JP2017131188A - 組換え微生物の製造方法 - Google Patents
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Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
(1)第1の加水分解酵素発現カセットと第1の選択マーカーとを共発現する宿主微生物の細胞を調製すること、
ここで、
該第1の加水分解酵素発現カセットは、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結された第1の加水分解酵素遺伝子とを含むDNAであり、かつ
該第1の加水分解酵素発現カセットは、該細胞のDNA中の第1の変異対象領域と置換されている;
(2)該細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第1の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該第1の加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること;
(3)該(2)で選択した細胞に第2の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該第1の加水分解酵素発現カセットを第1の組換えカセットで置換すること;及び、
(4)該(3)で調製した細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第2の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該第1の組換えカセットを含有する細胞として選択すること、
を包含する方法を提供する。
微生物細胞に、プロモーターに作動可能に連結された加水分解酵素遺伝子を含むDNAを導入するか、又はプロモーターを導入して該細胞中の加水分解酵素遺伝子と作動可能に連結させること、及び選択マーカー遺伝子を含むDNAを導入すること;ならびに
該細胞を、該加水分解酵素の基質を含有する該選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を選択すること、
を包含する方法を提供する。
本明細書において、「変異対象領域」とは、宿主微生物のDNA中の領域であって、目的DNAと置換されるか、又は該領域が欠失することによって、変異導入されるべき領域をいう。変異対象領域としては、宿主DNAの不要な領域、例えば宿主の物質生産に不要な領域(胞子形成関連遺伝子等)、宿主の生育若しくは物質生産を阻害する領域(ファージ領域等)、及び宿主内で多数重複している遺伝子や遺伝子グループ(2成分制御系遺伝子等)などが挙げられるが、これらに限定されない。変異対象領域は、宿主微生物の野生型のDNAに存在する領域であってもよく、又は本発明の方法適用前に宿主に人為的に導入された領域であってもよい。人為的に導入された領域としては、例えば、選択マーカー遺伝子やレポーター遺伝子を含む領域などが挙げられる。好ましくは、変異対象領域は、宿主微生物の生育に必須な遺伝子(以下、「生育必須遺伝子」という)を含まないように選択される。ここで生育必須遺伝子とは、外部から培地へ添加する等の方法によっても補うことのできない機能を有するタンパク質をコードする遺伝子であって、宿主ゲノムから削除されると致死となる遺伝子をいう。換言すると、宿主ゲノムから削除されると宿主が生存できない、すなわち致死となることが知られる致死遺伝子であっても、培地に補完物質(例えば代謝関連物質等)を添加することによって宿主の生育を維持できるのであれば、本明細書における「生育必須遺伝子」には含まれない。
一態様において、本発明は、組換え微生物の製造方法を提供する。本発明の組換え微生物の製造方法では、細胞のハロー形成能を指標に、目的の細胞を選択する。
好ましい実施形態において、本発明の組換え微生物の製造方法は、少なくとも以下の(1)〜(4)を包含する。
(1)第1の加水分解酵素発現カセットと第1の選択マーカーとを共発現する宿主微生物の細胞を調製すること
(2)該細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第1の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該第1の加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること
(3)該(2)で選択した細胞に第2の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該第1の加水分解酵素発現カセットを第1の組換えカセットで置換すること
(4)該(3)で調製した細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第2の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該第1の組換えカセットを含有する細胞として選択すること
本発明の組換え微生物の製造方法の一実施形態においては、上記一次組換え操作に続いて、さらなる組換え操作を行ってもよい。該さらなる組換えでは、基本的には、上記一次組換えで得られた細胞に対して、一次組換えと同じ手順を繰り返す。より詳細には、該一次組換えで得られた細胞のDNA中の新たな変異対象領域を、加水分解酵素発現カセットで置換し、細胞増殖とハロー形成を指標に細胞を選択し、次いで、該加水分解酵素発現カセットを組換えカセットで置換し、ハロー形成のないことを指標に目的の組換え細胞を選択する。該さらなる組換えを1回以上繰り返すことによって、多重変異を有する組換え微生物が製造される。
(1’)上記(4)で選択された細胞のDNA中のさらなる変異対象領域を、さらなる加水分解酵素発現カセットで置換し、かつ該細胞にさらなる選択マーカーの発現能を付与すること;
(2’)該細胞を、該さらなる加水分解酵素の基質を含有する該さらなる選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該さらなる加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること;
