JP2864285B2 - Lactobacillus-complex shuttle vector for Escherichia coli and host microorganisms transformed therewith - Google Patents

Lactobacillus-complex shuttle vector for Escherichia coli and host microorganisms transformed therewith

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JP2864285B2
JP2864285B2 JP23938590A JP23938590A JP2864285B2 JP 2864285 B2 JP2864285 B2 JP 2864285B2 JP 23938590 A JP23938590 A JP 23938590A JP 23938590 A JP23938590 A JP 23938590A JP 2864285 B2 JP2864285 B2 JP 2864285B2
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shuttle vector
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隆一 瀧口
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、大腸菌の乳酸桿菌との異種細胞中でも自律
増殖が可能であり、β−ガラクトシダーゼを唯一のマー
カーとして選択することができる新規な乳酸桿菌−大腸
菌用複合シャトルベクター及びそれによって形質転換さ
れて宿主微生物に関する。
The present invention relates to a novel lactobacillus capable of autonomous growth even in cells heterologous to Escherichia coli lactobacillus and capable of selecting β-galactosidase as the only marker. The present invention relates to a complex shuttle vector for Escherichia coli and a host microorganism transformed thereby.

従来の技術 微生物の組換えDNA技術は、大腸菌や枯草菌を中心に
発展してきた。乳酸菌においては、乳酸球菌の組換えDN
A技術は、宿主ベクター系の確立から異種遺伝子の発現
とかなりの進歩をとげているが、乳酸桿菌に関しては形
質転換法等の確立が難行し、他の菌種に比べかなりの遅
れをとっていた。
2. Description of the Related Art Recombinant DNA technology for microorganisms has been developed mainly for Escherichia coli and Bacillus subtilis. In lactic acid bacteria, recombinant DN of lactic acid bacterium
A technology has made considerable progress in the expression of heterologous genes since the establishment of host vector systems.However, it has been difficult to establish a transformation method for lactobacilli, and has a considerable delay compared to other bacterial species. I was

しかし、近年、形質転換に電気パルス法を導入するこ
とにより、ほとんど不可能であった乳酸桿菌への形質転
換も、その成功例が報告されるようになり、いくつかの
宿主ヘクター系も確立されるようになった。
In recent years, however, the successful introduction of the electric pulse method into transformation of lactobacilli, which was almost impossible, has been reported, and several host-hector systems have been established. It became so.

この乳酸桿菌の宿主ベクター系では、選択マーカーと
して、エリスロマイシン耐性がよく用いられ、エンテロ
コッカシ フェカリス(Enterococcus faecalis)由来
のエリスロマイシン耐性遺伝子がそのベクター上に組込
まれている宿主ベクター系が主流をなしている。この系
では、形質転換体は、抗生物質エリスロマイシンを含む
培地上で効果的に選択される。
In this lactobacillus host vector system, erythromycin resistance is often used as a selectable marker, and a host vector system in which an erythromycin resistance gene derived from Enterococcus faecalis is integrated on the vector is mainly used. I have. In this system, transformants are effectively selected on media containing the antibiotic erythromycin.

乳酸桿菌は、発酵乳製造に用いられる菌であり、古く
からその食品用微生物としての安全性が確認されている
菌種である。したがって、本菌が組換えDNA技術によっ
て、育種改良され、また、発現ベクターの開発により、
有用な異種遺伝子を発現させ、乳酸桿菌による物質生産
が可能になるならば、食用としてその安全性が保障され
ている菌種だけに期待されるところは大きい。
Lactobacillus is a bacterium used for the production of fermented milk, and is a bacterium that has long been confirmed to be safe as a food microorganism. Therefore, this bacterium is improved in breeding by recombinant DNA technology, and by the development of an expression vector,
If useful heterologous genes can be expressed and the production of substances by lactobacilli becomes possible, there is great promise for only those strains that are safe for food use.

ところが、前述のエリスロマイシン耐性を選択マーカ
ーとする宿主ベクター系は、実験室レベルにおいては効
果的な系ではあるが、これをそのまま食品製造に導入す
ることはできない。この系では、形質転換体のマーカー
として抗生物質エリスロマイシンを用いるため、これを
食品製造に利用すれば、形質転換体の選択および安定的
な維持のために、食品中に大量の抗生物質を投入するこ
とを余儀なくされるからである。
However, although the above-mentioned host vector system using erythromycin resistance as a selection marker is an effective system at the laboratory level, it cannot be directly introduced into food production. In this system, since the antibiotic erythromycin is used as a marker for the transformant, if this is used in food production, a large amount of antibiotic is introduced into the food for selection and stable maintenance of the transformant. Because you have to do that.

