JP2949351B2 - Plasmid (p) NI10 and gene recombination method using it as a vector - Google Patents

Plasmid (p) NI10 and gene recombination method using it as a vector

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JP2949351B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシュードモナス属菌を宿主とする遺伝子組換
え用のベクターとして有用な新規なプラスミド及びそれ
をベクターとして用いた遺伝子組換え法に関するもので
あり、より詳しくは、分子量が約3.7Kbであり、第1図
に示される制限酵素開裂地図により特徴づけられる新規
なプラスミドpNI10及びそれをベクターとして用いた遺
伝子組換え法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel plasmid useful as a vector for gene recombination using Pseudomonas sp. As a host and a gene recombination method using the same as a vector. In particular, the present invention relates to a novel plasmid pNI10 having a molecular weight of about 3.7 Kb and characterized by the restriction enzyme cleavage map shown in FIG. 1, and a gene recombination method using the same as a vector.

本発明のプラスミドpNI10の任意の制限酵素部位に、
目的とする蛋白質をコードする遺伝子DNAを連結し、こ
れをシュードモナス属細菌,大腸菌等のグラム陰性細菌
内に導入することによりこれら細菌の菌体内もしくは菌
体外に目的とするペプチドホルモンや種々の酵素等の蛋
白質を量産することができる。
At any restriction enzyme site of the plasmid pNI10 of the present invention,
Gene DNA encoding the target protein is ligated and introduced into Gram-negative bacteria such as Pseudomonas bacteria and Escherichia coli, whereby the target peptide hormones and various enzymes are added to the inside or outside of these bacteria. Etc. can be mass-produced.

〔従来技術〕 従来、遺伝子組換え実験は主として大腸菌を宿主とす
る系で広く研究が行われ、インシュリン,インターフェ
ロン,ヒト成長ホルモン,種々の酵素等が大腸菌で量産
されるなど大きな成果を挙げている。また大腸菌以外に
も酵母,枯草菌,放線菌などで宿主・ベクター系が開発
され応用への道が検討されている。
[Prior art] Conventionally, gene recombination experiments have been widely studied mainly in a system using Escherichia coli as a host, and have produced great results such as mass production of insulin, interferon, human growth hormone, various enzymes, etc. in Escherichia coli. . In addition to Escherichia coli, host / vector systems have been developed for yeast, Bacillus subtilis, actinomycetes, and the like, and ways of application are being studied.

シュードモナス属の細菌はその生息範囲が広く、また
単一炭素源としていろいろな有機化合物の利用が可能で
あること、さらに化学合成された化合物を資化できるこ
とからシュードモナス属細菌での宿主−ベクター系の開
発は産業上有用な微生物を育種するためにより有効な手
段となっている。
Pseudomonas bacteria have a wide range of habitats, can use various organic compounds as a single carbon source, and can utilize chemically synthesized compounds. Development has become a more effective tool for breeding industrially useful microorganisms.

〔解決すべき問題点〕[Problems to be solved]

シュードモナス属細菌からは、これまでいくつかのプ
ラスミドの存在が報告されているが、これらはすべてそ
の分子量が30Kb以上であり、操作上様々な困難を伴うこ
とから、各種制限酵素によるミニプラスミド作成が試み
られているが、未だ満足すべきものが得られていない。
Although some plasmids have been reported from Pseudomonas sp., They all have a molecular weight of 30 Kb or more and involve various operational difficulties. Attempts have been made, but nothing has yet been achieved.

また、シュードモナス属細菌の遺伝子組換え実験に
は、RSF1010などのようにグラム陰性菌の中で多コピー
プラスミドとして使用できる広宿主域プラスミドを使用
する例が知られているが、本プラスミドも8.9Kbと比較
的大きく、また、トランスフォーメーションの効率もあ
まり高くない。
Also, in gene recombination experiments of Pseudomonas genus bacteria, examples of using a broad host range plasmid that can be used as a multicopy plasmid in Gram-negative bacteria such as RSF1010 are known, but this plasmid is also 8.9 Kb. And the transformation efficiency is not very high.

そこで、任意の長さの外来遺伝子を挿入でき、しかも
シュードモナス属細菌を高い効率で形質転換することが
でき、かつ又その検出が容易な小型のベクターの開発が
切望されてきた。
Therefore, development of a small vector that can insert a foreign gene of any length, can transform a Pseudomonas genus bacterium with high efficiency, and can easily detect the gene has been desired.

