JP6067204B2 - Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria - Google Patents

Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria Download PDF

Info

Publication number
JP6067204B2
JP6067204B2 JP2010096845A JP2010096845A JP6067204B2 JP 6067204 B2 JP6067204 B2 JP 6067204B2 JP 2010096845 A JP2010096845 A JP 2010096845A JP 2010096845 A JP2010096845 A JP 2010096845A JP 6067204 B2 JP6067204 B2 JP 6067204B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gene
dna fragment
linear dna
dna
fragment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010096845A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011223925A (en
Inventor
不二夫 湯
不二夫 湯
美紀 若松
美紀 若松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp, Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2010096845A priority Critical patent/JP6067204B2/en
Publication of JP2011223925A publication Critical patent/JP2011223925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6067204B2 publication Critical patent/JP6067204B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は、ロドコッカス属に属する細菌におけるゲノム領域に任意配列を有する直鎖状DNA断片を挿入する方法、前記細菌のゲノムDNAの機能をランダムに喪失させる方法、および該方法により作製されたロドコッカス属細菌株に関する。   The present invention relates to a method for inserting a linear DNA fragment having an arbitrary sequence in a genomic region in a bacterium belonging to the genus Rhodococcus, a method for randomly losing the function of genomic DNA of the bacterium, and the genus Rhodococcus produced by the method Regarding bacterial strains.

トランスポゾンをはじめとする可動性遺伝子を用いて、生物のゲノム中にランダムに挿入突然変異を起こさせた後、挿入領域を同定することにより、遺伝子の機能を探索する方法は古くから行われている(微生物においては非特許文献1を参照)。この手法は、微生物による物質生産においては、代謝系の解明を経て、より高性能な微生物の創出には欠かせない技術となっている。   The method of exploring gene function by identifying insertion regions after causing random insertion mutations in the genome of organisms using mobile genes such as transposons has long been performed. (See Non-Patent Document 1 for microorganisms). This method has become an indispensable technique for the creation of higher-performance microorganisms through the elucidation of the metabolic system in the production of substances by microorganisms.

一般的には、プラスミド上にトランスポゼース遺伝子とトランスポゼースが認識する配列を組み込んだものを用いてターゲット微生物を形質転換するという方法が利用されている。この方法では、トランスポゼースが認識する短い配列(例えばTn903の場合には、19塩基の逆位繰り返し配列)に挟まれた領域がゲノム上に挿入される。しかし、このシステムが利用可能な微生物は、プラスミドが複製可能なものにのみ限定される。このため、より広い微生物種に対応するための汎用的なシステムとして、トランスポゾンユニットを含むDNA断片と酵素トランスポゼースとの複合体を形成させ、エレクトロポレーションによりこれを導入して形質転換体を得るという方法が提案されている(非特許文献2)。   In general, a method of transforming a target microorganism using a plasmid in which a transposase gene and a sequence recognized by the transposase are incorporated on a plasmid is used. In this method, a region sandwiched between short sequences recognized by transposase (for example, an inverted repeat sequence of 19 bases in the case of Tn903) is inserted on the genome. However, the microorganisms that can use this system are limited to those that can replicate plasmids. For this reason, as a general-purpose system for dealing with a wider variety of microorganism species, a complex of a DNA fragment containing a transposon unit and an enzyme transposase is formed, and this is introduced by electroporation to obtain a transformant. A method has been proposed (Non-Patent Document 2).

ロドコッカス属に属する細菌(以下「ロドコッカス属細菌」という)においては、ノサシバエより見出されたトランスポゾンHimar1に含まれるトランスポゼース遺伝子と、トランスポゼースが認識する配列とを組み込んだプラスミドが作製され、ランダムな挿入突然変異を導入するシステムが構築された(非特許文献3)。さらに、Rhodococcus erythropolis NI86/21株より見出された挿入配列IS1415(非特許文献4)に含まれるトランスポゼース遺伝子と、トランスポゼースが認識する配列とを組み込んだプラスミドpTNRシリーズが作製され、より効率的なシステムが構築されている(非特許文献5、6)。 In bacteria belonging to the genus Rhodococcus (hereinafter referred to as "Rhodococcus bacteria"), a plasmid incorporating the transposase gene contained in the transposon Himar1 found from the flies and the sequence recognized by the transposase was prepared, and random insertion suddenly occurred. A system for introducing mutations was constructed (Non-patent Document 3). Furthermore, a plasmid pTNR series incorporating the transposase gene contained in the insertion sequence IS1415 (non-patent document 4) found from Rhodococcus erythropolis NI86 / 21 strain and the sequence recognized by the transposase has been produced, and a more efficient system Is constructed (Non-Patent Documents 5 and 6).

しかし、これらの技術において可能な突然変異の場所の数は、ランダムな挿入による1個所の突然変異のみであり、単一操作により複数の遺伝子に渡る欠失等の機能喪失をランダムに起こす技術が求められていた。   However, the number of possible mutation sites in these techniques is only one mutation by random insertion, and there is a technique that randomly causes loss of function such as deletion across multiple genes by a single operation. It was sought after.

Berg, C.M. & Berg, D.E. in Escherichia coli and Salmonella cellular and molecular biology (eds Neidhardt, F.C. et al.) 2588-2612 (ASM Press, Washington, DC;1996).Berg, C.M. & Berg, D.E.in Escherichia coli and Salmonella cellular and molecular biology (eds Neidhardt, F.C. et al.) 2588-2612 (ASM Press, Washington, DC; 1996). Goryshin IY, Jendrisak J, Hoffman LM, Meis R, Reznikoff WS. (2000) Insertional transposon mutagenesis by electroporation of released Tn5 transposition complexes. Nat Biotechnol. 18:97-100Goryshin IY, Jendrisak J, Hoffman LM, Meis R, Reznikoff WS. (2000) Insertional transposon mutagenesis by electroporation of released Tn5 transposition complexes. Nat Biotechnol. 18: 97-100 Ashour, J. and Hondalus, M.K. (2003) Phenotypic mutants of the intracellular actinomycete Rhodococcus equi created by in vivo Himar1 transposon mutagenesis. J. Bacteriol. 185: 2644-2652.Ashour, J. and Hondalus, M.K. (2003) Phenotypic mutants of the intracellular actinomycete Rhodococcus equi created by in vivo Himar1 transposon mutagenesis. J. Bacteriol. 185: 2644-2652. I Nagy, G Schoofs, J Vanderleyden, and R De Mot. (1997) Transposition of the IS21-related element IS1415 in Rhodococcus erythropolis. J. Bacteriol. 179: 4635-4638.I Nagy, G Schoofs, J Vanderleyden, and R De Mot. (1997) Transposition of the IS21-related element IS1415 in Rhodococcus erythropolis. J. Bacteriol. 179: 4635-4638. Sallam KI, Mitani Y., Tamura T. (2006) Construction of random transposition mutagensesis system in Rhodococcus erythropolis using IS1415. J. Biotechnol. 121: 13-22.Sallam KI, Mitani Y., Tamura T. (2006) Construction of random transposition mutagensesis system in Rhodococcus erythropolis using IS1415. J. Biotechnol. 121: 13-22. Sallam KI, Tamura N, Tamura T. (2007) A multipurpose transposon-based vector system mediates protein expression in Rhodococcus erythropolis. Gene386:173-82Sallam KI, Tamura N, Tamura T. (2007) A multipurpose transposon-based vector system mediates protein expression in Rhodococcus erythropolis. Gene386: 173-82

本発明は、ロドコッカス属細菌のゲノム領域に、任意配列を有する直鎖状DNA断片を挿入する方法、細胞内DNAの機能を喪失させる方法、及び該方法により作製されたロドコッカス属細菌株を提供することを目的とする。   The present invention provides a method for inserting a linear DNA fragment having an arbitrary sequence into the genome region of Rhodococcus bacteria, a method for losing the function of intracellular DNA, and a Rhodococcus strain produced by the method For the purpose.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ロドコッカス属細菌において、1つ又は複数の選択マーカー遺伝子を含む直鎖状DNA断片を用いて当該細菌を形質転換することにより、直鎖状DNA断片の挿入に伴って細胞内DNAにランダムな欠失を起こさせ得ることを見出した。また、大腸菌におけるプラスミド複製開始点を含む断片を用いることで、容易な挿入領域(欠失領域)の同定を可能とした。さらに、SacB遺伝子を含む断片を用いることにより、細胞内DNAからのランダムな欠失を繰り返し引き起こし得ることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have transformed Rhodococcus bacteria using linear DNA fragments containing one or more selectable marker genes. Thus, it was found that random deletion can be caused in intracellular DNA with the insertion of a linear DNA fragment. In addition, by using a fragment containing the plasmid replication origin in E. coli, it was possible to easily identify the insertion region (deletion region). Furthermore, it has been found that by using a fragment containing the SacB gene, random deletion from intracellular DNA can be repeatedly caused, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)ロドコッカス属に属する細菌を、任意配列を有する直鎖状DNA断片を用いて形質転換し、当該直鎖状DNAを前記細菌のゲノムに挿入する方法。
(2)さらに、前記細菌のゲノムDNAの機能をランダムに喪失させることができる、(1)に記載の方法。
(3)直鎖状DNA断片が、所望のタンパク質をコードする遺伝子、及び/又は1つ若しくは複数の選択マーカー遺伝子を含むものである(1)に記載の方法。
(4)直鎖状DNA断片が、大腸菌におけるプラスミド複製開始点を含むものである、(1)に記載の方法。
(5)プラスミド複製開始点がプラスミドpMB1及びその派生物由来のものである(4)に記載の方法。
(6)選択マーカー遺伝子が、薬剤耐性遺伝子、又は薬剤耐性遺伝子と条件致死遺伝子との組み合わせである(3)〜(5)のいずれか1項に記載の方法。
(7)薬剤耐性遺伝子がカナマイシン耐性遺伝子である(6)に記載の方法。
(8)条件致死遺伝子がsacB遺伝子である、(6)に記載の方法。
(9)前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の方法により作製された形質転換体。
(10)前記(6)〜(9)のいずれか1項に記載の方法により作製された形質転換体を、致死条件下で培養することにより、形質転換により挿入された断片の一部又は全部が脱落した株を作製する方法。
(11)前記(10)に記載の方法により作製された株。
That is, the present invention is as follows.
(1) A method in which a bacterium belonging to the genus Rhodococcus is transformed with a linear DNA fragment having an arbitrary sequence, and the linear DNA is inserted into the genome of the bacterium.
(2) The method according to (1), wherein the function of the bacterial genomic DNA can be randomly lost.
(3) The method according to (1), wherein the linear DNA fragment contains a gene encoding a desired protein and / or one or more selectable marker genes.
(4) The method according to (1), wherein the linear DNA fragment contains a plasmid replication origin in E. coli.
(5) The method according to (4), wherein the plasmid replication origin is derived from plasmid pMB1 and its derivatives.
(6) The method according to any one of (3) to (5), wherein the selection marker gene is a drug resistance gene or a combination of a drug resistance gene and a conditionally lethal gene.
(7) The method according to (6), wherein the drug resistance gene is a kanamycin resistance gene.
(8) The method according to (6), wherein the conditional lethal gene is a sacB gene.
(9) A transformant produced by the method according to any one of (1) to (8).
(10) Part or all of the fragment inserted by transformation by culturing the transformant produced by the method according to any one of (6) to (9) above under lethal conditions To produce strains that have fallen off.
(11) A strain produced by the method according to (10) above.