よって、抗生物質耐性マーカーに頼らない、食品製造
に用いても安全な選択マーカーを持つ宿主ベクター系の
開発が必要となるが、乳酸桿菌において、食品製造に利
用可能な宿主ベクター系が開発された例は知られていな
い。
Therefore, it is necessary to develop a host vector system that does not rely on antibiotic resistance markers and has a selection marker that is safe for use in food production.In Lactobacillus, a host vector system that can be used for food production has been developed. No examples are known.

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような抗生物質耐性マーカーに頼ら
ず、食品製造に用いても安全な選択マーカーをもつ宿主
ベクターの開発を目的としてなされたものである。
Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made for the purpose of developing a host vector having a selection marker that is safe to use in food production without relying on such an antibiotic resistance marker.

乳酸桿菌は、主に発酵乳製造に用いられ、その場合、
培地は牛乳である。牛乳には、糖源として乳糖のみが含
まれている。ところが、乳酸桿菌は、そのエネルギー源
を乳糖に頼っているため、乳糖非資化性の乳酸桿菌は、
牛乳中で生育することはできない。そこで、その乳糖非
資化性の乳酸桿菌(β−ガラクトシダーゼ欠損株)を宿
主とし、β−ガラクトシダーゼ遺伝子を備えたプラスミ
ドをベクターにすることによって、β−ガラクトシダー
ゼ、すなわち、乳糖資化性を選択マーカーとする食品製
造に利用可能な宿主ベクター系を開発しようとするもの
である。
Lactobacillus is mainly used for fermented milk production, in which case,
The medium is milk. Milk contains only lactose as a sugar source. However, since lactobacilli rely on lactose for their energy source,
It cannot grow in milk. Therefore, the lactose-assimilating lactobacillus (β-galactosidase-deficient strain) is used as a host, and a β-galactosidase gene-containing plasmid is used as a vector, whereby β-galactosidase, ie, lactose assimilation, as a selection marker To develop a host vector system that can be used for food production.

課題を解決するための手段 本発明者らは、このような宿主ベクター系の開発につ
いて鋭意努力したところ、ラクトバチルス ヘルベティ
カス(Lactobacillus helveticus)のプラスミドpLJ1由
来の複数開始領域(ori)、大腸菌(Escherichia col
i)のプラスミドpBR329由来の複製開始領域(ori)およ
びラクトバチルス ブルガリカス(Lactobacillus bulg
aricus)由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子を連結させ
た乳酸桿菌−大腸菌用複合シャトルベクターpBG9を構築
することによって抗生物質耐性マーカーに頼らず、食品
製造に用いても安全な選択マーカーをもつ宿主ベクター
系を確立した。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive efforts to develop such a host vector system. As a result, the multiple initiation region (ori) derived from the plasmid pLJ1 of Lactobacillus helveticus, Escherichia coli (Escherichia col.
i) the replication initiation region (ori) derived from plasmid pBR329 and Lactobacillus bulg
aricus) by constructing a complex shuttle vector pBG9 for Lactobacillus-Escherichia coli linked to a β-galactosidase gene derived from a host vector system having a selection marker that is safe for food production without relying on antibiotic resistance markers. Established.

また、さらにpBG9のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子の上
流に、エンテロコッカス フェカリス(Enterococcus f
aecalis)のプラスミドpAM β1由来のエリスロマイシ
ン耐性遺伝子のプロモーターから開始コドンATGまでを
含む領域を組込むことにより、本シャトルベクターを発
現ベクターとして利用できるようにするとともに、エリ
スロマイシン耐性遺伝子のプロモーターからの通し読み
(read through)により、選択マーカーであるβ−ガラ
クトシダーゼ遺伝子がさらに強く発現できるようにし
た。開始コドンATGの部分には、発現させるべき異種遺
伝子が挿入できるよう適当な制限酵素切断部位、例えば
制限酵素Sac I切断部位、制限酵素Aat II切断部位ある
いは制限酵素Sph I切断部位等を設け、さらに異種遺伝
子が挿入されていないときは、開始コドンATGから不要
なタンパク質が生産されぬよう、上記制制限酵素切断部
位の下流に停止コドンを設けることによって複合シャト
ルベクターを構築することにより、本発明を完成した。
In addition, Enterococcus faecalis (Enterococcus f.) Is located upstream of the β-galactosidase gene of pBG9.
aecalis) by incorporating a region from the promoter of the erythromycin resistance gene derived from the plasmid pAMβ1 to the initiation codon ATG, thereby making this shuttle vector usable as an expression vector and reading through the erythromycin resistance gene from the promoter ( read through), the β-galactosidase gene, which is a selection marker, can be more strongly expressed. In the start codon ATG portion, an appropriate restriction enzyme cleavage site such as a restriction enzyme Sac I cleavage site, a restriction enzyme Aat II cleavage site or a restriction enzyme Sph I cleavage site is provided so that a heterologous gene to be expressed can be inserted. When a heterologous gene is not inserted, the present invention is constructed by constructing a composite shuttle vector by providing a stop codon downstream of the restriction enzyme cleavage site so that unnecessary protein is not produced from the start codon ATG. completed.

