JP2783660B2 - Iron oxidase gene isolated from Thiobacillus ferrooxidans. - Google Patents

Iron oxidase gene isolated from Thiobacillus ferrooxidans.

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JP2783660B2
JP2783660B2 JP2208655A JP20865590A JP2783660B2 JP 2783660 B2 JP2783660 B2 JP 2783660B2 JP 2208655 A JP2208655 A JP 2208655A JP 20865590 A JP20865590 A JP 20865590A JP 2783660 B2 JP2783660 B2 JP 2783660B2
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、絶対独立栄養細菌であるチオバチルス フ
ェロオキシダンスに由来する鉄酸化酵素遺伝子に関し、
更に詳しくはこの菌の生育及び増殖に必要なエネルギー
の獲得において重要なこの酵素遺伝子を用いて、チオバ
チルス フェロオキシダンスを形質転換することによっ
て、バクテリアリーチングその他鉱工業で広く利用され
ている上記菌体の鉄酸化能力の上昇した菌体を創出する
と供に、大腸菌等他の微生物を用いて生産し得るため、
得られた酵素を利用してセンサーなどに用いることがで
きるものである。
The present invention relates to an iron oxidase gene derived from Thiobacillus ferrooxidans which is an absolute autotrophic bacterium,
More specifically, by transforming Thiobacillus ferrooxidans using this enzyme gene, which is important in obtaining the energy required for the growth and growth of this bacterium, the above bacterial cells widely used in bacterial leaching and other mining industries are transformed. In addition to creating cells with increased iron oxidizing ability, it can be produced using other microorganisms such as Escherichia coli,
The resulting enzyme can be used for sensors and the like.

[従来の技術] チオバチルス属の細菌は硫化鉱床付近によく見出さ
れ、鉱石のバクテリアリーチング(Bacterial leachin
g)などに利用されている。我国での稼働例は少ない
が、アメリカ、カナダ、オーストラリア、チリ、南アフ
リカ共和国などで行われており、特にアメリカでは全産
銅量の18〜25%が、このバクテリアリーチングによるも
のであると言われる。また、この細菌の特性である。第
1鉄(Fe2+)から第2鉄(Fe3+)への酸化能力を利用し
た鉱山廃水の処理、湿式製錬での脱鉄、H2Sガスなどの
還元性ガスの処理等のプラントが我国の各地で稼働して
いる。
[Background Art] Bacteria of the genus Thiobacillus are commonly found near sulfide ore deposits, and bacterial leaching of ores (Bacterial leachin) is considered.
g). Although there are few cases of operation in Japan, it is carried out in the United States, Canada, Australia, Chile, South Africa, etc., and it is said that 18-25% of the total copper production in the United States is due to this bacterial leaching . It is also a property of this bacterium. Treatment of mine wastewater using the ability to oxidize ferrous iron (Fe 2+ ) to ferric iron (Fe 3+ ), removal of iron in hydrometallurgy, treatment of reducing gas such as H 2 S gas, etc. Plants are operating in various parts of Japan.

廃水処理は、鉱山廃水に含まれる第1鉄の処理にかか
わるものである。第1鉄を処理する場合、強アルカリで
ある消石灰で中和しなければならなく、その上生成した
沈殿物の容量が大きく、沈降性などハンドリング特性が
悪いが、鉄酸化細菌を利用して第2鉄とした場合は、安
価な弱アルカリである炭酸カルシウム微粉末を使用で
き、その他ハンドリング特性が大幅に改善するため、大
変なコスト減を生むことができる。
Wastewater treatment involves the treatment of ferrous iron contained in mine wastewater. When ferrous iron is treated, it must be neutralized with slaked lime, which is a strong alkali. In addition, the volume of sediment generated is large, and handling properties such as sedimentation are poor. In the case of using iron, inexpensive calcium carbonate fine powder, which is an inexpensive weak alkali, can be used, and other handling characteristics are significantly improved, so that a significant cost reduction can be produced.

また、湿式製錬の脱鉄工程に使用した場合には加温が
不要となり、かつ次工程回収物との分離が容易となるな
ど大きなコスト減が達成されている。さらに、H2Sガス
処理に使用した場合には、常温、常圧で安全に処理する
ことができ、その上、他の方法に比較してランニングコ
ストが安いなど、大きなメリットがある。[Applicatio
n of Iron−Oxidizing Bacteria to Extractive Mettal
lurgy;Metallurgical Reviel of MMIJ,vol.3,No.1,Apri
l(1986)]。
Further, when used in the deironing process of hydrometallurgy, heating is not required, and a large cost reduction has been achieved, such as easy separation from the recovered material in the next step. Furthermore, when used for H 2 S gas treatment, it can be safely treated at normal temperature and normal pressure, and has great advantages such as lower running cost as compared with other methods. [Applicatio
n of Iron−Oxidizing Bacteria to Extractive Mettal
lurgy; Metallurgical Reviel of MMIJ, vol.3, No.1, Apri
l (1986)].

以上のようにチオバチルス属は工業的に非常に有用な
菌体であるといえる。
As described above, it can be said that the genus Thiobacillus is an industrially very useful cell.

ところで、チオバチルス属菌のうち、上記のような用
途において特に有用なものは、チオバチルス フェロオ
キシダンスであり、これは独立栄養細菌(Autotrophic
Bacteria)に属するものであり、その成育速度は好気性
の従属栄養細菌(Heterotrophic Bacteria)と比較する
と極めて遅い。
By the way, among the bacteria belonging to the genus Thiobacillus, particularly useful in the above-mentioned applications is Thiobacillus ferrooxidans, which is an autotrophic bacterium (Autotrophic bacterium).
Bacteria), and its growth rate is extremely slow as compared with aerobic heterotrophic bacteria (Heterotrophic Bacteria).

ちなみに大腸菌の倍加時間は約20分であるのに対し、
チオバチルス フェロオキシダンスでは約6〜10時間で
ある。また1の培地による菌体収量がそれぞれ約6g,
約0.1gという事実から、チオバチルス属の工業的な利用
を行う際の反応容器が巨大化することは、施設、設備の
製造コスト、また、処理コストにも大きく影響するた
め、本細菌の利用は一部制約を受けてきた面もあった。
これを解決すべく、他の微生物利用産業同様、ランダム
スクリーニングにより成育速度の速い菌を得る試みは行
われているが、菌の本体の性質上限界がある。
By the way, the doubling time of E. coli is about 20 minutes,
It takes about 6 to 10 hours for Thiobacillus ferrooxidans. In addition, the cell yield of each medium was about 6 g,
Due to the fact that it is about 0.1 g, the size of the reaction vessel for industrial use of the genus Thiobacillus greatly affects the production cost of facilities and equipment, and also the processing cost. There have been some restrictions.
To solve this problem, attempts have been made to obtain bacteria having a high growth rate by random screening, as in other microbial industries, but there is a limit in the nature of the microorganism itself.

