JP2021093966A - Methods of gene introduction to filamentous fungi and uses thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、糸状菌への遺伝子導入方法及びその利用に関する。 The present invention relates to a method for introducing a gene into a filamentous fungus and its use.
糸状菌は、日本酒、醤油などに使用する麹菌として知られるアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)に代表されるように、真核微生物のなかでもタンパク質分解酵素や糖化酵素を分泌生産する能力が高く、また、抗生物質の生産菌として知られるものもあって、古くから有用物質の生産に利用されている。近年では、全ゲノム情報の取得も容易となり、遺伝子工学的に糸状菌に改変を加えることで、異種タンパク質の大量生産のための宿主とするなど、更なる有用新菌株の創出へと、開発が進められている。 Filamentous fungi have a high ability to secrete and produce proteolytic enzymes and saccharifying enzymes among eukaryotic microorganisms, as represented by Aspergillus oryzae, which is known as aspergillus oryzae used in sake and soy sauce. Some of them are known as antibiotic-producing bacteria, and have been used for the production of useful substances for a long time. In recent years, it has become easier to obtain whole-genome information, and by genetically modifying filamentous fungi, it has been developed to create more useful new strains, such as using it as a host for mass production of heterologous proteins. It is being advanced.
糸状菌の有用新菌株に関し、例えば、本出願人は、野生株であるアスペルギルス・オリゼAOK27L株(株式会社秋田今野商店より入手可能)において、ウリジン/ウラシル生合成に関与するオロチジン 5’−リン酸デカルボキシラーゼをコードする遺伝子(pyrG遺伝子)の遺伝子破壊株であるアスペルギルス・オリゼHO1株(受託番号:NITE BP−01749)を造成し、開示している。HO1株は、pyrG遺伝子発現カセットを挿入したプラスミドや線状DNAなどを菌体内に導入する際、その栄養要求性によって形質転換体の選択培養を可能とする(特許文献1、2参照)。 Regarding useful new strains of filamentous fungi, for example, the applicant applied for orotidine 5'-phosphate involved in uridine / uracil biosynthesis in the wild strain Aspergillus oryzae AOK27L strain (available from Akita Konno Shoten Co., Ltd.). Aspergillus oryzae HO1 strain (accession number: NITE BP-01749), which is a gene-disrupted strain of the gene encoding decarboxylase (pyrG gene), has been created and disclosed. The HO1 strain enables selective culture of transformants according to their auxotrophy when introducing a plasmid or linear DNA into which a pyrG gene expression cassette is inserted into the cells (see Patent Documents 1 and 2).
更に、本出願人は、HO1株において、DNAの非相同組換えに関与するDNA ligase IVをコードする遺伝子(ligD遺伝子)の遺伝子破壊株であるアスペルギルス・オリゼHO2株(受託番号:NITE BP−01750)を造成し、開示している。HO2株は、ゲノムへの相同組換えのための配列を有するプラスミドや線状DNAなどを導入する際、非相同組換えの頻度を抑えて、ゲノムへの相同組換えの効率を高める(特許文献1、2参照)。 Furthermore, the applicant has submitted the Aspergillus oryzae HO2 strain (accession number: NITE BP-01750), which is a gene-disrupted strain of the gene encoding DNA ligase IV involved in DNA illegitimate recombination (ligD gene) in the HO1 strain. ) Has been created and disclosed. When introducing a plasmid or linear DNA having a sequence for homologous recombination into the genome, the HO2 strain suppresses the frequency of non-homologous recombination and enhances the efficiency of homologous recombination into the genome (Patent Document). See 1 and 2).
更に、本出願人は、HO2株において、菌体外に分泌される主だったプロテアーゼ及びペプチダーゼの酵素群の遺伝子発現を正に制御する転写因子であるPrtRをコードする遺伝子(prtR遺伝子)の遺伝子破壊株であるアスペルギルス・オリゼHO3株(受託番号:NITE BP−01954)を造成し、開示している。HO3株は、導入した遺伝子から発現するタンパク質の分解・排除を抑制し、生産量を向上する(特許文献1参照)。 Furthermore, Applicants are the genes of the gene encoding PrtR (prtR gene), which is a transcription factor that positively regulates the gene expression of the main protease and peptidase enzyme groups secreted outside the cells in the HO2 strain. Aspergillus oryzae HO3 strain (accession number: NITE BP-01954), which is a destructive strain, has been created and disclosed. The HO3 strain suppresses the degradation / elimination of proteins expressed from the introduced gene and improves the production amount (see Patent Document 1).
更に、本出願人は、HO2株において、上記転写因子であるPrtRをコードする遺伝子(prtR遺伝子)を破壊するとともに、菌体外酸性プロテアーゼをコードする遺伝子(pepA遺伝子)及び菌体外カルボキシペプチダーゼをコードする遺伝子(cpI遺伝子)の多重遺伝子破壊株であるアスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)を造成し、開示している。HO4株は、導入した遺伝子から発現するタンパク質の分解・排除を抑制し、生産量を向上する(特許文献2参照)。 Furthermore, in the HO2 strain, the applicant disrupts the gene encoding PrtR, which is the transcription factor (prtR gene), and also uses the gene encoding extracellular acidic protease (pepA gene) and extracellular carboxypeptidase. Aspergillus oryzae HO4 strain (accession number: NITE BP-01980), which is a multiple gene disruption strain of the encoding gene (cpI gene), has been created and disclosed. The HO4 strain suppresses the degradation / elimination of proteins expressed from the introduced gene and improves the production amount (see Patent Document 2).
更に、本出願人は、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)の菌体内に、人工転写因子の発現カセットを導入するとともに、外来タンパク質をコードする遺伝子を、上記人工転写因子が結合するためのシスエレメントを遺伝子発現プロモーターの上流域にタンデムに挿入したうえ、更に導入することによって、異種糖化酵素を高効率に生産する技術を実現している(特許文献3参照)。 Furthermore, the applicant has introduced an expression cassette of an artificial transcription factor into the cells of Aspergillus oryzae, and has provided a cis element for binding the gene encoding a foreign protein to the artificial transcription factor. By inserting it in tandem in the upstream region of the gene expression promoter and further introducing it, a technique for producing a heterologous saccharifying enzyme with high efficiency has been realized (see Patent Document 3).
一方、外来DNAのゲノムへの相同組換えに関し、DNAの非相同組換えに関与するku70やku80の遺伝子破壊によって、ゲノムへの相同組換えが高率化することが、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)や、また、他の糸状菌であるアスペルギルス・ソーヤ(Aspergillus sojae)、ニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)等で示されている(特許文献4、非特許文献1参照)。
On the other hand, regarding homologous recombination of foreign DNA to the genome, Aspergillus oryzae increases the rate of homologous recombination to the genome due to gene disruption of ku70 and ku80 involved in illegitimate recombination of DNA. ), And other filamentous fungi such as Aspergillus sojae and Neurospora crassa (see
以上に記した例からも、糸状菌の有用新菌株の創出には遺伝子工学的な改変の手法が有用であることが分かるが、一般に、外来DNAを糸状菌の菌体に取り込ませるには、酵素分解の処理等により細胞壁を脆弱化したうえ、当該外来DNAを作用させる必要があり、ことのとき、浸透圧を調整したソフトアガープレート等の固体培地上で、一定期間、細胞を壊さないよう維持して、脆弱化した細胞壁を回復させる処理を要した(非特許文献2参照)。 From the above examples, it can be seen that genetic engineering modification methods are useful for creating useful new strains of filamentous fungi, but in general, for incorporating foreign DNA into the bacterial cells of filamentous fungi, It is necessary to weaken the cell wall by enzymatic decomposition treatment and let the foreign DNA act on it. In this case, do not destroy the cells for a certain period of time on a solid medium such as a soft agar plate whose osmotic pressure has been adjusted. It was necessary to maintain and restore the weakened cell wall (see Non-Patent Document 2).
しかしながら、好気性微生物である糸状菌の培養において、寒天プレート上等での固体培養ではスクリーニングまでの工程全体で考えると、液体培養する場合に比べて菌の増殖にかかる期間が長期化し、よって、細胞壁の回復後の菌の増殖にも一定の時間がかかってしまうという問題があった。一方で、液体培養では流体の撹拌による機械的破壊によって菌の死滅を増長して、菌を安定的に増殖させることができなかった。 However, in the culture of filamentous fungi, which are aerobic microorganisms, the period required for bacterial growth is longer in solid culture on an agar plate or the like than in liquid culture, considering the entire process up to screening. There is a problem that it takes a certain amount of time for the bacteria to grow after the cell wall is restored. On the other hand, in liquid culture, the killing of bacteria was promoted by mechanical destruction by stirring the fluid, and the bacteria could not be grown stably.
よって、本発明の目的は、糸状菌の菌体に外来DNAを取り込ませるため脆弱化させた細胞壁の回復を、液体培養で行えるようにして、その回復期間を短縮し、もって、形質転換体のスクリーニングや得られた菌株の評価等の、一連のプロセスを効率よく行うことを可能にする、糸状菌への遺伝子導入方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to enable the recovery of the cell wall weakened in order to allow the cells of filamentous fungi to take up foreign DNA by liquid culture, shorten the recovery period, and thus to the transformant. It is an object of the present invention to provide a method for introducing a gene into a filamentous fungus, which enables an efficient series of processes such as screening and evaluation of the obtained strain.
上記目的を達成するために、本発明は、その第1の側面においては、
細胞壁を脆弱化させた糸状菌に、目的の遺伝子をコードするDNAを作用させる工程と、
前記DNAを作用させた糸状菌を液体培地中で液体培養する工程と、
を備えた糸状菌への遺伝子導入方法であって、
前記液体培地は、前記DNAを取り込んだ菌体を選択的に生育させるための選択培地であって、且つ、前記脆弱化させた糸状菌の細胞壁を培養するための浸透圧を有する該液体培地であり、
前記DNAは、糸状菌ゲノムへの相同組換えのための配列を有し、
前記糸状菌は、非相同組換えの頻度が低率化するように改変された糸状菌である
ことを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention, in the first aspect thereof,
The process of causing the DNA encoding the gene of interest to act on the filamentous fungus that has weakened the cell wall,
The step of culturing the filamentous fungus on which the DNA was allowed to act in a liquid medium and
It is a method of gene transfer into filamentous fungi equipped with
The liquid medium is a selective medium for selectively growing bacterial cells incorporating the DNA, and has an osmotic pressure for culturing the cell wall of the fragile filamentous fungus. Yes,
The DNA has a sequence for homologous recombination into the filamentous fungus genome.