(3’)該(2’)で選択した細胞に、該さらなる選択マーカーとは別の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該さらなる加水分解酵素発現カセットを、さらなる組換えカセットで置換すること;及び
(4’)該(3’)で調製した細胞を、該さらなる加水分解酵素の基質を含有する該別の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該さらなる組換えカセットを含有する細胞として選択すること
好ましい実施形態において、本発明の組換え微生物の製造方法は、上記一次又はさらなる組換え操作で得られた組換え微生物から、細胞の選択に用いた選択マーカー遺伝子を削除することをさらに包含する。本実施形態においては、一次組換え操作において、第1の選択マーカー発現カセットは、宿主微生物DNA中の、該宿主の形質発現に関わる領域と置換される。該形質と第1の選択マーカーの発現とを指標に、所望の位置に選択マーカーが導入された細胞を選択することができる。すなわち、該形質の発現がなく、かつ第1の選択マーカーが発現している細胞は、第1の選択マーカー発現カセットが該形質発現に関わる領域と置換された細胞である。本実施形態においては、細胞中の選択マーカー発現カセットは、後から導入される選択マーカー発現カセットと置換されて欠失する。したがって、最終的に得られた組換え細胞に残存する選択マーカー発現カセットは、工程(4)においては第2選択マーカー発現カセットであり、工程(4’)においては別の選択マーカー発現カセットである。次いで、上記組換え細胞に残存する選択マーカー発現カセットを、最初に第1の選択マーカー発現カセットで置き換えた形質発現に関わる領域で置換し、該形質と選択マーカーの発現とを指標に、選択マーカーが削除された細胞を選択することができる。該形質が発現している細胞は、細胞の選択に用いた選択マーカー遺伝子の残存のない組換え微生物である。
本発明の組換え微生物の製造方法において、DNA断片の調製及びDNA領域の置換は、当該分野で公知の方法に従って行うことができる。例えば、各種加水分解酵素発現カセット、選択マーカー発現カセット、及び組換えカセットは、SOE(splicing by overlap extension)−PCR法(例えば、Gene,1989,77:61−68)などの方法に従って構築することができる。より具体的には各カセット構築に必要な遺伝子、プロモーターなどのDNA断片を常法のPCR法等を用いて調製した後、各DNA断片をSOE−PCR法を用いて所望する順に連結することにより、各カセットを構築することができる。各カセットと細胞内DNA領域との置換は、相同組換え法などの通常行われる方法に従って行うことができる。カセットの細胞内への導入には、一般的な形質転換法、例えばエレクトロポレーション法、トランスフォーメーション法、トランスフェクション法、接合法、プロトプラスト法、パーティクル・ガン法、アグロバクテリウム法等を用いることができる。例えば、上流から、宿主の変異対象領域の5’側領域、プロモーター、加水分解酵素遺伝子、及び該変異対象領域の3’側領域の順で連結されたDNA断片をSOE−PCR法によって構築し、これを加水分解酵素発現カセットとして宿主細胞内に導入すれば、相同組換えによって宿主DNAの変異対象領域と置換される。選択マーカー発現カセット及び組換えカセットについても同様である。
さらなる一態様において、本発明は、上記本発明の組換え微生物を培養する工程を含む目的物質の生産方法を提供する。本発明の目的物質の生産方法においては、該目的物質をコードする遺伝子又は該目的物質の生合成を促進する遺伝子を組み込まれた本発明の組換え微生物を、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、通常の培養法にて培養する。培養されている細胞では該目的遺伝子が発現し、目的物質が生産される。次いで、該目的物質を培養物から回収又は精製すればよい。
(1)第1の加水分解酵素発現カセットと第1の選択マーカーとを共発現する宿主微生物の細胞を調製すること、
ここで、
該第1の加水分解酵素発現カセットは、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結された第1の加水分解酵素遺伝子とを含むDNAであり、かつ
該第1の加水分解酵素発現カセットは、該細胞のDNA中の第1の変異対象領域と置換されている;
(2)該(2)で選択した細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第1の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該第1の加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること;
(3)該細胞に第2の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該第1の加水分解酵素発現カセットを第1の組換えカセットで置換すること;及び、
(4)該(3)で調製した細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第2の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該第1の組換えカセットを含有する細胞として選択すること、
を包含する、方法。
〔5〕記載の方法。
好ましくは、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−グルクロニダーゼ遺伝子及びリパーゼ遺伝子からなる群より選択され、
より好ましくは、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子及びβ−ガラクトシダーゼ遺伝子からなる群より選択される、
〔1〕〜〔8〕のいずれか1項記載の方法。
好ましくは、目的遺伝子、プロモーター、ターミネーター及び転写調節領域からなる群より選択される1種以上を含むDNAであり、
より好ましくは、制御領域と作動可能に連結されている該目的遺伝子を含むDNAであり、
