JP3694928B2 - DNA fragment having promoter activity derived from basidiomycete Coriolus genus - Google Patents

DNA fragment having promoter activity derived from basidiomycete Coriolus genus Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は担子菌類アラゲカワラタケから得られたプロモーター活性を有する新規DNA断片、それを含む組換えDNAおよび該組換えDNAを含む形質転換体およびその利用に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在まで、組換えDNA技術を用いて多様なポリペプチドを産生する系は大腸菌(coli)が中心となって行なわれている。しかしながら、大腸菌(coli)は宿主として適さない場合が多い。例えば、大腸菌(coli)において、ヒトなど高等生物由来の有用なポリペプチドを生産させる場合、活性型酵素タンパク質として生産されないことが多い。また目的ポリペプチド以外にも多数の毒性物質を産生し、目的産物の精製が非常に困難となる等の問題点がある。上記問題点を解決する手段として下等真核生物の酵母を宿主とした生産方法が盛んに研究されているが、その場合目的ポリペプチドの生産性が低いという問題点がある。そこで、ポリペプチド産生のため、より高等生物な真核生物としてアスペルギラス(Aspergillus)属などの糸状菌、またファネロカエート(Phanerochaete)属やコリオラス属などの担子菌を宿主とした形質転換系が開発され、酵素タンパク質生産が検討されている。
【0003】
担子菌類は真核生物に属するが、酵母よりも動物細胞に近縁であると考えられている[T.L.Smith,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,86,7063(1989)]。リグニン分解力が強いアラゲカワラタケはコリオラス属に属する担子菌類であり、本発明者らにより宿主・ベクター系が開発され、組換えDNA技術を用いて、これまで困難とされていたリグニンパーオキシダーゼ生産に成功した[特開平6−054691号参照]。しかしながら用いるプロモーター領域はアミノ酸合成系酵素遺伝子であるオルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ遺伝子やリグニン分解に関与するフェノールオキシダーゼ遺伝子のプロモーター領域であるため、生産性が低く、もしくは二次代謝産物であるため遺伝子が発現するまでに長い培養時間を要する等の問題点があり、その生産量は野性株IFO4917株をリグニンパーオキシダーゼ生産用培地(低炭素・低窒素源)で生産した時と同程度であった。また、大腸菌や酵母を用いた形質転換系においてリグニンパーオキシダーゼ生産を試みた場合、活性のある状態で生産されていなかった[R.L.Farrell,European Patent Office No.0,261,080,(1989)]。さらに、糸状菌トリコデルマ・リーセイ(Tricoderma reesei)の宿主・ベクター系を用いてフェレビア・ラデアタ(Phlebia radiata)由来のリグニンパーオキシダーゼ遺伝子をセロビオハイドラーゼ遺伝子のプロモーター下に連結し、酵素生産を試みたが活性型のリグニンパーオキシダーゼは生産されなかった[M.Saloheimo,et al.,Gene,85,343(1989)]。さらに他の生物種、例えば糸状菌などの遺伝子組換えによる酵素タンパク質生産系に供されているプロモーターが担子菌では機能しないことも報告されている[A.Lorna,et al.,Curr.Genet.,16,35(1989)]。また、アスペルギラス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)由来のArgB遺伝子もアラゲカワラタケで機能しなかった[A.Tsukamoto,et al.,US Patent Appln.S.N.08/027,986(1993)]。そこで、担子菌アラゲカワラタケで機能する、より強力な転写活性を有するプロモーターに対する関心が高まっているが、現在までにそのようなプロモーターが取得された旨の報告はない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、担子菌アラゲカワラタケ宿主・ベクター系を用いて目的とする蛋白質を大量に生産させるためのプロモーター、該プロモーターを用いた蛋白質の遺伝子系並びに該遺伝子系を用いた蛋白質の大量発現生産方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、恒常的に発現するアラゲカワラタケのグリセルアルデヒド−3−りん酸脱水素酵素(以下GPDと略す)遺伝子に着目し、アラゲカワラタケの染色体DNA制限酵素断片からGPDをコードするDNA断片をクローン化し、この遺伝子のプロモーター領域の下流に、アラゲカワラタケからクローニングされた高温誘導リグニンパーオキシダーゼ遺伝子[特開平5−260978号]またはマンガンパーオキシダーゼ遺伝子[ 特開平7−123540号] のシグナルペプチドを含む構造遺伝子を連結し、オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ(以下OCTと略す)欠損アラゲカワラタケ変異株に移入することにより、リグニンパーオキシダーゼ高生産株及びマンガンパーオキシダーゼ高生産株を取得することに成功し、本発明を完成するに至った。
【0006】
即ち、本発明は、目的遺伝子の発現を制御するコリオラス属アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus)由来のプロモーターDNA配列を含んでなるDNA断片である。上記目的遺伝子としては、オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ遺伝子、リグニンパーオキシダーゼ遺伝子又はマンガンパーオキシダーゼ遺伝子等があげられる。上記プロモーターDNA配列としては、実質的に配列番号1の塩基配列があげられる。ここで、「実質的に配列番号1の塩基配列」とは配列番号1の塩基配列並びに前記塩基配列においてその一部の塩基配列が置換、挿入又は欠失するも配列番号1の塩基配列と同一の作用・効果を有する塩基配列の全てを指すことを意味するものである。
【0007】
さらに、本発明は、上記DNA断片及び目的遺伝子を含む組み換え体ベクターである。
上記目的遺伝子としては、オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ遺伝子、リグニンパーオキシダーゼ遺伝子又はマンガンパーオキシダーゼ等が挙げられる。ただし目的遺伝子としては、上記3種類に限定されるものではなく、いずれの目的遺伝子も使用することができる。
【0008】
さらに、本発明は、上記組み換え体ベクターによって形質転換された担子菌アラゲカワラタケ形質転換体である。
さらに、本発明は、上記コリオラス属担子菌形質転換体を培養し、その培養物からリグニンパーオキシダーゼ又はマンガンパーオキシダーゼを採取することを特徴とするリグニンパーオキシダーゼ又はマンガンパーオキシダーゼの製造方法である。
【0009】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる染色体DNAの供与体はアラゲカワラタケであり、具体的には例えばCoriolus hirsutusIFO4917株である。
本菌株から染色体DNAを調製するには、Yeltonらの方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,81,1470(1984)]等、通常の染色体DNAの抽出方法が用いられる。
【0010】