The filamentous fungus provides a method for introducing a gene into a filamentous fungus, which is a filamentous fungus modified so as to reduce the frequency of illegitimate recombination.
上記糸状菌への遺伝子導入方法によれば、目的の遺伝子が導入された麹菌の菌体の選択と、外来DNAを取り込ませるためのプロトプラスト化等の脆弱化からの回復・増殖を、適当な浸透圧を有する選択培地中での液体培養により、1の作業により行うことができ、従来必要とされていた、固体培養による回復期間を短縮できる。そして、非相同組換えの頻度が低率化するように改変された糸状菌を用いるので、寒天プレート上での選択培地による形質転換体のコロニー分離作業を省略しても、おおよそ均一に外来遺伝子がゲノムに導入された菌体集団が得られる。よって、その後に菌体を単離したり、機能性を評価したりする際において、機能性発現のバラツキや単離菌体自体の性質のバラツキなどへの影響が少ない。 According to the above-mentioned gene transfer method into filamentous fungi, appropriate penetration of selection of cells of Aspergillus oryzae into which the target gene has been introduced and recovery / proliferation from fragility such as protoplastization for incorporating foreign DNA can be performed appropriately. By liquid culturing in a selective medium having pressure, it can be carried out by one operation, and the recovery period by solid culturing, which has been conventionally required, can be shortened. And since filamentous fungi modified to reduce the frequency of illegitimate recombination are used, even if the colony separation work of the transformant by the selective medium on the agar plate is omitted, the foreign gene is almost uniformly used. Is obtained as a bacterial cell population introduced into the genome. Therefore, when the cells are subsequently isolated and the functionality is evaluated, there is little influence on the variation in the expression of functionality and the variation in the properties of the isolated cells themselves.
上記目的を達成するために、本発明は、その第2の側面においては、上記糸状菌への遺伝子導入方法において、前記液体培地の浸透圧は、0.6Osm/L以上1.6Osm/L以下であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, in the second aspect of the present invention, in the method for introducing a gene into a filamentous fungus, the osmotic pressure of the liquid medium is 0.6Osm / L or more and 1.6Osm / L or less. It provides a method for introducing a gene into a filamentous fungus, which is characterized by the above.
上記目的を達成するために、本発明は、その第3の側面においては、上記糸状菌への遺伝子導入方法において、前記糸状菌は、麹菌であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, in the third aspect of the present invention, in the method for introducing a gene into a filamentous fungus, the filamentous fungus is a aspergillus. Is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は、その第4の側面においては、上記第3の側面における上記糸状菌への遺伝子導入方法において、前記麹菌は、ligD遺伝子の欠損株であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that, in the fourth aspect thereof, in the method for introducing a gene into the filamentous fungus in the third aspect, the aspergillus is a ligD gene-deficient strain. It provides a method for introducing a gene into a filamentous fungus.
上記目的を達成するために、本発明は、その第5の側面においては、上記糸状菌への遺伝子導入方法において、前記糸状菌は、アスペルギルス・オリゼHO1株(受託番号:NITE BP−01749)、アスペルギルス・オリゼHO2株(受託番号:NITE BP−01750)、アスペルギルス・オリゼHO3株(受託番号:NITE BP−01954)、又はアスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, in the fifth aspect of the present invention, in the method for introducing a gene into the filamentous fungus, the filamentous fungus is Aspergillus oryzae HO1 strain (accession number: NITE BP-01749). It is characterized by being Aspergillus oryzae HO2 strain (trust number: NITE BP-01750), Aspergillus oryzae HO3 strain (trust number: NITE BP-01954), or Aspergillus oryzae HO4 strain (trust number: NITE BP-01980). It provides a method for introducing a gene into Aspergillus oryzae.
一方、本発明は、その第6の側面においては、上記の糸状菌への遺伝子導入方法によって糸状菌に外来遺伝子を導入し、前記外来遺伝子を導入した糸状菌を用いて該導入した外来遺伝子の機能性を評価することを特徴とする遺伝子評価方法を提供するものである。 On the other hand, in the sixth aspect of the present invention, a foreign gene is introduced into a filamentous fungus by the above-mentioned method for introducing a gene into a filamentous fungus, and the introduced foreign gene is introduced using the filamentous fungus into which the foreign gene has been introduced. It provides a gene evaluation method characterized by evaluating functionality.
上記遺伝子評価方法によれば、上記した糸状菌への遺伝子導入方法を用いるので、個々の遺伝子導入の作業が迅速化され、機能未知の外来遺伝子の所定の機能性評価に基づいたスクリーニングや新菌株の探索等を、より効率的に行うことができる。 According to the above gene evaluation method, since the above-mentioned gene transfer method for filamentous fungi is used, the work of individual gene transfer is expedited, and screening and new strains based on a predetermined functional evaluation of a foreign gene of unknown function are performed. Can be searched more efficiently.
本発明によれば、糸状菌の菌体内に外来DNAを取り込ませるため脆弱化させた細胞壁の回復を、液体培養で行えるようにしたので、その回復期間を短縮することができる。よって、形質転換体のスクリーニングや得られた菌株の評価等の、一連のプロセスを効率よく行うことができる。 According to the present invention, the recovery period can be shortened because the recovery of the cell wall weakened in order to incorporate foreign DNA into the cells of the filamentous fungus can be performed by liquid culture. Therefore, a series of processes such as screening of transformants and evaluation of the obtained strain can be efficiently performed.
本発明は、細胞壁を脆弱化させた糸状菌に、目的の遺伝子をコードするDNAを作用させる工程と、そのDNAを作用させた糸状菌を液体培地中で液体培養する工程とを備えた糸状菌への遺伝子導入方法を提供するものである。 The present invention comprises a step of allowing a DNA encoding a target gene to act on a filamentous bacterium having a weakened cell wall, and a step of culturing the filamentous bacterium on which the DNA is acted in a liquid medium. It provides a method for introducing a gene into a cell.
本発明は、各種の糸状菌に適用可能であるが、典型的に、例えば、アスペルギルス属菌(Aspergillus)、ニューロスポラ属菌(Neurospora)、ペニシリウム属菌(Penicillium)、セファロスポリウム属菌(Cephalosporium)、アクレモニウム属菌(Acremonium)などを挙げることができる。なかでも、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)、アスペルギルス・ソーヤ(Aspergillus sojae)、アスペルギルス・アワモリ(Aspergillus awamori)、アスペルギルス・カワチ(Aspergillus kawachii)、アスペルギルス・ニジュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・グラウカス(Aspergillus glaucus)などのアスペルギルス属に属する糸状菌は、コウジカビ(麹菌)として知られ、日本酒、焼酎、泡盛、醤油、味噌,鰹節等の食品に由来するものであるので、好適に使用可能である。 The present invention is applicable to various filamentous fungi, but typically, for example, Aspergillus spp., Neurospora spp., Penicillium spp., Cephalosporium spp. ), Acremonium, etc. Among them, Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae, Aspergillus awamori, Aspergillus kawachii, Aspergillus kawachii, Aspergillus aspergillus aspergillus nidulans Filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus such as Aspergillus are known as Aspergillus (Aspergillus) and are derived from foods such as sake, shochu, awamori, soy sauce, miso, and sardine, and therefore can be suitably used.
ただし、本発明が適用される糸状菌は、非相同組換えの頻度が低率化するように改変された糸状菌である必要がある。これにより、菌体に取り込まれた外来DNAが非相同的にゲノムに導入されることが防がれ、選択培地で液体培養するだけで(寒天培地プレート上でのコロニー単離の作業を経なくても)、おおよそ均一に外来遺伝子がゲノムに導入された菌体集団が得られる。 However, the filamentous fungus to which the present invention is applied needs to be a filamentous fungus modified so that the frequency of illegitimate recombination is reduced. This prevents the foreign DNA taken up by the cells from being introduced into the genome asymmetrically, and simply cultures in liquid culture on a selective medium (without the work of colony isolation on an agar medium plate). Even), a bacterial cell population in which the foreign gene is introduced into the genome is obtained almost uniformly.
このような糸状菌の改変体は、非相同組換えに関与する遺伝子の破壊株を得るなどして、任意の糸状菌について入手することができる。非相同組換えに関与する遺伝子としては、DNA ligase IVをコードする遺伝子(ligD遺伝子)、DNA修復タンパクku70、ku80をコードする遺伝子などが挙げられる。遺伝子破壊は、通常の遺伝子工学的な手法によりなすことができる。あるいは、既存の分譲菌株や天然物から単離した菌株であっても、非相同組換えの頻度が低率化していれば、本発明における「非相同組換えの頻度が低率化するよう改変された」に含まれ、使用に支障はない。その低率化の目安としては、任意に偏りのない相同組換え用配列を有する線状DNA断片について、糸状菌の菌体に取り込ませたとき、糸状菌ゲノムへの組換え頻度が、おおむねシングルコピーが導入される程度に、非相同組換えの頻度が低率化していればよい。おおむねシングルコピーが導入されたかどうかの確認は、菌体からゲノムDNAを抽出してその量を定量し、既知のゲノムサイズのDNA量で除してゲノム抽出係数とし、一方で、その抽出したゲノムDNA中に含まれる導入DNAのコピー数をリアルタイムPCRなどにより定量して、それを前記ゲノム抽出係数で除することにより算定ことができる。その値は、例えば、0.5〜1.5であることが好ましく、0.8〜1.2であることがより好ましい。ただし、本発明にかかる遺伝子導入方法は、シングルコピーの導入の目的に限定されるものではなく、場合によっては、ゲノム当たり2コピー以上のマルチコピーで導入されることを予定して使用もよく、また、結果として、ゲノム当たり2コピー以上のマルチコピーで導入されることを排除するものではない。 Such variants of filamentous fungi can be obtained for any filamentous fungus, such as by obtaining a disrupted strain of a gene involved in illegitimate recombination. Examples of genes involved in illegitimate recombination include genes encoding DNA ligase IV (ligD gene), genes encoding DNA repair proteins ku70 and ku80, and the like. Gene disruption can be done by conventional genetic engineering techniques. Alternatively, even for an existing condominium strain or a strain isolated from a natural product, if the frequency of illegitimate recombination is low, the present invention is modified so that the frequency of illegitimate recombination is low. It is included in "It was done" and there is no problem in using it. As a guideline for reducing the rate, when a linear DNA fragment having an arbitrarily unbiased sequence for homologous recombination is incorporated into a filamentous fungus cell, the frequency of recombination into the filamentous fungus genome is generally single. It suffices if the frequency of non-homologous recombination is reduced to the extent that a copy is introduced. To confirm whether or not a single copy has been introduced, genomic DNA is extracted from the cells, the amount is quantified, and the amount is divided by the amount of DNA of a known genome size to obtain the genome extraction coefficient. It can be calculated by quantifying the copy number of the introduced DNA contained in the DNA by real-time PCR or the like and dividing it by the genome extraction coefficient. The value is, for example, preferably 0.5 to 1.5, and more preferably 0.8 to 1.2. However, the gene transfer method according to the present invention is not limited to the purpose of introducing a single copy, and in some cases, it may be used with the intention of introducing a multicopy of 2 or more copies per genome. In addition, as a result, it does not exclude the introduction by multi-copy of 2 or more copies per genome.