かつ、該目的遺伝子は、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、又はノンコーディングRNAをコードするDNAである、
〔1〕〜〔9〕のいずれか1項記載の方法。
(1’)上記(4)又は下記(4’)で選択された細胞のDNA中のさらなる変異対象領域を、さらなる加水分解酵素発現カセットで置換し、かつ該細胞にさらなる選択マーカーの発現能を付与すること、
ここで、該さらなる加水分解酵素発現カセットは、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結されたさらなる加水分解酵素遺伝子とを含むDNAである;
(2’)該細胞を、該さらなる加水分解酵素の基質を含有する該さらなる選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該さらなる加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること;
(3’)該(2’)で選択した細胞に、該さらなる選択マーカーとは別の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該さらなる加水分解酵素発現カセットを、さらなる組換えカセットで置換すること;及び
(4’)該(3’)で調製した細胞を、該さらなる加水分解酵素の基質を含有する該別の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該さらなる組換えカセットを含有する細胞として選択すること。
より好ましくは、上記さらなる選択マーカー発現カセットが、上記〔6〕記載の第1の選択マーカー発現カセットであり、かつ上記別の選択マーカー発現カセットが、上記〔6〕記載の第2の選択マーカー発現カセットである、
〔19〕記載の方法。
好ましくは、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−グルクロニダーゼ遺伝子及びリパーゼ遺伝子からなる群より選択され、
より好ましくは、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子及びβ−ガラクトシダーゼ遺伝子からなる群より選択される、
〔14〕〜〔21〕のいずれか1項記載の方法。
好ましくは、目的遺伝子、プロモーター、ターミネーター、又は転写調節領域を含むDNAであり、
より好ましくは、制御領域と作動可能に連結されている該目的遺伝子を含むDNAであり、
かつ、該目的遺伝子は、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、又はノンコーディングRNAをコードするDNAである、
〔14〕〜〔23〕のいずれか1項記載の方法。
上記第1の選択マーカー発現カセットが、上記宿主微生物のDNA中の形質発現に関わる領域に置換されており、かつ
上記選択マーカー発現カセットの削除が、上記(4)で選択された細胞に含まれる選択マーカー発現カセットを、該形質発現に関わる領域で置換することである、
方法。
上記第1の選択マーカー発現カセットが、上記宿主微生物のDNA中の形質発現に関わる領域に置換されており、かつ
上記選択マーカー発現カセットの削除が、上記(4’)で選択された細胞に含まれる選択マーカー発現カセットを、該形質発現に関わる領域で置換することである、
方法。
微生物細胞に、プロモーターに作動可能に連結された加水分解酵素遺伝子を含むDNAを導入するか、又はプロモーターを導入して該細胞中の加水分解酵素遺伝子と作動可能に連結させること、及び選択マーカー遺伝子を含むDNAを導入すること;ならびに
該細胞を、該加水分解酵素の基質を含有する該選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を選択すること、
を包含する、方法。
好ましくは、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−グルクロニダーゼ遺伝子及びリパーゼ遺伝子からなる群より選択され、
より好ましくは、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子及びβ−ガラクトシダーゼ遺伝子からなる群より選択される、
〔32〕記載の方法。
枯草菌株RIK1140(trpB'A'::PrrnOcatpt1 erm hisC101)(特開2013−9604号公報)から抽出したDNAを用いて、枯草菌株RIK211(trpB'A'::PrrnOkan erm190(oc) hisC101、Nanamiya et al. (2010) Microbiology 156:2977-2982)の形質転換を行い、クロラムフェニコール耐性かつエリスロマイシン感受性を示す形質転換体RIK1141を作製した。hisC101は、hisC遺伝子内におけるQ318amber変異を表し、この変異はヒスチジン要求性を示す。またhisC101は、trpC2変異(トリプトファン要求性)と連鎖している。したがって、RIK1141は、トリプトファン要求性及びヒスチジン要求性を示す株である。
RIK1140株(trpB'A'::PrrnOcatpt1 erm hisC101)から抽出したDNAを鋳型に、cat遺伝子のSD配列を欠失するように設計したcarΔSD1(ggagg)FプライマーとEm.rプライマーを用いたPCRを行い、DNA断片を作製した。得られたDNA断片をRIK1141(参考例1)に形質転換し、クロラムフェニコール感受性かつエリスロマイシン耐性の形質転換体RIK1143(trpB'A'::PrrnOcatpt1ΔSD erm hisC101)を取得した。
次に、RIK202(trpB'A'erm190)(Nanamiya et al. (2010) Microbiology 156:2944-2952)のDNAを鋳型として、エリスロマイシン耐性遺伝子からヒスチジン遺伝子までの領域を含むDNA断片を、empt1.fプライマーとhisC-R2プライマーを用いたPCRにより作製した。該DNA断片をRIK1143に形質転換し、エリスロマイシン感受性かつヒスチジン非要求性を示す形質転換体RIK1136(trpB'A'::PrrnO-catΔSD erm190)を取得した。