本発明の方法を用いることにより、ロドコッカス属細菌において、任意配列を有する直鎖状DNA断片を、当該細菌のゲノムに挿入する方法が提供することができる。また、DNA断片の挿入に付随して、細胞内DNAの機能をランダムに喪失させることができる。すなわち、DNA断片の挿入に伴って細胞内DNAのランダムな欠失を起こさせ、挿入領域の塩基配列を解析することにより容易に挿入領域及び欠失長を同定し、さらには欠失を繰り返し行うことが可能となる。   By using the method of the present invention, it is possible to provide a method for inserting a linear DNA fragment having an arbitrary sequence into the genome of a bacterium belonging to the genus Rhodococcus. Further, the function of intracellular DNA can be randomly lost along with the insertion of the DNA fragment. That is, random deletion of intracellular DNA is caused with the insertion of a DNA fragment, the insertion region and the deletion length are easily identified by analyzing the nucleotide sequence of the insertion region, and the deletion is repeated. It becomes possible.

また、本発明により数kb以上のゲノム領域の欠失も可能であり、オペロンを形成する遺伝子など、隣接する複数の遺伝子を同時に破壊することができる。このことにより、遺伝子の機能解析や微生物の改良のための技術の幅が大きく広がった。   Further, according to the present invention, deletion of a genomic region of several kb or more is possible, and a plurality of adjacent genes such as a gene that forms an operon can be simultaneously destroyed. This greatly expanded the range of technologies for gene function analysis and microorganism improvement.

MK07及びMK09の作製を示す図である。pK19Bを鋳型としてPCRによりMK07及びMK09を取得した。It is a figure which shows preparation of MK07 and MK09. MK07 and MK09 were obtained by PCR using pK19B as a template. DNA断片MK07のゲノム挿入部位の塩基配列を示す図である。It is a figure which shows the base sequence of the genome insertion site of DNA fragment MK07. DNA断片MK07のゲノム挿入部位と挿入様式を示す図である。It is a figure which shows the genome insertion site and insertion mode of DNA fragment MK07. DNA断片MK09のゲノム挿入部位の塩基配列を示す図である。It is a figure which shows the base sequence of the genome insertion site of DNA fragment MK09. DNA断片MK09のゲノム挿入部位と挿入様式を示す図である。It is a figure which shows the genome insertion site and insertion mode of DNA fragment MK09. MK10の作製を示す図である。pK19sacB1を鋳型としてPCRによりMK10を取得した。It is a figure which shows preparation of MK10. MK10 was obtained by PCR using pK19sacB1 as a template. DNA断片MK07複合体のゲノム挿入部位の塩基配列を示す図である。It is a figure which shows the base sequence of the genome insertion site of DNA fragment MK07 complex. DNA断片MK07複合体のゲノム挿入部位と挿入様式を示す図である。欠失がなく、挿入個所には9bpの重複配列が生成する(トランスポゾン型の挿入)。It is a figure which shows the genome insertion site and insertion mode of a DNA fragment MK07 complex. There is no deletion, and a 9 bp overlapping sequence is generated at the insertion site (transposon-type insertion).

以下、本発明を詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施の形態のみに限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施をすることができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The following embodiment is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention to this embodiment alone. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.

本発明は、ロドコッカス属に属する細菌を、任意配列を有する直鎖状DNA断片を用いて形質転換することにより、当該直鎖状DNAを前記細菌のゲノムに挿入する方法に関するものである。蛍光タンパク質遺伝子や各種酵素遺伝子などの様々な所望の遺伝子を直鎖状DNAに連結しておき、これを用いて細菌を形質転換するだけで当該直鎖状DNAをそのまま細菌ゲノム上に導入することができる。従って、本発明は、上記形質転換後に、直鎖状DNA又はその周辺領域の塩基配列を解析することにより、直鎖状DNA断片の前記細菌内DNAへの挿入状況を解析することが可能となる。さらに、本発明は、前記形質転換を行うことにより、直鎖状DNAのゲノムへの挿入に伴い、当該細菌の細胞内DNA(ゲノムDNA)の機能をランダムに喪失させる方法に関するものである。   The present invention relates to a method for inserting a linear DNA fragment into a bacterial genome by transforming a bacterium belonging to the genus Rhodococcus with a linear DNA fragment having an arbitrary sequence. Various desired genes such as fluorescent protein genes and various enzyme genes are linked to linear DNA, and the linear DNA is directly introduced into the bacterial genome simply by transforming bacteria using this gene. Can do. Therefore, the present invention can analyze the insertion state of the linear DNA fragment into the DNA in the bacterium by analyzing the base sequence of the linear DNA or its peripheral region after the transformation. . Furthermore, the present invention relates to a method for randomly losing the function of intracellular DNA (genomic DNA) of the bacterium as the linear DNA is inserted into the genome by performing the transformation.

(1)形質転換用DNA断片の調製
本発明において、ロドコッカス属に属する細菌に挿入する任意配列を有する直鎖状DNA断片としては、例えばランダム配列を有する核酸、有用タンパク質をコードする遺伝子、薬剤耐性遺伝子、レポーター遺伝子、遺伝子発現調節遺伝子、プロモーター配列、プラスミドDNA、バクテリオファージDNAなど、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。そして、これらのDNA断片により形質転換された株であるかどうかを確認し、取得するためには、上記DNA断片に1つ又は複数の選択マーカー遺伝子を含むものであること(例えば連結させておくこと)が好ましい。任意配列の長さは特に限定されるものではなく、100〜20,000塩基、好ましくは500〜10,000塩基、さらに好ましくは800〜3,000塩基長のものである。
(1) Preparation of DNA fragment for transformation In the present invention, examples of the linear DNA fragment having an arbitrary sequence to be inserted into a bacterium belonging to the genus Rhodococcus include, for example, nucleic acids having random sequences, genes encoding useful proteins, drug resistance Examples include genes, reporter genes, gene expression regulatory genes, promoter sequences, plasmid DNA, bacteriophage DNA, and combinations thereof. In order to confirm whether or not the strain is transformed with these DNA fragments, the DNA fragment contains one or a plurality of selectable marker genes (for example, linked). Is preferred. The length of the arbitrary sequence is not particularly limited, and is 100 to 20,000 bases, preferably 500 to 10,000 bases, more preferably 800 to 3,000 bases.

また、本発明において、機能を喪失させる態様は特に限定されるものではなく、直鎖状DNA断片のゲノム上への挿入により、その挿入部位周辺におけるDNAの機能を喪失させる態様、あるいは直鎖状DNA断片のゲノム上への挿入により、挿入部位付近のDNAの全部又は一部を欠失させる態様などがある。   In the present invention, the mode of losing the function is not particularly limited. The mode of losing the DNA function around the insertion site by inserting the linear DNA fragment into the genome, or the linear There is an embodiment in which all or part of the DNA in the vicinity of the insertion site is deleted by inserting the DNA fragment into the genome.

形質転換用DNA断片は、化学合成により得ることも可能であり、あるいはベクターから制限酵素等により切り出して得ることができる。また、ベクター内において、形質転換用DNA断片の領域に該当する領域をPCR法により増幅して調製することができる。
ベクターとしてはプラスミドベクター、バクテリオファージベクター、レトロトランスポゾンベクターなどを用いることができる。目的に応じて種々の改変を加えること、例えば既存のベクターに、選択マーカー、レポーター遺伝子やプロモーター配列などの各種遺伝子、あるいは複製起点を導入することにより、形質転換用DNA断片調製用のベクターにすることができる。
The DNA fragment for transformation can be obtained by chemical synthesis, or can be obtained by cutting out from a vector with a restriction enzyme or the like. In addition, the region corresponding to the region of the DNA fragment for transformation in the vector can be prepared by amplification by the PCR method.
As the vector, a plasmid vector, bacteriophage vector, retrotransposon vector and the like can be used. Various modifications are made according to the purpose, for example, by introducing a selection marker, various genes such as a reporter gene and a promoter sequence, or a replication origin into an existing vector to prepare a vector for preparing a DNA fragment for transformation. be able to.

既存のプラスミドベクターとしては、例えばpK18、pK19、pK18mob、pK19mob、pHSG298、pHSG299、pHSG398、pHSG399、pUC18、pUC19、pUC118、pUC119などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of existing plasmid vectors include, but are not limited to, pK18, pK19, pK18mob, pK19mob, pHSG298, pHSG299, pHSG398, pHSG399, pUC18, pUC19, pUC118, and pUC119.

本発明において使用されるDNA断片には、好ましくは1つ又は複数の選択マーカー遺伝子が含まれる。選択マーカーはポジティブセレクションに使用される薬剤耐性遺伝子、あるいは、ポジティブセレクションに使用される薬剤耐性遺伝子とネガティブセレクションに用いる条件致死遺伝子とを組み合わせて使用される。本発明においては、第1及び第2の2種類の選択マーカーを用いることが好ましい。   The DNA fragment used in the present invention preferably contains one or more selectable marker genes. The selection marker is a drug resistance gene used for positive selection, or a combination of a drug resistance gene used for positive selection and a conditional lethal gene used for negative selection. In the present invention, it is preferable to use the first and second kinds of selection markers.