次に、得られた染色体DNAをSau3AI等の適当な制限酵素で処理し、部分分解を行なった後、ショ糖密度勾配超遠心法で分画して10kbp〜25kbpのDNA断片を得る。同じ接着末端を生じさせる制限酵素で処理したファージDNAに、上記で得られたDNA断片を挿入して染色体遺伝子ライブラリーを作製する。前記ファージDNAとしては例えばEMBL3[A−M,Frishauf,et al.,J.Mol.Biol.170,827(1983)]が用いられる。挿入後、in vitroでパッケージを行ない、染色体DNAライブラリーとする。またサブクローニングには常用のクローニングベクター、好ましくは大腸菌クローニングベクター、例えば、pUC系ベクター、例えばpUC18[C.Yanisch−Perron,et al.,Gene,33,103(1985)]を用いる。
【0011】
上記で得られた染色体遺伝子ライブラリーからのGPD遺伝子の単離にあたっては、他生物種から単離されているGPD遺伝子のDNA配列に基づいて作製した合成DNAをプローブとして用い、プラーク・ハイブリダイゼーションを行なう。単離されたGPD染色体遺伝子を含む断片は図1で表される制限酵素地図から成っていた。
【0012】
このGPD染色体遺伝子を含む断片を適当なクローニングベクターに挿入し、塩基配列はSangerらの方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,74,5463(1977)]により決定することができる。上記クローニングベクターとしては、好ましくは細菌クローニングベクター、特に大腸菌クローニングベクターであるpUC系クローニングベクター、例えばpUC18が用いられる。
【0013】
次に、後記の実施例3で詳細に述べるようにOCT遺伝子の構造遺伝子部分をレポーター遺伝子として連結し、OCT欠損アラゲカワラタケ変異株に移入することによりGPD遺伝子のプロモーター活性を有する必要領域を決定することができる。
OCT構造遺伝子としては、例えば特開平6−054691号公報に記載されているものが用いられる。なお、この構造遺伝子を含むプラスミドpUCR1により形質転換された大腸菌であるJM109/pUCR1は、FERM P−12679として工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている。
【0014】
さらに、アラゲカワラタケのOCTcDNA遺伝子は特開平6−054691号公報に記載されている。この構造遺伝子を含むプラスミドpUCRMにより形質転換された大腸菌JM109/pUCRMは、FERM P−13424として工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている。
次に、後記実施例5で詳しく述べるように上記GPDプロモーター領域の下流にリグニンパーオキシダーゼ構造遺伝子部分又はマンガンパーオキシダーゼ構造遺伝子部分を連結し、遺伝子組換えによりリグニンパーオキシダーゼ又はマンガンパーオキシダーゼを大量に生産することができる。
【0015】
なお、アラゲカワラタケのOCT活性を欠損している栄養要求性変異株OJI−1078、高温誘導リグニンパーオキシダーゼ遺伝子を含む大腸菌組換え株coli XL−1 blue/pBSLPOG7、マンガンパーオキシダーゼ遺伝子を含む大腸菌組換え株coli JM109/pBSLPOG1及びアラゲカワラタケ由来GPD遺伝子のプロモーター領域を含む大腸菌組換え株coli JM109/pCHGPDは工業技術院生命工学工業技術研究所にそれぞれFERM P−12677、FERM P−12683、FERM P−14933及びFERM P−15015として寄託されている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。但し、本発明はこれら実施例によりその技術的範囲が限定されるものではない。
実施例1.染色体遺伝子ライブラリーの作製
アラゲカワラタケ(IFO4917株)の平板寒天培養から直径5mmの寒天片をコルクボーラーで打ち抜き、グルコース・ペプトン培地(グルコース2%、ポリペプトン0.5%、酵母エキス0.2%、KH2PO40.1%、MgSO4・7H2O 0.05%、りん酸でpH4.5に調製)200mlに植菌し、28℃で7日間回転振盪培養を行なった。菌体を集菌後、1Lの滅菌水で菌体を洗浄し、液体窒素で凍結した。
【0017】
この凍結菌体5gを乳鉢を用いて粉砕した。粉砕した菌体を遠心管に移し、Lysis緩衝液(100mMトリス(pH8)、100mMEDTA、100mMNaClさらにプロテイナーゼKを100μg/mlとなるように添加)10mlを加え、55℃で3時間インキュベートした。インキュベート後、フェノール抽出、クロロホルム抽出を行ない、抽出した水層部分にエタノールを徐々に添加しDNAが析出したところで染色体DNAを巻取り、TE溶液(10mMトリス(pH8)、1mMEDTA)に懸濁した。
【0018】
得られた染色体DNA100μgを制限酵素Sau3AI(宝酒造社製)で部分分解し、5〜20%ショ糖密度勾配超遠心分離(30,000rpm,18時間)により分画し、10〜25kbp断片区分を集めた。この断片区分を東洋紡社製ファージλEMBL3−BamHIアームにT4DNAリガーゼ(宝酒造社製)を用いて連結し、得られたファージDNAをSTRATAGENE社製ギガパックゴールドを用いてパッケージング後、大腸菌P2392株(STRATAGENE社製)に感染せしめ染色体DNAライブラリーとした。
実施例2.染色体遺伝子ライブラリーからのGPD遺伝子の単離
上記染色体DNAライブラリーからプラークハイブリダイゼーションによりGPD遺伝子を含むクローンの選抜を行なった。この一連の操作は常法[Sambrookら著、”Molecular Cloning A Laboratory Manual/2nd Edition(1989)]により行った。
プラークハイブリダイゼーションに用いたプローブは次の配列を持つ合成オリゴマー

Figure 0003694928
32Pで放射能標識したものである。
【0019】
この結果、約40,000個のプラークの中から4個の陽性クローンを選抜することができた。陽性クローンから常法に従って調製した組換え体ファージDNAを各種制限酵素で消化し、上記2種の合成DNAを用いてサザンハイブリダイゼーションを行なった。その結果、制限酵素EcoRI(宝酒造社製)、且つBamHI(宝酒造社製)で消化して得られた断片中に単一のDNAバンドとして3.8kbpにハイブリダイズするクローンが認められた。
【0020】
上記DNA断片3.8kbpをアガロースゲル電気泳動法により切り出し、大腸菌ベクターpUC18(宝酒造社製)のEcoRI、BamHIサイトにサブクローン化し、大腸菌JM109株(宝酒造社製)へ形質転換した。サブクローン化したDNAを大量に調製し、超遠心操作(50,000rpm,16hrs,15℃)で精製し、塩基配列を決定した。塩基配列の決定はシーケナーゼキット(United States Biochemical社製)を用いて行った。
【0021】
翻訳開始点から下流に850番目までの塩基配列を配列番号2に示す。その結果、上記塩基配列の範囲内においてアラゲカワラタケ由来GPD遺伝子は6つのイントロンにより分断されていた。イントロンを除いた塩基配列から推定されるアミノ酸配列を、配列番号3に示す。このアミノ酸配列は、これまで報告されているGPD遺伝子と高い類似性が認められた。
【0022】
なお、得られたアラゲカワラタケ由来GPD遺伝子を含む大腸菌形質転換株coli JM109/pCHGPDは工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P−15015として寄託されている。
実施例3.GPD遺伝子制御領域に支配されるOCT構造遺伝子の連結
担子菌アラゲカワラタケ用のOCT発現選択マーカー用プラスミドpGPRGはGPD遺伝子のプロモーター領域の下流にOCT染色体遺伝子(特開平6−054691;FERM P−12679)の構造遺伝子領域を連結し、本来のOCT遺伝子からプロモーター領域を置換した選択マーカー遺伝子とした。
【0023】