〔問題点を解決するための方法〕[Method to solve the problem]

本発明者らはこのような背景において、シュードモナ
ス属細菌に適した宿主,ベクターを開発すべく鋭意検討
し、ついにシュードモナス属の新菌シュードモナス・フ
ラビダ(Pseudomonas flavida)IF−4株より、ベクタ
ーとして用いるのに適したプラスミドpNI10を見い出
し、本発明を完成したのである。
Under such circumstances, the present inventors have intensively studied to develop a host and a vector suitable for Pseudomonas bacteria, and finally use the new strain Pseudomonas flavida IF-4 strain as a vector from a new strain of Pseudomonas genus Pseudomonas flavida. The present inventors have found a plasmid pNI10 suitable for the present invention and completed the present invention.

本発明のプラスミドpNI10は大腸菌に保持されうるこ
とから大腸菌−シュードモナス属菌のシャトルベクター
として使用することが可能である。
Since the plasmid pNI10 of the present invention can be retained in Escherichia coli, it can be used as a shuttle vector for Escherichia coli-Pseudomonas sp.

またpNI10は第1図よりも明らかなように、Pst I,Eco
R I,Hinc II,Pvu II,Sca I,Sma Iなどの制限酵素による
開裂部位を特定のしかも限られた位置に有している。こ
のことはpNI10をベクターとして利用する際に、挿入す
べき目的の遺伝子の導入部位を有意に選択できるという
点で有利である。
Also, as is clear from FIG.
It has cleavage sites at specific and limited positions by restriction enzymes such as RI, Hinc II, Pvu II, Sca I, and Sma I. This is advantageous in that, when using pNI10 as a vector, the site of introduction of the target gene to be inserted can be significantly selected.

プラスミドDNAがベクターたり得るためには、そのプ
ラスミドが宿主内での自立増殖能及び選択マーカー(そ
のプラスミドが宿主内に存在していることを示すマーカ
ー)を有していることが必須である。一般にシュードモ
ナス属細菌は、カナマイシン(以下Kmと省略する。)及
びストレプトマイシン(以下Smと省略する。)に対し感
受性である場合が多く、こうした薬剤耐性を付与すれば
ベクタープラスミドの存在を容易に識別することができ
る。本発明者らは、pNI10の制限酵素開裂部位にpUC−4K
〔Vieria,J.and Messing,J.Gene,19巻,259頁(1982)〕
由来のKm耐性遺伝子及びRSF1010〔Scherzinger,E.ら,Pr
oc.Natl.Acad.Sci.USA,81巻,654頁(1984)〕由来のSm
耐性遺伝子を導入し、選択マーカーを有するpNI10由来
のプラスミドベクターを完成した。
In order for a plasmid DNA to be a vector, it is essential that the plasmid has an autonomous growth ability in a host and a selection marker (a marker indicating that the plasmid is present in the host). In general, Pseudomonas bacteria are often sensitive to kanamycin (hereinafter abbreviated as Km) and streptomycin (hereinafter abbreviated as Sm), and if such drug resistance is imparted, the presence of a vector plasmid can be easily identified. be able to. We found that pUC-4K was present at the restriction enzyme cleavage site of pNI10.
[Vieria, J. and Messing, J. Gene, 19, 259 (1982)]
Km resistance gene and RSF1010 (Scherzinger, E. et al., Pr.
oc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 654 (1984)]
A resistance gene was introduced, and a plasmid vector derived from pNI10 having a selection marker was completed.

本発明のプラスミドpNI10は、細胞内でのコピー数が
多く、従って外来遺伝子を組換えた時に多量の遺伝子増
幅が期待できる。また、20Kb以上の外来遺伝子も挿入す
ることが可能である。
The plasmid pNI10 of the present invention has a high copy number in a cell, and therefore, when a foreign gene is recombined, a large amount of gene amplification can be expected. It is also possible to insert a foreign gene of 20 Kb or more.

更に又、本発明のプラスミドpNI10をベクターとして
用いることにより、多数の化合物を資化する有用なシュ
ードモナス属細菌の育種を著しく向上させうる。
Furthermore, the use of the plasmid pNI10 of the present invention as a vector can significantly improve the breeding of useful Pseudomonas bacteria that can utilize a large number of compounds.

プラスミドpNI10は本発明者らが土壌中より新たに分
離した菌株IF−4から得られる。本菌株の菌学的性質は
下記の通りである。
Plasmid pNI10 is obtained from the strain IF-4 newly isolated from the soil by the present inventors. The bacteriological properties of this strain are as follows.

I.細胞 形態:1〜2本の極鞭毛を有する短桿菌0.7〜1.1×1.0
〜2.5μm 運動性:有り グラム染色:陰性 胞子形成:無し II.各培地における生育状態 (1)標準寒天平板培養 コロニーは円形、周辺は全縁、表面は平滑で透明、輝
光あり。
I. Cell morphology: Short bacilli 0.7-1.1 × 1.0 with 1-2 polar flagella
Mobility: Yes Gram stain: Negative Spore formation: No II. Growth state in each medium (1) Standard agar plate culture Colonies are circular, the entire periphery is round, the surface is smooth, transparent, and bright.