なお、上述したように、本出願人は、異種酵素発現の宿主麹菌として、アスペルギルス・オリゼHO1株(受託番号:NITE BP−01749)、アスペルギルス・オリゼHO2株(受託番号:NITE BP−01750)、アスペルギルス・オリゼHO3株(受託番号:NITE BP−01954)、アスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)を造成し、独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター(千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室)に寄託している。よって、これらも好適に使用可能である。 As described above, the applicant has adopted Aspergillus oryzae HO1 strain (accession number: NITE BP-01749), Aspergillus oryzae HO2 strain (accession number: NITE BP-01750), as host aspergillus for heterologous enzyme expression. Aspergillus oryzae HO3 strain (trust number: NITE BP-01954) and Aspergillus orize HO4 strain (trust number: NITE BP-01980) were created, and the National Institute of Technology and Evaluation Patent Microorganisms Depositary Center (Kisarazu City, Chiba Prefecture) It has been deposited at Kazusa Kamashita Room 2-5-8 122). Therefore, these can also be preferably used.
糸状菌に導入する遺伝子としては、所望の遺伝子でよく、任意である。また、機能未知の遺伝子であり得る。また、単一種類を導入してもよく、複数種類を集団的に導入してもよい。 The gene to be introduced into the filamentous fungus may be a desired gene and is arbitrary. It can also be a gene of unknown function. Moreover, a single type may be introduced, or a plurality of types may be introduced collectively.
ただし、目的の遺伝子をコードするDNAは、糸状菌ゲノムへの相同組換えのための配列を有する必要がある。すなわち、生物体に本来備わる相同組換えの機構により糸状菌ゲノムに導入されるようにする必要がある。DNAの形状は、末端を有する、すなわち線状DNA断片であってもよく、末端を有しない、すなわち環状プラスミドであってもよいが、導入されるコピー数のコントロールの観点から、線状DNA断片であることが好ましい。また、DNAサイズとしては、全体として6kbp〜15kbp程度であることが好ましく、そのうち、それぞれの5’側、3’側に、0.5kbp〜2.0kbp程度の相同配列部分を有することが好ましい。相同配列部分が0.5kbpより小さいと、相同組換えの効率が大幅に低下する。一方、2.0kbpで効率が一定となるため、それ以上塩基長を長くしても効率は高まらない。プロモーター領域、エンハンサー領域、ターミネーター領域、コーディング領域(エクソン/イントロン構造を含んでいてもよい)、5’側又は3’側非コーディング領域等からなる遺伝子発現カセットが、その相同配列に挟まれる構造とすることが好ましい。また、遺伝子は、タンパク発現を予定したものでなくてもよく、遺伝子発現活性化配列やサイレンサー配列等の遺伝子発現関連配列、その他の機能性を有する遺伝子、もしくは有しない、部分配列、ジャンクDNA等であってもよい。 However, the DNA encoding the gene of interest must have a sequence for homologous recombination into the filamentous fungal genome. That is, it is necessary to introduce it into the filamentous fungus genome by the mechanism of homologous recombination inherent in the organism. The shape of the DNA may be a terminal, that is, a linear DNA fragment, or a terminal, that is, a circular plasmid, but from the viewpoint of controlling the number of copies to be introduced, the linear DNA fragment. Is preferable. The DNA size is preferably about 6 kbp to 15 kbp as a whole, and it is preferable to have a homologous sequence portion of about 0.5 kbp to 2.0 kbp on each of the 5'sides and 3'sides. If the homologous sequence portion is smaller than 0.5 kbp, the efficiency of homologous recombination is significantly reduced. On the other hand, since the efficiency is constant at 2.0 kbp, the efficiency does not increase even if the base length is further increased. A gene expression cassette consisting of a promoter region, an enhancer region, a terminator region, a coding region (which may include an exon / intron structure), a 5'side or 3'side non-coding region, etc. is sandwiched between the homologous sequences. It is preferable to do so. In addition, the gene does not have to be a gene expression scheduled, and a gene expression-related sequence such as a gene expression activation sequence or a silencer sequence, a gene having other functionality, or a partial sequence, junk DNA, etc. It may be.
糸状菌の細胞壁の脆弱化は、通常、外来DNAを取りこませるために必要な処置として、当該技術分野に周知の方法で行うことができる。例えば、プロトプラスト法、エレクトロポレーション法、PEG−カルシウム法、リン酸カルシウム法、カチオン性脂質による方法などが挙げられる。このうち、プロトプラスト法が、簡便で、菌種によらず汎用性があるので、好ましい。 The weakening of the cell wall of filamentous fungi can usually be carried out by a method well known in the art as a necessary treatment for incorporating foreign DNA. For example, a protoplast method, an electroporation method, a PEG-calcium method, a calcium phosphate method, a method using a cationic lipid, and the like can be mentioned. Of these, the protoplast method is preferable because it is simple and versatile regardless of the bacterial species.
本発明においては、細胞壁を脆弱化させた糸状菌に、目的の遺伝子をコードするDNAを作用させた後、液体培地中で液体培養する。このとき、液体培地は、DNAを取り込んだ菌体を選択的に生育させる選択培地であると共に、脆弱化させた糸状菌の細胞壁を培養するための浸透圧を有する。 In the present invention, a filamentous fungus having a weakened cell wall is allowed to act on a DNA encoding a gene of interest, and then liquid-cultured in a liquid medium. At this time, the liquid medium is a selective medium for selectively growing the cells that have taken up the DNA, and has an osmotic pressure for culturing the cell wall of the fragile filamentous fungus.
そのような液体培地として、選択培地としては、本発明を適用する糸状菌のタイプにもよるが、当該技術分野で周知のものを用いることができ、典型的な例を挙げれば、例えば、ウリジン要求性、アルギニン要求性、硝酸塩資化、硫酸塩資化、ブレオマイシン耐性、ピリチアミン耐性等が挙げられる。具体的には、例えば以下のような態様が挙げられる。 As such a liquid medium, as the selective medium, although it depends on the type of filamentous fungus to which the present invention is applied, those well known in the art can be used, and a typical example is uridine. Requirement, arginine requirement, nitrate assimilation, sulfate assimilation, bleomycin resistance, pyrithiamine resistance and the like can be mentioned. Specifically, for example, the following aspects can be mentioned.
(栄養要求性系)
・ウリジン要求性株
増殖に必須な成分:ウリジン 終濃度15−20mM
選択時に使用する培地:CD培地
・アルギニン要求性株
増殖に必須な成分:アルギニン 終濃度0.1%
選択時に使用する培地:CD培地
・硝酸塩資化欠損株
増殖に必須成分:硝酸塩(NaNO3など)以外の窒素源としてグルタミン酸ナトリウム 終濃度10mM
選択時に使用する培地:CD培地
・硫酸塩資化
必須成分:メチオニン 終濃度0.15%
選択時に使用する培地:CD培地
(Autotrophic system)
-Uridine-requiring strain Indispensable component for growth: Uridine final concentration 15-20 mM
Medium used at the time of selection: CD medium ・ Arginine-requiring strain Essential component for growth: Arginine final concentration 0.1%
Medium used at the time of selection: CD medium-nitrate assimilation deficient strain Essential component for growth: Sodium glutamate as a nitrogen source other than nitrate (NaNO 3, etc.) Final concentration 10 mM
Medium used for selection: CD medium-Sulfate assimilation Essential ingredient: Methionine Final concentration 0.15%
Medium used for selection: CD medium
(増殖阻害物質系)
・ブレオマイシン耐性
増殖阻害用物質:ブレオマイシン
選択時に使用する培地:CD培地+30μg/mLブレオマイシン+0.007% Triton X-100+0.1mMクロルプロマジン
・ピリチアミン耐性
増殖阻害用物質:ピリチアミン 終濃度100μg/mL
選択時に使用する培地:CD培地+ピリチアミン
(Growth inhibitor system)
-Bleomycin-resistant growth-inhibiting substance: medium used when selecting bleomycin: CD medium + 30 μg / mL bleomycin + 0.007% Triton X-100 + 0.1 mM chlorpromazine ・ Pyritiamine-resistant growth-inhibiting substance: pyritiamine final concentration 100 μg / mL
Medium used for selection: CD medium + pyrithiamine
また、液体培地の浸透圧の調整は、糸状菌の生育に無害な水溶性成分の追加添加によりなすことができる。そのような浸透圧調整剤としては、例えば、ソルビトール、マンニトール等の糖アルコール類、グルコース等の糖類、KCl、MgSO4、NaCl、硫酸アンモニウム等のイオン性塩類などが挙げられる。浸透圧調整剤は1種類を単品で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。浸透圧の目安としては、0.6Osm/L以上1.6Osm/L以下であり、より好ましくは、0.8mOsm/L以上1.2Osm/L以下である。浸透圧が上記範囲より小さいと、細胞壁を脆弱化させた糸状菌の細胞が破裂しやすくなるため、増殖が困難になる場合がある。上記範囲より大きいと、細胞壁を脆弱化させた糸状菌の細胞が押しつぶされやすくなるため、その場合も増殖が困難になる場合がある。 In addition, the osmotic pressure of the liquid medium can be adjusted by the additional addition of a water-soluble component that is harmless to the growth of filamentous fungi. Examples of such an osmotic pressure adjusting agent include sugar alcohols such as sorbitol and mannitol, sugars such as glucose , and ionic salts such as KCl, sulfonyl 4 , NaCl, and ammonium sulfate. One type of osmotic pressure adjusting agent may be used alone, or two or more types may be used in combination. As a guideline for the osmotic pressure, it is 0.6Osm / L or more and 1.6Osm / L or less, and more preferably 0.8mOsm / L or more and 1.2Osm / L or less. If the osmotic pressure is smaller than the above range, the filamentous fungus cells that have weakened the cell wall are likely to rupture, which may make it difficult to grow. If it is larger than the above range, the filamentous fungus cells that have weakened the cell wall are likely to be crushed, which may also make it difficult to proliferate.
