JP2685125B2 - 新規遺伝子、それを用いた形質転換体及びその利用 - Google Patents

新規遺伝子、それを用いた形質転換体及びその利用

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JP2685125B2
JP2685125B2 JP7039434A JP3943495A JP2685125B2 JP 2685125 B2 JP2685125 B2 JP 2685125B2 JP 7039434 A JP7039434 A JP 7039434A JP 3943495 A JP3943495 A JP 3943495A JP 2685125 B2 JP2685125 B2 JP 2685125B2
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aspergillus oryzae
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dna
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勝ひこ 北本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アスペルギルス・オリ
ゼーから得られた新規ヌクレアーゼS1遺伝子、これを
含むベクター、そのベクターをアスペルギルス・オリゼ
ーに導入した形質転換体及びその利用に関するものであ
る。
【0002】アスペルギルス・オリゼーのヌクレアーゼ
S1は、産業上重要な酵素であり、本発明によって得ら
れた形質転換体は本酵素を著量に生産し、これら本酵素
を用いる産業界に本発明は多大の貢献をなすものであ
る。
【0003】
【従来の技術及び問題点】ヌクレアーゼS1は、1本鎖
のDNA又はRNAを基質として分解し2本鎖DNAや
RNAは分解しない。この性質を利用して、DNAやR
NAの構造解析にアスペルギルス・オリゼーのヌクレア
ーゼS1が利用されている。例えば、S1マッピングと
呼ばれる転写開始点の決定に本酵素が使用されるほか
(MolecularCloning, A Laboratory Manual 2nd ed., 1
989)、複雑な転写産物を解析するS1二次元分析法、二
本鎖DNAの末端の平滑化等にも利用され、本酵素は、
遺伝子工学において非常に重要である。
【0004】このアスペルギルス・オリゼーのヌクレア
ーゼS1は、市販されてはいるが、その生産量はα−ア
ミラーゼやグルコアミラーゼなどの酵素と比べて非常に
微量であり、精製酵素は1mgが約24万円と非常に高
価である(Takara遺伝子工学カタログ)。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであって、ヌクレアーゼS
1を著量に生産するアスペルギルス・オリゼーを開発す
る目的でなされたものである。そして上記目的達成のた
め各方面から検討した結果、目的とする遺伝子をクロー
ニングし、この遺伝子を用いて遺伝子操作による方法が
好適であるとの観点にたった。
【0006】この観点にたち、アスペルギルス・オリゼ
ーのヌクレアーゼS1遺伝子を、アスペルギルス・オリ
ゼー染色体DNAライブラリーからクローニングするこ
とに成功し、また、ヌクレアーゼS1遺伝子の塩基配列
の決定にも成功した。
【0007】そして更に、これらクローン化するのに成
功したヌクレアーゼS1をコードする遺伝子を有する染
色体DNA断片をアスペルギルス・オリゼー(Aspergil
lusoryzae)の宿主ベクター系に移入することにも成功
し、得られた形質転換体においてこれらの遺伝子が発現
する事も確認し、ヌクレアーゼS1を著量に生産する形
質転換体を具体的に得るのに成功した。そしてここで得
られた形質転換体の内、形質転換体(A)及び(B)
は、それぞれ、Aspergillus oryzae NS及び同NGSと命名
し、FERM P-14572及びFERM P-14571として、工業技術院
生命工学工業技術研究所に寄託した。
【0008】また、ここで得られた形質転換体は、いず
れも、すぐれたヌクレアーゼS1生産能が高く、例え
ば、形質転換体(B)を用いてヌクレアーゼS1生産能
を調べたところ、対照の親株に比して約100倍以上の
高い生産性であることも確認した。
【0009】本発明は、これらの新知見に基づき、更に
検討の結果、遂に完成されたものであって、本発明は、
配列表の配列番号1で示されるDNAを基本的技術思想
のひとつとするものであり、更に次のような態様を包含
するものである。
【0010】(1)アスペルギルス・オリゼーから単離
したプロモーターを含むヌクレアーゼS1遺伝子のDN
A配列。 (2)この(1)のヌクレアーゼS1遺伝子のプロモー