第1の選択マーカーとしては、例えばカナマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、トリメトプリム耐性ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、チオストレプトン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子等が挙げられ、カナマイシン耐性遺伝子であることが好ましい。   Examples of the first selection marker include kanamycin resistance gene, neomycin resistance gene, chloramphenicol resistance gene, trimethoprim resistance dihydrofolate reductase gene, thiostrepton resistance gene, ampicillin resistance gene and the like. Preferably there is.

第1の選択マーカー遺伝子は同時に複数の遺伝子を組み合わせて用いてもよい。複数の遺伝子を組み合わせる場合は、(i) 複数個の同一の遺伝子をタンデムに連結する態様、(ii) 複数個の同一の遺伝子を任意の場所に連結する態様、(iii) 複数個の異なる種類の遺伝子をタンデムに連結する態様、(iv) 複数個の異なる種類の遺伝子を任意の場所に連結する態様、あるいは(v) 上記(i)〜(iv)の態様の組み合わせが挙げられる。   The first selectable marker gene may be used by combining a plurality of genes at the same time. When combining multiple genes, (i) a mode in which a plurality of identical genes are linked in tandem, (ii) a mode in which a plurality of identical genes are linked to an arbitrary location, (iii) a plurality of different types (Iv) a mode in which a plurality of different types of genes are linked to an arbitrary place, or (v) a combination of the above modes (i) to (iv).

第2の選択マーカーとしては、条件致死遺伝子であれば特に限定されるものではないが、例えばレバンスクラーゼ(levansucrase)活性を有する酵素をコードする遺伝子が挙げられる。このような遺伝子としては、例えばSacB遺伝子が挙げられる。   The second selectable marker is not particularly limited as long as it is a conditionally lethal gene, and examples thereof include a gene encoding an enzyme having levansucrase activity. An example of such a gene is the SacB gene.

SacB遺伝子は、レバンスクラーゼ活性を有する酵素の1つであるSacBタンパク質をコードする遺伝子である。SacBタンパク質は、スクロースを分解し、レバン(levan)を生成する。グラム陽性菌の一部やグラム陰性菌では、スクロース存在下においてSacB遺伝子が導入された細胞株を排除(ネガティブ選択)することにより、目的とする遺伝子改変細胞株を効率よく選択することが可能である(Jagar W et al., Journal of bacteriology 1992; 5462-5465、Pelicic V et al., Journal of bacteriology 1996; 1197-1199)。なお、SacB遺伝子の発現が、スクロース存在下において細胞に致死性を付与する理由は、明らかになっていない。   The SacB gene is a gene encoding a SacB protein that is one of enzymes having levansucrase activity. SacB protein breaks down sucrose to produce levan. For some Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, it is possible to efficiently select the target genetically modified cell line by eliminating (negative selection) the cell line into which the SacB gene has been introduced in the presence of sucrose. (Jagar W et al., Journal of bacteriology 1992; 5462-5465, Pelicic V et al., Journal of bacteriology 1996; 1197-1199). The reason why SacB gene expression imparts lethality to cells in the presence of sucrose has not been clarified.

SacB遺伝子と同様にレバンスクラーゼをコードする遺伝子としては、下記のものが挙げられるが、レバンスクラーゼをコードする遺伝子であれば、これらに限定されることなく用いることができる。   Examples of the gene encoding levansucrase similar to the SacB gene include the following, but any gene encoding levansucrase can be used without being limited thereto.

fefA遺伝子(accession number: AJ508391,Lactobacillus sanfranciscensis由来のレバンスクラーゼ)、lev遺伝子(accession number: Q8GGV4, Lactobacillus reuteri由来のレバンスクラーゼ)、mlft遺伝子(accession number: AAT81165, Leuconostoc mesenteroides由来のレバンスクラーゼ)、lsc遺伝子(accession number:O68609, Pseudomonas syringae由来のレバンスクラーゼ)、lsxA遺伝子(accession number:BAA93720, Gluconacetobacter xylinus由来のレバンスクラーゼ)。   fefA gene (accession number: AJ508391, levansucrase from Lactobacillus sanfranciscensis), lev gene (accession number: Q8GGV4, levansucrase from Lactobacillus reuteri), mlft gene (accession number: AAT81165, levanconostoc mesenteroides-derived levansucrase), lsc gene (Accession number: O68609, levansucrase derived from Pseudomonas syringae), lsxA gene (accession number: BAA93720, levansucrase derived from Gluconacetobacter xylinus).

複数の遺伝子を組み合わせる場合は、第1のマーカー遺伝子と同様に、(i) 複数個の同一の遺伝子をタンデムに連結する態様、(ii) 複数個の同一の遺伝子を任意の場所に連結する態様、(iii) 複数個の異なる種類の遺伝子をタンデムに連結する態様、(iv) 複数個の異なる種類の遺伝子を任意の場所に連結する態様、あるいは(v) 上記(i)〜(iv)の態様の組み合わせが挙げられる。   When combining multiple genes, as in the case of the first marker gene, (i) a mode in which a plurality of identical genes are linked in tandem, (ii) a mode in which a plurality of identical genes are linked at an arbitrary location (Iii) a mode in which a plurality of different types of genes are linked in tandem, (iv) a mode in which a plurality of different types of genes are linked to an arbitrary location, or (v) any one of (i) to (iv) above A combination of embodiments may be mentioned.

本発明において、直鎖状DNA断片には大腸菌におけるプラスミド複製開始点を含めることができる。これにより、形質転換体ゲノム上に挿入された直鎖状DNA断片を、挿入個所の周辺ゲノム配列を含む形で、大腸菌プラスミドとして回収できるようになる。
プラスミド複製開始点としては、例えばプラスミドpMB1由来のもの、広域宿主プラスミドRK2由来のもの、及びその派生物などが挙げられる。
In the present invention, the linear DNA fragment can include a plasmid replication origin in E. coli. As a result, the linear DNA fragment inserted on the transformant genome can be recovered as an E. coli plasmid in a form including the genomic sequence surrounding the insertion site.
Examples of the plasmid replication origin include those derived from plasmid pMB1, those derived from broad-area host plasmid RK2, and derivatives thereof.

(2)形質転換用DNA断片によるロドコッカス属細菌の形質転換
ロドコッカス属菌としては、例えばロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)PR4株(NBRC)、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC12674、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC17895、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC19140等が挙げられる。PR4株は、NBRC(独立行政法人製品評価技術基盤機構、生物遺伝資源部門)から、またATCC株は、アメリカンタイプカルチャーコレクションから入手できる。
(2) Transformation of Rhodococcus bacteria with DNA fragment for transformation Examples of Rhodococcus bacteria include Rhodococcus erythropolis PR4 strain (NBRC), Rhodococcus rhodochrous ATCC12674, Rhodococcus rhodochrous ATCC12674, Rhodococcus rhodochrous ATCC12674, Rhodococcus rhodochrous rhodochrous) ATCC17895, Rhodococcus rhodochrous ATCC19140, and the like. The PR4 strain is available from NBRC (National Institute of Technology and Evaluation, Biological Genetic Resources Department), and the ATCC strain is available from the American Type Culture Collection.

ロドコッカス属細菌の形質転換法は、当該細菌にDNA断片を導入する方法であれば特に限定されるものではない。例えばエレクトロポレーション法等が挙げられる。これらの形質転換手法は当分野において周知である。また、形質転換法の詳細については、「Hashimoto Y, Nishiyama M, Yu F, Watanabe I, Horinouchi S, Beppu T. (1992 ) Development of a host-vector system in a Rhodococcus strain and its use for expression of the cloned nitrile hydratase gene cluster. J Gen Microbiol. 138:1003-1010.」等を参照することができる。   The method for transforming Rhodococcus bacteria is not particularly limited as long as it is a method for introducing a DNA fragment into the bacterium. For example, electroporation method and the like can be mentioned. These transformation techniques are well known in the art. For details of the transformation method, see `` Hashimoto Y, Nishiyama M, Yu F, Watanabe I, Horinouchi S, Beppu T. (1992) Development of a host-vector system in a Rhodococcus strain and its use for expression of the Reference can be made to "cloned nitrile hydratase gene cluster. J Gen Microbiol. 138: 1003-1010."

(3)DNA断片が挿入されたゲノム領域の確認
上記の通り得られた形質転換体(「本発明の形質転換体」という)において、DNA断片が挿入されたゲノム領域を確認するためには、その確認目的の配列を含む断片をゲノムDNAから調製する必要がある。そこで本発明においては、例えば以下のように行うことができる。
(3) Confirmation of genomic region into which DNA fragment is inserted In the transformant obtained as described above (referred to as “transformant of the present invention”), in order to confirm the genomic region into which a DNA fragment has been inserted, It is necessary to prepare a fragment containing the sequence to be confirmed from genomic DNA. Therefore, in the present invention, for example, the following can be performed.

本発明の形質転換体よりゲノムDNAを調製し、適当な制限酵素により切断後、大腸菌用ベクターにライゲーション反応により結合させる。これを用いて大腸菌を形質転換し(配列の確認用の形質転換)、挿入DNA断片上の選択マーカーを用いてDNA断片が結合したベクターを含む形質転換体を得る(「確認用形質転換体」という)。   Genomic DNA is prepared from the transformant of the present invention, cleaved with an appropriate restriction enzyme, and ligated to an E. coli vector by a ligation reaction. Using this, E. coli is transformed (transformation for sequence confirmation), and a transformant containing a vector to which the DNA fragment is bound using a selection marker on the inserted DNA fragment is obtained ("conformant for confirmation"). Called).