すなわち、本発明は、上記のようにして構築された乳
酸桿菌−大腸菌用複合シャトルベクター及びこのベクタ
ーで形質転換された微生物に関する。
That is, the present invention relates to a composite shuttle vector for Lactobacillus-Escherichia coli constructed as described above and a microorganism transformed with this vector.

本発明における、食品製造に利用可能な乳酸桿菌−大
腸菌用複合シャトルベクターは次のようにして構築され
る。
In the present invention, a composite shuttle vector for Lactobacillus-Escherichia coli which can be used for food production is constructed as follows.

ラクトバチルス ヘルベティカスのプラスミドpLJ1の
複製開始領域は、pLJ1上に存在する制限酵素切断部位を
利用して検索することにより取り出す。
The replication initiation region of Lactobacillus helveticus plasmid pLJ1 is extracted by searching using a restriction enzyme cleavage site present on pLJ1.

大腸菌のプラスミドpBR329の複製開始領域は、pBR329
上に存在する制限酵素切断部位を利用し、さらにエクソ
ヌクレアーゼを用いて抗生物質耐性遺伝子部分を完全に
除去することによって取り出す。
The replication initiation region of the plasmid pBR329 of E. coli is pBR329
Utilizing the restriction enzyme cleavage site present above, it is further removed by completely removing the antibiotic resistance gene portion using exonuclease.

また、エリスロマイシン耐性遺伝子の、プロモーター
から開始コドンATGまでの部分については、本遺伝子を
大腸菌用プラスミドベクターpUC18のマルチクローニン
グ部位に挿入し、これを鋳型(template)とするPCR(p
olymerase chain reaction)法によってATGの部分に異
種遺伝子挿入のための制限酵素切断部位、さらにその下
流に停止コドンを新設した形で合成する。
For the portion of the erythromycin resistance gene from the promoter to the start codon ATG, insert this gene into the multicloning site of the plasmid vector pUC18 for Escherichia coli, and use this as a template (PCR)
A restriction enzyme cleavage site for insertion of a heterologous gene into the ATG portion, and a stop codon further downstream thereof are synthesized by the oligomer chain reaction method.

さらに、ラクトバチルス ブルガリカスの染色体のDN
Aからβ−ガラクトシダーゼ遺伝子の断片を取り出す。
In addition, the DN of the chromosome of Lactobacillus bulgaricus
A fragment of the β-galactosidase gene is extracted from A.

このようにして得られたpLJ1,pBR329の複製開始領域
とエリスロマイシン耐性遺伝子のプロモーターから停止
コドンまでの領域、さらにラクトバチルス ブルガリカ
ス由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子の各遺伝子断片
を、リンカーを用いてその両端に適当な制限酵素切断部
位に改造する等してこれらを連結して複合シャトルベク
ターを構築する。
The replication initiation region of pLJ1, pBR329 thus obtained and the region from the promoter of the erythromycin resistance gene to the stop codon, as well as the gene fragments of the β-galactosidase gene derived from Lactobacillus bulgaricus, were linked at both ends using a linker. These are ligated by, for example, remodeling to an appropriate restriction enzyme cleavage site to construct a composite shuttle vector.

このベクターの構築やその増幅の際に宿主として用い
る乳糖非資化性大腸菌には、市販されているEscherichi
a coli JM105や同NM522が用いられる。
Lactose assimilating Escherichia coli used as a host in the construction and amplification of this vector includes commercially available Escherichi
a coli JM105 and NM522 are used.

また、乳糖非資化性宿主乳酸桿菌は、pLJ1を保持しな
いラクトバチルス ヘルベティカスをニトロソグアニジ
ン(NTG)処理することによって取得し、これを、本発
明のベクターによって形質転換する。
In addition, a lactose non-assimilating host Lactobacillus bacillus is obtained by treating Lactobacillus helveticus without pLJ1 with nitrosoguanidine (NTG) and transforming it with the vector of the present invention.

本発明によって得られる複合シャトルベクターによっ
て形質転換された微生物は、このベクターを保持する形
質転換体のみが乳糖を資化できるため牛乳中で生育する
ことが可能となり、また、生育途中でベクターを脱落等
により失った菌は乳糖非資化性となるため、この系から
排除される。このようにして、牛乳の何も添加すること
なく、牛乳そのままの状態で形質転換体の選択およびそ
の安定的な維持を可能にすることができるものである。
The microorganism transformed by the composite shuttle vector obtained by the present invention can grow in milk because only the transformant carrying this vector can assimilate lactose, and the vector is dropped off during growth. Bacteria lost due to lactose assimilation are excluded from this system. In this way, it is possible to select a transformant and to stably maintain the transformant without adding any milk, as it is.