本発明においては、目的の遺伝子をコードするDNAを作用させた後の菌体を、培養容器に入れた液体培地に植菌し、液体培養に処する。液体培養は、例えば、初発菌体濃度1×104〜1×106、温度条件30〜37℃で、好気的に培養することが好ましい。新鮮な空気の供給の観点からは、容器に入れた液体培地を容器ごと揺動又は振とうしながら、培養を行うことが好ましい。培養日数は、適宜、目的に合わせて設定することができるが、例えば、5〜14日間であることが好ましく、7〜12日間であることがより好ましい。 In the present invention, the cells after the action of the DNA encoding the gene of interest are inoculated into a liquid medium placed in a culture vessel and subjected to liquid culture. The liquid culture is preferably aerobically cultured at, for example, an initial mycelium concentration of 1 × 10 4 to 1 × 10 6 and a temperature condition of 30 to 37 ° C. From the viewpoint of supplying fresh air, it is preferable to carry out the culture while shaking or shaking the liquid medium contained in the container together with the container. The number of culture days can be appropriately set according to the purpose, but for example, it is preferably 5 to 14 days, and more preferably 7 to 12 days.
このような液体培養により、DNAを取り込んだ菌体のみを選択的に生育させることができるとともに、細胞壁を脆弱化させた糸状菌の回復・増殖の処理を、1の作業により行うことができる。よって、通常、例えば21〜28日間程度の期間を要していた一連のプロセスを、例えば7〜14日間程度とより短時間に行うことができるようになり、また、省力・省スペース化を図ることも容易となる。 By such a liquid culture, only the cells that have taken up the DNA can be selectively grown, and the recovery / growth treatment of the filamentous fungi that have weakened the cell wall can be performed by one operation. Therefore, a series of processes that normally required a period of, for example, 21 to 28 days can be performed in a shorter time, for example, about 7 to 14 days, and labor saving and space saving are achieved. It also becomes easier.
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but these examples do not limit the scope of the present invention.
<試験例1>
特開2017−23139号公報に記載された方法に準じて、CBH1生産菌の造成を試みた。このとき、CBH1を生産するための遺伝子断片の導入を、本発明にかかる方法で行なった。具体的には、以下のとおり試験した。
<Test Example 1>
An attempt was made to create a CBH1-producing bacterium according to the method described in JP-A-2017-23139. At this time, the gene fragment for producing CBH1 was introduced by the method according to the present invention. Specifically, the test was conducted as follows.
〔1.CBH1生産菌の概要〕
図1は、CBH1生産菌におけるCBH1発現機構を模式的に示す説明図である。図1に示すように、CBH1生産菌には、CBH1発現用遺伝子断片1と人工転写因子発現用遺伝子断片9とが導入されている。
[1. Overview of CBH1 producing bacteria]
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a CBH1 expression mechanism in a CBH1 producing bacterium. As shown in FIG. 1, a CBH1 expression gene fragment 1 and an artificial transcription factor
CBH1発現用遺伝子断片1は、所望のタンパク質2としてセロビオハイドロラーゼ(CBH1)をコードするcbh1遺伝子3と、cbh1遺伝子3の上流側(5’側)に連結されたプロモーター4と、プロモーター4の上流側(5’側)に連結されたシスエレメント5とを備える。
The gene fragment 1 for CBH1 expression is a
シスエレメント5は、kojT遺伝子のプロモーターに存在するエンハンサーDNAを含む塩基配列からなり、本試験例において、シスエレメント5の塩基配列は、gacggaaaagtcgggtagat(配列番号1)であり、プロモーター4の上流側に、8個のシスエレメント5が連結されている。
The
一方、人工転写因子発現用遺伝子断片9は、人工転写因子6をコードする人工転写因子コーディング遺伝子7と、その上流側(5´側)に連結されたプロモーター8とからなる。本試験例において、人工転写因子6は、転写因子KojRの上流側1〜118aaのアミノ酸配列からなるDNA結合ドメインの下流側に、転写因子AmyRの下流側150〜604aaのアミノ酸配列からなる活性ドメインを連結した構成を備える(人工転写因子をコードするDNAの塩基配列について:配列番号2)。
On the other hand, the
図1に示すように、CBH1生産菌では、人工転写因子発現用遺伝子断片9によりコードされた人工転写因子6が生産され、その人工転写因子6がCBH1発現用遺伝子断片1に備わるシスエレメント5に結合することにより、プロモーター4を介したCBH1の高発現が促される。
As shown in FIG. 1, in the CBH1 producing bacterium, an
〔2.人工転写因子発現用遺伝子断片の構築〕
図1に説明したCBH1生産菌を造成するための人工転写因子発現用遺伝子断片を、以下のようにして作製した。
[2. Construction of gene fragment for expression of artificial transcription factor]
A gene fragment for expressing an artificial transcription factor for creating the CBH1-producing bacterium described in FIG. 1 was prepared as follows.
まず、アスペルギルス・オリゼHO2株(受託番号:NITE BP−01750)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー1、2にてtppA遺伝子の上流配列、プライマー3、4にて下流配列、プライマー5、6にてtef1プロモーター遺伝子、プライマー7、8にてagdAターミネーター遺伝子、プライマー9、10にてマーカーリサイクリング用の遺伝子断片、アスペルギルス・アワモリHA1株(受託番号:NITE BP−01751)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー11、12にてpyrG遺伝子発現用遺伝子カセットを、それぞれDNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD FX neo)にてPCR増幅し、精製キット(QIAGEN社製、商品名:QIAquick PCR purification kit)にて精製して、計6つの遺伝子断片を取得した。
First, using the genomic DNA of Aspergillus oryzae HO2 strain (accession number: NITE BP-01750) as a template,
次に、E.coli由来のプラスミドpMD20(タカラバイオ株式会社製)を鋳型に、プライマー13、14にてプラスミド由来の複製起点とアンピシリン耐性遺伝子を含む遺伝子断片を、上記DNAポリメラーゼにてPCR増幅し、上記精製キットにて精製して、該遺伝子断片を取得した。 Next, E. Using the plasmid pMD20 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.) derived from coli as a template, the gene fragment containing the origin of replication derived from the plasmid and the ampicillin resistance gene was PCR-amplified with the above DNA polymerase using primers 13 and 14, and used in the above purification kit. Purified to obtain the gene fragment.
次に、以上の7つの遺伝子断片を、順次クローニングキット(タカラバイオ株式会社製、商品名:In-Fusion HD Cloning kit)を用いて処理し、E.coli HST08株(タカラバイオ株式会社製)に形質転換し、プラスミドpPTを構築した。 Next, the above seven gene fragments were sequentially processed using a cloning kit (manufactured by Takara Bio Inc., trade name: In-Fusion HD Cloning kit), and E.I. The plasmid pPT was constructed by transforming with the coli HST08 strain (manufactured by Takara Bio Inc.).
次に、プラスミドpPTを制限酵素Sma I(タカラバイオ株式会社製)により30℃で処理し、上記精製キットにて精製して、プラスミドの制限処理物(遺伝子断片)を取得した。 Next, the plasmid pPT was treated with a restriction enzyme SmaI (manufactured by Takara Bio Inc.) at 30 ° C. and purified with the above purification kit to obtain a restriction-treated product (gene fragment) of the plasmid.
次に、アスペルギルス・オリゼHO2株(受託番号:NITE BP−01750)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー15、16にて転写因子KojRのDNA結合ドメインをコードするDNAを、プライマー17、18にて転写因子AmyRの活性ドメインをコードするDNAを、それぞれ上記DNAポリメラーゼにてPCR増幅し、上記精製キットにて精製した。 Next, using the genomic DNA of the Aspergillus oryzae HO2 strain (accession number: NITE BP-01750) as a template, the DNA encoding the DNA binding domain of the transcription factor KojR was transcribed with primers 15 and 16 with primers 17 and 18. The DNA encoding the active domain of the factor AmyR was PCR-amplified by the above DNA polymerase and purified by the above purification kit.
次に、上記両転写因子に由来するDNAと、上記プラスミドpPTのSma I処理断片とを、上記クローニングキットを用いて処理し、E.coli HST08株に形質転換して、転写因子KojRのDNA結合ドメインと転写因子AmyRの活性ドメインとが結合してなる人工転写因子をコードするDNA(配列番号2)を導入したプラスミドpPT−TF1を構築した。 Next, the DNA derived from both of the transcription factors and the SmaI-treated fragment of the plasmid pPT were treated with the cloning kit, and E.I. A plasmid pPT-TF1 was constructed by transforming into the coli HST08 strain and introducing DNA (SEQ ID NO: 2) encoding an artificial transcription factor formed by binding the DNA binding domain of the transcription factor KojR and the active domain of the transcription factor AmyR. did.