DNA断片上にプラスミド複製開始点及びマーカー遺伝子を含む場合には、ゲノムDNAを制限酵素により切断後、セルフライゲーション反応を行うことにより環化したDNAを形成させる。DNA断片が挿入されたゲノム領域を含むものは、大腸菌プラスミドベクターの構成要素(複製開始点、マーカー遺伝子)を持っていることから、ライゲーション溶液により大腸菌を形質転換することにより、DNA断片を含む確認用形質転換体を得る。   When the DNA fragment contains a plasmid replication origin and a marker gene, the genomic DNA is cleaved with a restriction enzyme, and then a self-ligation reaction is performed to form a cyclized DNA. Those containing the genomic region into which the DNA fragment has been inserted have components of the E. coli plasmid vector (replication start point, marker gene). Confirm that the DNA fragment is contained by transforming E. coli with a ligation solution. A transformant for use is obtained.

本発明においては、直鎖状DNAの周辺領域の塩基配列を解析することにより、直鎖状DNA断片の前記細菌内DNAへの挿入状況(挿入箇所、挿入形態、挿入された箇所の遺伝子情報等)を解析することができる。   In the present invention, by analyzing the base sequence in the peripheral region of the linear DNA, the insertion state of the linear DNA fragment into the DNA in the bacterium (insertion location, insertion form, gene information of the inserted location, etc.) ) Can be analyzed.

例えば、上記のとおり作製した確認用形質転換体からは、挿入DNA断片と周辺ゲノム配列をプラスミドの形で回収する。挿入DNA断片末端領域の配列を利用して、シーケンシングプライマーを設計し、シーケンシングを行うことにより、DNA断片が挿入された個所のゲノム配列を解読する。この配列と、公開されているロドコッカス属細菌のゲノム配列情報とを比較することにより、挿入領域や欠失の長さなどを調べることができる。本発明においては、DNA断片の挿入時にゲノム上に数bpから数十kb以上の欠失が起こることが塩基配列の解析により確認できる。   For example, from the transformant for confirmation prepared as described above, the inserted DNA fragment and the surrounding genomic sequence are recovered in the form of a plasmid. A sequencing primer is designed using the sequence of the terminal region of the inserted DNA fragment, and sequencing is performed to decode the genomic sequence where the DNA fragment is inserted. By comparing this sequence with published genome sequence information of Rhodococcus bacteria, the insertion region, the length of the deletion, and the like can be examined. In the present invention, it can be confirmed by analysis of the base sequence that a deletion of several bp to several tens of kb or more occurs on the genome when a DNA fragment is inserted.

(4)SacB遺伝子を含むDNA断片が挿入された形質転換体からのDNA断片の欠落
本発明においては、上記の通り作製された形質転換体を、致死条件下で培養することにより、形質転換により挿入された断片の一部又は全部が脱落した株を作製することができる。
(4) Absence of DNA fragment from transformant inserted with DNA fragment containing SacB gene In the present invention, the transformant prepared as described above is cultured under lethal conditions, and transformed. A strain in which a part or all of the inserted fragment is dropped can be prepared.

本発明においては、任意配列をゲノム内にランダムに挿入する点に特徴があるが、上記致死条件の培養下では、sacB遺伝子を含む領域が欠失し、これに伴って挿入DNA断片の全部又は一部が欠失する。この際、挿入DNA断片の全部が欠失した場合は薬剤耐性遺伝子等の選択マーカー遺伝子の欠失も起こっており、同じ薬剤耐性遺伝子を選択マーカー遺伝子として、原理的には制限無く繰り返し形質転換を行うことができる。DNA断片の挿入時にゲノム領域の欠失が起こり、脱落時にも欠失が起こることになる。この操作を繰り返すことにより、特定の目的には不要のゲノム領域をすべて欠失させた微生物の作製が可能となる。また、挿入DNA断片の全部が欠失していなくても、薬剤耐性遺伝子等の選択マーカー遺伝子の機能が喪失していれば、上記の繰り返し操作は可能である。   In the present invention, it is characterized in that an arbitrary sequence is randomly inserted into the genome, but under the above-mentioned lethal condition culture, the region containing the sacB gene is deleted, and along with this, all of the inserted DNA fragment or A part is deleted. At this time, if the entire inserted DNA fragment is deleted, a selection marker gene such as a drug resistance gene has also been deleted. In principle, the same drug resistance gene can be used as a selection marker gene to repeat transformation without limitation. It can be carried out. Deletion of the genomic region occurs when the DNA fragment is inserted, and deletion occurs when the DNA fragment is dropped. By repeating this operation, it is possible to produce a microorganism in which all genomic regions unnecessary for a specific purpose are deleted. Even if not all of the inserted DNA fragment is deleted, the above-described repetitive operation can be performed as long as the function of the selectable marker gene such as a drug resistance gene is lost.

ここで、「致死条件下」とは、形質転換体が死滅するまたは生育できない条件であることを意味する。
致死条件は、例えば条件致死マーカーとしてsacB遺伝子を用いた場合には、スクロースを含んだ培地で生育させる条件である。
Here, “lethal conditions” means that the transformant is dead or unable to grow.
The lethal conditions are, for example, conditions for growing in a medium containing sucrose when the sacB gene is used as a conditional lethal marker.

このようにして得られた形質転換体は、挿入されたDNA断片の一部または全部が欠失している。挿入されたDNA断片の欠落の態様、すなわち、どのように欠落しているかは、挿入個所周辺の配列をもとに設計されたプライマーを用いたPCR法などにより調べることができる。そして、PCR等により増幅された断片の塩基配列を調べ、この配列と、公開されているロドコッカス属細菌のゲノム配列情報とを比較することにより、欠失形態を調べることができる。   In the transformant thus obtained, part or all of the inserted DNA fragment is deleted. The mode of deletion of the inserted DNA fragment, that is, how it is deleted can be examined by a PCR method using primers designed based on the sequence around the insertion site. Then, the nucleotide sequence of the fragment amplified by PCR or the like is examined, and the deletion form can be examined by comparing this sequence with the published genome sequence information of Rhodococcus bacteria.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

形質転換用DNA断片MK07及びMK09の調製
(1)鋳型プラスミドの作製
プラスミドpK19mobよりmob領域を除くため、pK19mobを制限酵素NspV(タカラバイオ株式会社)及びPagI(フェルメンタス社)を用いて切断した。以下の組成で制限酵素処理を行った。
Preparation of DNA fragments MK07 and MK09 for transformation (1) Preparation of template plasmid In order to remove the mob region from the plasmid pK19mob, pK19mob was cleaved with restriction enzymes NspV (Takara Bio Inc.) and PagI (Fermentus Inc.). Restriction enzyme treatment was performed with the following composition.

制限酵素処理条件
pK19mob 20μl
10x M buffer(タカラバイオ) 5μl
BSA 5μl
NspV 2μl
PagI 2μl
D.W. 16μl
Total 50μl
37℃にて2時間反応を行い、反応終了後に5μl の3M 酢酸ナトリウムと125μlのエタノールを加え、4℃ 15000 rpm で15分間遠心して沈殿を得た。200μlの70% エタノールを加え、4℃ 15000 rpmで1分間遠心して上清を除き、沈澱を乾燥し、50μlの滅菌水に溶解した。
Restriction enzyme treatment conditions
pK19mob 20μl
10x M buffer (Takara Bio) 5μl
BSA 5μl
NspV 2μl
PagI 2μl
DW 16μl
Total 50μl
The reaction was carried out at 37 ° C. for 2 hours. After the reaction was completed, 5 μl of 3M sodium acetate and 125 μl of ethanol were added, followed by centrifugation at 4 ° C. and 15000 rpm for 15 minutes to obtain a precipitate. 200 μl of 70% ethanol was added, centrifuged at 15000 rpm for 1 minute at 4 ° C. to remove the supernatant, the precipitate was dried and dissolved in 50 μl of sterile water.

NspV及びPagIで切断された pK19mob をDNA Blunting Kit(タカラバイオ株式会社)を用い、以下のようにして平滑末端化を行った。   PK19mob cleaved with NspV and PagI was blunt-ended using DNA Blunting Kit (Takara Bio Inc.) as follows.

4μl のpK19mobに10x bufferを1μl、滅菌水を4μl加え9μlとし、70℃にて5分間処理したのち、37℃で反応させた。この溶液にT4 polymerase 1μlを加え、37℃にて5分間反応させた。5分後にボルテックスミキサーを用いて撹拌し、この溶液1μlに5μlのLigation solution A、1.5μlのLigation solution B(Ligation Kit:タカラバイオ株式会社)及び0. 5μlの滅菌水を加え4℃にて1時間のライゲーション反応を行った。 この工程において、目的の断片のセルフライゲーションが起こり、mob領域が除かれたプラスミドが形成された。   1 μl of 10 × buffer and 4 μl of sterilized water were added to 4 μl of pK19mob to make 9 μl, treated at 70 ° C. for 5 minutes, and then reacted at 37 ° C. 1 μl of T4 polymerase was added to this solution and reacted at 37 ° C. for 5 minutes. After 5 minutes, stir using a vortex mixer, add 1 μl of this solution to 5 μl of Ligation solution A, 1.5 μl of Ligation solution B (Ligation Kit: Takara Bio Inc.) and 0.5 μl of sterilized water. A time ligation reaction was performed. In this step, self-ligation of the target fragment occurred, and a plasmid from which the mob region was removed was formed.

次に、上記ライゲーションにより得られたDNAを用いて大腸菌XL10-Goldを形質転換した。
まず、約140μlのXL10-Goldコンピテントセル(アジレント・テクノロジー株式会社)を氷上解凍し、4μlの2-メルカプトエタノールを加え、氷上にて10分間静置した。次に、滅菌した試験管にXL10-Goldを30μlずつ分注し、ライゲーション後の溶液を4μl加え、氷上にて30分間静置したのち、42℃ 30秒間加温し、再び氷上にて2分間静置した。その後、各試験管にSOC培地を0.5ml加え、37℃にて1時間培養を行った後、カナマイシン硫酸塩(Km)(50μg/ml)を含むLB寒天培地(以下、LB Km50寒天培地)に全量を塗布した。37℃にて一晩培養した後、コロニーを確認し、同寒天培地にストリークした。
Next, E. coli XL10-Gold was transformed with the DNA obtained by the ligation.
First, about 140 μl of XL10-Gold competent cell (Agilent Technology Co., Ltd.) was thawed on ice, 4 μl of 2-mercaptoethanol was added, and left on ice for 10 minutes. Next, dispense 30 μl of XL10-Gold into a sterilized test tube, add 4 μl of the ligated solution, let stand on ice for 30 minutes, then warm to 42 ° C. for 30 seconds, and again on ice for 2 minutes. Left to stand. Thereafter, 0.5 ml of SOC medium was added to each test tube, and cultured at 37 ° C. for 1 hour, and then placed on an LB agar medium (hereinafter referred to as LB Km50 agar medium) containing kanamycin sulfate (Km) (50 μg / ml). The whole amount was applied. After overnight culture at 37 ° C., colonies were confirmed and streaked on the same agar medium.