また、ある宿主微生物において、異種遺伝子を効率よ
く発現させるためには転写開始に必要なプロモーターの
存在やそのプロモーター活性の強弱、さらには、開始コ
ドンATGの上流にあるSD配列の塩基配列や開始コドンATG
までの距離などが重要な役割を果たす。本発明の宿主ベ
クター系に用いられている宿主乳酸桿菌ラクトバチルス
ヘルベティカスにおいては、エンテロコッカス フェ
カリスのプラスミドpAMβ1由来のエリスロマイシン耐
性遺伝子が効率良く発現することがわかっている。よっ
て、エリスロマイシン耐性遺伝子のプロモーターから開
始コドンATGまでの部分を利用すれば、宿主乳酸桿菌に
おいて異種遺伝子を効率よく発現させることが可能とな
る。すなわち、プロモーター活性の弱い異種遺伝子につ
いては、これを開始コドンATGの下流にそのまま連結す
ることにより、さらにプロモーター活性だけでなくSD配
列にも問題のある異種遺伝子については、この異種遺伝
子中のタンパク質をコードしている構造遺伝子の開始コ
ドンATGより下流の部分を、エリスロマイシン耐性遺伝
子の開始コドンATGの下流に連結することによって、効
率よく発現することが可能になるのである。また、プロ
モーターやSD配列に問題がなく、宿主乳酸桿菌において
十分な発現が得られる異種遺伝子については、その他の
クローニング部位が利用できる。
In addition, in a certain host microorganism, in order to efficiently express a heterologous gene, the presence of a promoter necessary for the initiation of transcription and the strength of its promoter activity, as well as the nucleotide sequence of the SD sequence upstream of the initiation codon ATG and the initiation codon ATG
Distance to play an important role. In the host lactobacillus Lactobacillus helveticus used in the host vector system of the present invention, it is known that the erythromycin resistance gene derived from the plasmid pAMβ1 of Enterococcus faecalis is efficiently expressed. Therefore, if the portion from the promoter of the erythromycin resistance gene to the initiation codon ATG is used, the heterologous gene can be expressed efficiently in the host lactobacillus. That is, for a heterologous gene having a weak promoter activity, it is directly ligated downstream of the initiation codon ATG. By linking a portion downstream of the start codon ATG of the encoded structural gene to the downstream of the start codon ATG of the erythromycin resistance gene, efficient expression becomes possible. In addition, other cloning sites can be used for a heterologous gene which has no problem in the promoter and the SD sequence and can obtain sufficient expression in the host lactobacillus.

したがって、本発明は、乳糖非資化性宿主乳酸桿菌に
おいて、食品製造に利用可能であり、しかも有用な異種
遺伝子の発現を可能にする乳酸桿菌−大腸菌用複合シャ
トルベクターを提供することができる。
Therefore, the present invention can provide a lactobacillus-Escherichia coli complex shuttle vector that can be used for food production and that enables the expression of a useful heterologous gene in a lactose non-assimilating host lactobacillus.

次に、本発明を実施例を挙げて説明する(第2図参
照)。
Next, the present invention will be described with reference to examples (see FIG. 2).

(1) ラクトバチルス ヘルベティカスのプラスミド
pLJ1の複製開始領域(ora)の取得。
(1) Lactobacillus helveticus plasmid
Acquisition of replication start area (ora) of pLJ1.

pLJ1上には、多数の制限酵素切断部位が存在する。こ
の切断部位を利用して、pLJ1のori部分を検索した結
果、Ava II−Hind III断片上に存在することがわかっ
た。この断片を、リンカーを用いてBamH I−Pst I断片
に改造した。
There are a number of restriction enzyme cleavage sites on pLJ1. Using this cleavage site, a search was made for the ori portion of pLJ1. As a result, it was found that the ori portion was present on the AvaII-HindIII fragment. This fragment was remodeled into a BamHI-PstI fragment using a linker.

(2) 大腸菌用ベクターpBR329の複製開始領域(or
i)の取得。
(2) Replication initiation region (or
i) acquisition.

pBR329のori部分については、Ava I−Pst I間に存在
することがわかっている。しかし、このAva I−Pst I間
には、抗生物質アンピシリン耐性遺伝子の後半部分が存
在する。食品製造に利用されるベクター上に抗生物質耐
性遺伝子部分がコードされているのは、好ましくないこ
とであるため、Pst I切断点よりエクソヌクレアーゼBal
31を用いて、アンピシリン耐性遺伝子を完全に除去し
た。除去した後、リンカーを用いて再びPst I部位に改
造し、さらにAva I部位をsal I部位に改造することによ
って、ori部分をsal I−Pst I断片の形で取り出せるよ
うにした。
It is known that the ori portion of pBR329 exists between AvaI and PstI. However, the latter part of the antibiotic ampicillin resistance gene exists between Ava I and Pst I. The fact that the antibiotic resistance gene portion is encoded on the vector used for food production is undesirable, so the exonuclease Bal from the Pst I cleavage point
31 was used to completely remove the ampicillin resistance gene. After the removal, the linker was remodeled into a PstI site again using a linker, and the AvaI site was further converted into a salI site so that the ori portion could be removed in the form of a salI-PstI fragment.

