JP2020014392A - Expression vectors for prokaryotes - Google Patents

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Abstract

To provide expression vectors for prokaryotes designed to include a translation enhancing sequence in an untranslated region of a polynucleotide encoding a protein to be expressed.SOLUTION: Disclosed herein is an expression vector for prokaryotes comprising a polynucleotide described in (1) or (2), (1) a polynucleotide being an entire or partial sequence of a polynucleotide encoding a myosin regulatory light chain (mlcR) which comprises specific 483 bases, where the partial sequence comprises at least a base sequence from the positions 474 to 483, (2) a polynucleotide having at least 90% sequence identity to the polynucleotide (1), a polynucleotide encoding a ribosome-binding site and a polynucleotide encoding a protein to be expressed in this order.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は原核生物用発現ベクターや、かかる原核生物用発現ベクターを含有する原核生物や、かかる原核生物を用いた発現対象のタンパク質の生産方法に関する。   The present invention relates to a prokaryotic expression vector, a prokaryote containing such a prokaryotic expression vector, and a method for producing a protein to be expressed using such a prokaryote.

近年の遺伝子組換え技術の進展とともに、微生物を用いて様々な有用なタンパク質の生産を行うことが行われるようになった。なかでも細菌は、アミノ酸、タンパク質等の有用物質を生産するために広く利用されている。特に近年は、医薬上・産業上有用なタンパク質の遺伝子を細菌に導入して形質転換し、かかる形質転換体を用いて有用タンパク質を効率的に生産する技術が知られるようになっている。   With the development of genetic recombination technology in recent years, the production of various useful proteins using microorganisms has come to be performed. Above all, bacteria are widely used to produce useful substances such as amino acids and proteins. In particular, in recent years, a technique has been known in which a gene for a pharmaceutically or industrially useful protein is introduced into a bacterium to transform the bacterium, and the transformant is used to efficiently produce a useful protein.

タンパク質発現に用いる細菌として、グラム陰性菌の一種である大腸菌が汎用されている。大腸菌をタンパク質発現に利用する技術は工業用タンパク質、食品加工用タンパク質及び医薬品用タンパク質の生産にまで幅広く用いられている。   Escherichia coli, a kind of Gram-negative bacteria, is widely used as a bacterium used for protein expression. The technology using Escherichia coli for protein expression has been widely used for the production of industrial proteins, food processing proteins and pharmaceutical proteins.

大腸菌を用いたタンパク質生産において様々な発現系ベクターが開発されてきている。最も広く使われる発現系ベクターはpET発現系ベクター(非特許文献1参照)である。pET発現系ベクターは、T7プロモーターの下流にクローニングした目的遺伝子を非常に強力なT7 RNAポリメラーゼによって発現させるベクターである。しかし、決して万能ではなく、うまく発現させることができないタンパク質も報告されている。また、pCold発現系ベクター(非特許文献2、3参照)も広く使われている。このpCold発現系ベクターでは、cspAプロモーターを用いて低温下で目的遺伝子を発現させる点でT7プロモーター使うpET発現系ベクターとは異なる。さらにこのpCold発現系ベクターではtranslation enhancing element(TEE)を用いて翻訳を促進させ、合成量を増加させている。しかし、このTEEは目的遺伝子の開始コドン下流に位置するため、いわゆる”タグ”となり発現対象タンパク質との融合タンパク質として発現する。そのことにより、生来のタンパク質機能を失わせるという悪影響も想定される。   Various expression vectors have been developed for protein production using Escherichia coli. The most widely used expression system vector is the pET expression system vector (see Non-Patent Document 1). The pET expression system vector is a vector that expresses a target gene cloned downstream of the T7 promoter using a very strong T7 RNA polymerase. However, there have been reports of proteins that are not versatile and cannot be successfully expressed. Also, pCold expression system vectors (see Non-Patent Documents 2 and 3) are widely used. This pCold expression system vector is different from the pET expression system vector using the T7 promoter in that the target gene is expressed at a low temperature using the cspA promoter. Further, in the pCold expression system vector, translation is promoted by using a translation enhancing element (TEE) to increase the amount of synthesis. However, since this TEE is located downstream of the initiation codon of the target gene, it becomes a so-called "tag" and is expressed as a fusion protein with the protein to be expressed. As a result, an adverse effect of losing native protein functions is also assumed.

Rosenberg, A. H., Lade, B. N., Dao-shan, C., Lin, S.-W., Dunn, J. J., & Studier, F. W. (1987). Vectors for selective expression of cloned DNAs by T7 RNA polymerase. Gene, 56(1), 125−135.Rosenberg, AH, Lade, BN, Dao-shan, C., Lin, S.-W., Dunn, JJ, & Studier, FW (1987) .Vectors for selective expression of cloned DNAs by T7 RNA polymerase.Gene, 56 (1), 125-135. Qing, G., Ma, L. C., Khorchid, A., Swapna, G. V. T., Mal, T. K., Takayama, M. M., et al. (2004). Cold-shock induced high-yield protein production in Escherichia coli. Nat Biotechnol, 22(7), 877−882.Qing, G., Ma, LC, Khorchid, A., Swapna, GVT, Mal, TK, Takayama, MM, et al. (2004) .Cold-shock induced high-yield protein production in Escherichia coli. Nat Biotechnol, 22 (7), 877-882. Etchegaray, J. P., & Inouye, M. (1999). Translational enhancement by an element downstream of the initiation codon in Escherichia coli. J Biol Chem, 274(15), 10079−10085.Etchegaray, J.P., & Inouye, M. (1999) .Translational enhancement by an element downstream of the initiation codon in Escherichia coli.J Biol Chem, 274 (15), 10079-10085.

上記のように、pET発現系ベクターでは発現が十分でない場合があり、pCold発現系ベクターではTEEが目的遺伝子の開始コドン下流に位置するために目的の発現タンパク質とTEEが融合したままになるという問題があった。そこで、本発明の課題は、翻訳促進効果のある配列を発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの非翻訳領域に含むように設計された原核生物用発現ベクターを提供することにある。   As described above, the expression may not be sufficient in the pET expression system vector, and in the pCold expression system vector, the TEE is located downstream of the initiation codon of the target gene, so that the target expression protein and TEE remain fused. was there. Accordingly, an object of the present invention is to provide a prokaryotic expression vector designed to include a sequence having a translation promoting effect in a non-translated region of a polynucleotide encoding a protein to be expressed.

本発明者らは、細胞性粘菌のミオシン調節軽鎖(myosin regulatory light chain:mlcR)遺伝子に着目し、mlcR遺伝子をコードするポリヌクレオチドと共にリボソーム結合部位(Ribosome binding site:RBS)をコードするポリヌクレオチドとmEGFP遺伝子コードするポリヌクレオチドを、汎用されているpUCベクターに組み込んで大腸菌を形質転換したところ、イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG)等の転写促進剤不含培地で培養した形質転換体においてGFPが高発現していることを見いだし、本発明を完成した。   The present inventors have focused on the myosin regulatory light chain (mlcR) gene of cellular slime mold, and together with a polynucleotide encoding the mlcR gene, a polysaccharide encoding a ribosome binding site (RBS). When Escherichia coli was transformed by incorporating the nucleotides and the polynucleotide encoding the mEGFP gene into a commonly used pUC vector, the plasmids were cultured in a medium without a transcription promoter such as isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG). The inventors found that GFP was highly expressed in the transformants, and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]以下の(1)又は(2)記載のポリヌクレオチドと、リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと、発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドとを順次備えた原核生物用発現ベクター。
(1)配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(myosin regulatory light chain:mlcR)をコードするポリヌクレオチドの全長又は部分配列であって、前記配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(2)上記(1)記載のポリヌクレオチドと少なくとも90%以上の配列同一性を有するポリヌクレオチド;
[2]リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと、発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの間に4〜20塩基のスペーサー配列を備えることを特徴とする上記[1]記載の原核生物用発現ベクター。
[3]配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列が、配列番号2に示す塩基配列であることを特徴とする上記[1]又は[2]記載の原核生物用発現ベクター。
[4]原核生物が大腸菌(Escherichia coli)であることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか記載の原核生物用発現ベクター。
[5]上記[1]〜[4]のいずれか記載の原核生物用発現ベクターを含有する原核生物。
[6]上記[5]記載の原核生物を培養する工程と、培養した前記原核生物から発現対象のタンパク質を回収する工程を含む、タンパク質の生産方法。
[7]タンパク質を発現するためのキットであって、上記[1]〜[4]のいずれか記載の原核生物用発現ベクターと、タンパク質を発現するための説明書を含むキット。
That is, the present invention is as follows.
[1] A prokaryotic expression vector comprising, in order, a polynucleotide according to the following (1) or (2), a polynucleotide encoding a ribosome binding site, and a polynucleotide encoding a protein to be expressed.
(1) The full length or partial sequence of a polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1, which is at least the 474-483rd base of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. A polynucleotide comprising the sequence;
(2) a polynucleotide having at least 90% or more sequence identity with the polynucleotide of (1);
[2] The prokaryotic expression vector according to the above [1], comprising a 4-20 base spacer sequence between the polynucleotide encoding the ribosome binding site and the polynucleotide encoding the protein to be expressed. .
[3] The prokaryotic expression vector according to the above [1] or [2], wherein at least the base sequence at positions 474 to 483 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. .
[4] The expression vector for prokaryote according to any one of [1] to [3], wherein the prokaryote is Escherichia coli.
[5] A prokaryote containing the expression vector for prokaryote according to any one of [1] to [4].
[6] A method for producing a protein, comprising a step of culturing the prokaryote according to the above [5] and a step of collecting a protein to be expressed from the cultured prokaryote.
[7] A kit for expressing a protein, the kit comprising the prokaryotic expression vector according to any one of the above [1] to [4] and instructions for expressing the protein.