このため、本発明者らは遺伝子操作による菌の改良を
目指し、その宿主−ベクター系等の開発を行っている
(特願平1−218425号)。これはチオバチルス由来の水
銀耐性遺伝子をセレクションマーカーとした新規ベクタ
ーに関するものであり、このベクターに別の能力を増強
する遺伝子をのせて、形質転換することを最終目的とす
るものである。この能力増強は、チオバチルス由来の酵
素、補酵素群の遺伝子をクローニングして利用していく
のが1つの方法である。
For this reason, the present inventors have been developing a host-vector system and the like with the aim of improving bacteria by genetic manipulation (Japanese Patent Application No. 1-218425). The present invention relates to a novel vector using a mercury resistance gene derived from Thiobacillus as a selection marker, and its ultimate purpose is to carry a gene that enhances another ability and transform the vector. One method of this capacity enhancement is to clone and utilize genes of enzymes and coenzymes derived from Thiobacillus.

現在まで我々が知り得る限りにおいて、チオバチルス
フェロオキシダンスから、増殖能力、酸化速度を増強
することを目標としてクローニングされた遺伝子は、本
出願人によるRuBPCase遺伝子(特願平2−139300号)と
この鉄酸化酵素だけである。
To the best of our knowledge to date, the gene cloned from Thiobacillus ferrooxidans with the aim of enhancing the growth ability and the oxidation rate is the RuBPCase gene (Japanese Patent Application No. 2-139300) by the present applicant. Only iron oxidase.

チオバチルス フェロオキシダンスは第1鉄(Fe2+
を第2鉄(Fe3+)に酸化することによって生育に必要な
エネルギーを得ているが、この第1鉄の主な酸化のメカ
ニズムは現在以下のようにいわれている。
Thiobacillus ferrooxidans is ferrous (Fe 2+ )
The energy required for growth is obtained by oxidizing iron into ferric iron (Fe 3+ ). The main mechanism of oxidation of ferrous iron is currently described as follows.

まず第1鉄から抜き取られた電子は、鉄酸化酵素に渡
された、次にチトクロムc−552に、最後にチトクロム
酸化酵素を経て酵素に渡されて水を生じ、この際に生成
するエネルギーをATP及びNADHなどの化学エネルギーに
転換する。
First, the electrons extracted from ferrous iron are passed to the iron oxidase, then to the cytochrome c-552, and finally to the enzyme via the cytochrome oxidase to generate water, and the energy generated at this time is Converts to chemical energy such as ATP and NADH.

第1鉄1モルの酸化では、発生エネルギー8.5Kcal/mo
le、自由エネルギー効率3%であるが、グルコースの完
全酸化では688Kcal/mole、グルコースのアルコール発酵
の場合は57Kcal/mole、また呼吸及び発酵の自由エネル
ギー効率はそれぞれ約40%、30%であると言われてお
り、これらを比較してもチオバチルス フェロオキシダ
ンスの生育のためのエネルギーが少なく成育速度が遅い
ことが理解される。
In the oxidation of 1 mol of ferrous iron, the generated energy is 8.5 Kcal / mo
le, the free energy efficiency is 3%, but the complete oxidation of glucose is 688 Kcal / mole, the alcohol fermentation of glucose is 57 Kcal / mole, and the free energy efficiency of respiration and fermentation is about 40% and 30%, respectively. It is understood from these comparisons that the energy required for the growth of Thiobacillus ferrooxidans is low and the growth rate is low.

[発明が解決しようとする課題] 上述のように、従来のチオバチルス フェロオキシダ
ンスを単に利用するだけでは操業上の改善をすることは
難しく、何らかの手段によりチオバチルス フェロオキ
シダンス自体の増殖能力や酸化能力を高めることが望ま
れていたところ、本発明者等は先にチオバチルス フェ
ロオキシダンス由来の水銀耐性遺伝子をセレクションマ
ーカーとした新規ベクターを開発し、次いで炭酸同化の
際重要なRuBPCase遺伝子をコードするDNA断片を得た。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, it is difficult to improve the operation only by simply using the conventional Thiobacillus ferrooxidans, and the growth ability and the oxidizing ability of Thiobacillus ferrooxidans themselves by some means. However, the present inventors have previously developed a novel vector using a mercury resistance gene derived from Thiobacillus ferrooxidans as a selection marker, and then a DNA encoding a RuBPCase gene that is important in carbonic acid assimilation. A fragment was obtained.

その後の研究により、チオバチルス フェロオキシダ
ンスの電子伝達系を改良することによって、本菌の酸化
能力を増強することができるのではないかと考え、本菌
由来の鉄酸化酵素遺伝子の解明を行い、チオバチルス属
菌の酸化能力を増強する遺伝子として、鉄酸化酵素をコ
ードするDNA断片が望まれていた。
Subsequent research suggests that by improving the electron transport system of Thiobacillus ferrooxidans, the oxidizing ability of the bacterium could be enhanced. As a gene that enhances the oxidizing ability of a genus bacterium, a DNA fragment encoding an iron oxidase has been desired.

[課題を解決するための手段] 本発明者等は斯かる課題を解決するため鋭意研究した
ところ、チオバチルス フェロオキシダンスFel株(微
工研菌寄第11479号)を使用し、該菌のゲノムDNAを抽
出、精製後、大腸菌にクローニングすることによって本
発明を提供することができたものである。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have conducted intensive studies in order to solve such problems, and as a result, using the Thiobacillus ferrooxidans Fel strain (Microtechnical Research Bacteria No. 11479), The present invention has been able to provide the present invention by extracting and purifying DNA and cloning it into Escherichia coli.

すなわち本発明は、第4図に示すような塩基配列およ
び/又はアミノ酸配列を含むチオバチルス属の鉄酸化酵
素をコードするDNA断片の提供と、 チオバチルス属の鉄酸化酵素をコードするDNA断片を
E.coli由来のプラスミドに組み込んだことを特徴とする
新規プラスミドの提供と、チオバチルス属よりゲノムDN
Aを抽出した後、精製する第1工程; このゲノムDNAとE.coli由来のプラスミドとを同一の
制限酵素で各々切断した後、各々を連結する第2工程; 第2工程で得られたプラスミドをE.coli内に導入し、
平板培地コロニーからコロニーハイブリダイゼーション
法により鉄酸化酵素遺伝子を含むプラスミドをスクリー
ニングする第3工程; 第3工程で得られたプラスミドを制限酵素で消化した
後、鉄酸化酵素遺伝子を含むDNA断片を回収し、E.coli
発現ベクタープラスミドに連結させる第4工程; から成ることを特徴とする新規プラスミドの構築方法
および鉄酸化酵素の生産方法を提供するものである。
That is, the present invention provides a DNA fragment encoding a thiobacillus iron oxidase comprising a base sequence and / or an amino acid sequence as shown in FIG. 4, and a DNA fragment encoding a thiobacillus iron oxidase.
Provision of a novel plasmid characterized by integration into a plasmid derived from E. coli, and genomic DN from Thiobacillus
A first step of extracting and purifying A; a second step of cutting this genomic DNA and a plasmid derived from E. coli with the same restriction enzyme, and then ligating each; the plasmid obtained in the second step Into E.coli,
Third step of screening a plasmid containing an iron oxidase gene from a plate culture colony by a colony hybridization method; after digesting the plasmid obtained in the third step with a restriction enzyme, a DNA fragment containing an iron oxidase gene is recovered. , E.coli
A method for constructing a novel plasmid and a method for producing an iron oxidase, comprising: a fourth step of ligating the plasmid to an expression vector plasmid.