(2)標準寒天斜面培養 直線状で表面は平滑、バター質、玉虫色、生育中程
度。
(2) Standard agar slant culture Linear, smooth surface, buttery, iridescent, moderately growing.

(3)標準液体培養 かすかに粉状沈殿を有す。皮膜形成はなし。(3) Standard liquid culture There is a slight powdery precipitate. No film formation.

(4)標準ゼラチン穿刺培養 液化する。(4) Standard gelatin puncture culture Liquefaction.

(5)リトマスミルク アルカリ性 III.生理的性質 カタラーゼ:陽性 チトクロームオキシダーゼ:陰性 GC含量:63% 色素生成:黄色(トリプトソイ寒天培地,非水溶性色
素), 黄色(KingB培地,蛍光の水溶性色素) O−F試験:酸化型 酸産生:ブドウ糖 + キシロース + マンニット − 乳 糖 − 白 糖 − 麦芽糖 − サリシン − 果 糖 + 発 育: 5℃ + 41℃ − Mac Conkey + SS + Nac + C.V.T. + 6%NaCl + DL−α−HB − ポリベータヒドロキシ酪酸蓄積 + 硝酸塩還元 − 亜硝酸塩からのガス − 卵黄反応 − アルギニンジヒドロラーゼ + リジンデカルボキシラーゼ − オルニチンカルボキシラーゼ − アシルアミダーゼ − Tween80 分解 − ゼラチン分解 + カゼイン分解 − 澱粉分解 − DNA 分解 − エスクリン分解 − 尿素分解 − セルロース分解 − キチンの分解 − 寒天分解 − グルコン酸からの2−ケトグルコン酸の生成 + VP.MR 反応 − インドール,硫化水素反応 − ジオキシアセトンの生成 − クエン酸の利用 + T.S.I. −/− O.N.P.G. − ムコイドの生成 − リトマスミルク アルカリ化 フェニルアラニン反応 − 発育温度(℃) 5〜37 発育pH 5.0〜9.2 以上の菌学的性質からバージェ・マニュアル(Berge
y's Manual of Determinative Bacteriology)第8版,
コーワン・ステールマニュアル(S.T.Cowan et al.:197
4 Manual for the Identification of Medical Bacteri
a),CDCマニュアル(R.E.Weaver and D.G.Hollis:1983
Gran−Negative Organisms:An approach to Identifica
tion Centers for Disease Control)により検索したと
ころ、本菌株はシュードモナス(Pseudomonas)と認め
られた。
(5) Litmus milk alkaline III. Physiological properties Catalase: Positive Cytochrome oxidase: Negative GC content: 63% Pigment generation: yellow (tryptosoy agar medium, water-insoluble dye), yellow (KingB medium, fluorescent water-soluble dye) O -F test: oxidized acid production: glucose + xylose + mannitol-lactose-sucrose-maltose-salicin-fructose + development: 5 ° C + 41 ° C-Mac Conkey + SS + Nac + CVT + 6% NaCl + DL-α-HB-polybetahydroxybutyric acid accumulation + nitrate reduction-gas from nitrite-egg yolk reaction-arginine dihydrolase + lysine decarboxylase-ornithine carboxylase-acylamidase-Tween80 degradation-gelatin degradation + casein degradation-starch degradation − DNA degradation − Esculin degradation − Urea degradation − Cellulose degradation − Chitin Decomposition-Agar decomposition-Production of 2-ketogluconic acid from gluconic acid + VP.MR reaction-Indole and hydrogen sulfide reaction-Formation of dioxyacetone-Utilization of citric acid + TSI-/-ONPG-Formation of mucoid-Litmus milk Alkaline phenylalanine reaction-Growth temperature (° C) 5-37 Growth pH 5.0-9.2
y's Manual of Determinative Bacteriology) Eighth Edition,
Cowan Stale Manual (STCowan et al.:197
4 Manual for the Identification of Medical Bacteri
a), CDC manual (REWeaver and DGHollis: 1983
Gran-Negative Organisms: An approach to Identifica
The strain was identified as Pseudomonas by a search using Action Centers for Disease Control.

しかし、種については、各マニュアルに記載のない新
菌であること、また新規なプラスミドpNI10を保有する
ことから、従来のどの種でもないと判断された。本菌株
は特に光沢のある黄色菌であることから、シュードモナ
ス・フラビダ(Pseudomonas flavida)IF−4株と命名
した。本菌株は微工研菌寄第10865号(FERM P−10865)
として工業技術院微生物工業技術研究所に寄託されてい
る。
However, the species was determined to be none of the conventional species because it is a new bacterium not described in each manual and has a novel plasmid pNI10. Since this strain is a particularly shiny yellow fungus, it was named Pseudomonas flavida IF-4 strain. This strain is manufactured by B.I.K. 10865 (FERM P-10865)
And deposited at the Institute of Microbial Industry and Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.