得られたコロニーを、カナマイシン(50μg/ml)を含むLB液体培地2mlに植菌し、37℃で一晩振とう培養した。 翌日、培養液をマイクロチューブに移し、4℃にて 15000rpm、5分間の遠心により菌体を回収し、QIAprep miniprep Kit(キアゲン株式会社)を用いてプラスミドを調製した。得られたプラスミドはmob領域が除かれていることを、DNAシーケンサー(ベックマン・コールター株式会社)にて確認した。
得られたプラスミドをpK19Bと命名した。
The obtained colonies were inoculated into 2 ml of LB liquid medium containing kanamycin (50 μg / ml) and cultured overnight at 37 ° C. with shaking. On the next day, the culture solution was transferred to a microtube, and the cells were collected by centrifugation at 15000 rpm for 5 minutes at 4 ° C., and a plasmid was prepared using QIAprep miniprep Kit (Qiagen). It was confirmed with a DNA sequencer (Beckman Coulter, Inc.) that the obtained plasmid had the mob region removed.
The resulting plasmid was named pK19B.

(2)DNA断片MK07及びMK09の調製
pK19Bを鋳型として、カナマイシン耐性遺伝子とプラスミド複製開始領域を含むDNA断片を増幅した。
PCR条件
反応液組成
Prime star max pre-mix(タカラバイオ) 25μl
Primer 1 1μl
Primer 2 1μl
鋳型DNA(pK19B) 1μl
D.W. 22μl
Total 50μl
反応温度
98℃ 10sec
98℃ 5sec
以下30サイクル
55℃ 10sec
72℃ 1min
72℃ 4min
30cycles
プライマー配列は、以下の通りである。
<MK07断片用プライマー>
Primer 1:TN-1
GGCTGTCTCTTATACACATCTCAACCTGCCGCAAGCACTCAGGGCGC(配列番号1)
Primer 2:TN-2
GGCTGTCTCTTATACACATCTCAACCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATG(配列番号2)
※ 下線部はトランスポゼース認識配列(文献:Nature Biotechnology 18:97 (2000))
<MK09断片用プライマー>
Primer 1:TN-3 CTGCCGCAAGCACTCAGGGCGC(配列番号3)
Primer 2:TN-4 CCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATG(配列番号4)

反応終了後、予想されるサイズのDNAの増幅を0.7%アガロースゲル電気泳動により確認した。
(2) Preparation of DNA fragments MK07 and MK09
A DNA fragment containing the kanamycin resistance gene and the plasmid replication initiation region was amplified using pK19B as a template.
PCR condition reaction solution composition
Prime star max pre-mix (Takara Bio) 25μl
Primer 1 1μl
Primer 2 1μl
Template DNA (pK19B) 1μl
DW 22μl
Total 50μl
Reaction temperature
98 ℃ 10sec
98 ℃ 5sec
30 cycles or less
55 ℃ 10sec
72 ° C 1min
72 ℃ 4min
30cycles
The primer sequences are as follows.
<Primer for MK07 fragment>
Primer 1: TN-1
GG CTGTCTCTTATACACATCT CAACCTGCCGCAAGCACTCAGGGCGC (SEQ ID NO: 1)
Primer 2: TN-2
GG CTGTCTCTTATACACATCT CAACCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATG (SEQ ID NO: 2)
* Underlined transposase recognition sequence (Reference: Nature Biotechnology 18:97 (2000))
<Primer for MK09 fragment>
Primer 1: TN-3 CTGCCGCAAGCACTCAGGGCGC (SEQ ID NO: 3)
Primer 2: TN-4 CCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATG (SEQ ID NO: 4)

After completion of the reaction, amplification of DNA of the expected size was confirmed by 0.7% agarose gel electrophoresis.

Wizard SV Gel and PCR Clean-up system(プロメガ株式会社)を用い、PCR増幅断片を精製した。断片溶液50μlに450μlのTE 緩衝液、250μlの5M NaCl、250μlの30%PEG8000/1.5M NaClを加え全量を1mlとし、混合した後、4℃にて1時間静置した。その後4℃ 15000rpmで10分間の遠心分離により沈澱を得、再度4℃ 15000rpmで1分間遠心を行い、壁に付着した上清を取り除いた。得られた沈殿物を10μl のTE緩衝液に溶解させ、DNA断片MK07(配列番号5)及びMK09(配列番号6)を得た(図1)。DNA濃度を測定後、150μg/mlの濃度に調製した。   PCR amplified fragments were purified using Wizard SV Gel and PCR Clean-up system (Promega Corporation). To 50 μl of the fragment solution, 450 μl of TE buffer, 250 μl of 5M NaCl, and 250 μl of 30% PEG8000 / 1.5M NaCl were added to make a total volume of 1 ml, mixed, and then allowed to stand at 4 ° C. for 1 hour. Thereafter, a precipitate was obtained by centrifugation at 4 ° C. and 15000 rpm for 10 minutes, and then centrifuged again at 4 ° C. and 15000 rpm for 1 minute to remove the supernatant adhering to the wall. The resulting precipitate was dissolved in 10 μl of TE buffer to obtain DNA fragments MK07 (SEQ ID NO: 5) and MK09 (SEQ ID NO: 6) (FIG. 1). After measuring the DNA concentration, it was adjusted to a concentration of 150 μg / ml.

DNA断片MK07によるRhodococcus erythropolis NBRC100887(Rhodococcus erythropolis PR4)の形質転換
(1)コンピテントセルの作製
ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)NBRC100887(Rhodococcus erythropolis PR4)株の対数増殖期の細胞を遠心分離器により集菌し、氷冷した滅菌水にて3回洗浄し、滅菌水に懸濁し、コンピテントセルを作製した。
(2)形質転換体の作製
実施例1で調製したDNA断片をTE緩衝液(10 mM Tris-HCl, 1mM EDTA, pH 8.0)を用いて6倍に希釈後、1μlを取り、(1)で作製したコンピテントセルの菌体懸濁液各10μlを混合し、氷冷した。遺伝子導入装置 Gene Pulser(BIO RAD)用のキュベットに各混合液を入れ、Gene Pulserを用いて20 KV/cm、200 OHMSで電気パルス処理を行った。電気パルス処理液を氷冷下10分静置し、37℃で10分間ヒートショックを行った。その後、キュベットにLB培地(1%バクトトリプトン、0.5%バクトイーストエキス、1%NaCl)500μlを加え、30 ℃、5時間静置した後、LB Km50寒天培地に塗布し、30 ℃、3日間培養した。
その結果、形質転換体を得ることができ、形質転換効率は2.2×104コロニー/μgDNAであった(表1)。
Transformation of Rhodococcus erythropolis NBRC100887 (Rhodococcus erythropolis PR4) with DNA fragment MK07 (1) Preparation of competent cells Rhodococcus erythropolis NBRC100887 (Rhodococcus erythropolis PR4) strain in logarithmic growth phase of cell line Bacteria were washed three times with ice-cooled sterilized water and suspended in sterilized water to produce competent cells.
(2) Preparation of transformant The DNA fragment prepared in Example 1 was diluted 6-fold with TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0), and 1 μl was taken. 10 μl of each of the produced cell suspensions of competent cells were mixed and ice-cooled. Each mixed solution was put in a cuvette for a gene introduction device Gene Pulser (BIO RAD), and electric pulse treatment was performed at 20 KV / cm, 200 OHMS using a Gene Pulser. The electric pulse treatment solution was allowed to stand for 10 minutes under ice cooling, and heat shock was performed at 37 ° C. for 10 minutes. After that, add 500 μl of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% bacto yeast extract, 1% NaCl) to the cuvette, let stand at 30 ° C. for 5 hours, apply to LB Km50 agar medium, 30 ° C. Cultured for 3 days.
As a result, transformants could be obtained, and the transformation efficiency was 2.2 × 10 4 colonies / μg DNA (Table 1).

DNA断片MK07挿入部位の解析
(1)ゲノムDNAの調製
DNA断片MK07を用いて得られた形質転換体6株を、10ml のLB Km10液体培地にて、30℃ 2日間振とう培養を行った。培養液を4℃ 8000rpmで10分間の遠心分離により集菌し、50mM EDTA 4.8mlに懸濁後、20mg/mlのリゾチームを含むTENS溶液(50mM-Tris, 10mM-EDTA, 50mM NaCl, 20% sucrose)を1.2ml加え37℃で一晩振とうした。リゾチーム処理後の菌体懸濁液より、1mlをマイクロチューブに分注し、4℃ 15000rpmで5分間遠心し、沈殿を得た。沈殿より、Wizard Genomic DNA Purification Kit(プロメガ株式会社)を用いてゲノムDNAを得た。
(2)ゲノムDNAの制限酵素処理
こうして得られたゲノムDNA10μlに、2μlの10x K Buffer(タカラバイオ株式会社)、7.5μ lの滅菌水、0.5μ lの制限酵素BamHI(タカラバイオ株式会社)を加え、37℃ にて4時間反応させた。0.7%アガロースゲル電気泳動により、ゲノムDNAが切断されていることを確認した後、フェノール/クロロホルム処理を行った。エタノール沈殿後、風乾し、10μlの滅菌水に溶解させた。
(3)DNA断片のセルフライゲーション(環状化)及び大腸菌の形質転換
ゲノムDNA断片 2μlにDNA Ligation Kit <Mighty Mix>(タカラバイオ株式会社)のLigation Mixを2μl加え、4℃にて一晩反応させることにより、DNA断片のセルフライゲーションを行った。ライゲーション後の溶液を用いて大腸菌XL10-Goldの形質転換を以下のようにして行った。
Analysis of DNA fragment MK07 insertion site (1) Preparation of genomic DNA
Six transformants obtained using the DNA fragment MK07 were subjected to shaking culture at 30 ° C. for 2 days in 10 ml of LB Km10 liquid medium. The culture solution is collected by centrifugation at 4 ° C and 8000 rpm for 10 minutes, suspended in 4.8 ml of 50 mM EDTA, and then TENS solution containing 20 mg / ml lysozyme (50 mM Tris, 10 mM EDTA, 50 mM NaCl, 20% sucrose 1.2 ml) and shaken overnight at 37 ° C. From the cell suspension after lysozyme treatment, 1 ml was dispensed into a microtube and centrifuged at 4 ° C. and 15000 rpm for 5 minutes to obtain a precipitate. From the precipitate, genomic DNA was obtained using Wizard Genomic DNA Purification Kit (Promega Corporation).
(2) Genomic DNA restriction enzyme treatment 10 μl of genomic DNA obtained in this way was added 2 μl of 10x K Buffer (Takara Bio Inc.), 7.5 μl of sterile water, 0.5 μl of restriction enzyme BamHI (Takara Bio Inc.). In addition, the mixture was reacted at 37 ° C. for 4 hours. After confirming that the genomic DNA was cleaved by 0.7% agarose gel electrophoresis, it was treated with phenol / chloroform. After ethanol precipitation, it was air-dried and dissolved in 10 μl of sterilized water.
(3) Self-ligation (circularization) of DNA fragments and transformation of Escherichia coli 2 μl of Ligation Mix of DNA Ligation Kit <Mighty Mix> (Takara Bio Inc.) is added to 2 μl of genomic DNA fragments and allowed to react overnight at 4 ° C. Thus, self-ligation of the DNA fragment was performed. Using the solution after ligation, E. coli XL10-Gold was transformed as follows.