具体的にはGPD染色体遺伝子EcoRI且つBamHI消化により得られる3.8kbpのDNA断片をファージベクターM13mp18のEcoRI、BamHIサイトにT4DNAリガーゼを用いて連結し、これを大腸菌JM109株に形質転換し、一本鎖ファージDNAを調製した。次に、図2断片1に示すDNAプライマーをフォスフォアミダイド法により合成し、上記一本鎖ファージDNAにアニーリングを行い、プライマー伸長法によりGPD遺伝子のプロモーター領域だけを合成し、制限酵素EcoRI(宝酒造社製)で切断することにより0.9kbpのDNA断片を調製した(断片1)。この塩基配列は配列番号1である。
【0024】
一方、OCTの成熟型酵素をコードしている遺伝子領域を取り出すため、プラスミドpUCR1(特開平6−054691号公報;FERM P−12677)を制限酵素NcoI(宝酒造社製)で切断し、次にMung bean nuclease(宝酒造社製)により突出部分を削り込み平滑末端とし、約2.5kbpのDNA断片を得た(断片2)。
【0025】
大腸菌ベクターpUC18を制限酵素EcoRIとSmaI(宝酒造社製)で切断し、上記2種類のDNA断片を混合して、T4DNAリガーゼで連結した後、大腸菌JM109株の形質転換を行い、アンピシリン耐性の形質転換株の中から上記断片1及び断片2の2種類のDNA断片が同時に挿入されているプラスミドを単離し、これをpGPRGと命名した(図2)。
実施例4.アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus)形質転換法
a.一核菌糸培養
直径6mm前後のガラスビーズを約30個入れた500ml容の三角フラスコにSMY培地(シュークロース1%、麦芽エキス1%、酵母エキス0.4%)100mlを分注して滅菌後、アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus)OJI−1078の平板寒天培地から直径5mmの寒天片をコルクボーラーで打ち抜きSMY培地に植菌し、28℃で7日間静置培養した(前培養)。
【0026】
ただし、菌糸を細分化するために、1日に1〜2回振り混ぜた。次に、1L容の三角フラスコにSMY培地200mlを分注し、さらに回転子を入れ、滅菌後、前培養菌糸をナイロンメッシュ(孔径30μm)で濾集し、全量を植菌し、28℃で培養した。なお、スターラーで1日2時間撹拌することにより菌糸を細分化した。この培養を4日間行なった。
【0027】
b.プロトプラストの調製
上記液体培養菌糸をナイロンメッシュ(孔径30μm)で濾集し、浸透圧調節溶液(0.5M MgSO4、50mMマレイン酸バッファー(pH5.6))で洗浄した。次に湿菌体100mgあたり1mlの細胞壁分解酵素液に懸濁し、緩やかに振盪しながら28℃で4時間インキュベートしてプロトプラストを遊離させた。細胞壁溶解酵素として、次の市販酵素製剤を組み合わせて使用した。即ち、セルラーゼ・オノズカ(cellulase ONOZUKA RS)(ヤクルト社製)5mg、ノボザイム(Novozyme234)(ノボ社製)10mgを上記浸透圧調節溶液1mlに溶解して酵素液として用いた。
【0028】
c.プロトプラストの精製
上記酵素反応液からナイロンメッシュ(孔径30μm)で菌糸断片を除いた後、プロトプラストの回収率を高めるため、ナイロンメッシュ上に残存する菌糸断片とプロトプラストを上記浸透圧調節溶液で1回洗浄した。得られたプロトプラスト懸濁液を遠心分離(1,000xg、5分間)し、上清を除去し、4mlの1Mシュークロース(20mM MOPS緩衝液、pH6.3)で再懸濁後、遠心操作を繰り返し、上記1Mシュークロース溶液で2回洗浄した。沈澱物に1Mソルビトール溶液(20mM MES、pH6.4)に40mM塩化カルシウムを加えた溶液500μlに懸濁し、プロトプラスト溶液とした。この溶液を4℃で保存した。
【0029】
プロトプラスト濃度は血球計算盤を用いて直接検鏡により求めた。全ての遠心操作はスウィングローターで1,000xg、5分間、室温下で行った。
d.形質転換
106個/100μl濃度のプロトプラスト溶液100μlに対し、実施例3で作製したプラスミドpGPRG2μgを添加し、30分間氷冷した。つぎに、液量に対し等量のPEG溶液(50% PEG3400、20mM MOPS(pH6.4))を加え、30分間氷冷した。つぎに、0.5Mシュークロースおよびロイシンを含む最少軟寒天培地(寒天1%)に混合してプレートに撒いた。上記プレートを28℃で4日間培養を行ない、形質転換体を得た。この時における形質転換効率は300コロニー/μg形質転換DNAであった。なお、プラスミドベクターpUC18だけのDNA供与体を用いた対照実験では形質転換体は全く得られなかった。
実施例5.リグニンパーオキシダーゼ発現プラスミドの構築
上記実施例3で作製したDNA断片1(担子菌アラゲカワラタケ用のGPD遺伝子のプロモーター)の下流にリグニンパーオキシダーゼ染色体遺伝子(特開平5−260978号;pBSLPOG7;FERM P−12683)の構造遺伝子領域を連結し、発現プラスミドとした。
【0030】
具体的にはリグニンパーオキシダーゼの構造遺伝子部分を取り出しはプラスミドpBSLPOG7を基礎として図3の断片3に示すプライマーを用いて実施例3と同様にプライマー伸長法によりDNA断片を作製し、制限酵素HindIIIで切断することによりリグニンパーオキシダーゼ構造遺伝子部分からなる1.7kbpのDNA断片を得た(断片3)。
【0031】
さらに大腸菌ベクターpUC18を制限酵素EcoRIとHindIIIで切断し、実施例3記載のDNA断片(断片1)と上記DNA断片(断片3)の2種類のDNA断片を混合し、T4DNAリガーゼで連結した後、大腸菌JM109株の形質転換を行い、アンピシリン耐性の形質転換株の中から断片1及び断片3の2種類のDNA断片が同時に挿入されているプラスミドを単離し、これをpGPHLGと命名した(図3)。
実施例6.リグニンパーオキシダーゼを高分泌生産するアラゲカワラタケ形質転換体の作製
実施例5で得たpGPHLGを用いてアルギニン要求性アラゲカワラタケ(OJI−1078)を形質転換する場合、選択マーカーとしてアラゲカワラタケ由来のOCT遺伝子保持するプラスミド(pUCR1)を同時に導入すること(PEG法、もしくはエレクトロポーレーション法など)により形質転換体pGPHLG/OJI−1078を得た。ここで、形質転換に供与することができるDNAは環状、もしくは直鎖状にかかわらず、目的とする形質転換体を得ることができた。以下に形質転換条件を記す。
【0032】
約106個/100μl濃度のプロトプラスト溶液を100μlに対し上記実施例5で作製したプラスミド2μgを環状、もしくは直鎖状で添加し、さらに選択マーカーとしてpUCR1を0.2μg添加し、30分間氷冷した。
次に、等量のPEG溶液(50% PEG3400、20mM MOPS(pH6.4))を加え、30分間氷冷した。0.5Mシュークロースおよびロイシンを含む最少軟寒天培地(寒天1%)に混合してプレートに撒いた。上記プレートを28℃で4日間培養を行ない、形質転換体を得た。さらに上記形質転換株からDNAを調製し、目的とするリグニンパーオキシダーゼ発現プラスミドが組み込まれていることをサザンハイブリダイゼーションにより確認した。
実施例7.形質転換株の培養およびリグニンパーオキシダーゼの活性測定
上記実施例6で得られた形質転換株(pGPHLG/OJI−1078)を500ml容の三角フラスコに50mlのグルコースペプトン液体培地(グルコース20g/l、ペプトン5g/l、酵母エキス2g/l、KH2PO41g/l、MgSO4・7H2O0.5g/l、りん酸でpH4.5に調製)に5mmの寒天片を5個接種し、28℃で6日間、振盪下で培養した(前前培養)。その後、菌体をワーリングブレンダーで破砕し、さらに2日間グルコースペプトン培地で28℃で振盪培養を継続した(前培養)。次に、菌体を集菌し、菌体を新鮮なグルコースペプトン液体培地50mlに再懸濁し、新しい500ml容三角フラスコへ移し、28℃で静置培養を実施した。得られる培養液を遠心分離し、その上清を得た。
【0033】
