JP5712495B2 - Microorganisms deleted or inactivated drug resistance genes - Google Patents

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Description

本発明は、ゲノム上の薬剤耐性遺伝子を欠失又は不活性化させることにより薬剤感受性にした微生物に関する。詳しくは、ロドコッカス属細菌のゲノム上の薬剤耐性遺伝子を欠失又は不活性化させた薬剤感受性微生物(薬剤感受性ロドコッカス属細菌)に関する。   The present invention relates to a microorganism which has been rendered drug sensitive by deleting or inactivating a drug resistance gene on the genome. Specifically, the present invention relates to a drug-sensitive microorganism (drug-sensitive Rhodococcus bacterium) in which a drug resistance gene on the genome of the genus Rhodococcus is deleted or inactivated.

ロドコッカス属細菌は、その物理的強度、有機溶媒耐性、酸化還元能、酵素などを細胞内に多量蓄積する能力などを有することから、産業的に有用な微生物触媒として知られている。例えば、ロドコッカス属細菌は、ニトリル類の酵素的水和又は加水分解によるアミドもしくは酸の生産などに利用されている(特許文献1、2)。また、難分解性化合物に対する分解能の高い微生物種としても知られており(特許文献3〜6)、その能力を活用することで、種々の有用物質生産および環境浄化への応用検討が進められている。例えば、脱硫による石油からの有用物質の生産、あるいは環境中への石油流出時におけるバイオレメディエーションなどが挙げられる。   Rhodococcus bacteria are known as industrially useful microbial catalysts because of their physical strength, organic solvent resistance, redox ability, ability to accumulate large amounts of enzymes, etc. in cells. For example, Rhodococcus bacteria are used for the production of amides or acids by enzymatic hydration or hydrolysis of nitriles (Patent Documents 1 and 2). In addition, it is also known as a high-resolution microbial species for persistent compounds (Patent Documents 3 to 6). By utilizing its ability, application studies for various useful substance production and environmental purification have been promoted. Yes. For example, production of useful substances from petroleum by desulfurization or bioremediation when oil spills into the environment can be mentioned.

加えて、ロドコッカス属細菌を遺伝子組換えの方法により、さらに有用なものに改変する試みがなされている(特許文献7〜9)。例えば、ロドコッカス属細菌の遺伝子操作を効率的に推し進めるために、宿主−ベクター系の開発が進められており、新規なプラスミドの探索(特許文献10〜12)、ベクターの開発(特許文献13〜16、17〜19、非特許文献1)などが行われている。   In addition, attempts have been made to modify Rhodococcus bacteria to more useful ones by genetic recombination methods (Patent Documents 7 to 9). For example, in order to efficiently promote genetic manipulation of Rhodococcus bacteria, development of host-vector systems is underway, search for novel plasmids (Patent Documents 10 to 12), and development of vectors (Patent Documents 13 to 16) 17-19, Non-Patent Document 1) and the like.

特開平2-470号公報JP-A-2-470 特開平3-251192号公報JP-A-3-251192 欧州特許第188316号明細書European Patent No. 188316 欧州特許第204555号明細書European Patent No. 204555 欧州特許第348901号明細書European Patent No. 348901 欧州特許出願第307926号明細書European Patent Application No. 307926 特開平4-211379号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-21379 特開平6-25296号公報JP-A-6-25296 特開平6-303791号公報JP-A-6-303791 特開平4-148685号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-148685 特開平4-330287号公報JP-A-4-330287 特開平7-255484号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-255484 特開平5-64589号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-64589 特開平8-56669号公報JP-A-8-56669 米国特許第4,920,054号明細書U.S. Pat.No. 4,920,054 特開平8-173169号公報JP-A-8-173169 特開平10-248578号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-248578 特開2006-180843号公報JP 2006-180843 A 特開2006-50967号公報JP 2006-50967 Gazette

Journal of Bacteriology 170, 638-645 (1988)Journal of Bacteriology 170, 638-645 (1988)

一般的に、微生物を形質転換する際、形質転換株の選抜は、導入したプラスミドの選択マーカー(例えば、ある薬剤に対する耐性遺伝子等)により行う。しかし、宿主によってはいくつかの薬剤に対して耐性を有しているものもいるため、その微生物種で適したベクター系の有する選択マーカーの機能を宿主自体も持っている場合がある。例えば、ロドコッカス属細菌を形質転換する際、カナマイシン耐性遺伝子を選択マーカーとして有するシャトルベクターがよく使用されるが、ロドコッカス属細菌はカナマイシンに耐性を示す株も多い。上記シャトルベクターを用いてそれらカナマイシン耐性ロドコッカス属細菌を形質転換する場合、高濃度のカナマイシンで形質転換株を選抜せざるを得ず、非常に効率が悪い。   In general, when transforming a microorganism, a transformant is selected using a selection marker for the introduced plasmid (for example, a resistance gene for a certain drug). However, since some hosts have resistance to some drugs, the host itself may have the function of a selection marker possessed by a vector system suitable for the microbial species. For example, when a Rhodococcus bacterium is transformed, a shuttle vector having a kanamycin resistance gene as a selection marker is often used, but many strains of the genus Rhodococcus are resistant to kanamycin. When transforming these kanamycin-resistant Rhodococcus bacteria using the shuttle vector, it is necessary to select a transformant with a high concentration of kanamycin, which is very inefficient.

上述の場合において、プラスミド由来の選択マーカーにより、効率的な形質転換を可能にするためには、宿主微生物ゲノム上の薬剤耐性遺伝子を欠失又は不活性化し、当該薬剤に対し感受性を示すように宿主を改良すればよい。ゲノム上に存在する遺伝子を欠失又は不活性化する手法としては、相同組換え(Homologous recombination)を利用する方法が挙げられる。これは、標的遺伝子の間に他の遺伝子等を挿入して標的遺伝子を機能発現しない状態にする(不活性化)、又は、標的遺伝子の一部又は全部を含まない配列に置換することにより標的遺伝子自体を欠失させて、標的遺伝子の発現そのものを止めてしまう方法である。大腸菌や酵母などのいくつかの微生物では、効率的な相同組換え技術が確立しているため、比較的容易に標的遺伝子の欠失又は不活性化ができる。   In the above case, in order to enable efficient transformation with a selection marker derived from a plasmid, the drug resistance gene on the host microbial genome is deleted or inactivated, and is sensitive to the drug. What is necessary is just to improve a host. Examples of a technique for deleting or inactivating a gene present on the genome include a method using homologous recombination. This can be achieved by inserting another gene between the target genes so that the target gene is not functionally expressed (inactivation), or by replacing the target gene with a sequence that does not include part or all of the target gene. In this method, the gene itself is deleted to stop the expression of the target gene itself. In some microorganisms such as Escherichia coli and yeast, since efficient homologous recombination techniques have been established, the target gene can be deleted or inactivated relatively easily.

ロドコッカス属細菌において相同組換えを行う際の遺伝子導入法として、エレクトロポレーション法等が知られている。エレクトロポレーション法はロドコッカス属細菌における代表的な形質転換法であるが、相同組換えに適用した場合、ロドコッカス属細菌及びその類縁属細菌は非相同組換えが起こり易いという特徴を有しているため、目的の相同組換え株が極めて低確率でしか得られないという問題がある。相同組換えを行う際の他の遺伝子導入法としては、接合伝達を利用する方法(接合伝達法)が挙げられるが、当該方法はロドコッカス属細菌に対しては殆ど適用されていない。   An electroporation method or the like is known as a gene introduction method for homologous recombination in Rhodococcus bacteria. The electroporation method is a typical transformation method in Rhodococcus bacteria, but when applied to homologous recombination, Rhodococcus bacteria and its related bacteria have the characteristic that non-homologous recombination is likely to occur. Therefore, there is a problem that the target homologous recombination strain can be obtained only with a very low probability. Other gene introduction methods for homologous recombination include a method using conjugation transfer (conjugate transfer method), but this method is hardly applied to Rhodococcus bacteria.

従って、ロドコッカス属細菌において、標的遺伝子を効率的且つ汎用的に欠失又は不活性化する方法は確立していないため、選択マーカーとして使用し得る薬剤耐性遺伝子が欠失又は不活性化したロドコッカス属細菌、すなわち、薬剤感受性のロドコッカス属細菌は十分に得られていないのが現状である。   Therefore, since a method for efficiently or universally deleting or inactivating a target gene has not been established in Rhodococcus bacteria, Rhodococcus genus in which a drug resistance gene that can be used as a selection marker has been deleted or inactivated. At present, bacteria, that is, drug-sensitive Rhodococcus bacteria are not sufficiently obtained.

このような状況下において、より効率的且つ汎用的に薬剤耐性遺伝子が欠失又は不活性化された、当該薬剤感受性微生物の取得が望まれていた。   Under such circumstances, it has been desired to obtain a drug-sensitive microorganism in which the drug resistance gene has been deleted or inactivated more efficiently and universally.

本発明は、上記状況を考慮してなされたもので、以下に示す薬剤感受性を示すロドコッカス属細菌を提供するものである。   The present invention has been made in consideration of the above situation, and provides a Rhodococcus bacterium exhibiting the following drug sensitivity.

すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)ロドコッカス属細菌において、標的とする薬剤耐性遺伝子が欠失又は不活性化されたことにより当該薬剤に対して感受性を示す微生物。
That is, the present invention is as follows.
(1) A microorganism exhibiting sensitivity to a drug due to deletion or inactivation of a target drug resistance gene in Rhodococcus bacteria.

本発明の微生物としては、例えば、前記欠失又は不活性化が、ドナー微生物からレシピエント微生物への接合伝達を利用した、以下の工程(a)〜(d)を含む方法により行われるものが挙げられる。   Examples of the microorganism of the present invention include those in which the deletion or inactivation is performed by a method including the following steps (a) to (d) using conjugative transmission from a donor microorganism to a recipient microorganism. Can be mentioned.

(a)レシピエント微生物として、ドナー微生物生育阻害マーカーが強化されたロドコッカス属細菌を作製する工程;
(b)ドナー微生物として、(i)レシピエント微生物中の標的の薬剤耐性遺伝子とその周辺の塩基配列とを含む塩基配列において当該耐性遺伝子を欠失又は不活性化させた塩基配列領域、(ii)当該ドナー微生物において機能する接合伝達開始領域、(iii)当該ドナー微生物において機能する複製開始領域、(iv) レシピエント微生物生育阻害マーカー、及び(v)レシピエント微生物に対する条件致死遺伝子を含む、遺伝子改変用プラスミドを用いて形質転換された微生物を作製する工程;
(c)前記(b)で作製されたドナー微生物から前記(a)で作製されたレシピエント微生物への接合伝達を行うことにより、当該レシピエント微生物の形質転換体を作製する工程;並びに
(d)前記(c)で作製された形質転換体を、前記条件致死遺伝子が機能し得る培養条件で培養する工程。
(A) producing a Rhodococcus bacterium with enhanced donor microorganism growth inhibition marker as a recipient microorganism;
(B) as a donor microorganism, (i) a base sequence region in which the resistance gene is deleted or inactivated in the base sequence including the target drug resistance gene in the recipient microorganism and the surrounding base sequence, (ii A gene comprising a conjugation initiation region that functions in the donor microorganism, (iii) a replication initiation region that functions in the donor microorganism, (iv) a recipient microorganism growth inhibition marker, and (v) a conditional lethal gene for the recipient microorganism. Producing a microorganism transformed with the modifying plasmid;
(C) producing a transformant of the recipient microorganism by performing conjugation transfer from the donor microorganism produced in (b) to the recipient microorganism produced in (a); and (d ) A step of culturing the transformant prepared in (c) under a culture condition in which the conditionally lethal gene can function.

