthase-related gene group of Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene. These parent microorganisms may be wild-type or mutated. Specific examples of the parent microorganism used in the present invention include fungi belonging to the genus Bacillus , fungi belonging to the genus Clostridium , yeast, and the like. Of these, fungi belonging to the genus Bacillus are preferred. Furthermore, Bacillus subtilis is particularly preferred from the viewpoint that whole genome information has been clarified, genetic engineering and genome engineering techniques have been established, and that it has the ability to secrete and produce proteins outside the cells.

本発明の組換え微生物は、これらの親微生物を遺伝子改変し、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の発現が増強するように構築される。
テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の発現を増強するための手法としては、例えば、親微生物内において構成的に発現するプロモーター等の転写開始制御領域を導入する方法、テイクロン酸合成経路の発現に正に作用する転写因子PhoPの活性を上げる変異導入方法、プラスミドにテイクロン酸合成酵素関連遺伝子を導入し、高コピー数で細胞内に保持する方法等が挙げられる。中でも、本発明では、親微生物において機能を有する転写開始制御領域を、テイクロン酸オペロンのゲノム上における上流に導入して、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成的に発現させることが好ましい。このような構成とすることにより、本来はリン酸飢餓状態で発現するテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を、恒常的に発現させることができる。なお、本発明においてテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成的に発現させるとは、生育環境下(例えば培地中)に存在するリン酸量に左右されずに恒常的にテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群が発現していることを言う。
The recombinant microorganism of the present invention is constructed so that these parent microorganisms are genetically modified to enhance the expression of teicronate synthase-related genes.
Examples of methods for enhancing the expression of genes related to teicronate synthase include, for example, a method of introducing a transcription initiation control region such as a promoter that is constitutively expressed in the parent microorganism, Examples thereof include a method for introducing a mutation that increases the activity of the acting transcription factor PhoP, a method for introducing a teicronate synthase-related gene into a plasmid, and retaining it in a cell at a high copy number. Among them, in the present invention, it is preferable to constitutively express a teicronate synthase-related gene group by introducing a transcription initiation control region having a function in the parent microorganism upstream of the teicronate operon genome. By adopting such a configuration, it is possible to constantly express a teicronate synthase-related gene group that is originally expressed in a phosphate-starved state. In the present invention, the constitutive expression of teicuronate synthase-related genes is constitutively expressed regardless of the amount of phosphate present in the growth environment (for example, in the medium). Is expressed.

本発明において、微生物において機能する転写開始制御領域としては、宿主となる微生物(親微生物)において機能し、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成的に発現させることができる転写開始制御領域であれば特に限定されない。好ましくは、枯草菌rplU遺伝子の上流に位置する転写開始制御領域、又は当該遺伝子に相当する遺伝子として高い発現量を有するspoVG遺伝子、rpsG遺伝子、fusA遺伝子、tuf遺伝子、rplX遺伝子、malA遺伝子、ykrS遺伝子、ykrT遺伝子、rplS遺伝子、cspD遺伝子、hbs遺伝子、ypfD遺伝子、sodA遺伝子、yqeY遺伝子、rpsU遺伝子、rpmA遺伝子、ysxB遺伝子、icd遺伝子、hag遺伝子、yydF遺伝子の上流に位置する転写開始制御領域が挙げられる。本発明において、転写開始制御領域は、プロモーター及び転写開始点を含む領域をいう。
枯草菌rplU遺伝子由来の転写開始制御領域の一例としては、配列番号17に示される塩基配列からなるDNA、又は当該配列と相同な塩基配列からなり転写開始制御領域としての機能を有するDNAが挙げられる。配列番号17に示される塩基配列相同な塩基配列としては、例えば、配列番号17に示される塩基配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列、又は配列番号17に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAからなる塩基配列が挙げられる。なお、ここで、塩基配列の同一性の算出方法及びストリンジェントな条件に関しては、前述した方法及び条件と同様である。
In the present invention, the transcription initiation control region that functions in a microorganism is a transcription initiation control region that functions in a host microorganism (parental microorganism) and can constitutively express teicronate synthase-related genes. There is no particular limitation. Preferably, a transcription initiation control region located upstream of the Bacillus subtilis rplU gene, or a spoVG gene, rpsG gene, fusA gene, tuf gene, rplX gene, malA gene, ykrS gene having a high expression level as a gene corresponding to the gene. , YkrT gene, rplS gene, cspD gene, hbs gene, ypfD gene, sodA gene, yqeY gene, rpsU gene, rpmA gene, ysxB gene, icd gene, hag gene, yydF gene It is done. In the present invention, the transcription initiation control region refers to a region including a promoter and a transcription initiation site.
Examples of the transcription initiation control region derived from the Bacillus subtilis rplU gene include DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 17, or DNA consisting of a base sequence homologous to the sequence and having a function as a transcription initiation control region. . Examples of the base sequence homologous to the base sequence shown in SEQ ID NO: 17 include, for example, a base sequence having 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 17, Alternatively, a base sequence consisting of DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 17 can be mentioned. Here, the method for calculating the identity of the base sequence and the stringent conditions are the same as those described above.

これらの微生物において機能する転写開始制御領域は、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群のゲノム上における上流に導入される。本発明においては、当該転写開始制御領域を、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群が本来有する転写開始制御領域とリボソーム結合部位を残したまま、その上流に挿入することが好ましい。当該転写開始制御領域が導入されるゲノム上における上流とはテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来有する転写開始領域およびリボソーム結合部位の上流側であれば特に限定されないが、隣接する2000塩基対以内の領域が好ましく、500塩基対以内の領域がより好ましく、100塩基対以内の領域が更に好ましく、50塩基対以内の領域が特に好ましい。なお、リボソーム結合部位は、開始コドンと共に翻訳開始制御領域を形成するShine-Dalgarno(SD)配列(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 74,5463(1974))に相当する部位である。   A transcription initiation control region that functions in these microorganisms is introduced upstream of the genome of a teicronate synthase-related gene group. In the present invention, it is preferable to insert the transcription initiation control region upstream of the tecronate synthase-related gene group, with the transcription initiation control region and the ribosome binding site originally retained. The upstream in the genome into which the transcription initiation control region is introduced is not particularly limited as long as it is upstream of the transcription initiation region and the ribosome binding site inherent in the teicronate synthase-related gene group, but within the adjacent 2000 base pairs. A region is preferred, a region within 500 base pairs is more preferred, a region within 100 base pairs is more preferred, and a region within 50 base pairs is particularly preferred. The ribosome binding site is a site corresponding to the Shine-Dalgarno (SD) sequence (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 5463 (1974)) that forms a translation initiation control region together with the initiation codon.

当該転写開始制御領域の導入は、例えば相同組換えによる通常の方法を用いて行うことができる。具体的には、かかる転写開始制御領域を含むDNA断片の上流に、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群が本来有する転写開始制御領域およびリボソーム結合部位の上流領域を含むDNA断片と薬剤耐性遺伝子断片を、一方、下流にテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の転写開始制御領域およびリボソーム結合部位と構造遺伝子領域の一部を含むDNA断片を、SOE(splicing by overlap extension)−PCR法(Gene,77,61,1989)などの通常の方法により結合させる。この様にして、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来の転写開始制御領域およびリボソーム結合部位より上流領域を含むDNA断片、薬剤耐性遺伝子断片、当該転写開始制御領域を含むDNA断片、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来の転写開始制御領域およびリボソーム結合部位と構造遺伝子領域の一部の順に結合したDNA断片を得ることができる(図1参照)。   The introduction of the transcription initiation control region can be performed, for example, using a usual method by homologous recombination. Specifically, a DNA fragment and a drug resistance gene fragment containing the transcription initiation control region inherent to the teicronate synthase-related gene group and the upstream region of the ribosome binding site upstream of the DNA fragment containing the transcription initiation control region, On the other hand, a DNA fragment containing a part of the transcription initiation control region and ribosome binding site and the structural gene region of the teicronate synthase-related gene group downstream is subjected to SOE (splicing by overlap extension) -PCR (Gene, 77, 61, 1989). In this way, a DNA fragment containing the original transcription initiation control region and the upstream region from the ribosome binding site of the teicronate synthase-related gene group, a drug resistance gene fragment, a DNA fragment containing the transcription initiation control region, and teicuronic acid synthase A DNA fragment in which the original transcription initiation control region and the ribosome binding site of the related gene group and a part of the structural gene region are joined in this order can be obtained (see FIG. 1).

次に、かかるDNA断片を、通常の方法により親微生物細胞内に取り込ませることにより、親微生物ゲノムのテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来の転写開始制御領域より上流領域、及びテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の転写開始領域とリボソーム結合部位および構造遺伝子領域の一部を含む領域の2箇所において、二重交差の相同組換えが起こる(図1参照)。その結果、本来の転写開始制御領域およびリボソーム結合部位の上流に当該転写開始制御領域が挿入された形質転換体を、上記薬剤耐性遺伝子を指標として分離することができる。これにより、ゲノム上のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来の転写開始制御領域およびリボソーム結合部位の上流領域へ導入された当該転写開始制御領域は、遺伝的に安定に保持されることとなる。
具体的に導入用DNA断片を宿主微生物に導入する通常の方法としては、コンピテントセル形質転換方法(J.Bacterial.93,1925(1967))、プロトプラスト形質転換法(Mol.Gen.Genet.168,111(1979))、或いはエレクトロポレーション法(FEMS Microbiol.Lett.55,135(1990))等が挙げられ、本発明においてはコンピテントセル形質転換方法が好ましい。
また、本明細書において、遺伝子の上流・下流とは、複製開始点からの位置ではなく、上流とは対象として捉えている遺伝子又は領域の5’側に続く領域を示し、一方、下流とは対象として捉えている遺伝子又は領域の3’側に続く領域を示す。
特に、本発明の微生物の宿主として枯草菌を用いて、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来の転写開始制御領域とリボソーム結合部位の上流に枯草菌rplU遺伝子の転写開始制御領域を挿入する場合、相同組換えによる導入は、Mol.Gen.Genet.,223,268,1990記載の方法等を利用して行うことができる。
Next, by incorporating such a DNA fragment into the parent microbial cell by a normal method, a region upstream of the original transcription initiation control region of the tecronate synthase-related gene group of the parent microbial genome, and tecronate synthase-related Double crossover homologous recombination occurs in two places, the transcription initiation region of the gene group and the region including a part of the ribosome binding site and the structural gene region (see FIG. 1). As a result, a transformant in which the transcription initiation control region is inserted upstream of the original transcription initiation control region and the ribosome binding site can be isolated using the drug resistance gene as an index. As a result, the original transcription initiation control region of the teicronate synthase-related gene group on the genome and the transcription initiation control region introduced into the upstream region of the ribosome binding site are genetically stably maintained.
Specifically, as a usual method for introducing a DNA fragment for introduction into a host microorganism, a competent cell transformation method (J. Bacterial. 93, 1925 (1967)), a protoplast transformation method (Mol. Gen. Genet. 168). 111 (1979)) or electroporation (FEMS Microbiol. Lett. 55, 135 (1990)), etc., and the competent cell transformation method is preferred in the present invention.
Further, in the present specification, upstream / downstream of a gene is not a position from the replication start point, and upstream indicates a region continuing on the 5 ′ side of the gene or region considered as a target, while downstream is The region following the 3 ′ side of the gene or region captured as the target is shown.
In particular, using Bacillus subtilis as a host of the microorganism of the present invention, when inserting the transcription initiation control region of Bacillus subtilis rplU gene upstream of the original transcription initiation control region of the teicuronate synthase-related genes and the ribosome binding site, Introduction by homologous recombination is described in Mol. Gen. Genet., 223, 268, 1990 can be used.