一方、アスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー19、20にてligD遺伝子の上流配列、プライマー21、22にて下流配列、プライマー23、24にてマーカーリサイクリング用配列、プライマー25、26にてpyrG遺伝子を、それぞれDNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD FX neo)にてPCR増幅し、精製キット(QIAGEN社製、商品名:QIAquick PCR purification kit)にて精製して、計4つの遺伝子断片を取得した。 On the other hand, using the genomic DNA of Aspergillus oryzae HO4 strain (accession number: NITE BP-01980) as a template, primers 19 and 20 are used for the upstream sequence of the ligD gene, primers 21 and 22 are used for the downstream sequence, and primers 23 and 24 are used. The pyrG gene was PCR-amplified with DNA polymerase (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd., trade name: KOD FX neo) using the sequence for marker recycling and primers 25 and 26, respectively, and a purification kit (manufactured by QIAGEN, trade name: QIAquick) was used. Purification with PCR purification kit) gave a total of 4 gene fragments.
次に、E.coli由来のプラスミドpMD20(タカラバイオ株式会社製)を鋳型にプライマー13、14にてプラスミド由来の複製起点とアンピシリン耐性遺伝子を含む遺伝子断片を取得した。 Next, E. Using the plasmid pMD20 (manufactured by Takara Bio Inc.) derived from coli as a template, a gene fragment containing the origin of replication derived from the plasmid and the ampicillin resistance gene was obtained with primers 13 and 14.
次に、ligD遺伝子の上流配列の遺伝子断片、下流配列の遺伝子断片及びプラスミドpMD20由来の遺伝子断片を、クローニングキット(タカラバイオ株式会社製、商品名:In-Fusion HD Cloning kit)を用いて処理し、E.coli HST08株(タカラバイオ株式会社製)に形質転換し、プラスミドpM−AoΔligDを構築した。 Next, the gene fragment of the upstream sequence of the ligD gene, the gene fragment of the downstream sequence, and the gene fragment derived from the plasmid pMD20 were processed using a cloning kit (manufactured by Takara Bio Co., Ltd., trade name: In-Fusion HD Cloning kit). , E.I. The plasmid pM-AoΔligD was constructed by transforming with the coli HST08 strain (manufactured by Takara Bio Inc.).
次に、上記プラスミドpM−AoΔligDを制限酵素Sma I(タカラバイオ株式会社製)により30℃で処理し、上記精製キットにて精製して、プラスミドpM−AoΔligDの制限処理物(遺伝子断片)を取得した。 Next, the plasmid pM-AoΔligD was treated with the restriction enzyme SmaI (manufactured by Takara Bio Inc.) at 30 ° C. and purified with the purification kit to obtain a restricted product (gene fragment) of the plasmid pM-AoΔligD. did.
次に、プラスミドpM−AoΔligDの遺伝子断片及びpyrG遺伝子の遺伝子断片を、上記クローニングキットを用いて処理し、E.coli HST08株(タカラバイオ株式会社製)に形質転換し、ligD遺伝子の上流配列と下流配列との間に、pyrG遺伝子を導入したプラスミドpM−AoΔligD::pyrGを構築した。 Next, the gene fragment of the plasmid pM-AoΔligD and the gene fragment of the pyrG gene were processed using the above cloning kit, and E.I. The plasmid pM-AoΔligD :: pyrG into which the pyrG gene was introduced was constructed between the upstream sequence and the downstream sequence of the ligD gene by transforming into the coli HST08 strain (manufactured by Takara Bio Inc.).
次に、プラスミドpM−AoΔligD::pyrGを制限酵素Sma I(タカラバイオ株式会社製)により30℃で処理し、上記精製キットにて精製して、プラスミドpM−AoΔligD::pyrGの制限処理物(遺伝子断片)を取得した。 Next, the plasmid pM-AoΔligD :: pyrG was treated with the restriction enzyme SmaI (manufactured by Takara Bio Inc.) at 30 ° C., purified with the above purification kit, and the plasmid pM-AoΔligD :: pyrG was restricted. Gene fragment) was obtained.
次に、プラスミドpM−AoΔligD::pyrGの遺伝子断片及びマーカーリサイクリング用配列の遺伝子断片を、上記クローニングキットを用いて処理し、E.coli HST08株(タカラバイオ株式会社製)に形質転換し、ligD遺伝子の下流配列と、pyrG遺伝子との間にマーカーリサイクリング用配列を導入したプラスミドpM−AoΔligD::pyrGRを構築した。 Next, the gene fragment of the plasmid pM-AoΔligD :: pyrG and the gene fragment of the sequence for marker recycling were processed using the above cloning kit, and E.I. A plasmid pM-AoΔligD :: pyrGR was constructed by transforming into a coli HST08 strain (manufactured by Takara Bio Inc.) and introducing a marker recycling sequence between the downstream sequence of the ligD gene and the pyrG gene.
次に、プラスミドpM−AoΔligD::pyrGRを制限酵素Sma I(タカラバイオ株式会社製)により30℃で処理し、上記精製キットにて精製して、プラスミドpM−AoΔligD::pyrGRの制限処理物(遺伝子断片)を取得した。 Next, the plasmid pM-AoΔligD :: pyrGR was treated with the restriction enzyme SmaI (manufactured by Takara Bio Inc.) at 30 ° C., purified with the above purification kit, and the plasmid pM-AoΔligD :: pyrGR was restricted. Gene fragment) was obtained.
次に、アスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー27、28にてenoAプロモーター遺伝子、上記プラスミドpPT−TF1を鋳型に、プライマー29、30にて、上記agdAターミネーター遺伝子を下流側に挿入した人工転写因子をコードするDNAを、それぞれ上記DNAポリメラーゼにてPCR増幅し、上記精製キットにて精製した。 Next, using the genomic DNA of the Aspergillus oryzae HO4 strain (accession number: NITE BP-01980) as a template, the enoA promoter gene at primers 27 and 28, and the above-mentioned plasmid pPT-TF1 as a template, using primers 29 and 30. The DNA encoding the artificial transcription factor in which the agdA terminator gene was inserted downstream was PCR-amplified by the DNA polymerase and purified by the purification kit.
次に、上記プラスミドpM−AoΔligD::pyrGRの遺伝子断片、上記enoAプロモーター遺伝子の遺伝子断片、上記agdAターミネーター遺伝子を下流側に挿入した人工転写因子をコードするDNAを、上記クローニングキットを用いて処理し、E.coli HST08株(タカラバイオ株式会社製)に形質転換し、ligD遺伝子の上流配列と下流配列との間に、人工転写因子遺伝子を導入したプラスミドpM−AoΔligD::pyrGR−TF1を構築した。 Next, the DNA encoding the artificial transcription factor in which the above-mentioned plasmid pM-AoΔligD :: pyrGR gene fragment, the above-mentioned enoA promoter gene gene fragment, and the above-mentioned agdA terminator gene were inserted downstream was processed using the above-mentioned cloning kit. , E.I. A plasmid pM-AoΔligD :: pyrGR-TF1 into which an artificial transcription factor gene was introduced was constructed between the upstream sequence and the downstream sequence of the ligD gene by transforming with the coli HST08 strain (manufactured by Takara Bio Inc.).
上記人工転写因子遺伝子を導入したプラスミドpM−AoΔligD::pyrGR−TF1を鋳型として、プライマー31、32にて麹菌形質転換用の遺伝子断片を、DNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD-plus-neo)にてPCR増幅し、上記精製キットにて精製して、該麹菌形質転換用の遺伝子断片を取得した。なお、この麹菌形質転換用の遺伝子断片は、ligD遺伝子の領域を相同組換えのターゲットとしている。すなわち、後述にてこの遺伝子断片を導入するHO4株では、すでにligD遺伝子を欠損させているが、遺伝子の上流および下流の配列は残っており、その上流と下流の配列を用いて相同組換が行われるようにしている。 Using the plasmid pM-AoΔligD :: pyrGR-TF1 into which the above artificial transcription factor gene was introduced as a template, the gene fragment for transformation of aspergillus with primers 31 and 32 was used as a DNA polymerase (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd., trade name: KOD- PCR amplification was performed with plus-neo) and purified with the above purification kit to obtain a gene fragment for transformation of the aspergillus. The gene fragment for transformation of Jiuqu bacterium targets the region of the ligD gene for homologous recombination. That is, in the HO4 strain into which this gene fragment is introduced, which will be described later, the ligD gene is already deleted, but the upstream and downstream sequences of the gene remain, and homologous recombination can be performed using the upstream and downstream sequences. I am trying to do it.
表1には、人工転写因子発現用の遺伝子断片を構築するために使用したPCRプライマーの配列をまとめて示す。 Table 1 summarizes the sequences of PCR primers used to construct gene fragments for artificial transcription factor expression.
〔3.CBH1発現用遺伝子断片の構築〕
図1に説明したCBH1生産菌を造成するためのCBH1発現用遺伝子断片を、以下のようにして作製した。
[3. Construction of gene fragment for CBH1 expression]
A gene fragment for CBH1 expression for creating the CBH1-producing bacterium described in FIG. 1 was prepared as follows.
まず、配列番号1のシスエレメント(gacggaaaagtcgggtagat)を4個タンデムに連結し、その5’側に制限酵素サイトSphI、BamHIサイトを、3’側にBglII、NcoIサイトを付加した第1の遺伝子断片をオリゴ合成により作製した。 First, a first gene fragment in which four cis elements (gacggaaaagtcgggtagat) of SEQ ID NO: 1 are ligated in tandem, and restriction enzyme sites SphI and BamHI sites are added to the 5'side and BglII and NcoI sites are added to the 3'side. It was prepared by oligo synthesis.
次に、上記第1の遺伝子断片と、アスペルギルス・オリゼ由来のenoAプロモータを含むプラスミドpPEA2を制限酵素SphI、NcoIで処理して断片化し、ライゲーション反応した後、E.coliに形質転換し、プラスミドpEA4Kを構築した。 Next, the above-mentioned first gene fragment and the plasmid pPEA2 containing the enoA promoter derived from Aspergillus oryzae were treated with restriction enzymes SphI and NcoI to fragment them, and after a ligation reaction, E.I. Transformed into coli to construct plasmid pEA4K.