本発明の微生物において、前記ロドコッカス属細菌としては、例えば、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)又はロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)が挙げられる。   In the microorganism of the present invention, examples of the genus Rhodococcus include Rhodococcus rhodochrous or Rhodococcus erythropolis.

本発明の微生物としては、例えば、前記欠失又は不活性化された薬剤耐性遺伝子がカナマイシン耐性遺伝子であるものが挙げられる。
(2)上記(1)に記載の微生物を宿主として用いて培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することを特徴とする、タンパク質製造方法。
Examples of the microorganism of the present invention include those in which the deleted or inactivated drug resistance gene is a kanamycin resistance gene.
(2) A method for producing a protein, comprising culturing the microorganism according to (1) above as a host and collecting a target protein from the obtained culture.

本発明によれば、薬剤耐性を示すロドコッカス属細菌について、ロドコッカス属細菌ゲノム上の当該薬剤耐性遺伝子を欠失又は不活性化させた当該薬剤感受性微生物(当該薬剤感受性ロドコッカス細菌)を提供することができる。例えば、カナマイシン耐性遺伝子をマーカーとして有するシャトルベクターを用いて形質転換株を作製する場合であれば、本発明の薬剤感受性微生物の一態様としてのカナマイシン感受性株を使用することにより、従来のように高濃度のカナマイシンで組換え株を選抜する必要はなくなり、低濃度のカナマイシン含有培地を用いて、より効率的に形質転換株を得ることができる。また、欠失させた薬剤耐性遺伝子を導入したベクター系を構築し、当該薬剤耐性遺伝子を選択マーカーとして活用することも可能になる。よって、本発明の薬剤感受性微生物を形質転換用宿主として用いることにより、より効率的な物質生産等が行い得るようになるため、本発明は、産業的にみても極めて優れたものである。   According to the present invention, for a Rhodococcus bacterium exhibiting drug resistance, it is possible to provide the drug-sensitive microorganism (the drug-sensitive Rhodococcus bacterium) in which the drug resistance gene on the Rhodococcus genome is deleted or inactivated. it can. For example, if a transformant is prepared using a shuttle vector having a kanamycin resistance gene as a marker, the kanamycin sensitive strain as one embodiment of the drug sensitive microorganism of the present invention can be used to increase the There is no need to select a recombinant strain at a concentration of kanamycin, and a transformant can be obtained more efficiently using a medium containing a low concentration of kanamycin. It is also possible to construct a vector system in which a deleted drug resistance gene is introduced and to use the drug resistance gene as a selection marker. Therefore, the use of the drug-sensitive microorganism of the present invention as a transformation host enables more efficient substance production and the like, so that the present invention is extremely excellent from an industrial viewpoint.

本発明によりRhodococcus属細菌のカナマイシン耐性遺伝子を欠失させる際の各工程における、当該細菌ゲノム上で起こる相同組換え等について示した概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic shown about the homologous recombination etc. which occur on the said bacterial genome in each process at the time of deleting the kanamycin resistance gene of Rhodococcus genus bacteria by this invention. 遺伝子改変用プラスミドpKM043の遺伝子地図を示す図である。It is a figure which shows the gene map of plasmid pKM043 for gene modification. (A)カナマイシン感受性株RhΔKm-01を単離することに成功した結果を示す図である。(B)RhΔKm-01株においてカナマイシン耐性遺伝子長約0.5 kbに相当する領域がゲノムから欠失していることを確認した結果を示す図である。(A) It is a figure which shows the result of having succeeded in isolating kanamycin sensitivity strain | stump | stock Rh (DELTA) Km-01. (B) It is a figure which shows the result of having confirmed that the area | region corresponding to kanamycin resistance gene length about 0.5 kb is deleted from the genome in Rh (DELTA) Km-01 strain | stump | stock. (A)カナマイシン感受性株RhΔKm-10を単離することに成功した結果を示す図である。(B)RhΔKm-10のゲノムからカナマイシン耐性遺伝子が欠失していることを確認した結果を示す図である。(A) It is a figure which shows the result of having succeeded in isolating kanamycin sensitivity strain | stump | stock Rh (DELTA) Km-10. (B) It is a figure which shows the result of having confirmed that the kanamycin resistance gene has been deleted from the genome of RhΔKm-10.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, the scope of the present invention can be appropriately changed and implemented without departing from the spirit of the present invention.

なお、本明細書において引用された全ての刊行物、例えば先行技術文献、及び公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み込まれる。

1.薬剤に対し感受性を示す微生物
本発明に係る薬剤に対し感受性を示す微生物、すなわち、薬剤に対し感受性を示すロドコッカス属細菌(以下、「本発明の微生物」又は「薬剤感受性株」ということがある)は、前述した通りある薬剤に対する耐性を有するロドコッカス属細菌において、当該薬剤に対する耐性を獲得するために必要な遺伝子(以下、「標的とする薬剤耐性遺伝子」)が欠失又は不活性化された変異株である。
It should be noted that all publications cited in the present specification, for example, prior art documents, publications, patent publications and other patent documents are incorporated herein by reference.

1. Microorganisms showing sensitivity to drugs Microorganisms showing sensitivity to drugs according to the present invention, that is, Rhodococcus bacteria showing sensitivity to drugs (hereinafter sometimes referred to as "microorganisms of the present invention" or "drug-sensitive strains") Is a mutation in which a gene required to acquire resistance to a drug (hereinafter referred to as “target drug resistance gene”) is deleted or inactivated in a Rhodococcus bacterium having resistance to a drug as described above. Is a stock.

ここで、薬剤に対し感受性を示すとは、薬剤含有培地において、ロドコッカス属細菌が生育できないことをいう。また、薬剤に耐性を示すとは、薬剤含有培地においてもロドコッカス属細菌が十分に生育できることをいう。   Here, being sensitive to a drug means that Rhodococcus bacteria cannot grow in the drug-containing medium. In addition, “tolerance to a drug” means that Rhodococcus bacteria can sufficiently grow even in a drug-containing medium.

ロドコッカス属細菌としては、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J1、M8(SU1731814)、M33(VKM Ac-1515D)、ATCC 184、ATCC 999、ATCC 4001、ATCC 4273、ATCC 4276、ATCC 9356、ATCC 12483、ATCC 12674、ATCC 13808、ATCC 14341、ATCC 14347、ATCC 14350、ATCC 15905、ATCC 15998、ATCC 17041、ATCC 17043、ATCC 17895、ATCC 19067、ATCC 19149、ATCC 19150、ATCC 21243、ATCC 21291、ATCC 21785、ATCC 21924、ATCC 21999、ATCC 29670、ATCC 29672、ATCC 29675、ATCC 33258、ATCC 33275、ATCC 39484、IFO 3338、IFO 14894、JCM 3202、NCIMB 11215、NCIMB 11216、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)PR4(NBRC 100887)、NBRC 12320、NBRC 15567、NBRC 16296、IFM 155、DSM 743、DSM 9675、DSM 43200、JCM 6821、JCM 6822、JCM 6823、JCM 6824、JCM 6827、DSM 11397、DSM 44522、JCM 2895、JCM 2893、JCM 2894、IAM 1400、IAM 1503、ロドコッカス・オパカス(Rhodococcus opacus)B4等が挙げられる。   As Rhodococcus bacteria, Rhodococcus rhodochrous J1, M8 (SU1731814), M33 (VKM Ac-1515D), ATCC 184, ATCC 999, ATCC 4001, ATCC 4273, ATCC 4276, ATCC 9356, ATCC 12483, ATCC 12674, ATCC 13808, ATCC 14341, ATCC 14347, ATCC 14350, ATCC 15905, ATCC 15998, ATCC 17041, ATCC 17043, ATCC 17895, ATCC 19067, ATCC 19149, ATCC 19150, ATCC 21243, ATCC 21291, ATCC 21785, ATCC 21924, ATCC 21999, ATCC 29670, ATCC 29672, ATCC 29675, ATCC 33258, ATCC 33275, ATCC 39484, IFO 3338, IFO 14894, JCM 3202, NCIMB 11215, NCIMB 11216, Rhodococcus erythropolis PR4 (NBRC 100887), NBRC 12320, NBRC 15567, NBRC 16296, IFM 155, DSM 743, DSM 9675, DSM 43200, JCM 6821, JCM 6822, JCM 6823, JCM 6824, JCM 6827, DSM 11397, DSM 44522, JCM 2895, JCM 2893, JCM 2894 , IAM 1400, IAM 1503, Rhodococcus opacus B4, etc. It is.

標的とする薬剤耐性遺伝子としては、例えば、アミノグリコシド系抗生物質耐性遺伝子、β-ラクタム系抗生物質耐性遺伝子、クロラムフェニコール系抗生物質耐性遺伝子、テトラサイクリン系抗生物質耐性遺伝子等が挙げられる。   Examples of target drug resistance genes include aminoglycoside antibiotic resistance genes, β-lactam antibiotic resistance genes, chloramphenicol antibiotic resistance genes, tetracycline antibiotic resistance genes, and the like.

ここで、アミノグリコシド系抗生物質耐性遺伝子としては、カナマイシン及びネオマイシン耐性遺伝子であるアミノグリコシド3'-ホスホトランスフェラーゼ等のリン酸転移酵素遺伝子群、ストレプトマイシン耐性遺伝子であるアミノグリコシド3'-アデニリルトランスフェラーゼ等のヌクレオチジル転移酵素遺伝子群、アセチル転移酵素遺伝子群が挙げられる。   Here, aminoglycoside antibiotic resistance genes include phosphotransferase gene groups such as aminoglycoside 3′-phosphotransferase, which is a kanamycin and neomycin resistance gene, and nucleotides such as aminoglycoside 3′-adenylyltransferase, which is a streptomycin resistance gene. Examples include a gill transferase gene group and an acetyltransferase gene group.

β-ラクタム系抗生物質耐性遺伝子としては、β-ラクタマーゼ遺伝子が挙げられる。   Examples of β-lactam antibiotic resistance genes include β-lactamase genes.

クロラムフェニコール系抗生物質耐性遺伝子としては、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子が挙げられる。   Examples of chloramphenicol antibiotic resistance genes include chloramphenicol acetyltransferase genes.