ター及びタンパク質コード領域を含むDNA配列を連結
したアスペルギルス・オリゼーのベクター。 (3)この(1)のヌクレアーゼS1遺伝子のタンパク
質コード領域の上流にアスペルギルス・オリゼー由来の
強力なプロモーターをもつDNA配列を連結したアスペ
ルギルス・オリゼーのベクター。 (4)(2)のベクターをアスペルギルス・オリゼーに
移入することによって得られる高ヌクレアーゼS1分泌
能を有する形質転換体。 (5)(3)のベクターをアスペルギルス・オリゼーに
移入することによって得られる高ヌクレアーゼS1分泌
能を有する形質転換体。 (6)(4)または(5)の形質転換体を用いることに
よってヌクレアーゼS1を効率的に著量製造する方法。
【0011】また、本発明に係るヌクレアーゼS1遺伝
子のDNAは、ヌクレアーゼS1酵素のアミノ酸配列が
変化しないようにその塩基配列の塩基を置換することも
可能であるし、その塩基配列の一部について、塩基の置
換、削除、挿入、及び/又は転移を行ってもよい。
【0012】以下、本発明についてくわしく説明する
が、本発明に用いた染色体DNAおよびヌクレアーゼS
1の供与体はアスペルギルス・オリゼーであり、具体的
には例えばRIB40株である。
【0013】クローニングのために、まず、すでに決定
されているヌクレアーゼS1のアミノ酸配列(A. Iwama
tsu et al., J. Biochem., 110, 151-158(1991))に基づ
いてオリゴDNAを合成し、後述のプラークハイブリダ
イゼーションのプローブを作製する。
【0014】また、YPD培地(イーストエキス1%、
ペプトン2%、グルコース2%)で培養したアスペルギ
ルス・オリゼーRIB40株より染色体DNAを、例え
ばAgric. Biol. Chem., Vol. 51, 323-328(1987)に記載
された方法に準じて抽出し、Agric. Biol. Chem., Vol.
53, 593(1989)に準じた染色体ジーンライブラリーを作
製する。この染色体ジーンライブラリーより、先に作製
したプローブを使用しヌクレアーゼS1遺伝子を単離す
る。得られたDNA断片は、図2、図3に示すDNA配
列を有している。
【0015】上記で得られたDNA断片をプラスミドp
UC118にサブクローニングしたpNUCSにアスペ
ルギルス・オリゼーのマーカー遺伝子niaDを挿入
し、得られたDNAをniaD欠損株のアスペルギルス
・オリゼーに移入し形質転換体を得る。niaD欠損株
として具体的にはniaD300株が挙げられる。形質
転換法としては、公知の方法例えばAgric. Biol. Chem.
Vol. 51, 323-328(1987)に記載された方法あるいはこ
れに準じた方法がとられる。この方法によって形質転換
体(A)を得る。
【0016】次に、上記で得られたDNA断片の内ヌク
レアーゼS1酵素タンパク質をコードする領域の上流を
切断したDNAをアスペルギルス・オリゼーの高発現ベ
クターとして例えばグルコアミラーゼ遺伝子プロモータ
ーとniaD遺伝子をマーカーに持つpUNG1に挿入
し、得られたDNAをniaD欠損株のアスペルギルス
・オリゼーに移入し形質転換体を得る。この方法によっ
て形質転換体(B)を得る。形質転換体(A)、(B)
ともにヌクレアーゼS1を高生産したが、特に、(B)
は対照の親株niaD300株に比べて約100倍以上
の生産性を示した。
【0017】形質転換体(A)、(B)は、ヌクレアー
ゼS1を多量分泌生産するので、培養物から酵素を分離
採取すれば、酵素を効率よく製造することができ、各種
の工業において様々な用途に利用することができる。
【0018】次に、本発明の実施例を示す。
【0019】
【実施例1】 染色体ジーンライブラリーからのアスペルギルス・オリ
ゼーのヌクレアーゼS1遺伝子のクローニング
【0020】Agric. Biol. Chem., Vol. 53, 593-599に
記載の方法に準じて作成したλDASHファージ(TOYO
BO)を用いたアスペルギルス・オリゼーの染色体ジーン
ライブラリーより、プラークハイブリダイゼーション法
によりヌクレアーゼS1遺伝子をクローニングした。プ
ローブとしては、下記に示す2種類のオリゴDNAを用
いて染色体DNAをPCR法により増幅したDNAを用
いた。
【0021】 オリゴDNA#1 5’−GGICACGAAACIGTIGCITACATAGC−3’ T G T C T
【0022】 オリゴDNA#2 5’−AAIACIGGCTGIGACTTATCATAATACTC−3’ T T G G G T
【0023】この方法により約20000個のファージ
クローンの中から、上記のプローブとハイブリダイズす
るクローンを単離した。
【0024】これのクローンの中に挿入されているアス
ペルギルス・オリゼー由来のDNA断片を各種制限酵素