活性測定法は8mMベラトリルアルコール25μl、0.5M酒石酸ナトリウム緩衝液(pH3.0)50μl、酵素液400μl、2.7mM過酸化水素25μlを充分に混合し、反応の結果生じるベラトルアルデヒドの310nmの吸光度を時間を追って記録することにより行い、上記培養上清中にベラトリルアルコールをベラトルアルデヒドへ変換する酵素活性が静置培養開始5日目で300〜500ユニット/mlの範囲で認められた。ここで酵素活性単位は1分間にベラトルアルデヒド1μmol増加させる活性を1ユニットとした。一方、同条件下で培養した供与DNAを含まないOJI−1078株の培養上清には本活性は認められなかった。
実施例.8 マンガンパーオキシダーゼ発現プラスミドの構築
担子菌アラゲカワラタケ用のGPD遺伝子のプロモーターの支配下にさらされたマンガンパーオキシダーゼ発現用プラスミドpGPMPGは実施例3で作製したDNA断片1の下流にマンガンパーオキシダーゼ染色体遺伝子(特開平7−123540;pBSMPOG1;微工研菌寄第14933号)の構造遺伝子を連結し、発現プラスミドとした。
【0034】
具体的にはマンガンパーオキシダーゼの構造遺伝子部分の取り出しはプラスミドpBSMPG1を基礎として図4の断片4に示すプライマーを用いて実施例3と同様にプライマー伸長法によりDNA断片を作製し、制限酵素HindIIIで切断することによりマンガンパーオキシダーゼ構造遺伝子部分からなる2.8kbpのDNA断片を得た(断片4)。
【0035】
さらに大腸菌ベクターpUC18を制限酵素EcoRIとHindIIIで切断し、上記2種類のDNA断片を混合し、T4DNAリガーゼで連結した後、大腸菌JM109株の形質転換を行い、アンピシリン耐性の形質転換株の中から2種類のDNA断片が同時に挿入されているプラスミドを単離し、これをpGPMPGと命名した(図4)。
【0036】
実施例9.マンガンパーオキシダーゼを高分泌生産するアラゲカワラタケ形質転換体の作製
実施例8で得たpGPMPGを用いてアルギニン要求性アラゲカワラタケ(OJI−1078)を形質転換する場合、選択マーカーとしてアラゲカワラタケ由来のOCT遺伝子を保持するプラスミド(pUCR1)を同時に導入すること(PEG法、もしくはエレクトロポーレーション法など)により形質転換体pGPMPG/OJI−1078を得た。ここで、形質転換に供与することができるDNAは環状、もしくは直鎖状にかかわらず、目的とする形質転換体を得ることができた。以下に形質転換条件を記す。
【0037】
約106 個/100μl濃度のプロトプラスト溶液を100μlに対し実施例5で作製したプラスミド2μgを環状、もしくは直鎖状で添加し、さらに選択マーカーとしてpUCR1を0.2μg添加し、30分間氷冷した。
次に、等量のPEG溶液(50% PEG3400、20mM MOPS(pH6.4))を加え、30分間氷冷した。0.5Mシュークロースおよびロイシンを含む最小軟寒天培地(寒天1%)に混合してプレートに撒いた。上記プレートを28℃で4日間培養を行い、形質転換体を得た。さらに上記形質転換株からDNAを調製し、目的とするリグニンパーオキシダーゼ発現プラスミドが組み込まれていることをサザンハイブリダイゼーションにより確認した。
実施例10.形質転換株の培養およびマンガンパーオキシダーゼの活性測定
上記実施例9で得られた形質転換株(pGPMPG/OJI−1078)を500ml容の三角フラスコに50mlのグルコース・ペプトン液体培地(グルコース20g/l、ペプトン5g/l、酵母エキス2g/l、KH2 PO4 1g/l、MgSO4 ・7H2 O0.5g/l、りん酸でpH5.0に調製)に50mm2 の寒天片を5個接種し、28℃で6日間、振盪下で培養した(前前培養)。その後、菌体をワーリングブレンダーで破砕し、菌体液10mlを新鮮なグルコースペプトン培地10mlを含む直径9cmのシャーレへ植菌し、28℃で10日間静置培養を行い菌体マットを形成させた。次に、菌体を集菌し、ワーリングブレンダーにより菌体を破砕洗浄後、新鮮な改変グルコースペプトン液体培地(グルコース20g/l、ペプトン5g/l、酵母エキス2g/l、KH2 PO4 1g/l、MgSO4 ・7H2 O0.5g/l、0.2mM MnSO4 りん酸でpH5.0に調製)20mlに再懸濁し、新しい200ml容三角フラスコへ移し、28℃で静置培養を実施した。得られる培養液を遠心分離し、その上清を得た。
【0038】
活性測定法は0.5Mマロン酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)50μl、酵素液445μl、10mM過酸化水素5μl、1mM MnSO4 100μlを充分に混合し、反応の結果生じるMn(III)マロン酸複合体の270nmの吸光度増加を時間を追って記録することにより行い、上記培養上清中にMn(III)マロン酸複合体を生成する酵素活性が静置培養開始7日目で5μmol/ml/minで認められた。ここで酵素活性単位は1分間にMn(III)マロン酸複合体1μmol増加させる活性を1ユニットとした。一方、同条件下で培養した供与DNAを含まないOJI−1078株の培養上清には本活性は認められなかった。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、これまで遺伝子組換え技術による酵素の大量生産が困難とされていたリグニンパーオキシダーゼ又はマンガンパーオキシダーゼを、アラゲカワラタケの形質転換系において活性のある形で、さらに高生産させるための新規なDNA断片を提供するものである。
【0040】
【配列表】
配列番号:1
配列の長さ:922
配列の型:核酸
鎖の数:二本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:genomic DNA
起源
生物名:アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus
株名:IFO4917
配列の特徴
860-866 TFIID site
配列:
Figure 0003694928
【0041】
配列番号:2
配列の長さ:850
配列の型:核酸
鎖の数:二本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:genomic DNA
起源
生物名:アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus
株名:IFO4917
配列の特徴
1-850 P CDS
7-63 intron
87-153 intron
159-216 intron
287-350 intron
567-630 intron
749-813 intron
配列:
Figure 0003694928
【0042】
配列番号:3
配列の長さ:160
配列の型:アミノ酸
トポロジー:直鎖状
配列の種類:ペプチド
起源
生物名:アラゲカワラタケ(Coriolus hirsutus
株名:IFO4917
配列の特徴
1-160 P mat peptide
配列:
Figure 0003694928

【図面の簡単な説明】
【図1】図1はアラゲカワラタケのグリセルアルデヒド−3−りん酸脱水素酵素遺伝子の染色体上の制限酵素地図である。
【図2】図2は実施例3に示したアルギニン要求性アラゲカワラタケ変異株へのために使用されるプラスミドpGPRGの構築図である。
【図3】図3は実施例5に示したリグニンパーオキシダーゼ発現プラスミドpGPHLGの構築図である。
【図4】図4は実施例8に示したマンガンパーオキシダーゼ発現プラスミドpGPMPGの構築図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel DNA fragment having promoter activity obtained from a basidiomycete, Arakawakawatake, a recombinant DNA containing the same, a transformant containing the recombinant DNA, and use thereof.