約140μlのXL10-Goldコンピテントセルを氷上解凍し、4μlの2-メルカプトエタノールを加え、氷上にて10分間静置した。滅菌した試験管にXL10-Goldコンピテントセルを30μlずつ分注し、ライゲーション後の溶液を3μl加え、氷上にて30分間静置した。次に、溶液を42℃ 30秒間処理し、再び氷上にて2分間静置した。その後、各試験管にNZY+培地(シグマアルドリッチジャパン株式会社)を0.5ml加え、37℃にて1時間培養を行った後、LB Km50寒天培地に全量を蒔いた。形質転換に用いられたDNA断片MK07中にはカナマイシン耐性遺伝子と大腸菌内でのプラスミドの複製に関与するoriが含まれており、MK07が挿入された領域を含むゲノムDNA断片の環状化物により形質転換された大腸菌のみが、LB Km50寒天培地上で生育可能となる。 About 140 μl of XL10-Gold competent cell was thawed on ice, 4 μl of 2-mercaptoethanol was added, and the mixture was allowed to stand on ice for 10 minutes. 30 μl of XL10-Gold competent cells were dispensed into a sterilized test tube, 3 μl of the ligated solution was added, and the mixture was allowed to stand on ice for 30 minutes. Next, the solution was treated at 42 ° C. for 30 seconds and again left on ice for 2 minutes. Thereafter, 0.5 ml of NZY + medium (Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.) was added to each test tube, and cultured at 37 ° C. for 1 hour, and then the entire amount was plated on LB Km50 agar medium. The DNA fragment MK07 used for transformation contains the kanamycin resistance gene and ori involved in plasmid replication in E. coli, and is transformed by a circularized product of the genomic DNA fragment containing the region into which MK07 was inserted. Only the obtained E. coli can grow on the LB Km50 agar medium.

(4)プラスミドの調製と塩基配列の決定
上記形質転換された大腸菌を37℃にて一晩培養後、現れたコロニーを複数同寒天培地にストリークした。2個のコロニーをそれぞれ2mlの LB Km50液体培地に植菌し、37℃で一晩振とう培養した。培養液をマイクロチューブに移し、4℃ 15000rpmで5分間遠心し、QIAprep miniprep Kit(株式会社キアゲン)を用いプラスミドを調製した。
(4) Preparation of plasmid and determination of base sequence After the above transformed Escherichia coli was cultured overnight at 37 ° C., a plurality of colonies appeared were streaked on the same agar medium. Two colonies were each inoculated into 2 ml of LB Km50 liquid medium and cultured overnight at 37 ° C. with shaking. The culture solution was transferred to a microtube, centrifuged at 4 ° C. and 15000 rpm for 5 minutes, and a plasmid was prepared using QIAprep miniprep Kit (Qiagen).

得られたプラスミドの塩基配列を、プライマーとしてオリゴヌクレオチドTN-5(配列番号7)及びTN-6(配列番号8)を用いて決定することにより、形質転換体ゲノムにおけるMK07の挿入領域及び挿入様式を調べた。Rhodococcus erythropolis NBRC10088は全ゲノム配列が公開されており、その配列情報と比較することにより挿入領域や挿入形態を調べることができる。その結果、図2及び図3に示されるように、MK07の端が部分的に欠ける場合があるが、MK07ほぼ全体がゲノムへのランダムな挿入を起こしており、またゲノムの欠失(数bp〜数十kb、図3では数百bp〜数kb)を伴っていることが明らかとなった。トランスポゾンの挿入時にみられるShort direct repeatの生成も認められなかったことも合わせると、トランスポゾンとは異なる機構によるゲノムDNAの挿入と考えられる。   By determining the nucleotide sequence of the obtained plasmid using oligonucleotides TN-5 (SEQ ID NO: 7) and TN-6 (SEQ ID NO: 8) as primers, the insertion region and insertion mode of MK07 in the transformant genome I investigated. The entire genome sequence of Rhodococcus erythropolis NBRC10088 has been released, and the insertion region and the insertion form can be examined by comparing with the sequence information. As a result, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the end of MK07 may be partially missing, but almost the entire MK07 causes random insertion into the genome, and the genomic deletion (several bp) It was revealed that it was accompanied by ˜several tens kb, and several hundred bp to several kb in FIG. Combined with the fact that the generation of short direct repeats observed at the time of transposon insertion was not observed, it is considered that genomic DNA was inserted by a mechanism different from that of transposon.

図2に表示した塩基配列において、下線部はMK07の末端部の配列を表し、他の配列はゲノム領域の配列を表す。また、EndAはカナマイシン耐性遺伝子の上流側の末端部を示し、EndBは下流側の末端部を示す。   In the base sequence displayed in FIG. 2, the underlined portion represents the sequence of the terminal portion of MK07, and the other sequences represent the genomic region sequences. EndA indicates the upstream end of the kanamycin resistance gene, and EndB indicates the downstream end.

オリゴヌクレオチドTN-5: GCAGCCGATTGTCTGTTGTG(配列番号7)
オリゴヌクレオチドTN-6: GTTTCGCCACCTCTGACTTG(配列番号8)
Oligonucleotide TN-5: GCAGCCGATTGTCTGTTGTG (SEQ ID NO: 7)
Oligonucleotide TN-6: GTTTCGCCACCTCTGACTTG (SEQ ID NO: 8)

DNA断片MK09によるRhodococcus erythropolis NBRC100887(Rhodococcus erythropolis PR4)の形質転換
実施例2と同様にして、MK09によるNBRC100887の形質転換を行った。
その結果、形質転換体を得ることができ、形質転換効率は1.5×104コロニー/μgDNAであった(表1)。
Transformation of Rhodococcus erythropolis NBRC100887 (Rhodococcus erythropolis PR4) with DNA fragment MK09 In the same manner as in Example 2, NBRC100887 was transformed with MK09.
As a result, transformants could be obtained, and the transformation efficiency was 1.5 × 10 4 colonies / μg DNA (Table 1).

MK09においては、MK07のようにTn5 Transposaseの認識部位とされる両末端の特異的な配列は無いにも拘わらず、同レベルの形質転換効率を示したことから、DNA断片による形質転換には末端に特異的な配列は必要ないことが明らかとなった。   In MK09, unlike MK07, although there was no specific sequence at both ends, which is the recognition site for Tn5 Transposase, it showed the same level of transformation efficiency. It was revealed that no specific sequence is required.

DNA断片MK09挿入部位の解析
実施例3と同様にして、形質転換体におけるMK09のゲノム挿入領域及び挿入形態を調べた。その結果、図4及び図5に示されるように、MK09の端が部分的に欠ける場合があるが、MK09ほぼ全体がゲノムへのランダムな挿入を起こしており、またゲノムの欠失(数bp〜数十kb、図4ではbp〜数百bp)を伴っていることが明らかとなった。
Analysis of DNA fragment MK09 insertion site In the same manner as in Example 3, the genomic insertion region and the insertion form of MK09 in the transformant were examined. As a result, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the end of MK09 may be partially missing, but almost the entire MK09 causes random insertion into the genome, and the genomic deletion (several bp) It was revealed that it was accompanied by ˜several tens kb, and in FIG.

図4に表示した塩基配列において、下線部はMK09の末端部の配列を表し、他の配列はゲノム領域の配列を表す。また、EndA及びEndBの意味は前記と同様である。   In the base sequence shown in FIG. 4, the underlined portion represents the sequence of the terminal portion of MK09, and the other sequences represent the genomic region sequences. The meanings of EndA and EndB are the same as described above.