剤にて消化し、サザンブロット解析によりXbaI 5 kbp断
片中にヌクレアーゼS1遺伝子の全長が含まれているこ
とが明かとなった。このXbaI5 kbp断片をプラスミドベ
クターpUC118に連結し、pS1B2を得て、図1に示す如
く、当該挿入断片の制限酵素切断地図を作製した。
【0025】
【実施例2】 染色体DNAから単離したアスペルギルス・オリゼーの
ヌクレアーゼS1遺伝子のDNA塩基配列の決定
【0026】実施例1で得られたサブクローンpS1B2に
挿入されているヌクレアーゼS1遺伝子周辺の2.6k
bpのDNA塩基配列をジデオキシ法(Science, 214,
1295-1310(1981))により決定し、下記表1、表2、表3
で示される配列表の配列番号1に示されるDNA配列を
得た。このDNA配列は、アスペルギルス・オリゼーの
ヌクレアーゼS1遺伝子のコーディング領域およびその
介在配列の全部並びにコーディング領域に隣接する上流
および下流領域の一部のDNA配列を包含するものであ
る。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【実施例3】 アスペルギルス・オリゼーのヌクレアーゼS1を多量に
分泌生産するアスペルギルス・オリゼー形質転換体の作
製(1)
【0031】実施例2に記載のヌクレアーゼS1DNA
を含む3.2kbp NcoI, XbaI断片を、pUC118のHincIIサ
イトに連結したpNUCSにアスペルギルス・オリゼーのマ
ーカー遺伝子niaDを含む5.5kbpのHindIII断片を挿入
したアスペルギルス・オリゼーで複製可能なpNS(図
4)を作製した。挿入したNcoI, XbaI断片はヌクレアー
ゼS1のコーディング領域0.96kbpとその上流部分
1.2kbpと下流部分1kbpを含んでおり、ヌクレアーゼ
S1の発現、転写に必要な領域はすべてこの断片中に存
在すると考えられたことにより、この断片を含むpNSを
アスペルギルス・オリゼーに移入することにより、ヌク
レアーゼS1を多量に分泌生産する形質転換体が得られ
ると予想される。そこで次のようにpNSのアスペルギル
ス・オリゼーへの移入を行った。
【0032】アスペルギルス・オリゼーのniaD30
0株をYPD培地で30℃、20時間振とう培養した
後、得られた菌体を殺菌水で洗浄した。この菌体を細胞
壁溶解酵素液(0.27M CaCl2,0.6M N
aCl, 0.5% Novozyme)に懸濁し、3
0℃、2時間振とうすることによりプロトプラスト化を
図った。
【0033】得られたプロトプラストをガラスフィルタ
ーでろ過することにより残存する菌体を除去した。次に
このプロトプラスト4.0×107個を1.2Mソルビ
トール、50mM CaCl2、35mM NaClを
含む10mM Tris−HCl(pH7.5)200
μlに懸濁し、これにpNSを加え室温に20分間放置
した後、250、250、850μlのPEG溶液(6
0%ポリエチレングリコール4000、10mM Tr
is−HCl(pH7.5)、50mM CaCl2
含む)を徐々に添加し室温にて20分間放置した。次に
プロトプラストを1.2Mソルビトールを含むツァペッ
ク・ドックス培地(0.3%NaNO3、0.1%KH2
PO4、0.05%MgSO4・7H2O、0.2%KC
l、0.002%FeSO4、2%グルコース、2%寒
天、pH5.5)の平板上に塗布し、その上に1.2M
ソルビトールを含む0.7%寒天を重層し、30℃で培
養した。
【0034】pNSは硝酸を利用できない性質を相補す
る遺伝子を含んでおり、形質転換体は最小培地(ツアペ
ック・ドックス培地)で生育することができた。得られ
た形質転換体は小麦ふすま培地において30℃で4日間
培養して得られた抽出液のヌクレアーゼS1活性を測定
した。その結果を第1表に示した。
【0035】 第1表 形質転換体(A)における菌体外ヌクレアーゼS1活性 ────────────────────────────────── ヌクレアーゼS1活性 活 性 比 (U/ml) (NS/niaD300) ────────────────────────────────── 形質転換株(NS) 900 3.1 親株(niaD300) 290 1 ──────────────────────────────────
【0036】上記のようにプラスミドpNSでアスペル
ギルス・オリゼーを形質転換し、得られた形質転換体
(A)は、Aspergillus oryzae NSと命名し、これを生
命工学工業技術研究所にFERM P−14572とし
て寄託した。
【0037】
【実施例4】 アスペルギルス・オリゼーのヌクレアーゼS1を多量に
分泌生産するアスペルギルス・オリゼー形質転換体の作
製(2)
【0038】実施例2に記載のヌクレアーゼS1DNA