実施例1 (1)シュードモナス・フラビダIF−4(FERM P−1086
5)の培養細胞よりpNI10 DNAの単離 PY培地(ペプトン5g,酵母エキス5g,水1,pH7.0)に
シュードモナス・フラビダIF−4(FERM P−10865)株
を接種し、一夜,30℃で振盪培養する。本培養液1mlを新
鮮同培地100mlに接種し、30℃で16時間培養した。
Example 1 (1) Pseudomonas flavida IF-4 (FERM P-1086)
5) Isolation of pNI10 DNA from the cultured cells A PY medium (5 g of peptone, 5 g of yeast extract, water 1, pH 7.0) was inoculated with Pseudomonas flavida IF-4 (FERM P-10865) strain, and incubated at 30 ° C. overnight. And shake culture. 1 ml of the main culture was inoculated into 100 ml of the same fresh medium and cultured at 30 ° C. for 16 hours.

この培養液を冷却遠心して集菌し、SET緩衝液(20%
シュクロース,50mM EDTA,50mMトリス塩酸(pH8.0)〕20
mlに懸濁する。この溶液にリゾチーム(10mg/ml,ベーリ
ンガーマンハイム社製品)2.25ml,プロナーゼ(10mg/m
l,科研化学社製品)250μ,RNase(5mg/ml,ベーリンガ
ーマンハイム社製品)250μを添加し、軽く撹拌し、
氷上に5分間静置する。次に45mlのアルカリSDS溶液
(1%SDS,0.2N NaOH)を添加し、遠心管内で上下して
撹拌する。氷上で10分間冷却後、32mlの3M酢酸ナトリウ
ム溶液(pH4.8)を添加、混合し、1時間氷水中で静置
する。19000rpmで15分間の冷却遠心後、上清を分離し
た。さらに、該上清と同体積のイソプロパノールを加
え、氷上で2時間冷却後、8000rpmで10分間遠心した。
遠心後、沈殿物を70%エタノール溶液で洗浄した。沈殿
物をデシケータ内で真空ポンプにより減圧乾燥させた
後、8mlのTE緩衝液(10mMトリス塩酸,1mM EDTA pH8.0)
に溶解し、DNA粗標品とした。これに10mg/mlのエチジウ
ムブロミド0.56mlと8.48gの塩化セシウムを加え、50000
rpmで17時間,16℃で超遠心してプラスミドDNAを分離し
た。分離したプラスミドDNAを飽和塩化セシウム水で飽
和したイソプロパノールを用いて処理し、エチジウムブ
ロミドを除去した後、TE緩衝液で透析してプラスミドDN
Aを得た。次に当該DNAを0.7%アガロースゲル,TBE緩衝
液(59mMトリス−ホウ酸,2mM EDTA,pH8.0)を用いて電
気泳動を行った。DNA分子量マーカーとしてλファージD
NAのHind III分解物を用いた場合、pNI10の環状プラス
ミドの移動度は約2.3Kbの直鎖状DNAの断片と同じ移動度
を示した。この部分をアガロースゲルより切出し、8M過
塩素酸ナトリウム溶液でゲルを溶解し、この溶液をワッ
トマン10FCフィルターで吸引ろ過することによりプラス
ミドDNAをフィルター上に吸着させる。6M過塩素酸溶液,
100%エタノールでフィルターを洗浄後、フィルターをT
E緩衝液に浸し、プラスミドDNAを回収した。上記操作に
より、高純度のpNI10プラスミドを調製した。
The culture is collected by centrifugation under cooling and centrifuged, and SET buffer (20%
Sucrose, 50 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl (pH 8.0)] 20
Suspend in ml. 2.25 ml of lysozyme (10 mg / ml, Boehringer Mannheim) and pronase (10 mg / m
l, 250μl RNase (5mg / ml, Boehringer Mannheim product) 250μ, add lightly,
Leave on ice for 5 minutes. Next, 45 ml of an alkaline SDS solution (1% SDS, 0.2N NaOH) is added and stirred up and down in a centrifuge tube. After cooling on ice for 10 minutes, 32 ml of 3M sodium acetate solution (pH 4.8) is added, mixed, and left standing in ice water for 1 hour. After cooling and centrifugation at 19,000 rpm for 15 minutes, the supernatant was separated. Further, the same volume of isopropanol as the supernatant was added, and the mixture was cooled on ice for 2 hours, and then centrifuged at 8000 rpm for 10 minutes.
After centrifugation, the precipitate was washed with a 70% ethanol solution. The precipitate was dried in a desiccator under reduced pressure using a vacuum pump, and then 8 ml of TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA pH 8.0)
To give a crude DNA sample. 0.56 ml of 10 mg / ml ethidium bromide and 8.48 g of cesium chloride were added thereto, and
The plasmid DNA was separated by ultracentrifugation at 16 ° C for 17 hours at rpm. The separated plasmid DNA was treated with isopropanol saturated with saturated cesium chloride water to remove ethidium bromide, and dialyzed against TE buffer to give plasmid DN.
A got. Next, the DNA was subjected to electrophoresis using 0.7% agarose gel and TBE buffer (59 mM Tris-borate, 2 mM EDTA, pH 8.0). Lambda phage D as a DNA molecular weight marker
When the HindIII digest of NA was used, the mobility of the circular plasmid of pNI10 was the same as that of the linear DNA fragment of about 2.3 Kb. This portion is cut out from the agarose gel, the gel is dissolved with an 8 M sodium perchlorate solution, and the solution is subjected to suction filtration with a Whatman 10FC filter to adsorb the plasmid DNA on the filter. 6M perchloric acid solution,
After washing the filter with 100% ethanol, remove the filter
Plasmid DNA was recovered by immersion in E buffer. By the above operation, a highly pure pNI10 plasmid was prepared.