テトラサイクリン系抗生物質耐性遺伝子としては、トランスポゾンTn10由来テトラサイクリン耐性遺伝子が挙げられる。   Examples of tetracycline antibiotic resistance genes include transposon Tn10-derived tetracycline resistance genes.

また、ある薬剤に対し耐性を有するロドコッカス属細菌の中には、薬剤の修飾等による無毒化、又は細胞外への排出機能等を担う薬剤耐性遺伝子を有しているわけではなく、薬剤の標的である酵素自体が薬剤に対する耐性(薬剤抵抗性)を持つことにより、結果として薬剤耐性を示す株もある。この場合は、例えば、上記薬剤抵抗性酵素を、近縁種等の有する感受性酵素(非抵抗性酵素)に置換することにより、薬剤感受性株にすることも可能である。この場合も、薬剤耐性が発揮できなくなった、すなわち、薬剤耐性が不活性化したと考えられるため、本発明における薬剤耐性遺伝子の不活性化の範疇に入る。薬剤抵抗性を示す酵素としては、例えば、トリメトプリム耐性ジヒドロキシ葉酸レダクターゼ等が挙げられる。

2.薬剤に対し感受性を示す微生物の製造方法
標的とする薬剤耐性遺伝子を欠失又は不活性化する方法は限定されず、如何なる方法を適用してもよい。例えば、当該遺伝子又はその周辺配列と相同な配列を有するプラスミドを形質転換する方法を用いることができる。形質転換の方法としては、エレクトロポレーション法や接合伝達法が使用できる。
In addition, some Rhodococcus bacteria having resistance to a certain drug do not have a drug resistance gene responsible for detoxification by the modification of the drug or the like, or the function of discharging to the outside of the cell. Some strains exhibit drug resistance as a result of the resistance of the enzyme itself to the drug (drug resistance). In this case, for example, a drug-sensitive strain can be obtained by replacing the drug-resistant enzyme with a sensitive enzyme (non-resistant enzyme) such as a related species. Also in this case, since it is considered that the drug resistance can no longer be exhibited, that is, the drug resistance is inactivated, it falls within the category of inactivation of the drug resistance gene in the present invention. Examples of the enzyme exhibiting drug resistance include trimethoprim resistant dihydroxyfolate reductase.

2. A method for producing a microorganism exhibiting sensitivity to a drug The method for deleting or inactivating a drug resistance gene as a target is not limited, and any method may be applied. For example, a method of transforming a plasmid having a sequence homologous to the gene or its peripheral sequence can be used. As a transformation method, an electroporation method or a junction transfer method can be used.

上記欠失又は不活性化する方法については、本発明では以下の方法が特に好ましい。   As for the above-mentioned deletion or inactivation method, the following method is particularly preferred in the present invention.

すなわち、ドナー微生物からレシピエント微生物への接合伝達を利用した、以下の工程(a)〜(d)を含む方法により、本発明の微生物が得られることが好ましい。なお、当該製造方法は、ドナー微生物からレシピエント微生物への接合伝達を利用した形質転換方法を用いることを含む、標的とする薬剤耐性遺伝子の欠失又は不活性化方法であって、以下の工程(a)〜(d)を含むことを特徴とする方法ということもできる。

(a)レシピエント微生物として、ドナー微生物生育阻害マーカーが強化されたロドコッカス属細菌を作製する工程;
(b)ドナー微生物として、下記(i)〜(v):
(i)レシピエント微生物中の標的とする薬剤耐性遺伝子とその周辺の塩基配列とを含む塩基配列において当該耐性遺伝子を欠失又は不活性化させた塩基配列領域、
(ii)当該ドナー微生物において機能する接合伝達開始領域、
(iii)当該ドナー微生物において機能する複製開始領域、
(iv) レシピエント微生物生育阻害マーカー、及び
(v)レシピエント微生物に対する条件致死遺伝子
を含む、遺伝子改変用プラスミドを用いて形質転換された微生物を作製する工程;
(c)工程(b)で作製されたドナー微生物から工程(a)で作製されたレシピエント微生物への接合伝達を行うことにより、当該レシピエント微生物の形質転換体を作製する工程;並びに
(d)工程(c)で作製された形質転換体を、前記条件致死遺伝子が機能し得る培養条件で培養する工程。

上記欠失又は不活性化方法においてレシピエントとして使用するロドコッカス属細菌は、限定はされないが、前述したカナマイシン耐性を有するものが例示できる。
That is, it is preferable that the microorganism of the present invention can be obtained by a method including the following steps (a) to (d) using the conjugate transmission from the donor microorganism to the recipient microorganism. The production method is a method for deleting or inactivating a target drug resistance gene, including the use of a transformation method utilizing conjugative transfer from a donor microorganism to a recipient microorganism. It can be said that the method includes (a) to (d).

(A) producing a Rhodococcus bacterium with enhanced donor microorganism growth inhibition marker as a recipient microorganism;
(B) As a donor microorganism, the following (i) to (v):
(i) a base sequence region in which the resistance gene is deleted or inactivated in the base sequence including the target drug resistance gene in the recipient microorganism and the surrounding base sequence;
(ii) a junction transmission initiation region that functions in the donor microorganism;
(iii) a replication initiation region that functions in the donor microorganism,
(iv) a recipient microbial growth inhibition marker, and
(v) producing a microorganism transformed with a plasmid for genetic modification containing a conditionally lethal gene for the recipient microorganism;
(C) producing a transformant of the recipient microorganism by performing conjugative transfer from the donor microorganism produced in step (b) to the recipient microorganism produced in step (a); and (d ) A step of culturing the transformant prepared in the step (c) under a culture condition in which the conditionally lethal gene can function.

The Rhodococcus bacterium used as a recipient in the above deletion or inactivation method is not limited, and examples thereof include those having the kanamycin resistance described above.

接合伝達を用いた遺伝子欠失又は不活性化を行う場合、ドナーとなる微生物の組換え株(ドナー微生物)とレシピエントとなる微生物(レシピエント微生物)の非組換え株の双方の生育を阻害しなければならないため、2種類の選択マーカー(ドナー微生物生育阻害マーカー及びレシピエント微生物生育阻害マーカー)が必要である。ドナー微生物生育阻害マーカーはレシピエント微生物自体が有している必要がある。レシピエント微生物生育阻害マーカーは、遺伝子改変用プラスミド中に含まれている必要がある。両マーカーの詳細については、下記の各工程において説明する。

2.1. 工程(a)
工程(a)では、ドナー微生物生育阻害マーカーが強化されたロドコッカス属細菌を作製する。
In the case of gene deletion or inactivation using conjugative transfer, the growth of both the recombinant strain of the donor microorganism (donor microorganism) and the non-recombinant strain of the recipient microorganism (recipient microorganism) is inhibited. Therefore, two kinds of selection markers (donor microbial growth inhibition marker and recipient microbial growth inhibition marker) are necessary. The donor microorganism growth inhibition marker must be possessed by the recipient microorganism itself. The recipient microorganism growth inhibition marker needs to be contained in the plasmid for genetic modification. Details of both markers will be described in the following steps.

2.1. Process (a)
In step (a), Rhodococcus bacteria with enhanced donor microorganism growth inhibition markers are prepared.

上述の理由から、レシピエントとなるロドコッカス属細菌にはドナー微生物の生育を阻害するための薬剤耐性マーカー(ドナー微生物生育阻害マーカー)が必要である。よって、標的とする薬剤耐性遺伝子が関与する薬剤耐性以外の薬剤耐性を有していない、又は薬剤耐性の乏しいロドコッカス属細菌を使用する場合、ドナー微生物生育阻害マーカーとして機能しうる、薬剤選択可能な程度の十分な薬剤耐性を有する変異株の作製が必要となる。   For the reasons described above, a Rhodococcus bacterium as a recipient needs a drug resistance marker (donor microorganism growth inhibition marker) for inhibiting the growth of a donor microorganism. Therefore, when a Rhodococcus bacterium that does not have drug resistance other than drug resistance involving the target drug resistance gene or has poor drug resistance is used, the drug can be selected and can function as a donor microbial growth inhibition marker. It is necessary to produce mutants having sufficient drug resistance.

ここで、ドナー微生物生育阻害用の薬剤としては、接合伝達時にドナーとして用いる微生物(ドナー微生物)の有する薬剤耐性を考慮し、ドナー微生物が感受性を示す薬剤を選択することが好ましい。当該薬剤としては、クロラムフェニコール、アンピシリン、カナマイシン、トリメトプリム、ゲンタマイシン、ナルジクス酸、カルベニシン、チオストレプトン、テトラサイクリン、ストレプトマイシン等が好ましく、クロラムフェニコール、アンピシリンがより好ましい。   Here, as a drug for inhibiting the growth of donor microorganisms, it is preferable to select a drug that is sensitive to the donor microorganism in consideration of the drug resistance of the microorganism (donor microorganism) used as the donor during conjugation transmission. As the drug, chloramphenicol, ampicillin, kanamycin, trimethoprim, gentamicin, naldicric acid, carbenicine, thiostrepton, tetracycline, streptomycin, etc. are preferable, and chloramphenicol and ampicillin are more preferable.

ドナー微生物生育阻害マーカーが強化されたレシピエント微生物を作製する方法としては、特に限定はされないが、例えば、(イ)自然変異誘発法、(ロ)紫外線照射や変異誘発剤を用いる突然変異誘発法、(ハ)あらかじめ遺伝子改変用プラスミドとは別の、抗生物質耐性獲得用のプラスミドを導入する方法等が好ましく挙げられ、中でも自然変異誘発法がより好ましい。   There are no particular limitations on the method for producing a recipient microorganism with enhanced donor microorganism growth inhibition markers. For example, (i) natural mutagenesis, (b) mutagenesis using ultraviolet irradiation or a mutagen. (C) A method of introducing a plasmid for acquiring antibiotic resistance, which is different from the plasmid for genetic modification in advance, is preferred, and the natural mutagenesis method is more preferred.

自然変異誘発法は、所望の薬剤を含有する培地中で対象とする微生物を継代培養等することにより、もともとは当該培地中で生育不可又は困難な微生物に自然変異を誘発させて、より高濃度の薬剤を含有する当該培地中でも生育し得る株を取得する方法である。   The natural mutagenesis method is a method in which a target microorganism is originally subcultured in a medium containing a desired drug to induce spontaneous mutation in a microorganism that is originally impossible or difficult to grow in the medium. This is a method for obtaining a strain that can grow even in the medium containing a drug of a concentration.