[0002]
[Prior art]
To date, a system for producing various polypeptides using recombinant DNA technology has been described in E. coli (E.coli). However, E. coli (E.coli) Is often not suitable as a host. For example, E. coli (E.coli), When a useful polypeptide derived from a higher organism such as human is produced, it is often not produced as an active enzyme protein. In addition to the target polypeptide, many toxic substances are produced, which makes it difficult to purify the target product. As a means for solving the above problems, production methods using lower eukaryotic yeast as a host have been actively studied. In this case, however, there is a problem that the productivity of the target polypeptide is low. Therefore, for the production of polypeptides, Aspergillus (Aspergillus) Genus and other fungi, and funerocaate (Phanerochaete) Transformation systems using basidiomycetes such as the genus and Coriolus have been developed, and enzyme protein production has been studied.
[0003]
Basidiomycetes belong to eukaryotes, but are considered more closely related to animal cells than yeast [T. L. Smith, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,867063 (1989)]. Alagekawaratake, which has strong lignin-degrading ability, is a basidiomycete belonging to the genus Coriolus. The host and vector system has been developed by the present inventors and has been used to produce lignin peroxidase, which has been difficult until now, using recombinant DNA technology. Succeeded [see JP-A-6-054691]. However, since the promoter region used is the promoter region of the ornithine carbamoyltransferase gene, which is an amino acid synthesis enzyme gene, and the phenol oxidase gene involved in lignin degradation, it is low in productivity or is a secondary metabolite until the gene is expressed. The production amount was similar to that obtained when the wild strain IFO4917 was produced in a lignin peroxidase production medium (low carbon / low nitrogen source). Moreover, when lignin peroxidase production was attempted in a transformation system using Escherichia coli or yeast, it was not produced in an active state [R. L. Farrell, European Patent Office No. 0, 261, 080, (1989)]. In addition, the fungus Trichoderma reesei (Tricoderma  reesei) Using the host / vector system of Ferrebia radiata (Phlebia  radiata) -Derived lignin peroxidase gene was ligated under the promoter of cellobiohydrase gene, and enzyme production was attempted, but active lignin peroxidase was not produced [M. Saloheimo, et al. , Gene,85343 (1989)]. Furthermore, it has been reported that promoters used in enzyme protein production systems by genetic recombination of other species such as filamentous fungi do not function in basidiomycetes [A. Lorna, et al. Curr. Genet. ,16, 35 (1989)]. In addition, the ArgB gene derived from Aspergillus nidulans did not function in Arakawaaratake [A. Tsukamoto, et al. , US Patent Appln. S. N. 08 / 027,986 (1993)]. Then, although interest is increasing about the promoter which has more powerful transcriptional activity which functions in a basidiomycete Aragekawaratake, there is no report that such a promoter was acquired until now.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a promoter for mass production of a target protein using a basidiomycete, Arakawakawatake host / vector system, a protein gene system using the promoter, and mass expression of a protein using the gene system It is to provide a production method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors paid attention to the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (hereinafter abbreviated as GPD) gene of Pseudomonas aeruginosa, which is constitutively expressed, and DNA encoding GPD from the chromosomal DNA restriction enzyme fragment of Pseudomonas aeruginosa A signal peptide of a high-temperature-inducible lignin peroxidase gene [JP-A-5-260978] or a manganese peroxidase gene [JP-A-7-123540] cloned from an Arakawa kawatake, downstream of the promoter region of this gene. And obtained a lignin peroxidase high-producing strain and a manganese peroxidase high-producing strain by transferring to an ornithine carbamoyltransferase (hereinafter abbreviated as OCT) -deficient Alagekawa aratake mutant. Departure It came to complete Ming.
[0006]
That is, the present invention relates to a coriolus genus Arakawaratake that controls expression of a target gene (Coriolus  hirsutusA DNA fragment comprising the promoter DNA sequence derived from Examples of the target gene include ornithine carbamoyltransferase gene, lignin peroxidase gene, manganese peroxidase gene and the like. Examples of the promoter DNA sequence include substantially the base sequence of SEQ ID NO: 1. Here, “substantially the base sequence of SEQ ID NO: 1” is the same as the base sequence of SEQ ID NO: 1, although the base sequence of SEQ ID NO: 1 and a part of the base sequence are substituted, inserted or deleted It is meant to indicate all of the base sequences having the following actions / effects.
[0007]
Furthermore, the present invention is a recombinant vector comprising the above DNA fragment and a target gene.
Examples of the target gene include ornithine carbamoyltransferase gene, lignin peroxidase gene, manganese peroxidase and the like. However, the target gene is not limited to the above three types, and any target gene can be used.
[0008]
Furthermore, the present invention is a basidiomycete Aragekawaratake transformant transformed with the above recombinant vector.
Furthermore, the present invention is a method for producing lignin peroxidase or manganese peroxidase, comprising culturing the above-mentioned Coriolas basidiomycetous transformant and collecting lignin peroxidase or manganese peroxidase from the culture.
[0009]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The donor of chromosomal DNA used in the present invention is Aragekawaratake.Coriorus hirsutusIFO4917 strain.
In order to prepare chromosomal DNA from this strain, the method of Yelton et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA,81, 1470 (1984)], etc., a normal chromosomal DNA extraction method is used.
[0010]
Next, the chromosomal DNA obtained isSauAfter treatment with an appropriate restriction enzyme such as 3AI and partial decomposition, fractionation is performed by sucrose density gradient ultracentrifugation to obtain a DNA fragment of 10 kbp to 25 kbp. A chromosomal gene library is prepared by inserting the DNA fragment obtained above into phage DNA treated with a restriction enzyme that produces the same cohesive ends. Examples of the phage DNA include EMBL3 [AM, Frischauf, et al. , J .; Mol. Biol.170, 827 (1983)]. After insertion, packaging is performed in vitro to obtain a chromosomal DNA library. For subcloning, a conventional cloning vector, preferably an E. coli cloning vector, such as a pUC vector, such as pUC18 [C. Yanish-Perron, et al. , Gene,33, 103 (1985)].
[0011]
In isolation of the GPD gene from the chromosomal gene library obtained above, plaque hybridization was performed using a synthetic DNA prepared based on the DNA sequence of the GPD gene isolated from other species. Do. The isolated fragment containing the GPD chromosomal gene consisted of the restriction enzyme map shown in FIG.
[0012]
The fragment containing the GPD chromosomal gene was inserted into an appropriate cloning vector, and the nucleotide sequence was determined by the method of Sanger et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA,74, 5463 (1977)]. As the cloning vector, a bacterial cloning vector, particularly a pUC cloning vector such as an E. coli cloning vector, for example, pUC18 is used.
[0013]
Next, as described in detail in Example 3 below, the structural gene portion of the OCT gene is ligated as a reporter gene, and the necessary region having the promoter activity of the GPD gene is determined by transferring it to the OCT-deficient Arakawa aratake mutant. be able to.
As the OCT structural gene, for example, those described in JP-A-6-054691 are used. In addition, JM109 / pUCR1, which is Escherichia coli transformed with the plasmid pUCR1 containing this structural gene, is deposited as FERM P-12679 at the Institute of Biotechnology, Industrial Technology Institute.