(3) エリスロマイシン耐性遺伝子のプロモーターか
ら開始コドンATGまでの部分の取得。
(3) Obtaining a portion from the promoter of the erythromycin resistance gene to the start codon ATG.

エリスロマイシン耐性遺伝子は、約1kbの大きさのDde
I断片の形でpAMβ1より切出せる。このDde I断片の両
端を、Klenow酵素を用いて平滑端末とし、Xba I切断後
に同様にして平滑末端化した大腸菌用ベクターpUC18へ
挿入した。挿入方向がpUC18のマルチクローニング部位
に対し、図のようになっているものを選択した。PCR法
による合成は、pUC18のマルチクローニング部位のSal I
部位よりエリスロマイシン耐性遺伝子の開始コドン、さ
らにこれに続く新設の制限酵素切断部位、停止コドンま
でとした。PCR法用プライマーとしては、Sal I部位から
のものについては配列通りとし、開始コドンからのもの
については、発現ベクターとして利用できるよう開始コ
ドンATGの下流に制限酵素Sac I切断部位を付加し、さら
にその下流に停止コドンTAAを開始コドンATGと同じ読み
枠になるよう付加した形で作製した。すなわちATGのG
と、Sac I部位(GAGCTC)の最初のGとを重複させて作
製することにより、このSac I部位を制限酵素Sac Iで切
断した後、Klenow酵素で処理すると、その末端を開始コ
ドンATGの形で残すことができるようにしたのである。
こうすることによって、プロモーター活性が弱いという
だけでなく、SD配列についても問題のある異種遺伝子に
ついては、このATGの下流に、その構造遺伝子のATGより
下流の部分を連結させることにより、これを発現させる
ことを可能にすることができた。
The erythromycin resistance gene has a Dde size of about 1kb.
It can be excised from pAMβ1 in the form of an I fragment. Both ends of this Dde I fragment were blunt-ended using Klenow enzyme, and inserted into Escherichia coli vector pUC18 which had been similarly blunt-ended after Xba I digestion. Those having the insertion direction as shown in the figure with respect to the multiple cloning site of pUC18 were selected. Synthesis by PCR was performed using Sal I at the multiple cloning site of pUC18.
From the site, the start codon of the erythromycin resistance gene, followed by a new restriction enzyme cleavage site and a stop codon. As a primer for the PCR method, the sequence from the Sal I site was the same as the sequence, and from the start codon, a restriction enzyme Sac I cleavage site was added downstream of the start codon ATG so that it could be used as an expression vector. A stop codon TAA was added downstream of the start codon ATG so as to have the same reading frame as the start codon ATG. That is, G of ATG
And the first G of the Sac I site (GAGCTC) are overlapped with each other, so that this Sac I site is cleaved with the restriction enzyme Sac I and then treated with the Klenow enzyme. It was possible to leave.
As a result, not only a weak promoter activity but also a heterologous gene having a problem with the SD sequence can be expressed by linking a portion of the structural gene downstream of the ATG to the downstream of the ATG. Could be made possible.

そして、プロモーター活性が弱いというだけで、SD配
列には問題のない異種遺伝子については、これをそのま
ま、エリスロマイシン耐性遺伝子のプロモーターと同じ
方向になるようSac I部位に挿入すればよいのである。
Then, a heterologous gene having only a weak promoter activity and having no problem with the SD sequence can be inserted into the Sac I site in the same direction as the promoter of the erythromycin resistance gene as it is.

また、Sac I部位に異種遺伝子が挿入されていない場
合は、開始コドンATGからのペプチド合成はSac I部位の
下流に設けられた停止コドンTAAで止められる為、宿主
菌は不要タンパク生産による悪影響を受けることはな
い。
When a heterologous gene is not inserted at the Sac I site, peptide synthesis from the start codon ATG is stopped by the stop codon TAA provided downstream of the Sac I site, so that the host bacterium has an adverse effect due to unnecessary protein production. I will not receive it.

前述の2種のプライマーを用いて、PCR法により、エ
リスロマイシン耐性遺伝子のプロモーターから開始コド
ンATG、さらにSac I部位、停止コドンTAAまでを含むDNA
断片を合成した。
Using the above two kinds of primers, a DNA containing from the promoter of the erythromycin resistance gene to the start codon ATG, further the Sac I site and the stop codon TAA by the PCR method
Fragments were synthesized.

(4) ラクトバチルス ブルガリカス由来のβ−ガラ
クトシダーゼ遺伝子の取得。
(4) Acquisition of a β-galactosidase gene derived from Lactobacillus bulgaricus.