RIK1136から抽出したDNAを鋳型に、trpD-FプライマーとhisC-R2プライマーを用いたPCRによりDNA断片 PCR DNAI(trpB'A'::PrrnO-catΔSD erm190)を作製した。
菌株に応じてトリプトファン(20μg/mL)又はヒスチジン(50μg/mL)を含むCI培地(0.20質量%硫酸アンモニウム、1.40質量%リン酸水素二カリウム、0.60質量%リン酸二水素カリウム、0.10質量%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50質量%グルコース、0.03質量%アミケース(Sigma−Aldrich社製)、5mM塩化マグネシウム)にて、菌株を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(0.5mL)を分取し、遠心分離にて菌体のみを回収後、1mLのCII培地(0.20質量%硫酸アンモニウム、1.40質量%リン酸水素二カリウム、0.60質量%リン酸二水素カリウム、0.10質量%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50質量%グルコース、0.015質量%アミケース(Sigma−Aldrich社製)、5mM塩化マグネシウム、5μg/mLトリプトファン)に菌体を再懸濁することで、枯草菌株のコンピテントセル懸濁液を調製した。
調製したコンピテントセル懸濁液100μLに、得られたDNA断片を添加し、37℃で90分間振盪培養後、100μLのLB液体培地(1質量%トリプトン、0.50質量%酵母エキス、0.50質量%NaCl)を加え、37℃で1時間振盪培養した。その後、各形質転換体に応じて、クロラムフェニコール(5μg/mL)、エリスロマイシン(0.5μg/mL)、スキムミルク(1.5%)、及びコーンスターチ(1.5%)から選ばれる1種以上を含むLB寒天培地(1質量%トリプトン、0.50質量%酵母エキス、0.50質量%NaCl、1.5質量%寒天)に培養液10μL又は100μL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。
調製したコンピテントセル懸濁液100μLに、得られたDNA断片を添加し、37℃で90分間振盪培養した。その後、各形質転換体に応じて、トリプトファン(20μg/mL)又はヒスチジン(50μg/mL)を含む最少寒天培地(0.20質量%硫酸アンモニウム、1.40質量%リン酸水素二カリウム、0.60質量%リン酸二水素カリウム、0.10質量%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.03質量%アミケース(Sigma−Aldrich社製)、0.05質量%グルコース、1mM塩化マグネシウム)に培養液5μL又は10μL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。
RIK1141(参考例1)のプロテアーゼ遺伝子nprEのプロモーターを、rrnOプロモーター(PrrnO)と置換した。nprE遺伝子プロモーターの上流領域及び下流領域の断片を、RIK1141のDNAを鋳型として、P-nprE-upFプライマーとP-nprE-upRプライマー、及びP-nprE-downFプライマーとP-nprE-downRプライマーを用いたPCRにて作製した。PrrnO断片は、RIK1141を鋳型として、rrnO-upFプライマーとPrrnO-catsd-Rプライマーを用いて作製した。得られた3断片から、P-nprE-upFプライマーとP-nprE-downRプライマーを用いたPCRにより、DNA断片[nprE::PrrnO-nprE]を作成した。
次に、RIK1215(ΔrrnHG1ΔrrnW2ΔrrnO1ΔrrnD1ΔrrnB2ΔrrnA1ΔrrnI2 rrnEanti-SD10 (GGAGG)trpB'A'::PrrnOcatpt1SD10 (CCTCC) erm hisC101)(特開2013−9604号公報)のDNAを鋳型として、trpD-FプライマーとhisC-R2プライマーを用いて、DNA断片[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101]を作製した。
上記[nprE::PrrnO-nprE]断片と[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101]断片をRIK1141株に形質転換した後、細胞をエリスロマイシン及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、エリスロマイシン耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成した(ハロー(+))細胞を選択した。得られた形質転換体をRIK7001として取得した。
nprE遺伝子プロモーターの下流領域断片を、(1)で作製したRIK7001のDNAを鋳型として、P-nprE-down-F0-ver2プライマーとP-nprE-downR2プライマーを用いたPCRにて作製した。改変アンチSD(anti-SD10)配列を有するrrnOのDNA断片(rrnOantiSD10)を、RIK1226(ΔrrnHG1ΔrrnW2ΔrrnE1ΔrrnD1ΔrrnB2ΔrrnA1ΔrrnI2 rrnOanti-SD10 (GGAGG)trpB'A'::PrrnOcatpt1SD10 (CCTCC) erm hisC101)(特開2013−9604号公報)のDNAを鋳型として、rrnO-upFプライマーとrrnO-5R-4プライマーを用いたPCRにて作製した。次いで、(1)で作製したnprE遺伝子プロモーターの上流領域断片、上記下流領域断片、及びrrnOantiSD10断片を、P-nprE-upFプライマーとP-nprE-downR2プライマーを用いたPCRにて連結し、[nprE::rrnOantiSD10]断片を作製した。