[0014]
Further, the OCT cDNA gene of Aragekawaratake is described in JP-A-6-054691. Escherichia coli JM109 / pUCRM transformed with the plasmid pUCRM containing this structural gene is deposited as FERM P-13424 at the Institute of Biotechnology, Industrial Technology Institute.
Next, as described in detail in Example 5 below, a lignin peroxidase structural gene portion or a manganese peroxidase structural gene portion is linked downstream of the GPD promoter region, and a large amount of lignin peroxidase or manganese peroxidase is produced by genetic recombination. Can be produced.
[0015]
In addition, an auxotrophic mutant OJI-1078 lacking OCT activity of Pseudomonas aeruginosa, an E. coli recombinant strain containing a high-temperature-induced lignin peroxidase geneE.coli  XL-1 blue / pBSLPOOG7, an E. coli recombinant strain containing a manganese peroxidase geneE.coli  E. coli recombinant strain containing promoter region of GPD gene derived from JM109 / pBSLPOOG1 and Arakawa KawatakeE.coli  JM109 / pCHGPD has been deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as FERM P-12777, FERM P-12683, FERM P-14933 and FERM P-15015, respectively.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited by these examples.
Example 1. Chromosomal gene library preparation
An agar piece of 5 mm in diameter was punched out from a plate agar culture of Alage Kawaratake (IFO4917 strain) with a cork borer, and glucose peptone medium (glucose 2%, polypeptone 0.5%, yeast extract 0.2%, KH2POFour0.1% MgSOFour・ 7H2(O 0.05%, adjusted to pH 4.5 with phosphoric acid) Inoculated into 200 ml, and subjected to rotary shaking culture at 28 ° C. for 7 days. After collecting the cells, the cells were washed with 1 L of sterilized water and frozen with liquid nitrogen.
[0017]
5 g of this frozen cell was pulverized using a mortar. The crushed cells were transferred to a centrifuge tube, 10 ml of Lysis buffer (100 mM Tris (pH 8), 100 mM EDTA, 100 mM NaCl, and proteinase K added to 100 μg / ml) was added, and the mixture was incubated at 55 ° C. for 3 hours. After incubation, phenol extraction and chloroform extraction were performed. Ethanol was gradually added to the extracted aqueous layer portion, and when DNA was precipitated, the chromosomal DNA was wound and suspended in TE solution (10 mM Tris (pH 8), 1 mM EDTA).
[0018]
100 μg of the obtained chromosomal DNA was used as a restriction enzyme.SauPartially digested with 3AI (Takara Shuzo) and fractionated by 5-20% sucrose density gradient ultracentrifugation (30,000 rpm, 18 hours) to collect 10-25 kbp fragment sections. This fragment classification was classified into phage λEMBL3- manufactured by Toyobo Co., Ltd.BamAfter ligation to the HI arm using T4 DNA ligase (Takara Shuzo Co., Ltd.), packaging of the obtained phage DNA using STRATAGENE Gigapack Gold, infection with Escherichia coli P2392 (STRATAGENE), a chromosomal DNA library did.
Example 2 Isolation of GPD gene from chromosomal gene library
A clone containing the GPD gene was selected from the chromosomal DNA library by plaque hybridization. This series of operations was carried out by a conventional method [Sambrook et al., “Molecular Cloning A Laboratory Manual / 2nd Edition (1989)].
The probe used for plaque hybridization is a synthetic oligomer with the following sequence:
Figure 0003694928
The32Radiolabeled with P.
[0019]
As a result, 4 positive clones could be selected from about 40,000 plaques. Recombinant phage DNA prepared from a positive clone according to a conventional method was digested with various restriction enzymes, and Southern hybridization was performed using the above two kinds of synthetic DNAs. As a result, restriction enzymesEcoRI (Takara Shuzo) andBamIn the fragment obtained by digestion with HI (Takara Shuzo), a clone that hybridized to 3.8 kbp as a single DNA band was observed.
[0020]
The DNA fragment 3.8 kbp was excised by agarose gel electrophoresis, and the E. coli vector pUC18 (Takara Shuzo Co., Ltd.)EcoRI,BamSubcloned into the HI site and transformed into Escherichia coli JM109 strain (Takara Shuzo). A large amount of subcloned DNA was prepared, purified by ultracentrifugation (50,000 rpm, 16 hrs, 15 ° C.), and the nucleotide sequence was determined. The base sequence was determined using a Sequenase kit (manufactured by United States Biochemical).
[0021]
The base sequence from the translation start point to the 850th downstream is shown in SEQ ID NO: 2. As a result, in the range of the above-mentioned base sequence, the GPD gene derived from Aragekawaratake was divided by 6 introns. The amino acid sequence deduced from the base sequence excluding introns is shown in SEQ ID NO: 3. This amino acid sequence was found to be highly similar to the GPD gene reported so far.
[0022]
In addition, the obtained Escherichia coli transformed strain containing the GPD gene derived from MushroomE.coli  JM109 / pCHGPD is deposited as FERM P-15015 at the Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
Example 3 Linkage of OCT structural genes controlled by GPD gene regulatory region
The plasmid pGPRG for the OCT expression selection marker for basidiomycete Alagekawaratake is linked to the structural gene region of the OCT chromosomal gene (JP-A-6-054691; FERM P-12679) downstream of the promoter region of the GPD gene, and from the original OCT gene. A selectable marker gene in which the promoter region was replaced was used.
[0023]
Specifically, GPD chromosome geneEcoRI andBamA DNA fragment of 3.8 kbp obtained by HI digestion was added to the phage vector M13mp18.EcoRI,BamThis was ligated to the HI site using T4 DNA ligase and transformed into E. coli JM109 strain to prepare single-stranded phage DNA. Next, the DNA primer shown in FIG. 2 fragment 1 was synthesized by the phosphoramidide method, annealed to the single-stranded phage DNA, and only the promoter region of the GPD gene was synthesized by the primer extension method, and the restriction enzyme EcoRI ( A 0.9-kbp DNA fragment was prepared by cutting with Takara Shuzo Co., Ltd. (fragment 1). This base sequence is SEQ ID NO: 1.
[0024]
On the other hand, in order to extract a gene region encoding the mature enzyme of OCT, plasmid pUCR1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-054691; FERM P-12777) is cleaved with restriction enzyme NcoI (Takara Shuzo), and then Mung. By using bean nuclease (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), the protruding portion was scraped to make a blunt end to obtain a DNA fragment of about 2.5 kbp (fragment 2).
[0025]
E. coli vector pUC18EcoRI andSmaAfter cutting with I (Takara Shuzo Co., Ltd.), mixing the above two types of DNA fragments and ligating with T4 DNA ligase, transformation of E. coli JM109 strain was carried out. Among the ampicillin resistant transformants, the above fragment 1 and A plasmid in which two types of DNA fragments of fragment 2 were simultaneously inserted was isolated and named pGPRG (FIG. 2).
Example 4 Method of transformation of coralus hirutus
a. Mononuclear mycelium culture
Disperse 100 ml of SMY medium (1% sucrose, 1% malt extract, 0.4% yeast extract) into a 500 ml Erlenmeyer flask containing about 30 glass beads with a diameter of about 6 mm.Coriolus  hirsutus) An agar piece having a diameter of 5 mm was punched out of a plate agar medium of OJI-1078 with a cork borer, inoculated into an SMY medium, and cultured at 28 ° C. for 7 days (preculture).