本発明により、発現対象のタンパク質の発現量を、変異を加えることなく高めることが可能となる。   According to the present invention, the expression level of a protein to be expressed can be increased without adding a mutation.

プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」の作製工程において、mlcR遺伝子とフォワードプライマー、リバースプライマーの位置関係を示した図である。It is a figure which showed the positional relationship of a mlcR gene and a forward primer and a reverse primer in the manufacturing process of plasmid vector "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19". プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」のマップを示す図である。It is a figure which shows the map of a plasmid vector "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19". 実施例1において、プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」及び「GFP−pUC19」で形質転換した大腸菌をLB寒天培地に塗布して37℃で一晩暗黒環境下にて培養し、青色LED照射下で撮影した写真である。In Example 1, Escherichia coli transformed with the plasmid vectors "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19" and "GFP-pUC19" was applied to an LB agar medium, and cultured at 37 ° C overnight in a dark environment. It is a photograph taken under blue LED irradiation. 実施例1において、緑色蛍光を発することが確認されたコロニーをLB培地で一晩暗黒環境下にて培養後、培養液を蛍光顕微鏡で観察した結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of observing a culture solution with a fluorescence microscope after culturing a colony confirmed to emit green fluorescence in an LB medium overnight in a dark environment in Example 1. 実施例1において、赤色蛍光を発することが確認されたコロニーをLB培地で一晩暗黒環境下にて培養後、培養液を蛍光顕微鏡で観察した結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results obtained by culturing colonies confirmed to emit red fluorescence in an LB medium in a dark environment overnight in Example 1 and then observing the culture solution with a fluorescence microscope. 実施例2において、(a)はmlcRの欠損部位を表す図であり、(b)は欠損mlcR−GFP形質転換体を培養し、GFPの蛍光強度(Z score)を蛍光顕微鏡で観察した結果を示す図である。In Example 2, (a) is a diagram showing the mlcR-deficient site, and (b) is a result of culturing the defective mlcR-GFP transformant and observing the fluorescence intensity (Z score) of GFP with a fluorescence microscope. FIG. 実施例3において、GFP発現の有無における菌の生育速度及びプラスミドベクター収量を比較した結果を示す図である。(a)における横軸は時間、縦軸は生育開始時の細胞濃度を1とした場合の相対細胞濃度を示す。(b)における縦軸はプラスミドベクターの収量を示す。FIG. 7 shows the results of comparison of the growth rate of bacteria and the yield of plasmid vectors with and without GFP expression in Example 3. The horizontal axis in (a) represents time, and the vertical axis represents the relative cell concentration when the cell concentration at the start of growth is set to 1. The vertical axis in (b) shows the yield of the plasmid vector. 実施例4において、4種類のベクターを大腸菌に導入して、グルコースあり又はなしの培地で培養した場合のGFPの蛍光のZ scoreを調べた結果を示す図である。In Example 4, it is a figure which shows the result of having investigated four types of vector into Escherichia coli, and having investigated the GFP fluorescence Z score when it culture | cultivated in the culture medium with or without glucose. 実施例5において、4種類のベクターを大腸菌に導入して、IPTGあり又はなしの培地で培養した場合のGFPの蛍光のZ scoreを調べた結果を示す図である。In Example 5, it is a figure which shows the result of having investigated four types of vector into Escherichia coli, and having investigated the GFP fluorescence Z score when it culture | cultivated in the culture medium with or without IPTG.

本発明におけるベクターは、(1)配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチドの全長又は部分配列であって、前記配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列を含むポリヌクレオチド;の(1)又は(2)記載のポリヌクレオチドと、リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと、タンパク質をコードするポリヌクレオチドとを順次備えた原核生物用発現ベクター(以下、「本件ベクター」ともいう)であればよく、かかるベクターを用いれば、翻訳促進効果のある配列がタンパク質をコードするポリヌクレオチドにおける開始コドンの5’側(上流)に位置するため、翻訳促進効果のある配列が翻訳されることなく発現対象のタンパク質を発現させることが可能となる。   The vector according to the present invention is (1) the full-length or partial sequence of the polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1, which is at least 474 to 483 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. A polynucleotide comprising a base sequence; a prokaryotic expression vector (hereinafter, referred to as a polynucleotide) comprising the polynucleotide according to (1) or (2), a polynucleotide encoding a ribosome binding site, and a polynucleotide encoding a protein in order. If such a vector is used, a sequence having a translation promoting effect is located on the 5 ′ side (upstream) of a start codon in a polynucleotide encoding a protein. It is possible to express a protein to be expressed without translating a certain sequence That.

本件ベクターにおけるミオシン調節軽鎖(myosin regulatory light chain:mlcR)は、アクチン上を動くモータータンパク質であるミオシンIIの構成要素である。かかるミオシン調節軽鎖は、細胞分裂、細胞の運動、細胞の形態変化等の機能に関与していることが知られている。   The myosin regulatory light chain (mlcR) in the present vector is a component of myosin II, a motor protein that moves on actin. Such myosin regulatory light chains are known to be involved in functions such as cell division, cell motility, and cell morphology changes.

上記ミオシン調節軽鎖の由来としては、細胞性粘菌(Dictyostelium discoideum)、真正粘菌(Physarum polycephalum)、襟鞭毛虫、海綿、線虫等の環形動物、ショウジョウバエ等の昆虫、ホヤ等の尾索動物、ギボシムシ等の半索動物、ウニ等の棘皮動物、ナメクジウオ等の頭索動物、ゼブラフィッシュ等の魚類、アフリカツメガエル等の両生類、ニワトリ等の鳥類、ヒト、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、ネコ、イヌ、ウマ、ウシ、サル、ヒツジ、ヤギ、ブタ等の哺乳動物を挙げることができ、細胞性粘菌を好適に挙げることができる。   The myosin regulatory light chain may be derived from Dictyostelium discoideum, Escherichia coli (Physarum polycephalum), ringworms such as flagellate, sponges, nematodes, insects such as Drosophila, and tail cables such as sea squirts. Animals, hemichords such as gibberworms, echinoderms such as sea urchins, caudal animals such as slugs, fish such as zebrafish, amphibians such as Xenopus laevis, birds such as chickens, humans, mice, rats, guinea pigs, rabbits and cats And mammals such as dogs, horses, cows, monkeys, sheep, goats and pigs, and cellular slime molds are preferred.

ミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチドは、公知の文献やNCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/)等のデータベースを検索して適宜入手することができる。細胞性粘菌由来のミオシン調節軽鎖(mlcR)の全長をコードするポリヌクレオチドとしては、配列番号1に示す塩基配列からなるポリヌクレオチドを挙げることができる。   The polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) can be appropriately obtained by searching publicly known documents and databases such as NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/). . As the polynucleotide encoding the full length of the myosin regulatory light chain (mlcR) derived from cellular slime mold, a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 can be mentioned.

ミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチドの部分配列とは、ミオシン調節軽鎖(mlcR)の全長をコードするポリヌクレオチドの一部が欠損した配列を意味する。かかるミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチドの部分配列としては、
配列番号2に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の474〜483番目の10塩基)や、
配列番号3に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の464〜483番目の20塩基)や、
配列番号4に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の459〜483番目の25塩基)や、
配列番号5に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の454〜483番目の30塩基)や、
配列番号6に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の444〜483番目の40塩基)や、
配列番号7に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の439〜483番目の45塩基)や、
配列番号8に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の424〜483番目の60塩基)や、
配列番号9に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の410〜483番目の74塩基)や、
配列番号10に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の374〜483番目の110塩基)や、
配列番号11に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の249〜483番目の235塩基)や、
配列番号12に示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の219〜483番目の265塩基)や、
配列番号13示す塩基配列(配列番号1に示す塩基配列の129〜483番目の355塩基)からなるポリヌクレオチドを挙げることができる。
The partial sequence of the polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) means a sequence in which a part of the polynucleotide encoding the full length of the myosin regulatory light chain (mlcR) is deleted. The partial sequence of the polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) includes:
The base sequence shown in SEQ ID NO: 2 (the 474th to 483rd 10 bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 (the 20th nucleotide at positions 464 to 483 in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (25th bases at positions 459 to 483 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The base sequence shown in SEQ ID NO: 5 (the 454th to 483rd 30 bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 6 (the 440th to 483rd nucleotides of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The base sequence shown in SEQ ID NO: 7 (the 439th to 483rd 45 bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 8 (the 424-483rd 60 nucleotides in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 9 (74 nucleotides at positions 410 to 483 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 10 (110 to 374th to 483rd nucleotides in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The base sequence shown in SEQ ID NO: 11 (the 235th to 243rd bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1),
The base sequence shown in SEQ ID NO: 12 (the 219-483rd 265 bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1),
A polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13 (355th nucleotide at positions 129 to 483 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1) can be mentioned.