[作用] 本発明法において、チオバチルス フェロオキシダン
スは第1鉄(Fe2+)を第2鉄(Fe3+)に酸化することに
よって生育に必要なエネルギーを得ているが、この第1
鉄の主な酸化のメカニズムは現在以下のようにいわれて
いる。
[Action] In the method of the present invention, Thiobacillus ferrooxidans obtains energy required for growth by oxidizing ferrous iron (Fe 2+ ) to ferric iron (Fe 3+ ).
The main mechanism of iron oxidation is currently described as follows.

まず第1鉄から抜き取られた電子は、鉄酸化酵素に渡
され、次にチトクロムc−552に、最後にチトクロム酸
化酵素を経て酸素に渡され水を生じ、この際に生成する
エネルギーをATP及びNADHなどの化学エネルギーに転換
する。
First, electrons extracted from ferrous iron are passed to iron oxidase, then to cytochrome c-552, and finally to oxygen via cytochrome oxidase to produce water, and the energy generated at this time is converted to ATP and ATP. Convert to chemical energy such as NADH.

このためこの電子伝達系のうち、初発の酵素である鉄
酸化酵素の遺伝子をクローニングし、それを鉄酸化細菌
のベクターに連結、再度同菌体に戻してやることで同酵
素の生産能力は上昇し、これとともに全体の鉄酸化能力
が上昇できると考えられ、このため本発明法において、
クローニング及び発現は以下の過程で行った。
For this reason, by cloning the gene for iron oxidase, the first enzyme in this electron transfer system, ligating it to the vector of iron oxidizing bacteria and returning it to the same bacterial body, the production capacity of the enzyme increases. It is thought that together with this, the overall iron oxidizing ability can be increased.
Cloning and expression were performed in the following process.

1)チオバチルス フェロオキシダンスFe1株より抽出
された鉄酸化酵素のアミノ酸の配列の一部を決定 2)1)で得た配列に基づいて合成DNAプローブを2種
類作成 3)チオバチルス フェロオキシダンスFe1株のゲノムD
NAの抽出、精製 4)3)で得たDNA断片の大腸菌プラスミドへのクロー
ニング 5)2)で合成したプローブを用い、4)でクローニン
グした大腸菌プラスミドにより形質転換された大腸菌の
選択 6)5)で選択された大腸菌からのプラスミドDNAの抽
出及びこのプラスミドの鉄酸化酵素遺伝子部分の切り出
し 7)5)で得たDNA断片の塩基配列の決定及びそれから
推定されるアミノ酸配列の決定 8)5)で得られたチオバチルス フェロオキシダンス
の鉄酸化酵素遺伝子部分と大腸菌の発現ベクターとの連
結によるチオバチルス フェロオキシダンスの鉄酸化酵
素遺伝子発現用の大腸菌プラスミドの構築 9)8)で得た大腸菌プラスミドによる大腸菌でのチオ
バチルス フェロオキシダンス由来鉄酸化酵素の産出で
ある。
1) Determination of part of the amino acid sequence of iron oxidase extracted from Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain 2) Preparation of two types of synthetic DNA probes based on the sequence obtained in 1) 3) Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain Genome D
Extraction and purification of NA 4) Cloning of DNA fragment obtained in 3) into E. coli plasmid 5) Selection of E. coli transformed with E. coli plasmid cloned in 4) using probe synthesized in 2) 6) 5) Extraction of plasmid DNA from Escherichia coli selected in step 2 and cutting out of the iron oxidase gene portion of this plasmid 7) Determination of base sequence of DNA fragment obtained in 5) and determination of amino acid sequence deduced therefrom 8) 5) Construction of Escherichia coli Plasmid for Expression of Thiobacillus ferrooxidans Iron Oxidase Gene by Ligation of the Obtained Thiobacillus ferrooxidans Iron Oxidase Gene Portion and Escherichia coli Expression Vector 9) This is the production of iron oxidase derived from Thiobacillus ferrooxidans.

この場合、上記1)のチオバチルス フェロオキシダ
ンスFe1株は旧松尾鉱山から塩田らが単離したものであ
り(J.Gen.Appl.Microbiol vol.28.p331−342“Bacteri
al pyrite oxidation I",The effect of pure and mixe
d cultures of Thiobacillus ferrooxidans and Thioba
cillus thiooxidans on release of iron)、本発明者
等は、このチオバチルス フェロオキシダンスFel株よ
り鉄酸化酵素を抽出し(FEMS Microbiology Letters 50
(1988)p169−172“Fe(II)−oxidizing enzyme puri
fied from Thiobacillus ferrooxidans)、N末端側の
アミノ酸配列を決定し、その知見に基づき合成プローブ
を2種作成した。
In this case, the Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain 1) was isolated by Shioda et al. From the former Matsuo mine (J. Gen. Appl. Microbiol vol. 28. p331-342 “Bacteri”).
al pyrite oxidation I ", The effect of pure and mixe
d cultures of Thiobacillus ferrooxidans and Thioba
cillus thiooxidans on release of iron), the present inventors extracted iron oxidase from this Thiobacillus ferrooxidans Fel strain (FEMS Microbiology Letters 50).
(1988) p169-172 "Fe (II) -oxidizing enzyme puri
fied from Thiobacillus ferrooxidans), the amino acid sequence on the N-terminal side was determined, and two types of synthetic probes were prepared based on the knowledge.

次いで、チオバチルス フェロオキシダンスFe1株の
ゲノムDNAを抽出、精製(実施例1)した後、制限酵素E
coR Iで切断し、その断片を大腸菌プラスミドpUC18のリ
ンカークローニングサイトEcoR I部位に連結してハイブ
リッドDNAを作成した。
Next, after extracting and purifying the genomic DNA of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain (Example 1), the restriction enzyme E
The fragment was cut with coRI, and the fragment was ligated to the EcoRI site of a linker cloning site of Escherichia coli plasmid pUC18 to prepare a hybrid DNA.