(2)pNI10プラスミドの分子量の測定 pNI10の分子量の測定は、pNI10を制限酵素Pst Iで切
断した断片を0.7%アガロースゲル電気泳動により決定
した。この際の分子量マーカーとしてはλファージDNA
のHind III分解物及びBstE II分解物を使用した。これ
より、pNI10の分子量は3.7Kbと算出された。
(2) Measurement of molecular weight of pNI10 plasmid The molecular weight of pNI10 was determined by 0.7% agarose gel electrophoresis of a fragment obtained by cutting pNI10 with the restriction enzyme PstI. As a molecular weight marker at this time, λ phage DNA
Of Hind III and BstE II were used. From this, the molecular weight of pNI10 was calculated to be 3.7 Kb.

(3)pNI10の制限酵素地図の作成 純化したpNI10プラスミドDNAを各種の制限酵素で切断
した。切断後は(2)項と同様の方法で本プラスミドDN
Aの制限酵素切断断片の分子量を1%アガロースゲル電
気泳動法により決定した。第1表に各種制限酵素に対す
る切断数を示す。
(3) Preparation of pNI10 restriction enzyme map The purified pNI10 plasmid DNA was cut with various restriction enzymes. After cleavage, the plasmid DN is prepared in the same manner as in (2).
The molecular weight of the restriction fragment of A was determined by 1% agarose gel electrophoresis. Table 1 shows the number of cleavages for various restriction enzymes.

第2表の制限酵素切断パターンから第1図に示すよう
な制限酵素切断地図を作成した。
A restriction enzyme cleavage map as shown in FIG. 1 was prepared from the restriction enzyme cleavage patterns in Table 2.

(4)pNI10のコピー数の測定 シュードモナス・フラビダIF−4(FERM P−10865)
株を前述(2)項の方法で培養し、菌体を得た。本菌体
より斉藤,三浦の公知の方法〔バイオキミカ・バイオフ
ィジカ・アクタ(Biochimica et Biophysica Acta),72
巻,619〜629頁(1963)〕によりその全DNAを抽出・精製
した。次に当該DNA約10μgを制限酵素EcoR Iで完全分
解し、その一部を前述(2)項の方法でアガロースゲル
電気泳動にかけた。アガロースゲル電気泳動での分離パ
ターンを写真撮影し、pNI10由来のバンドのピークと他
のDNA部分のピークの比をデンシトメーターにより測定
した。シュードモナス属細菌の細胞1個当りの全DNA量
を4×109ダルトンとすると、pNI10の細胞1個当りのコ
ピー数は30〜40/cellと算出された。
(4) Measurement of copy number of pNI10 Pseudomonas flavida IF-4 (FERM P-10865)
The strain was cultured by the method described in the above (2) to obtain bacterial cells. From the cells, a method known to Saito and Miura [Biochimica et Biophysica Acta, 72
Vol., Pp. 619-629 (1963)]. Next, about 10 μg of the DNA was completely digested with the restriction enzyme EcoRI, and a part thereof was subjected to agarose gel electrophoresis by the method described in the above (2). The separation pattern in agarose gel electrophoresis was photographed, and the ratio of the peak of the pNI10-derived band to the peak of the other DNA portion was measured with a densitometer. Assuming that the total amount of DNA per cell of Pseudomonas bacteria was 4 × 10 9 daltons, the copy number of pNI10 per cell was calculated to be 30-40 / cell.