本明細書において、「配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチドの全長又は部分配列であって、前記配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列を含む」とは、配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列、すなわち配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチド中の3’末端側の10塩基を含んでいればよいことを意味する。具体的には、配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)の全長をコードするポリヌクレオチドでもよく、配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードするポリヌクレオチド中の3’末端側の10塩基を含んでいる限り、配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)中の5’末端側の任意の塩基が欠損した部分配列をコードするポリヌクレオチドでもよい。   In the present specification, "a full-length or partial sequence of a polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1, wherein at least the base sequence at positions 474 to 483 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is "Includes" refers to at least the 474th to 483rd base sequences of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, that is, the 3 'terminal 10 bases in the polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1. It means that it is necessary to include it. Specifically, the polynucleotide encoding the full length of the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1 may be used, or the 3 ′ terminal side of the polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1 May be a polynucleotide encoding a partial sequence in which any base at the 5 'end of the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1 has been deleted.

本明細書において、「少なくとも90%以上の配列同一性」とは、配列同一性が90%以上であることを意味し、好ましくは93%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらにより好ましくは99%以上、最も好ましくは100%の配列同一性を意味する。   As used herein, “at least 90% or more sequence identity” means that the sequence identity is 90% or more, preferably 93% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more. Above, even more preferably above 99%, most preferably 100% sequence identity.

「上記(1)記載のポリヌクレオチドと少なくとも90%以上の配列同一性を有する塩基配列」とは、換言すると、「上記(1)記載のポリヌクレオチドにおいて、1若しくは数個の塩基が欠失、置換、挿入、及び/又は付加されたポリヌクレオチド」であり、かつ、記(1)記載のポリヌクレオチドと同等の機能を有する塩基配列である。ここで、「1若しくは数個の塩基配列が欠失、置換、挿入、及び/又は付加されたポリヌクレオチド」とは、ポリヌクレオチドの長さに応じて適宜調整できるが、例えば1〜30個の範囲内、好ましくは1〜20個の範囲内、より好ましくは1〜15個の範囲内、さらに好ましくは1〜10個の範囲内、さらに好ましくは1〜5個の範囲内、さらに好ましくは1〜3個の範囲内、さらに好ましくは1〜2個の範囲内の数のポリヌクレオチドが欠失、置換、挿入、及び/又は付加されたポリヌクレオチドを意味する。これらポリヌクレオチドの変異処理は、化学合成、遺伝子工学的手法、突然変異誘発等の当業者に既知の任意の方法により行うことができる。   The "base sequence having at least 90% or more sequence identity with the polynucleotide according to (1)" is, in other words, "in the polynucleotide according to (1), one or several bases are deleted, It is a nucleotide sequence having a function equivalent to that of the polynucleotide described in (1) above, which is a "substituted, inserted, and / or added polynucleotide". Here, “polynucleotide in which one or several base sequences are deleted, substituted, inserted, and / or added” can be appropriately adjusted according to the length of the polynucleotide. Within the range, preferably within the range of 1 to 20, more preferably within the range of 1 to 15, more preferably within the range of 1 to 10, more preferably within the range of 1 to 5, and even more preferably 1 A polynucleotide in which a number of polynucleotides in the range of 範 囲 3, more preferably in the range of 21 to 2, is deleted, substituted, inserted and / or added. Mutation treatment of these polynucleotides can be performed by any method known to those skilled in the art, such as chemical synthesis, genetic engineering techniques, and mutagenesis.

本件ベクターにおけるリボソーム結合サイト(Ribosome binding site:RBS)をコードするポリヌクレオチドとは、原核生物のmRNAにおいて翻訳開始コドン(AUG、GUG、UUG、AUU、CUG)の約3〜9塩基上流に位置するプリン塩基(アデニン(A)、グアニン(G))に富むポリヌクレオチドであり、mRNAにリボソームを動員するのを助け、リボソームを開始コドンに配置することによってタンパク質合成を開始させるサイトである。リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドとしては、シャイン・ダガルノ配列(Shine−Dalgarno sequence)に基づいて設計することができる。具体的には、プリン塩基(アデニン(A)、グアニン(G))に富む4〜9塩基からなるポリヌクレオチドを挙げることができ、GGAG、AGGA、GGAGG、AGGAG、GGAGGT、AGGGAG、GAGGAG、AGGAGG、AGGAGGT、AGAGGAGA等を挙げることができる。   The polynucleotide encoding the ribosome binding site (RBS) in the present vector is located about 3 to 9 bases upstream of the translation initiation codon (AUG, GUG, UUG, AUU, CUG) in prokaryotic mRNA. A polynucleotide rich in purine bases (adenine (A), guanine (G)), a site that helps recruit ribosomes to mRNA and initiates protein synthesis by placing the ribosome at the start codon. The polynucleotide encoding the ribosome binding site can be designed based on the Shine-Dalgarno sequence. Specific examples include polynucleotides consisting of 4 to 9 bases rich in purine bases (adenine (A), guanine (G)), and GGAG, AGGA, GGAGG, AGGAG, GGAGGT, AGGGAG, GAGGAG, AGGAGG, AGGAGGT, AGAGGAGA and the like.

リボソーム結合サイトとして機能する任意のプリン塩基(アデニン(A)、グアニン(G))に富む配列の活性は、任意の好適な方法を使用して試験することができる。例えば、発現は、国際公開第2004/046321号パンフレットの実施例1に記載のとおり、mRNAによりコードされるレポータータンパク質の活性を計測することにより計測することができる。   The activity of any purine base (adenine (A), guanine (G))-rich sequence that functions as a ribosome binding site can be tested using any suitable method. For example, expression can be measured by measuring the activity of a reporter protein encoded by mRNA, as described in Example 1 of WO 2004/046321.

リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの間には、任意の塩基配列からなるスペーサー配列を含むことが好ましい。スペーサー配列としては、4〜20塩基、好ましくは5〜11塩基、より好ましくは6〜10塩基からなるポリヌクレオチドであり、かかる配列により、リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドにおける開始コドンが、翻訳制御機能を発揮できる適切な距離で配置されることなる。スペーサー配列の塩基としては特に制限されず、アデニン、グアニン、シトシン、チミンのいずれの塩基でもよい。   It is preferable to include a spacer sequence consisting of an arbitrary base sequence between the polynucleotide encoding the ribosome binding site and the polynucleotide encoding the protein to be expressed. The spacer sequence is a polynucleotide consisting of 4 to 20 bases, preferably 5 to 11 bases, more preferably 6 to 10 bases. Such a sequence encodes a polynucleotide encoding a ribosome binding site and a protein to be expressed. The start codons of the polynucleotides are located at an appropriate distance so that the translation control function can be exerted. The base of the spacer sequence is not particularly limited, and may be any of adenine, guanine, cytosine, and thymine.

本明細書における発現対象のタンパク質としては、原核生物内で発現させる目的タンパク質であればよく、用途に合わせて全長のタンパク質でも、その一部のアミノ酸配列からなるタンパク質でもよい。また、発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、宿主細胞において発現が最適化されるように改変されていてもよい。   The protein to be expressed in the present specification may be a target protein to be expressed in prokaryotes, and may be a full-length protein or a protein consisting of a partial amino acid sequence thereof depending on the use. Further, the polynucleotide encoding the protein to be expressed may be modified so that the expression is optimized in the host cell.

本明細書における原核生物としては、真正細菌又は枯草菌であればよく、真正細菌としては、大腸菌等のグラム陰性細菌や枯草菌等のグラム陽性細菌を挙げることができ、大腸菌を好適に挙げることができる。   Prokaryotes in the present specification may be any eubacteria or Bacillus subtilis, and examples of eubacteria include Gram-negative bacteria such as Escherichia coli and Gram-positive bacteria such as Bacillus subtilis, and preferably Escherichia coli. Can be.

本明細書にける原核生物用発現ベクターに用いるベクターとしては、プラスミドベクター、フォスミド、コスミド、BAC(bacterial artificial chromosome)ベクター等を挙げることができ、プラスミドベクターであることが好ましい。プラスミドベクターとしては、pUC18、pUC19、pBR322、pBR325、pGEM3、pGEM4等の大腸菌で複製可能なプラスミドベクターや、pUB110、pE194、pTP5、pC194等の枯草菌で複製可能なプラスミドベクターを挙げることができる。   Examples of the vector used for the prokaryotic expression vector in the present specification include a plasmid vector, a fosmid, a cosmid, and a BAC (bacterial artificial chromosome) vector, and a plasmid vector is preferable. Examples of the plasmid vector include a plasmid vector that can be replicated in Escherichia coli such as pUC18, pUC19, pBR322, pBR325, pGEM3, and pGEM4, and a plasmid vector that can be replicated in Bacillus subtilis such as pUB110, pE194, pTP5, and pC194.

また、上記ベクターには、生来のタンパク質機能を維持できる限り、プロモーター、複製開始点、オペレーター、薬剤耐性遺伝子、マルチクローニング部位、異化活性化タンパク質結合サイト(Catabolite activator protein)、シグナルペプチド、タグペプチド、又はプロテアーゼ認識サイトを有するペプチドをコードするポリペプチドを含んでもよい。   In addition, the above-mentioned vector includes a promoter, a replication origin, an operator, a drug resistance gene, a multiple cloning site, a catabolic activator protein binding site (Catabolite activator protein), a signal peptide, a tag peptide, and the like, as long as the native protein function can be maintained. Alternatively, it may include a polypeptide encoding a peptide having a protease recognition site.

上記プロモーターとしては、T7プロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、PLプロモーター、PRプロモーター、PSEプロモーター、SP01プロモーター、SP02プロモーター、penPプロモーター等を挙げることができる。またP trpを2つ直列させたプロモーター(P trp×2)、tacプロモーター、let1プロモーター、lacT7プロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。   Examples of the above promoter include T7 promoter, lac promoter, trp promoter, PL promoter, PR promoter, PSE promoter, SP01 promoter, SP02 promoter, penP promoter and the like. Also, artificially designed and modified promoters such as a promoter in which two P trps are connected in series (P trp × 2), a tac promoter, a let1 promoter, and a lacT7 promoter can be used.