以下、SOE(splicing by overlap extension)−PCR法(Gene,77,61,1989)によって調製されるDNA断片を用い、二重交差相同組換えにより当該転写開始制御領域を親微生物ゲノム上のテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の上流に導入する方法について具体的に説明する。
用いる導入用DNA断片は、親微生物ゲノム上の導入部位の上流に隣接する約0.1〜3、好ましくは0.4〜3kb断片(以下、断片(1))と、下流に隣接する約0.1〜3、好ましくは0.4〜3kb断片(以下、断片(2))の間に、薬剤耐性マーカー遺伝子断片(以下、断片(3))、当該転写開始制御領域を含む断片(以下、断片(4)を挿入したDNA断片である。まず、1回目のPCRによって、断片(1)〜断片(4)の4断片を調製する。この際、例えば、断片(1)の下流末端に断片(3)の上流側10〜30塩基対配列、断片(4)の上流末端に断片(3)の下流側10〜30塩基対配列、更に断片(2)の上流側に断片(4)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(図1参照)。
Hereafter, the DNA fragment prepared by SOE (splicing by overlap extension) -PCR method (Gene, 77, 61, 1989) was used, and the transcription initiation control region was transferred to the parent microorganism genome by double crossover homologous recombination. A method for introducing the gene into the upstream of the synthase-related gene group will be specifically described.
The introduction DNA fragment used is about 0.1 to 3, preferably 0.4 to 3 kb fragment (hereinafter referred to as fragment (1)) adjacent to the upstream of the introduction site on the parent microorganism genome, and about 0 adjacent to the downstream. .1 to 3, preferably 0.4 to 3 kb fragment (hereinafter referred to as fragment (2)), a drug resistance marker gene fragment (hereinafter referred to as fragment (3)), a fragment containing the transcription initiation control region (hereinafter referred to as “fragment”) The DNA fragment into which the fragment (4) is inserted First, four fragments of the fragment (1) to the fragment (4) are prepared by the first PCR, for example, at the downstream end of the fragment (1). 10-30 base pair sequence upstream of (3), 10-30 base pair sequence downstream of fragment (3) at the upstream end of fragment (4), and downstream of fragment (4) upstream of fragment (2) Use primers designed to add a 10-30 base pair sequence on the side (see Figure 1). ).

次いで、1回目に調製した4種類のPCR断片を鋳型とし、断片(1)の上流側プライマーと断片(2)の下流側プライマーを用いて2回目のPCRを行う。これにより、断片(1)の下流末端に付加した断片(3)の配列に於いて断片(3)とのアニールが生じ、同様に、断片(4)の上流末端に付加した断片(3)の配列に於いて断片(3)とのアニールが生じ、断片(2)の上流末端に付加した断片(4)の配列に於いて断片(4)とのアニールが生じる。PCR増幅の結果、断片(1)〜断片(4)が、(1)(3)(4)(2)の順に結合した導入用DNA断片を得ることが出来る(図1参照)。
ここで行うPCR反応は、後述する実施例の表6に示したプライマーセットを用い、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準じて行えばよい。
Next, using the four types of PCR fragments prepared in the first round as templates, the second PCR is performed using the upstream primer of fragment (1) and the downstream primer of fragment (2). This causes annealing with the fragment (3) in the sequence of the fragment (3) added to the downstream end of the fragment (1). Similarly, the sequence of the fragment (3) added to the upstream end of the fragment (4) Annealing with the fragment (3) occurs in the sequence, and an annealing with the fragment (4) occurs in the sequence of the fragment (4) added to the upstream end of the fragment (2). As a result of PCR amplification, a DNA fragment for introduction in which fragments (1) to (4) are bound in the order of (1), (3), (4), and (2) can be obtained (see FIG. 1).
The PCR reaction carried out here uses the primer set shown in Table 6 of the Examples described later, and uses a general PCR enzyme kit such as Pyrobest DNA Polymerase (Takara Shuzo) and the like (PCR Protocols. Current Methods and Applications, Edited by BAWhite, Humana Press pp251, 1993, Gene, 77, 61, 1989) and the like.

得られた導入用DNA断片を、コンピテント形質転換法等によって細胞内に導入する。導入されたDNA断片と同一性を有するゲノム上導入部位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、当該転写開始制御領域がテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の本来有する転写開始制御領域およびリボソーム結合部位の上流に連結したゲノムを有する形質転換体(組換え微生物)を得ることができる。形質転換体は薬剤耐性マーカーによる選択によって分離することができる。用いる薬剤マーカー遺伝子としては、カナマイシン耐性遺伝子等を用いることが出来る。薬剤耐性マーカーによる選択は、例えば、カナマイシンを含む寒天培地上に生育するコロニーを分離したのち、ゲノムを鋳型としたPCR法などによってゲノム上への導入が確認されるものを選択することにより行えばよい。尚、上記薬剤耐性マーカー遺伝子は、一般的に用いられる抗生物質を用いた選択に利用可能なものであれば特に限定されないが、カナマイシン耐性遺伝子の他には、クロラムフェニコール耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子及びブラストサイジンS耐性遺伝子等の薬剤耐性マーカー遺伝子が挙げられる。   The obtained DNA fragment for introduction is introduced into cells by a competent transformation method or the like. In the homologous region upstream and downstream of the introduction site on the genome having the same identity as the introduced DNA fragment, gene recombination occurs in the cell, and the transcription initiation control region inherently belongs to the teicronate synthase-related gene group. A transformant (recombinant microorganism) having a genome linked upstream of the transcription initiation regulatory region and the ribosome binding site can be obtained. Transformants can be isolated by selection with drug resistance markers. As a drug marker gene to be used, a kanamycin resistance gene or the like can be used. Selection with a drug resistance marker can be performed, for example, by isolating colonies that grow on an agar medium containing kanamycin and then selecting those that are confirmed to be introduced onto the genome by PCR using the genome as a template. Good. The drug resistance marker gene is not particularly limited as long as it can be used for selection using commonly used antibiotics. In addition to the kanamycin resistance gene, the chloramphenicol resistance gene, neomycin resistance And drug resistance marker genes such as genes, spectinomycin resistance genes, tetracycline resistance genes and blasticidin S resistance genes.

本発明の微生物は、このようにしてテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群を構成的に発現するように構築された微生物に、目的タンパク質又は目的ポリペプチドをコードする遺伝子を導入することによって作製することができる。ここで、「目的タンパク質又はポリペプチド」は、製造又は精製が目的の一つであるタンパク質又はポリペプチドをいう。また、「目的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微生物」において、遺伝子とは、その微生物が本来有する遺伝子を含むのみならず、その微生物は本来有しない遺伝子、すなわち外来の遺伝子を含む意である。   The microorganism of the present invention can be prepared by introducing a gene encoding a target protein or polypeptide into a microorganism constructed so as to constitutively express teicronate synthase-related genes. it can. Here, the “target protein or polypeptide” refers to a protein or polypeptide whose production or purification is one of the purposes. In addition, in the “microorganism having a gene encoding the target protein or polypeptide”, the gene includes not only a gene originally possessed by the microorganism but also a gene that the microorganism originally does not have, that is, a foreign gene. is there.

目的のタンパク質又はポリペプチドは特に限定されず、洗浄剤用、食品用、繊維処理用、飼料処理用、化粧品用、医薬品用、診断薬用など各種産業用酵素や、生理活性ペプチドなどが含まれる。また、産業用酵素の機能別には、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)、合成酵素(Ligase/Synthetase)等が含まれうる。   The target protein or polypeptide is not particularly limited, and includes various industrial enzymes such as detergents, foods, fiber treatments, feed treatments, cosmetics, pharmaceuticals, and diagnostic agents, and bioactive peptides. In addition, the functions of industrial enzymes are classified into oxidoreductase (Oxidoreductase), transferase (Transferase), hydrolase (Hydrolase), eliminase (Lyase), isomerase (Isomerase), and synthetic enzyme (Ligase / Synthetase). ) And the like.

なかでも、本発明の微生物は、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドを目的タンパク質又はポリペプチドとすることが好ましい。ここで、枯草菌のcssS遺伝子とは、タンパク質の分泌ストレス応答系(2成分制御系CssRS)に関与する膜タンパク質CssSをコードする遺伝子である。枯草菌のcssS遺伝子の塩基配列を配列番号56に、枯草菌のCssSタンパク質のアミノ酸配列を配列番号57にそれぞれ示す。
枯草菌では、分泌タンパク質は細胞内で合成され細胞外に分泌され、細胞表層でフォールディング促進タンパク質PrsAにより折りたたまれる。この時、正常に折りたたまれなかったタンパク質(ミスフォールドタンパク質)が細胞表層に蓄積することがある。このミスフォールドタンパク質の分解を制御しているのがCssSR制御系である。膜タンパク質CssSは、当該制御系において、細胞表層に蓄積したミスフォールドタンパク質を認識するセンサーとして働いている。膜タンパク質CssSは、リン酸リレー系を介して、htrA遺伝子及びhtrB遺伝子の転写活性化因子であるCssRを活性化する。活性型CssRによって、htrA遺伝子及びhtrB遺伝子が転写され、細胞表層に存在すミスフォールドタンパク質を分解する役割を担うセリンプロテアーゼであるHtrA及びHtrBが作られる。(Hyyrylainen,H.L.,A.Bolhuis,E.Darmon,L.Muukkonen,P.Koski,M.Vitikainen,M.Sarvas,Z.Pragai,S.Bron,J.M.van Dijl,and V.P.Kontinen,2001,A novel two-component regulatory system in Bacillus subtilis for the survival of severe secretion stress,Mol. Microbiol. 41,p.1159-1172、及びDarmon,E.,D.Noone,A.Masson,S.Bron,O.P.Kuipers,K.M.Devine,and J.M.van Dijl,2002,A novel class of heat and secretion stress-responsive genes is controlled by the autoregulated CssRS two-component system of Bacillus subtilis,J Bacteriol 184,p.5661-5571参照)
Among them, the microorganism of the present invention preferably uses a protein or polypeptide whose productivity does not decrease in a cssS gene-deficient strain of Bacillus subtilis as the target protein or polypeptide. Here, the cssS gene of Bacillus subtilis is a gene encoding a membrane protein CssS involved in a protein secretion stress response system (two-component control system CssRS). The base sequence of the Bacillus subtilis cssS gene is shown in SEQ ID NO: 56, and the amino acid sequence of the Bacillus subtilis CssS protein is shown in SEQ ID NO: 57, respectively.
In Bacillus subtilis, secreted proteins are synthesized intracellularly and secreted extracellularly, and are folded at the cell surface by the folding promoting protein PrsA. At this time, proteins that are not normally folded (misfolded proteins) may accumulate on the cell surface. The CssSR control system controls the degradation of this misfolded protein. The membrane protein CssS functions as a sensor that recognizes misfolded proteins accumulated on the cell surface in the control system. The membrane protein CssS activates CssR that is a transcriptional activator of the htrA gene and the htrB gene via the phosphate relay system. The active CssR transcribes the htrA gene and the htrB gene to produce HtrA and HtrB, which are serine proteases responsible for degrading misfolded proteins present on the cell surface. (Hyyrylainen, HL, A. Bolhuis, E. Darmon, L. Muukkonen, P. Koski, M. Vitikainen, M. Sarvas, Z. Pragai, S. Bron, J. M. van Dijl, and V. P. Kontinen, 2001, A novel two-component regulatory system in Bacillus subtilis for the survival of severe secretion stress, Mol. Microbiol. 41, p. 1159-1172, and Darmon, E., D. Noone, A. Masson, S. Bron, OP P. Kuipers, K. M. Devine, and J. M. van Dijl, 2002, A novel class of heat and secretion stress-responsive genes is controlled by the autoregulated CssRS two-component system of Bacillus subtilis , J Bacteriol 184, p. 5661-5571)