レシピエント微生物となるロドコッカス属細菌の薬剤耐性をどの程度まで薬剤耐性を強化するかは、使用するロドコッカス属細菌の種類、ドナー微生物及び選択する薬剤により異なるため適宜調整することができるが、レシピエント微生物(ロドコッカス属細菌)の生育が抑制されず、且つ、ドナー微生物の生育が十分阻害される薬剤濃度を基準に強化することが好ましい。例えば、レシピエント微生物としてのロドコッカス属細菌に対して、ドナー微生物として大腸菌を、選択用薬剤としてクロラムフェニコールを用いる場合、自然突然変異により、クロラムフェニコール30〜200 mg/L、好ましくは50〜200 mg/Lを含有する培地において生育可能なロドコッカス属細菌(クロラムフェニコール耐性強化株)を得ることが望ましい。

2.2. 工程(b)
工程(b)では、接合伝達に供するドナー微生物として、所定の遺伝子改変用プラスミドを用いて形質転換された微生物を作製する。遺伝子改変用プラスミド、すなわちレシピエント微生物中の標的とする薬剤耐性遺伝子を欠失又は不活性化するためのプラスミドとしては、前述の(i)〜(v)の構成(遺伝子・塩基配列等)を含むものを用いる。
The degree to which the drug resistance of Rhodococcus bacteria, which are recipient microorganisms, is to be enhanced depends on the type of Rhodococcus bacteria used, the donor microorganism, and the drug to be selected. It is preferable to reinforce based on a drug concentration at which the growth of microorganisms (Rhodococcus bacteria) is not suppressed and the growth of donor microorganisms is sufficiently inhibited. For example, when using Escherichia coli as a donor microorganism and chloramphenicol as a selective agent for Rhodococcus bacteria as a recipient microorganism, chloramphenicol 30 to 200 mg / L, preferably by natural mutation It is desirable to obtain Rhodococcus bacteria (chloramphenicol resistant strain) that can grow in a medium containing 50 to 200 mg / L.

2.2. Process (b)
In step (b), a microorganism transformed with a predetermined gene modifying plasmid is prepared as a donor microorganism to be used for conjugation transmission. As a plasmid for gene modification, that is, a plasmid for deleting or inactivating a target drug resistance gene in a recipient microorganism, the above-described configurations (i) to (v) (gene / base sequence, etc.) Use what is included.

ドナー微生物からレシピエント微生物にプラスミドを伝達するためには、oriTに加え、mob遺伝子及びtra遺伝子(群)が最小限必要である。mobはoriT特異的ニック酵素をコードする遺伝子で、この酵素がoriTに働くことによりドナー微生物からレシピエント微生物への(遺伝子改変プラスミドの)移行が開始される。traは多数の遺伝子群の総称で、性繊毛形成、接合管形成、接合制御に関与する遺伝子群で構成されている。mob遺伝子及びtra遺伝子(群)は必ずしも遺伝子改変プラスミド上になくてもよく、別のプラスミド(ヘルパープラスミド)、もしくはドナーとなる微生物ゲノム上に組み込まれていてもよい(蛋白質 核酸 酵素, vol. 38, p. 60-68 (1993))。   In order to transfer the plasmid from the donor microorganism to the recipient microorganism, in addition to oriT, the mob gene and tra gene (s) are minimally required. mob is a gene encoding an oriT-specific nick enzyme, and when this enzyme acts on oriT, transfer from the donor microorganism to the recipient microorganism (of the genetically modified plasmid) is initiated. tra is a general term for a large number of gene groups, and is composed of gene groups involved in sex cilia formation, junction tube formation, and junction control. The mob gene and tra gene (s) do not necessarily have to be on the genetically modified plasmid, but may be integrated on another plasmid (helper plasmid) or on the donor microbial genome (protein nucleic acid enzyme, vol. 38). , p. 60-68 (1993)).

本発明の製造方法において、ドナー微生物としては、上記レシピエント微生物と接合伝達可能な微生物であればよく、限定されないが、上記の接合伝達に最低限必要な構成要件を満たしている必要がある。従って、使用する遺伝子改変用プラスミド上にoriT 、mob遺伝子及びtra遺伝子(群)が一通り備わっている場合は、それぞれが機能しうる微生物であれば特に限定されないが、使用する遺伝子改変用プラスミド上にoriTのみが備わっている場合は、oriTに対応するmob遺伝子及びtra遺伝子(群)を保有する微生物を用いる必要がある。ドナーとなる微生物と遺伝子改変用プラスミドの組み合わせとしては、例えば、大腸菌S17-1とpK19mobの組み合わせが好ましい。大腸菌S17-1のゲノム上には、プラスミドRP4由来のtra遺伝子(群)が、pK19mobにはRP4由来のoriT 、mob遺伝子がそれぞれ備わっているため、ドナー微生物として使用可能である。   In the production method of the present invention, the donor microorganism may be any microorganism that can be conjugated and transferred to the recipient microorganism, and is not limited. However, the donor microorganism needs to satisfy the minimum requirements for the conjugated transfer. Therefore, when the oriT, mob gene, and tra gene (s) are provided on the gene modification plasmid to be used, there is no particular limitation as long as each can function, but on the gene modification plasmid to be used. If only oriT is provided in the microorganism, it is necessary to use a microorganism having the mob gene and tra gene (s) corresponding to oriT. As a combination of a microorganism serving as a donor and a plasmid for gene modification, for example, a combination of E. coli S17-1 and pK19mob is preferable. Since the E. coli S17-1 genome has the tra gene (s) derived from plasmid RP4 and pK19mob has the RP4-derived oriT and mob genes, respectively, it can be used as a donor microorganism.

ここで、前記(i)の配列は、(改変の対象とする)ロドコッカス属細菌中の標的とする薬剤耐性遺伝子と当該遺伝子の周辺の塩基配列とを含む塩基配列において、当該遺伝子を欠失又は不活性化させた塩基配列領域である。   Here, the sequence (i) is a nucleotide sequence including a drug resistance gene to be targeted in Rhodococcus bacteria (to be modified) and a nucleotide sequence around the gene, or the gene is deleted or This is an inactivated base sequence region.

レシピエント微生物のゲノムから、標的とする薬剤耐性遺伝子と当該遺伝子の周辺の塩基配列とを含む塩基配列の単離(クローニング)は、遺伝子ライブラリー作製やPCR等の公知技術を用いて行うことができる。   Isolation (cloning) of the base sequence including the target drug resistance gene and the base sequence around the gene from the genome of the recipient microorganism can be performed using known techniques such as gene library preparation and PCR. it can.

なお、標的とする薬剤耐性遺伝子の周辺の塩基配列としては限定されないが、当該ロドコッカス属細菌ゲノムとの相同領域(標的遺伝子周辺の塩基配列)が長いほどより効率よく相同組換えを起こすことが出来るため、クローニングに支障が出ない範囲でより長い配列を用いることが好ましい。   Although the base sequence around the target drug resistance gene is not limited, the longer the homologous region (base sequence around the target gene) with the Rhodococcus genome, the more efficiently homologous recombination can occur. Therefore, it is preferable to use a longer sequence within a range that does not hinder cloning.

例えば、当該遺伝子の上流及び下流の相同領域がそれぞれ100〜3000 bpの塩基配列を含む配列であることが好ましく、より好ましくは500〜2000 bpの塩基配列を含む配列である。単離した塩基配列を用いて、前述(i)を作製する方法は特に限定されず、PCR法や制限酵素を用いた標的遺伝子部分の切除又は置換等の公知技術を用いて行うことができる。   For example, the homologous region upstream and downstream of the gene is preferably a sequence containing a base sequence of 100 to 3000 bp, more preferably a sequence containing a base sequence of 500 to 2000 bp. The method for preparing the above (i) using the isolated base sequence is not particularly limited, and can be performed using a known technique such as PCR method or excision or replacement of a target gene portion using a restriction enzyme.

欠失された遺伝子としては、ロドコッカス属細菌のゲノムにコードされる標的とする薬剤耐性遺伝子の一部又は全部が欠失されたもの、プロモーター配列の一部又は全部が欠失されたもの、当該遺伝子の発現調節に関連する遺伝子が存在する場合は、その一部又は全部が欠失されたものなどが挙げられ、これらの欠失された領域は単独でもよいし複数を組み合わせたものでもよい。   The deleted genes include those in which part or all of the target drug resistance gene encoded in the genome of Rhodococcus bacteria is deleted, part or all of the promoter sequence is deleted, In the case where there is a gene related to the regulation of gene expression, a part or all of the gene is deleted. These deleted regions may be used alone or in combination.

不活性化された遺伝子としては、ロドコッカス属細菌のゲノムにコードされる標的とする薬剤耐性遺伝子若しくは当該遺伝子の発現調節に関連する遺伝子の内部に、外来遺伝子、例えは薬剤耐性遺伝子等を導入し、本来の機能を発現しない遺伝子に改変されたもの、又は薬剤抵抗性酵素の遺伝子を薬剤非抵抗性酵素の遺伝子に置換することにより薬剤非抵抗酵素が発現するようにしたもの等が挙げられる。   As an inactivated gene, a foreign gene such as a drug resistance gene is introduced into the target drug resistance gene encoded in the genome of the genus Rhodococcus or a gene related to regulation of the expression of the gene. Examples thereof include those modified to a gene that does not express the original function, or those in which the drug non-resistant enzyme is expressed by substituting the gene of the drug resistant enzyme with the gene of the drug non-resistant enzyme.

薬剤非抵抗性酵素としては、菌体内において薬剤抵抗性酵素と同様の機能を果たすが、対象の薬剤に対しては感受性を示す酵素であれば限定されないが、ロドコッカス属細菌もしくはその近縁種由来のものが好ましい。   The non-drug resistant enzyme has the same function as the drug resistant enzyme in the cell, but is not limited as long as it is sensitive to the target drug, but it is derived from Rhodococcus bacteria or related species. Are preferred.

前記(ii)の接合伝達開始領域は、使用するドナー微生物中において接合伝達の開始点となる塩基配列を含む領域であればよく、特に限定されない。例えば、Fプラスミド由来の接合伝達開始領域を含む配列、プラスミドR6K由来のoriT、プラスミドRP4由来のoriTが好ましい。   The junction transmission start region of (ii) is not particularly limited as long as it includes a base sequence serving as a junction transmission start point in the donor microorganism to be used. For example, a sequence containing a junction transfer initiation region derived from F plasmid, oriT derived from plasmid R6K, oriT derived from plasmid RP4 is preferable.

前記(iii)の複製開始領域は、使用するドナー微生物中において前記遺伝子改変用プラスミドの自己複製起点として機能し得る塩基配列を含む領域であればよく、特に限定はされない。例えば、プラスミドpMB1及び広宿主域プラスミドRK2由来の複製開始点並びにその派生物等を含む領域の使用が好ましい。   The replication initiation region (iii) is not particularly limited as long as it contains a base sequence that can function as a self-replication origin of the gene-modifying plasmid in the donor microorganism used. For example, it is preferable to use a region containing the replication origin derived from plasmid pMB1 and broad host range plasmid RK2, and derivatives thereof.