次に、上記第1の遺伝子断片を制限酵素BamHIで処理する一方、プラスミドpEA4Kを制限酵素BglII、NcoIで処理し、2つの処理物をライゲーション反応した後、E.coliに形質転換し、プラスミドpEA8Kを構築した。 Next, the first gene fragment is treated with the restriction enzyme BamHI, while the plasmid pEA4K is treated with the restriction enzymes BglII and NcoI, and the two treated products are subjected to a ligation reaction. Transformed into coli to construct plasmid pEA8K.
次に、プラスミドpEA8Kを鋳型にプライマー33、34を用い、DNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD−plus−)にてPCR増幅し、精製キット(プロメガ株式会社製、商品名:Wizard SV Gel and PCR Clean−Up System)にて精製して、第2の遺伝子断片を取得した。 Next, using the plasmid pEA8K as a template, using primers 33 and 34, PCR amplification was performed with DNA polymerase (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd., trade name: KOD-plus-), and a purification kit (manufactured by Promega Co., Ltd., trade name: Wizard). Purification by SV Gel and PCR Clean-Up System) was performed to obtain a second gene fragment.
次に、アスペルギルス・オリゼのゲノムDNAを鋳型にプライマー35、36を用い、DNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD−plus−)にてPCR増幅し、精製キット(プロメガ株式会社製、商品名:Wizard SV Gel and PCR Clean−Up System)にて精製して、第3の遺伝子断片を取得した。 Next, using the genomic DNA of Aspergillus oryzae as a template, using primers 35 and 36, PCR amplification was performed with DNA polymerase (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd., trade name: KOD-plus-), and a purification kit (manufactured by Promega Co., Ltd., Product name: Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System) was used for purification to obtain a third gene fragment.
次に、上記第2の遺伝子断片と上記第3の遺伝子断片とを鋳型にプライマー34、36を用い、フュージョンPCRを行い、該第2の遺伝子断片と該第3の遺伝子断片とを結合させた第4の遺伝子断片を作製した。 Next, fusion PCR was performed using the primers 34 and 36 using the second gene fragment and the third gene fragment as templates, and the second gene fragment and the third gene fragment were bound to each other. A fourth gene fragment was prepared.
次に、E.coli由来のプラスミドpMD20(タカラバイオ株式会社製)に、アスペルギルス・オリゼ由来のpyrG遺伝子の上流1000bp、アスペルギルス・オリゼ由来のpyrG発現カセット、E.coli由来のuidA遺伝子が導入されているプラスミドpPPGを制限酵素で処理したものと、プラスミドpPPGを鋳型にプライマー37、38を用い、DNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD−plus−)にてPCR増幅し、精製キット(プロメガ株式会社製、商品名:Wizard SV Gel and PCR Clean−Up System)にて精製して取得したマーカーリサイクリング用遺伝子断片とを、ライゲーション反応した後、E.coliに形質転換し、プラスミドpPPRGを構築した。 Next, E. A plasmid pMD20 derived from coli (manufactured by Takara Bio Inc.), 1000 bp upstream of the pyrG gene derived from Aspergillus oryzae, a pyrG expression cassette derived from Aspergillus oryzae, E. coli. DNA polymerase (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd., trade name: KOD-plus-) using plasmid pPPG into which the uidA gene derived from E. coli has been introduced treated with a restriction enzyme and primers 37 and 38 using the plasmid pPPG as a template. The gene fragment for marker recycling obtained by PCR amplification with a purification kit (manufactured by Promega Co., Ltd., trade name: Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System) was subjected to a ligation reaction, and then E. coli. Transformed into coli to construct the plasmid pPPRG.
次に、プラスミドpPPRGを鋳型に、プライマー39、40を用い、DNAポリメラーゼ(東洋紡績株式会社製、商品名:KOD−plus−)にてPCR増幅し、精製キット(プロメガ株式会社製、商品名:Wizard SV Gel and PCR Clean−Up System)にて精製して、第5の遺伝子断片を取得した。 Next, using the plasmid pPPRG as a template, PCR amplification was performed with DNA polymerase (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd., trade name: KOD-plus-) using primers 39 and 40, and a purification kit (manufactured by Promega Co., Ltd., trade name:). Purification by Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System) was performed to obtain a fifth gene fragment.
上記第4の遺伝子断片と上記第5の遺伝子断片とを鋳型にプライマー36、39を用い、フュージョンPCRを行い、該第4の遺伝子断片と該第5の遺伝子断片とを結合させ、シスエレメントが連結されたGUS(β−グルクロニダーゼ)生産カセット遺伝子断片を作製した。 Fusion PCR was performed using primers 36 and 39 using the fourth gene fragment and the fifth gene fragment as templates, and the fourth gene fragment and the fifth gene fragment were bound to form a cis element. A ligated GUS (β-glucuronidase) production cassette gene fragment was prepared.
一方、アスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー41、42にてpyrG遺伝子の上流配列、プライマー43、44にて下流配列を、上記シスエレメントが連結されたGUS(β−グルクロニダーゼ)生産カセット遺伝子断片を鋳型に、プライマー45、46にてシスエレメントが連結されたプロモーター遺伝子、プライマー47、48にてagdAターミネーター遺伝子を、アクレモニウム・セルロリィティカスH1株(受託番号:FERM BP−11508)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー49、50にてセロビオハイドロラーゼ(cbh1)遺伝子を、アスペルギルス・アワモリHA1株(受託番号:NITE BP−01751)のゲノムDNAを鋳型に、プライマー51、52にてpyrG遺伝子発現用遺伝子カセットを、それぞれ上記DNAポリメラーゼにてPCR増幅し、上記精製キットにて精製して、計6つの遺伝子断片を取得した。 On the other hand, using the genomic DNA of the Aspergillus oryzae HO4 strain (accession number: NITE BP-01980) as a template, the upstream sequence of the pyrG gene is linked to the primers 41 and 42, and the downstream sequence is linked to the downstream sequences by the primers 43 and 44. Using the GUS (β-glucuronidase) production cassette gene fragment as a template, the promoter gene to which the cis element was linked with primers 45 and 46, the agdA terminator gene with primers 47 and 48, and the acremonium cellulolyticus H1 Using the genomic DNA of the strain (accession number: FERM BP-11508) as a template, the cellobiohydrolase (cvh1) gene is used as a template with primers 49 and 50, and the genomic DNA of the Aspergillus awamori HA1 strain (accession number: NITE BP-01751). The gene cassette for expressing the pyrG gene was PCR-amplified by the above DNA polymerase with the primers 51 and 52, and purified by the above purification kit to obtain a total of 6 gene fragments.
次に、プラスミドpMD20(タカラバイオ株式会社製)を制限酵素Sma I(タカラバイオ株式会社製)により30℃で処理し、上記精製キットにて精製して、プラスミドpMD20の制限処理物(遺伝子断片)を取得した。 Next, the plasmid pMD20 (manufactured by Takara Bio Inc.) was treated with the restriction enzyme SmaI (manufactured by Takara Bio Inc.) at 30 ° C., purified with the above purification kit, and the restricted product (gene fragment) of the plasmid pMD20 was treated. Was acquired.
次に、pyrG遺伝子の上流配列の遺伝子断片、下流配列の遺伝子断片、シスエレメントが連結されたプロモーター遺伝子の遺伝子断片、agdAターミネーター遺伝子の遺伝子断片、cbh1遺伝子の遺伝子断片、pyrG遺伝子発現用遺伝子カセットの遺伝子断片及び、プラスミドpMD20の遺伝子断片を、順次、上記クローニングキットを用いて処理し、E.coli HST08株(タカラバイオ株式会社製)に形質転換し、プラスミドpPPeA8−CBH1を構築した。 Next, the gene fragment of the upstream sequence of the pyrG gene, the gene fragment of the downstream sequence, the gene fragment of the promoter gene to which the cis element is linked, the gene fragment of the agdA terminator gene, the gene fragment of the cbh1 gene, and the gene cassette for expressing the pyrG gene. The gene fragment and the gene fragment of the plasmid pMD20 were sequentially processed using the above cloning kit to obtain E.I. The plasmid pPPeA8-CBH1 was constructed by transforming with the coli HST08 strain (manufactured by Takara Bio Inc.).
次に、プラスミドpPPeA8−CBH1を鋳型に、プライマー31、32を用いて、上記DNAポリメラーゼにてPCR増幅し、上記精製キットにて精製して、麹菌形質転換用の遺伝子断片(pyrG−CBH1断片)を取得した。なお、この麹菌形質転換用の遺伝子断片(pyrG−CBH1断片)は、pyrG遺伝子の領域を相同組換えのターゲットとしている。すなわち、後述にてこの遺伝子断片を導入するHO4株では、すでにpyrG遺伝子を欠損させているが、遺伝子の上流および下流の配列は残っており、その上流と下流の配列を用いて相同組換が行われるようにしている。 Next, using the plasmid pPPeA8-CBH1 as a template, PCR amplification was performed with the above DNA polymerase using primers 31 and 32, purified with the above purification kit, and a gene fragment for aspergillus transformation (pyrG-CBH1 fragment). Was obtained. The gene fragment for transformation of Jiuqu (pyrG-CBH1 fragment) targets the region of the pyrG gene for homologous recombination. That is, in the HO4 strain into which this gene fragment is introduced, which will be described later, the pyrG gene is already deleted, but the upstream and downstream sequences of the gene remain, and homologous recombination can be performed using the upstream and downstream sequences. I am trying to do it.
表2には、CBH1発現用の遺伝子断片の構築のために使用したPCRプライマーの配列をまとめて示す。 Table 2 summarizes the sequences of PCR primers used to construct gene fragments for CBH1 expression.
〔4.人工転写因子発現用の遺伝子断片の麹菌への導入〕
上記2.で取得した麹菌形質転換用の人工転写因子発現用遺伝子断片を、PEG−カルシウム法の定法に従って、アスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)に導入し、CDプレート培地で生育できる形質転換体を選択して、人工転写因子生産株を得た。
[4. Introduction of gene fragments for expression of artificial transcription factors into Jiuqu]
Above 2. A gene fragment for expressing an artificial transcription factor for transformation of Jiuqu was introduced into Aspergillus oryzae HO4 strain (accession number: NITE BP-01980) according to the PEG-calcium method, and a trait capable of growing on a CD plate medium. Transformants were selected to obtain artificial transcription factor producing strains.