本発明の微生物では、後述の実施例で示すように、種々のタンパク質の生産性が向上するが、なかでも、当該微生物に遺伝子導入される目的タンパク質又はポリペプチドが、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドである場合に高い生産性を示す。
CssSR制御系を欠失した株による異種タンパク質の生産性検討例は既に複数報告されている(Hyyrylainen,H.L.,A.Bolhuis,E.Darmon,L.Muukkonen,P.Koski,M.Vitikainen,M.Sarvas,Z.Pragai,S.Bron,J.M.van Dijl,and V.P.Kontinen,2001,A novel two-component regulatory system in Bacillus subtilis for the survival of severe secretion stress,Mol. Microbiol. 41,p.1159-1172、及びVitikainen,M.,H.L.Hyyrylainen,A.Kivimaki,V.P.Kontinen,and M.Sarvas,2005,Secretion of heterologous proteins in Bacillus subtilis can be improved by engineering cell components affecting post-translocational protein folding and degradation,J Appl Microbiol 99,p.363-375参照)。これらの文献によれば、CssSR制御系を欠失した株ではα-アミラーゼAmyS及びAmyL、pneumolysinの生産性が低下すること、一方、penicillinase及びpolygalacturonaseの生産性には影響がないことが報告されている。この結果から、前者のように生産性に悪影響があるタンパク質はミスフォールドしやすく難分泌性のタンパク質であり、後者のように生産性に影響がないタンパク質はフォールディングが容易に起こると考えられている。
In the microorganism of the present invention, as shown in the examples described later, productivity of various proteins is improved. Among them, the target protein or polypeptide to be introduced into the microorganism is a Bacillus subtilis cssS gene-deficient strain. In the case of a protein or polypeptide whose productivity does not decrease in, high productivity is exhibited.
Several examples of heterologous protein productivity studies using strains lacking the CssSR regulatory system have already been reported (Hyyrylainen, HL, A. Bolhuis, E. Darmon, L. Muukkonen, P. Koski, M. Vitikainen). , M. Sarvas, Z. Pragai, S. Bron, J. M. van Dijl, and V. P. Kontinen, 2001, A novel two-component regulatory system in Bacillus subtilis for the survival of severe secretion stress, Mol. 41, p. 1159-1172, and Vitikainen, M., H. L. Hyryryinen, A. Kivimaki, V. P. Kontinen, and M. Sarvas, 2005, Secretion of heterologous proteins in Bacillus subtilis can be improved by engineering. cell components affecting post-translocational protein folding and degradation, J Appl Microbiol 99, p.363-375). According to these literatures, it has been reported that the productivity of α-amylases AmyS and AmyL and pneumolysin is decreased in strains lacking the CssSR control system, while the productivity of penicillinase and polygalacturonase is not affected. Yes. From these results, it is considered that proteins that have a negative effect on productivity, such as the former, are easily misfolded and are difficult to secrete, and proteins that do not affect productivity, such as the latter, are easily folded. .

本発明において、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドとは、野生型でのタンパク質又はポリペプチド生産量を1とした場合に対し、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において当該タンパク質又はポリペプチド生産量が相対値で0.9以上となるタンパク質又はポリペプチドをいう。枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドとしては、具体的に下記のセルラーゼ、プロテアーゼ等の加水分解酵素が挙げられる。 In the present invention, the protein or polypeptide productivity does not decrease in cssS gene-deficient strain of Bacillus subtilis, to the case where a 1 to a protein or polypeptide production in wild-type, in cssS gene-deficient strain of Bacillus subtilis It refers to a protein or polypeptide that produces a relative production value of the protein or polypeptide of 0.9 or more. Specific examples of the protein or polypeptide whose productivity does not decrease in the Bacillus subtilis cssS gene-deficient strain include the following hydrolases such as cellulase and protease.

セルラーゼとしては、例えば、多糖加水分解酵素の分類(Biochem.J.,280,309,1991)中でファミリー5に属するセルラーゼが挙げられ、中でも微生物由来、特にバチルス属に属する菌類由来のセルラーゼが挙げられる。より具体的な例として、配列番号19で示されるアミノ酸配列からなるバチルス属細菌KSM-S237株(FERM BP-7875)由来のアルカリセルラーゼ、又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるバチルス属細菌KSM-64株(FERM BP-2886)由来のアルカリセルラーゼ、或いは、当該アミノ酸配列と70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるセルラーゼ、又は配列番号19又は配列番号21で示されるアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなるアルカリセルラーゼが挙げられる。   Cellulases include, for example, cellulases belonging to Family 5 in the classification of polysaccharide hydrolases (Biochem. J., 280, 309, 1991). Among them, cellulases derived from microorganisms, particularly fungi belonging to the genus Bacillus are mentioned. It is done. As a more specific example, an alkaline cellulase derived from the Bacillus bacterium strain KSM-S237 (FERM BP-7875) comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, or a Bacillus bacterium KSM comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 21 -64 strain (FERM BP-2886) -derived alkaline cellulase or the same amino acid sequence as 70%, preferably 80%, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more. A cellulase consisting of an amino acid sequence having the property, or an alkaline cellulase consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 or 21 It is done.

プロテアーゼの具体例としては、微生物由来、特にhigh alkaline proteasesに属するセリンプロテアーゼ等が挙げられる(Extremophiles 8, 229-235. (2004)参照)。より具体的な例として、配列番号23で示されるアミノ酸配列からなるバチルス クラウジ(Bacillus clausii)KSM-K16株(FERM BP-3376)由来のアルカリプロテアーゼ(M-プロテアーゼ)、或いは当該アミノ酸配列と70%、好ましくは80%、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるプロテアーゼ、又は配列番号23で示されるアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加されたアミノ酸配列からなるアルカリプロテアーゼが挙げられる。 Specific examples of proteases include those derived from microorganisms, particularly serine proteases belonging to high alkaline proteases (see Extremophiles 8, 229-235. (2004)). As a more specific example, an alkaline protease (M-protease) derived from Bacillus clausii strain KSM-K16 (FERM BP-3376) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23, or 70% Or a protease comprising an amino acid sequence having an identity of preferably 80%, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, or one or a number in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23 Examples include alkaline protease consisting of an amino acid sequence in which a single amino acid is deleted, substituted, inserted and / or added.

本発明の微生物に導入されるべき目的タンパク質又は目的ポリペプチドの遺伝子は、そ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制御領域及び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属に属する菌類のセルラーゼ遺伝子由来のものであり、転写開始制御領域及び翻訳開始制御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、目的タンパク質又は目的ポリペプチド遺伝子と適正に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属に属する菌類、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と当該セルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始制御領域及び分泌用シグナルペプチド領域が目的タンパク質又は目的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。より具体的には下記(a)〜(c)のいずれかの塩基配列からなるDNA断片が、目的タンパク質又は目的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。
(a)配列番号18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、又は配列番号20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
(b)(a)のいずれかの塩基配列に対して70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上の同一性を有する塩基配列
(c)(a)のいずれかの塩基配列の一部が欠失、置換、挿入及び/又は付加した塩基配列
尚、ここで、上記塩基配列の一部が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加した塩基配列からなるDNA断片とは、上記塩基配列の一部が欠失、置換、挿入及び/若しくは付加しているが、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。
The target protein or target polypeptide gene to be introduced into the microorganism of the present invention is upstream of the control region involved in transcription, translation, and secretion of the gene, that is, the transcription initiation control region including the promoter and transcription start site, ribosome It is desirable that at least one region selected from a translation initiation control region including a binding site and an initiation codon and a secretory signal peptide region be 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 fungus belonging to the genus Bacillus, It is desirable that the control region and the translation initiation control region are 0.6 to 1 kb upstream of the cellulase gene and appropriately bound to the target protein or polypeptide gene.
For example, fungi belonging to the genus Bacillus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-210081, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-190793, etc., that is, KSM-S237 strain (FERM BP-7875), KSM-64 strain (FERM BP-2886) It is desirable that the cellulase gene derived from) and the transcription initiation control region, translation initiation control region, and secretory signal peptide region of the cellulase gene are appropriately combined with the structural gene of the target protein or polypeptide. More specifically, it is desirable that a DNA fragment having any one of the following base sequences (a) to (c) is appropriately bound to the structural gene of the target protein or target polypeptide.
(A) the base sequence of base numbers 1 to 659 of the cellulase gene comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 or the base sequence of base numbers 1 to 696 of the cellulase gene comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 20 A nucleotide sequence having an identity of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more with respect to any one of the base sequences (a) ( c) A base sequence in which a part of the base sequence of (a) is deleted, substituted, inserted and / or added. Here, a part of the base sequence is deleted, substituted, inserted and / or added. A DNA fragment consisting of a base sequence is a DNA fragment in which a part of the base sequence has been deleted, substituted, inserted and / or added, but which retains functions related to gene transcription, translation and secretion. Means.

このような目的タンパク質又は目的ポリペプチドをコードする遺伝子の導入は、例えば、ベクターによる導入又はゲノムへの挿入により行うことができる。
ベクターによって導入する場合、その上流に「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制御領域及び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目的タンパク質又は目的ポリペプチドをコードする遺伝子を含むベクターを、コンピテントセル形質転換方法、プロトプラスト形質転換法、或いはエレクトロポレーション法等の適当な形質転換法により導入すればよい。ここで、ベクターとしては、目的とする遺伝子を宿主に導入し、増殖、発現させるための適当な運搬体核酸分子であれば特に限定されず、プラスミドのみならず、例えば、YAC,BACなどの人工染色体、トランスポゾンを用いたベクター、コスミドが挙げられ、プラスミドとしては例えば、pUB110、pHY300PLKが挙げられる。
Such a gene encoding a target protein or polypeptide can be introduced by, for example, introduction by a vector or insertion into a genome.
When introduced by a vector, upstream of it, “a control region related to 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 control region including a ribosome binding site and an initiation codon, and A vector containing a gene encoding a target protein or polypeptide in which one or more regions selected from a secretory signal peptide region are linked in an appropriate form is transformed into a competent cell transformation method, protoplast transformation method, or electro It may be introduced by an appropriate transformation method such as a poration method. Here, the vector is not particularly limited as long as it is an appropriate carrier nucleic acid molecule for introducing a target gene into a host, allowing the gene to propagate and express, and not only a plasmid but also an artificial such as YAC or BAC. Examples include vectors using chromosome and transposon, and cosmids. Examples of plasmids include pUB110 and pHY300PLK.

また、ゲノムへの挿入は、例えば相同組換えによる方法を用いればよい。すなわち、目的タンパク質又は目的ポリペプチドをコードする遺伝子に導入を起こさせる染色体領域の一部を結合したDNA断片を、微生物細胞内に取り込ませ、当該染色体領域の一部領域における相同組換えを起こさせることによって、ゲノムに組み込ませることができる。ここで、導入を起こさせる染色体領域としては、特に制限されないが、必須でない遺伝子領域、若しくは必須でない遺伝子領域上流の非遺伝子領域が好ましい。   Further, for example, a method by homologous recombination may be used for insertion into the genome. That is, a DNA fragment in which a part of a chromosomal region that causes introduction into a gene encoding a target protein or polypeptide is combined is introduced into a microbial cell, and homologous recombination occurs in a part of the chromosomal region. Can be integrated into the genome. Here, the chromosomal region causing the introduction is not particularly limited, but a non-essential gene region or a non-gene region upstream of the non-essential gene region is preferable.