前記(iv)のレシピエント微生物生育阻害マーカーは、接合伝達に供するレシピエント微生物(ロドコッカス属細菌)が感受性を示す薬剤に対する耐性遺伝子であることが好ましい。標的とする薬剤耐性遺伝子と当該生育阻害マーカーが同一の機能を有するものである場合は、標的とする薬剤耐性遺伝子のみでは耐性を獲得できない高濃度薬剤を用いることで、目的の組換え株(相同組換え株)を取得することも可能である。耐性遺伝子としては、例えば、カナマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ゲンタマイシン耐性遺伝子、チオストレプトン耐性遺伝子、カルベニシン耐性遺伝子等が好ましく挙げられ、中でもカナマイシン耐性遺伝子がより好ましい。   The recipient microorganism growth inhibition marker (iv) is preferably a resistance gene for a drug to which the recipient microorganism (Rhodococcus genus) used for conjugation transmission is sensitive. If the target drug resistance gene and the growth inhibition marker have the same function, the target recombinant strain (homologous) can be obtained by using a high concentration drug that cannot acquire resistance only with the target drug resistance gene. It is also possible to obtain a recombinant strain. Preferred examples of the resistance gene include a kanamycin resistance gene, an ampicillin resistance gene, a gentamicin resistance gene, a thiostrepton resistance gene, a carbenicin resistance gene, and the like. Among these, the kanamycin resistance gene is more preferable.

前記(v)の条件致死遺伝子は、レシピエント微生物のゲノム上に導入され、且つある特定条件下にさらされた場合に、当該微生物を死に至らしめる作用を有し得る遺伝子であればよい。例えば、sacB遺伝子が好ましく挙げられる。sacB遺伝子は、当該遺伝子を保有し発現する微生物(例えばロドコッカス属細菌等)をスクロース含有培地で培養した場合に、スクロースを基質とし当該微生物に対して致死作用を有する有害物質を産生する酵素をコードする遺伝子である。   The conditional lethal gene (v) may be a gene that can be introduced into the genome of a recipient microorganism and can have the effect of causing the microorganism to die when exposed to a specific condition. For example, the sacB gene is preferable. The sacB gene encodes an enzyme that produces a harmful substance having a lethal effect on a microorganism using sucrose as a substrate when a microorganism (for example, Rhodococcus genus bacteria) possessing and expressing the gene is cultured in a sucrose-containing medium. It is a gene to do.

接合伝達に用いる前記遺伝子改変用プラスミドは、如何なるベクターをベースとして構築されたものであってもよく、その種類は特に限定はされない。使用するベクターとしては、例えば、pBR322、pSC101、pACYC184、pACYC177、pTrc99A、pUC18、pUC19、pUC118、pUC119、pHSG298、pHSG299、pSP64、pSP65、pGEM-3、pGEM-3Z、pGEM-3Zf(-)、pGEM-4p、GEM-4Z、Bluescript M13+、Bluescript M13-、pK19mob、pK18mob、pK18mobsacB等が挙げられる。中でも、プラスミド内部に既にRP4由来のoriT及びmobを有しているpK19mob、pK18mob、pK18mobsacB(Schaefer等, Gene, vol. 45, p. 69-73(1994))を用いることがより好ましい。

前記遺伝子改変用プラスミドにおける(i)〜(v)の構成は、その配置については特に限定されず、如何なる順番で配置されていてもよい。前記(i)〜(v)の構成を含む遺伝子改変用プラスミドの構築は、公知の遺伝子組換え技術を用いて実施することができる。
The gene-modifying plasmid used for conjugation transfer may be constructed based on any vector, and the kind thereof is not particularly limited. Examples of the vector to be used include pBR322, pSC101, pACYC184, pACYC177, pTrc99A, pUC18, pUC19, pUC118, pUC119, pHSG298, pHSG299, pSP64, pSP65, pGEM-3, pGEM-3Z, pGEM-3Zf (-), pGEM -4p, GEM-4Z, Bluescript M13 +, Bluescript M13-, pK19mob, pK18mob, pK18mobsacB and the like. Among them, it is more preferable to use pK19mob, pK18mob, and pK18mobsacB (Schaefer et al., Gene, vol. 45, p. 69-73 (1994)) that already have RP4-derived oriT and mob inside the plasmid.

The configurations of (i) to (v) in the plasmid for gene modification are not particularly limited with respect to the arrangement, and may be arranged in any order. The construction of the plasmid for gene modification including the structures (i) to (v) can be performed using a known gene recombination technique.

工程(b)では、上述したような各構成を有する遺伝子改変用プラスミドをドナーとして用いる微生物内に導入して形質転換された微生物、すなわち接合伝達に供するドナー微生物を作製する。その際、形質転換の方法としては、エレクトロポレーション法や塩化カルシウム法等の、微生物の形質転換方法として公知の方法を用いることができる。

2.3. 工程(c)
工程(c)では、工程(b)で得られたドナー微生物から工程(a)で得られたレシピエント微生物への接合伝達を行う。通常は、ドナー微生物及びレシピエント微生物のそれぞれの菌体懸濁液を混合し、適当なプレート培地(LB培地等)上に均一に広げて、両微生物の接合を行わせる。当該接合においては、ドナー微生物中の遺伝子改変用プラスミドがレシピエント微生物内に移動し、レシピエント微生物のゲノムと上記プラスミドとの相同配列で相同組換えが起こり、遺伝子改変用プラスミドの一部又は大部分が当該レシピエント微生物のゲノム上に導入される。この接合により、レシピエント微生物の形質転換体、すなわち相同組換え株が作製される。
In the step (b), a genetically modified plasmid having each of the above-described structures is introduced into a microorganism used as a donor to produce a transformed microorganism, that is, a donor microorganism used for conjugation transmission. At this time, as a transformation method, a method known as a transformation method for microorganisms, such as an electroporation method or a calcium chloride method, can be used.

2.3. Process (c)
In step (c), conjugation transfer from the donor microorganism obtained in step (b) to the recipient microorganism obtained in step (a) is performed. Usually, the cell suspensions of the donor microorganism and the recipient microorganism are mixed and spread uniformly on an appropriate plate medium (LB medium or the like) to allow the two microorganisms to be joined. In this conjugation, the gene modification plasmid in the donor microorganism moves into the recipient microorganism, homologous recombination occurs in the homologous sequence of the recipient microorganism's genome and the above plasmid, and a part or large portion of the gene modification plasmid is generated. A portion is introduced onto the genome of the recipient microorganism. By this conjugation, a transformant of the recipient microorganism, that is, a homologous recombinant strain is produced.

本工程(c)における所望の相同組換え株は、1重交差により標的遺伝子の上流又は下流に当該遺伝子改変用プラスミドが導入されたものである。所望の相同組換え株であるかどうかの確認は、レシピエント微生物自体の薬剤耐性、及び前記遺伝子改変用プラスミド由来の薬剤耐性を利用して行うことができる。具体的には、両薬剤を含む培地(例えば、カナマイシン及びクロラムフェニコール含有培地)において上記接合後の微生物を培養することにより、所望の相同組換え株を選択することができる。

2.4. 工程(d)
工程(d)では、工程(c)で作製されたレシピエント微生物の相同組換え株(相同組換え微生物)を、前記遺伝子改変用プラスミド由来の条件致死遺伝子が機能し得る培養条件で培養する。条件致死遺伝子が機能し得る培養条件としては、条件致死遺伝子が機能する限り、特に限定はされない。例えば、条件致死遺伝子がsacB遺伝子の場合は、スクロース含有培地を用いた培養が用いられる。
The desired homologous recombination strain in this step (c) is one in which the gene-modifying plasmid is introduced upstream or downstream of the target gene by single crossover. Confirmation of whether or not the desired homologous recombination strain can be performed by utilizing the drug resistance of the recipient microorganism itself and the drug resistance derived from the gene modification plasmid. Specifically, a desired homologous recombination strain can be selected by culturing the microorganism after conjugation in a medium containing both drugs (for example, a medium containing kanamycin and chloramphenicol).

2.4. Process (d)
In the step (d), the homologous recombination strain (the homologous recombination microorganism) of the recipient microorganism produced in the step (c) is cultured under a culture condition in which the conditional lethal gene derived from the gene modifying plasmid can function. The culture conditions under which the conditional lethal gene can function are not particularly limited as long as the conditional lethal gene functions. For example, when the conditional lethal gene is the sacB gene, culture using a sucrose-containing medium is used.

当該培養においては、上記条件致死遺伝子を有する相同組換え微生物は生育困難であるため、当該微生物のゲノム上から2度目の相同組換えにより上記条件致死遺伝子、薬剤耐性遺伝子、接合伝達開始領域、複製開始領域を含む遺伝子改変用プラスミド由来の塩基配列領域が除かれた(脱落した)ロドコッカス属細菌を得ることができる。   In this culture, the homologous recombination microorganism having the conditionally lethal gene is difficult to grow, so the conditionally lethal gene, drug resistance gene, conjugation transfer initiation region, replication by the second homologous recombination from the genome of the microorganism. A Rhodococcus bacterium from which the base sequence region derived from the plasmid for gene modification including the initiation region is removed (dropped out) can be obtained.

ただし、当該培養により得られた微生物の中には、レシピエント微生物中の標的の薬剤耐性遺伝子が、当初の目的通り欠失又は不活性化しているものと、そうでないもの(上記脱落の際の相同組換えにより元の薬剤耐性遺伝子の機能が復活したもの)が含まれている。よって、通常は、さらに別の培養条件でも培養し、所望の形質転換微生物を選択することができる。   However, among the microorganisms obtained by the culture, the target drug resistance gene in the recipient microorganism has been deleted or inactivated as originally intended, and those that are not (in the case of the above dropout). In which the function of the original drug resistance gene has been restored by homologous recombination). Therefore, the desired transformed microorganism can usually be selected by further culturing under different culture conditions.

別の培養条件としては、上記薬剤遺伝子の機能を確認し得る培養条件での培養が好ましく、より詳細には、当該薬剤を含有する培地で培養したときに生育が不可又は著しく困難な株が、所望のロドコッカス属細菌、すなわち本発明の微生物(当該薬剤感受性株)として選択することができる。また、レシピエント微生物からゲノムを抽出し、当該改変領域の配列を解析することにより、所望の微生物を選択することもできる。   As another culture condition, culture under culture conditions capable of confirming the function of the drug gene is preferred, and more specifically, a strain that is impossible or extremely difficult to grow when cultured in a medium containing the drug, It can be selected as a desired Rhodococcus bacterium, that is, the microorganism of the present invention (the drug-sensitive strain). In addition, a desired microorganism can be selected by extracting a genome from a recipient microorganism and analyzing the sequence of the modified region.