次いで得られたハイブリッドDNAを用いて大腸菌を形
質転換したのち、その大腸菌を平板培地で培養した。得
られた約5000個のコロニーについて合成プローブ2種を
用いてコロニーハイブリダイゼーションを行ったとこ
ろ、同一サイズプラスミドを持つ複数個の陽性コロニー
が選択され、これらのコロニーを形成した大腸菌DH5α
のプラスミドを調べたところ、pUC18のEcoR I部位に対
し、チオバチルス フェロオキシダンスFe1株の鉄酸化
酵素が含むゲノムDNAのEcoR I断位が逆向きに挿入され
ている2種類のものに類別され、これらの新規プラスミ
ドをpTIO 11,pTIO 12と命名した。これらのプラスミド
にクローニングされたチオバチルス フェロオキシダン
ス鉄酸化酵素遺伝子を含むEcoR I断片のフィジカルマッ
プを第3図に示した。
Next, Escherichia coli was transformed using the obtained hybrid DNA, and the Escherichia coli was cultured on a plate medium. When colony hybridization was performed on about 5,000 obtained colonies using two types of synthetic probes, a plurality of positive colonies having the same size plasmid were selected, and Escherichia coli DH5α which formed these colonies was selected.
When the plasmid was examined, it was classified into two types in which the EcoR I site of the genomic DNA contained in the iron oxidase of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain was inserted in the opposite direction to the EcoRI site of pUC18, These new plasmids were named pTIO11, pTIO12. The physical map of the EcoRI fragment containing the Thiobacillus ferrooxidans iron oxidase gene cloned into these plasmids is shown in FIG.

次いでpTIO 11,pTIO 12内の制限酵素サイトを使い、
デリーションプラスミドを作成し、これらのプラスミド
をテンプレートにして、ジデオキシ法によってDNAシー
ケンスを行った。この結果に基づいてチオバチルス フ
ェロオキシダンスの鉄酸化酵素をコードする領域のゲノ
ムDNA塩基配列を決定し、これらのゲノムDNAの塩基配列
及びアミノ配列を第4図に示した。
Then, use the restriction enzyme sites in pTIO 11, pTIO 12,
Deletion plasmids were prepared, and DNA sequencing was performed by the dideoxy method using these plasmids as templates. Based on the results, the genomic DNA base sequence of the region encoding the iron oxidase of Thiobacillus ferrooxidans was determined. The base sequence and amino acid sequence of these genomic DNAs are shown in FIG.

以下に実施例をあげ本発明を詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

[実施例] 本実施例は一例示でり、本発明を限定するものではな
く、また以下の操作は、当分野に習熟したものには明ら
かなように本発明を逸脱することなく、修飾、変更が可
能である。
[Example] This example is an exemplification, and does not limit the present invention, and the following operations may be modified or modified without departing from the present invention as apparent to those skilled in the art. Changes are possible.

なお、本実施例に使用した制限酵素、培地、アガロー
ス電気泳動、ハイブリダイゼーション、形質転換につい
ての方法は以下の通りである。
The methods for restriction enzymes, medium, agarose electrophoresis, hybridization, and transformation used in this example are as follows.

酵素源: 制限酵素 Kpn I、Nae I、Ava I、Cla I、EcoR I、Ec
oR V、Pst I、Sal I、Eco47 III、BamH I、Ssp I、Hpa
I、Sph I、Xho I、Stu I、Sma I(宝酒造)の他、T4DNA
リガーゼは市販のものを添付の使用書に従って使用し
た。
Enzyme source: Restriction enzymes Kpn I, Nae I, Ava I, Cla I, EcoR I, Ec
oR V, Pst I, Sal I, Eco47 III, BamH I, Ssp I, Hpa
I, Sph I, Xho I, Stu I, Sma I (Takara Shuzo) and T4 DNA
The ligase used was commercially available according to the attached instructions.

培地: A.シルバーマンらの9K培地 (1)無機塩培地 (NH42SO4 3 g K2HPO4 0.5 g MgSO4・7H2O 0.5 g KCl 0.1 g Ca(NO3) 0.01g 総量 700ml 硫酸でpHを5.5に調整する。Medium: 9K medium of A. Silverman et al. (1) Inorganic salt medium (NH 4 ) 2 SO 4 3 g K 2 HPO 4 0.5 g MgSO 4 .7H 2 O 0.5 g KCl 0.1 g Ca (NO 3 ) 2 ) 0.01 g 700 ml Adjust the pH to 5.5 with sulfuric acid.

(2)第1鉄溶液 FeSO4・7H2O 44.22g 総量 300ml 硫酸でpHを1.4に調整する。(2) adjusting the pH to 1.4 with ferrous solution FeSO 4 · 7H 2 O 44.22g total 300ml sulfuric acid.

(1)及び(2)を別々にオートクレーブで120℃で1
0分間滅菌し、冷却後混合して調整する。
(1) and (2) were separately separated in an autoclave at 120 ° C for 1 hour.
Sterilize for 0 minutes, mix after cooling and adjust.

B.LB培地(pH7.5) トリプトン 1% イースト抽出物 0.5% NaCl 1% C.M9培地 Na2HPO4・H2O 6g KH2PO4 3g NaCl 0.5g NH4Cl 1g 総量 1(d.w) pHを7.4にあわせオートクレーブ 1M MgSO4 2ml オートクレーブ 20% glucose 10ml フィルター滅菌 1M CaCl2 0.1ml オートクレーブ それぞれ別々に混合する アガロース ゲル電気泳動法: TAE緩衝液(40mMトリス、5mM酢酸ナトリウム、1mM ED
TA;pH7.8)に0.7%のアガロース粉末を溶かして作成し
たゲルを用いた。泳動後、ゲルを0.5μg/mlエチジウム
ブロマイド液に漬けてDNAを染色し、紫外線ランプ(3
02nm)の光で蛍光を写真撮影した。撮影にはポラロイド
MP−4ランドカメラを用いた。
B.LB medium (pH 7.5) Tryptone 1% Yeast extract 0.5% NaCl 1% C.M9 medium Na 2 HPO 4 · H 2 O 6g KH 2 PO 4 3g NaCl 0.5g NH 4 Cl 1g Total amount 1 (dw) Adjust the pH to 7.4 and autoclave 1M MgSO 4 2ml Autoclave 20% glucose 10ml Filter sterilized 1M CaCl 2 0.1ml Autoclave Mix each separately Agarose Gel electrophoresis: TAE buffer (40mM Tris, 5mM sodium acetate, 1mM ED
A gel prepared by dissolving 0.7% agarose powder in TA; pH 7.8) was used. After electrophoresis, the gel was immersed in 0.5 μg / ml ethidium bromide solution to stain DNA, and an ultraviolet lamp (3
02 nm) and photographed the fluorescence. Polaroid for shooting
An MP-4 land camera was used.

ハイブリダイゼーション: サザーンハイブリダイゼーションは、ナイロンメンブ
ランフィルター[アマーシャム社ハイボンドN(Hybond
−N)]を用いて行った。サザーン法ではDNAをフィル
ター上にアルカリブロットした。合成プローブを使った
ハイブリダイゼーションは、Current Protocol in Mole
cular Biology[Edited by Frederick M.Ausubel et al
(1987),Published by Greene Publishing Associates
and Wiley Interscienec]に記載の手段に従った。
Hybridization: Southern hybridization is performed using a nylon membrane filter [Amersham Hybond N
-N)]. In the Southern method, DNA was subjected to alkaline blotting on a filter. Hybridization using synthetic probes can be performed using the Current Protocol in Mole
cular Biology [Edited by Frederick M. Ausubel et al
(1987), Published by Greene Publishing Associates
and Wiley Interscienec].