上記の方法により、本発明の微生物を構築することができる。
本発明の微生物は、後述する実施例に示すように、上記遺伝子改変を行っていない微生物と比較して、目的のタンパク質又はポリペプチドの生産性が大幅に向上している。特に、本発明の微生物は、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドを目的のタンパク質又はポリペプチドとして導入した場合に、生産性が向上するという利点を有する。
本発明の微生物を用いて目的タンパク質又はポリペプチドの製造を行うことで、目的タンパク質又はポリペプチドを高い生産性で効率よく製造することができ、当該物質の生産に必要な時間やコストを低減化することができる。
By the above method, the microorganism of the present invention can be constructed.
As shown in the examples described later, the microorganism of the present invention has significantly improved productivity of the target protein or polypeptide compared to the microorganism not subjected to the genetic modification. In particular, the microorganism of the present invention has the advantage that productivity is improved when a protein or polypeptide that does not decrease in productivity in a cssS gene-deficient strain of Bacillus subtilis is introduced as the target protein or polypeptide.
By producing the target protein or polypeptide using the microorganism of the present invention, the target protein or polypeptide can be efficiently produced with high productivity, and the time and cost required for production of the substance can be reduced. can do.

本発明の組換え微生物を用いた目的のタンパク質又はポリペプチドの製造は、当該菌株を同化性の炭素源、窒素源、その他の必須成分を含む培地に接種し、通常の微生物培養法にて培養し、培養終了後、タンパク質又はポリペプチドを採取・精製することにより行えばよい。例えば、後述する実施例に示された培地及び条件下で培養し、分泌生産されたタンパク質を培養上清等から単離・精製することができる。
培地の成分・組成などは特に限定されないが、好ましくは、炭素源としてマルトースもしくは、可溶性澱粉やグルコースを含む培地を用いれば、より好ましい。
タンパク質、ポリペプチドの採取・精製は、例えば、遠心分離又はろ過による組換え微生物の分離、上清又はろ液中のタンパク質やポリペプチドの硫酸アンモニウム等の塩を加えることによる沈殿、エタノール等の有機溶媒を加えることによる沈殿、限外ろ過膜等を用いた濃縮や脱塩、イオン交換又はゲルろ過等の各種クロマトグラフィーを用いた精製等の方法を用いて行うことができる。
The production of the target protein or polypeptide using the recombinant microorganism of the present invention is performed by inoculating the strain with a medium containing an assimilable carbon source, nitrogen source and other essential components and cultivating it by a normal microorganism culture method. Then, after completion of the culture, the protein or polypeptide may be collected and purified. For example, the secreted and produced protein can be isolated and purified from the culture supernatant and the like by culturing under the medium and conditions shown in the Examples described later.
The components and composition of the medium are not particularly limited, but it is more preferable to use a medium containing maltose or soluble starch or glucose as a carbon source.
For collection and purification of proteins and polypeptides, for example, separation of recombinant microorganisms by centrifugation or filtration, precipitation by adding salts such as ammonium sulfate of proteins and polypeptides in the supernatant or filtrate, organic solvents such as ethanol Can be carried out by using a method such as precipitation by adding sucrose, concentration or desalting using an ultrafiltration membrane or the like, purification using various chromatographies such as ion exchange or gel filtration.

以下に、本発明の組換え微生物の構築方法及び当該組換え微生物を用いたタンパク質の製造方法について具体的に説明する。   Hereinafter, a method for constructing the recombinant microorganism of the present invention and a method for producing a protein using the recombinant microorganism will be specifically described.

以下の実施例におけるDNA断片増幅のためのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)には、GeneAmp PCR System(アプライドバイオシステムズ)を使用し、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ)と付属の試薬類を用いてDNA増幅を行った。PCRの反応液組成は、適宜希釈した鋳型DNAを1μl、センスプライマー及びアンチセンスプライマーを各々20pmol、及びPyrobest DNA Polymeraseを2.5U添加して、反応液総量を50μlとした。PCRの反応条件は、98℃で10秒間、55℃で30秒間及び72℃で1〜5分間(目的増幅産物に応じて調整。目安は1kbあたり1分間)の3段階の温度変化を30回繰り返した後、72℃で5分間反応させることにより行った。   For the polymerase chain reaction (PCR) for DNA fragment amplification in the following examples, GeneAmp PCR System (Applied Biosystems) is used, and DNA amplification is performed using Pyrobest DNA Polymerase (Takara Bio) and attached reagents. went. The PCR reaction solution composition was 1 μl of appropriately diluted template DNA, 20 pmol each of sense primer and antisense primer, and 2.5 U of Pyrobest DNA Polymerase, so that the total reaction solution volume was 50 μl. PCR reaction conditions were 98 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 1 to 5 minutes (adjusted according to the target amplification product, 1 minute per 1 kb). After repeating, the reaction was carried out at 72 ° C. for 5 minutes.

また、以下の実施例において、遺伝子の上流・下流とは、複製開始点からの位置ではなく、上流とは各操作・工程において対象として捉えている遺伝子の開始コドンの5’側に続く領域を示し、一方、下流とは各操作・工程において対象として捉えている遺伝子の終始コドンの3’側に続く領域を示す。
さらに、以下の実施例における各遺伝子及び遺伝子領域の名称は、Nature,390,249-256,(1997)で報告され、JAFAN:Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis(BSORF DB)でインターネット公開(http://bacillus.genome.ad.jp/、2004年3月10日更新)された枯草菌ゲノムデータに基づいて記載している。
Further, in the following examples, the upstream and downstream of a gene is not a position from the replication start point, and the upstream is a region continuing on the 5 ′ side of the start codon of the gene captured as a target in each operation / step. On the other hand, “downstream” indicates a region continuing 3 ′ of the stop codon of the gene taken as a target in each operation / step.
Furthermore, the names of the genes and gene regions in the following examples are reported in Nature, 390, 249-256, (1997), and published on the Internet at JAFAN: Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB) (http: //bacillus.genome.ad.jp/, updated March 10, 2004), based on genome data of Bacillus subtilis.

枯草菌の形質転換はコンピテントセル法(J.Bacteriol.,93,1925(1967))にて行った。すなわち、枯草菌株をSPI培地(0.20%硫酸アンモニウム、1.40%リン酸水素二カリウム、0.60%リン酸二水素カリウム、0.10%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50%グルコース、0.02%カザミノ酸(Difco)、5mM硫酸マグネシウム、0.25μM塩化マンガン、50μg/mlトリプトファン)において37℃で、生育度(OD600)の値が1程度になるまで振盪培養した。振盪培養後、培養液の一部を9倍量のSPII培地(0.20%硫酸アンモニウム、1.40%リン酸水素二カリウム、0.60%リン酸二水素カリウム、0.10%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50%グルコース、0.01%カザミノ酸(Difco)、5mM硫酸マグネシウム、0.40μM塩化マンガン、5μg/mlトリプトファン)に接種し、更に生育度(OD600)の値が0.4程度になるまで振盪培養することで、枯草菌株のコンピテントセルを調製した。
次いで調製したコンピテントセル懸濁液(SPII培地における培養液)100μlに各種DNA断片を含む溶液(SOE−PCRの反応液等)5μを添加し、37℃で1時間振盪培養後、適切な薬剤を含むLB寒天培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、1%NaCl、1.5%寒天)に全量を塗沫した。37℃における静置培養の後、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、これを鋳型とするPCRによって目的とするゲノム構造の改変が為されたことを確認した。
The transformation of Bacillus subtilis was performed by the competent cell method (J. Bacteriol., 93, 1925 (1967)). That is, Bacillus subtilis strains were treated with SPI medium (0.20% ammonium sulfate, 1.40% dipotassium hydrogen phosphate, 0.60% potassium dihydrogen phosphate, 0.10% trisodium citrate dihydrate, 0.50. The cells were cultured with shaking at 37 ° C. in% glucose, 0.02% casamino acid (Difco), 5 mM magnesium sulfate, 0.25 μM manganese chloride, 50 μg / ml tryptophan until the value of growth (OD600) was about 1. After shaking culture, a portion of the culture broth was added to 9 times the amount of SPII medium (0.20% ammonium sulfate, 1.40% dipotassium hydrogen phosphate, 0.60% potassium dihydrogen phosphate, 0.10% tricitrate citrate). Sodium dihydrate, 0.50% glucose, 0.01% casamino acid (Difco), 5 mM magnesium sulfate, 0.40 μM manganese chloride, 5 μg / ml tryptophan), and the growth (OD600) value is further increased. A competent cell of Bacillus subtilis strain was prepared by shaking culture to about 0.4.
Next, 5 μ of a solution containing various DNA fragments (such as SOE-PCR reaction solution) is added to 100 μl of the prepared competent cell suspension (culture medium in SPII medium), and after shaking culture at 37 ° C. for 1 hour, an appropriate drug is obtained. LB agar medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl, 1.5% agar) containing the whole amount was smeared. After stationary culture at 37 ° C., the grown colonies were isolated as transformants. The genome of the obtained transformant was extracted, and it was confirmed that the intended genomic structure was altered by PCR using this as a template.

目的のタンパク質を発現するプラスミドの宿主微生物への導入は、プロトプラスト形質転換法(Mol. Gen. Genet. 168, 111(1979))により行った。組換え微生物によるタンパク質生産の際の培養には、LB培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、1%NaCl)、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)を用いた。   The plasmid expressing the target protein was introduced into the host microorganism by the protoplast transformation method (Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979)). For protein production by recombinant microorganisms, LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl), 2 × L-maltose medium (2% tryptone, 1% yeast extract, 1% NaCl, 7.5% maltose, 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate).