(5)プラスミドpNI105,pNI106,pNI107,pNI111の構築 a)プラスミドpNI10の制限酵素Hinc II切断部位に、公
知のプラスミドpUC−4K〔Vieria,J.and Messing,J.,Gen
e,19巻,259頁(1982)〕を制限酵素Hinc II処理するこ
とにより生じる約1250bpのKmr遺伝子を含むDNA断片をT4
DNAリガーゼを用いて連結し、シュードモナス・フラビ
ダIF−4の環状プラスミドをすべて脱落させて得たシュ
ードモナス・フラビダIF−42株を次項記載の方法で形質
転換後、Kmを25μg/ml含有するPY培地でKmr形質転換株
を選択した。この形質転換株より、Kmrマーカーを有す
るプラスミドpNI105を得た。
(5) Construction of plasmids pNI105, pNI106, pNI107 and pNI111 a) A known plasmid pUC-4K [Vieria, J. and Messing, J., Gen.
e, 19 vol, 259 (1982)] with restriction enzyme Hinc II processing T 4 DNA fragment containing the Km r gene caused approximately 1250bp by
Ligated using DNA ligase, and transformed Pseudomonas flavida IF-42 strain obtained by removing all of the circular plasmids of Pseudomonas flavida IF-4 by the method described in the following section, and then a PY medium containing 25 μg / ml of Km. The Km r transformant was selected. From this transformant to obtain a plasmid pNI105 having Km r marker.

b)a)項と同様の方法により、pNI10の制限酵素Sma I
切断部位に、pUC−4Kを制限酵素Hinc II処理することに
より生じる1250bpのKmr遺伝子を含むDNA断片を連結し、
シュードモナス・フラビダIF−42株を形質転換し、これ
よりKmr選択マーカーを有するプラスミドpNI106を得
た。
b) In the same manner as in a), the restriction enzyme Sma I of pNI10 was used.
The cleavage site was ligated the DNA fragment containing the Km r gene 1250bp caused by the restriction enzyme Hinc II processing pUC-4K,
Pseudomonas Furabida IF-42 strain was transformed to obtain a plasmid pNI106 having from Km r selectable marker this.

c)pNI106の制限酵素Hinc II切断部位を、制限酵素Bam
H I切断部位に変更することにより、pNI107を得た。
c) The restriction enzyme Hinc II cleavage site of pNI106 was replaced with the restriction enzyme Bam
By changing to the HI cleavage site, pNI107 was obtained.

pNI107の構築手順は次の通りである。 The construction procedure of pNI107 is as follows.

まず、pNI106を制限酵素Hinc IIで切断する。このDNA
断片に市販のリン酸化BamH Iリンカー(宝酒造(株)社
製,CGGATCCG配列を有する)をT4DNAリガーゼを用いて連
結した。その後、BamH Iを作用させ、両末端を粘着末端
とし、再度T4DNAリガーゼを用いて環状DNAとした。これ
を用いてシュードモナス・フラビダIF−4株(FERM−P
10865)を形質転換し、これによりpNI107を得た。
First, pNI106 is digested with the restriction enzyme Hinc II. This DNA
Fragment commercial phosphorylated BamH I linker (Takara Shuzo Co., Ltd., having a CGGATCCG sequence) was ligated with T 4 DNA ligase. Then, by the action of BamH I, the both ends and cohesive ends, was circular DNA again using T 4 DNA ligase. Using this, Pseudomonas flavida IF-4 strain (FERM-P
10865), thereby obtaining pNI107.

d)pNI107を制限酵素Cla Iで部分分解し、1ケ所で切
断されたDNA断片をアガロースゲル電気泳動にて分離・
回収する。得られたプラスミドDNAをDNAポリメラーゼを
用いて平滑末端とした後、RSF1010から制限酵素Hinc II
−Pvu IIで切り出されるSm耐性遺伝子を含む約1.9KbのD
NA断片とT4DNAリガーゼを用いて連結した。このプラス
ミドDNAを用いてシュードモナス・プチダ(Pseudomonas
putida)IF3株を形質転換し、Sm耐性株を分離した。Sm
耐性形質転換株からプラスミドを調製し、その構造を調
べたところ、第2図に示す様にpNI107のKm耐性遺伝子内
のCla I部位にSm耐性遺伝子の挿入されたプラスミドpNI
111が得られた。第2図に各ベクターの概略を示した。
d) pNI107 is partially digested with the restriction enzyme ClaI, and the DNA fragment cut at one site is separated by agarose gel electrophoresis.
to recover. The resulting plasmid DNA was blunt-ended using a DNA polymerase, and the restriction enzyme Hinc II was removed from RSF1010.
-About 1.9 Kb of D containing the Sm resistance gene excised by Pvu II
It was ligated with NA fragments and T 4 DNA ligase. Pseudomonas putida (Pseudomonas
putida) IF3 strain was transformed and an Sm resistant strain was isolated. Sm
A plasmid was prepared from the resistant transformant and its structure was examined. As shown in FIG. 2, the plasmid pNI107 having the Sm resistance gene inserted at the Cla I site in the Km resistance gene of pNI107 was obtained.
111 was obtained. FIG. 2 shows the outline of each vector.