コロニーハイブリダイゼーションは、グランシュタイ
ンとホグネスの方法(M.Granstein and D.S.Hogness,Pr
oc.Natl.Acad.Sci.USA 72:3961−3965,1975)に従い、
ナイロンメンブレンフィルター(アマーシャム薬品、BN
NG82またはポール社、バイオダインA)を使用して行っ
た。
Colony hybridization was performed using the method of Granstein and DSHogness, Pr.
oc.Natl.Acad.Sci.USA 72: 3961-3965, 1975),
Nylon membrane filter (Amersham Chemical, BN
This was performed using NG82 or Paul, Biodyne A).

大腸菌の形質転換法 大腸菌DH5α、CSR603の形質転換の宿主として使用
し、ハナハンの方法(D.Hanahan,J.Mol.Biol.166:557−
580,1983)で、コンピテントセルにした。このコンピテ
ントセル形質転換効率は、通常1×107μg cells/μg p
UC18 DNAであった。
Transformation method of Escherichia coli Escherichia coli DH5α, used as a host for transformation of CSR603, was prepared by the method of Hanahan (D. Hanahan, J. Mol. Biol. 166: 557-
580,1983) and made it a competent cell. The transformation efficiency of this competent cell is usually 1 × 10 7 μg cells / μg p
UC18 DNA.

[実施例1] チオバチルス フェロオキシダンスから抽出された鉄酸
化酵素のアミノ酸配列の決定 チオバチルス フェロオキシダンスFe1株を用いて、
本発明者等の開発した抽出手段、[FEMS Microbiology
Letters 50(1988)p169−172.Fe(II)−oxidizing en
zyme purified from Thiobacillus ferrooxidans)によ
って抽出された鉄酸化酵素をアミノ酸の気相シークエン
サー(アプライドバイオシステムズ社470A)にかけN末
端のアミノ酸配列を決定し、その結果を第1図に示し
た。
Example 1 Determination of Amino Acid Sequence of Iron Oxidase Extracted from Thiobacillus ferrooxidans Using Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain,
The extraction means developed by the present inventors, [FEMS Microbiology
Letters 50 (1988) p169-172.Fe (II) -oxidizing en
The N-terminal amino acid sequence was determined by subjecting the iron oxidase extracted by zyme purified from Thiobacillus ferrooxidans to an amino acid gas phase sequencer (Applied Biosystems, Inc., 470A), and the results are shown in FIG.

[実施例2] 第1図に示すアミノ酸配列に基づき、DNAシンセサイ
ザー(ミリジェン/バイオリサーチ社 CYCLONETM DNA
SYNTHESIZER)を用いて合成プローブを2種類作成し
た。その結果を第2図に示した。
Example 2 Based on the amino acid sequence shown in FIG. 1, a DNA synthesizer (Milligen / Bio Research CYCLONE DNA
SYNTHESIZER) to prepare two types of synthetic probes. The results are shown in FIG.

[実施例3] チオバチルス フェロオキシダンスからのゲノムDAN
の回収 チオバチルス フェロオキシダンスFe1株をシルバー
マンらの9K培地250mlに接種し、30℃で2日間培養した
ものを遠心により集菌し、低pH洗浄液(0.16M MgSO4・7
H2Oを含む9K無機塩培地;硫酸でpH1.9に調整)で2回、
高pH洗浄液(0.3Mショ糖、10mM EDTAを含む25mMリン酸
塩緩衝液;pH8.0)で1回、次いで50mMリン酸塩緩衝液
(pH7.4)で1回洗浄した。
Example 3 Genomic DAN from Thiobacillus ferrooxidans
Collection of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain into 250 ml of 9K medium of Silverman et al., Culture at 30 ° C. for 2 days, centrifugation, collection of low pH washing solution (0.16M MgSO 4 .7)
2 times with 9K inorganic salt medium containing H 2 O; adjusted to pH 1.9 with sulfuric acid)
The plate was washed once with a high pH washing solution (25 mM phosphate buffer containing 0.3 M sucrose and 10 mM EDTA; pH 8.0), and then once with a 50 mM phosphate buffer (pH 7.4).

次に2.5mg/mlリゾチーム、0.05Mグルコース、25mMト
リス塩酸(pH8.0)及び10mM EDTAからなる溶液4mlを加
え、0℃で10分間放置した。
Next, 4 ml of a solution consisting of 2.5 mg / ml lysozyme, 0.05 M glucose, 25 mM Tris-HCl (pH 8.0) and 10 mM EDTA was added, and the mixture was allowed to stand at 0 ° C. for 10 minutes.

さらに500μの0.25M EDTAを加え、0℃で10分間放
置後、500μの10%SDSを加えて溶菌した後、この液に
50μの20mg/mlのプロイティナーゼK(Proteinase
K)を加えて37℃で2時間インキュベートしてタンパク
質を分解した。本溶液に等容積のフェノール:クロロホ
ルム(1:1)混合物を加え、除タンパク操作を3回行っ
た後、イソプロパノールで核酸部分を沈殿させ、遠心し
て集め乾燥した。さらに精製するために、塩化セシウム
を用いた密度勾配遠心(20℃、55,000rpm、16時間)お
よび透析(1昼夜)を行い、精製ゲノムDNAを得た。
Further, 500 µ of 0.25 M EDTA was added, and the mixture was allowed to stand at 0 ° C for 10 minutes. Then, 500 µ of 10% SDS was added to lyse the cells.
50μ of 20mg / ml proteinase K
K) was added and incubated at 37 ° C. for 2 hours to degrade the protein. An equal volume of a phenol: chloroform (1: 1) mixture was added to the solution, and the protein was removed three times. The nucleic acid portion was precipitated with isopropanol, centrifuged, and dried. For further purification, density gradient centrifugation using cesium chloride (20 ° C., 55,000 rpm, 16 hours) and dialysis (one day and night) were performed to obtain purified genomic DNA.

[実施例4] チオバチルス フェロオキシダンスのゲノムDNAとチ
オバチルス フェロオキシダンス由来の鉄酸化酵素のア
ミノ酸配列より合成した合成プローブとのサザンハイブ
リダイゼーション 実施例3で得られたチオバチルス フェロオキシダン
スFe1株の精製ゲノムDNAを、Kpn I、Nae I、Ava I、Cla
I、EcoR I、EcoR V、Pst I、Sal I、EOC47 III、BamH
I、Ssp I、Hpa I、Sph I、Xho I、Stu I、Sma Iからな
る制限酵素で切断し、そのうちの2μgをアガロース電
気泳動にかけた。
[Example 4] Southern hybridization between a genomic DNA of Thiobacillus ferrooxidans and a synthetic probe synthesized from an amino acid sequence of an iron oxidase derived from Thiobacillus ferrooxidans Purification of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain obtained in Example 3 Genomic DNA was converted to Kpn I, Nae I, Ava I, Cla
I, EcoR I, EcoR V, Pst I, Sal I, EOC47 III, BamH
Cleavage was performed with restriction enzymes consisting of I, SspI, HpaI, SphI, XhoI, StuI, and SmaI, and 2 μg thereof was subjected to agarose electrophoresis.