致死性選択マーカーsacB遺伝子を含む形質転換用DNA断片MK10の調製
鋳型プラスミドの作製
<pK19mobsacB1の作製>
sabB遺伝子を含むプラスミドpDNR-1r(Clontech Laboratories Inc.)を鋳型にして、実施例1と同様にPCR法によりsacB遺伝子を増幅し、約1.9 kbのsacB遺伝子断片を得た。増幅用のプライマーとして、NspV切断サイトを付加したプライマーSAC-01(配列番号9)及びSAC-02(配列番号10)を用いた。
プライマー:
SAC-01:5’- GGTTCGAATACCTGCCGTTCACTATTATTTAGTG -3’(配列番号9)
SAC-02:5’- GGTTCGAATCGGCATTTTCTTTTGCGTTTTTATTTG -3’(配列番号10)
増幅されたDNA断片を制限酵素NspVにより消化し、実施例1と同様にしてWizard SV Gel and PCR Clean-up system(プロメガ株式会社)を用いて精製し、sacB遺伝子を含むDNA断片を得た。
Preparation of DNA fragment MK10 for transformation containing lethal selectable marker sacB gene
Preparation of template plasmid <Preparation of pK19mobsacB1>
Using the plasmid pDNR-1r (Clontech Laboratories Inc.) containing the sabB gene as a template, the sacB gene was amplified by the PCR method in the same manner as in Example 1 to obtain a sacB gene fragment of about 1.9 kb. As amplification primers, primers SAC-01 (SEQ ID NO: 9) and SAC-02 (SEQ ID NO: 10) to which an NspV cleavage site was added were used.
Primer:
SAC-01: 5'-GGTTCGAATACCTGCCGTTCACTATTATTTAGTG-3 '(SEQ ID NO: 9)
SAC-02: 5′-GGTTCGAATCGGCATTTTCTTTTGCGTTTTTATTTG -3 ′ (SEQ ID NO: 10)
The amplified DNA fragment was digested with the restriction enzyme NspV and purified using Wizard SV Gel and PCR Clean-up system (Promega Corporation) in the same manner as in Example 1 to obtain a DNA fragment containing the sacB gene.

一方、プラスミドpK19mobのDNA断片を制限酵素NspVにより切断し、Shrimp Alkaline Phosphatase(タカラバイオ株式会社)を用いて脱リン酸化処理した。処理液をエタノール沈澱し、DNA断片を精製した。このDNA断片と、sacB遺伝子を含むDNA断片とをライゲーション反応により結合させ、大腸菌XL10-Goldの形質転換を行った。カナマイシン耐性を示す形質転換体より実施例1と同様にしてプラスミドを調製した。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を得、pK19mobsacB1と命名した。   On the other hand, the DNA fragment of plasmid pK19mob was cleaved with restriction enzyme NspV and dephosphorylated using Shrimp Alkaline Phosphatase (Takara Bio Inc.). The treatment solution was ethanol precipitated and the DNA fragment was purified. This DNA fragment and a DNA fragment containing the sacB gene were bound by a ligation reaction, and E. coli XL10-Gold was transformed. A plasmid was prepared in the same manner as in Example 1 from the transformant exhibiting kanamycin resistance. A plasmid in which the sacB gene was introduced downstream and in the same direction as the kanamycin resistance gene was obtained and named pK19mobsacB1.

<pK19sacB1の作製>
プラスミドpK19mobsacB1よりmob領域を除くため、まずpK19mobsacB1を制限酵素NspV(タカラバイオ株式会社)により部分切断し、その後PagI(フェルメンタス社)を用いて切断した。反応条件は、実施例1と同様であるが、部分切断には反応時間を調整して適当な時間を選択した。
<Preparation of pK19sacB1>
In order to remove the mob region from the plasmid pK19mobsacB1, pK19mobsacB1 was first partially cleaved with the restriction enzyme NspV (Takara Bio Inc.), and then cleaved with PagI (Fermentus). The reaction conditions were the same as in Example 1, but for the partial cleavage, an appropriate time was selected by adjusting the reaction time.

反応終了後0.7%アガロースゲル電気泳動を行い、NspV-PagI断片をゲルから切り出し、Wizard SV Gel and PCR Clean-up systemを用いて精製した。NspV-PagI断片を実施例1と同様にして平滑末端化及びライゲーション反応を行った。ただし、ライゲーション反応はXbaIリンカー存在下で行った。この工程において、目的の断片のセルフラーゲーションが起こり、mob領域が除かれたプラスミドが形成されるが、同時にXbaIリンカーが断片の結合部位に挿入される。   After completion of the reaction, 0.7% agarose gel electrophoresis was performed, and the NspV-PagI fragment was excised from the gel and purified using Wizard SV Gel and PCR Clean-up system. The NspV-PagI fragment was blunt-ended and ligated in the same manner as in Example 1. However, the ligation reaction was performed in the presence of XbaI linker. In this step, self-ligation of the target fragment occurs to form a plasmid with the mob region removed, but at the same time an XbaI linker is inserted into the binding site of the fragment.

本溶液を用いて、実施例1と同様にして大腸菌XL10-Goldの形質転換を行った。実施例1と同様にしてカナマイシン耐性を有する形質転換体を得た後、プラスミドを調製しmob領域が除かれていることを確認した。また、1個のXbaIリンカーが挿入されていた。
得られたプラスミドをpK19sacB1と命名した。
Using this solution, E. coli XL10-Gold was transformed in the same manner as in Example 1. After obtaining a transformant having kanamycin resistance in the same manner as in Example 1, a plasmid was prepared and it was confirmed that the mob region was removed. In addition, one XbaI linker was inserted.
The resulting plasmid was named pK19sacB1.

実施例1と同様に、pK19sacB1を鋳型として、下記プライマーを用いてカナマイシン耐性遺伝子、sacB遺伝子、及びプラスミド複製開始領域を含むDNA断片を増幅し、DNA断片MK10(配列番号12、図6)を得た。DNA濃度を測定後、150μg/mlの濃度に調製した。
Primer 1:TN-1
GGCTGTCTCTTATACACATCTCAACCTGCCGCAAGCACTCAGGGCGC(配列番号1)
Primer 2:TN-7
GGCTGTCTCTTATACACATCTCAACCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATG(配列番号11)
As in Example 1, a DNA fragment MK10 (SEQ ID NO: 12, FIG. 6) was obtained by amplifying a DNA fragment containing the kanamycin resistance gene, sacB gene, and plasmid replication initiation region using pK19sacB1 as a template and the following primers. It was. After measuring the DNA concentration, it was adjusted to a concentration of 150 μg / ml.
Primer 1: TN-1
GG CTGTCTCTTATACACATCT CAACCTGCCGCAAGCACTCAGGGCGC (SEQ ID NO: 1)
Primer 2: TN-7
GG CTGTCTCTTATACACATCT CAACCTGTCGTGCCAGCTGCATTAATG (SEQ ID NO: 11)

DNA断片MK10によるNBRC100887(Rhodococcus erythropolis PR4)の形質転換
実施例2と同様にして、MK10によるNBRC100887の形質転換を行った。
その結果、形質転換体を得ることができ、形質転換効率は1.8×103コロニー/μgであった。
Transformation of NBRC100887 (Rhodococcus erythropolis PR4) with DNA fragment MK10 In the same manner as in Example 2, NBRC100887 was transformed with MK10.
As a result, a transformant could be obtained, and the transformation efficiency was 1.8 × 10 3 colonies / μg.

DNA断片MK10挿入部位の解析
実施例3と同様にして、形質転換体のうちの1つについてMK10のゲノム挿入領域及び挿入形態を調べた。その結果、図2及び図3に示されるように、MK10の端が部分的に欠けていたが、MK10ほぼ全体がゲノムへのランダムな挿入を起こしており、またゲノムの欠失(6,042bp)を伴っていることが明らかとなった。
Analysis of DNA Fragment MK10 Insertion Site In the same manner as in Example 3, the MK10 genomic insertion region and the insertion form of one of the transformants were examined. As a result, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the end of MK10 was partially missing, but almost the entire MK10 caused random insertion into the genome, and deletion of the genome (6,042 bp) It became clear that it was accompanied.

条件致死性選択マーカーsacB遺伝子を利用した挿入DNA断片MK10のゲノムからの脱落
ショ糖添加培地を用いたゲノムからのMK10の脱落
6個の形質転換体をそれぞれ、LB液体培地 200μlに懸濁し、100μlを10%Sucroseを含むLB寒天培地に蒔き、30℃ 3日間培養した。現れたコロニーをランダムに3〜6株取得し、同寒天培地及びLB Km50寒天培地にストリークし、生育の確認を行った。その結果を表2に示した。
Deletion of inserted DNA fragment MK10 from the genome using the conditional lethal selection marker sacB gene Deletion of MK10 from the genome using sucrose-added medium Each of the six transformants was added to 200 μl of LB liquid medium. The suspension was suspended, 100 μl was plated on an LB agar medium containing 10% Sucrose, and cultured at 30 ° C. for 3 days. The appearing colonies were randomly acquired 3 to 6 strains, streaked on the same agar medium and LB Km50 agar medium, and growth was confirmed. The results are shown in Table 2.

ゲノムへの挿入個所や状態により、カナマイシン感受性に戻る頻度は異なるが、調べるコロニー数を増やすことによりほぼすべての形質転換体からカナマイシン感受性株(MK10の脱落株)を得ることができると考える。   Although the frequency of returning to kanamycin sensitivity varies depending on the location and state of the genome, it is considered that kanamycin-sensitive strains (MK10-dropped strains) can be obtained from almost all transformants by increasing the number of colonies examined.