ラクトバチルス ブルガリカスの染色体DNAを制限酵
素Sal Iで切断し、β−ガラクトシダーゼ遺伝子を含むD
NA断片をpBR329のSal I部位に組込んだプラスミドをpBG
1とした(特願平2−5878号)。
The chromosomal DNA of Lactobacillus bulgaricus is cut with the restriction enzyme SalI, and D containing the β-galactosidase gene
Plasmid in which the NA fragment was integrated into the SalI site of pBR329
1 (Japanese Patent Application No. 2-5878).

このpBG1に組込まれたβ−ガラクトシダーゼ遺伝子を
含む挿入断片のうち、本遺伝子の下流の本遺伝子をコー
ドしていない部分(Sma I−Sal I部分)を除去したプラ
スミドをpBG3とした。
The plasmid from which the portion (SmaI-SalI portion) downstream of the present gene and which did not encode the present gene was removed from the inserted fragment containing the β-galactosidase gene incorporated into pBG1 was designated as pBG3.

(5) 複合シャトルベクターの構築 前項(4)で得られたpBG3のクロラムフェニコール耐
性遺伝子(Cmr),アンピシリン耐性遺伝子(Ampr),
および複製開始領域(ori)を含む、BamH I部位からSal
I部位までの部分を、前項(1)(2)で得られたpLJ1
およびpBR329の複製開始領域で置き換えたプラスミドを
pBG9とした。
(5) Construction of composite shuttle vector The chloramphenicol resistance gene (Cm r ), ampicillin resistance gene (Amp r ) of pBG3 obtained in (4) above,
From the BamHI site, including the replication initiation region (ori)
The part up to the I site was replaced with pLJ1 obtained in the previous section (1) and (2).
And the plasmid replaced with the replication initiation region of pBR329
It was set as pBG9.

このpBG9をSal Iで切断し、Klenow酵素で処理した
後、この部位に、前項(3)で得られたエリスロマイシ
ン耐性遺伝子のプロモーターから停止コドンTAAまでを
含む断片を挿入した。エリスロマイシン耐性遺伝子のプ
ロモーターの方向が、pBG9中のβ−ガラクトシダーゼ遺
伝子の方向と同じ方向に挿入されているプラスミドを選
択し、これをpBG10とした。pBG10上のBamH I、Pst Iお
よびSal I部位は、クローニング部位として利用でき、
また、Sac I部位は発現ベクター用のクローニング部位
として利用できる。
After pBG9 was digested with SalI and treated with Klenow enzyme, a fragment containing from the erythromycin resistance gene promoter obtained in the above section (3) to the stop codon TAA was inserted into this site. A plasmid in which the direction of the promoter of the erythromycin resistance gene was inserted in the same direction as the direction of the β-galactosidase gene in pBG9 was selected, and this was designated as pBG10. BamH I, Pst I and Sal I sites on pBG10 are available as cloning sites,
The Sac I site can be used as a cloning site for an expression vector.

(6) 乳糖非資化性宿主乳酸桿菌ラクトバチルス ヘ
ルベティカスSBT2195株の取得 乳糖資化性をもつ野性型のラクトバチルス ヘルベテ
ィカスを、リン酸緩衝液中で300μg/mlのニトロソグア
ニジン(NTG)で37℃ 30分間処理することにより、乳
糖非資化性株を得た。
(6) Lactose assimilating host Lactobacillus helveticus SBT2195 strain was obtained. Lactose assimilating wild-type Lactobacillus helveticus was treated with 300 μg / ml nitrosoguanidine (NTG) in phosphate buffer at 37 ° C. By treating for 30 minutes, a lactose non-assimilating strain was obtained.

NTG処理後の菌体を、MRS培地(DIFCO社製)で培養
し、生残した菌を、MRS培地およびlac tose−MRS培地
(MRS培地中のブドウ糖を乳糖に置き換えたもの)にレ
プリカした。MRS培地で生育し、lactose−MRS培地で生
育しない菌株を、乳糖非資化生株とした。
The cells after NTG treatment were cultured in an MRS medium (manufactured by DIFCO), and the surviving bacteria were replicated in an MRS medium and a lactose-MRS medium (in which glucose in the MRS medium was replaced with lactose). A strain that grew on the MRS medium but did not grow on the lactose-MRS medium was defined as a lactose non-assimilating strain.

このようにして得られた乳糖非資化生株を継代培養
し、乳糖非資化生の性質が安定している株を選択して、
これをラクトバチルス ヘルベティカスSBT2195株と命
名し、宿主乳酸桿菌として用いた。
Subculture the lactose non-assimilating strain obtained in this way, select a strain in which the properties of lactose non-assimilating are stable,
This was named Lactobacillus helveticus SBT2195 strain and used as a host lactobacillus.