次に、RIK7001のnprE遺伝子領域内に目的遺伝子(rrnOantiSD10)を導入するため、作製した[nprE::rrnOantiSD10]断片をRIK7001株に形質転換した。細胞をクロラムフェニコール及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、クロラムフェニコール耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成しない(ハロー(−))細胞を選択した。シークエンシングにより、選択された細胞がrrnOantiSD10配列を有することを確認した。得られた形質転換体をRIK7011として取得した。
(1)RIK7002(aprE::PrrnO-aprE trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101)の構築
RIK1141(参考例1)のプロテアーゼ遺伝子aprEのプロモーターを、rrnOプロモーター(PrrnO)と置換した。aprE遺伝子プロモーターの上流領域及び下流領域の断片を、RIK1141のDNAを鋳型として、P-aprE-upF2プライマーとP-aprE-upRプライマー、及びP-aprE-downFプライマーとP-aprE-downR2プライマーを用いたPCRにて作製した。得られた2断片と、実施例1(1)で作製したPrrnO断片から、P-aprE-upF2プライマーとP-aprE-downR2を用いたPCRにより、DNA断片[aprE::PrrnO-aprE]を作製した。
上記[aprE::PrrnO-aprE]断片と実施例1(1)で作製した[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101]断片をRIK1141株に形質転換した後、細胞をエリスロマイシン及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、エリスロマイシン耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成した(ハロー(+))細胞を選択した。得られた形質転換体をRIK7002として取得した。
aprE遺伝子プロモーターの上流領域及び下流領域断片を、(1)で作製したRIK7002のDNAを鋳型として、P-aprE-upFプライマーとP-aprE-upRプライマー、及びP-aprE-down-F0-ver2プライマーとP-aprE-downR2プライマーを用いたPCRにて作製した。得られた2断片と、実施例1(2)で作製したrrnOantiSD10断片を、P-aprE-upFプライマーとP-aprE-downR2プライマーを用いたPCRにて連結し、[aprE::rrnOantiSD10]断片を作製した。
次に、RIK7002のaprE遺伝子領域内に目的遺伝子(rrnOantiSD10)を導入するため、作製した[aprE::rrnOantiSD10]断片をRIK7002株に形質転換した。細胞をクロラムフェニコール及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、クロラムフェニコール耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成しない(ハロー(−))細胞を選択した。シークエンシングにより、選択された細胞がrrnOantiSD10配列を有することを確認した。得られた形質転換体をRIK7012として取得した。
(1)RIK7003(amyE::PrrnO-amyE trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101)の構築
RIK1141(参考例1)のアミラーゼ遺伝子amyEのプロモーターをrrnOプロモーター(PrrnO)と置換した。amyE遺伝子プロモーターの上流領域及び下流領域の断片を、RIK1141のDNAを鋳型として、P-amyE-upF2プライマーとP-amyE-upRプライマー、及びP-amyE-downFプライマーとP-amyE-downR2プライマーを用いたPCRにて作製した。得られた2断片と実施例1(1)で作製したPrrnO断片から、P-amyE-upF2プライマーとP-amyE-downR2を用いたPCRにより、DNA断片[amyE::PrrnO-amyE]を作製した。
上記[amyE::PrrnO-amyE]と実施例1(1)で作製した[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101]断片をRIK1141株に形質転換した後、細胞をエリスロマイシン及びコーンスターチを含有するLBプレートで培養し、エリスロマイシン耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成した(ハロー(+))細胞を選択した。得られた形質転換体をRIK7003として取得した。
amyE遺伝子プロモーターの上流領域及び下流領域断片を、(1)で作製したRIK7003のDNAを鋳型として、P-amyE-upFプライマーとP-amyE-upRプライマー、及びP-amyE-down-F0-ver2プライマーとP-amyE-downR2プライマーを用いたPCRにて作製した。得られた2断片と、実施例1(2)で作製したrrnOantiSD10断片を、P-amyE-upFプライマーとP-amyE-downR2プライマーを用いたPCRにて連結し、[amyE::rrnOantiSD10]断片を作製した。
次に、RIK7003のamyE遺伝子領域内に目的遺伝子(rrnOantiSD10)を導入するため、作製した[amyE::rrnOantiSD10]断片をRIK7003株に形質転換した。細胞をクロラムフェニコール及びコーンスターチを含有するLBプレートで培養し、クロラムフェニコール耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成しない(ハロー(−))細胞を選択した。シークエンシングにより、選択された細胞がrrnOantiSD10配列を有することを確認した。得られた形質転換体をRIK7013として取得した。
(1)RIK7004(lacA::PrrnO-nprE trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101)の構築