次に、取得した人工転写因子生産株を、CD培地に終濃度1mg/mLのフルオロオロチン酸一水和物(和光純薬工業株式会社製)と終濃度20mMのウリジン(シグマアルドリッチ社製)とを加えた培地に、1×106個/プレートとなるように植菌し、生育できる株を選択して、人工転写因子生産株のウリジン要求性株を取得した。 Next, the obtained artificial transcription factor-producing strain was placed on a CD medium with a final concentration of 1 mg / mL fluoroorotic acid monohydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and a final concentration of 20 mM uridine (manufactured by Sigma Aldrich). Was inoculated into a medium containing 1 × 10 6 cells / plate, and a strain capable of growing was selected to obtain a uridine-requiring strain of an artificial transcription factor-producing strain.
〔5.CBH1発現用の遺伝子断片の人工転写因子発現株への導入〕
上記3.で取得した麹菌形質転換用のCBH1発現用遺伝子断片を、上記4.で取得した人工転写因子生産株のウリジン要求性株に導入することで、CBH1生産菌を造成した。その際、遺伝子断片の導入を本発明の方法により実施した。具体的には、CBH1を生産するための遺伝子断片(pyrG−CBH1断片)を以下手順により菌体に取り込ませることで、CBH1生産菌の造成を試みた。
[5. Introduction of gene fragment for CBH1 expression into artificial transcription factor expressing strain]
Above 3. The gene fragment for CBH1 expression for transformation of Jiuqu, which was obtained in the above 4. A CBH1-producing bacterium was created by introducing it into the uridine-requiring strain of the artificial transcription factor-producing strain obtained in. At that time, the introduction of the gene fragment was carried out by the method of the present invention. Specifically, an attempt was made to create a CBH1-producing bacterium by incorporating a gene fragment (pyrG-CBH1 fragment) for producing CBH1 into the cells according to the following procedure.
(1)人工転写因子産生株は、CDプレート培地(最小栄養培地)にて1週間培養して胞子を形成させ、該胞子を0.01%POLYSORBATE20(富士フイルム和光純薬株式会社製)を用いて回収し、胞子懸濁液を取得した。 (1) The artificial transcription factor-producing strain is cultured in a CD plate medium (minimum nutrient medium) for 1 week to form spores, and the spores are used in 0.01% POLYSORBATE 20 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). And collected to obtain a spore suspension.
(2)取得した胞子懸濁液を、ウリジンを終濃度20mMとなるよう添加したPD培地にて前培養し、得られた菌体を、酵素を用いてプロトプラスト化した。なお、プロトプラスト化の方法の詳細は、更に後段(5)に記した。 (2) The obtained spore suspension was pre-cultured in PD medium supplemented with uridine to a final concentration of 20 mM, and the obtained cells were protoplasted using an enzyme. The details of the protoplastization method are described in the latter part (5).
(3)得られたプロトプラスト液(菌体濃度:約2×107)1mLに対して約500ng/μLの濃度に調整したpyrG−CBH1断片を50μL加えて処理した。なお、プロトプラスト液にDNAを作用させる方法の詳細は、更に後段(6)に記した。 (3) 50 μL of pyrG-CBH1 fragment adjusted to a concentration of about 500 ng / μL was added to 1 mL of the obtained protoplast solution (mycelium concentration: about 2 × 10 7) for treatment. The details of the method of allowing DNA to act on the protoplast solution are further described in the latter part (6).
(4)500mL容量の三角フラスコに0.8M D−ソルビトールを含むPD液体培地100mLを入れ、プロトプラス液とpyrG−CBH1断片とを処理した後の混合液1mLを添加し(初発のプロトプラスト液の菌体濃度が1.43×105/mLとなるように調製)、100rpmの往復速度条件で容器ごと揺動させつつ、30℃で7日間培養した。 (4) Put 100 mL of PD liquid medium containing 0.8M D-sorbitol in a 500 mL Erlenmeyer flask, and add 1 mL of the mixture after treating the protoplus solution and the pyrG-CBH1 fragment (of the first protoplast solution). prepared as cell concentration of 1.43 × 10 5 / mL), while rocking every vessel in a reciprocating speed conditions 100 rpm, and incubated for 7 days at 30 ° C..
(5)プロトプラスト化の方法
・PD培地で培養後、ガラスフィルター17G3(三商株式会社)により菌体を回収する。
・精製水、NaClバッファーで洗浄した後、菌体(おおよそ3g)を50mL コニカルチューブ(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社)に移す。
・Enz Solutionを15mL、NaClバッファーを液量が30mLになるように加え、30ど、55rpmで約2時間反応させる。
・反応液を70μm セルストレイナー(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社)を用いて濾過し、3500rpm(2150×g)、20min、4℃の条件で遠心分離する。
・遠心終了後に上清を捨て、冷却しておいたSolution Bを1mL加え穏やかに懸濁し、1.5mLチューブに移し、4500rpm(2220×g)で5min遠心分離する。
・遠心終了後に上清を捨て、冷却しておいたSolution Bを1mL加えて、上記の作業もう一度行う。
・遠心終了後に上清を捨て、冷却しておいたSolution Bを1mL加え穏やかに懸濁し、顕微鏡にてプロトプラスト数を測定する。
・Solution Bを適量加えて菌体濃度を約2〜3×107/mLに調整し、プロトプラスト液とする。
(5) Protoplastization method-After culturing in PD medium, collect the cells with a glass filter 17G3 (Sansho Co., Ltd.).
-After washing with purified water and NaCl buffer, transfer the cells (approximately 3 g) to a 50 mL conical tube (Nippon Becton Dickinson Co., Ltd.).
-Add 15 mL of Enz Solution and 30 mL of NaCl buffer, and react at 30 and 55 rpm for about 2 hours.
-The reaction solution is filtered using a 70 μm cell strainer (Nippon Becton Dickinson Co., Ltd.) and centrifuged at 3500 rpm (2150 × g) for 20 minutes at 4 ° C.
-After centrifugation, discard the supernatant, add 1 mL of cooled Solution B, gently suspend, transfer to a 1.5 mL tube, and centrifuge at 4500 rpm (2220 x g) for 5 minutes.
・ After centrifugation, discard the supernatant, add 1 mL of cooled Solution B, and repeat the above operation.
・ After centrifugation, discard the supernatant, add 1 mL of cooled Solution B, suspend gently, and measure the protoplast number under a microscope.
· The Solution B was added an appropriate amount by adjusting the cell concentration of about 2~3 × 10 7 / mL, and protoplast solution.
(6)プロトプラスト液にDNAを作用させる方法
・冷却しておいた15mL コニカルチューブ(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社)に、プロトプラスト液1mL、Solution C 200μL、pyrG−CBH1断片50μLを加えて穏やかに撹拌し、氷中にて30minインキュベートする。
・Solution Cを150μL加えて穏やかにかつ確実に撹拌した後、室温で20〜30min静置する。なお、Solution Cの粘度が高いのでピペッティングにてよく攪拌する。また、Solution C添加後は30min以上放置しないようにする。
(6) Method of allowing DNA to act on protoplast solution-Add 1 mL of protoplast solution, 200 μL of Solution C, and 50 μL of pyrG-CBH1 fragment to a cooled 15 mL conical tube (Nippon Becton Dickinson Co., Ltd.) and stir gently. , Incubate in ice for 30 min.
-Add 150 μL of Solution C, stir gently and surely, and then let stand at room temperature for 20 to 30 minutes. Since Solution C has a high viscosity, stir well by pipetting. Also, do not leave it for more than 30 minutes after adding Solution C.
以下には、試験に用いた培地組成の詳細を示す。
・PD培地(pH6.0)
2%(w/v) デキストリン水和物
1%(w/v) ポリペプトン/ペプトン
0.1%(w/v) カザミノ酸
0.5%(w/v) KH2PO4
0.1%(w/v) NaNO3
0.05%(w/v) MgSO4・7H2O
The details of the medium composition used in the test are shown below.
-PD medium (pH 6.0)
2% (w / v) Dextrin hydrate 1% (w / v) Polypeptone / Peptone 0.1% (w / v) Casamino acid 0.5% (w / v) KH 2 PO 4
0.1% (w / v) NaNO 3
0.05% (w / v) MgSO 4 · 7H 2 O
・CD培地(pH6.0)
3%(w/v) デキストリン水和物
0.2%(w/v) KCl
0.1%(w/v) KH2PO4
0.3%(w/v) NaNO3
0.05%(w/v) MgSO4・7H2O
0.001%(w/v)FeSO4・7H2O
-CD medium (pH 6.0)
3% (w / v) Dextrin hydrate 0.2% (w / v) KCl
0.1% (w / v) KH 2 PO 4
0.3% (w / v) NaNO 3
0.05% (w / v) MgSO 4 · 7H 2 O
0.001% (w / v) FeSO 4 · 7H 2 O
なお、炭素源としてはデキストリンのほかにも、グルコース、マルトース、フルクトース、スクロース、グリセロール、マンニトールが一般的に使用可能であり、窒素源としては、硝酸ナトリウム以外にもアンモニウム塩(塩化アンモニウム、硫酸アンモニウムなど)が使用可能である。 In addition to dextrin, glucose, maltose, fructose, sucrose, glycerol, and mannitol can be generally used as carbon sources, and ammonium salts (ammonium chloride, ammonium sulfate, etc.) other than sodium nitrate can be used as nitrogen sources. ) Can be used.
〔6.結果〕
得られた培養液の一部を採り、10〜20%SDS−PAGEゲル電気泳動にかけ、電気泳動展開後のゲルをAE−1340EzStainAQua(アトー株式会社)によって染色して、CBH1に由来する75キロダルトン付近に発現するタンパク質の生産確認を行った。図2には、ゲル染色像の結果を示す。
[6. result〕
A part of the obtained culture solution was taken, subjected to 10 to 20% SDS-PAGE gel electrophoresis, and the gel after electrophoresis was stained with AE-1340EzStainAQua (Ato Co., Ltd.), and 75 kilodaltons derived from CBH1. The production of proteins expressed in the vicinity was confirmed. FIG. 2 shows the results of the gel-stained image.