(6)シュードモナス属細菌ならびに他のグラム陰性菌
の形質転換 シュードモナス属細菌の形質転換は公知の方法〔M.Ba
gdasarian et al.,Gene,16巻,237頁(1981)〕を一部改
良して行った。
(6) Transformation of Pseudomonas sp. And other Gram-negative bacteria Transformation of Pseudomonas sp.
gdasarian et al., Gene, 16, 237 (1981)].

PY培地にシュードモナス属細菌の保存種菌を接種し、
30℃で15時間振盪培養した。この培養液1mlを集菌し、
次にあらかじめ氷冷した2.5mlの形質転換用緩衝液I(1
0mM MOPS,10mM RbCl,100mM MgCl2,pH7.0)を添加し、菌
を懸濁した。0℃で30分間静置後、遠心して集菌し、こ
れに0.3mlの同緩衝液Iを加え再懸濁し、コンピテント
細胞とした。コンピテント細胞液にDNAサンプルを25μ
添加し、0℃で45分間静置した。次に40℃で5分間熱
処理した後、PY培地1.7mlを添加し、30℃で3時間振盪
培養後、任意の選択培地の表面に培養液0.15mlを塗布し
目的とする形質転換株を選択した。
PY medium is inoculated with a conserved seed of Pseudomonas sp.
Shaking culture was performed at 30 ° C. for 15 hours. Collect 1 ml of this culture,
Next, 2.5 ml of transformation buffer I (1
0 mM MOPS, 10 mM RbCl, 100 mM MgCl 2 , pH 7.0) were added to suspend the bacteria. After standing at 0 ° C. for 30 minutes, the cells were collected by centrifugation, and 0.3 ml of the same buffer solution I was added thereto and resuspended to obtain competent cells. 25μ DNA sample in competent cell solution
Was added and left at 0 ° C. for 45 minutes. Next, after heat treatment at 40 ° C. for 5 minutes, 1.7 ml of PY medium is added, and after shaking culture at 30 ° C. for 3 hours, 0.15 ml of culture solution is applied to the surface of any selective medium to select the desired transformant. did.

(7)形質転換の効率 (6)の方法に従って、いくつかのシュードモナス属
細菌の形質転換の効率を測定した。形質転換の効率は1
μgのpNI105プラスミドDNA当り何個の形質転換株(Km
耐性株)が得られたかを基準として表した。第2表にそ
の結果を示す。
(7) Transformation efficiency The transformation efficiency of some Pseudomonas bacteria was measured according to the method of (6). Transformation efficiency is 1
How many transformants per μg of pNI105 plasmid DNA (Km
(Resistant strain) was obtained. Table 2 shows the results.

また、pNI106,pNI107,pNI111(Sm耐性)の各ベクター
を使用した場合も、ほぼ第2表と同様の結果が得られ
た。
When each of pNI106, pNI107 and pNI111 (Sm resistant) vectors was used, almost the same results as in Table 2 were obtained.

(8)pNI105の宿主菌の検索 プラスミドpNI105がシュードモナス属細菌以外のグラ
ム陰性菌として大腸菌を宿主として複製し発現するか否
かを調べた。形質転換の方法は、公知の方法〔Kushner,
S.R.,Genetic Engineering 17頁,Elsevier(1978)〕に
従ってコンピテント細胞を調製した。
(8) Search for host bacterium of pNI105 It was examined whether the plasmid pNI105 replicated and expressed in Escherichia coli as a gram-negative bacterium other than Pseudomonas sp. Transformation methods are known methods [Kushner,
SR, Genetic Engineering, page 17, Elsevier (1978)] to prepare competent cells.

その結果、大腸菌(Escherichia coli)C−600株に
おいてpNI105ベクターが安定に保持されることがわかっ
た。特にE.coli C600株における形質転換効率は2×105
cells/μg DNAと非常に高率であり、pNI105は、シュー
ドモナス属細菌と大腸菌とのシャトルベクターとして充
分に使用し得るものであった。
As a result, it was found that the pNI105 vector was stably retained in the Escherichia coli C-600 strain. In particular, the transformation efficiency of the E. coli C600 strain was 2 × 10 5
With a very high ratio of cells / μg DNA, pNI105 was sufficiently usable as a shuttle vector between Pseudomonas bacteria and Escherichia coli.

またpNI106,pNI107,pNI111各プラスミドもpNI105と同
様の結果が得られた。
In addition, each of the plasmids pNI106, pNI107, and pNI111 had the same results as pNI105.