[0026]
However, in order to subdivide the mycelium, it was shaken once or twice a day. Next, 200 ml of SMY medium was dispensed into a 1 L Erlenmeyer flask, and a rotor was added. After sterilization, the precultured mycelium was collected by filtration with a nylon mesh (pore size 30 μm), and the whole amount was inoculated at 28 ° C. Cultured. The mycelium was subdivided by stirring for 2 hours a day with a stirrer. This culture was carried out for 4 days.
[0027]
b. Protoplast preparation
The liquid culture mycelium was collected by filtration with a nylon mesh (pore size 30 μm), and an osmotic pressure adjusting solution (0.5M MgSOFourAnd 50 mM maleate buffer (pH 5.6)). Next, the suspension was suspended in 1 ml of cell wall degrading enzyme solution per 100 mg of wet cells and incubated at 28 ° C. for 4 hours with gentle shaking to release protoplasts. The following commercially available enzyme preparations were used in combination as cell wall lytic enzymes. That is, 5 mg of cellulase ONOZUKA RS (manufactured by Yakult) and 10 mg of Novozyme 234 (manufactured by Novo) were dissolved in 1 ml of the osmotic pressure adjusting solution and used as an enzyme solution.
[0028]
c. Protoplast purification
After removing mycelial fragments from the enzyme reaction solution with a nylon mesh (pore size 30 μm), the hyphal fragments remaining on the nylon mesh and the protoplasts were washed once with the osmotic pressure adjusting solution in order to increase the recovery rate of protoplasts. The obtained protoplast suspension was centrifuged (1,000 × g, 5 minutes), the supernatant was removed, and the suspension was resuspended with 4 ml of 1M sucrose (20 mM MOPS buffer, pH 6.3), followed by centrifugation. Repeatedly washed twice with the 1M sucrose solution. The precipitate was suspended in 500 μl of a 1M sorbitol solution (20 mM MES, pH 6.4) and 40 mM calcium chloride added to form a protoplast solution. This solution was stored at 4 ° C.
[0029]
The protoplast concentration was determined by direct microscopy using a hemocytometer. All centrifugation operations were performed at 1,000 × g for 5 minutes at room temperature using a swing rotor.
d. Transformation
1062 μg of the plasmid pGPRG prepared in Example 3 was added to 100 μl of the protoplast solution having a concentration of 100/100 μl, and ice-cooled for 30 minutes. Next, an equal amount of PEG solution (50% PEG3400, 20 mM MOPS (pH 6.4)) was added to the liquid volume, and the mixture was cooled on ice for 30 minutes. Next, the mixture was mixed with a minimal soft agar medium (1% agar) containing 0.5M sucrose and leucine and plated on a plate. The plate was cultured at 28 ° C. for 4 days to obtain a transformant. The transformation efficiency at this time was 300 colonies / μg transformed DNA. In the control experiment using a DNA donor consisting of only the plasmid vector pUC18, no transformants were obtained.
Embodiment 5 FIG. Construction of lignin peroxidase expression plasmid
The structural gene region of the lignin peroxidase chromosomal gene (Japanese Patent Laid-Open No. 5-260978; pBSLPOG7; FERM P-12683) is downstream of the DNA fragment 1 (GPD gene promoter for basidiomycete larvae) produced in Example 3 above. Ligated to form an expression plasmid.
[0030]
Specifically, the structural gene portion of lignin peroxidase was taken out and a DNA fragment was prepared by the primer extension method in the same manner as in Example 3 using the primer shown in fragment 3 of FIG. 3 on the basis of plasmid pBSLPOOG7.HinBy cleaving with dIII, a DNA fragment of 1.7 kbp consisting of a lignin peroxidase structural gene portion was obtained (fragment 3).
[0031]
In addition, the E. coli vector pUC18 isEcoRI andHinAfter digestion with dIII, two kinds of DNA fragments (fragment 1) described in Example 3 and the above DNA fragment (fragment 3) were mixed, ligated with T4 DNA ligase, and then transformed into E. coli strain JM109, From the ampicillin resistant transformant, a plasmid into which two types of DNA fragments, Fragment 1 and Fragment 3, were simultaneously inserted was isolated and named pGPLG (FIG. 3).
Example 6 Preparation of the transformant of Arakawaratake with high secretory production of lignin peroxidase
When transforming arginine auxotrophic larvae (OJI-1078) using the pGPHLG obtained in Example 5, a plasmid (pUCR1) carrying the OCT gene derived from larvae lucidum (pUCR1) is simultaneously introduced as a selection marker (PEG method, Alternatively, a transformant pGPLG / OJI-1078 was obtained by an electroporation method or the like. Here, regardless of whether the DNA that can be donated for transformation is circular or linear, the desired transformant could be obtained. The transformation conditions are described below.
[0032]
About 106Per 100 μl of protoplast solutionthe above2 μg of the plasmid prepared in Example 5 was added in a circular or linear form, 0.2 μg of pUCR1 was further added as a selection marker, and the mixture was ice-cooled for 30 minutes.
Next, an equal amount of PEG solution (50% PEG3400, 20 mM MOPS (pH 6.4)) was added and cooled on ice for 30 minutes. The mixture was mixed with a minimal soft agar medium (1% agar) containing 0.5M sucrose and leucine and plated on a plate. The plate was cultured at 28 ° C. for 4 days to obtain a transformant. Furthermore, DNA was prepared from the transformant, and it was confirmed by Southern hybridization that the target lignin peroxidase expression plasmid was incorporated.
Example 7 Culture of transformed strains and measurement of lignin peroxidase activity
The transformed strain (pGPLG / OJI-1078) obtained in Example 6 was placed in a 500 ml Erlenmeyer flask with 50 ml of glucose peptone liquid medium (glucose 20 g / l, peptone 5 g / l, yeast extract 2 g / l, KH2POFour1g / l, MgSOFour・ 7H2O 0.5 g / l, adjusted to pH 4.5 with phosphoric acid) were inoculated with 5 agar pieces of 5 mm and cultured at 28 ° C. for 6 days under shaking (pre-culture). Thereafter, the cells were crushed with a Waring blender, and the shaking culture was continued for 2 days at 28 ° C. in a glucose peptone medium (preculture). Next, the cells were collected, the cells were resuspended in 50 ml of fresh glucose peptone liquid medium, transferred to a new 500 ml Erlenmeyer flask, and static culture was performed at 28 ° C. The resulting culture broth was centrifuged to obtain the supernatant.
[0033]
The activity was measured by mixing 25 μl of 8 mM veratryl alcohol, 50 μl of 0.5 M sodium tartrate buffer (pH 3.0), 400 μl of enzyme solution and 25 μl of 2.7 mM hydrogen peroxide, and mixing 310 nm of veratraldehyde resulting from the reaction. The enzyme activity for converting veratryl alcohol to veratraldehyde was observed in the culture supernatant in the range of 300 to 500 units / ml on the 5th day from the start of stationary culture. It was. Here, the enzyme activity unit was defined as 1 unit of activity for increasing 1 μmol of veratraldehyde per minute. On the other hand, this activity was not observed in the culture supernatant of OJI-1078 strain which did not contain donor DNA cultured under the same conditions.
Example. 8 Construction of manganese peroxidase expression plasmid
Manganese peroxidase expression plasmid pGPMPG exposed under the control of the promoter of the GPD gene for basidiomycete Aragekawaratake is a manganese peroxidase chromosomal gene (JP-A-7-123540; pBSMPOOG1) downstream of DNA fragment 1 prepared in Example 3. A structural gene of Mikoken Bacterium No. 14933) was ligated to obtain an expression plasmid.