上記複製開始点としては、用いる宿主細胞に合わせて適宜選択すればよく、大腸菌を宿主細胞とする場合にはpBR322由来の複製開始点を挙げることができる。   The replication origin may be appropriately selected according to the host cell to be used. When Escherichia coli is used as the host cell, the replication origin derived from pBR322 can be mentioned.

上記オペレーターとしては、用いる宿主細胞に合わせて適宜選択すればよく、大腸菌を宿主細胞とする場合にはlacオペレーターを挙げることができる。   The above operator may be appropriately selected according to the host cell to be used. When Escherichia coli is used as the host cell, a lac operator can be mentioned.

上記薬剤耐性遺伝子としては、アンピシリン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、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、カナマイシン耐性遺伝子等を挙げることができる。   Examples of the drug resistance gene include an ampicillin resistance gene, a tetracycline resistance gene, a chloramphenicol resistance gene, a neomycin resistance gene, a kanamycin resistance gene, and the like.

上記シグナルペプチドとしては、ゴルジ体移行シグナルペプチド、細胞膜移行シグナルペプチド、ミトコンドリア移行シグナルペプチド、核移行シグナルペプチド、シナプス移行シグナルペプチド、核小体移行シグナルペプチド、核膜移行シグナルペプチド、ペルオキシソーム移行シグナルペプチド等を挙げることができる。   Examples of the signal peptide include a Golgi translocation signal peptide, a cell membrane translocation signal peptide, a mitochondrial translocation signal peptide, a nuclear translocation signal peptide, a synaptic translocation signal peptide, a nucleolus translocation signal peptide, a nuclear membrane translocation signal peptide, a peroxisome translocation signal peptide, and the like. Can be mentioned.

上記タグペプチドとしては、DDDDK(FLAG)タグ、HAタグ、MYCタグ、PAタグ、HISタグ、V5タグ、CBDタグ、CBPタグ、TARGETタグ、GFPタグ、MBPタグ、GSTタグ、Thioredoxinタグ、SNAPタグ、ACPタグ、MCPタグ、CLIPタグ、TAPタグ等を好適に挙げることができる。   Examples of the tag peptide include DDDDK (FLAG) tag, HA tag, MYC tag, PA tag, HIS tag, V5 tag, CBD tag, CBP tag, TARGET tag, GFP tag, MBP tag, GST tag, Thioredoxin tag, and SNAP tag. , ACP tag, MCP tag, CLIP tag, TAP tag, and the like.

本件ベクターを含有する原核生物は、本件ベクターを原核生物に導入して作製することができ、本件ベクターを原核生物に導入する方法としては特に制限されず、カルシウムリン酸法、エレクトロポレーション法等の公知の方法を挙げることができる。   The prokaryote containing the present vector can be prepared by introducing the present vector into a prokaryote, and the method for introducing the present vector into a prokaryote is not particularly limited, and a calcium phosphate method, an electroporation method, etc. Known methods can be mentioned.

本明細書におけるタンパク質の生産方法としては、本件ベクターを含有する原核生物を培養する工程と、培養した前記原核生物から発現対象のタンパク質を回収する工程を含む、タンパク質の生産方法あればよく、培養方法としては、通常の原核生物の培養に用いられる公知の方法を用いることができる。例えば、原核生物が大腸菌の場合は、37℃前後、及び、振とう培養又は通気攪拌培養等の好気的条件下で培養することができる。培養液からタンパク質を回収する方法としては、公知のタンパク質の回収方法、例えば、遠心分離、次いで、ゲルろ過、イオン交換、アフィニティ等のクロマトグラフィーにより回収する方法を挙げることができる。また、細胞外に分泌されるタンパク質又は細胞外分泌シグナルをもつタンパク質の場合には、細胞を破壊せずにタンパク質を回収することが好ましい。   The method for producing a protein in the present specification may be any method for producing a protein, including a step of culturing a prokaryote containing the present vector and a step of recovering a protein to be expressed from the cultivated prokaryote. As the method, a known method used for ordinary culturing of prokaryotes can be used. For example, when the prokaryote is Escherichia coli, it can be cultured at about 37 ° C. and under aerobic conditions such as shaking culture or aeration-agitation culture. Examples of a method for recovering the protein from the culture solution include a known protein recovery method, for example, a method for recovering the protein by centrifugation, followed by chromatography such as gel filtration, ion exchange, and affinity. In the case of a protein secreted extracellularly or a protein having an extracellular secretion signal, it is preferable to recover the protein without destroying the cell.

上記原核生物を培養する培地としては、原核生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、原核生物を培養し得る培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。上述の培地に用い得る炭素源としては、グルコース、ガラクトース、フラクトース、スクロース、ラフィノース、デンプン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類を挙げることができる。上述の培地に用い得る窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸若しくは有機酸のアンモニウム塩又はその他の含窒素化合物や、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー、各種アミノ酸等の窒素源を含む物質を挙げることができる。上述の培地に用い得る無機物としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を挙げることができる。   As a medium for culturing the prokaryote, a carbon source that can be used by the prokaryote, a nitrogen source, a mineral medium containing inorganic salts, and the like can be used. Is also good. Examples of carbon sources that can be used in the above-mentioned medium include carbohydrates such as glucose, galactose, fructose, sucrose, raffinose, and starch; organic acids such as acetic acid and propionic acid; and alcohols such as ethanol and propanol. Examples of the nitrogen source that can be used in the above-described medium include ammonia, ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, and corn steep liquor. And substances containing a nitrogen source such as various amino acids. Examples of the inorganic substance that can be used in the above-described medium include potassium phosphate monobasic, potassium phosphate dibasic, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate. it can.

本明細書におけるキットとしては、タンパク質を発現するためのキットであって、本件ベクターと、タンパク質を発現するための説明書を含むキット(以下、「本件キット」ともいう)であればよい。   The kit in the present specification is a kit for expressing a protein, and may be any kit that includes the present vector and instructions for expressing the protein (hereinafter, also referred to as “the present kit”).

本件キットには、本件ベクター及び上記説明書の他に、例えば、滅菌水、生理食塩水、界面活性剤、緩衝剤、保存剤、形質転換用試薬等を必要に応じて含んでいてもよい。   The kit may further contain, for example, sterilized water, physiological saline, a surfactant, a buffer, a preservative, a transformation reagent, and the like, if necessary, in addition to the vector and the above instructions.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの
例示に限定されるものではない。なお、大腸菌の培養、プラスミドベクターの作製、蛍光顕微鏡観察、大腸菌の増殖測定については以下の手順によって行った。また、発現対象のタンパク質として、蛍光で発現が観察可能なmEGFP又はmRuby3を選択して用いた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these exemplifications. In addition, culture of Escherichia coli, preparation of a plasmid vector, observation with a fluorescence microscope, and measurement of proliferation of Escherichia coli were performed according to the following procedures. In addition, as a protein to be expressed, mEGFP or mRuby3, whose expression can be observed by fluorescence, was selected and used.

[大腸菌の培養]
大腸菌はK−12由来株のHST08(タカラバイオ社)又はBL21(DE3)(コスモバイオ社)を用いた。LB培地は市販のLB培地(日本ジェネティクス社)を用いた。LB寒天培地は、市販寒天(和光純薬工業社)を上記LB培地に追添加し作製した。培養は、37℃にて暗黒環境下で行なった。
[Culture of E. coli]
Escherichia coli used was KST-derived strain HST08 (Takara Bio Inc.) or BL21 (DE3) (Cosmo Bio Inc.). As the LB medium, a commercially available LB medium (Nippon Genetics) was used. The LB agar medium was prepared by adding commercially available agar (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to the LB medium. The culture was performed at 37 ° C. in a dark environment.

[プラスミドベクターの作製]
(1)GFP発現プラスミドベクター「GFP−pUC19」の作製
mEGFP(monomeric enhanced green fluorescent protein:以下、単に「GFP」ともいう)遺伝子が挿入されていたプラスミドベクターGFP−pUC19kan(ファスマック社)を鋳型に、以下のプライマーを使ってPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)を行い、mEGFP遺伝子を増幅した。
フォワードプライマー 配列番号14
GFP_FOR:GGTCTAGAGATCTATGGTTAGTAAAGGAG
リバースプライマー 配列番号15
GFP_REV:GCCCGGATCCCTACTTATACA
[Preparation of plasmid vector]
(1) Preparation of GFP Expression Plasmid Vector “GFP-pUC19” A plasmid vector GFP-pUC19kan (Fassmac) into which a gene enhanced monofluorescent protein (mEGFP) has been inserted will be referred to as “GFP”. PCR (polymerase chain reaction) was performed using the following primers to amplify the mEGFP gene.
Forward primer SEQ ID NO: 14
GFP_FOR: GGTCTAGAGATCT ATG GTTAGTAAAGGAG
Reverse primer SEQ ID NO: 15
GFP_REV: GCCCGGATCC CTA CTTATACA

得られたPCR増幅産物を制限酵素XbaI(「5’−TCTAGA−3’」)及びBamHI(「5’−GGATCC−3’」)で処理し、pUC19ベクター(タカラバイオ社)に挿入し、プラスミドベクター「GFP−pUC19」を作製した。なお、上記フォワードプライマーGFP_FORには、XbaI、BglIIサイト及びGFPの開始コドン(下線:ATG)が含まれ、上記リバースプライマーGFP_REVには、BamHIサイト及び停止コドン(下線:CTA)が含まれる。   The obtained PCR amplification product was treated with restriction enzymes XbaI ("5'-TCTAGA-3 '") and BamHI ("5'-GGATCC-3'"), inserted into the pUC19 vector (Takara Bio Inc.), and The vector "GFP-pUC19" was prepared. The forward primer GFP_FOR contains an XbaI site, a BglII site and a start codon of GFP (underline: ATG), and the reverse primer GFP_REV contains a BamHI site and a stop codon (underline: CTA).