RIK1141(参考例1)のlacA遺伝子をPrrnO-nprEと置換した。lacA遺伝子の上流領域及び下流領域断片を、RIK1141のDNAを鋳型として、P-lacA-upFプライマーとP-lacA-upRプライマー、及びP-lacA-downFプライマーとP-lacA-downRプライマーを用いたPCRにて作製した。次に、RIK7001(nprE::PrrnO-nprE trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101(実施例1(1))のDNAを鋳型として、rrnO-upFプライマーとPrrnO-nprE-Rプライマーを用いたPCRにてPrrnO-nprE断片を作製した。得られた3断片から、P-lacA-upFプライマーとP-lacA-downRプライマーを用いたPCRにより、DNA断片[lacA::PrrnO-nprE]を作製した。
上記[lacA::PrrnO-nprE]断片と実施例1(1)で作製した[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101]断片をRIK1141株に形質転換した後、細胞をエリスロマイシン及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、エリスロマイシン耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成した(ハロー(+))細胞を選択した。得られた形質転換体をRIK7004として取得した。
RIK1226(実施例1(2))を鋳型に、rrnO-upFプライマーとrrnO-5R-4+XbaIプライマーを用いたPCRにより、3’末端にXbaI切断部位を付加したrrnOantiSD10断片を作製した。次に、RIK1141(参考例1)のDNAを鋳型として、P-nprE-down-F0+XbaIプライマーとP-lacA-downRプライマーを用いたPCRにより、5’末端にXbaI切断部位を付加したlacA遺伝子の下流領域断片を作製した。得られた2断片を制限酵素(XbaI)処理した後、ライゲージョン反応により連結し、DNA断片[lacA::rrnOantiSD10]を作成した。
次に、RIK7004のlacA遺伝子領域内に目的遺伝子(rrnOantiSD10)を導入するため、作製した[lacA::rrnOantiSD10]断片をRIK7004株に形質転換した。細胞をクロラムフェニコール及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、クロラムフェニコール耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成しない(ハロー(−))細胞を選択した。シークエンシングにより、選択された細胞がrrnOantiSD10配列を有することを確認した。得られた形質転換体をRIK7014として取得した。
(1)RIK7005株(nprB::PrrnO-nprE trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101)の構築
RIK1141(参考例1)のnprB遺伝子をPrrnO-nprEと置換した。nprB遺伝子の上流領域及び下流領域断片を、RIK1141のDNAを鋳型として、P-nprB-upFプライマーとP-nprB-upRプライマー、及びP-nprB-downFプライマーとP-nprB-downRプライマーを用いたPCRにて作製した。得られた2断片と実施例1(1)で作製したPrrnO断片とP-nprB-upFプライマーとP-nprB-downRプライマーを用いてDNA断片[nprB::PrrnO-nprE]を作製した。
上記[nprB::PrrnO-nprE]断片と実施例1(1)で作製した[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm his101]断片をRIK1141株に形質転換した後、細胞をエリスロマイシン及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、エリスロマイシン耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成した(ハロー(+))細胞を選択した。得られた形質転換体をRIK7005として取得した。
RIK1141(参考例1)のDNAを鋳型として、P-nprE-down-F0+XbaIプライマーとP-nprB-downRプライマー用いたPCRにより、5’末端にXbaI切断部位を付加したnprB遺伝子の下流領域断片を作製した。この断片と、実施例4(2)で作製した3’末端にXbaI切断部位を付加したrrnOantiSD10断片を制限酵素(XbaI)処理した後、ライゲージョン反応により連結し、DNA断片[nprB::rrnOantiSD10]を作製した。
次に、RIK7005のnprB遺伝子領域内に目的遺伝子(rrnOantiSD10)を導入するため、作製した[nprB::rrnOantiSD10]断片をRIK7005株に形質転換した。細胞をクロラムフェニコール及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、クロラムフェニコール耐性(増殖(+))かつ培地上にハローを形成しない(ハロー(−))細胞を選択した。シークエンシングにより、選択された細胞がrrnOantiSD10配列を有することを確認した。得られた形質転換体をRIK7015として取得した。
RIK7213(amyE::rrnOantiSD10 trpC2)の構築
枯草菌168株(trpC2)から抽出したDNAを鋳型として、trpD-FプライマーとhisC-R2プライマーを用いたPCRにより、トリプトファン合成遺伝子(ただしtrpC2変異を含む)からヒスチジン合成遺伝子までの領域を含むDNA断片を作製した。作製したDNA断片をRIK7013(実施例3(2))に形質転換した後、細胞をトリプトファンを含有した最少培地で培養し、トリプトファン要求性かつヒスチジン非要求性を示す形質転換体を選択した。選択された形質転換体をRIK7213として取得した。これは、目的遺伝子(rrnOantiSD10)を有し、かつ薬剤耐性マーカーを有さない組換え細胞である。
(1)RIK7021株(amyE::rrnOantiSD10 trpB'A'::PrrnO-catΔSD erm190)の構築