試験例1.枯草菌cssS遺伝子欠失株(ΔcssS株)の構築
枯草菌cssS遺伝子欠失株(ΔcssS株)の構築を行った。欠失株の構築は、以下に示すように、SOE(splicing by overlap extension)-PCR法(Gene,77,61,(1989))によって調製したDNA断片を用いた二重交差法により行なった(図2参照)。ΔcssS株は、分泌ストレス感受性株である。
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cssS.FWプライマー及びcssS/Cm.Rプライマー、並びにcssS/Cm.Fプライマー及びcssS.RVプライマーの各プライマーセットを用いて、cssS遺伝子のプロモーターを含む5’末端側の1000bp断片(A)、及び3’末端側の1000bp断片(B)をそれぞれ調製した。一方、クロラムフェニコール耐性遺伝子は、プラスミドpC194(J. Bacteriol. 150(2),815(1982))のクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子を有するプラスミドpCBB31を鋳型とし、表2に示したCmF及びCmRの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領域をPCRにより調製した(C)。得られた(A)、(B)及び(C)のDNA断片を混合して鋳型とし、cssS.FW2プライマー及びcssS.RV2プライマーを用いてSOE-PCR法により、(A)-(C)-(B)の順になる様に結合させ、遺伝子欠失用のDNA断片を得た。
調製したDNA断片を用いて、コンピテントセル形質転換法により枯草菌168株の形質転換を行った。その後、クロラムフェニコール(10μg/mL)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cssS遺伝子が欠失し、クロラムフェニコール耐性遺伝子に置換されていることを確認した。
以上の様にして、枯草菌のcssS遺伝子が欠失した菌株を構築し、ΔcssS株と命名した。
Test Example 1 Construction of Bacillus subtilis cssS gene deletion strain (ΔcssS strain) The Bacillus subtilis cssS gene deletion strain (ΔcssS strain) was constructed. As shown below, deletion strains were constructed by the double crossover method using DNA fragments prepared by SOE (splicing by overlap extension) -PCR (Gene, 77, 61, (1989)) ( (See FIG. 2). The ΔcssS strain is a secretory stress sensitive strain.
Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, using the cssS.FW primer and cssS / Cm.R primer shown in Table 2, and the respective cssS / Cm.F primer and cssS.RV primer set, A 1000 bp fragment (A) on the 5 ′ end side containing a promoter of the cssS gene and a 1000 bp fragment (B) on the 3 ′ end side were prepared. On the other hand, the chloramphenicol resistance gene is shown in Table 2, using the plasmid pCBB31 having the chloramphenicol (Cm) resistance gene of plasmid pC194 (J. Bacteriol. 150 (2), 815 (1982)) as a template. Using the CmF and CmR primer sets, a chloramphenicol resistance gene region was prepared by PCR (C). The obtained DNA fragments of (A), (B) and (C) were mixed to form a template, and (A)-(C)-was obtained by SOE-PCR using cssS.FW2 primer and cssS.RV2 primer. The DNA fragments for gene deletion were obtained by binding in the order of (B).
168 strains of Bacillus subtilis were transformed by the competent cell transformation method using the prepared DNA fragment. Thereafter, colonies that grew on the LB agar medium containing chloramphenicol (10 μg / mL) were isolated as transformants. The genome of the obtained transformant was extracted, and it was confirmed by PCR that the cssS gene was deleted and replaced with the chloramphenicol resistance gene.
In the manner as described above, a strain lacking the cssS gene of Bacillus subtilis was constructed and named ΔcssS strain.

Figure 2011234685
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試験例2.ΔcssS株によるタンパク質生産量の測定
試験例1にて得られたΔcssS株及び親株である枯草菌168株(野生株)について、S237セルラーゼ、M-プロテアーゼ、K38アミラーゼ及びKP-43プロテアーゼの生産性を測定し評価した。
Test Example 2 Measurement of protein production by ΔcssS strain About ΔcssS strain obtained in Test Example 1 and parent strain Bacillus subtilis 168 strain (wild strain), the productivity of S237 cellulase, M-protease, K38 amylase and KP-43 protease Measured and evaluated.

1.S237セルラーゼの生産性測定
試験例1にて得られたΔcssS株及び親株である枯草菌168株に、バチルス属細菌 KSM-S237株(FERM BP-7875)由来のS237セルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報)(配列番号18)をコードするDNA断片(3.1kb;配列番号18の塩基番号13〜3124)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導入した。得られた菌株を5mLのLB培地で30℃、15時間振盪培養を行い、更にこの培養液0.6mLを30mLの2×L−マルトース培地(2%トリプトン、1%酵母エキス、1%塩化ナトリウム、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、遠心分離によって菌体を除いた培養液上清のセルラーゼ活性を測定し、菌体外に分泌生産されたS237セルラーゼの量を評価した。
セルラーゼ活性の測定については、1/7.5M リン酸緩衝液(pH7.4、和光純薬)で適宜希釈したサンプル溶液50μlに0.4mM p-nitrophenyl-β-D-cellotrioside(生化学工業)を50μl加えて混和し、30℃にて反応を行った際に遊離するp-ニトロフェノール量を420nmにおける吸光度(OD420nm)変化により定量した。1分間に1μmolのp-ニトロフェノールを遊離させる酵素量を1Uと定義した。
1. Measurement of S237 Cellulase Productivity The S237 cellulase gene derived from the Bacillus genus KSM-S237 strain (FERM BP-7875) was added to the ΔcssS strain and the parental strain Bacillus subtilis 168 obtained in Test Example 1 (JP 2000-210081). The recombinant plasmid pHY-S237 in which a DNA fragment (3.1 kb; base numbers 13 to 3124 of SEQ ID NO: 18) encoding (SEQ ID NO: 18) is inserted at the Bam HI restriction enzyme breakpoint of the shuttle vector pHY300PLK Was introduced by the protoplast transformation method. The obtained strain was shaken and cultured in 5 mL of LB medium at 30 ° C. for 15 hours, and 0.6 mL of this culture solution was added to 30 mL of 2 × L-maltose medium (2% tryptone, 1% yeast extract, 1% sodium chloride). 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 cellulase activity of the culture supernatant after removing the cells was measured by centrifugation, and the amount of S237 cellulase secreted and produced outside the cells was evaluated.
For the measurement of cellulase activity, 0.4 mM p-nitrophenyl-β-D-cellotrioside (Seikagaku Corporation) was added to 50 μl of a sample solution appropriately diluted with 1 / 7.5 M phosphate buffer (pH 7.4, Wako Pure Chemical Industries). Was mixed, and the amount of p-nitrophenol released upon reaction at 30 ° C. was quantified by the change in absorbance at 420 nm (OD 420 nm). The amount of enzyme that liberates 1 μmol of p-nitrophenol per minute was defined as 1 U.

2.M-プロテアーゼ生産性測定
タンパク質発現用DNAの構築に際して、バチルス クラウジイ(Bacillus clausii)KSM-K16株(FERM BP-3376)より抽出したゲノムDNAを鋳型として、表3に示したS237pKAPpp-Fプライマー及びKAPter-R(BglII)プライマーのプライマーセットを用いてPCRを行い、M-プロテアーゼ(特許第3026111号参照)をコードする遺伝子の塩基配列(配列番号22)のうちM-プロテアーゼのシグナル配列、プロ配列および成熟酵素領域を含む1.2kbのDNA断片(配列番号22の塩基番号163〜1387)を増幅した。また、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-S237株(FERM BP-7875)より抽出したゲノムDNAを鋳型として、表3に示したS237ppp-F2(BamHI)プライマー及びS237pKAPpp-Rプライマーのプライマーセットを用いてPCRを行い、配列番号18で示されるS237セルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報)のうち転写開始制御領域、翻訳開始制御プロモーター領域をコードする0.6kbのDNA断片(配列番号18の塩基番号13〜572)を増幅した。次いで、得られた2断片を混合して鋳型とし、表3に示したS237ppp-F2(BamHI)プライマー及びKAPter-R(BglII)プライマーのプライマーセットを用いたSOE-PCRを行うことによって、S237セルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始制御プロモーター領域の下流に、M-プロテアーゼのシグナル配列、プロ配列および成熟酵素領域が連結した1.8kbのDNA断片を得た。得られた1.8kbのDNA断片をシャトルベクターpHY300PLK(ヤクルト)のBamHI-BglII制限酵素切断点に挿入し、M-プロテアーゼ生産性評価用プラスミドpHYKAP(S237p)を構築した。
2. Measurement of M-protease productivity When constructing DNA for protein expression, the S237pKAPpp-F primer and KAPter shown in Table 3 were used with the genomic DNA extracted from Bacillus clausii strain KSM-K16 (FERM BP-3376) as a template. PCR is carried out using a primer set of -R (BglII) primer, and the signal sequence of M-protease, the pro-sequence and the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 22) of the gene encoding M-protease (see Patent No. 3026111) A 1.2-kb DNA fragment containing the mature enzyme region (base numbers 163 to 1387 of SEQ ID NO: 22) was amplified. In addition, using genomic DNA extracted from Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) as a template, the primer set of S237ppp-F2 (BamHI) primer and S237pKAPpp-R primer shown in Table 3 was used. PCR was performed, and a 0.6 kb DNA fragment encoding the transcription initiation control region and the translation initiation control promoter region of the S237 cellulase gene shown in SEQ ID NO: 18 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-210081) (base of SEQ ID NO: 18) Numbers 13-572) were amplified. Subsequently, S237 cellulase was prepared by performing SOE-PCR using the S237ppp-F2 (BamHI) primer and the KAPter-R (BglII) primer set shown in Table 3 by mixing the obtained two fragments as a template. A 1.8 kb DNA fragment was obtained in which the M-protease signal sequence, prosequence and mature enzyme region were linked downstream of the transcription initiation control region and translation initiation control promoter region of the gene. The resulting DNA fragment of 1.8kb was inserted into the Bam HI- Bgl II restriction enzyme cleavage point of a shuttle vector pHY300PLK (Yakult), was constructed M- protease productivity evaluation plasmid pHYKAP (S237p).

Figure 2011234685
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構築したプラスミドpHYKAP(S237p)をプロトプラスト形質転換法によって、試験例1にて得られたΔcssS株及び親株である枯草菌168株に導入した。得られた組換え菌株を、5mLのLB培地で37℃において一夜振盪培養を行った。この培養液0.06mLを30mL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℃にて3日間振盪培養を行った。培養後、遠心分離によって菌体を除いた培養液上清のプロテアーゼ活性を測定し、培養によって菌体外に分泌生産されたM-プロテアーゼの量を評価した。
培養上清中のプロテアーゼの活性測定は以下のとおり行った。2mM CaCl溶液で適宜希釈した培養上清50μLに、7.5mMのSuccinyl-L-Alanyl-L-Alanyl-L-Alanine p-Nitroanilide(STANA ペプチド研究所)を基質として含む75mMほう酸-KCl緩衝液(pH10.5)を100μL加えて混和し、30℃にて反応を行った際に遊離するp-ニトロアニリン量を420nmにおける吸光度変化(OD420nm)により定量した。1分間に1μmolのp-ニトロアニリンを遊離させる酵素量を1Uとした。
The constructed plasmid pHYKAP (S237p) was introduced into the ΔcssS strain obtained in Test Example 1 and the parent strain Bacillus subtilis 168 by a protoplast transformation method. The obtained recombinant strain was cultured with shaking in 5 mL of LB medium at 37 ° C. overnight. 0.06 mL of this culture solution was added to 30 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) And incubating with shaking at 30 ° C. for 3 days. After the culture, the protease activity of the culture supernatant after removing the cells by centrifugation was measured, and the amount of M-protease secreted and produced outside the cells by the culture was evaluated.
The activity of protease in the culture supernatant was measured as follows. 75 mM borate-KCl buffer containing 7.5 mM Succinyl-L-Alanyl-L-Alanyl-L-Alanine p-Nitroanilide (STANA Peptide Institute) as a substrate in 50 μL of culture supernatant appropriately diluted with 2 mM CaCl 2 solution 100 μL of (pH 10.5) was added and mixed, and the amount of p-nitroaniline released when the reaction was carried out at 30 ° C. was quantified by the change in absorbance at 420 nm (OD 420 nm). The amount of enzyme that liberates 1 μmol of p-nitroaniline per minute was defined as 1 U.