を含む2kbp XbaI,ClaI断片を、アスペルギルス・オ
リゼーで複製可能なベクターpUNG1のSmaIサイ
トに連結し、図5に示すpNGSを作製した。pNGS
はグルコアミラーゼ遺伝子のプロモーター領域1.1k
bpとヌクレアーゼS1のコーディング領域0.96k
bpと下流部分1kbpを含んでおり、ヌクレアーゼS
1の発現、転写は強力でマルトースや澱粉により誘導す
ることができるグルコアミラーゼ遺伝子プロモーターの
支配のもとにヌクレアーゼS1が発現すると考えられた
ことにより、この断片を含むpNGSをアスペルギルス
・オリゼーに移入することにより、ヌクレアーゼS1を
多量に分泌生産する形質転換体が得られると、予想され
た。そこで実施例3と同様にしてpNGSのアスペルギ
ルス・オリゼーへの移入を行った。
【0039】得られた形質転換体でDPY培地(2%デ
キストリン、1%ポリペプトン、0.5%イーストエキ
ス、0.5%KH2PO4、0.05%MgSO4・7H2
O(pH5.5))において30℃で60時間振とう培
養して得られた培養ろ液のヌクレアーゼS1活性を測定
した。その結果を第2表に示した。
【0040】 第2表 形質転換体(B)における菌体外ヌクレアーゼS1活性 ────────────────────────────────── ヌクレアーゼS1活性 活 性 比 (U/ml) (NGS/niaD300) ────────────────────────────────── 形質転換株(NGS) 13500 104 親株(niaD300) 130 1 ──────────────────────────────────
【0041】上記のようにプラスミドpNGSでアスペ
ルギルス・オリゼーを形質転換し、得られた形質転換体
(B)は、Aspergillus oryzae NGSと命名し、これを生
命工学工業技術研究所にFERM P−14571とし
て寄託した。
【0042】
【発明の効果】本発明によってはじめてアスペルギルス
・オリゼー由来のヌクレアーゼS1遺伝子のクローン化
に成功し、そのヌクレオチド配列も解明された。
【0043】また本発明においては、クローニングされ
た上記遺伝子をベクターに挿入して宿主の形質転換を行
うことにも成功したものである。従って、得られた形質
転換体を培養することによってヌクレアーゼS1を著量
製造することができる。これらの形質転換体を用いて、
培養することにより、これまで非常に少量の生産量のた
めに、非常に高価であったヌクレアーゼS1を、簡単な
培養により多量に生産することが可能であり、DNAや
RNAの構造解析のための利用のみならずその他の新規
の工業的利用の道が開かれ、その効果は卓越している。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラスミドpS1B2の制限酵素地図を示す。
【図2】本発明に係るヌクレアーゼS1遺伝子のDNA
配列を示す。
【図3】同上続きを示す。
【図4】プラスミドpNSの構造を示す。
【図5】プラスミドpNGSの構造を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 9/16 C12R 1:69) (C12N 15/09 ZNA C12R 1:69)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列表の配列番号1に示すDNA。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載したDNAを含んでなる
    こと、を特徴とするアスペルギルス・オリゼー形質転換
    用ベクター。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載したベクターをアスペル
    ギルス・オリゼーに移入してなる、ヌクレアーゼS1酵
    素生産能の上昇した形質転換体。
  4. 【請求項4】 該形質転換体が、アスペルギルス・オリ
    ゼーNGS又はアスペルギルス・オリゼーNSであるこ
    と、を特徴とする請求項3に記載の形質転換体。
  5. 【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載の形質転換
    体を培養し、培養物からヌクレアーゼS1を採取するこ
    と、を特徴とするヌクレアーゼS1の製造方法。
JP7039434A 1995-02-06 1995-02-06 新規遺伝子、それを用いた形質転換体及びその利用 Expired - Lifetime JP2685125B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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