PCR DNAI(参考例2)をRIK7013株(実施例3(2))に形質転換した後、細胞をトリプトファンを含有した最少培地で培養し、トリプトファン要求性かつヒスチジン非要求性を示す形質転換体を選択した。得られた形質転換体が、クロラムフェニコール感受性、エリスロマイシン感受性であることを確認し、RIK7021を取得した。
RIK7001(実施例1(1))から抽出したDNAを用いて、DNA断片[nprE::PrrnO-nprE]と[erm his101]を上記(1)で作製したRIK7021に形質転換した。細胞をエリスロマイシン及びスキムミルクを含有するLBプレートで培養し、培地上にハローを形成し(ハロー(+))増殖する(増殖(+))細胞を選択した。選択された細胞をエリスロマイシンを含有したLBプレート、クロラムフェニコールを含有したLBプレート、トリプトファンを含有した最少寒天培地、トリプトファンとヒスチジンを含有した最少寒天培地で培養してさらに選択し、クロラムフェニコール感受性、エリスロマイシン耐性及びヒスチジン要求性を示す細胞を選択した。得られた形質転換体をRIK7032として取得した。
RIK7011(実施例1(2))から抽出したDNAを用いて、DNA断片[nprE::rrnOantiSD10]と[trpB'A'::PrrnO-catSD10 erm hisC101]を上記(1)で作製したRIK7032に形質転換した。細胞をクロラムフェニコール及びスキムミルクを含有するLBプレート上で培養し、培地上にハローを形成せず(ハロー(−))増殖する(増殖(+))細胞を選択した。選択された細胞をエリスロマイシンを含有したLBプレート、クロラムフェニコールを含有したLBプレート、トリプトファンを含有した最少寒天培地、トリプトファンとヒスチジンを含有した最少寒天培地で培養してさらに選択し、クロラムフェニコール耐性、エリスロマイシン耐性、ヒスチジン要求性を示す形質転換体を選択した。得られた形質転換体をRIK7051として取得した。
(1)RIK7221(amyE::rrnOantiSD10 nprE::rrnOantiSD10 trpC2)の構築
実施例6と同様の手順で、トリプトファン合成遺伝子からヒスチジン合成遺伝子までの領域を含むDNA断片を作製した。作製したDNA断片をRIK7051(実施例7(3))に形質転換し、トリプトファン要求性かつヒスチジン非要求性を示す形質転換体を選択した。選択された形質転換体をRIK7221として取得した。これは、DNA上の2か所に目的遺伝子(rrnOantiSD10)を有し、かつ薬剤耐性マーカーを有さない二重組換え細胞である。
Claims (29)
- 組換え微生物の製造方法であって、
(1)第1の加水分解酵素発現カセットと第1の選択マーカーとを共発現する宿主微生物の細胞を調製すること、
ここで、
該第1の加水分解酵素発現カセットは、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結された第1の加水分解酵素遺伝子とを含むDNAであり、かつ
該第1の加水分解酵素発現カセットは、該細胞のDNA中の第1の変異対象領域と置換されている;
(2)該細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第1の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該第1の加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること;
(3)該(2)で選択した細胞に第2の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該第1の加水分解酵素発現カセットを第1の組換えカセットで置換すること;及び、
(4)該(3)で調製した細胞を、該第1の加水分解酵素の基質を含有する該第2の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該第1の組換えカセットを含有する細胞として選択すること、
を包含する、方法。 - 前記第1の選択マーカーを発現する細胞が、第1の選択マーカー発現カセットを導入された細胞であり、該第1の選択マーカー発現カセットが、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結された第1の選択マーカー遺伝子とを含むDNAである、請求項1記載の方法。
- 前記細胞への前記第2の選択マーカーの発現能の付与が、該細胞への第2の選択マーカー発現カセットの導入であり、該第2の選択マーカー発現カセットが、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結された第2の選択マーカー遺伝子とを含むDNAである、請求項1又は2記載の方法。
- 前記(3)において、前記細胞の前記第1の選択マーカーの発現能を欠失させることをさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1の選択マーカーの発現能の欠失が、前記第2の選択マーカー発現カセットによる前記第1の選択マーカー発現カセットの置換である、請求項4記載の方法。
- 前記第1の選択マーカー発現カセットが、プロモーター、前記第1の選択マーカー遺伝子、及び不活性化された前記第2の選択マーカー遺伝子を含むDNAであり、かつ
前記第2の選択マーカー発現カセットが、プロモーター、不活性化された前記第1の選択マーカー遺伝子、及び前記第2の選択マーカー遺伝子を含むDNAである、
請求項5記載の方法。 - 前記第1の加水分解酵素発現カセットに含まれるプロモーター、前記第1の選択マーカー発現カセットに含まれるプロモーター、及び前記第2の選択マーカー発現カセットに含まれるプロモーターが、同一又は別々の、前記宿主微生物の対数増殖期に発現するプロモーターである、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1の加水分解酵素遺伝子が、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−グルクロニダーゼ遺伝子及びリパーゼ遺伝子からなる群より選択される、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1の組換えカセットが、目的遺伝子、プロモーター、ターミネーター及び転写調節領域からなる群より選択される1種以上を含むDNAである、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1の組換えカセットが、制御領域と作動可能に連結されている目的遺伝子を含むDNAである、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1の組換えカセットが遺伝子欠失用断片である、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