続くサザンハイブリダイゼーションに供するまでの操
作、すなわちゲル上でのDNAの脱プリン反応、変性反
応、ナイロンメンブレンフィルター(アマーシャム社
ハイボンド−N)へのブロッティングは、アマーシャム
社のプロトコールに従って行った。
Procedures for subsequent Southern hybridization: DNA depurination reaction on gel, denaturation reaction, nylon membrane filter (Amersham
Blotting on High Bond-N) was performed according to the protocol of Amersham.

次いでプレハイブリダイゼーション(6×SSC,5×Den
hardts solution,0.05% sodium pyrophosphate,100μg
/ml boiled salmon sperm DNA,0.5% sodium dodecyl s
ulfate)した後、以下に記載する方法で調整した32Pで
ラベルした2種のDNAプローブでハイブリダイゼーショ
ン(6×SSC,1×Denhardts solution,100μg/ml boiled
salmon sperm DNA,0.05% sodium pyrophosphate)を
行った。
Next, prehybridization (6 × SSC, 5 × Den
hardts solution, 0.05% sodium pyrophosphate, 100μg
/ ml boiled salmon sperm DNA, 0.5% sodium dodecyl s
After that, hybridization (6 × SSC, 1 × Denhardts solution, 100 μg / ml boiled) was performed with two kinds of DNA probes labeled with 32 P prepared by the method described below.
salmon sperm DNA, 0.05% sodium pyrophosphate).

合成プローブはカイネーションにより、以下のように
32P]放射線ラベルした。2.5−250pmolの合成プロー
ブ、10×kinase buffer(0.5 Tris・Cl(pH7.6)0.1M M
gCl2 50mM dithiothreitol 1mM spermidine 1mM EDTA)
50μCi[γ−32P]ATP.25−50U T4ポリヌクレオチドカ
イネースの混合液を37℃で30分間インキュベートし、セ
ファデックスG−50ミニカラムにより未反応の[γ−32
P]ATPを除去した。
The synthetic probe was labeled with [ 32 P] radiation as follows by cination. 2.5-250 pmol synthetic probe, 10 × kinase buffer (0.5 Tris · Cl (pH7.6) 0.1MM
gCl 2 50 mM dithiothreitol 1 mM spermidine 1 mM EDTA
Incubated 50μCi [γ- 32 P] ATP.25-50U T4 polynucleotide kinase scan mixture of 37 ° C. for 30 minutes, unreacted Sephadex G-50 mini-column [.gamma. 32
[P] ATP was removed.

チオバチルス フェロオキシダンスFe1株のEcoR I断
片のゲノムDNAとプローブは4kb付近で強くハイブリダイ
ズしており、この大きさの断片に鉄酸化酵素の遺伝子が
コードされていることが考えられる。
The genomic DNA of the EcoRI fragment of the Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain and the probe strongly hybridize at around 4 kb, and it is considered that a fragment of this size encodes the iron oxidase gene.

[実施例5] チオバチルス フェロオキシダンスFe1株のゲノムDNA中
に含まれる鉄酸化酵素遺伝子のクローニング 実施例3で得られたチオバチルス フェロオキシダン
スFe1株のゲノムDNA1μgを制限酵素EcoR I(宝酒造)
で切断した後(切り出した断片をチオバチルス鉄酸化酵
素断片という)、同様にEcoR Iで切断した大腸菌プラス
ミドpUC18(フィジカルマップを第5図に示す)のDNA0.
2μgと、T4DNAリガーゼで連結した。
[Example 5] Cloning of iron oxidase gene contained in genomic DNA of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain Genomic DNA of 1 µg of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain obtained in Example 3 was subjected to restriction enzyme EcoRI (Takara Shuzo).
(The excised fragment is referred to as a thiobacillus iron oxidase fragment), and the DNA of E. coli plasmid pUC18 (physical map is shown in FIG. 5) similarly digested with EcoRI.
2 μg was ligated with T4 DNA ligase.

次いで得られた連結DNA混合物をDH5α細胞中に取り込
ませた後、これを、アンピシリン50μg/ml、5−ブロモ
−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクシド
(Xgal)40μg/ml、イソプロピル−β−D−チオガラク
シド(IPTG)1mMを含むLB培地の平板培地(1.5%寒天)
上のナイロンメンブレンフィルターに塗布して、37℃で
1昼夜培養した。
Next, the resulting ligated DNA mixture was taken up into DH5α cells, and then mixed with ampicillin 50 μg / ml, 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside (Xgal) 40 μg / ml, isopropyl Plate medium of LB medium containing 1 mM -β-D-thiogalactoside (IPTG) (1.5% agar)
The mixture was applied to the above nylon membrane filter and cultured at 37 ° C for one day.

次いで、実施例4に記載したようにして調整した32P
でラベルした合成プローブを用いてコロニーハイブリダ
イゼーションを行ったところ、同一サイズのプラスミド
を持つ複数個のコロニーが選抜された。この場合、これ
らのコロニーを形成した大腸菌DH5αのプラスミドは、p
UC18のEcoR I部位に対してチオバチルス フェロオキシ
ダンスFe1株の鉄酸化酵素遺伝子を含むゲノムDANのEcoR
I断片が逆向きに挿入されている2種類の新規プラスミ
ドであることが判明し、これらをpTIO 11,pTIO 12と命
名して第6図に示した。
Then 32 P adjusted as described in Example 4.
Colony hybridization was carried out using the synthetic probe labeled with, and a plurality of colonies having the same size plasmid were selected. In this case, the plasmid of E. coli DH5α that formed these colonies was p
EcoR of genomic DAN containing the iron oxidase gene of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain against EcoRI site of UC18
It was found that the I fragment was two types of novel plasmids inserted in the reverse direction, and these were named pTIO11 and pTIO12 and shown in FIG.

[実施例6] チオバチルス フェロオキシダンスFe1株の鉄酸化酵素
をコードするDNAの塩基配列及び鉄酸化酵素のアミノ酸
配列の決定 実施例5で得たpTIO 11,pTIO 12の新規プラスミド
を、それぞれのフラグメント内にある制限酵素サイトで
切断し、デリーションプラスミドを作成した。
Example 6 Determination of the base sequence of the DNA encoding the iron oxidase of Thiobacillus ferrooxidans Fe1 strain and the amino acid sequence of the iron oxidase The novel plasmids of pTIO11 and pTIO12 obtained in Example 5 were each fragmented Cleavage was performed at the restriction enzyme site inside to create a deletion plasmid.