(2)mlcR、RBS、スペーサー、及びGFP発現プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」の作製
(2−1)mlcR遺伝子の増幅
発明者らが公知の手法に基づいて作製した細胞性粘菌cDNAライブラリーを鋳型として、耐熱性DNA複製酵素PrimeSTAR Max DNA Polymerase(タカラバイオ社)を用いて、PCRでmlcR遺伝子を増幅した。このときPCRは増幅効率を高めるために2種類のリバースプライマーを用いて2段階で行った。1回目のPCRは、5’末端側に制限酵素XbaI、BglII切断サイトを含むフォワードプライマー(配列番号16:mlcR−FW 5’−GGTCTAGAGATCTATGGCCTCAAC−3’と、3’末端側にRBS及びスペーサーの一部の配列の相補配列を含むリバースプライマー(配列番号17:mlcR−RV1 5’−CCACCTCCTTTCTTACTGAAGAG−3’)を設計して用いた。2回目のPCRは、上記フォワードプライマー(配列番号16:mlcR−FW)と、3’末端側にRBS、スペーサーの全配列及びBamHI切断サイトの相補配列を含むリバースプライマー(配列番号18:mlcR−RV2 5’−TAGGATCCACCACCTCCTTTC−3’)を設計して用いた。mlcR遺伝子と上記フォワードプライマー、リバースプライマーの位置関係を示した図を図1に示す。
(2) Preparation of mlcR, RBS, Spacer, and GFP Expression Plasmid Vector “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19” (2-1) Amplification of mlcR Gene Cellularity prepared by the present inventors based on a known method Using the slime mold cDNA library as a template, the mlcR gene was amplified by PCR using the thermostable DNA replication enzyme PrimeSTAR Max DNA Polymerase (Takara Bio Inc.). At this time, PCR was performed in two steps using two types of reverse primers to increase the amplification efficiency. In the first PCR, a forward primer containing restriction sites XbaI and BglII at the 5 ′ end (SEQ ID NO: 16: mlcR-FW 5′-GGTCTAGAGATCTATGGCCTCAAC-3 ′, and a part of RBS and a part of the spacer at the 3 ′ end) A reverse primer (SEQ ID NO: 17: mlcR-RV1 5′-CCACCCTCCTTTCTTACTGAAGAG-3 ′) containing the complementary sequence of the following sequence was designed and used: The second PCR was performed using the forward primer (SEQ ID NO: 16: mlcR-FW) And a reverse primer (SEQ ID NO: 18: mlcR-RV2 5'-TAGGATCCACCACCCTCCTTTC-3 ') containing RBS, the entire sequence of the spacer and the complementary sequence of the BamHI cleavage site on the 3' end side was designed and used. Above Forward primer, a diagram illustrating the positional relation of the reverse primer shown in Figure 1.

(2−2)mlcR、RBS、スペーサー、及びGFP発現プラスミドベクターの作製
上記で得られたmlcR遺伝子の増幅産物をアガロースゲル電気泳動し、分離及び精製後、BglII及びBamHIを用いて制限酵素消化し、同様にBglIIで消化した上記プラスミドベクター「GFP−pUC19」とライゲーションを行い、プラスミドベクター「mlcR480G−RBS−Spacer−GFP−pUC19」を作製した。さらに、大腸菌K−12由来株のHST08(タカラバイオ社)に上記プラスミドベクター「mlcR480G−RBS−Spacer−GFP−pUC19」を導入し、アンピシリン含有LB寒天培地で培養して形質転換を行なった。得られた形質転換体をさらにアンピシリン含有LB培地で培養後、市販のプラスミドベクター精製キット:FastGene Plasmid Mini(日本ジェネティクス社)によりプラスミドベクター「mlcR480G−RBS−Spacer−GFP−pUC19」を精製した。
(2-2) Preparation of mlcR, RBS, spacer and GFP expression plasmid vector The amplification product of the mlcR gene obtained above was subjected to agarose gel electrophoresis, separated and purified, and then digested with BglII and BamHI. Similarly, the plasmid vector "GFP-pUC19" digested with BglII was ligated to prepare a plasmid vector "mlcR480G-RBS-Spacer-GFP-pUC19". Furthermore, the above plasmid vector "mlcR480G-RBS-Spacer-GFP-pUC19" was introduced into HST08 (Takara Bio Inc.) derived from Escherichia coli K-12, and the cells were transformed by ampicillin-containing LB agar medium. The obtained transformant was further cultured in an LB medium containing ampicillin, and then a plasmid vector "mlcR480G-RBS-Spacer-GFP-pUC19" was purified using a commercially available plasmid vector purification kit: FastGene Plasmid Mini (Nippon Genetics).

なお、配列番号17に示すmlcR−RV1の3〜8番目の6塩基、及び配列番号18に示すmlcR−RV2の12〜17番目の6塩基はRBS(リボソーム結合サイト)の相補配列、配列番号17に示すmlcR−RV1の1〜2番目の塩基はスペーサー配列の一部の相補配列、配列番号18に示すmlcR−RV2の3〜11番目の塩基はスペーサー配列の相補配列である。   The 6th to 8th bases of mlcR-RV1 shown in SEQ ID NO: 17 and the 12th to 17th bases of mlcR-RV2 shown in SEQ ID NO: 18 are complementary sequences of RBS (ribosome binding site), SEQ ID NO: 17 Are the complementary sequences of a part of the spacer sequence, and the 3rd to 11th bases of the mlcR-RV2 shown in SEQ ID NO: 18 are the complementary sequence of the spacer sequence.

ここで、上記のmlcR−RV1及びmlcR−RV2プライマーを使うことによって配列番号1に示すmlcRをコードするポリヌクレオチドの480位に塩基置換(本来アデニン(A)がグアニン(G))が生じる。そこで、生じた塩基置換を修正(グアニン(G)をアデニン(A)に修正)するために、フォワードプライマー:mlcR−repair−FW(配列番号19:5’−TTCAGTAAAAAAGGAGGTGGTGGAT−3’)及びリバースプライマー:mlcR−repair−RV(配列番号20:5’−TCCTTTTTTACTGAAGAGAGTATTAACGAAAAG−3’)を用いたInverse PCRにより増幅した。増幅産物を大腸菌K−12由来株のHST08(タカラバイオ社)に導入してアンピシリン含有LB寒天培地で培養して形質転換を行なった。得られた形質転換体をさらにアンピシリン含有LB培地で培養後、上記と同様の方法でプラスミドベクターを精製し、プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」を得た。得られたプラスミドベクターのマップを図2に示す。図2中、CAPはcatabolite activator protein binding site、Placはlac promoter、lacOはlac operatorを示す。   Here, by using the above-mentioned mlcR-RV1 and mlcR-RV2 primers, a base substitution (adenine (A) is originally guanine (G)) occurs at position 480 of the polynucleotide encoding mlcR shown in SEQ ID NO: 1. Therefore, in order to correct the generated base substitution (correct guanine (G) to adenine (A)), a forward primer: mlcR-repair-FW (SEQ ID NO: 19: 5′-TTCAGTAAAAAAGGAGGTGGGTGGAT-3 ′) and a reverse primer: Amplification was carried out by inverse PCR using mlcR-repair-RV (SEQ ID NO: 20: 5'-TCCTTTTTTTACTGAAGAGAGTATTAACGAAAAG-3 '). The amplification product was introduced into HST08 (Takara Bio Inc.) derived from Escherichia coli K-12 and cultured on an LB agar medium containing ampicillin for transformation. After the obtained transformant was further cultured in an LB medium containing ampicillin, the plasmid vector was purified in the same manner as described above to obtain a plasmid vector "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19". FIG. 2 shows a map of the obtained plasmid vector. In FIG. 2, CAP indicates a catabolite activator protein binding site, Plac indicates a lac promoter, and lacO indicates a lac operator.

(3)RBS、スペーサー、及びGFP発現プラスミドベクター「RBS−Spacer−pUC19」の作製
mlcRなしのコントロールとして、上記プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」をテンプレートとして、mlcRをコードするポリヌクレオチドの3’末端のさらに3’側のグアニン(G)を含むフォワードプライマー:RBS−FW(配列番号21:5’−ATTCTAGAGGAGGTGGTGGATC−3’)と上記リバースプライマー:GFP_REV(配列番号15)を用いてPCRにより増幅後、制限酵素(XbaI、BamHI)処理したpUC19に挿入して、プラスミドベクター「RBS−Spacer−pUC19」を作製した。
(3) Preparation of RBS, Spacer, and GFP Expression Plasmid Vector “RBS-Spacer-pUC19” As a control without mlcR, a plasmid encoding mlcR was prepared using the above plasmid vector “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19” as a template. Using a forward primer containing guanine (G) further 3 ′ to the 3 ′ end of the nucleotide: RBS-FW (SEQ ID NO: 21: 5′-ATTCTAGAGGAGGTGGTGGGATC-3 ′) and the reverse primer: GFP_REV (SEQ ID NO: 15) After amplification by PCR, the plasmid was inserted into pUC19 treated with restriction enzymes (XbaI, BamHI) to prepare a plasmid vector "RBS-Spacer-pUC19".