3.K38アミラーゼ生産性測定
発現用DNAの構築に際して、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-K38株(FERM BP-6946)より抽出したゲノムDNAを鋳型として、表4に示されるK38matu-F2(ALAA)とSP64K38-R(XbaI)のプライマーセットを用いてPCRを行い、配列番号24で示されるアルカリアミラーゼAmyK38(特開2000-184882号公報、Eur.J.Biochem.,268,2974,2001)をコードする領域を含む1.5kbのDNA断片(配列番号24の塩基番号1〜1531)を増幅した。またバチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-S237株(FERM BP-7875)より抽出したゲノムDNAを鋳型として、表4に示されるS237ppp-F2(BamHI)とS237ppp-R2(ALAA)のプライマーセットを用いてPCRを行い、配列番号18で示されるアルカリセルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報)の転写開始制御領域、翻訳開始制御プロモーター領域及び分泌シグナル配列をコードする領域を含む0.6kbのDNA断片(配列番号18の塩基番号13〜572)を増幅した。次いで、得られた2断片を混合して鋳型とし、表4に示されるS237ppp-F2(BamHI)とSP64K38-R(XbaI)のプライマーセットを用いたSOE-PCRを行うことによって、アルカリセルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始制御プロモーター領域及び分泌シグナル配列をコードする領域の下流に成熟型のアルカリアミラーゼをコードする遺伝子が連結した2.1kbのDNA断片を得た。得られた2.1kbのDNA断片をシャトルベクターpHY300PLK(ヤクルト)のBamHI-XbaI制限酵素切断点に挿入し、アルカリアミラーゼ生産性評価用プラスミドpHYK38(S237ps)を構築した。
3. Measurement of K38 amylase productivity In the construction of DNA for expression, genomic DNA extracted from Bacillus sp. KSM-K38 strain (FERM BP-6946) was used as a template and K38matu-F2 (ALAA) shown in Table 4 PCR is performed using the primer set of SP64K38-R (XbaI), and the alkaline amylase AmyK38 represented by SEQ ID NO: 24 (JP 2000-184882, Eur. J. Biochem., 268, 2974, 2001) is encoded. A 1.5-kb DNA fragment containing the region (base numbers 1 to 1531 of SEQ ID NO: 24) was amplified. In addition, using the genomic DNA extracted from Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) as a template, the S237ppp-F2 (BamHI) and S237ppp-R2 (ALAA) primer sets shown in Table 4 were used. PCR is performed, and a 0.6 kb DNA fragment containing the transcription initiation control region, translation initiation control promoter region and secretory signal sequence coding region of the alkaline cellulase gene shown in SEQ ID NO: 18 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-210081) (Base numbers 13 to 572 of SEQ ID NO: 18) was amplified. Next, the obtained two fragments were mixed to serve as a template, and SOE-PCR using the S237ppp-F2 (BamHI) and SP64K38-R (XbaI) primer sets shown in Table 4 was performed. A 2.1 kb DNA fragment was obtained in which a gene encoding a mature alkaline amylase was linked downstream of a region encoding a transcription initiation control region, a translation initiation control promoter region, and a secretory signal sequence. The obtained 2.1 kb DNA fragment was inserted into the Bam HI- Xba I restriction enzyme cleavage point of shuttle vector pHY300PLK (Yakult) to construct alkaline amylase productivity evaluation plasmid pHYK38 (S237ps).

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さらに、構築したプラスミドpHYK38(S237ps)をプロトプラスト形質転換法によってΔcssS株及び親株である枯草菌168株に導入した。これによって得られた組換え菌株を5mLのLB培地で一夜37℃において振盪培養を行い、更にこの培養液0.05mLを30mLの2×L-マルトース培地に接種し、30℃にて3日間振盪培養を行った。培養後、遠心分離によって菌体を除いた培養液上清のアミ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ミラーゼの量を求めた。   Further, the constructed plasmid pHYK38 (S237ps) was introduced into the ΔcssS strain and the parent strain Bacillus subtilis 168 by a protoplast transformation method. The recombinant strain obtained in this manner was shaken and cultured overnight in 5 mL of LB medium at 37 ° C., and 0.05 mL of this culture was inoculated into 30 mL of 2 × L-maltose medium and shaken at 30 ° C. for 3 days. Culture was performed. After culturing, the amylase activity of the culture supernatant after removing the cells by centrifugation was measured, and the amount of amylase secreted and produced outside the cells by the culture was determined.

培養上清中のアミラーゼの活性測定には、リキテックAmy EPS(ロシュ・ダイアグノスティックス社)を使用した。具体的には、1%NaCl-1/7.5Mリン酸緩衝液(pH7.4、和光純薬工業)で適宜希釈したサンプル溶液50μLに、100μLのR1・R2混合液(R1(カップリング酵素):R2(アミラーゼ基質)=5:1(Vol.))を加えて混和し、30℃にて反応を行った際に遊離するp−ニトロフェノール量を405nmにおける吸光度(OD405nm)変化により定量した。1分間に1μmolのp−ニトロフェノールを遊離させる酵素量を1Uと定義した。   Liquitec Amy EPS (Roche Diagnostics) was used to measure the amylase activity in the culture supernatant. Specifically, 50 μL of a sample solution appropriately diluted with 1% NaCl-1 / 7.5 M phosphate buffer (pH 7.4, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 100 μL of an R1 / R2 mixed solution (R1 (coupling enzyme ): R2 (amylase substrate) = 5: 1 (Vol.)) Was added and mixed, and the amount of p-nitrophenol released when the reaction was carried out at 30 ° C. was quantified by the change in absorbance at 405 nm (OD405 nm). . The amount of enzyme that liberates 1 μmol of p-nitrophenol per minute was defined as 1 U.

4.KP-43プロテアーゼ生産性測定
発現用DNAの構築に際して、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-KP43株(FERM BP-6532)より抽出したゲノムDNAを鋳型として、表5に示されるS237pKP43m-FとKP43m-R(XbaI)のプライマーセットを用いてPCRを行い、配列番号26に示すアルカリプロテアーゼKP-43(以下、単に「KP-43プロテアーゼ」という)(国際公開第99/18218号パンフレット:GenBank accession no. AB051423)のシグナル配列、プロ配列および成熟酵素領域を含む2.0kbのDNA断片(配列番号26の塩基番号1〜2015)を増幅した。またバチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-S237株(FERM BP-7875)より抽出したゲノムDNAを鋳型として、表5に示されるS237ppp-F2(BamHI)とS237pKP43m-Rのプライマーセットを用いてPCRを行い、配列番号18で示されるアルカリセルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報)の転写開始制御領域、翻訳開始制御プロモーター領域をコードする領域を含む0.6kbのDNA断片(配列番号18の塩基番号13〜572)を増幅した。次いで、得られた2断片を混合して鋳型とし、表5に示されるS237ppp-F2(BamHI)とKP43m-R(XbaI)のプライマーセットを用いたSOE-PCRを行うことによって、アルカリセルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始制御プロモーター領域の下流にKP-43プロテアーゼのシグナル配列、プロ配列および成熟酵素領域をコードする領域が連結した2.6kbのDNA断片を得た。得られた2.6kbのDNA断片をシャトルベクターpHY300PLK(ヤクルト)のBamHI-XbaI制限酵素切断点に挿入し、KP-43プロテアーゼ生産性評価用プラスミドpHYKP43(S237p)を構築した。
4). Measurement of KP-43 Protease Productivity When constructing DNA for expression, S237pKP43m-F and KP43m shown in Table 5 were used with the genomic DNA extracted from Bacillus sp. KSM-KP43 strain (FERM BP-6532) as a template. PCR was performed using a primer set of -R (XbaI), and the alkaline protease KP-43 shown in SEQ ID NO: 26 (hereinafter simply referred to as “KP-43 protease”) (WO99 / 18218 pamphlet: GenBank accession no AB051423) a 2.0 kb DNA fragment (base numbers 1 to 2015 of SEQ ID NO: 26) containing the signal sequence, pro sequence and mature enzyme region was amplified. Using genomic DNA extracted from Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) as a template, PCR was performed using the S237ppp-F2 (BamHI) and S237pKP43m-R primer sets shown in Table 5. A 0.6 kb DNA fragment (base number of SEQ ID NO: 18) containing the transcription initiation control region of the alkaline cellulase gene shown in SEQ ID NO: 18 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-210081) and the region encoding the translation start control promoter region 13-572) were amplified. Next, the obtained two fragments were mixed to serve as a template, and SOE-PCR using the S237ppp-F2 (BamHI) and KP43m-R (XbaI) primer sets shown in Table 5 was performed. A 2.6 kb DNA fragment was obtained in which a region encoding the signal sequence, pro sequence and mature enzyme region of KP-43 protease was linked downstream of the transcription initiation control region and the translation initiation control promoter region. The obtained 2.6 kb DNA fragment was inserted into the Bam HI- Xba I restriction enzyme cleavage point of shuttle vector pHY300PLK (Yakult) to construct a plasmid pHYKP43 (S237p) for evaluating KP-43 protease productivity.

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さらに、構築したプラスミドpHYKP43をプロトプラスト形質転換法によってΔcssS株及び親株である枯草菌168株に導入した。これによって得られた組換え菌株を5mLのLB培地で一夜37℃において振盪培養を行い、更にこの培養液0.05mLを30mLの2×L-マルトース培地に接種し、30℃にて3日間振盪培養を行った。培養後、遠心分離によって菌体を除いた培養液上清のプロテアーゼ活性を測定し、培養によって菌体外に分泌生産されたKP-43プロテアーゼの量を求めた。   Furthermore, the constructed plasmid pHYKP43 was introduced into the ΔcssS strain and the parent strain Bacillus subtilis 168 by protoplast transformation. The recombinant strain thus obtained was shaken and cultured overnight in 5 mL of LB medium at 37 ° C., and 0.05 mL of this culture solution was inoculated into 30 mL of 2 × L-maltose medium and shaken at 30 ° C. for 3 days. Culture was performed. After culturing, the protease activity of the culture supernatant after removing the cells by centrifugation was measured, and the amount of KP-43 protease secreted and produced outside the cells by the culture was determined.

培養上清中のプロテアーゼの活性測定は以下のとおり行った。2mM CaCl溶液で適宜希釈した培養上清50μLに、3mMのGlutamyl-L-Alanyl-L-Alanyl-L-Proyl-Leucine p-Nitroanilide(AAPL ペプチド研究所)を100μL加えて混和し、30℃にて反応を行った際に遊離するp-ニトロアニリン量を420nmにおける吸光度変化(OD420nm)により定量した。1分間に1μmolのp-ニトロアニリンを遊離させる酵素量を1Uとした。 The activity of protease in the culture supernatant was measured as follows. Add 100 μL of 3 mM Glutamyl-L-Alanyl-L-Alanyl-L-Proyl-Leucine p-Nitroanilide (AAPL Peptide Institute) to 50 μL of the culture supernatant appropriately diluted with 2 mM CaCl 2 solution, and mix at 30 ° C. The amount of p-nitroaniline liberated when the reaction was performed was quantified by the change in absorbance at 420 nm (OD 420 nm). The amount of enzyme that liberates 1 μmol of p-nitroaniline per minute was defined as 1 U.

S237セルラーゼ、M-プロテアーゼ、K38アミラーゼ、KP-43プロテアーゼ活性の測定結果を図3に示す。なお、図3に示された値は平均値を相対値にて示し、エラーバーは標準偏差を示す。値は培養を各々3連にて行い算出している。   The measurement results of S237 cellulase, M-protease, K38 amylase, and KP-43 protease activity are shown in FIG. In addition, the value shown by FIG. 3 shows an average value by a relative value, and an error bar shows a standard deviation. Values are calculated by culturing each in triplicate.