以上のように、pNI10系プラスミドはシュードモナス
属細菌と大腸菌の間のシャトルベクターとして有用であ
る。
As described above, the pNI10-based plasmid is useful as a shuttle vector between Pseudomonas bacteria and Escherichia coli.

(9)挿入し得るDNAの長さ pNI107にどれほどの大きさの外来DNAが挿入し得るか
について以下の方法で実験を行った。
(9) Length of insertable DNA The following method was used to determine how large a foreign DNA can be inserted into pNI107.

まず外来DNAの調製は、シュードモナス・プチダより
前項(4)の方法に従って行った。次に当該DNAを制限
酵素EcoR Iで部分分解し、外来DNA標品とした。
First, foreign DNA was prepared from Pseudomonas putida according to the method described in (4) above. Next, the DNA was partially digested with a restriction enzyme EcoRI to obtain a foreign DNA sample.

他方pNI107DNAをEcoR Iで切断し、このベクターDNAと
上記外来DNAをT4リガーゼで連結し、前項の(6)の方
法でシュードモナス・プチダIF3株を形質転換した。Km
耐性株を任意に50株選択し、得られた形質転換株からプ
ラスミドDNAを単離した。それぞれの株より得られたプ
ラスミドDNAを制限酵素EcoR Iで切断し、挿入された外
来DNAを切り出した。このDNAの長さを、前項(2)の方
法に従い、アガロースゲル電気泳動法によって決定し
た。その結果、本ベクター上に各長さのDNAが挿入され
ること、また最大のDNAは20Kb以上のものが挿入されて
いることが明らかとなった。
The other pNI107DNA was cleaved with EcoR I, the vector DNA and the foreign DNA was ligated with T 4 ligase to the IF3 strain Pseudomonas putida in the method of the preceding paragraph (6) was transformed. Km
50 resistant strains were arbitrarily selected, and plasmid DNA was isolated from the resulting transformant. Plasmid DNA obtained from each strain was cut with a restriction enzyme EcoRI to cut out the inserted foreign DNA. The length of this DNA was determined by agarose gel electrophoresis according to the method described in the above section (2). As a result, it was revealed that DNAs of each length were inserted into the vector and that the largest DNA had a length of 20 Kb or more.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上記のように本発明によって得られるプラスミドpNI1
0は小型のベクターであり、その任意の制限酵素部位
に、目的とする蛋白質をコードする遺伝子DNAを連結で
きる。それ故これを各種細菌内に導入することにより、
これら細菌の菌体内もしくは菌体外に目的とするペプチ
ドホルモンや種々の酵素等の蛋白質を量産することがで
きる。
The plasmid pNI1 obtained according to the present invention as described above
Numeral 0 is a small vector, to which a gene DNA encoding a target protein can be ligated to an arbitrary restriction enzyme site. Therefore, by introducing this into various bacteria,
Proteins such as a target peptide hormone and various enzymes can be mass-produced inside or outside the cells of these bacteria.

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

第1図は、本発明のプラスミドpNI10の制限酵素地図を
示す。第2図は本発明のプラスミドpNI10由来の各プラ
スミドの制限酵素地図を示すものであり、図中a)はプ
ラスミドpNI105、b)はプラスミドPNI106、c)はプラ
スミドpNI107、d)はプラスミドpNI111の制限酵素地図
をそれぞれ示す。なお又、
FIG. 1 shows a restriction map of plasmid pNI10 of the present invention. FIG. 2 shows a restriction map of each plasmid derived from the plasmid pNI10 of the present invention, in which a) shows the restriction of plasmid pNI105, b) shows the restriction of plasmid PNI106, c) shows the restriction of plasmid pNI107, and d) shows the restriction of plasmid pNI111. Each enzyme map is shown. Also,

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】分子量が約3.7Kbであって、下記に示す酵
素切断地図を有し、かつ制限酵素BamH I,Sac I及びSal
Iにより開裂されないシュードモナス・フラビダ由来の
プラスミドpNI10。
The present invention relates to the following: 1. A molecular weight of about 3.7 Kb, having an enzymatic cleavage map shown below, and restriction enzymes BamHI, SacI and Sal.
Plasmid pNI10 from Pseudomonas flavida not cleaved by I.
【請求項2】請求項1記載のプラスミドpNI10にカナマ
イシン耐性もしくはストレプトマイシン耐性の選択マー
カーを付与したプラスミド。
2. A plasmid obtained by adding a kanamycin resistance or streptomycin resistance selection marker to the plasmid pNI10 according to claim 1.
【請求項3】請求項1記載のpNI10又はpNI10由来のプラ
スミドをベクターとして用いた遺伝子組換え法。
3. A gene recombination method using the pNI10 or the pNI10-derived plasmid according to claim 1 as a vector.
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