SBT2195株は、乳糖非資化生である点で親株の乳酸桿
菌と相違するが、その他の菌学的性質、たとえば乳酸を
およそ90%生成すること、グラム溶性であること、通性
兼気性桿菌であること、カタラーゼ(−)であること、
乳酸施光性がDL型であること等は親株の乳酸桿菌と同じ
であった。
The SBT2195 strain differs from its parent strain, Lactobacillus, in that it is not lactose-assimilating, but has other mycological properties, such as producing about 90% lactic acid, being gram-soluble, and facultative and aerobic bacilli. Being, catalase (-),
The fact that the lactic acid irradiance was DL type was the same as that of the parent strain Lactobacillus.

ラクトバチルス ヘルベティカスSBT2195株は微工研
に寄託番号第11538号として寄託している。
The Lactobacillus helveticus SBT2195 strain has been deposited with the Japan Institute of Microorganisms under the deposit number 11538.

発明の効果 本発明の乳酸桿菌−大腸菌用複合シャトルベクター
は、大腸菌と乳酸桿菌の異種細胞中でも自律増殖が可能
であり、また乳糖非資化性宿主微生物と組合せることに
よって乳糖を糖源とした培地でこの形質転換体を選択す
ることができる。
Effect of the InventionThe composite shuttle vector for lactobacillus-Escherichia coli of the present invention is capable of autonomous growth even in heterologous cells of Escherichia coli and lactobacillus, and used lactose as a sugar source by combining with a lactose non-assimilating host microorganism This transformant can be selected on a medium.

すなわち、大腸菌E.coli JM105または大腸菌E.coli N
M522に形質転換すると、形質転換体は乳糖を糖源とする
M9最小培地で選択可能であった。また、乳糖非資化宿主
乳酸桿菌ラクトバチルス ヘルベティカスSBT2195株に
形質転換すると、形質転換体は脱脂乳培地で選択可能で
あった。
That is, E. coli E. coli JM105 or E. coli E. coli N
When transformed into M522, the transformant uses lactose as a sugar source
Selection was possible with M9 minimal medium. Further, when the lactose-non-assimilating host Lactobacillus helveticus SBT2195 was transformed, the transformants could be selected on a skim milk medium.

本発明の複合シャトルベクターpBG10で形質転換され
たラクトバチルス ヘルベティカスSBT2195株を、ラク
トバチルス ヘルベティカスSBT2196株と命名し微工研
に寄託した(寄託番号11676号)。SBT2196株は、pBG10
を保持することにより、親株と同様乳糖資化性となる。
また、その他の菌学的性質、たとえば乳酸をおよそ90%
生成すること、グラム陽性であること、通気嫌気性桿菌
であること、カタラーゼ(−)であること、乳酸施光性
がDL型であること等についても親株の乳酸桿菌と同じで
あった。ラクトバチルス ヘルベティカスSBT2196株は
脱脂乳中で培養すると、SBT2195株は全く生育できない
のに対し、このSBT2196株は生育可能となり脱脂乳を凝
固させ、醗酵乳を製造することができる。また、複合シ
ャトルベクターを脱落等で失ったSBT2196株は、乳糖非
資化性となるためこの系から除外される。すなわち、脱
脂乳に培養するだけでSBT2196株はその性質を安定的に
維持することができるのである。
The Lactobacillus helveticus SBT2195 strain transformed with the composite shuttle vector pBG10 of the present invention was named Lactobacillus helveticus SBT2196 strain and deposited with the Microtechnical Laboratory (Deposit No. 11676). SBT2196 strain is pBG10
Holds, it becomes lactose-assimilating like the parent strain.
In addition, other mycological properties, such as about 90% lactic acid
The production, gram-positivity, aeration-anaerobic bacilli, catalase (-), and lactic acid irradiability of DL type were the same as those of the parent strain. When the Lactobacillus helveticus SBT2196 strain is cultured in skim milk, the SBT2195 strain cannot grow at all, whereas the SBT2196 strain can grow and coagulate the skim milk to produce fermented milk. In addition, the SBT2196 strain that has lost the complex shuttle vector due to omission or the like is excluded from this system because it becomes non-assimilate to lactose. That is, the SBT2196 strain can maintain its properties stably only by culturing it in skim milk.

なお、本発明の複合シャトルベクターは、クローニン
グベクターとして有用であるばかりではなく、エリスロ
マイシン耐性遺伝子由来のプロモーターから開始コドン
までの部位の直後に制限酵素切断部位を設けたので乳糖
桿菌における発現ベクターとすることができる。
The composite shuttle vector of the present invention is not only useful as a cloning vector, but also has a restriction enzyme cleavage site immediately after the site from the promoter derived from the erythromycin resistance gene to the start codon, so that it is used as an expression vector in lactose bacilli. be able to.

よって、本発明の複合シャトルベクターは、これらの
特徴を利用して食品製造に利用することができる。
Therefore, the composite shuttle vector of the present invention can be used for food production utilizing these characteristics.