図3から明らかなように、ΔcssS株においてS237セルラーゼ又はM-プロテアーゼ発現ベクターを導入した形質転換体では、168株(親株)に導入した形質転換体の場合の生産量を100とした比較において、S237セルラーゼ活性又はM-プロテアーゼ活性が高い値を示し、S237セルラーゼ及びM-プロテアーゼの生産性が向上していることがわかった。一方、ΔcssS株においてK38アミラーゼ又はKP-43プロテアーゼ発現ベクターを導入した形質転換体では、168株(親株)に導入した形質転換体と比べて、K38アミラーゼ活性又はKP-43プロテアーゼ活性が低い値を示し、K38アミラーゼ及びKP-43プロテアーゼの生産性が低下していることがわかった。これらの結果から、枯草菌においてはS237セルラーゼ及びM-プロテアーゼは比較的分泌が容易な酵素タンパクであり、一方、K38アミラーゼ及びKP-43プロテアーゼは分泌する際に宿主にストレスを与える難分泌な酵素タンパクであると考えられる。   As is clear from FIG. 3, in the transformant in which the S237 cellulase or M-protease expression vector was introduced into the ΔcssS strain, the production amount in the case of the transformant introduced into the 168 strain (parent strain) was set to 100. S237 cellulase activity or M-protease activity was high, indicating that the productivity of S237 cellulase and M-protease was improved. On the other hand, in the transformant introduced with the K38 amylase or KP-43 protease expression vector in the ΔcssS strain, the K38 amylase activity or the KP-43 protease activity was lower than the transformant introduced into the 168 strain (parent strain). It was shown that the productivity of K38 amylase and KP-43 protease was decreased. From these results, in Bacillus subtilis, S237 cellulase and M-protease are relatively easily secreted enzyme proteins, whereas K38 amylase and KP-43 protease are difficult-to-secretive enzymes that stress the host when secreted. It is considered to be protein.

実施例1.組換え微生物の構築
1.PrplU-tuaA-H株の構築
テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群(tuaA遺伝子,tuaB遺伝子,tuaC遺伝子,tuaD遺伝子,tuaE遺伝子,tuaF遺伝子,tuaG遺伝子およびtuaH遺伝子の8個の遺伝子からなるtuaオペロン)が構成的に発現している変異株の構築を行った。変異株の構築は、上述したΔcssS株の構築と同様の方法にて、SOE-PCR法によって調製したDNA断片を用いた二重交差法により行なった(図1参照)。
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表6に示したcwlB+982Fプライマー及びlytC+1494RKmプライマー、tuaA-177FrUプライマー及びtuaA+357RKmプライマー、並びにrplU-482FKmプライマー及びrplU-1Rプライマーの各プライマーセットを用いて、lytC遺伝子の3’末端側の534bp断片(1)、tuaオペロンのプロモーターを含むtuaA遺伝子の5’末端側の553bp断片(2)、及び50Sリボソームタンパク質L21をコードするrplU遺伝子のプロモーター領域:rplUプロモーター(4)をそれぞれ調製した。一方、カナマイシン耐性遺伝子については、プラスミドpDG873(Gene, 167, 335,(1995))のEcoRI制限酵素切断点よりカナマイシン耐性遺伝子領域を切り出し、pUC119(TAKARA)のEcoRI制限酵素切断点に挿入し、pUCKmを構築した。pUCKmのDNAを鋳型とし、表6に示したPB-M13-20プライマー及びPB-M13Revプライマーのプライマーセットを用いてカナマイシン耐性遺伝子領域を増幅した(3)。得られた(1)、(2)、(3)及び(4)のDNA断片を混合して鋳型とし、CB+982Fプライマー及びtuaA+357RKmプライマーを用いてSOE-PCR法により、(1)-(3)-(4)-(2)の順になる様に結合させ、導入用のDNA断片を得た。
調製した導入用DNA断片を用いて、コンピテントセル形質転換法により枯草菌168株の形質転換を行った。その後、カナマイシン(10μg/ml)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DNAを抽出し、PCRによってtuaオペロンのプロモーター上流にrplUプロモーターが挿入され、さらに上流にカナマイシン耐性遺伝子が位置していることを確認した。またrplUプロモーター配列に変異がないことをシーケンスで確認した。
以上の様にして、枯草菌のtuaオペロンプロモーター上流にrplUプロモーターが挿入された株を構築して、PrplU-tuaA-Hと命名した。
Example 1. Construction of recombinant microorganisms Construction of PrplU-tuaA-H Teicronate synthase-related genes ( tuaA , tuaB , tuaC , tuaD , tuaE , tuaF , tuaG, and tuaH genes) A constitutively expressed mutant was constructed. Construction of the mutant strain was performed by the double crossing method using a DNA fragment prepared by the SOE-PCR method in the same manner as the construction of the ΔcssS strain described above (see FIG. 1).
Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 as a template, each of cwlB + 982F primer, lytC + 1494RKm primer, tuaA-177FrU primer and tuaA + 357RKm primer, rplU-482FKm primer and rplU-1R primer shown in Table 6 Using a primer set, a 534 bp fragment at the 3 ′ end of the lytC gene (1), a 553 bp fragment at the 5 ′ end of the tuaA gene containing the tua operon promoter (2), and an rplU gene encoding the 50S ribosomal protein L21 Promoter region: rplU promoter (4) was prepared. On the other hand, for the kanamycin resistance gene, the kanamycin resistance gene region was excised from the Eco RI restriction enzyme cleavage point of plasmid pDG873 (Gene, 167, 335, (1995)) and inserted into the Eco RI restriction enzyme cleavage point of pUC119 (TAKARA). PUCKm was constructed. Using the pUCKm DNA as a template, the kanamycin resistance gene region was amplified using the PB-M13-20 primer set and the PB-M13Rev primer set shown in Table 6 (3). The obtained DNA fragments of (1), (2), (3) and (4) were mixed and used as a template, and by the SOE-PCR method using CB + 982F primer and tuaA + 357RKm primer, (1) − The DNA fragments for introduction were obtained by binding in the order of (3)-(4)-(2).
168 strains of Bacillus subtilis were transformed by the competent cell transformation method using the prepared DNA fragment for introduction. Thereafter, colonies that grew on the LB agar medium containing kanamycin (10 μg / ml) were isolated as transformants. Genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and it was confirmed by PCR that the rplU promoter was inserted upstream of the tua operon promoter and the kanamycin resistance gene was located further upstream. The sequence confirmed that there was no mutation in the rplU promoter sequence.
As described above, a strain in which the rplU promoter was inserted upstream of the Bacillus subtilis tua operon promoter was constructed and named PrplU-tuaA-H.

Figure 2011234685
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2.細胞表層のテイクロン酸量の測定
得られたPrplU-tuaA-H株及び親株(枯草菌168株)に、セルラーゼ遺伝子をそれぞれ導入した。具体的には、バチルス属細菌 KSM-S237株(FERM BP-7875)由来のS237セルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報参照)(配列番号18)をコードするDNA断片(3.1kb;配列番号18の塩基番号13〜3124)を鋳型として、表7に示したEgl-S237.Fプライマー及びEgl-S237.Rプライマーのプライマーセットを用いてPCRを行い、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を構築し、プロトプラスト形質転換法によって各菌株に導入した。
2. Measurement of the amount of teicuronic acid on the cell surface The cellulase gene was introduced into the obtained PrplU-tuaA-H strain and the parent strain (168 strains of Bacillus subtilis), respectively. Specifically, a DNA fragment (3.1 kb; SEQ ID NO: 18) encoding the S237 cellulase gene (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-210081) (SEQ ID NO: 18) derived from the KSM-S237 strain (FERM BP-7875) of the genus Bacillus PCR was performed using the Egl-S237.F primer and Egl-S237.R primer set shown in Table 7 using the 18 base numbers 13 to 3124) as a template, and the Bam HI restriction enzyme cleavage point of the shuttle vector pHY300PLK. The recombinant plasmid pHY-S237 inserted into was constructed and introduced into each strain by the protoplast transformation method.

Figure 2011234685
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セルラーゼ遺伝子が導入された各菌株から、以下の手法により細胞壁を調製した。
各菌株を5mlのLB培地で30℃、15時間振盪培養を行った。この培養液0.6mLを30mLの2×L−マルトース培地(2%トリプトン、1%酵母エキス、1%塩化ナトリウム、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40時間程度(OD600nm=20〜30)振盪培養を行った。遠心分離(10000rpm,10min,20℃)にて培養液濁度の合計がOD1500程度となるよう集菌し、菌体を20mlの3M LiClで懸濁した。菌懸濁液を10分間煮沸処理した後、0.1mmサイズのガラスビーズを加えてホモジナイズ処理(NISSEI Ace Homogenizer AM-8)を行い、菌体の破砕を顕微鏡観察により確認した。その後、約0.5Lのイオン交換水を加え、上清を遠心分離(KUBOTA KR-2000c ローター:RA-6,3000rpm,5min,4℃)し、得られた上清をさらに遠心分離(KUBOTA KR-2000c ローター:RA-3,12,000rpm,10min,4℃)した。沈殿物を20mlのイオン交換水に懸濁した後、20mlの8%SDSを加え、10分間煮沸処理した。その後さらに遠心分離(KUBOTA KR-2000c ローター:RA-3,12,000rpm,10min,室温)し、沈殿物を10mlの1M NaClに懸濁し、遠心分離(KUBOTA KR-2000c ローター:RA-3,12,000rpm,10min,室温)した。上記条件で懸濁および遠心分離操作を5回程繰り返し、沈殿物の洗浄を行なった。さらに沈殿物を10mlのイオン交換水に5回ほど置換処理した後、2mlのイオン交換水に懸濁した。この細胞壁懸濁液を凍結乾燥し、粉末状の細胞壁を得た。
Cell walls were prepared from each strain into which the cellulase gene was introduced by the following method.
Each strain was cultured with shaking in 5 ml of LB medium at 30 ° C. for 15 hours. 0.6 mL of this culture solution was added to 30 mL of 2 × L-maltose medium (2% tryptone, 1% yeast extract, 1% sodium chloride, 7.5% maltose, 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate, 15 ppm tetracycline. ) And cultured with shaking at 30 ° C. for about 40 hours (OD600 nm = 20 to 30). The cells were collected by centrifugation (10000 rpm, 10 min, 20 ° C.) so that the total culture turbidity was about OD1500, and the cells were suspended in 20 ml of 3M LiCl. The bacterial suspension was boiled for 10 minutes, 0.1 mm size glass beads were added, homogenized (NISSEI Ace Homogenizer AM-8), and disruption of the bacterial cells was confirmed by microscopic observation. Thereafter, about 0.5 L of ion exchange water was added, the supernatant was centrifuged (KUBOTA KR-2000c rotor: RA-6, 3000 rpm, 5 min, 4 ° C.), and the resulting supernatant was further centrifuged (KUBOTA KR -2000c rotor: RA-3, 12,000 rpm, 10 min, 4 ° C). After suspending the precipitate in 20 ml of ion exchanged water, 20 ml of 8% SDS was added and the mixture was boiled for 10 minutes. Thereafter, the mixture is further centrifuged (KUBOTA KR-2000c rotor: RA-3, 12,000 rpm, 10 min, room temperature), the precipitate is suspended in 10 ml of 1M NaCl, and centrifuged (KUBOTA KR-2000c rotor: RA-3, 12). , 1,000 rpm, 10 min, room temperature). Suspension and centrifugation operations were repeated about 5 times under the above conditions to wash the precipitate. Further, the precipitate was subjected to substitution treatment about 5 times with 10 ml of ion exchange water, and then suspended in 2 ml of ion exchange water. This cell wall suspension was freeze-dried to obtain a powdered cell wall.