上述した工程(a)〜(d)を含む方法本発明により得られた薬物感受性微生物(詳しくは、薬物感受性ロドコッカス属細菌)は、上記の通り、ゲノム上に遺伝子改変用プラスミドの痕跡が残らないため、本発明の工程(b)〜(d)を繰り返し行うことにより、同一の株を複数回改変することが可能である。

3.タンパク質の製造方法
本発明においては、前述したロドコッカス属細菌の薬剤感受性株を宿主として用いて培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することを特徴とする、タンパク質の製造方法を提供することができる。宿主として用いる当該感受性株は、あるタンパク質を高発現するプラスミド、例えば、アクリルアミド製造用触媒であるニトリルヒドラターゼ等を発現し得る発現ベクターが別途導入された形質転換体として使用される。
Method comprising the steps (a) to (d) described above As described above, the drug-sensitive microorganism obtained by the present invention (specifically, a drug-sensitive Rhodococcus bacterium) does not leave a trace of a gene-modifying plasmid on its genome. Therefore, it is possible to modify the same strain a plurality of times by repeatedly performing the steps (b) to (d) of the present invention.

3. Protein production method The present invention provides a method for producing a protein, characterized by culturing using the aforementioned drug-sensitive strain of Rhodococcus bacteria as a host and collecting the target protein from the resulting culture. Can do. The sensitive strain used as a host is used as a transformant into which an expression vector capable of expressing a plasmid that highly expresses a certain protein, for example, nitrile hydratase, which is a catalyst for acrylamide production, is separately introduced.

上記タンパク質の製造方法において、微生物を培養する方法は、通常の方法に従って行うことができる。   In the method for producing a protein, the method for culturing a microorganism can be performed according to a usual method.

微生物を培養する培地としては、微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、微生物の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類、ヘキサン、デカン、ドデカン、テトラデカン等の炭化水素類が挙げられる。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、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸若しくは有機酸のアンモニウム塩又はその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー等が挙げられる。無機物としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅若しくは炭酸カルシウム等が挙げられる。   As a medium for cultivating microorganisms, any medium can be used as long as it contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by microorganisms and can efficiently cultivate microorganisms. It may be used. Examples of the carbon source include carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, alcohols such as ethanol and propanol, and hydrocarbons such as hexane, decane, dodecane and tetradecane. Examples of the nitrogen source include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium salts of organic acids such as ammonium phosphate or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor, and the like. Examples of the inorganic substance include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate.

培養条件は、限定はされないが、例えば、10℃〜45℃、好ましくは10℃〜40℃の温度下で、5〜120時間、好ましくは5〜100時間程度行うことができる。また、場合により、本培養に先立ち、少量の前培養を行うこともできる。   Although culture conditions are not limited, For example, it can carry out at the temperature of 10 to 45 degreeC, Preferably it is 10 to 40 degreeC for 5 to 120 hours, Preferably it is about 5 to 100 hours. In some cases, a small amount of pre-culture can be performed prior to the main culture.

例えば、ロドコッカス属細菌の形質転換体を宿主として用いて培養する場合は、振盪培養又は通気攪拌培養などの好気的条件下、4〜40℃、好ましくは20〜35℃で行うことが好ましい。培養は、無機酸又は有機酸、アルカリ溶液等を用いて適時pH調整を行うことが好ましい。   For example, when culturing using a transformant of Rhodococcus bacteria as a host, it is preferably carried out at 4 to 40 ° C., preferably 20 to 35 ° C. under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture. The culture is preferably timely adjusted with an inorganic or organic acid, an alkaline solution or the like.

また、培養中に当該形質転換体から発現ベクターの脱落を防ぐために、必要に応じて薬剤選択マーカーによる選択圧をかけた状態で培養してもよい。例えば、カナマイシン耐性遺伝子を含むベクターで形質転換した形質転換体を培養する場合、培養中に必要に応じてカナマイシンを培地に添加してもよい。   Further, in order to prevent the expression vector from falling off from the transformant during culturing, the culturing may be performed in a state where selective pressure is applied by a drug selection marker as necessary. For example, when a transformant transformed with a vector containing a kanamycin resistance gene is cultured, kanamycin may be added to the medium as needed during the culture.

上記のように、宿主となる微生物の性質に合った適当な培養条件で培養すると、高収率で異種タンパク質(目的タンパク質)を上記培養物中、すなわち、培養上清、培養菌体、又は菌体の破砕物の少なくともいずれかに蓄積することができる。これら、異種タンパク質を含有する溶液を「培養物」と称する。   As described above, when cultured under an appropriate culture condition that matches the properties of the host microorganism, the heterologous protein (target protein) can be obtained in a high yield in the culture, that is, the culture supernatant, the cultured cells, or the bacteria. It can accumulate in at least one of the crushed material. These solutions containing heterologous proteins are referred to as “cultures”.

培養後、目的タンパク質が菌体内に生産される場合には、菌体のまま目的タンパク質を用いることもできるし、あるいは菌体を破砕することにより、目的タンパク質を採取することもできる。いずれの場合にも、必要であれば、遠心分離や膜ろ過などの固液分離操作により、培地除去及び洗浄を行うことができる。遠心分離は、菌体を沈降させる遠心力が供給できるものであれば特に限定されることはなく、円筒型や分離板型などを利用することができる。遠心力としては、例えば、500G〜20,000G程度で行うことができる。また、膜ろ過は、目的とする固液分離を達成できれば、精密ろ過(MF)膜、限外ろ過(UF)膜いずれでもよいが、通常、精密ろ過(MF)膜を用いることが好ましい。   When the target protein is produced in the microbial cells after culturing, the target protein can be used as it is, or the target protein can be collected by crushing the microbial cells. In either case, if necessary, the medium can be removed and washed by solid-liquid separation operations such as centrifugation and membrane filtration. Centrifugation is not particularly limited as long as it can supply centrifugal force for sedimentation of bacterial cells, and a cylindrical shape, a separation plate shape, or the like can be used. As a centrifugal force, it can carry out at about 500G-20,000G, for example. The membrane filtration may be either a microfiltration (MF) membrane or an ultrafiltration (UF) membrane as long as the desired solid-liquid separation can be achieved, but it is usually preferable to use a microfiltration (MF) membrane.

なお、菌体を破砕することにより、目的タンパク質を採取することもできる。菌体の破砕方法としては、超音波処理、フレンチプレスやホモジナイザーによる高圧処理、ビーズミルによる磨砕処理、衝撃破砕装置による衝突処理、リゾチーム、セルラーゼ、ペクチナーゼ等を用いる酵素処理、凍結融解処理、低張液処理、ファージによる溶菌誘導処理等が挙げられ、いずれかの方法を単独又は必要に応じ組み合わせて利用することができる。   The target protein can also be collected by disrupting the cells. Cell disruption methods include ultrasonic treatment, high-pressure treatment using a French press or homogenizer, grinding treatment using a bead mill, collision treatment using an impact crushing device, enzyme treatment using lysozyme, cellulase, pectinase, etc., freeze-thawing treatment, hypotonic treatment Examples include liquid treatment, lysis induction treatment with phage, and the like, and any of these methods can be used alone or in combination as necessary.

一方、目的タンパク質が菌体外に生産される場合には、培養液をそのまま使用するか、上述したような遠心分離やろ過等により菌体を除去する。その後、必要に応じて硫安沈澱による抽出等により前記培養物中から目的タンパク質を採取し、さらに必要に応じて透析、各種クロマトグラフィー(ゲルろ過、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等)を単独又は適宜組み合わせて用いることにより、精製することもできる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
On the other hand, when the target protein is produced outside the cells, the culture solution is used as it is, or the cells are removed by centrifugation, filtration or the like as described above. Thereafter, if necessary, the target protein is collected from the culture by extraction with ammonium sulfate precipitation, and further, if necessary, dialysis, various chromatography (gel filtration, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc.) alone or It can also be purified by using a suitable combination.

Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

カナマイシン耐性遺伝子欠失用プラスミドpKM043の構築(遺伝子改変用プラスミドの製造)
pDNR-1r(Clontech Laboratories社製)中のsacB遺伝子を、NspV切断サ
イトを付加したプライマーSAC-01(配列番号1)及びSAC-02(配列番号2)を使用したPCRにより増幅し、約1.9 kbのsacB遺伝子断片を得た。増幅条件は以下の通りである。
Construction of plasmid pKM043 for kanamycin resistance gene deletion (production of plasmid for gene modification)
The sacB gene in pDNR-1r (manufactured by Clontech Laboratories) was amplified by PCR using primers SAC-01 (SEQ ID NO: 1) and SAC-02 (SEQ ID NO: 2) to which an NspV cleavage site was added, and about 1.9 kb A sacB gene fragment was obtained. Amplification conditions are as follows.


プライマー:
SAC-01: 5'- GGTTCGAATACCTGCCGTTCACTATTATTTAGTG -3' (配列番号1)
SAC-02: 5'- GGTTCGAATCGGCATTTTCTTTTGCGTTTTTATTTG -3'(配列番号2)

反応液組成:
滅菌水 22 μl
2×PrimeSTAR(タカラバイオ社製) 25 μl
SAC-01(配列番号1) 1 μl
SAC-02(配列番号2) 1 μl
pDNR-1r(clontech社製)(100倍希釈) 1 μl
総量 50 μl

温度サイクル:
98℃ 10秒、55℃ 15秒及び72℃ 150秒の反応を30サイクル

sacB遺伝子断片を制限酵素NspV(タカラバイオ社製)で消化後、pK19mob(ナ
ショナルバイオリソースプロジェクトから分譲可能(ナショナルバイオリソースプロジェクトE. coli strain Cloning Vectorコレクション))のNspVサイトに接続し、sacB遺
伝子がカナマイシン耐性遺伝子の下流且つ同方向に導入されたプラスミドpK19mobsacB1を構築した。

Primer:
SAC-01: 5'-GGTTCGAATACCTGCCGTTCACTATTATTTAGTG-3 '(SEQ ID NO: 1)
SAC-02: 5'- GGTTCGAATCGGCATTTTCTTTTGCGTTTTTATTTG -3 '(SEQ ID NO: 2)

Reaction solution composition:
Sterile water 22 μl
2 x PrimeSTAR (Takara Bio) 25 μl
SAC-01 (SEQ ID NO: 1) 1 μl
SAC-02 (SEQ ID NO: 2) 1 μl
pDNR-1r (manufactured by clontech) (100-fold dilution) 1 μl
Total volume 50 μl

Temperature cycle:
30 cycles of reaction at 98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 15 seconds and 72 ° C for 150 seconds

After digesting the sacB gene fragment with the restriction enzyme NspV (Takara Bio), it is connected to the NspV site of pK19mob (available from the National BioResource Project (National BioResource Project E. coli strain Cloning Vector Collection)), and the sacB gene is resistant to kanamycin A plasmid pK19mobsacB1 introduced downstream of the gene and in the same direction was constructed.

ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)KM-02(産業技術総合研究所特許生物寄託センター;受託番号:FERM P-14457)を100 mlのMY培地(0.5% polypeptone、0.3% bact yeast extract、0.3% malt extract)に植菌し、30℃にて振盪培養したものを、Saito and Miura の方法(Biochim. Biophys. Acta 72, 619 (1963))によりゲノムを分離した。KM-02のゲノムを制限酵素EcoRIにより不完全
消化したものをpTrc99マルチクローニングサイト内に挿入し、プラスミドライブラリーを製造した。プラスミドライブラリーにより大腸菌JM109を形質転換し、カナマイシン硫酸塩(40μg/ml)とIPTG(イソプロピル−β−チオガラクトシド)(1mM)を含むLBプレート(1% Bact tryptone、0.5% bact yeast extract、1% NaCl、1.5%寒天)を用いてカナマイシン耐性を示す形質転換株を選択した。本形質転換株からプラスミドを抽出し、pKM031と命名した。
Rhodococcus rhodochrous KM-02 (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center; Accession Number: FERM P-14457) in 100 ml of MY medium (0.5% polypeptone, 0.3% bact yeast extract, 0.3% malt extract ) And shake-cultured at 30 ° C., the genome was isolated by the method of Saito and Miura (Biochim. Biophys. Acta 72, 619 (1963)). A plasmid library was prepared by inserting the KM-02 genome incompletely digested with the restriction enzyme EcoRI into the pTrc99 multicloning site. E. coli JM109 was transformed with the plasmid library, and LB plate (1% Bact tryptone, 0.5% bact yeast extract, 1%) containing kanamycin sulfate (40 μg / ml) and IPTG (isopropyl-β-thiogalactoside) (1 mM) A transformant showing kanamycin resistance was selected using NaCl, 1.5% agar). A plasmid was extracted from this transformant and named pKM031.

pKM031を制限酵素HindIII(タカラバイオ社製)で切断し、KM-02株由来のカナマ
イシン耐性遺伝子とその周辺配列を含む約3.3 kbの断片をpUC18のHindIIIサイトに
挿入したプラスミドpKM041を構築した。
pKM031 was cleaved with the restriction enzyme HindIII (manufactured by Takara Bio Inc.) to construct a plasmid pKM041 in which a fragment of about 3.3 kb containing the kanamycin resistance gene derived from the KM-02 strain and its peripheral sequence was inserted into the HindIII site of pUC18.

pKM041内部のカナマイシン耐性遺伝子全長(約0.5 kb)を欠失させ、プラスミドpKM042を得た。欠失は、欠失させたい領域の両側に10数塩基ずつアニールするように設計したプライマーKMD-01(配列番号3)及びKMD-02(配列番号4)を使用したPCRにより行った。PCRの増幅条件は以下の通りである。

プライマー:
KMD-01: 5'-GACCATTGTTCCAGGTCGACTGGGACGAGT-3'(配列番号3)
KMD-02: 5'-ACTCGTCCCAGTCGACCTGGAACAATGGTC-3'(配列番号4)

反応液組成:
滅菌水 38.5 μl
10×PfuTurbo buffer 5 μl
dNTP(25 mM each) 3 μl
KMD-01(配列番号3) 1 μl
KMD-02(配列番号4) 1 μl
pKM041 1.5 μl
PfuTurbo(STRATAGENE社製) 1 μl
総量 50 μl

温度サイクル:
95℃ 60秒の反応を1サイクル、95℃ 50秒、60℃ 50秒及 び72℃ 16分の反応を30サイクル、72℃ 7分の反応を1サイクル

pKM042を制限酵素HindIIIで切断し、カナマイシン耐性遺伝子周辺配列約2.8 kb(
カナマイシン耐性遺伝子が欠失したもの)をpK19mobsacB1のHindIIIサイトに挿入したプ
ラスミドpKM043を構築した(図2参照)。
The entire length (about 0.5 kb) of the kanamycin resistance gene in pKM041 was deleted to obtain plasmid pKM042. Deletion was performed by PCR using primers KMD-01 (SEQ ID NO: 3) and KMD-02 (SEQ ID NO: 4) designed to anneal 10 bases on both sides of the region to be deleted. PCR amplification conditions are as follows.

Primer:
KMD-01: 5'-GACCATTGTTCCAGGTCGACTGGGACGAGT-3 '(SEQ ID NO: 3)
KMD-02: 5'-ACTCGTCCCAGTCGACCTGGAACAATGGTC-3 '(SEQ ID NO: 4)

Reaction solution composition:
Sterile water 38.5 μl
10 × PfuTurbo buffer 5 μl
dNTP (25 mM each) 3 μl
KMD-01 (SEQ ID NO: 3) 1 μl
KMD-02 (SEQ ID NO: 4) 1 μl
pKM041 1.5 μl
PfuTurbo (STRATAGENE) 1 μl
Total volume 50 μl

Temperature cycle:
95 ° C 60 seconds reaction 1 cycle, 95 ° C 50 seconds, 60 ° C 50 seconds and 72 ° C 16 minutes reaction 30 cycles, 72 ° C 7 minutes reaction 1 cycle

pKM042 was cleaved with the restriction enzyme HindIII, and the sequence around the kanamycin resistance gene was about 2.8 kb (
Plasmid pKM043 was constructed in which the kanamycin resistance gene deleted) was inserted into the HindIII site of pK19mobsacB1 (see FIG. 2).

上記プラスミドpKM043製造手順において、制限酵素により切断したDNA断片及びPCR産物の精製にはGFX PCR DNA band and Gel Band Purification kit(GE Healthcare社製)を、DNA同士の接続にはDNA Ligation Kit <Mighty Mix>(タカラバイオ社製)を、プラスミドの抽出にはQIAprep miniprep kit(QIAGEN社製)を用いた。
In the above plasmid pKM043 production procedure, GFX PCR DNA band and Gel Band Purification kit (manufactured by GE Healthcare) is used for purification of DNA fragments and PCR products cleaved by restriction enzymes, and DNA Ligation Kit <Mighty Mix for DNA-to-DNA connection. > (Manufactured by Takara Bio Inc.), and QIAprep miniprep kit (manufactured by QIAGEN) was used for plasmid extraction.

自然変異導入による薬剤耐性強化変異株: RhCm SR -01株の製造(レシピエント微生物の製造)
ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC 12674株を、より高濃度のクロラムフェニコールを含む培地に継代培養することにより自然変異を誘発し、200 mg/Lのクロラムフェニコールに耐性を示す変異株RhCmSR-01株を単離した。継代培養の詳細は下記の通りである。
Drug resistance-enhanced mutant with natural mutagenesis: Production of RhCm SR- 01 strain (production of recipient microorganism)
Rhodococcus rhodochrous ATCC 12674 strain is subcultured in a medium containing a higher concentration of chloramphenicol to induce spontaneous mutation and tolerant to 200 mg / L chloramphenicol Strain RhCm SR- 01 strain was isolated. Details of the subculture are as follows.


ATCC 12674株を10 mg/Lクロラムフェニコールを含むMYKプレート(0.5% polypeptone、0.3% bact yeast extract、0.3% malt extract、0.2% KH2PO4、0.2% K2HPO4、1.5%寒天)に植菌し、30℃で3日間培養した。生育したコロニーを、10 mg/Lクロラムフェニコールを含むMYK培地(0.5% polypeptone、0.3% bact yeast extract、0.3% malt extract、0.2% KH2PO4、0.2% K2HPO4)に植菌し、30℃、200rpmで2日間培養した。次に、上記培養液を40 mg/Lクロラムフェニコールを含むMYK培地に0.1%植菌し、30℃、200rpmで2日間培養した。

ATCC 12674 strain MYK plate containing 10 mg / L chloramphenicol (0.5% polypeptone, 0.3% bact yeast extract, 0.3% malt extract, 0.2% KH 2 PO 4 , 0.2% K 2 HPO 4 , 1.5% agar) And inoculated at 30 ° C. for 3 days. The grown colonies were inoculated into MYK medium (0.5% polypeptone, 0.3% bact yeast extract, 0.3% malt extract, 0.2% KH 2 PO 4 , 0.2% K 2 HPO 4 ) containing 10 mg / L chloramphenicol. And cultured for 2 days at 30 ° C. and 200 rpm. Next, 0.1% of the culture solution was inoculated into MYK medium containing 40 mg / L chloramphenicol and cultured at 30 ° C. and 200 rpm for 2 days.

クロラムフェニコール濃度を次第に高めながら継代培養を繰り返し、最終的に培養液を200 mg/Lクロラムフェニコールを含むMYKプレートに植菌した。継代培養時、生育速度が遅い場合は、培養日数を2〜3日延長した。継代培養回数は4回である(クロラムフェニコール含有量:10、40、100、200(mg/ml)の順に継代)。出現したコロニーを200 mg/Lクロラムフェニコールを含むMYKプレートに更に2回植菌してシングルコロニー化することにより、RhCmSR-01株を単離した。 The subculture was repeated while gradually increasing the chloramphenicol concentration, and finally the culture solution was inoculated on a MYK plate containing 200 mg / L chloramphenicol. If the growth rate was slow during subculture, the number of days of culture was extended by 2-3 days. The number of subcultures is 4 (chloramphenicol content: subculture in the order of 10, 40, 100, 200 (mg / ml)). The appearing colony was further inoculated twice on a MYK plate containing 200 mg / L chloramphenicol to form a single colony, thereby isolating the RhCm SR- 01 strain.

ATCC 12674株のカナマイシン感受性株: RhΔKm-01株の製造
大腸菌(Escherichia coli)S17-1λpirをpKM043により形質転換し、50 mg/Lカナマイシン硫酸塩含有LBプレートにて37℃で一晩生育させた。S17-1λpir/pKM043をLB培地に懸濁後、遠心分離(室温、4500ppm、2 min)を行い、菌体を回収した後、LBで一度洗浄し、LBに再懸濁した。
ATCC 12674 Kanamycin-sensitive strain: Production of RhΔKm-01 strain Escherichia coli S17-1λpir was transformed with pKM043 and grown overnight at 37 ° C. on a 50 mg / L kanamycin sulfate-containing LB plate. S17-1λpir / pKM043 was suspended in LB medium, centrifuged (room temperature, 4500 ppm, 2 min), and the cells were collected, washed once with LB, and resuspended in LB.

RhCmSR-01をMYKプレート上にひき、30℃で3日間培養した。MYKプレート上のコロニーを数十個程度かきとり0.9% NaClに懸濁後、遠心分離(室温、15000ppm、2 min)を行い、菌体を回収した後、0.9% NaClで一度洗浄し、LBに再懸濁した。 RhCm SR- 01 was plated on a MYK plate and cultured at 30 ° C. for 3 days. About tens of colonies on the MYK plate are scraped off and suspended in 0.9% NaCl, centrifuged (room temperature, 15000 ppm, 2 min), and the cells are collected, washed once with 0.9% NaCl, and reconstituted in LB. Suspended.