- 前記宿主微生物がバチルス属菌である、請求項1〜11のいずれか1項記載の方法。
- 前記バチルス属菌が枯草菌又はその変異株である、請求項12記載の方法。
- さらに以下の(1’)〜(4’)を1回以上繰り返す、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法:
(1’)前記(4)又は下記(4’)で選択された細胞のDNA中のさらなる変異対象領域を、さらなる加水分解酵素発現カセットで置換し、かつ該細胞にさらなる選択マーカーの発現能を付与すること、
ここで、該さらなる加水分解酵素発現カセットは、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結されたさらなる加水分解酵素遺伝子とを含むDNAである;
(2’)該細胞を、該さらなる加水分解酵素の基質を含有する該さらなる選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を、該さらなる加水分解酵素発現カセットを含有する細胞として選択すること;
(3’)該(2’)で選択した細胞に、該さらなる選択マーカーとは別の選択マーカーの発現能を付与し、かつ該さらなる加水分解酵素発現カセットを、さらなる組換えカセットで置換すること;及び
(4’)該(3’)で調製した細胞を、該さらなる加水分解酵素の基質を含有する該別の選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上でハローを形成せずに増殖する細胞を、該さらなる組換えカセットを含有する細胞として選択すること。 - 前記細胞への前記さらなる選択マーカーの発現能の付与が、該細胞へのさらなる選択マーカー発現カセットの導入であり、該さらなる選択マーカー発現カセットが、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結されたさらなる選択マーカー遺伝子とを含むDNAである、請求項14記載の方法。
- 前記細胞への前記別の選択マーカーの発現能の付与が、該細胞への別の選択マーカー発現カセットの導入であり、該別の選択マーカー発現カセットが、プロモーターと、該プロモーターに作動可能に連結された別の選択マーカー遺伝子とを含むDNAである、請求項14又は15記載の方法。
- 前記(3’)において、前記細胞の前記さらなる選択マーカーの発現能を欠失させることをさらに含む、請求項14〜16のいずれか1項記載の方法。
- 前記さらなる選択マーカーの発現能の欠失が、前記別の選択マーカー発現カセットによる前記さらなる選択マーカー発現カセットの置換である、請求項17記載の方法。
- 前記さらなる選択マーカー発現カセットが前記第1選択マーカー発現カセットであり、前記別の選択マーカー発現カセットが前記第2選択マーカー発現カセットである、請求項18記載の方法。
- 前記さらなる選択マーカー発現カセットが、プロモーター、前記第1の選択マーカー遺伝子、及び不活性化された前記第2の選択マーカー遺伝子を含むDNAであり、かつ
前記別の選択マーカー発現カセットが、プロモーター、不活性化された前記第1の選択マーカー遺伝子、及び前記第2の選択マーカー遺伝子を含むDNAである、
請求項19記載の方法。 - 前記さらなる加水分解酵素発現カセットに含まれるプロモーター、前記さらなる選択マーカー発現カセットに含まれるプロモーター、及び前記別の選択マーカー発現カセットに含まれるプロモーターが、同一又は別々の、前記宿主微生物の対数増殖期に発現するプロモーターである、請求項14〜20のいずれか1項記載の方法。
- 前記さらなる加水分解酵素遺伝子が、プロテアーゼ遺伝子、アミラーゼ遺伝子、セルラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−グルクロニダーゼ遺伝子及びリパーゼ遺伝子からなる群より選択される、請求項14〜21のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1加水分解酵素遺伝子と前記さらなる加水分解酵素遺伝子が同じ遺伝子である、請求項22記載の方法。
- 前記さらなる組換えカセットが、目的遺伝子、プロモーター、ターミネーター及び転写調節領域からなる群より選択される1種以上を含むDNAである、請求項14〜23のいずれか1項記載の方法。
- 前記さらなる組換えカセットが、制御領域と作動可能に連結されている目的遺伝子を含むDNAである、請求項14〜23のいずれか1項記載の方法。
- 前記さらなる組換えカセットが遺伝子欠失用断片である、請求項14〜23のいずれか1項記載の方法。
- 前記(4)で選択された細胞に含まれる選択マーカー発現カセットを削除することをさらに含む、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法。
- 前記(4’)で選択された細胞に含まれる選択マーカー発現カセットを削除することをさらに含む、請求項14〜26のいずれか1項記載の方法。
- 組換え微生物の宿主細胞の製造方法であって、
微生物細胞に、プロモーターに作動可能に連結された加水分解酵素遺伝子を含むDNAを導入するか、又はプロモーターを導入して該細胞中の加水分解酵素遺伝子と作動可能に連結させること、及び選択マーカー遺伝子を含むDNAを導入すること;ならびに
該細胞を、該加水分解酵素の基質を含有する該選択マーカー保有株選択培地で培養し、該培地上で増殖かつハローを形成した細胞を選択すること、
を包含する、方法。
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