(4)欠損mlcR−GFPキメラ遺伝子の作製
上記(2)で作製したプラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」を鋳型に、mlcR遺伝子の全長483bpにおける3’末端(停止コドンは含まず)から10、20、25、30、40、45、60、74,110、235、265、355bpの部分塩基配列をPCRによって増幅し、mlcR遺伝子の5’末端側から所定の領域を欠損させた欠損mlcR−GFPキメラ遺伝子断片(それぞれ順にmlcR_R10、mlcR_R20、mlcR_R25、mlcR_R30、mlcR_R40、mlcR_R45、mlcR_R60、mlcR_R74、mlcR_R110、mlcR_R235、mlcR_R265、mlcR_R355断片)を作製した。PCRに用いたプライマーは、増幅産物の5’末端側にXbaI切断サイト、3’末端側にBamHI切断サイトを含むように設計した。
(4) Preparation of defective mlcR-GFP chimeric gene Using the plasmid vector “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19” prepared in the above (2) as a template, the 3 ′ end (not including the stop codon) of the full length 483 bp of the mlcR gene ) To 10, 20, 25, 30, 40, 45, 60, 74, 110, 235, 265, 355 bp were amplified by PCR to delete a predetermined region from the 5 ′ end of the mlcR gene. Deficient mlcR-GFP chimeric gene fragments (in order, respectively, mlcR_R10, mlcR_R20, mlcR_R25, mlcR_R30, mlcR_R40, mlcR_R45, mlcR_R60, mlcR_R74, mlcR_R110, mlcR_R235, mlcR_R265 and 5cR_R were prepared) Primers used for PCR were designed to include an XbaI cleavage site at the 5 ′ end of the amplification product and a BamHI cleavage site at the 3 ′ end.

得られたそれぞれのmlcRの部分塩基配列をXbaI及びBamHIで消化し、その後同じXbaI及びBamHIで制限酵素処理したpUC19とライゲーションすることで、プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」における配列番号1に示すmlcRの全長(full)を、mlcRの5’末端から所定の領域を欠損させた部分塩基配列(配列番号2〜13)に置き換えたプラスミドベクター「mlcR_10−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_20−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_25−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_30−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_40−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_45−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_60−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_74−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_110−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_235−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_265−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_355−RBS−Spacer−GFP−pUC19」を作製した。   The obtained partial base sequence of mlcR was digested with XbaI and BamHI, and then ligated with pUC19 treated with the same XbaI and BamHI, thereby obtaining the sequence in the plasmid vector “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19”. A plasmid vector “mlcR — 10-RBS-Spacer-GFP-pUC19” in which the full length (full) of mlcR shown in No. 1 was replaced with a partial base sequence (SEQ ID NOs: 2 to 13) in which a predetermined region was deleted from the 5 ′ end of mlcR. "MlcR_20-RBS-Spacer-GFP-pUC19" "mlcR_25-RBS-Spacer-GFP-pUC19" "mlcR_30-RBS-Spacer-GFP-pUC19" "mlcR_40-RBS-Spa" er-GFP-pUC19 "" mlcR_45-RBS-Spacer-GFP-pUC19 "" mlcR_60-RBS-Spacer-GFP-pUC19 "" mlcR_74-RBS-Spacer-GFP-pUC19 "" mlcR_110-RBS-SpaceC-GFP-GFP- "MlcR_235-RBS-Spacer-GFP-pUC19", "mlcR_265-RBS-Spacer-GFP-pUC19" and "mlcR_355-RBS-Spacer-GFP-pUC19" were prepared.

(5)mlcR、RBS、及びmRuby3発現プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−mRuby−pUC19」の作製
上記mEGFP遺伝子の代わりにmRuby3遺伝子(Bajar, B.T. et al., 2016. Improving brightness and photostability of green and red fluorescent proteins for live cell imaging and FRET reporting. Sci Rep, 6, p.20889.)を用いた以外は、上記と同様の用法を行って、「mlcR−RBS−Spacer−mRuby−pUC19」を作製した。
(5) Construction of mlcR, RBS, and mRuby3 expression plasmid vector "mlcR-RBS-Spacer-mRuby-pUC19" Instead of the mEGFP gene, the mRuby3 gene (Bajar, BT et al., 2016. Improving brightness and photostability of green and red fluorescent proteins for live cell imaging and FRET reporting. Sci Rep, 6, p.20889.), but using the same method as described above to prepare “mlcR-RBS-Spacer-mRuby-pUC19”. .

[蛍光顕微鏡観察]
カバーガラス(24×60mm:松浪硝子工業)に大腸菌培養液を5μL滴下し、その上に1.5%アガロース片(8×8×1mm)を被せ、さらにカバーガラス(18×18mm:松浪硝子工業)を被せ、励起光源として水銀ランプが搭載された倒立型蛍光顕微鏡(Nikon)を用いて、観察を行なった。mEGFP又はmRuby3の蛍光のZ scoreは、以下のように計算した。なお、大腸菌の蛍光値は、大腸菌内の任意の1箇所を代表値として用いた。背景蛍光は、カバーガラス上で大腸菌が観察されない任意箇所を用いた。
[Fluorescence microscope observation]
5 μL of Escherichia coli culture solution was dropped onto a cover glass (24 × 60 mm: Matsunami Glass Industry), a 1.5% agarose piece (8 × 8 × 1 mm) was put thereon, and further a cover glass (18 × 18 mm: Matsunami Glass Industry) ) And observed using an inverted fluorescence microscope (Nikon) equipped with a mercury lamp as an excitation light source. The Z score of mEGFP or mRuby3 fluorescence was calculated as follows. In addition, the fluorescence value of Escherichia coli used any one place in Escherichia coli as a representative value. As the background fluorescence, an arbitrary portion where Escherichia coli was not observed on the cover glass was used.

Z score=(大腸菌の蛍光値−10箇所の背景蛍光の平均値)/(10箇所の背景蛍光の標準偏差) Z score = (fluorescence value of Escherichia coli−average value of background fluorescence at 10 places) / (standard deviation of background fluorescence at 10 places)

[大腸菌の増殖測定]
分光光度計(島津製作所)を用いて、600nmでの吸光度を測定し求めた。
[Escherichia coli proliferation measurement]
The absorbance at 600 nm was measured using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation).

[実施例1]形質転換体の観察
上記プラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」で形質転換した大腸菌(mlcR−GFP/pUC19株)、及びコントロールとして上記プラスミドベクター「GFP−pUC19」で形質転換した大腸菌(GFP/pUC19株)をLB寒天培地に塗布して37℃で一晩暗黒環境下にて培養し、青色LED照射下で撮影した写真を図3に示す。図3中、左上がGFP/pUC19株、右下がmlcR−GFP/pUC19株である。
[Example 1] Observation of transformant Escherichia coli (mlcR-GFP / pUC19 strain) transformed with the above plasmid vector "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19", and the above plasmid vector "GFP-pUC19" as a control Transformed Escherichia coli (GFP / pUC19 strain) was spread on an LB agar medium, cultured overnight at 37 ° C. in a dark environment, and photographed under blue LED irradiation is shown in FIG. In FIG. 3, the upper left is the GFP / pUC19 strain, and the lower right is the mlcR-GFP / pUC19 strain.

さらに、LB培地を加えたカルチャーチューブに、上記で緑色蛍光を発することが確認されたコロニーを加えて一晩暗黒環境下にて培養後、大腸菌培養液を上述の蛍光顕微鏡観察方法によって観察した結果を図4に示す。   Furthermore, a colony confirmed to emit green fluorescence was added to the culture tube to which the LB medium had been added, and after culturing overnight in a dark environment, the E. coli culture was observed by the above-mentioned fluorescence microscope observation method. Is shown in FIG.

図3、図4より、mlcR−GFP/pUC19株では、LB培地で培養するだけで恒常的に緑色蛍光を発することが確認された。したがって、GFPをコードするポリヌクレオチドの上流にmlcR遺伝子及びRBSをコードするポリヌクレオチドを配置するだけでGFPを発現させることが可能であることが明らかとなった。   3 and 4, it was confirmed that the mlcR-GFP / pUC19 strain constantly emits green fluorescence only by culturing in the LB medium. Therefore, it was clarified that GFP can be expressed only by placing the polynucleotide encoding the mlcR gene and the RBS upstream of the polynucleotide encoding GFP.

なお、上記における「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」の代わりに上記「mlcR480G−RBS−Spacer−GFP−pUC19」で大腸菌を形質転換した場合も、同様に恒常的に緑色蛍光を発し、GFPが発現していることが確認された(図示なし)。すなわち、mlcRをコードする塩基配列の一部が変異した配列であっても緑色蛍光を発し、GFPが発現していることに影響はないことが確認された。   In the case where E. coli was transformed with the above-mentioned "mlcR480G-RBS-Spacer-GFP-pUC19" instead of the above-mentioned "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19", similarly, green fluorescence was constantly emitted, and GFP was also emitted. Was confirmed to be expressed (not shown). That is, it was confirmed that even a sequence in which a part of the nucleotide sequence encoding mlcR was mutated emitted green fluorescence, and had no effect on the expression of GFP.