こうして脱落させることにより、ゲノムの特定領域が欠損した形質転換体は選択マーカーであるカナマイシン耐性を失うため、再びMK10を利用した形質転換が可能となる。
[比較例1]
DNA断片MK07とTransposaseとの複合体によるNBRC100887(Rhodococcus erythropolis PR4)の形質転換
実施例1で調製した3.3μlのDNA断片MK07に75% グリセロール 6.7μlを加え、全量10μlとした。この溶液 2μlに、2μl のTransposase(EPICENTRE Biotechnologies社)を加え充分な撹拌後、室温で30分間放置することにより複合体を形成させた。1μlの複合体溶液を用い、実施例2と同様にしてRhodococcus erythropolis PR4株の形質転換を行った。その結果、表1に示すように形質転換効率は8.4×103コロニー/μgDNAであった。
MK07複合体が挿入されたゲノム領域の確認
実施例3と同様にして、6株についてゲノムDNAへの挿入領域、挿入様式を調べた。その結果、DNA断片MK07を用いたときとは異なり、大半は典型的なTransposon型の挿入様式を示した(図7及び図8)。
[比較例2]
DNA断片MK07による大腸菌XL10-Goldの形質転換
PCR法により増幅した後に鋳型プラスミドpK19Bを制限酵素DnpI処理により分解する工程を加えた他は実施例1と同様にして、DNA断片MK07及びMK09を調製した。DpnIはメチル化されたGを含むGATC配列を認識して切断するため、大腸菌XL10-GoldやJM109株を宿主とする形質転換体から調製されたプラスミドは分解するが、PCR等のin vitroで増幅されたDNA断片はメチル化されたGを含まないため分解しない。
By removing in this way, a transformant lacking a specific region of the genome loses resistance to the selection marker kanamycin, and thus can be transformed again using MK10.
[Comparative Example 1]
Transformation of NBRC100887 (Rhodococcus erythropolis PR4) with DNA Fragment MK07 and Transposase Complex 6.7 μl of 75% glycerol was added to 3.3 μl of DNA fragment MK07 prepared in Example 1 to make a total volume of 10 μl. 2 μl of Transposase (EPICENTRE Biotechnologies) was added to 2 μl of this solution, and after sufficient stirring, a complex was formed by allowing to stand at room temperature for 30 minutes. Using 1 μl of the complex solution, the Rhodococcus erythropolis PR4 strain was transformed in the same manner as in Example 2. As a result, as shown in Table 1, the transformation efficiency was 8.4 × 10 3 colonies / μg DNA.
Confirmation of genomic region into which MK07 complex was inserted In the same manner as in Example 3, the insertion region and the insertion mode of genomic strain were examined for 6 strains. As a result, unlike the case of using the DNA fragment MK07, most showed a typical Transposon-type insertion mode (FIGS. 7 and 8).
[Comparative Example 2]
Transformation of E. coli XL10-Gold with DNA fragment MK07
DNA fragments MK07 and MK09 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the template plasmid pK19B was digested with the restriction enzyme DnpI after amplification by the PCR method. DpnI recognizes and cleaves GATC sequences containing methylated G, so that plasmids prepared from transformants hosting E. coli XL10-Gold and JM109 are degraded, but amplified in vitro such as PCR. The digested DNA fragment does not contain methylated G and therefore does not degrade.

こうして調製された1μlのDNA断片MK07及びMK09を用いて、実施例2と同様の方法によりRhodococcus erythropolis NBRC10087の形質転換を行った。その結果、形質転換効率は、それぞれ約1 x 104コロニー/μgDNAであった。 Using 1 μl of the DNA fragments MK07 and MK09 thus prepared, Rhodococcus erythropolis NBRC10087 was transformed by the same method as in Example 2. As a result, the transformation efficiency was about 1 × 10 4 colonies / μg DNA, respectively.

一方、1μlのDNA断片MK07及びMK09を用いて、実施例1記載の方法に従い大腸菌XL10-Goldの形質転換を行った。用いた大腸菌コンピテントセルは、プラスミドpK4を用いた場合、1 x 109/μgDNA以上の頻度で形質転換体が得られることから高い形質転換能を有しているはずであるが、DNA断片MK07及びMK09を用いた場合は形質転換体が得られなかった。 On the other hand, E. coli XL10-Gold was transformed according to the method described in Example 1 using 1 μl of DNA fragments MK07 and MK09. The E. coli competent cell used should have a high transformation ability since a transformant can be obtained at a frequency of 1 × 10 9 / μg DNA or more when using plasmid pK4, but DNA fragment MK07 When MK09 was used, no transformant was obtained.

本発明の形質転換体は、遺伝子の機能解析や微生物の改良に有用である。   The transformant of the present invention is useful for gene function analysis and microorganism improvement.

配列番号1〜40:合成DNA SEQ ID NOs: 1 to 40: synthetic DNA

Claims (10)

ロドコッカス属に属する細菌を、任意配列を有し、その末端にトランスポゼース認識配列を有しない直鎖状DNA断片{ここで直鎖状DNAは、500〜10,000塩基長である}で形質転換し、当該直鎖状DNAを前記細菌のゲノムに挿入する方法。 A bacterium belonging to the genus Rhodococcus is transformed with a linear DNA fragment having an arbitrary sequence and having no transposase recognition sequence at its end {where the linear DNA is 500 to 10,000 bases long}. A method for inserting the linear DNA into the bacterial genome. 直鎖状DNAが500〜10,000塩基長のPCR増幅断片である、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the linear DNA is a PCR amplified fragment having a length of 500 to 10,000 bases. ロドコッカス属に属する細菌を、任意配列を有する直鎖状DNA断片{ここで直鎖状DNA断片は、500〜10,000塩基長のものである}で形質転換し、当該直鎖状DNAを前記細菌のゲノムに挿入する方法(ただし、形質転換がトランスポゼースを用いて行われる方法を除く)。 A bacterium belonging to the genus Rhodococcus is transformed with a linear DNA fragment having an arbitrary sequence {where the linear DNA fragment is 500 to 10,000 bases in length}, and the linear DNA is A method of inserting into the bacterial genome (except for a method in which transformation is performed using transposase). 直鎖状DNAが500〜10,000塩基長のPCR増幅断片である、請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the linear DNA is a PCR amplified fragment having a length of 500 to 10,000 bases . さらに、前記細菌のゲノムDNAの機能をランダムに喪失させることができる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 Furthermore, the method of any one of Claims 1-4 which can lose the function of the genomic DNA of the bacteria at random. 直鎖状DNA断片が、所望のタンパク質をコードする遺伝子、及び/又は1つ若しくは複数の選択マーカー遺伝子を含むものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the linear DNA fragment contains a gene encoding a desired protein and / or one or more selectable marker genes. 直鎖状DNA断片が、大腸菌におけるプラスミド複製開始点を含むものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the linear DNA fragment contains a plasmid replication origin in E. coli. プラスミド複製開始点がプラスミドpMB1及びその派生物由来のものである請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7 , wherein the origin of plasmid replication is derived from plasmid pMB1 and its derivatives. 選択マーカー遺伝子が、薬剤耐性遺伝子、又は薬剤耐性遺伝子と条件致死遺伝子との組み合わせである請求項6〜8のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 6 to 8 , wherein the selectable marker gene is a drug resistance gene or a combination of a drug resistance gene and a conditionally lethal gene. 請求項1または2に記載の方法により形質転換体を作製し{ここで、直鎖状DNA薬剤耐性遺伝子と条件致死遺伝子との組合せを含む得られた形質転換体を、致死条件下で培養することにより、形質転換により挿入された断片の一部が脱落した株を作製する方法。

{Where linear DNA contains a combination of a drug resistance gene and the conditional lethal gene} to prepare a transformant by a method according to claim 1 or 2, the transformant obtained, lethal conditions A method for producing a strain in which a part of the inserted fragment has been removed by transformation.

JP2010096845A 2010-04-20 2010-04-20 Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria Expired - Fee Related JP6067204B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010096845A JP6067204B2 (en) 2010-04-20 2010-04-20 Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010096845A JP6067204B2 (en) 2010-04-20 2010-04-20 Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011223925A JP2011223925A (en) 2011-11-10
JP6067204B2 true JP6067204B2 (en) 2017-01-25

Family

ID=45040107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010096845A Expired - Fee Related JP6067204B2 (en) 2010-04-20 2010-04-20 Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6067204B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6673567B2 (en) * 2000-03-23 2004-01-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of determination of gene function
JP2003144167A (en) * 2001-11-14 2003-05-20 Japan Cooperation Center Petroleum Desulfurization method using recombinant microorganism
JP2003144166A (en) * 2001-11-14 2003-05-20 Japan Cooperation Center Petroleum New promoter
JP2004242511A (en) * 2003-02-10 2004-09-02 Japan Cooperation Center Petroleum Method for desulfurization utilizing recombinant microorganism
DE10315760A1 (en) * 2003-04-07 2004-10-21 Basf Ag L-carnitine dehydrogenases, their derivatives and a process for the preparation of substituted (S) -alkanols
DE102004055508A1 (en) * 2004-11-17 2006-06-01 Basf Ag Process for the preparation of optically active alcohols
CA2626763A1 (en) * 2005-12-20 2007-06-28 Basf Se Method for producing 5-norbornen-2-carboxylic acid from 5-norbornen-2-carbonitrile using an arylacetonitrilase
JP4995469B2 (en) * 2006-03-01 2012-08-08 株式会社カネカ Genetically modified microorganism and method for producing polyester using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011223925A (en) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Electroporation-based genetic manipulation in type I methanotrophs
Hoang et al. Integration-proficient plasmids for Pseudomonas aeruginosa: site-specific integration and use for engineering of reporter and expression strains
JP4361971B2 (en) In vitro translocation system using modified TN5 transposase
JP2023002712A (en) S. pyogenes cas9 mutant genes and polypeptides encoded by the same
JP2019162140A (en) Crispr hybrid dna/rna polynucleotides and methods of use
JP7546689B2 (en) Class 2 Type II CRISPR System
JPWO2017043656A1 (en) Method for converting genome sequence of Gram-positive bacterium, which specifically converts nucleobase of targeted DNA sequence, and molecular complex used therefor
US20220364067A1 (en) Base editing enzymes
US20220372455A1 (en) Crispr type v-u1 system from mycobacterium mucogenicum and uses thereof
US20230340481A1 (en) Systems and methods for transposing cargo nucleotide sequences
US20220049273A1 (en) Novel crispr dna targeting enzymes and systems
JP2015533289A (en) Bacterial modification
Lim et al. Lagging strand-biased initiation of red recombination by linear double-stranded DNAs
Veeranagouda et al. Transposon mutagenesis of the anaerobic commensal, Bacteroides fragilis, using the EZ:: TN5 transposome
JP6067204B2 (en) Random genome insertion and deletion tool for Rhodococcus bacteria
WO2023081855A1 (en) Base editing enzymes
EP4347816A1 (en) Class ii, type v crispr systems
WO2022147157A1 (en) Novel nucleic acid-guided nucleases
US20170204403A1 (en) Process for producing bacterial mutants
JP2003235565A (en) Shuttle vector for lactobacillus
US20230068726A1 (en) Transposon systems for genome editing
Han et al. A Simple Allelic Exchange Method for Efficient Seamless Knockout of Up to 34-kbp-Long Gene Cassettes in Pseudomonas
JP2006180843A (en) Shuttle vector
CN116867897A (en) Base editing enzyme
WO2024038003A1 (en) Methods and systems for generating nucleic acid diversity in crispr-associated genes

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20101020

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110117

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20110117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130402

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140826

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141017

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150331

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161019

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6067204

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees