JP3510284B2 - オキシダーゼの製造法 - Google Patents

オキシダーゼの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオキシダーゼ、特にカタ
ラーゼ活性を有しないオキシダーゼを製造する方法に関
する。オキシダーゼは基質を酸化して、過酸化水素を生
成させる酵素であり、この生成させた過酸化水素を測定
することによる該基質の測定や染毛用キット等に使用さ
れる。
【0002】
【従来の技術】オキシダーゼを遺伝子組換えにより得る
方法としては、オキシダーゼを生産する微生物から該酵
素をコードするDNAを単離し、そのDNAを含む組換
えDNAを該微生物あるいは他の微生物に導入し(形質
転換という)、その形質転換微生物を増殖、培養し、大
量に目的のオキシダーゼを生産する方法が知られてお
り、このようなオキシダーゼとして、例えば、コレステ
ロールオキシダーゼ(特開平4−218367号公報)、尿酸
オキシダーゼ(特表平4−501807号公報)などがあげら
れる。
【0003】従来得られているオキシダーゼはカタラー
ゼ活性を除去するために、通常、物理化学的にカタラー
ゼを失活させるか、硫安分画、イオン交換、ゲル濾過、
ヒドロキシアパタイトなどのカラムクロマトグラフィー
法など通常蛋白質、酵素の精製に使用される方法が用い
られている。また、カタラーゼ遺伝子の発現が欠損して
いる微生物は知られているが〔Environmental and Mole
cular Mutagenesis, 15 , p.184(1990)〕、該微生物を
用いてオキシダーゼを製造することは知られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】オキシダーゼはその反
応において酸素を受容体として過酸化水素を生成する。
しかし、該オキシダーゼ中にカタラーゼ活性が夾雑する
と、生成した過酸化水素を分解してしまうため、過酸化
水素を指標とした活性測定法ではオキシダーゼ活性は実
際より低い値となる。また、生成する過酸化水素を利用
して他の反応を行わせる目的で、オキシダーゼを利用す
る場合も、利用するオキシダーゼ中に過酸化水素を分解
するカタラーゼ活性が存在しないことが望ましい。
【0005】本発明の目的は、カタラーゼ活性を失活ま
たは除去する煩雑な操作を必要とせず、カタラーゼ活性
の存在しないオキシダーゼを収率よく製造することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、オキシ
ダーゼをコードするDNA配列を含む組換え体DNAに
よって形質転換され、カタラーゼ遺伝子の発現が欠損し
ている微生物を培地に培養することによりオキシダーゼ
を収率よく製造することができる。より具体的には、本
発明は、染色体上のKatG遺伝子およびKatE遺伝
子がKatG::GAT遺伝子およびKatE::KA
M遺伝子で置換されることによりカタラーゼ遺伝子の発
現が欠損したエッシェリヒア属に属する微生物をオキシ
ダーゼをコードするDNAを含む組換え体DNAによっ
て形質転換し、得られる形質転換体を培地に培養し、培
養物中にオキシダーゼを生成蓄積させ、該培養物からオ
キシダーゼを採取することを特徴とするオキシダーゼの
製造法に関する。
【0007】オキシダーゼとしては、ウリカーゼ、乳酸
オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、キサンチンオ
キシダーゼ、コレステロールオキシダーゼなどがあげら
れる。形質転換に用いられる微生物としては、従来知ら
れている宿主ベクター系の宿主であれば、いずれの微生
物でもよい。
【0008】以下、本菌株の取得方法を説明する。カタ
ラーゼは、大腸菌においては2種類存在することが報告
されており、それぞれHPIとHPIIと称され、HPI
はKatG遺伝子に、HPIIはKatE遺伝子にそれぞ
れコードされていることが明らかとなっている〔J. of
Bacteriology, 170 p.4415(1988), ibid, 173 p.514(19
91)〕。
【0009】大腸菌のカタラーゼ活性を欠損させるため
に以下の方法により両者の活性を除去する。
【0010】(1) KatG遺伝子の取得 大腸菌W3110株から染色体DNAをザ・イーエムビ
ーオー・ジャーナル〔The EMBO Journal, 4 , 1875(198
5)〕記載の方法により取得する。このDNAを鋳型とし
てサイキ(Saiki)らが開発したポリメラーゼチェインリ
アクション法〔以下PCR法,Science, 230, 1350(198
5)〕に基づいて、カタラーゼHPIをコードするカタラ
ーゼ遺伝子KatGを重複する領域を含むように上流領
域と下流領域との2つのDNA断片を増幅する。これら
のDNA断片をベクターDNAに挿入して、2種類の組
換え体DNAを取得し、それぞれpKG12とpKG3
4と命名する。
【0011】PCR法で増幅したDNA断片のベクター
DNAへの組込みは、マルチュク〔D. Marchukuら、Nuc
leic Acid Res., 19 , 1154(1991)〕の方法に従って、
ベクターDNAを適当な制限酵素で切断した後、TTP
存在下でタックDNAポリメラーゼで処理し、このもの
と先にPCRで得られたDNA断片との混合物をDNA
リガーゼで処理することによって行うことができる。こ
こで用いるベクターDNAとしては、大腸菌を宿主とす
ることが可能なプラスミドであればすべて可能であり、
pBluescriptII (ストラタジーン)が好適に用いられ
る。制限酵素としては、平滑末端を生じる酵素が用いら
れ、EcoRVが好適である。DNAリガーゼとして
は、T4ファージ感染大腸菌由来のT4DNAリガーゼ
が好適に用いられる。
【0012】上記方法で得られる組換え体DNAは、常
法に従って、例えば、モレキュラー・クローニング
(T.マニアチス,E.F.フリッチ,J.サムブルッ
ク著,コールドスプリングハーバー出版社,1982年) に
記載の方法によって大腸菌に導入することができる。 (2) KatG遺伝子の不活性化 上記で得られる組換え体DNApKG34中に存在する
制限酵素EcoRV部位にプラスミドpHSG397
(宝酒造)由来のクロラムフェニコール耐性遺伝子部分
を含むDNA断片を挿入する。この組換え体DNAをp
KG34::CATと命名する。
【0013】2つの領域に分けて取得したDNA断片を
相同領域中に存在する制限酵素BstPI部位で連結す
る。すなわち、pKG12を制限酵素BstPIとPs
tIで切断したものと、pKG34::CATを制限酵
素BstPI、PstI、XhoIで切断したものとを
混合し、両者の混合物をDNAリガーゼで処理すること
により組換え体DNApKG::CATを得る。このも
のは、ベクター側にアンピシリン耐性遺伝子を有し、K
atG遺伝子の内部にクロラムフェニコール耐性遺伝子
が挿入されてKatG遺伝子が不活性化されたものであ
る。得られる組換え体DNAを大腸菌XL1−Blue
(ストラタジーン)に導入する。
【0014】(3) KatG::CAT遺伝子の導入 プラスミドpKG::CAT中に存在する不活性化され
たKatG遺伝子を含む領域を制限酵素XhoIとPs
tIにより切断し、得られるDNA断片を大腸菌JC76
23株に形質転換する。目的とする形質転換体は、クロラ
ムフェニコールを含有するLB培地〔バクトトリプトン
10g/l (Difco) 、バクトイーストエキストラクト 5g/l
(Difco)、NaCl5g/l 〕上で選択することが可能である。
大腸菌JC7623株は、直鎖状DNAの分解能が欠損して
おり、形質転換により薬剤耐性になった菌株からは染色
体DNA上のKatG遺伝子が、クロラムフェニコール
耐性遺伝子の挿入により不活性化されたKatG遺伝子
(以下、変異KatG遺伝子という)とその相同する領
域でおきかわった変異株が取得される。この株をSN0
007株と命名する。
【0015】(4) KatE遺伝子の取得 上記の方法に従い、大腸菌W3110株の染色体DNA
からPCR法によりカタラーゼHPIIをコードするカタ
ラーゼ遺伝子KatEを重複する領域を含むように上流
領域と下流領域の2つのDNA断片を増幅する。これら
のDNA断片をベクタープラスミドpBluescri
ptIIに挿入して、2種類の組換えプラスミドを取得
し、それぞれpKE12とpKE34と命名し、大腸菌
XL1−Blueに導入する。
【0016】(5) KatE遺伝子の不活性化 上記で得られる組換えプラスミドpKE34中に存在す
る制限酵素NruI部位にプラスミドpUC4K(ファ
ルマシア)由来のカナマイシン耐性遺伝子を含むDNA
断片を挿入する。得られる組換え体DNAをpKE3
4::KAMと命名する。
【0017】2つの領域に分けて取得したDNA断片を
相同領域中に存在する制限酵素NcoI部位で連結す
る。すなわち、pKE12を制限酵素SacIとNco
Iで切断したものと、pKE34::KAMを制限酵素
SacI、NcoI、KpnIで切断したものとを混合
し、両者の混合物をDNAリガーゼで処理することによ
り組換え体DNApKE::KAMを得る。このもの
は、ベクター側にアンピシリン耐性遺伝子を有し、Ka
tE遺伝子の内部にカナマイシン耐性遺伝子が挿入され
てKatE遺伝子が不活性化されたものである。得られ
る組換え体DNAを大腸菌XL1−Blueに導入す
る。
【0018】(6) KatE::KAM遺伝子の導入 pKE::KAM中に存在する不活性化されたカタラー
ゼ遺伝子断片を含む領域を制限酵素KpnIとSacI
により切断し、得られるDNA断片を、大腸菌JC7623
株に形質転換する。目的とする形質転換体は、カナマイ
シンを含有するLB培地上で選択することが可能であ
る。得られる形質転換体は、染色体上のKatE遺伝子
が、カナマイシン耐性遺伝子の挿入により不活性化され
たKatE遺伝子(以下変異KatE遺伝子という)と
その相同する領域で置きかわつた変異株である。この株
をSN0009株と命名する。
【0019】(7) P1ファージによる形質導入 分子遺伝学実験法(J.H.Millerら、コールド・スプリン
グ・ハーバー、1972年) に記載のP1ファージ形質導入
法により、変異KatG遺伝子と変異KatE遺伝子の
両者を含む変異株を作成する。まず、SN0007株の
有する変異KatG遺伝子を大腸菌MC1000株に導
入し、SN0013株を取得する。引続き、SN000
9株の有する変異KatE遺伝子を、上記のSN001
3株に導入し、SN0029株を取得する。
【0020】SN0029株はKatG遺伝子とKat
Eの両遺伝子が不活性化されているもので、カタラーゼ
活性を有しない大腸菌変異株である。P1形質導入法に
より外来DNAを染色体上の目的の部位に組込んだ変異
株の選抜及び同定は、種々の方法により行える。例え
ば、サザン・ハイブリダイゼーション法、カタラーゼ活
性の測定、薬剤耐性に関するスクリーニングがあるが、
これらに限定されるわけではない。
【0021】(8) 遺伝子の導入 ついで、SN0029株にオキシダーゼ発現用の組換え
DNAを導入する。例えば、ウリカーゼの場合はSN0
029株にウリカーゼ発現用の後記参考例で得られるプ
ラスミドpUT118を導入する。得られる組換え体大
腸菌をSN0037株と命名する。
【0022】本菌株は平成4年12月17日付で工業技術院
微生物工業技術研究所(微工研)にブダペスト条約の条
件でFERM BP-4125として寄託されている。
【0023】(9) オキシダーゼ製造および精製 オキシダーゼ生産菌の培養は、該微生物を炭素源、窒素
源、無機物などを含有する培地において、好気的条件下
にて温度、pHなどを調節しつつ行えばよい。培地に用
いる炭素源としては、例えば、グルコース、フラクトー
ス、シュークロース、糖蜜、廃糖蜜、澱粉加水分解物な
どの炭水化物、エタノール、グリセリン、ソルビトール
などのアルコール類、ピルビン酸、乳酸、酢酸などの有
機酸、グリシン、アラニン、グルタミン酸、アスパラギ
ン酸などのアミノ酸など該微生物が資化可能なものであ
ればいずれでも使用できる。
【0024】窒素源としては、アンモニア、塩化アンモ
ニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸ア
ンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウムな
どの無機および有機アンモニウム塩、尿素、ペプトン、
NZアミン、肉エキス、酵母エキス、コーンスティープ
リカー、カゼイン加水分解物、フィッシュミールまたは
その消化物などの窒素含有有機物、グリシン、グルタミ
ン酸などのアミノ酸などが使用できる。
【0025】無機物としては、リン酸1カリウム、リン
酸2カリウム、硫酸マグネシウム、リン酸マグネシウ
ム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸
亜鉛、炭酸カルシウムなどが使用できる。用いる微生物
が、アミノ酸、核酸、ビタミンなどの特定の栄養物質を
生育に要求する場合には、培地にこれらの物質を適量添
加する。
【0026】培養は振盪培養、通気攪拌培養などの好気
的条件下、25〜37℃で1〜24時間行う。培地のp
Hはアンモニア、尿素、水酸化ナトリウム溶液などで中
性付近に保つことが望ましい。培養終了後、培養物より
オキシダーゼを精製するには、遠心分離などの方法で菌
体を集め、一般の酵素精製法、例えば、次のようにして
単離することができる。まず、得られる菌体を充分洗浄
した後、超音波処理、ガラスビーズを用いる磨砕処理、
フレンチプレス処理などによって破砕し、酵素を抽出す
る。抽出液を硫安塩析法、イオン交換樹脂を用いるクロ
マトグラフィー、ゲル濾過法、ヒドロキシアパタイド吸
着樹脂を用いるクロマトグラフィーなどの常法により処
理して、精製オキシダーゼを得ることができる。
【0027】 (10) オキシダーゼ(ウリカーゼ)活性測定法 オキシダーゼの活性は、そのオキシダーゼに特有の活性
測定法に従って測定できる。たとえば、ウリカーゼの活
性は次の方法で測定する。ウリカーゼの活性測定は、基
質となる尿酸の紫外部吸収(293nm) の吸光度の減少
を測定することにより行う。
【0028】60mlのLB培地を含む300ml容三角フ
ラスコに組換え体大腸菌を植菌し、30℃で16時間培
養した菌体を遠心分離により回収し、100mMのリン酸
カリウムバッファー(pH7.0)で洗浄後、同バッファ
ーの4mlに懸濁した。この細胞懸濁液を等量のガラスビ
ーズと混合し、炭酸ガスで冷却しながらセルホモゲナイ
ザー(ブラウン)を用いて1分間破砕した後、1分間冷
却し、またさらに1分間破砕する。破砕液を15,000rpm
で15分間遠心分離することにより得た上清を無細胞抽
出液とする。
【0029】50mM ほう酸緩衝液(pH8.5)、12
5μM 尿酸の組成からなる反応液(以下反応液aとい
う)3ml中に上記無細胞抽出液を150ng蛋白/ml程度
の濃度で接触させ、25℃で3分間反応させる。本反応
中の293nmの吸光度の変化(ΔOD)を測定し、次式
によりウリカーゼの単位(U)を算出する。上記条件下
で、1分間に1μmoleの尿酸を分解する酵素量を1Uと
する。
【0030】
【数1】
【0031】(11) カタラーゼの活性測定法 カタラーゼ活性は次の方法で測定する。カタラーゼの活
性測定は、1.95mlの100mM リン酸カリウム緩衝液
(pH7.0)に53mM 過酸化水素溶液の1.0mlを添加
し、37℃で保温した後、前記(10) 項と同様の方法で
取得した無細胞抽出液を50μl 添加する。その後、3
分間後の240nmの吸光度の減少(ΔE)でカタラーゼ
活性を測定する。
【0032】比活性は、以下の式で計算する。なお、1
Uは1分間に1mmole の過酸化水素を分解する量とす
る。
【0033】
【数2】
【0034】
【実施例】以下に実施例および参考例を示す。 実施例1 (1) カタラーゼ遺伝子を含む染色体DNAの調整 大腸菌W3110株をLB培地〔バクトトリプトン 1
0g /l(Difco)、バクトイーストエキストラクト5g /
l(Difco)、NaCl 5g /l 〕60mlを含む30ml三角フ
ラスコに植菌し、30℃で1日間振盪培養した。得られ
た培養物を冷却遠心機RD−20 IV (ローター No.4
;トミー製) を用いて4℃で10,000rpm、10分間遠心分
離して菌体を回収した。
【0035】得られた菌体を30mlのM9溶液(Na2HPO
4 ・12H2O 15.14 g/l 、 KH2PO4 3g/l、NaCl 5 g
/l、NH4Cl 1g/l)に懸濁した後、遠心分離するこ
とにより集菌した。菌体を15mlの0.1M NaCl、0.1M
EDTA(pH8.5)を含む溶液に懸濁した後、これに
5mgのプロテイナーゼK(proteinase K;生化学工業)
と1.65mlのに1M トリス−塩酸緩衝液(pH9.
0)、10% ラウリル硫酸ナトリウム溶液を添加し、
42℃で1時間処理した。引続き1mM EDTAを含む
10mM トリス−塩酸緩衝液(pH8.0)で飽和したフ
ェノール溶液を18ml添加し、充分に攪拌することによ
りフェノール抽出を行った。その後、20℃で15,000rpm
、30分間の遠心分離することにより上清を回収し
た。上清に対して等量のクロロホルムを添加して緩やか
に懸濁した後、遠心分離することにより上清を回収し
た。上清に1.5mlの3M 酢酸ナトリウム溶液と−20℃
のエタノール37.5mlとを加え緩やかに懸濁した。析出
した染色体DNAを、ガラス棒に巻きつけるようにして
回収し、乾燥させた後、1mMのEDTAを含む10mM
トリス−塩酸緩衝液(pH8.0)に懸濁し、染色体D
NAとして得た。
【0036】(2) カタラーゼHPIをコードする遺伝
子KatGのクローニング PCR法によるKatG遺伝子クローニング用の合成D
NAプライマーとして、配列番号1〜4に示す4種類を
合成した。合成は、リン酸アミダイド法による固相合成
法〔S.L.Beaucageら、テトラヘドロンレター(Tetrahedr
on Lett.), 22,1859 (1981)〕に従い、DNA自動合成
機380A(アプライドバイオシステム社製)を用いて
行った。
【0037】前項(1)で得られた染色体DNA100
ngを0.5ml用チューブにとり、これにジーンアンプキッ
TM(宝酒造)中の10μl の10倍濃縮増幅用緩衝液
〔100mM トリス−塩酸緩衝液 (pH8.3)、500
mM KCl、15mM MgCl2,0.01%(W/V) ゼラチ
ン〕、8μl の1.25mM dNTP混合液〔dATP,
dGTP,dCTP,TTP〕、配列番号1と配列番号
2で示すオリゴヌクレオチドDNAを100pmolずつ、
5μl のジメチルスルホキシド(DMSO)0.5μlの
5ユニット/μlアンプリタックrM(宝酒造)を加え、
滅菌水を加えて全量を100μlにした。ついで、50
μlのミネラルオイル(シグマ)を重層した後、自動遺
伝子増幅装置サーマルサイクラー(宝酒造)により増幅
を行った。反応条件は、94℃で1分間(熱変性)→5
5℃で2分間(アニーリング)→72℃で3分間(合成
反応)のサイクルを30サイクル行った。反応後、反応
液の10μlを取り、モレキュラークローニングに記載
されている方法に従い、0.7%アガロース(ナカライテ
スク)ゲル電気泳動を行い、1,320bp のDNA断片が増
幅されていることを確認した。このDNA断片をKG1
2と命名した。
【0038】同様に、配列番号3と配列番号4で示すオ
リゴヌクレオチドDNAを用いて、前記と同条件下でP
CRを行い、1,514bp のDNA断片を増幅し、このDN
A断片をKG34と命名した。PCRにより増幅された
遺伝子KG12と遺伝子KG34のベクターDNAへの
組込は、D.Marchuk らのT−ベクター法〔Nucleic Acid
s Research, 19, 1154(1991)〕に従い行った。
【0039】すなわち、20μgのプラスミドベクター
pBluescript IIをH緩衝液〔50mMトリス−塩酸緩衝液
(pH7.5)、10mM MgCl2,1mM ジチオスレイトー
ル、100mM NaCl〕100μl に溶解して、制限酵素Ec
oRV(宝酒造)を20単位添加し、37℃で2時間保
温して切断した。ついで、フェノール処理、エタノール
沈澱により、10μgのDNAを回収した。制限酵素E
coRVで切断したベクターの10μgを1mlのチュー
ブに入れ、2mMのTTPを含む200μl の緩衝液〔1
0mM トリス−塩酸緩衝液(pH8.3)、50mM KCl
1.5mM MgCl2,0.001%(W/V) ゼラチン〕中に懸濁し、2
μl の5ユニット/μl のアンプリタックrMを加えて、
70℃で2時間反応した。その後、反応液から、フェノ
ール処理、エタノール沈澱により、DNAを回収した。
【0040】PCRで得られたDNA断片KG12また
はKG34とTベクター化したDNAとを混合し、ライ
ゲーション緩衝液〔66mM トリス−塩酸緩衝液(pH
7.6)、6.6mM MgCl2 、10mM ジチオスレイトール、
1mM ATP〕に懸濁した。この懸濁液にT4リガーゼ
(ベーリンガー・マンハイム)を10単位添加し、16℃
で16時間反応させることにより、両方のDNAを連結
させ、組換え体DNA混成物を得た。
【0041】得られた組換え体DNA混成物を含む溶液
を大腸菌XL1−Blue株の形質転換に供した。大腸
菌XL1−Blue株のコンピテントセルは、ジャーナ
ル オブ モレキュラー バイオロジー(J. of Molecu
lar Biology) 166 , 557(1983)に記載の方法にしたがっ
て調製した。
【0042】前記で得られた組換え体DNA混成物を含
む溶液10μlと210μlの大腸菌XL1−Blue
株コンピテントセルを混合し、氷上に30分間静置後、
42℃で90秒間熱処理をし、その後、氷中に2分間保
った。これに800μlのSOC培地(2% バクトト
リプトン、0.5% バクトイーストエキストラクト、1
0mM NaCl 、2.5mM KCl 、10mM MgCl2、10mM MgS
O4、20mM グルコース)を加えて、37℃で1時間振盪
培養した。ついで、これを50μg/mlのアンピシリ
ン、40μg/mlのX−Gal(5−ブロモ−4−クロ
ロ−3−インドリル−β−ガラクトシド)、0.1mM IP
TG(イソプロピル−β−チオ−ガラクトピラノシド)を
含むLBプレートに100μlずつ塗布した。これを3
7℃で16時間培養することにより生じた白色を呈する
コロニーを形質転換体として取得した。
【0043】得られたアンピシリン耐性を示す形質転換
株よりプラスミドを調製し、挿入DNA断片のサイズを
常法により調べたところ、それぞれ約1.32Kbと1.52
Kbの供与DNA断片が挿入されたものであることが判明
し、それぞれのプラスミドをpKG12とpKG34と
命名した。
【0044】 (3) クロラムフェニコール耐性遺伝子の取得 pHG397中に存在するクロラムフェニコール耐性遺
伝子をPCR法により取得した。pHG397の1ngを
0.5ml用チューブにとり、これにジーンアンプキットTM
(宝酒造)中の10μlの10倍濃縮増幅用緩衝液、8
μlの1.25mM dNTP混合液、配列番号5と配列番
号6で示すオリゴヌクレオチドDNAを100pmolず
つ、5μlのDMSO、0.5μlの5ユニット/μlア
ンプリタックrMを加え、滅菌水を加えて全量を100μ
lにした。ついで、50μlのミネラルオイルを重層し
た後、自動遺伝子増幅装置サーマルサイクラーにより増
幅を行った。反応条件は、94℃で1分間→55℃で2
分間→72℃で3分間のサイクルを30サイクル行っ
た。
【0045】反応後、反応液の10μlを取り、モレキ
ュラークローニングに記載されている方法にしたがっ
て、0.7%アガロースゲル電気泳動を行い、939bp
のDNA断片が増幅されていることを確認した。このD
NA断片をCATと命名した。
【0046】(4) KatG遺伝子のクロラムフェニコ
ール耐性遺伝子挿入による不活性化 pKG34中の制限酵素EcoRV断片部位へのPCR
法で得られたクロラムフェニコール耐性遺伝子の挿入を
以下の方法で行った。pKG34の5μgを制限酵素E
coRVで切断したものをTベクター化処理した後、フ
ェノール処理、エタノール沈澱操作により精製した。
【0047】このDNAとPCRで増幅した遺伝子断片
CATとを混合し、ライゲーション緩衝液に懸濁し、T
4リガーゼを10単位添加し、16℃で16時間反応さ
せ、両方のDNAを連結させ、組換え体DNA混成物を
得た。得られた組換えDNA混生物を含む溶液を用いX
L1−Blueのコンピテントセルを形質転換し、40
μg/ml X−Gal、0.1mM IPTG、50μg/
ml アンピシリンと15μg/ml クロラムフェニコー
ルを含有するLB寒天培地に100μl塗布した。これ
を37℃で16時間培養することにより生じた白色を呈
するコロニーを形質転換体として取得した。得られたア
ンピシリンとクロラムフェニコール耐性を示した形質転
換株よりプラスミドを調製し、挿入DNA断片のサイズ
を調べたところ、約0.94Kbの供与DNA断片が挿入さ
れたものであることが判明し、得られた組換え体プラス
ミドをpKG34::GATと命名した。
【0048】(5) 完全長の破壊済みKatG遺伝子の
取得(KatG::CAT) pKG12とpKG34::CATは、139bpの相同
領域を持つことから、この領域にある制限酵素サイトB
stPIを利用して組換えを行った。すなわち、組換え
プラスミドpKG34::CATをH緩衝液中で制限酵
素PstI(宝酒造)、BstPI(宝酒造)、Xho
I(宝酒造)により切断し、BstPI−PstI断片
(約2,540bp) を含むDNA溶液を、組換えプラスミ
ドpKG12のBstPI、PstI切断物とライゲー
ションし、反応後の試料を用いXL1−Blueのコン
ピテントセルを形質転換し、15μg /mlクロラムフェ
ニコールと50μg/mlアンピシリン含有LB寒天培地
で生育した菌を選抜した。得られた組換え体大腸菌より
プラスミドを調製し、常法により解析を行ったところ、
目的の構造を有したプラスミドであることを確認し、こ
のKatG遺伝子がCAT遺伝子を挿入することにより
不活性化された断片を有する組換えプラスミドをpK
G::CATと命名した。
【0049】 (6) カタラーゼHPII遺伝子のクローニング カタラーゼHPIIクローニング用の合成DNAプライマ
ーとして、配列番号7〜10に示す4種類を合成した。
前項(1)で得られた染色体DNA100ngを0.5ml用チ
ューブにとり、これにジーンアンプキットTM中の10μ
lの10倍濃縮増幅用緩衝液、8μlの1.25mM dN
TP混合後、配列番号7と配列番号8で示すオリゴヌク
レオチドDNAを100pmolずつ、5μlのDMSO、
0.5μlの5ユニット/μlアンプリタックrMを加え、
滅菌水を加えて全量を100μlにした。ついで、50
μlのミネラルオイルを重層した後、自動遺伝子増幅装
置サーマルサイクラーにより増幅を行った。反応条件
は、94℃で1分間→55℃で2分間→72℃で3分間
のサイクルを30サイクル行い、KatE遺伝子の上流
部分1,667bp断片を増幅した。反応後、反応液を10
μl取り、0.7%アガロースゲル電気泳動を行い、約1.
67KbのDNA断片が増幅されていることが確認でき
た。このDNA断片をKE12と命名した。
【0050】同様に、配列番号9と配列番号10で示す
オリゴヌクレオチドDNAを用いて、前記と同条件下で
PCRを行い、KatE遺伝子の下流部分1,900bpの
DNA切断を増幅し、このDNA断片をKE34と命名
した。PCRで得られたDNA断片KE12またはKE
34とTベクター化したベクターDNAとを混合し、ラ
イゲーション緩衝液に懸濁し、T4リガーゼを10単位
添加し、16℃で16時間反応させ、両方のDNAを連
結させ、組換え体DNA混成物を得た。
【0051】得られた組換え体DNA混合成物を含む溶
液を大腸菌XL1−Blue株の形質転換に供し、50
μg/mlのアンピシリンを含むLB寒天培地100μl
に塗布した。これを37℃で16時間培養することによ
り生じたコロニーを形質転換体として取得した。得られ
たアンピシリン耐性を示す形質転換株よりプラスミドを
調製し、挿入DNA断片のサイズを常法により調べたと
ころ、それぞれ約1.67Kbと1.90Kbの供与体DNA断
片が挿入されたものであることが判明し、それぞれのプ
ラスミドをpKE12とpKE34と命名した。
【0052】(7) カナマイシン耐性遺伝子の取得 カナマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドpUC4K
(ファルマシア)の10μgをM緩衝液〔10mM トリ
ス−塩酸緩衝液(pH7.5)、10mM MgCl2 、1mM
ジチオスレイトール、50mM NaCl 〕に懸濁し、制限酵
素HincII(宝酒造)で切断することにより、カナマ
イシン耐性遺伝子を含む部分を切り出し、0.7%アガロ
ース電気泳動を行い、1.3kbのDNA断片を含む部分を
剃刀を用いて切出し、プレップ・エー・ジーン(Prep−
A−Gene、バイオラッド) を用いてDNA断片3μgを
回収した。このDNA断片とpKE34のKatEの下
流領域を含む断片中に存在する制限酵素NruI部位で
切断したものとを混合し、ライゲーション緩衝液に懸濁
し、T4リガーゼで両方のDNAを連結させ、組換え体
DNA混成物を得た。
【0053】得られた組換え体DNA混成物を含む溶液
を用いXL1−Blueのコンピテントセルを形質転換
し、50μg/mlアンピシリンと35μg /mlカナマイ
シンを含むLB寒天培地上に生育してきたコロニーを選
抜した。得られたアンピシリンとカナマイシン耐性を示
した形質転換株よりプラスミドを調製し、挿入DNA断
片のサイズを常法により調べたところ、約1.3Kbの供与
DNA断片が挿入されたものであることが判明し、得ら
れた組換え体プラスミドをpKE34::KAMと命名し
た。
【0054】(8) 完全長の破壊済みKatE遺伝子の
取得 前項(2)の場合と同様に101bpの相同領域中に存在す
る制限酵素NcoI部位を用いて組換えを行った。すな
わち、pKE34::KAMをL緩衝液〔10mM トリ
ス−塩酸緩衝液(pH7.5)、10mM MgCl2 、1
mM ジチオスレイトール〕中で制限酵素SacI(宝酒
造)とKpnI(宝酒造)で切断した後に、フェノール
処理、エタノール沈澱後、H緩衝液中で制限酵素Nco
I(宝酒造)で切断し、SacI−NcoI断片(約3,
140bp)を含むDNA溶液を得た。一方、pKE12もS
acI、NcoIで切断し、両者を混合しライゲーショ
ン反応を行った。この試料を用い、大腸菌XL1−Bl
ueのコンピテントセルを形質転換し、35μg/mlの
カナマイシンと50μg/mlのアンピシリンを含有する
LB寒天培地で生育した形質転換体を選抜した。得られ
た形質転換体よりプラスミドを調整し、常法により解析
を行った結果、KatE遺伝子がカナマイシン耐性遺伝
子を挿入することにより破壊された断片をもつプラスミ
ドであることを確認し、pKE::KAMと命名した。
【0055】(9) 大腸菌JC7623株の染色体上の
カタラーゼ遺伝子の不活性化 10μgのpKG::CATをH緩衝液中で制限酵素X
hoIとPstIにより切断した後、0.7%アガロース
ゲル電気泳動で分離し、プレップ・エー・ジーンを用い
てクロラムフェニコール耐性遺伝子により不活性化され
た約3.75KbのKatG遺伝子断片2μgを取得した。
この0.2μgを用い大腸菌JC7623株のコンピテン
トセルを形質転換し、15μg/mlのクロラムフェニコ
ールを含むLB寒天培地で2日後に生じたコロニーを取
得した。これを15μg/mlクロラムフェニコールを含
んだLB培地で培養した。得られた菌体中にプラスミド
の存在は認められず、染色体上のKatG遺伝子が、導
入したKatG::CAT遺伝子とその相同領域を利用
して相同組換えにより入れ替わった株であることを確認
し、この株をSN0007株とした。
【0056】同様に10μgのpKE::KAMをL緩
衝液中で制限酵素KpnIとSacIにより切断した
後、0.7%アガロースゲル電気泳動で分離し、プレップ
・エー・ジーンを用いてカナマイシン耐性遺伝子により
不活性化された約4.75KbのKatE遺伝子断片2μg
を取得した。この0.2μgを用い大腸菌JC7623株
のコンピテントセルを形質転換し、35μg/mlカナマ
イシンを含むLB寒天培地で現れたコロニーを選抜し
た。これを35μg/mlカナマイシンを含んだLB培地
で培養した。得られた菌体中にプラスミドの存在は認め
られず、染色体上のKatE遺伝子が、導入したKat
E::KAM遺伝子とその相同領域を利用して相同組換
えにより入れ替わった株であることを確認し、この株を
SN0009株と命名した。
【0057】 (10) KatG::CAT由来P1ライセートの取得 10mM CaCl2 を含むLB培地で37℃、16時間
培養した大腸菌SN0007株の培養液0.1mlとP1 フ
ァージ液100μlとを混合して室温で5分間放置した
後、3mlの10mM CaCl2 と0.5%寒天を含むLB
寒天培地を添加し、10mM CaCl2 を含むLB寒天
培地上に重層した。37℃で7時間培養後、寒天培地表
面のライセートをガラス棒でかきとるように集め、10
mM CaCl2 含有LB培地を加え懸濁して遠心分離管
に回収した。0.5mlのクロロホルムを添加して攪拌した
後、卓上遠心分離機(日立製05P−21)を用い3,00
0rpmで15分間遠心分離することにより回収した上清を
以下のP1ファージ形質導入の実験に用いた。
【0058】(11) P1形質導入 大腸菌MC1000株を10mM CaCl2 を含むLB
培地に37℃で16時間培養した培養液0.1mlと前記(1
0)項で取得したP1ファージ液の50μlとを混合し
た。これを37℃で20分間静置した後、3mlのF−ト
ップークエン酸溶液(0.85% 食塩、0.1M クエン
酸ナトリウム、0.7% 寒天)と混合した。この溶液を
15μg/mlのクロラムフェニコールを含むLB寒天培
地上に重層し、37℃で2日間培養した。
【0059】生じたコロニーをMC1000株の染色体
上のKatG遺伝子が不活性化された株として選抜し、
SN0013株とした。
【0060】 (12) KatE::KAM由来P1ライセートの取得 同様に、大腸菌SN0009株を10mM CaCl2
含むLB培地に37℃で16時間培養した培養液0.1ml
とP1ファージ液100μlとを混合して室温で5分間
放置した後、3mlの10mM CaCl2 と0.5%寒天を
含むLB寒天培地を添加し、10mM CaCl2 を含む
LB寒天培地上に重層した。37℃で7時間培養後、寒
天培地表面のライセートをガラス棒でかきとるように集
め、10mM CaCl2 含有LB培地を加え懸濁して遠
心分離管に回収した。0.5mlのクロロホルムを添加して
攪拌した後、卓上遠心分離機により3,000rpmで15分間
の遠心分離をすることにより回収したものを以下のP1
ファージ形質導入の実験に用いた。
【0061】(13) P1形質導入 大腸菌SN0013株を10mM CaCl2 を含むLB
培地に37℃で16時間培養した培養液0.1mlと前記
(12) 項で取得したP1ファージ液の50μlとを混合
し、37℃で20分間静置した後、3mlのF−トップ−
クエン酸溶液と混合した。この溶液を35μg/mlのカ
ナマイシンを含むLB寒天培地上に重層し、37℃で1
日間培養した。
【0062】生じたコロニーをMC1000株の染色体
上のKatG遺伝子とKatE遺伝子の両カタラーゼ遺
伝子が破壊された株として選抜し、SN0029株とし
た。
【0063】(14) カタラーゼ活性測定 親株のMC1000株と上記で得られた大腸菌変異株S
N0013株、SN0029株のカタラーゼの活性測定
を行った結果、第1表に示すように、SN0029株で
は、カタラーゼ活性は検出されなかった。
【0064】
【表1】
【0065】 (15) カタラーゼ欠損株を利用したウリカーゼ生産 SN0029株をウリカーゼ高発現プラスミドpUT1
18(参考例参照)で形質転換し、SN0037株を取
得した。得られた大腸菌SN0037株を培養する場合
には、高密度培養法〔バイオテクノロジー・アンド・バ
イオエンジニアリング(Biotechnol. Bioeng.) 17 , 22
7-239(1975) 〕が好適であり、以下の様に行った。な
お、下記のいずれの培地においても、プラスミドを安定
に形質転換体中に保持させるために、アンピシリンを5
0μg/mlの濃度で添加した。大腸菌SN0037株を
0.5%のグルコースを含むLB培地100mlに植菌し、
30℃で16時間培養した。
【0066】次に、5リットル容量の発酵槽に、1.8リ
ットルの下記組成からなる発酵培地を封入し、120℃
で20分間蒸煮滅菌した。その後、滅菌した10% グ
ルコース、2.4% MgSO4 ・7H2 O、0.4% チ
アミンを含む溶液100mlを発酵槽に添加した後、SN
0037株を培養した前記培養物を植菌した。 発酵培地::1.514% Na2 HPO4 ・12H
2 O、0.3% KH2 PO4、0.5% NaCl、0.1
% NH4 Cl、0.5% ペプトン(極東)、微量元素
溶液 1ml/l 。 微量元素溶液::990mg/l FeSO4 ・7H2 O、
880mg/l ZnSO4・7H2 O、393mg/l Cu
SO4 ・5H2 O、72mg/l MnCl2 ・4H 2 O、
88mg/l Na2 4 7 ・10H2 O、37mg/l
(NH4)6 Mo7 24・4H2 O 14%アンモニア水を用いてpH6.8に調整しつつ、攪
拌(500rpm)、通気(2 l/min)し、33℃で30時
間培養を行った。培養液中の溶存酸素濃度を溶存酸素電
極にて測定し、グルコース濃度がゼロになり、培養液の
溶存酸素値が上昇を始めた時点で、16.7% グルコー
スと16.7% ペプトンを含む溶液を少量ずつ連続的に
発酵槽に添加し、培養液中のグルコース濃度が0.1%以
下であるように保った。
【0067】培養終了後、集菌体から無細胞抽出液を調
製し、この無細胞抽出液中のウリカーゼ活性を測定し
た。その結果、本培養物中には、300U/mlのウリカ
ーゼが生産されていた。この培養物の一部を遠心分離処
理し、湿菌体約10gを得た。これを100mlの精製用
緩衝液〔50mM ほう酸−炭酸ナトリウム−塩化カリウ
ム緩衝液(pH8.5)〕(以下、緩衝液a)に懸濁し、
超音波破砕機(ブランソン)にて菌体を破砕した。破砕
液を遠心分離し、上清100mlを得た。得られた上清に
終濃度50mMとなるように硫酸マグネシウムを添加し、水
酸化カリウム溶液でpH8.5に調整した後、60℃で3
0分間保温した。この液を遠心分離し、夾雑蛋白などを
沈澱として除去した。得られた上清を予め緩衝液aにて
平衡化したDEAトヨパール650Sカラム(直径2.2
cm、長さ20cm) に通塔した後、充分量の緩衝液aで洗
浄した。その後、OM→0.4MのNaCl直線濃度勾配
を有す緩衝液a 800mlで溶出し活性画分100mlを
得た。この活性画分を緩衝液aで透析、脱塩し、最終的
に25,000Uのウリカーゼを取得した。一方、親株である
カタラーゼ活性のある大腸菌MC1000株にpUT1
18を導入したMC1000/pUT118株の培養液
より精製を行った場合、DEAEトヨパール650Sで
得られた画分には、カタラーゼ活性が混在するため、こ
のタカラーゼ活性を除去するためには、さらにButy
1トヨパール650Sカラムによる分画を必要とした。
この精製操作の導入により、最終的に15400Uのウ
リカーゼしか取得できなかった。
【0068】参考例 1.染色体DNAの単離 セルロモナス・フラビジェナSK−4(FERM BP
−1575)を培地〔ペプトン1.0%、コーンスティー
プリカー1.0%、サンヨー核酸(山陽国策パルプ社製)
0.5%、肉エキス0.5%、酵母エキス0.3%、シューク
ロース0.7%、MgSO4 ・7H2 O 0.05%、Fe
SO4 ・7H2 O 0.05%(pH7.2)〕300mlを
含む三角フラスコに植菌し、30℃で16時間振盪培養
した。得られた培養物を遠心分離し、湿菌体を得た。培
養菌体約15gを2mM EDTAを含む20mMトリス−
塩酸緩衝液(pH7.5)120mlに懸濁した。この懸濁
液にリゾチーム溶液〔リゾチームを20mg/mlの割合
で、2mM EDTAを含む20mMトリス−塩酸緩衝液
(pH7.5)に溶解したもの〕15mlを加え、30℃で
1時間放置した。これに20%ラウリル硫酸ナトリウム
溶液15mlを加え、ゆっくりと攪拌した。次にこの溶液
に1mM EDTAを含む10mMトリス−塩酸緩衝液(p
H7.5)を飽和したフェノール150mlを加え、充分に
攪拌した。この溶液を遠心分離にかけ、水層150mlを
分取した。ついで、このフェノール抽出の操作を3回繰
り返した。得られた水層150mlに2.5M酢酸ナトリウ
ム溶液15mlを加えた後、さらにエタノール300mlを
加えた。析出した染色体DNAをガラス棒にて巻取り、
乾燥した。次いで、これを1mM EDTAを含む10mM
トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)30mlに溶解した。こ
れにリボヌクレアーゼを50μg/mlとなるように加
え、37℃で30分間放置した。前述と同様のフェノー
ル抽出操作を行った後、水層に2.5M酢酸ナトリウム溶
液3mlおよびエタノール60mlを加えた後、−20℃に
て16時間放置した。遠心分離し、得られたペレットを
70%エタノール溶液にて洗浄し、乾燥させ精製染色体
DNAを得た。これを1mM EDTAを含む10mMトリ
ス−塩酸緩衝液(pH7.5)に懸濁し、−20℃で保存
した。
【0069】 2.ウリカーゼ遺伝子クローニング用のプローブの調製 1)プローブ用DNA断片の増幅 セルロモナス・フラビジェナSK−4から精製したウリ
カーゼのN末アミノ酸配列及びリジルペプチダーゼ消化
断片のN末アミノ酸配列に相当する塩酸配列をもつ配列
番号11のPCR用5’側プライマーと配列番号12の
3’側プライマーを設計し、リン酸アミダイド法による
固相合成法〔S. L. Beaucageら、テトラヘドロン・レタ
ー(Tetrahedron Lett.)、22, 1859(1981)〕に従い、D
NA自動合成機380A(アプライドバイオシステム社
製)を用いて合成した。PCRはジーンAmpDNAア
ンプリフィケーションリージェントキット(宝酒造社
製)を用い、前記1項で調製したセルロモナス・フラビ
ジェナの染色体DNA 1ng/100 μl を鋳型として、
上記の合成DNA各1.0μM をプライマーとして、dA
TP、dCTP、dGTP、dTTPを各200μM 、
TaqDNAポリメラーゼを2.5U/100 μl にして9
4℃で1.5分間、40℃で2分間、72℃で2分間の反
応を30回繰り返し、約700bpのDNA断片を取得し
た。
【0070】2)プローブDNA断片のクローニング 上記のごとく反応して得られたPCR反応物DNA断片
1μgを含む溶液20μlにHindIII およびEco
RIを加えて消化を行った。別にベクターpUC19
〔GENE,33 , 103(1985)〕1μgを含む溶液20μ
lにHindIIIおよびEcoRIを加えて消化した。
消化された上記DNA断片およびベクターDNAをフェ
ノール抽出およびエタノール沈澱操作により精製した。
精製DNA100ngおよび精製ベクターDNA20ngを
66mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.6)、66mM塩化マ
グネシウム、10mM DTTおよび0.1mM ATPを含
有する溶液に懸濁した。これにT4DNAリガーゼ(宝
酒造社製)を10U添加した後、14℃で16時間反応
させ、両方のDNAを連結させ、組換え体DNAを得
た。
【0071】E. coliDH5α〔Focus, 8 , 9 (1986)
〕をLB液体培地〔1%トリプトン、0.5%酵母エキ
ス、1%塩化ナトリウム(pH7.5)〕50mlを含む三
角フラスコに植菌し、37℃で4時間振盪培養した。つ
いで遠心分離(3000rpm 、7分間)して集めた菌体
を0℃の50mM塩化カルシウム溶液20mlに懸濁し0℃
にて20分静置した後、上記と同様の遠心分離にて集菌
し、0℃、50mMの塩化カルシウム溶液40mlに懸濁し
た。この懸濁液と上記の組換え体DNAを含む溶液を混
ぜた後、0℃で10分間静置した。次いで42℃で90
秒間熱処理した後、この混合液を100μg/mlのアン
ピシリンと20μg/mlの5−ブロモ−4−クロロ−イ
ンドリル−β−ガラクトサイド(Xgal)を含むLB
寒天平板培地に塗布した。この平板培地を37℃にて約
24時間保温した。
【0072】出現したコロニーのうちの白色コロニーを
別々にLB液体培地で培養し、集菌した後、常法により
プラスミドDNAを抽出した。このプラスミドDNAの
挿入断片の塩酸配列を決定しウリカーゼ遺伝子のクロー
ニング用プローブとして適していることを確認した。
【0073】3.ウリカーゼ遺伝子のクローニング 1)ジーン・バンクの調製 上記1項で得られた染色体DNA 1μgを含む溶液に
ScaIを加えて消化を行った。別にベクターpUC1
9 1μgを含む溶液にSmaIを加えて消化を行った
後、消化液20μlに1Mトリス−塩酸緩衝液(pH8.
0)およびアルカリフォスファターゼ10Uを加え、6
5℃で1時間処理した。消化された染色体DNAおよび
ベクターDNAを常法によりフェノール抽出およびエタ
ノール沈澱操作を行い精製した。精製染色体DNA10
0ngおよび精製ベクターDNA20ngを66mMトリス−
塩酸緩衝液(pH7.6)、66mM塩化マグネシウム、1
0mM DTTおよび0.1mM ATPを含有する溶液の3
0μlに溶解した後、これにT4DNAリガーゼ(宝酒
造社製)を10U添加し、14℃で16時間反応させ、
両方のDNAを連結させ組換えDNAをえた。
【0074】2)コロニーハイブリダイゼイション 上記2の2)項で調製したプローブ用DNA 1μgを
ノンラジオシステムDNA標識および検出キット(DI
G−ELISA法、カタログ番号1093657 ::ベーリン
ガー・マンハイム社製)に従い標識し、これをウリカー
ゼ検出用プローブとした。
【0075】次に、E. coliDH5αをLB液体培地5
0mlを含む三角フラスコに植菌し37℃で4時間振盪培養
した。ついで遠心分離(3000rpm 、 7分間) して集
めた菌体を0℃の50mM塩化カルシウム溶液20mlに懸
濁し、0℃にて20分静置した後、前記と同様に遠心分
離にて集菌し、0℃、50mMの塩化カルシウム溶液40
mlに懸濁した。この懸濁液と上記の組換え体DNAを含
む溶液を混ぜ0℃で10分間静置した。次いで42℃で
90秒間熱処理した後、この混合液を100μg/mlの
アンピシリンと20μg/mlのXgalを含むLB寒天
平板培地に塗布した。この平板培地を37℃にて約24
時間保温した。
【0076】上記平板培地上にコロニーが形成された
後、この上にナイトラン膜などのメンブラン・フィルタ
ーNY13N(Schleicher& Scheull社製) をのせ、す
ぐに剥離した。これをうらがえして、新しい100μg
/mlのアンピシリンを含むLB寒天平板培地に載せ、3
7℃にて約12時間保温した。上面にコロニーが形成し
たメンブラン・フィルターを、平板培地より剥離し、0.
5N NaOHを含む濾紙上に10分間、0.5Mトリス
−塩酸緩衝液(pH7.3)を含む濾紙上に5分間、0.5
M NaClを含む0.5Mトリス−塩酸緩衝液(pH7.
3)を含む濾紙上に5分間、2×SSC(0.3M Na
Cl、0.03Mクエン酸三ナトリウム、pH7.0)を含
む濾紙上に5分間、順次静置した後、80℃で約3時間
加熱した。このメンブラン・フィルターをノンラジオシ
ステムDNA標識および検出キット(DIG−ELIS
A法、カタログ番号1093657)に従い処理し、上
記ウリカーゼ検出用プローブにて検出した。この一連の
操作により約10000コロニーから4株の陽性クロー
ン(形質転換体)を得た。
【0077】3)クローン化遺伝子の確認 上記検出で陽性であった形質転換体を、100μg/ml
のアンピシリン含むLB培地10mlを入れた試験管に植
菌し、37℃にて約24時間振盪培養した。培養物か
ら、遠心分離により培養菌体を得、無細胞抽出液を調製
した。かくして得られた無細胞抽出液を用いウリカーゼ
活性を測定したところ、2〜4U/mg蛋白の活性が検出
された。さらに、上記集菌体から常法に従いプラスミド
DNAを調製した。このプラスミド1μgを含む溶液2
0μlにHindIII およびEcoRIを加えて消化を
行った。この反応液を0.5μg/mlエチジウムブロマイ
ドを含む0.8%アガロース・ゲルにて電気泳動を行い、
挿入断片の断片長を測定し、常法に従いナイトラン膜な
どのメンブラン・フィルターに移した。このメンブラン
・フィルターをノンラジオシステムDNA標識および検
出キット(DIG−ELISA法、カタログ番号109
3657)に従い処理し、上記ウリカーゼ検出用プロー
ブにて検出した結果、すべて陽性を示した。
【0078】これらの陽性であった形質転換体から1つ
を選び、常法に従いプラスミドを抽出した。このプラス
ミド中のウリカーゼ構造遺伝子を配列番号13に示す。
得られたウリカーゼをコードする遺伝子を含む組換え体
プラスミドをpUSC3−5と命名した。このpUSC
3−5の制限酵素地図を第1図に示す。
【0079】4.ウリカーゼ高発現プラスミドの造成 上記で得られたウリカーゼ構造遺伝子の上流にトリプト
ファンプロモーター配列およびtrpLのSD配列を導
入するために、配列番号14のPCR用5’側プライマ
ーと配列番号15の3’側プライマーを合成した。これ
らのプライマーを用い、pUSC3−5のEcoRI消
化物を鋳型としてPCR反応を行った。得られたPCR
反応物DNA断片1μgを含む溶液20μlおよびベク
ターpTrS33(特開平2−227075号公報)1
μgを含む溶液20μlにHindIII およびBamH
Iを加えて消化を行った。消化された上記DNA断片お
よびベクターDNAを連結させ、プラスミドpUT21
を作成した。このpUT21の制限酵素地図を第2図に
示す。
【0080】さらに、ベクターpTrS33のSD配列
をlacZのSD配列に変更するために、配列番号16
のPCR用5’側プライマーと配列番号17の3’側プ
ライマーを合成した。これらのプライマーを用いpTr
S33のPstI消化物を鋳型としてPCR反応を行っ
た。得られたPCR反応物DNA断片1μgを含む溶液
20μlおよびベクターpTrS33 1μgを含む溶
液20μlにEcoRIおよびHindIII を加えて消
化を行った。消化された上記DNA断片およびベクター
DNAを連結させ、プラスミドpTL33を作成した。
このpTL33の制限酵素地図を第3図に示す。
【0081】さらに、ウリカーゼのN末に相当する配列
番号18の塩基配列をコードするアミノ酸に変化が生じ
ないように配列番号19の塩基配列に変更し、また、ス
トップ・コドンをTGAからTAATAA(二重ストッ
プ・コドン)に置換し、ウリカーゼの構造遺伝子以外の
セルロモナス・フラビジェナ由来のDNAを削除したも
のを得るために、配列番号20のPCR用5’側プライ
マーと配列番号21の3’側プライマーを合成した。
【0082】このプライマーを用いpUT21のEco
RI消化物を鋳型として、PCR反応を行った。得られ
たPCR反応物DNA断片1μgを含む溶液20μlお
よびベクタープラスミドpTL33 1μgを含む溶液
20μlにHindIII およびBamHIを加えて消化
を行った。消化された上記DNA断片およびベクターD
NAを連結させ、プラスミドpUT118を作成した。
このpUT118の制限酵素地図を第4図に示す。
【0083】
【発明の効果】本発明によりカタラーゼ活性の存在しな
いオキシダーゼを収率よく得ることができる。
【0084】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:AAGCTTAATTAAGATCAATTTGATCTACATC
【0085】配列番号:2 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列::CGACGAGAGATCTTCTCGAACTCAGGATCA
【0086】配列番号:3 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:GGCGCAATCCAGTTCGAAGCGGTAGACGCA
【0087】配列番号:4 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:TCGCGAAATATTGCCCAGGTCGCAGGCGTTC
【0088】配列番号:5 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:ACGGAAGATCACTTCGCAGAATAAATAAATC
【0089】配列番号:6 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:TCGAATTTCTGCCATTCATCCGCTTATTATC
【0090】配列番号:7 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:CTGCAGCCTTTCTTTAAAAGAGTCGAAAGC
【0091】配列番号:8 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:CGGCATTAATCAGGCGGAAGGTGTGAATAC
【0092】配列番号:9 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:CTCTGCACAACGTGATGTGGGCGATGTCGG
【0093】配列番号:10 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:ATCGATAATACTATCCGTCAGAGTGCTTAC
【0094】配列番号:11 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:GGGAATTCGGATCCGGSGCSATCGTSCTSGG
【0095】配列番号:12 配列の長さ:41 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:AAAAGCTTCTGCAGGATCTCSGCGATCTCSGGGATS GCCTC
【0096】配列番号:13 配列の長さ:942 配列の型:核酸 鎖の数:2本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:セルロモナス・フラビジェナ(Cellulomonas fl