得られた各株の粉末状の細胞壁に含まれるテイクロン酸の定量は以下のように行なった。
テイクロン酸はN-アセチルガラクトサミンとグルクロン酸から構成されるポリマーである(Poly(GalNAc-GlcA))。そこで、ウロン酸(グルクロン酸)量を指標としてm-ヒドロキシジフェニル-硫酸法(Anal. Biochem. 54, 484-489(1973))を用いて、PrplU-tuaA-H株及び対照として枯草菌168株(親株)のテイクロン酸量を定量した。結果を表8に示す。
The amount of teicuronic acid contained in the powdered cell walls of each strain obtained was determined as follows.
Teicuronic acid is a polymer composed of N-acetylgalactosamine and glucuronic acid (Poly (GalNAc-GlcA)). Therefore, using the m-hydroxydiphenyl-sulfuric acid method (Anal. Biochem. 54, 484-489 (1973)) with the amount of uronic acid (glucuronic acid) as an index, PrplU-tuaA-H strain and Bacillus subtilis 168 strain as a control The amount of teicuronic acid of (parent strain) was quantified. The results are shown in Table 8.

Figure 2011234685
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表8から明らかなように、定常期における枯草菌168株及びPrplU-tuaA-H株の細胞壁1mg当りのテイクロン酸量は、それぞれ0.24μmol、0.42μmolであった。
テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群の発現はリン酸飢餓状態に誘導される。本培地条件下では定常期においてリンが枯渇することから、168株においてもテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群はある程度発現している。にもかかわらず、PrplU-tuaA-H株の細胞壁中のテイクロン酸量は、168株と比較して約1.7倍増加していた。このことから、PrplU-tuaA-H株では、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群(tuaオペロン)が野生株よりも高発現していることが明らかである。
As apparent from Table 8, the amounts of teicuronic acid per 1 mg of the cell wall of Bacillus subtilis 168 and PrplU-tuaA-H in the stationary phase were 0.24 μmol and 0.42 μmol, respectively.
Expression of teicronate synthase-related genes is induced in phosphate starvation. Since phosphorus is depleted in the stationary phase under the conditions of this medium, the teicronate synthase-related gene group is expressed to some extent even in 168 strains. Nevertheless, the amount of teicuronic acid in the cell wall of the PrplU-tuaA-H strain was increased about 1.7 times compared to the 168 strain. From this, it is clear that in PrplU-tuaA-H strain, teicronate synthase-related gene group (tua operon) is expressed at a higher level than in the wild strain.

実施例2.タンパク質生産性の測定
実施例1の1.にて得られたPrplU-tuaA-H株及び親株である枯草菌168株(野生株)について、試験例2と同様の方法にてS237セルラーゼ、M-プロテアーゼ、K38アミラーゼ及びKP-43プロテアーゼの生産性を測定し評価した。
S237セルラーゼ、M-プロテアーゼ、K38アミラーゼ、KP-43プロテアーゼ活性の測定結果を図4に示す。なお、図4に示された値は平均値の相対値を示し、エラーバーは標準偏差を示す。値は培養を各々3連にて行い算出している。
Example 2 Measurement of protein productivity Production of S237 cellulase, M-protease, K38 amylase, and KP-43 protease in the same manner as in Test Example 2 for the PrplU-tuaA-H strain obtained in 1) and the parent strain Bacillus subtilis 168 strain (wild strain) Sex was measured and evaluated.
The measurement results of S237 cellulase, M-protease, K38 amylase, and KP-43 protease activity are shown in FIG. In addition, the value shown in FIG. 4 shows the relative value of an average value, and an error bar shows a standard deviation. Values are calculated by culturing each in triplicate.

図4から明らかなように、宿主としてPrplU-tuaA-H株を用いた場合、対照の168株(親株)の場合の生産量を100とした比較において、菌体外に分泌されるS237セルラーゼ生産量又はM-プロテアーゼ生産量が増加していることがわかる。具体的には、PrplU-tuaA-H株における生産量は、168株(野生株)と比較して、S237セルラーゼでは1.28倍、M-プロテアーゼでは1.36倍となった。一方、K38アミラーゼ又はKP-43プロテアーゼをPrplU-tuaA-H株に導入した形質転換体では、これらのタンパク質の生産性は168株の場合と比較して同程度かやや低下しており、生産量向上はほとんどみられなかった。
これらの結果から、テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群(tuaオペロン)の発現が増強されるよう遺伝子改変された変異微生物は、タンパク質生産の宿主として有用であることがわかった。特に、本発明の微生物は、S237セルラーゼやM-プロテアーゼのように枯草菌cssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質の生産において優れた生産性を示すものであった。このことから、本発明の微生物は、分泌が比較的容易で分泌時にストレスが生じにくいタンパク質又はポリペプチドの生産に好適に用いることができると考えられる。
As can be seen from FIG. 4, when PrplU-tuaA-H strain is used as the host, S237 cellulase production secreted outside the cells in comparison with the production amount of control 168 strain (parent strain) as 100 It can be seen that the amount or the amount of M-protease production is increased. Specifically, the production amount in the PrplU-tuaA-H strain was 1.28 times for the S237 cellulase and 1.36 times for the M-protease compared to the 168 strain (wild strain). On the other hand, in the transformants in which K38 amylase or KP-43 protease was introduced into the PrplU-tuaA-H strain, the productivity of these proteins was similar or slightly lower than that in the case of 168 strains. Little improvement was seen.
From these results, it was found that the mutant microorganism genetically modified to enhance the expression of the teicronate synthase-related gene group (tua operon) is useful as a protein production host. In particular, the microorganism of the present invention showed excellent productivity in the production of proteins such as S237 cellulase and M-protease that did not decrease in productivity in Bacillus subtilis cssS gene-deficient strains. From this, it is considered that the microorganism of the present invention can be suitably used for the production of a protein or polypeptide that is relatively easily secreted and hardly causes stress during secretion.

Claims (14)

枯草菌のtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなるテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子の発現が増強されるように遺伝子構築された微生物に、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導入した組換え微生物。 Expression of genes related to teicronate synthase , consisting of the Bacillus subtilis tuaA , tuaB , tuaC , tuaD , tuaE , tuaF , tuaG, and tuaH genes, or genes corresponding to the genes, should be enhanced. A recombinant microorganism obtained by introducing a gene encoding a target protein or polypeptide into a microorganism that has been genetically constructed. 前記目的のタンパク質又はポリペプチドが、枯草菌のcssS遺伝子欠損株において生産性が低下しないタンパク質又はポリペプチドであることを特徴とする請求項1記載の組換え微生物。 The recombinant microorganism according to claim 1, wherein the target protein or polypeptide is a protein or polypeptide whose productivity does not decrease in a cssS gene-deficient strain of Bacillus subtilis. 微生物において機能を有する転写開始制御領域を、前記テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子のゲノム上における上流に導入して、当該テイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子を構成的に発現させることを特徴とする請求項1又は2記載の組換え微生物。   A transcription initiation control region having a function in a microorganism is introduced upstream in the genome of the teicuronate synthase-related gene group or a gene corresponding to the gene group, and is introduced into the teicuronate synthase-related gene group or the gene group. The recombinant microorganism according to claim 1 or 2, wherein the corresponding gene is constitutively expressed. 前記微生物において機能を有する転写開始制御領域が、枯草菌のrplU遺伝子又は当該遺伝子に相当する遺伝子に由来するものであることを特徴とする請求項3記載の組換え微生物。 The recombinant microorganism according to claim 3, wherein the transcription initiation control region having a function in the microorganism is derived from the rplU gene of Bacillus subtilis or a gene corresponding to the gene. 前記目的のタンパク質又はポリペプチドが、配列番号19に示されるアミノ酸配列を有するS237セルラーゼ又は配列番号23に示されるアミノ酸配列を有するM-プロテアーゼであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の組換え微生物。   The protein or polypeptide of interest is S237 cellulase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 or M-protease having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23. The recombinant microorganism according to item 1. 前記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の上流に、転写開始制御領域、翻訳開始制御領域又は分泌用シグナル領域のいずれか1以上の領域を結合したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の組換え微生物。   6. One or more regions of a transcription initiation control region, a translation initiation control region, or a secretion signal region are bound upstream of a gene encoding the target protein or polypeptide. The recombinant microorganism according to any one of the above. 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領域を、前記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の上流に結合したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の組換え微生物。   The three regions comprising a transcription initiation control region, a translation initiation control region, and a secretion signal region are linked upstream of a gene encoding the target protein or polypeptide. Recombinant microorganism described in 1. 前記分泌シグナル領域が、バチルス(Bacillus)属に属する菌類のセルラーゼ遺伝子由来のものであり、前記転写開始制御領域及び翻訳開始制御領域が当該セルラーゼ遺伝子の上流0.6〜1kb領域由来のものであることを特徴とする請求項6又は7記載の組換え微生物。 The secretion signal region is derived from a cellulase gene of a fungus belonging to the genus Bacillus , and the transcription initiation control region and the translation initiation control region are derived from a 0.6-1 kb region upstream of the cellulase gene. The recombinant microorganism according to claim 6 or 7, characterized in that 前記転写開始制御領域、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、下記(a)〜(c)のいずれかの塩基配列からなるDNA断片であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の組換え微生物。
(a)配列番号18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、又は配列番号20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
(b)(a)のいずれかの塩基配列に対して70%以上の同一性を有する塩基配列
(c)(a)のいずれかの塩基配列の一部が欠失、置換、挿入及び/又は付加した塩基配列
The three regions comprising the transcription initiation control region, translation initiation control region and secretory signal region are DNA fragments comprising any one of the following base sequences (a) to (c): The recombinant microorganism according to any one of the above.
(A) the base sequence of base numbers 1 to 659 of the cellulase gene comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 or the base sequence of base numbers 1 to 696 of the cellulase gene comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 20 Base sequence having 70% or more identity to any base sequence of (a) (c) A base in which a part of any base sequence of (a) is deleted, substituted, inserted and / or added Array
微生物がバチルス(Bacillus)属に属する菌類であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の組換え微生物。 The recombinant microorganism according to any one of claims 1 to 9, wherein the microorganism is a fungus belonging to the genus Bacillus . 微生物が枯草菌(Bacillus subtilis)であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の組換え微生物。 The microorganism according to any one of claims 1 to 10, wherein the microorganism is Bacillus subtilis . 請求項1〜11のいずれか1項に記載の組換え微生物を用いる目的のタンパク質又はポリペプチドの製造方法。   The manufacturing method of the target protein or polypeptide using the recombinant microorganism of any one of Claims 1-11. 枯草菌のtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなるテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子の発現が増強されるよう微生物を遺伝子構築し、かつ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導入することを特徴とする組換え微生物の製造方法。 Expression of genes related to teicronate synthase , consisting of the Bacillus subtilis tuaA , tuaB , tuaC , tuaD , tuaE , tuaF , tuaG, and tuaH genes, or genes corresponding to the genes, should be enhanced. A method for producing a recombinant microorganism, comprising constructing a microorganism and introducing a gene encoding a target protein or polypeptide. 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が導入され、かつ枯草菌のtuaA遺伝子、tuaB遺伝子、tuaC遺伝子、tuaD遺伝子、tuaE遺伝子、tuaF遺伝子、tuaG遺伝子及びtuaH遺伝子からなるテイクロン酸合成酵素関連遺伝子群又は当該遺伝子群に相当する遺伝子の発現が増強するように遺伝子構築された組換え微生物を用いて、該タンパク質又はポリペプチドを製造することを特徴とする目的のタンパク質又はポリペプチドの生産性を向上させる方法。 Tycronate synthase-related gene group into which a gene encoding the protein or polypeptide of interest has been introduced and which comprises the Bacillus subtilis tuaA , tuaB , tuaC , tuaD , tuaE , tuaF , tuaG, and tuaH genes Alternatively, by using a recombinant microorganism that has been constructed so that expression of genes corresponding to the gene group is enhanced, the protein or polypeptide is produced, and thus the productivity of the target protein or polypeptide is improved. How to make.
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