さらに、上記における「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」の代わりに「mlcR−RBS−Spacer−mRuby−pUC19」で大腸菌を形質転換した以外は、上記と同様の方法で蛍光顕微鏡観察を行った。結果を図5に示す。図5に示すように、mRuby3をコードするポリヌクレオチドの上流にmlcR遺伝子及びRBSをコードするポリヌクレオチドを配置するだけで、赤色蛍光を発し、mRuby3が発現していることが可能であることが明らかとなった。   Furthermore, fluorescence microscopy was performed in the same manner as described above, except that E. coli was transformed with “mlcR-RBS-Spacer-mRuby-pUC19” instead of “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19”. . FIG. 5 shows the results. As shown in FIG. 5, it is clear that it is possible to emit red fluorescence and express mRuby3 only by arranging the mlcR gene and the polynucleotide encoding RBS upstream of the polynucleotide encoding mRuby3. It became.

また、上記のようにGFP、mRubyのいずれを発現させた場合にも、翻訳促進効果のあるmlcR遺伝子及びRBSをコードするポリヌクレオチドは、GFP又はmRubyをコードするポリヌクレオチドの上流、すなわち非翻訳領域に含むように設計されているため、発現したGFP又はmRubyに変異は生じていない。   In addition, regardless of whether GFP or mRuby is expressed as described above, the polynucleotide encoding the mlcR gene and RBS having a translation promoting effect is located upstream of the polynucleotide encoding GFP or mRuby, ie, the untranslated region. No mutation has occurred in the expressed GFP or mRuby.

[実施例2]欠損mlcR−GFP形質転換体の蛍光強度
mlcR全長の塩基配列の代わりに、mlcRの5’末端から所定の領域を欠損させた部分塩基配列に置き換えたそれぞれのプラスミドベクターを用い、実施例1と同様の方法で大腸菌K−12由来株のHST08に形質転換して培養し、GFPの蛍光強度を蛍光顕微鏡で観察した結果を図6に示す。図6中、(a)はmlcRの欠損部位を表す図であり、(b)はそれぞれのプラスミドベクターで形質転換した株のGFP蛍光強度(Z score)を示す図である。また、図6中「mlcR_10」、「mlcR_20」「mlcR_25」「mlcR_30」「mlcR_40」「mlcR_45」「mlcR_60」「mlcR_74」「mlcR_110」「mlcR_235」「mlcR_265」「mlcR_355」、「mlcR_full」はそれぞれ上記で作製したプラスミドベクター「mlcR_10−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、「mlcR_20−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_25−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_30−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_40−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_45−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_60−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_74−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_110−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_235−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_265−RBS−Spacer−GFP−pUC19」「mlcR_355−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」で形質転換した株を表す。さらに、GFPはプラスミドベクターGFP/pUC19株、RBS+Spacerはプラスミドベクター「RBS−Spacer−pUC19」で形質転換した株を表す。
[Example 2] Fluorescence intensity of defective mlcR-GFP transformant Instead of the full-length nucleotide sequence of mlcR, each plasmid vector was replaced with a partial nucleotide sequence in which a predetermined region was deleted from the 5 'end of mlcR. Escherichia coli K-12-derived strain HST08 was transformed and cultured in the same manner as in Example 1, and the results of observation of the fluorescence intensity of GFP with a fluorescence microscope are shown in FIG. In FIG. 6, (a) is a diagram showing the site of deletion of mlcR, and (b) is a diagram showing the GFP fluorescence intensity (Z score) of the strain transformed with each plasmid vector. Further, in FIG. 6, “mlcR_10”, “mlcR_20”, “mlcR_25”, “mlcR_30”, “mlcR_40”, “mlcR_45”, “mlcR_60”, “mlcR_74”, “mlcR_110”, “mlcR_235”, “mlcR_265”, “mlcR_265”, “mlcR_355”, and “ulc” are respectively ulC_lC. The prepared plasmid vectors "mlcR_10-RBS-Spacer-GFP-pUC19", "mlcR_20-RBS-Spacer-GFP-pUC19", "mlcR_25-RBS-Spacer-GFP-pUC19", "mlcR_30-RBS-Spacer-GFP-pUC19" mlcR_40-RBS-Spacer-GFP-pUC19 "" mlcR_45-RBS-Spacer-GFP-pUC19 " mlcR_60-RBS-Spacer-GFP-pUC19, mlcR_74-RBS-Spacer-GFP-pUC19, mlcR_110-RBS-Spacer-GFP-pUC19, mlcR_235-RBS-Spacer-GFP-pUC19, The strains transformed with "GFP-pUC19", "mlcR_355-RBS-Spacer-GFP-pUC19" and "mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19" are shown. Further, GFP represents a strain transformed with the plasmid vector GFP / pUC19, and RBS + Spacer represents a strain transformed with the plasmid vector "RBS-Spacer-pUC19".

図6(b)に示すように、mlcR遺伝子の5’末端側の一部を欠損してもGFPの蛍光が観察され、GFPが発現していることが確認できた。特に、蛍光強度に関して、mlcRの3’末端から10塩基の部分塩基配列を用いた場合、コントロールのRBS+Spacerと比較して27倍ものZ scoreを有していた。また、mlcR遺伝子の3’末端から40塩基、235塩基、265塩基の部分配列を用いた場合、部分塩基配列にも関わらずmlcR遺伝子全長を用いた場合と同様のZ scoreを有し、mlcR遺伝子の3’末端から25塩基の部分塩基配列を用いた場合には、mlcR遺伝子全長を用いた場合の約2倍ものZ scoreを有していた。また、図6(b)に示すように、「RBS+Spacer」や「GFP」ではほとんど蛍光が見られなかった。かかる結果より、配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(mlcR)をコードする塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列を含むポリヌクレオチドと、リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドにより、リボソーム結合サイトの下流にある遺伝子を高発現させることが可能であることが明らかとなった。   As shown in FIG. 6 (b), GFP fluorescence was observed even when a part of the 5c end of the mlcR gene was deleted, and it was confirmed that GFP was expressed. In particular, with respect to the fluorescence intensity, when a partial base sequence of 10 bases from the 3 'end of mlcR was used, the Z score was 27 times as large as that of the control RBS + Spacer. Further, when a partial sequence of 40 bases, 235 bases, and 265 bases from the 3 ′ end of the mlcR gene is used, it has the same Z score as when the full length of the mlcR gene is used regardless of the partial base sequence, and the mlcR gene When the partial base sequence of 25 bases from the 3 'end of was used, the Z score was about twice as large as that when the full length of the mlcR gene was used. Further, as shown in FIG. 6 (b), almost no fluorescence was observed in “RBS + Spacer” and “GFP”. From these results, the polynucleotide containing at least the 474th to 483rd nucleotides of the nucleotide sequence encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1 and the polynucleotide encoding the ribosome binding site, It became clear that the downstream gene can be highly expressed.

[実施例3]GFPの発現による生育とプラスミドベクター収量への影響
GFPを発現させることよる宿主細胞の生育への悪影響がないか調べた。まず、GFP発現の有無における菌の生育速度を比較した。培養はLB培地で行った。その結果、GFP蛍光なしの株(pUC19株:プラスミドベクター「pUC19」で形質転換した株)の生育とGFP蛍光ありの株(mlcR−GFP/pUC19株)の生育は同程度であった(図7A)。図7A中、横軸は培養時間、縦軸は培養開始時を1とした場合の相対細胞密度(relative cell density)を吸光度測定した結果である。また、それぞれの株から公知の手法でプラスミドベクターを精製し、プラスミドベクターの収量を比較した。プラスミドベクターの収量は、分光光度計(島津製作所社)を用いて、260nmでの吸光度を測定し求めた。その結果、GFP蛍光ありの株(mlcR−GFP/pUC19株)の方が平均的にGFP蛍光なしのpUC19株に対して収量が約2倍であった(図7B)。上記結果から、GFP発現による生育に対する悪影響は観察されず、かつプラスミドベクターの収量が多いことが明らかとなった。
Example 3 Effect of GFP Expression on Growth and Yield of Plasmid Vector It was examined whether there was any adverse effect on the growth of host cells by expressing GFP. First, the growth rates of bacteria with and without GFP expression were compared. Culture was performed in LB medium. As a result, the growth of a strain without GFP fluorescence (pUC19 strain: a strain transformed with the plasmid vector “pUC19”) and that of a strain with GFP fluorescence (mlcR-GFP / pUC19 strain) were comparable (FIG. 7A). ). In FIG. 7A, the horizontal axis represents the culture time, and the vertical axis represents the results of absorbance measurement of relative cell density when the culture start time was set to 1. Further, a plasmid vector was purified from each strain by a known method, and the yield of the plasmid vector was compared. The yield of the plasmid vector was determined by measuring the absorbance at 260 nm using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation). As a result, the yield of the strain with GFP fluorescence (mlcR-GFP / pUC19 strain) was about twice as high as that of the pUC19 strain without GFP fluorescence (FIG. 7B). From the above results, it was clarified that no adverse effect on the growth due to GFP expression was observed, and that the yield of the plasmid vector was large.

[実施例4]グルコースによる発現量の制御
大腸菌を利用して発現を行う際には、発現量を制御、すなわち発現量を高めたり、発現量を抑制する必要がある場合も生じる。上記実施例で用いたpUC19ベクターは図2に示すようにCAP、lac promoter及びlac operatorを有しているので、グルコースにより発現の制御(カタボライトリプレッション)ができるか否かを調べた。
[Example 4] Control of expression level by glucose When expression is performed using Escherichia coli, it may be necessary to control the expression level, that is, to increase the expression level or to suppress the expression level. Since the pUC19 vector used in the above Examples has CAP, lac promoter, and lac operator as shown in FIG. 2, it was examined whether or not the expression could be controlled (catabolite repression) by glucose.