次いで、これらのプラスミドをアルカリ変性し(ハッ
トリ及びサカキ、1986)プラスミドテンプレートとして
ダイデオキシヌクレオチドチェイン−ターミネーション
法(サンガー法)によってシークエンスを行った。この
場合、シークエンスは7−DEAZASequencing kit(宝酒
造)、SequanaseTMkit(東洋紡績)と[α−32P]dCTP
(NENまたはアマーシャム薬品:400Ci/mmol)を使用して
行った。
Subsequently, these plasmids were alkali-denatured (Hattle and Sakaki, 1986) and sequenced by the dideoxynucleotide chain termination method (Sanger method) as a plasmid template. In this case, the sequences were 7-DEAZAS Sequencing kit (Takara Shuzo), Sequanase kit (Toyobo) and [α- 32 P] dCTP.
(NEN or Amersham drug: 400 Ci / mmol).

またpUC18及びpUC19のHind IIIの上流16bpとEcoR Iの
上流8bpとハイブリダイズするプライマーM1(15Mer,5′
−AGTCACGACGTTGTA−3′)とプライマーRV(17mer,5′
−CAGGAAACAGCTATGAC−3′)は宝酒造製を使用した。
Primer M1 (15Mer, 5 ') which hybridizes with 16 bp upstream of Hind III and 8 bp upstream of EcoRI of pUC18 and pUC19.
-AGTCACGACGTTGTA-3 ') and primer RV (17mer, 5'
-CAGGAAACAGCTATGAC-3 ') was manufactured by Takara Shuzo.

次いで得られたプラスミドのシークエンスアナリシス
を以下の手段で行った。すなわち、ヌクレオチド配列と
アミノ酸配列は、SDC−GENETYX社のGenetic informatio
n Processing Program(Software development)を用い
て解析したところ、第4図に示すようにチオバチルス
フェロオキシダンスの鉄酸化酵素をコードするDNA断片
の塩基配列及び鉄酸化酵素のアミノ酸配列の全容を明ら
かにすることができた。
Next, sequence analysis of the obtained plasmid was performed by the following means. That is, the nucleotide sequence and the amino acid sequence were obtained by the Genetic informatio of SDC-GENETYX.
When analyzed using the n Processing Program (Software development), as shown in Fig. 4, Thiobacillus
The entire nucleotide sequence of the DNA fragment encoding the iron oxidase of ferrooxidans and the entire amino acid sequence of the iron oxidase could be determined.

[実施例7] チオバチルス フェロオキシダンスの鉄酸化酵素遺伝子
発現用の大腸菌プラスミドの構築 実施例5でクローニングしたpTIO 11の新規プラスミ
ドの4kbのフラグメントから、第3図に示すような約300
bpのHind III−Nae Iフラグメントを回収し、これをpKK
223−3(ファルマシア社製)のHind III−Sma I制限酵
素部位に挿入したプラスミドを作成して、第7図に示す
ようにこれをpTIO 110と命名した。
Example 7 Construction of Escherichia coli Plasmid for Expression of the Iron Oxidase Gene of Thiobacillus ferrooxidans From the 4 kb fragment of the novel plasmid of pTIO11 cloned in Example 5, about 300 as shown in FIG.
The bp Hind III-Nae I fragment was recovered and
A plasmid inserted into the Hind III-Sma I restriction enzyme site of 223-3 (Pharmacia) was prepared and named pTIO110 as shown in FIG.

また同様に、第3図に示すような約200bpのSph I−Ec
oR Vフラグメントを回収し、このフラグメントをpKK223
−3のEcoR I−Sma I制限酵素部位に挿入するため、片
方にEcoR I部位、片方にSph I部位を持つ合成DNAリンカ
ーをつくりこのフラグメントに連結し(ただしこのフラ
グメントは、鉄酸化酵素構造遺伝子のN末端側のグリシ
ンとセリンとメチオシンの一部を欠いており、このため
に合成DNAリンカーの内部に、連結したときにグリシン
とセリンとメチオシンをコードする塩基配列が補えるよ
うに合成したものである)、これをpKK223−3(ファル
マシア社製)のEcoR I−Sma I制限酵素部位に挿入した
プラスミドを作成して、第8図に示すようにこれをpTIO
100と命名した。
Similarly, about 200 bp Sph I-Ec as shown in FIG.
The oRV fragment was recovered and this fragment was
-3, a synthetic DNA linker having an EcoR I site and a Sph I site on one side was ligated to this fragment (this fragment is an iron oxidase structural gene). It lacks a part of glycine, serine and methosine at the N-terminal side of this, and is therefore synthesized inside the synthetic DNA linker so that the base sequence encoding glycine, serine and methosine can be supplemented when ligated. The plasmid was inserted into the EcoR I-Sma I restriction enzyme site of pKK223-3 (manufactured by Pharmacia), and this was inserted into pTIO as shown in FIG.
Named 100.

[実施例8] チオバチルス フェロオキシダンスの鉄酸化酵素の大腸
菌における発現 プラスミド産生蛋白質としてマキシセル法、Sancarら
の方法(A.Sancarら、J.Bacteriol.137:692−693,197
9)によって、以下の分析を行った。
[Example 8] Expression of Thiobacillus ferrooxidans iron oxidase in Escherichia coli The maxicell method and the method of Sancar et al. (A. Sancar et al., J. Bacteriol. 137: 692-693,197) were used as plasmid-producing proteins.
According to 9), the following analysis was conducted.

実施例5で得られた新規プラスミドpTIO 11,pTIO 12
と実施例7で得られた新規プラスミドpTIO 110,pTIO 10
0及びpKK223−3を使ってCSR603を形質転換させた。次
いで形質転換したCSR603を好気的に37℃で(1%カザミ
ノ酸、0.1μg/mlチアミンを含む9M培地)で培養した
後、45秒間紫外線照射(50J/m2)を行い、次いで細胞を
150μg/ml D−シクロセリンで処理した。
The new plasmids pTIO 11, pTIO 12 obtained in Example 5
And the new plasmids pTIO 110, pTIO 10 obtained in Example 7
0 and pKK223-3 were used to transform CSR603. Next, the transformed CSR603 was cultured aerobically at 37 ° C. (9 M medium containing 1% casamino acid and 0.1 μg / ml thiamine), and then irradiated with ultraviolet light (50 J / m 2 ) for 45 seconds, and then the cells were cultured.
Treated with 150 μg / ml D-cycloserine.

この後プラスミドにコードされる遺伝子の産出する蛋
白質を[32S]メチオニン(NEN 1,000Ci/mmol)でラベ
ルした。次いでこれらの電気泳動はLaemmliの方法[U.
K.Laemmli,Nature(London)227:680−685,1970]によ
って行い、35Sラベリングペプタイドの検出にはサルチ
ル酸ナトリウムを使用した。この場合、対照としてpUC1
8を含む大腸菌CSR 603についても同様に処理した。
Thereafter, the protein produced by the gene encoded by the plasmid was labeled with [ 32 S] methionine (NEN 1,000 Ci / mmol). These electrophoresis were then carried out according to the method of Laemmli [U.
K. Laemmli, Nature (London) 227: 680-685, 1970], and sodium salicylate was used for detection of 35 S labeling peptide. In this case, pUC1 as a control
Escherichia coli CSR 603 containing 8 was similarly treated.