avigena) 株名:SK−4 ATGAGCACGA CCACCCCGAC CGCCGAGCAG CCGGCGGCCA CGCAGAGCAG CGGGGCCATC 60 GTCCTGGGCG ACAACCAGTG GGGCAAGGCG GAGGTGCGCC TCGTGCGCGT CGACCGCGCC 120 ACGCCTCGCC ACGAGATCAC GGACGTCAAC GTCTCCTCGC AGCTGCGGGG CGGGCAGGAG 180 GCCACGCACC TGGAGGGCGA CAACTCCCGG TGCGTCGCCA CCGACACCCA GAAGAACACG 240 ATCTACGCCT TCGCCCGCGA CGGCGTCGGC GCGATCGAGG ACTTCGCGAT CCGCCTCGGT 300 CAGCACTTCG TCGAGGACTT CGAGTGGATC GAGGGCGGCC GCTGGGAGAT CGAGCAGTAC 360 ACCTGGAACC GCATCGAGAC CGCCGACGGC GAGCACGACC ACGCGTTCGT CCGGAACAAC 420 CAGGAGACGC GCACGACGGT CGTCCAGCGC GACGGCGACG AGGTCTTCGT CGTCTCGGGA 480 CTCACGGACC TCGTCGTGCT CAAGTCCACC GGCTCGGAGT TCCACGGGTT CCCGCGCGAC 540 CGCTACACGA CGCTCGTGGA GACCAACGAC CGCATCCTCG CGACGTCGGT CACCTCGCGG 600 TGGCGCTACA CGACCACCGA CGTCGACTTC GACGCCGTGT ACGCGAAGGT CCGCGCGATC 660 CAGCTCGAGG CGTTCGCGAC GACCCACTCC CTCGCGCTCC AGCAGACGCT GTTCGCGATG 720 GGCAAGGCGG TCCTCGAGGC GATCCCGGAG ATCGCCGAGA TCAAGTTCTC GATGCCGAAC 780 AAGCACCACT TCCTCGTGGA CCTCGCGCCG TTCGGCCTCG ACAACCCGAA CGAGGTCTTC 840 TACGCGGCCG ACCGCCCGTA CGGCCTCATC GAGGCGACGG TCCAGCGCGA GGGCGAGCCG 900 GCCGAGCCGC GCGCCTGGGC GACCGTCACC GGGTTCTGCT GA 942
【0097】配列番号:14 配列の長さ:40 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:GGGAAAGCTTATGAGCACGACCACCCCGACCGCCGA GCAG
【0098】配列番号:15 配列の長さ:36 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列::CGACTCTAGAGGATCCTCCGCGGTCGGGCAGGGCGC
【0099】配列番号:16 配列の長さ:35 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:CTTCAAGAATTCTCATGTTTGACAGCTTATCATCG
【0100】配列番号:17 配列の長さ:36 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:CTCATAAGCTTTTCCTGTATAGGTCGAGTTGCGTAC
【0101】配列番号:18 配列の長さ:18 配列の型:核酸 鎖の数:2本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:N末6アミノ酸をコードするDNA 配列:ATGAGCACGACCACCCCG
【0102】配列番号:19 配列の長さ:18 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー::直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:ATGTCTACTACTACTCCG
【0103】配列番号:20 配列の長さ:40 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:GGGAAAGCTTATGTCTACTACTACTCCGACCGCCGA GCAG
【0104】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図はプラスミドpUSC3−5の制限酵素
地図を示す。
【図2】第2図はプラスミドpUT21の制限酵素地図
を示す。
【図3】第3図はプラスミドpTL33の制限酵素地図
を示す。
【図4】第4図はウリカーゼ構造遺伝子の5’−末端の
上流部分、N−末部分およびストップ・コドンの塩基配
列を変化させたウリカーゼ高発現プラスミドpUT11
8の制限酵素地図を示す。
【符号の説明】
* N末4アミノ酸のコドンの3番目の塩基をTに置換
した。 **ストップ・コドンをTAATAA(2重ストップ・
コドン)に置換した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12N 9/06 C12N 15/00 A C12R 1:01) (56)参考文献 特開 平2−53488(JP,A) 特開 平6−38766(JP,A) 英国特許2218099(GB,B) 欧州特許出願公開545688(EP,A 2) Journal of Bacter iology, 1988,Vol.170, No.9, p.4415−4419 Journal of Bacter iology, 1991,Vol.173, No.2, p.514−520 Molecular & Gener al Genetics, 1991, V ol.277, p.424−432 Gene, 1992,Vol.114, p.109−114 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 9/00 - 9/99 C12N 15/00 - 15/90 GenBank/EMBL/DDBJ/G eneSeq SwissProt/PIR/GeneS eq PubMed BIOSIS/WPI(DIALOG)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列番号22で表されるアミノ酸配列を
    有する蛋白質をコードするDNAを含む組換え体DNA
    によって形質転換され、カタラーゼ遺伝子の発現が欠損
    している微生物を培地に培養し、培養物中にウリカーゼ
    を生成蓄積させ、該培養物からウリカーゼを採取するこ
    とを特徴とするウリカーゼの製造法。
  2. 【請求項2】 微生物がエッシェリヒア属に属する微生
    物である、請求項1記載のウリカーゼの製造法。
  3. 【請求項3】 カタラーゼ遺伝子の発現が欠損している
    微生物が、KatG遺伝子およびKatE遺伝子の発現
    が欠損している微生物である、請求項1または2記載の
    ウリカーゼの製造法。
  4. 【請求項4】 カタラーゼ遺伝子の発現が欠損している
    微生物が、染色体上のKatG遺伝子およびKatE遺
    伝子がKatG::CAT遺伝子およびKatE::K
    AM遺伝子で置換されることによりカタラーゼ遺伝子の
    発現が欠損したエッシェリヒア属に属する微生物であ
    る、請求項1記載のウリカーゼの製造法。
  5. 【請求項5】 配列番号22で表されるアミノ酸配列を
    有する蛋白質をコードするDNAが、配列番号13で表
    される塩基配列を有するDNAである、請求項1〜4の
    いずれかに記載の製造法。
  6. 【請求項6】 配列番号22で表されるアミノ酸配列を
    有する蛋白質をコードするDNAを含む組換え体DNA
    を有し、かつKatG遺伝子およびKatE遺伝子の発
    現が欠損している微生物。
  7. 【請求項7】 微生物が、染色体上のKatG遺伝子お
    よびKatE遺伝子がKatG::CAT遺伝子および
    KatE::KAM遺伝子で置換されることによりカタ
    ラーゼ遺伝子の発現が欠損した微生物である、請求項6
    記載の微生物。
  8. 【請求項8】 微生物が、エッシェリヒア属に属する微
    生物である、請求項6または7記載の微生物。
  9. 【請求項9】 配列番号22で表されるアミノ酸配列を
    有する蛋白質をコードするDNAが、配列番号13で表
    される塩基配列を有するDNAである、請求項6〜8の
    いずれかに記載の微生物。
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Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gene, 1992,Vol.114, p.109−114
Journal of Bacteriology, 1988,Vol.170, No.9, p.4415−4419
Journal of Bacteriology, 1991,Vol.173, No.2, p.514−520
Molecular & General Genetics, 1991, Vol.277, p.424−432

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