[0034]
Specifically, the structural gene part of manganese peroxidase was extracted by preparing a DNA fragment by the primer extension method in the same manner as in Example 3 using the primer shown in fragment 4 of FIG. By cleaving, a 2.8 kbp DNA fragment comprising a manganese peroxidase structural gene portion was obtained (fragment 4).
[0035]
Further, the E. coli vector pUC18 was cleaved with restriction enzymes EcoRI and HindIII, the above two kinds of DNA fragments were mixed, ligated with T4 DNA ligase, E. coli JM109 strain was transformed, and 2 ampicillin resistant transformants were selected. A plasmid in which different types of DNA fragments were simultaneously inserted was isolated and named pGPPMPG (FIG. 4).
[0036]
Example 9 Preparation of a transformant of Arakawakawara that produces high secretion of manganese peroxidase
When transforming arginine auxotrophic jellyfish (OJI-1078) using pGPPMPG obtained in Example 8, a plasmid (pUCR1) carrying the OCT gene derived from jellyfish moth (PUCR1) is simultaneously introduced as a selection marker (PEG method) Alternatively, a transformant pGPPMG / OJI-1078 was obtained by an electroporation method or the like. Here, regardless of whether the DNA that can be donated for transformation is circular or linear, the desired transformant could be obtained. The transformation conditions are described below.
[0037]
About 1062 μg of the plasmid prepared in Example 5 was added in a circular or linear form to 100 μl of a protoplast solution having a concentration of 100 / l / 100 μl, and 0.2 μg of pUCR1 was further added as a selection marker, followed by ice cooling for 30 minutes.
Next, an equal amount of PEG solution (50% PEG3400, 20 mM MOPS (pH 6.4)) was added and cooled on ice for 30 minutes. The mixture was mixed with a minimum soft agar medium (1% agar) containing 0.5M sucrose and leucine and plated on a plate. The plate was cultured at 28 ° C. for 4 days to obtain a transformant. Furthermore, DNA was prepared from the transformant, and it was confirmed by Southern hybridization that the target lignin peroxidase expression plasmid was incorporated.
Example 10 Culture of transformed strains and measurement of manganese peroxidase activity
The transformed strain (pGPPMG / OJI-1078) obtained in Example 9 was placed in a 500 ml Erlenmeyer flask with 50 ml of glucose peptone liquid medium (glucose 20 g / l, peptone 5 g / l, yeast extract 2 g / l, KH2POFour1g / l, MgSOFour・ 7H2O 0.5g / l, adjusted to pH 5.0 with phosphoric acid) 50mm2Five agar pieces were inoculated and cultured at 28 ° C. for 6 days under shaking (pre-culture). Thereafter, the cells were crushed with a Waring blender, and 10 ml of the cell solution was inoculated into a petri dish having a diameter of 9 cm containing 10 ml of fresh glucose peptone medium, followed by static culture at 28 ° C. for 10 days to form a cell mat. Next, after collecting the cells and crushing and washing them with a Waring blender, a fresh modified glucose peptone liquid medium (glucose 20 g / l, peptone 5 g / l, yeast extract 2 g / l, KH2POFour1g / l, MgSOFour・ 7H2O 0.5 g / l, 0.2 mM MnSOFour(Adjusted to pH 5.0 with phosphoric acid) Resuspended in 20 ml, transferred to a new 200 ml Erlenmeyer flask, and statically cultured at 28 ° C. The resulting culture broth was centrifuged to obtain the supernatant.
[0038]
The activity was measured by 50 μl of 0.5 M sodium malonate buffer (pH 5.5), 445 μl of enzyme solution, 5 μl of 10 mM hydrogen peroxide, 1 mM MnSO.Four100 μl was mixed well, and the increase in absorbance at 270 nm of the Mn (III) malonic acid complex resulting from the reaction was recorded over time to form the Mn (III) malonic acid complex in the culture supernatant. Enzyme activity was observed at 5 μmol / ml / min on the 7th day from the start of stationary culture. Here, the enzyme activity unit was defined as 1 unit of activity for increasing 1 μmol of Mn (III) malonic acid complex per minute. On the other hand, this activity was not observed in the culture supernatant of OJI-1078 strain which did not contain donor DNA cultured under the same conditions.
[0039]
【The invention's effect】
The present invention provides a novel method for producing lignin peroxidase or manganese peroxidase, which has heretofore been difficult to mass-produce enzymes by genetic recombination technology, in an active form in the transformation system of the larvae of Arakawakawara. DNA fragments are provided.
[0040]
[Sequence Listing]
SEQ ID NO: 1
Sequence length: 922
Sequence type: Nucleic acid
Number of strands: double strand
Topology: Linear
Sequence type: genomic DNA
origin
Name of organism: Alage Kawaratake (Coriolus  hirsutus)
Stock name: IFO4917
Sequence features
860-866 TFIID site
Array:
Figure 0003694928
[0041]
SEQ ID NO: 2
Sequence length: 850
Sequence type: Nucleic acid
Number of strands: double strand
Topology: Linear
Sequence type: genomic DNA
origin
Name of organism: Alage Kawaratake (Coriolus  hirsutus)
Stock name: IFO4917
Sequence features
1-850 P CDS
7-63 intron
87-153 intron
159-216 intron
287-350 intron
567-630 intron
749-813 intron
Array:
Figure 0003694928
[0042]
SEQ ID NO: 3
Sequence length: 160
Sequence type: amino acid
Topology: Linear
Sequence type: Peptide
origin
Name of organism: Alage Kawaratake (Coriolus  hirsutus)
Stock name: IFO4917
Sequence features
1-160 P mat peptide
Array:
Figure 0003694928

[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a restriction map on the chromosome of the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene of Arakawakawatake.
FIG. 2 is a construction diagram of a plasmid pGPRG used for the arginine-requiring Aragekawa aratake mutant shown in Example 3.
FIG. 3 is a construction diagram of the lignin peroxidase expression plasmid pGPHLG shown in Example 5.
4 is a construction diagram of the manganese peroxidase expression plasmid pGPMPG shown in Example 8. FIG.

Claims (3)

実質的に配列番号1の塩基配列からなるプロモーターDNAを含んでなるDNA断片と、アラゲカワラタケ由来のリグニンパーオキシダーゼ遺伝子又はマンガンパーオキシダーゼ遺伝子とを含む、組み換え体ベクター。 A recombinant vector comprising a DNA fragment comprising a promoter DNA consisting essentially of the base sequence of SEQ ID NO: 1, and a lignin peroxidase gene or a manganese peroxidase gene derived from Pseudomonas aeruginosa . 請求項記載の組み換え体ベクターによって形質転換された担子菌アラゲカワラタケ形質転換体。A basidiomycete Aragekawaratake transformant transformed with the recombinant vector according to claim 1 . 請求項記載の形質転換体を培養し、その培養物からリグニンパーオキシダーゼ又はマンガンパーオキシダーゼを採取することを特徴とするリグニンパーオキシダーゼ又はマンガンパーオキシダーゼの製造方法。A method for producing lignin peroxidase or manganese peroxidase, comprising culturing the transformant according to claim 2 and collecting lignin peroxidase or manganese peroxidase from the culture.
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