上記実施例で作製した4種類のプラスミドベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、「mlcR_25−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、「mlcR_10−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、及び「RBS−Spacer−pUC19」を公知の手法によって作製したケミカルコンピテント大腸菌BL21(DE3)株(コスモバイオ社)に導入し、アンピシリン及び1%グルコース含有LB培地、又はアンピシリン含有、グルコース不含LB培地にて一晩培養した。培養後の培養液を上記と同様の方法で倒立型蛍光顕微鏡を用いて、GFPの蛍光のZ scoreを求めた。結果を図8に示す。図8中、黒カラムがグルコース含有、白カラムがグルコース不含である。   Four types of plasmid vectors “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19”, “mlcR_25-RBS-Spacer-GFP-pUC19”, “mlcR_10-RBS-Spacer-GFP-pUC19”, and “RBS” prepared in the above Examples. -Spacer-pUC19 "was introduced into a chemically competent E. coli BL21 (DE3) strain (Cosmo Bio Inc.) prepared by a known method, and the LB medium containing ampicillin and 1% glucose, or the LB medium containing ampicillin and glucose free. Cultured overnight. The GFP fluorescence Z score of the culture solution after the culturing was determined using an inverted fluorescence microscope in the same manner as described above. FIG. 8 shows the results. In FIG. 8, the black column contains glucose and the white column does not contain glucose.

図8に示すようにグルコースなしの場合、mlcR遺伝子を含む本件ベクターを用いれば、GFPを高発現していることが明らかとなった。具体的には、Z scoreとしてRBSのみの場合と比較してmlcR_10を有している場合で3.4倍、mlcR_25を有している場合で8.4倍、mlcR全長を有している場合で6.3倍も高発現していた。一方、グルコースを加えるといずれも発現が抑制されていた。したがって、培地中のグルコース量を調整することで、タンパク質の発現を制御可能であることが確認できた。   As shown in FIG. 8, in the absence of glucose, it was revealed that GFP was highly expressed using the present vector containing the mlcR gene. Specifically, as compared with the case where only RBS is used as the Z score, it is 3.4 times when it has mlcR_10, 8.4 times when it has mlcR_25, and when it has the full length of mlcR. 6.3 times as high. On the other hand, when glucose was added, the expression was all suppressed. Therefore, it was confirmed that protein expression can be controlled by adjusting the amount of glucose in the medium.

[実施例5]IPTGによる発現量の制御
上記実施例で用いたpUC19ベクターは図2に示すようにlac promoter及びlac operatorを有しているので、IPTGにより発現の制御ができるか否かを調べた。
[Example 5] Control of expression level by IPTG Since the pUC19 vector used in the above example has a lac promoter and a lac operator as shown in Fig. 2, it was examined whether the expression could be controlled by IPTG. Was.

上記実施例で作製した4種類のベクター「mlcR−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、「mlcR_25−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、「mlcR_10−RBS−Spacer−GFP−pUC19」、及び「RBS−Spacer−pUC19」を大腸菌BL21(DE3)株(コスモバイオ社製)に導入し、アンピシリン及び1%グルコース含有LB培地にて一晩培養した。その培養液の一部を、アンピシリン及び1mM IPTG含有、グルコース不含LB培地、又はアンピシリン含有、グルコース不含LB培地(IPTGなし)にてさらに培養した。培養後の培養液を上記と同様の方法で倒立型蛍光顕微鏡を用いて、GFPの蛍光のZ scoreを求めた。結果を図9に示す。図9中、IPTGありを「W/」、IPTGなしを「W/O」と示す。また、横軸がグルコース不含LB培地での培養時間、縦軸がZ scoreである。   The four vectors “mlcR-RBS-Spacer-GFP-pUC19”, “mlcR_25-RBS-Spacer-GFP-pUC19”, “mlcR_10-RBS-Spacer-GFP-pUC19”, and “RBS-” "Spacer-pUC19" was introduced into Escherichia coli BL21 (DE3) strain (manufactured by Cosmo Bio) and cultured overnight in an LB medium containing ampicillin and 1% glucose. A part of the culture solution was further cultured in an LB medium containing ampicillin and 1 mM IPTG and containing no glucose, or an LB medium containing ampicillin and containing no glucose (without IPTG). The GFP fluorescence Z score of the culture solution after the culturing was determined using an inverted fluorescence microscope in the same manner as described above. FIG. 9 shows the results. In FIG. 9, "W /" indicates the presence of IPTG and "W / O" indicates the absence of IPTG. The horizontal axis is the culture time in the LB medium without glucose, and the vertical axis is Z score.

図9に示すようにIPTGなしでもmlcR遺伝子を含む本発明のベクターを用いれば、GFPを高発現していることが明らかとなった。また、IPTGを加えることによって、mlcR遺伝子の部分配列、特にmlcR遺伝子の全長483bpにおける3’末端(停止コドンは含まず)から25bpの部分塩基配列を含む本件ベクターを用いれば、より発現量が増えることが確認できた。したがって、培地中のIPTG量を調整することで、発現を制御可能であることが確認できた。   As shown in FIG. 9, it was revealed that the use of the vector of the present invention containing the mlcR gene even without IPTG resulted in high expression of GFP. In addition, by adding IPTG, the expression level can be further increased by using the present vector containing the partial base sequence of the mlcR gene, particularly the partial base sequence of 25 bp from the 3 'end (not including the stop codon) in the full length 483 bp of the mlcR gene. That was confirmed. Therefore, it was confirmed that the expression could be controlled by adjusting the amount of IPTG in the medium.

なお、上記実施例の結果を踏まえて、1)pUCベクターを使って、IPTGなしの培地でもGFP発現が確認できる;2)この時、pUCベクターではLacI−LacOによる転写抑制機能が働いている(この抑制は完全なものではなく、転写されてしまう”モレ”があることが知られている);3)この状況下で、mlcRが接続されていることで平時(mlcRなし)では確認できないGFP発現が観察される;ということは「上記(1)又は(2)記載のポリヌクレオチドと、リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドを備えていれば、発現対象のタンパク質の翻訳が促進されている」と考えられる。   In addition, based on the results of the above Examples, 1) GFP expression can be confirmed even in a medium without IPTG using the pUC vector; 2) At this time, the transcription suppression function of LacI-LacO works in the pUC vector ( It is known that this suppression is not complete and there is "more" to be transcribed); 3) Under these circumstances, GFP which cannot be confirmed in normal times (without mlcR) due to the connection of mlcR Expression is observed; that is, "if the polynucleotide of the above (1) or (2) and the polynucleotide encoding the ribosome binding site are provided, the translation of the protein to be expressed is promoted." it is conceivable that.

本件ベクターを用いれば、原核生物を用いて有用なタンパク質の生産が可能となる。   Use of the present vector enables production of useful proteins using prokaryotes.

Claims (7)

以下の(1)又は(2)記載のポリヌクレオチドと、リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと、発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドとを順次備えた原核生物用発現ベクター。
(1)配列番号1に示すミオシン調節軽鎖(myosin regulatory light chain:mlcR)をコードするポリヌクレオチドの全長又は部分配列であって、前記配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(2)上記(1)記載のポリヌクレオチドと少なくとも90%以上の配列同一性を有するポリヌクレオチド;
A prokaryotic expression vector comprising, in order, a polynucleotide according to the following (1) or (2), a polynucleotide encoding a ribosome binding site, and a polynucleotide encoding a protein to be expressed.
(1) The full length or partial sequence of a polynucleotide encoding the myosin regulatory light chain (mlcR) shown in SEQ ID NO: 1, which is at least the 474-483rd base of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. A polynucleotide comprising the sequence;
(2) a polynucleotide having at least 90% or more sequence identity with the polynucleotide of (1);
リボソーム結合サイトをコードするポリヌクレオチドと、発現対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドの間に4〜20塩基のスペーサー配列を備えることを特徴とする請求項1記載の原核生物用発現ベクター。 The prokaryotic expression vector according to claim 1, further comprising a spacer sequence of 4 to 20 bases between the polynucleotide encoding the ribosome binding site and the polynucleotide encoding the protein to be expressed. 配列番号1に示す塩基配列の少なくとも474〜483番目の塩基配列が、配列番号2に示す塩基配列であることを特徴とする請求項1又は2記載の原核生物用発現ベクター。 The prokaryotic expression vector according to claim 1 or 2, wherein at least the base sequence at positions 474 to 483 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. 原核生物が大腸菌(Escherichia coli)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の原核生物用発現ベクター。 The prokaryotic expression vector according to any one of claims 1 to 3, wherein the prokaryotic organism is Escherichia coli. 請求項1〜4のいずれか記載の原核生物用発現ベクターを含有する原核生物。 A prokaryote containing the prokaryotic expression vector according to claim 1. 請求項5記載の原核生物を培養する工程と、培養した前記原核生物から発現対象のタンパク質を回収する工程を含む、タンパク質の生産方法。 A method for producing a protein, comprising a step of culturing the prokaryote according to claim 5 and a step of collecting a protein to be expressed from the cultured prokaryote. タンパク質を発現するためのキットであって、請求項1〜4のいずれか記載の原核生物用発現ベクターと、タンパク質を発現するための説明書を含むキット。
A kit for expressing a protein, comprising the prokaryotic expression vector according to any one of claims 1 to 4 and instructions for expressing the protein.
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