以上のようにマキシマル法を用いてプラスミドpTIO 1
1,pTIO 12,pTIO 110,pTIO 100にコードされる遺伝子の
産出するタンパク質を検出した。
As described above, the plasmid pTIO 1 was obtained using the maximal method.
The proteins produced by the genes encoded by 1, pTIO 12, pTIO 110 and pTIO 100 were detected.

[発明の効果] 本発明は上述の如く、チオバチルス フェロオキシダ
ンスの第1鉄(Fe2+)を酸化する電子伝達系を最初の酵
素である鉄酸化酵素をコードするものである。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention encodes an iron oxidase, which is the first enzyme in the electron transfer system that oxidizes ferrous iron (Fe 2+ ) of Thiobacillus ferrooxidans.

これによって本遺伝子あるいは本遺伝子を改良したも
のを組み込んだベクターを用いて、チオバチルス フェ
ロオキシダンスを形質転換せしめて該菌の酸化能力を高
めることができる他、チオバチルス属あるいは大腸菌を
使用して生産した鉄酸化酵素は酵素センサーなどの応用
ができるものである。
By using this gene or a vector incorporating the improved version of this gene, thiobacillus ferrooxidans can be transformed to enhance the oxidizing ability of the bacterium, and the bacterium can be produced using genus Thiobacillus or Escherichia coli. Iron oxidase can be applied to enzyme sensors and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は鉄酸化酵素をアミノ酸シークエンサーで分析し
たアミノ酸配列図である。 第2図は、第1図を基に合成したプローブの塩基配列図
である。 第3図は、構造遺伝子のフィジカルマップである。 第4図は、鉄酸化酵素遺伝子を含む塩基配列と鉄酸化酵
素のアミノ酸配列を示す配列図である。 第5図は、大腸菌プラスミドpUC18のフィジカルマップ
である。 第6図(a)(b)は、新規プラスミドpTIO 11,PTIO 1
2のフィジカルマップである。 第7図は、新規プラスミドpTIO 110のフィジカルマップ
であり、第8図は、同様に新規プラスミドpTIO 100のフ
ィジカルマップである。
FIG. 1 is an amino acid sequence diagram of iron oxidase analyzed by an amino acid sequencer. FIG. 2 is a nucleotide sequence diagram of a probe synthesized based on FIG. FIG. 3 is a physical map of a structural gene. FIG. 4 is a sequence diagram showing the nucleotide sequence containing the iron oxidase gene and the amino acid sequence of the iron oxidase. FIG. 5 is a physical map of Escherichia coli plasmid pUC18. FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the new plasmids pTIO11 and PTIO1.
2 is a physical map. FIG. 7 is a physical map of the new plasmid pTIO110, and FIG. 8 is a physical map of the new plasmid pTIO100.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12N 9/02 C12R 1:19) (72)発明者 山中 健生 東京都江東区越中島1―3 越中島住宅 16―710 (72)発明者 福森 義宏 神奈川県藤沢市藤が岡3―24 RA―33 (72)発明者 矢野 能弘 東京都大田区上池台2―35―4 (72)発明者 白鳥 寿一 東京都八王子市川口町1642―1 瀬沼コ ーポ203号 (72)発明者 井上 千弘 秋田県秋田市飯島緑丘町12―2―17 (72)発明者 竹島 聰之 東京都八王子市戸吹町155―1 第2穂 青寮 (56)参考文献 FEMS Microbiology Letters 50(1988)P.169 −172 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 15/52 - 15/62 C12N 9/02 - 9/12 WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG) GenBank/EMBL/DDBJ(G ENETYX)Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI (C12N 9/02 C12R 1:19) (72) Inventor Takeo Yamanaka 1-3-3 Echunakajima, Koto-ku, Tokyo 16-710 Echunakajima Housing (72) Inventor Yoshihiro Fukumori 3-24 Fujigaoka, Fujisawa-shi, Kanagawa RA-33 (72) Inventor Yoshihiro Yano 2-35-4, Kamiikedai, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Juichi Shiratori 162-1-1, Kawaguchicho, Hachioji-shi, Tokyo Ko Senuma Po 203 (72) Inventor Chihiro Inoue 12-2-17, Iijima Midorigaoka-cho, Akita-shi, Akita (72) Inventor Toshiyuki Takeshima 155-1 Tobukicho, Hachioji-shi, Tokyo 2nd ear Aoryo (56) Reference FEMS Microbiology Letters 50 (1988) P.M. 169 -172 (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C12N 15/52-15/62 C12N 9/02-9/12 WPI (DIALOG) BIOSIS (DIALOG) GenBank / EMBL / DDBJ (G (ENETYX)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】下記の塩基配列および/又はアミノ酸配列
を含むチオバチルス フェロオキシダンスの鉄酸化酵素
をコードするDNA断片。
1. A DNA fragment encoding an iron oxidase of Thiobacillus ferrooxidans comprising the following base sequence and / or amino acid sequence:
【請求項2】チオバチルス フェロオキシダンスの鉄酸
化酵素をコードする請求項1に記載のDAN断片をE.coli
由来のプラスミドに組み込んだことを特徴とする新規プ
ラスミド。
2. The DAN fragment according to claim 1, which encodes an iron oxidase of Thiobacillus ferrooxidans.
A novel plasmid, which is incorporated into a plasmid of origin.
【請求項3】チオバチルス属よりゲノムDNAを抽出した
後、精製する第1工程; このゲノムDNAとE.coli由来のプラスミドとを同一の制
限酵素で各々切断した後、各々を連結する第2工程; 第2工程で得られたプラスミドをE.coli内に導入し、平
板培地コロニーからコロニーハイブリダイゼーション法
により鉄酸化酵素遺伝子を含むプラスミドをスクリーニ
ングする第3工程; 第3工程で得られたプラスミドを制限酵素で消化した
後、鉄酸化酵素遺伝子を含む請求項1に記載のDNA断片
を回収し、E.coli発現ベクタープラスミドに連結させる
第4工程; から成ることを特徴とする新規プラスミドの構築方法。
3. A first step of extracting and purifying genomic DNA from the genus Thiobacillus; a second step of cutting this genomic DNA and a plasmid derived from E. coli with the same restriction enzyme, and then ligating them. A third step of introducing the plasmid obtained in the second step into E. coli and screening a plasmid containing an iron oxidase gene from a plate culture colony by a colony hybridization method; 4. A method for constructing a novel plasmid, comprising: recovering the DNA fragment of claim 1 containing an iron oxidase gene after digestion with a restriction enzyme, and ligating the DNA fragment to an E. coli expression vector plasmid. .
JP2208655A 1990-08-06 1990-08-06 Iron oxidase gene isolated from Thiobacillus ferrooxidans. Expired - Fee Related JP2783660B2 (en)

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