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

第1図は、本発明の複合シャトルベクターの概略を、ま
た第2図はその製造法の概略を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an outline of the composite shuttle vector of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing an outline of a production method thereof.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12R 1:19) (C12N 1/21 C12R 1:225) (56)参考文献 Plasmid,Vol.22[3 ](1989)p.193−202 Plasmid,Vol.21[1 ](1989)p.9−20 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 15/70 C12N 15/74 WPI(DIALOG) BIOSYS(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C12R 1:19) (C12N 1/21 C12R 1: 225) (56) References Plasmid, Vol. 22 [3] (1989) p. 193-202 Plasmid, Vol. 21 [1] (1989) p. 9-20 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C12N 15/70 C12N 15/74 WPI (DIALOG) BIOSYS (DIALOG) JICST file (JOIS)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ラクトバチルス ヘルベティカス(Lactob
acillus helveticus)のプラスミドpLJ1由来の複製開始
領域(ori)、大腸菌(Escherichia coli)のプラスミ
ドpBR329由来の複製開始領域(ori)、エンテロコッカ
ス フェカリス(Enterococcus faecalis)のプラスミ
ドpAMβ1由来のエリスロマイシン耐性遺伝子のプロモ
ーターから開始コドンATG、さらにこれに続く新設した
制限酵素切断部位、停止コドンまでを含む領域及びラク
ドバチルス ブルガリカス(Lactobacillus bulgaricu
s)由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子を含み、かつ該
エリスロマイシン耐性遺伝子のプロモーターから開始コ
ドンATG、さらにこれに続く新設した制限酵素切断部
位、停止コドンまでを含む領域の下流に該β−ガラクト
シダーゼ遺伝子が連結されていることを特徴とする、乳
酸桿菌−大腸菌用複合シャトルベクター。
1. The method of claim 1, wherein the Lactobacillus helveticus (Lactob)
replication origin (ori) derived from plasmid pLJ1 of E. acillus helveticus, replication origin (ori) derived from plasmid pBR329 of Escherichia coli, and promoter of erythromycin resistance gene derived from plasmid pAMβ1 of Enterococcus faecalis. Codon ATG, followed by a new restriction enzyme cleavage site, a region containing up to the stop codon, and Lactobacillus bulgaricu
s) The β-galactosidase gene is ligated downstream of a region containing the β-galactosidase gene derived from the erythromycin resistance gene, the initiation codon ATG, the newly established restriction enzyme cleavage site, and the stop codon. A composite shuttle vector for Lactobacillus-Escherichia coli, which is characterized in that:
【請求項2】第1図に示され、次の性質を有する請求項
(1)記載の乳酸桿菌−大腸菌用複合シャトルベクター
pBG10。 (i)大きさが約6.0キロベースペアー(kb)である。 (ii)β−ガラクトシダーゼを唯一のマーカーとして選
択することができる。 (iii)(a)エリスロマイシン耐性遺伝子の開始コド
ンATGの部分に、制限酵素Sac I切断部位を設けている。 (b)Sac I部位の下流に停止コドンを設けている。 (c)異種遺伝子をSac I切断部位に挿入することによ
り発現させることができ、また異種遺伝子が挿入されて
いないときは停止コドンにより不要なタンパク生成を停
止することができる。
2. A composite shuttle vector for Lactobacillus-Escherichia coli according to claim 1, which is shown in FIG. 1 and has the following properties:
pBG10. (I) The size is about 6.0 kilobase pairs (kb). (Ii) β-galactosidase can be selected as the only marker. (Iii) (a) A restriction enzyme SacI cleavage site is provided at the start codon ATG of the erythromycin resistance gene. (B) A stop codon is provided downstream of the Sac I site. (C) Expression can be achieved by inserting a heterologous gene into the SacI cleavage site, and when no heterologous gene has been inserted, unnecessary protein production can be stopped by a stop codon.
【請求項3】請求項(1)または(2)に記載の複合シ
ャトルベクターの乳糖非資化性宿主乳酸桿菌であるラク
トバチルス ヘルベティカスSBT2195株〔微工研寄託番
号第11538号〕
3. A lactobacillus Lactobacillus helveticus SBT2195 strain, which is a lactose-incapable host lactobacillus of the composite shuttle vector according to (1) or (2).
【請求項4】乳糖非資化性の乳酸桿菌が請求項(1)ま
たは(2)に記載の複合シャトルベクターで形質転換さ
れた宿主微生物。
[4] A host microorganism transformed with a complex shuttle vector according to [1] or [2], wherein a lactose non-assimilate lactobacillus is transformed.
【請求項5】ラクトバチルス ヘルベティカスSBT2196
株〔微工研寄託番号第11676号〕である請求項(4)記
載の宿主微生物。
5. Lactobacillus helveticus SBT2196
The host microorganism according to claim 4, which is a strain [Deposit No. 11676 of Microtechnical Laboratory].
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Plasmid,Vol.21[1](1989)p.9−20
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