その結果、培養7日目のサンプルでは、CBH1に由来すると考えられる75キロダルトン付近に発現するタンパク質の生産量の増加を確認できた。 As a result, in the sample on the 7th day of culture, it was confirmed that the production amount of the protein expressed in the vicinity of 75 kilodalton, which is considered to be derived from CBH1, was increased.
更に、培養後の菌体からゲノムDNAを抽出し、リアルタイムPCRによりCBH1遺伝子のコピー数確認を行ったところ、麹菌のゲノムサイズ(38Mbp)当たりおよそ0.84と算出された。よって、目的の遺伝子はゲノムのおよそ1ヶ所のみに導入されたものと考えられた。 Furthermore, when genomic DNA was extracted from the cultured cells and the copy number of the CBH1 gene was confirmed by real-time PCR, it was calculated to be approximately 0.84 per genome size (38 Mbp) of Jiuqu. Therefore, it was considered that the gene of interest was introduced into only about one place in the genome.
<試験例2>
細胞壁の脆弱化からの回復期における、浸透圧の影響について調べた。
<Test Example 2>
The effect of osmotic pressure during the recovery phase from cell wall weakening was investigated.
具体的には、プロトプラスト液の濃度を3×107/mLに調整し、pyrG−CBH1断片は900ng/μLの濃度に調整したものを使用した以外は、試験例1と同様にして、プロトプラス液とpyrG−CBH1断片とを処理した後、各種の浸透圧のPD液体培地で培養した。 Specifically, protoplasts were prepared in the same manner as in Test Example 1 except that the concentration of the protoplast solution was adjusted to 3 × 10 7 / mL and the pyrG-CBH1 fragment was adjusted to a concentration of 900 ng / μL. After treating the liquid and the pyrG-CBH1 fragment, the cells were cultured in PD liquid media of various osmotic pressures.
液体培養条件は、200mL容量の三角フラスコに0、0.4.0.8、1.6、2.4M D−ソルビトールを含むPD液体培地50mLを入れ、上記プロトプラス液とpyrG−CBH1断片とを処理した後の混合液140μuLを添加し(初発のプロトプラスト液の菌体濃度が6×104/mLとなるように調製)、100rpmの往復速度条件で容器ごと揺動させっつ、30℃で7日間培養した The liquid culture conditions were as follows: 50 mL of PD liquid medium containing 0, 0.4.0.8, 1.6, 2.4 MD-sorbitol was placed in a 200 mL volume Erlenmeyer flask, and the above protoplus solution and pyrG-CBH1 fragment were added. Add 140 μuL of the mixed solution after the treatment (prepared so that the cell concentration of the initial protoplast solution is 6 × 10 4 / mL), and shake the whole container under the reciprocating speed condition of 100 rpm, 30 ° C. Incubated for 7 days in
その結果、図3に示されるように、細胞壁の脆弱化からの回復期における、浸透圧が低すぎたり(例えば0.4Osm/L以下)、高すぎたりすると(例えば2.4Osm/L以上)、菌の増殖は芳しくなかった。 As a result, as shown in FIG. 3, when the osmotic pressure is too low (for example, 0.4 Osm / L or less) or too high (for example, 2.4 Osm / L or more) during the recovery period from the weakening of the cell wall. , The growth of the fungus was not good.
[菌株]
(1)アスペルギルス・オリゼHO1株(独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室、寄託日:平成25年11月12日、受託番号:NITE BP−01749)
(2)アスペルギルス・オリゼHO2株(独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室、寄託日:平成25年11月12日、受託番号:NITE BP−01750)
(3)アスペルギルス・オリゼHO3株(独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室、寄託日:平成26年10月24日、受託番号:NITE BP−01954)
(4)アスペルギルス・オリゼHO4株(独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室、寄託日:平成26年12月9日、受託番号:NITE BP−01980)
(5)アスペルギルス・アワモリHA1株(独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室、寄託日:平成25年11月12日、受託番号:NITE BP−01751)
(6)アクレモニウム・セルロリィティカスH1株(独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室、寄託日:平成23年9月5日、受託番号:FERM BP−11508)
[Strain]
(1) Aspergillus oryzae HO1 strain (Independent Administrative Institution Product Evaluation Technology Infrastructure Organization Patent Microorganisms Depositary Center, 2-5-8 Room 122, Kazusakamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Deposit date: November 12, 2013, Deposit number : NITE BP-01749)
(2) Aspergillus oryzae HO2 strain (Independent Administrative Institution Product Evaluation Technology Infrastructure Organization Patent Microorganisms Depositary Center, 2-5-8 Room 122, Kazusakamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Deposit date: November 12, 2013, Deposit number : NITE BP-01750)
(3) Aspergillus oryzae HO3 strain (Independent Administrative Institution Product Evaluation Technology Infrastructure Organization Patent Microorganisms Depositary Center, 2-5-8 Room 122, Kazusakamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Deposit date: October 24, 2014, Deposit number : NITE BP-01954)
(4) Aspergillus oryzae HO4 strain (Independent Administrative Institution Product Evaluation Technology Infrastructure Organization Patent Microorganisms Depositary Center, 2-5-8 Room 122, Kazusakamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Deposit date: December 9, 2014, Deposit number : NITE BP-01980)
(5) Aspergillus awamori HA1 strain (Independent Administrative Institution Product Evaluation Technology Infrastructure Organization Patent Microorganisms Depositary Center, 2-5-8 Kazusakamatari Room 122, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Deposit date: November 12, 2013, Deposit number : NITE BP-01751)
(6) Acremonium Cellulariticus H1 Strain (Independent Administrative Institution Product Evaluation Technology Infrastructure Organization Patent Microbial Deposit Center, 2-5-8 Kazusakamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Room 122, Deposit Date: September 5, 2011 Date, accession number: FERM BP-11508)
1…CBH1発現用遺伝子断片、 2…タンパク質、 3…cbh1遺伝子、 4、8…プロモーター、 5…シスエレメント、 6…人工転写因子、 7…人工転写因子コーディング遺伝子、 9…人工転写因子発現用遺伝子断片。 1 ... CBH1 expression gene fragment, 2 ... protein, 3 ... cbh1 gene, 4, 8 ... promoter, 5 ... cis element, 6 ... artificial transcription factor, 7 ... artificial transcription factor coding gene, 9 ... artificial transcription factor expression gene fragment.
Claims (6)
前記DNAを作用させた糸状菌を液体培地中で液体培養する工程と、
を備えた糸状菌への遺伝子導入方法であって、
前記液体培地は、前記DNAを取り込んだ菌体を選択的に生育させるための選択培地であって、且つ、前記脆弱化させた糸状菌の細胞壁を培養するための浸透圧を有する該液体培地であり、
前記DNAは、糸状菌ゲノムへの相同組換えのための配列を有し、
前記糸状菌は、非相同組換えの頻度が低率化するように改変された糸状菌である
ことを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法。 The process of causing the DNA encoding the gene of interest to act on the filamentous fungus that has weakened the cell wall,
The step of liquid-culturing the filamentous fungus on which the DNA was allowed to act in a liquid medium, and
It is a method of gene transfer into filamentous fungi equipped with
The liquid medium is a selective medium for selectively growing bacterial cells incorporating the DNA, and has an osmotic pressure for culturing the cell wall of the fragile filamentous fungus. Yes,
The DNA has a sequence for homologous recombination into the filamentous fungus genome.
A method for introducing a gene into a filamentous fungus, wherein the filamentous fungus is a filamentous fungus modified so that the frequency of illegitimate recombination is reduced.
前記液体培地の浸透圧は、0.6Osm/L以上1.6Osm/L以下であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法。 In the method for introducing a gene into a filamentous fungus according to claim 1,
A method for introducing a gene into a filamentous fungus, wherein the osmotic pressure of the liquid medium is 0.6 Osm / L or more and 1.6 Osm / L or less.
前記糸状菌は、麹菌であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法。 In the method for introducing a gene into a filamentous fungus according to claim 1 or 2.
The method for introducing a gene into a filamentous fungus, wherein the filamentous fungus is a aspergillus.
前記麹菌は、ligD遺伝子の欠損株であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法。 In the method for introducing a gene into a filamentous fungus according to claim 3,
A method for introducing a gene into a filamentous fungus, wherein the aspergillus is a strain lacking the ligD gene.
前記糸状菌は、アスペルギルス・オリゼHO1株(受託番号:NITE BP−01749)、アスペルギルス・オリゼHO2株(受託番号:NITE BP−01750)、アスペルギルス・オリゼHO3株(受託番号:NITE BP−01954)、又はアスペルギルス・オリゼHO4株(受託番号:NITE BP−01980)であることを特徴とする糸状菌への遺伝子導入方法。 In the method for introducing a gene into a filamentous fungus according to any one of claims 1 to 4.
Aspergillus oryzae HO1 strain (accession number: NITE BP-01749), Aspergillus oryzae HO2 strain (accession number: NITE BP-01750), Aspergillus oryzae HO3 strain (accession number: NITE BP-01954), Alternatively, a method for introducing a gene into a filamentous fungus, which is Aspergillus oryzae HO4 strain (accession number: NITE BP-01980).
A foreign gene is introduced into a filamentous bacterium by the method for introducing a gene into a filamentous bacterium according to any one of claims 1 to 5, and the filamentous bacterium into which the foreign gene has been introduced is used to determine the functionality of the introduced foreign gene. A gene evaluation method characterized by evaluation.
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JP2010046080A (en) * | 1997-12-22 | 2010-03-04 | Koninkl Dsm Nv | Expression cloning in filamentous fungus |
JP2015136321A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 本田技研工業株式会社 | Aspergillus oryzae mutant strain |
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八重樫 博志: "真菌類のプロトプラスト研究の現状", 植物防疫, vol. 40, no. 11, JPN7022005098, 1986, pages 28 - 32, ISSN: 0005027045 * |
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