上記2種類の懸濁液を1対1の割合で穏やかに混合した後、LBプレート上に植菌し、30℃で一晩培養した(pKM043の接合伝達)。標的遺伝子と選択マーカーの一つが共にカナマイシン耐性遺伝子であるため、通常野生株が生育できないカナマイシン濃度での選抜を実施した。実際の選抜には、カナマイシン硫酸塩200 mg/L 及びクロラムフェニコール50 mg/L含有MYKプレート(0.5% polypeptone、0.3% bact yeast extract、0.3% malt extract、0.2% KH2PO4、0.2% K2HPO4、1.5%寒天)を使用した。 The two suspensions were gently mixed at a ratio of 1: 1, inoculated on an LB plate, and cultured overnight at 30 ° C. (conjugate transfer of pKM043). Since one of the target gene and the selectable marker is a kanamycin resistance gene, selection was performed at a kanamycin concentration at which a wild strain cannot normally grow. For actual selection, a MYK plate (0.5% polypeptone, 0.3% bact yeast extract, 0.3% malt extract, 0.2% KH 2 PO 4 , 0.2%) containing kanamycin sulfate 200 mg / L and chloramphenicol 50 mg / L K 2 HPO 4 , 1.5% agar) was used.

プラスミドpKM043がゲノム内に相同組換えにより導入されていることをPCR法により確認した後、10%ショ糖を含むMYKプレートにて培養することにより(sacB対抗選択系(WO 01/31050)を使用)、pK19mobsacB1由来配列をATCC 12674ゲノム上から取り除いた。カナマイシン含有LBプレート上でのレプリカプレーティングにより、10 mg/L カナマイシン硫酸塩含有条件下では生育できないカナマイシン感受性株RhΔKm-01を単離することに成功した(図3A参照)。PCR法により野生株とRhΔKm-01株のゲノム分析を実施した結果、RhΔKm-01株においてカナマイシン耐性遺伝子長約0.5 kbに相当する領域がゲノムから欠失していることが確認できた(図3B参照)。   After confirming by plasmid PCR that plasmid pKM043 has been introduced into the genome by homologous recombination, use sacB counter-selection system (WO 01/31050) by culturing on MYK plate containing 10% sucrose ), The pK19mobsacB1-derived sequence was removed from the ATCC 12674 genome. By replica plating on a kanamycin-containing LB plate, a kanamycin sensitive strain RhΔKm-01 that could not grow under conditions containing 10 mg / L kanamycin sulfate was successfully isolated (see FIG. 3A). As a result of genome analysis of the wild strain and the RhΔKm-01 strain by PCR, it was confirmed that the region corresponding to the kanamycin resistance gene length of about 0.5 kb was deleted from the genome in the RhΔKm-01 strain (FIG. 3B). reference).

他のカナマイシン耐性ロドコッカス属細菌への適用
DB上で全ゲノム配列が公開されているロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)PR4(製品評価技術基盤機構生物遺伝資源部門;受託番号:NBRC 100887)もATCC 12674がもつカナマイシン耐性遺伝子のホモログを有する。ホモロジー検索の結果、両株のカナマイシン耐性遺伝子が96.1%一致(塩基配列)という高い相同性を示したため、pKM043を用いた遺伝子欠失を実施した。各段階における培養時のベースとなる培地にはLB又はLBプレートを使用した。
Application to other kanamycin-resistant Rhodococcus bacteria
Rhodococcus erythropolis PR4 (Biological Resource Division, National Institute of Technology and Evaluation; Accession Number: NBRC 100887), whose entire genome sequence is published on DB, also has a homolog of the kanamycin resistance gene possessed by ATCC 12674. As a result of the homology search, the kanamycin resistance genes of both strains showed high homology of 96.1% match (base sequence), so gene deletion using pKM043 was performed. LB or an LB plate was used as a base medium for culturing at each stage.

PR4も他のATCC 12674と同様に微弱なクロラムフェニコール耐性を持つことが確認できたため、実施例2と同様の方法と同様の方法により、120 mg/L Cmに対して耐性を示す変異株RhCmSR-09を製造し、単離した。継代培養回数は7回である(クロラムフェニコール含有量:10、20、30、60、80、100、120(mg/ml)の順に継代)。 Since PR4 was also confirmed to have weak chloramphenicol resistance like other ATCC 12674, a mutant strain showing resistance to 120 mg / L Cm in the same manner as in Example 2. RhCm SR- 09 was prepared and isolated. The number of subcultures is 7 (chloramphenicol content: passage in the order of 10, 20, 30, 60, 80, 100, 120 (mg / ml)).

実施例3と同様の方法により、カナマイシン感受性株RhΔKm-10を単離した(図4A参照)。RhΔKm-10のゲノムからカナマイシン耐性遺伝子が欠失していることを確認した(図4B参照)。   A kanamycin sensitive strain RhΔKm-10 was isolated by the same method as in Example 3 (see FIG. 4A). It was confirmed that the kanamycin resistance gene was deleted from the genome of RhΔKm-10 (see FIG. 4B).

配列番号1:合成DNA
配列番号2:合成DNA
配列番号3:合成DNA
配列番号4:合成DNA
SEQ ID NO: 1 synthetic DNA
Sequence number 2: Synthetic DNA
Sequence number 3: Synthetic DNA
Sequence number 4: Synthetic DNA

Claims (8)

ロドコッカス属細菌において標的とする薬剤耐性遺伝子が欠失又は不活性化されたことにより当該薬剤に対して感受性を示す微生物を製造する方法であって、以下の工程(a)〜(d)を含む方法により行われるものである方法:A method for producing a microorganism exhibiting sensitivity to a drug by deleting or inactivating a target drug resistance gene in Rhodococcus bacteria, comprising the following steps (a) to (d): The method that is performed by the method:
(a)レシピエント微生物として、ドナー微生物生育阻害マーカーが強化されたロドコッカス属細菌を作製する工程;  (A) producing a Rhodococcus bacterium with enhanced donor microorganism growth inhibition marker as a recipient microorganism;
(b)ドナー微生物として、(i)レシピエント微生物中の標的の薬剤耐性遺伝子とその周辺の塩基配列とを含む塩基配列において当該耐性遺伝子を欠失又は不活性化させた塩基配列領域、(ii)当該ドナー微生物において機能する接合伝達開始領域、(iii)当該ドナー微生物において機能する複製開始領域、(iv)レシピエント微生物生育阻害マーカー、及び(v)レシピエント微生物に対する条件致死遺伝子を含む、遺伝子改変用プラスミドを用いて形質転換された微生物を作製する工程;  (B) as a donor microorganism, (i) a base sequence region in which the resistance gene is deleted or inactivated in the base sequence including the target drug resistance gene in the recipient microorganism and the surrounding base sequence, (ii A gene comprising a conjugative transfer initiation region that functions in the donor microorganism, (iii) a replication initiation region that functions in the donor microorganism, (iv) a recipient microorganism growth inhibition marker, and (v) a conditional lethal gene for the recipient microorganism. Producing a microorganism transformed with the modifying plasmid;
(c)前記(b)で作製されたドナー微生物から前記(a)で作製されたレシピエント微生物への接合伝達を行うことにより、当該レシピエント微生物の形質転換体を作製する工程;並びに  (C) producing a transformant of the recipient microorganism by performing conjugation transfer from the donor microorganism produced in (b) to the recipient microorganism produced in (a); and
(d)前記(c)で作製された形質転換体を、前記条件致死遺伝子が機能し得る培養条件で培養する工程。  (D) A step of culturing the transformant prepared in (c) under a culture condition in which the conditionally lethal gene can function.
ロドコッカス属細菌が、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)又はロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)である、請求項1記載の方法。The method according to claim 1, wherein the genus Rhodococcus is Rhodococcus rhodochrous or Rhodococcus erythropolis. 欠失又は不活性化された薬剤耐性遺伝子が、カナマイシン耐性遺伝子である、請求項1又は2記載の方法。The method according to claim 1 or 2, wherein the deleted or inactivated drug resistance gene is a kanamycin resistance gene. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法により微生物を製造することと、微生物を宿主として用いて培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することとを特徴とする、タンパク質製造方法。A protein production comprising producing a microorganism by the method according to any one of claims 1 to 3, culturing the microorganism as a host, and collecting a target protein from the obtained culture. Method. ロドコッカス属細菌において、標的とする薬剤耐性遺伝子が欠失又は不活性化されたことにより当該薬剤に対して感受性を示す微生物であって、
前記欠失又は不活性化が、ドナー微生物からレシピエント微生物への接合伝達を利用した、以下の工程(a)〜(d)を含む方法により行われるものである、微生物:
(a)レシピエント微生物として、ドナー微生物生育阻害マーカーが強化されたロドコッカス属細菌を作製する工程;
(b)ドナー微生物として、(i)レシピエント微生物中の標的の薬剤耐性遺伝子とその周辺の塩基配列とを含む塩基配列において当該耐性遺伝子を欠失又は不活性化させた塩基配列領域、(ii)当該ドナー微生物において機能する接合伝達開始領域、(iii)当該ドナー微生物において機能する複製開始領域、(iv)レシピエント微生物生育阻害マーカー、及び(v)レシピエント微生物に対する条件致死遺伝子を含む、遺伝子改変用プラスミドを用いて形質転換された微生物を作製する工程;
(c)前記(b)で作製されたドナー微生物から前記(a)で作製されたレシピエント微生物への接合伝達を行うことにより、当該レシピエント微生物の形質転換体を作製する工程;並びに
(d)前記(c)で作製された形質転換体を、前記条件致死遺伝子が機能し得る培養条件で培養する工程。
In a Rhodococcus bacterium, a microorganism exhibiting sensitivity to the drug by deleting or inactivating the target drug resistance gene ,
The microorganism in which the deletion or inactivation is carried out by a method including the following steps (a) to (d) using conjugative transfer from a donor microorganism to a recipient microorganism:
(A) producing a Rhodococcus bacterium with enhanced donor microorganism growth inhibition marker as a recipient microorganism;
(B) as a donor microorganism, (i) a base sequence region in which the resistance gene is deleted or inactivated in the base sequence including the target drug resistance gene in the recipient microorganism and the surrounding base sequence, (ii A gene comprising a conjugative transfer initiation region that functions in the donor microorganism, (iii) a replication initiation region that functions in the donor microorganism, (iv) a recipient microorganism growth inhibition marker, and (v) a conditional lethal gene for the recipient microorganism. Producing a microorganism transformed with the modifying plasmid;
(C) producing a transformant of the recipient microorganism by performing conjugation transfer from the donor microorganism produced in (b) to the recipient microorganism produced in (a); and
(D) A step of culturing the transformant prepared in (c) under a culture condition in which the conditionally lethal gene can function.
ロドコッカス属細菌が、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)又はロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)である、請求項5記載の微生物。 The microorganism according to claim 5 , wherein the Rhodococcus bacterium is Rhodococcus rhodochrous or Rhodococcus erythropolis. 欠失又は不活性化された薬剤耐性遺伝子が、カナマイシン耐性遺伝子である、請求項5又は6のいずれか1項に記載の微生物 The microorganism according to any one of claims 5 and 6 , wherein the deleted or inactivated drug resistance gene is a kanamycin resistance gene . 請求項5〜7のいずれか1項に記載の微生物を宿主として用いて培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することを特徴とする、タンパク質製造方法。

A method for producing a protein, comprising culturing the microorganism according to any one of claims 5 to 7 as a host and collecting a target protein from the obtained culture.

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