JP6906215B2 - Vector for Streptomyces microorganisms - Google Patents

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本発明は、ストレプトマイセス属微生物用ベクターに関する。 The present invention relates to vectors for Streptomyces microorganisms.

ストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌は、抗生物質をはじめとする多様な二次代謝産物を生産する放線菌群として工業的に広く利用されており、極めて重要な菌群である。ストレプトマイセス属細菌での有用物質生産の重要性を鑑みると、ストレプトマイセス属細菌において大量発現系の開発が望まれる。 Bacteria of the genus Streptomyces are widely used industrially as a group of actinomycetes that produce various secondary metabolites such as antibiotics, and are an extremely important group of bacteria. Considering the importance of producing useful substances in Streptomyces bacteria, it is desired to develop a large-scale expression system in Streptomyces bacteria.

本発明者らは、ストレプトマイセス属細菌を対象とした遺伝子組換え技術の重要性を鑑み、放線菌が持つ高分子型ニトリルヒドラターゼ(H-NHase)の発現機構を応用した非常に強力な発現ベクターである、構成型発現ベクターpHSA81を開発している(特許文献1)。 In view of the importance of gene recombination technology for Streptomyces bacteria, the present inventors have a very strong application of the expression mechanism of high molecular weight nitrile hydratase (H-NHase) possessed by actinomycetes. We are developing a constitutive expression vector pHSA81, which is an expression vector (Patent Document 1).

特開2007−053994号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-053994

近年、分泌酵素は工業的な応用に用いられるものが多いため、有用な分泌酵素をより効率的に生産する手法として、分泌発現ベクターの開発が要求され、中でも、Tat分泌経路を用いることで目的タンパク質の大量分泌生産を実現しているベクターが開発されている。
このTat分泌経路はストレプトマイセス属でも機能解析が行われているが、発現のコントロールが厳密にできないなど、その有用性は極めて限られる。
一方で、本発明者らが開発したベクターpHSA81は異種発現の実験ツールとして有用であるが、異種タンパク質は細胞内でのみでしか発現せず、さらに、pHSA81はストレプトマイセス属放線菌でしか複製できず、プラスミドの構築に時間がかかるとの課題があった。
In recent years, many secretory enzymes are used for industrial applications, so the development of a secretory expression vector is required as a method for more efficiently producing useful secretory enzymes. Among them, the purpose is to use the Tat secretory pathway. Vectors have been developed that enable mass secretory production of proteins.
This Tat secretory pathway has also been functionally analyzed in the genus Streptomyces, but its usefulness is extremely limited due to the inability to strictly control its expression.
On the other hand, the vector pHSA81 developed by the present inventors is useful as an experimental tool for heterologous expression, but the heterologous protein is expressed only intracellularly, and further, pHSA81 replicates only in Streptomyces actinomycetes. There was a problem that it was not possible and it took time to construct the plasmid.

そこで、本発明は、ストレプトマイセス属細菌で機能するTat分泌経路を用いることで、目的タンパク質の大量分泌生産を実現することができる、構成型分泌発現ベクターを提供することを目的の一つとしている。
また、本発明は、ベクターpHSA81をエシェリキア属微生物とストレプトマイセス属微生物の両方で複製可能な構成型発現シャトルベクターへと改変することを目的の一つとしている。
更にいえば、ストレプトマイセス属細菌で機能するTat分泌経路を用いることで、目的タンパク質の大量分泌生産を実現するができ、且つ、エシェリキア属微生物とストレプトマイセス属微生物の両方で複製可能な、構成型分泌発現シャトルベクターを提供することを目的の一つとしている。
Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a constitutive secretion expression vector capable of realizing mass secretory production of a target protein by using a Tat secretory pathway that functions in Streptomyces bacteria. There is.
Another object of the present invention is to modify the vector pHSA81 into a constitutive expression shuttle vector that can be replicated by both Escherichia microorganisms and Streptomyces microorganisms.
Furthermore, by using the Tat secretory pathway that functions in Streptomyces bacteria, mass secretory production of the target protein can be achieved, and it can be replicated by both Escherichia microorganisms and Streptomyces microorganisms. One of the purposes is to provide a constitutive secretion expression shuttle vector.

すなわち、本発明は、
(a)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域
(b)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域
(c)ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
を含む構成型分泌発現ベクターである。
That is, the present invention
(A) DNA region capable of expressing the target protein during culture using a Streptomyces microorganism as a host (b) DNA region capable of secreting and expressing the target protein during culture using a Streptomyces microorganism as a host (C) A constitutive secretion expression vector containing a DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Streptomyces as a host.

また、本発明は、
(d)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域
(e)ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
(f)エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
を含む、構成型発現シャトルベクターである。
In addition, the present invention
(D) DNA region capable of expressing the target protein without adding an inducer during culturing using a Streptomyces microorganism as a host (e) DNA region capable of replicating using a Streptomyces microorganism as a host (f) Escherichia microorganism It is a constitutive expression shuttle vector containing a DNA region capable of replicating using the above as a host.

更に、本発明は、
(g)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域
(h)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域
(i)ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
(j)エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
を含む、構成型分泌発現シャトルベクターである。
Furthermore, the present invention
(G) DNA region capable of expressing the target protein during culture using a Streptomyces microorganism as a host (h) DNA region capable of secreting and expressing the target protein during culture using a Streptomyces microorganism as a host (I) A DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Streptomyces as a host (j) A constitutive secretion expression shuttle vector containing a DNA region capable of replicating a microorganism of the genus Escherichia as a host.

また、本発明は、前記(a)〜(c)の領域を含む構成型分泌発現ベクター、前記(d)〜(f)の領域を含む構成型発現シャトルベクター、あるいは、前記(g)〜(j)の領域を含む構成型分泌発現シャトルベクターにより、ストレプトマイセス属微生物を形質転換した形質転換体をも提供する。 Further, the present invention relates to a constitutive expression vector containing the regions (a) to (c), a constitutive expression shuttle vector containing the regions (d) to (f), or the above (g) to ( A transformant transformed from a Streptomyces microorganism by a constitutive secretion expression shuttle vector containing the region of j) is also provided.

更に、本発明は、前記形質転換体を培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することを含む、目的タンパク質の製造方法をも提供する。ここで、目的タンパク質とは、例えば、高分子型ニトリルヒドラターゼである。 Furthermore, the present invention also provides a method for producing a target protein, which comprises culturing the transformant and collecting the target protein from the obtained culture. Here, the target protein is, for example, a high molecular weight nitrile hydratase.

すなわち、目的タンパク質をコードするDNA領域を鋳型にして、前記DNA断片を増幅する工程、
前記増幅したDNA断片を、制限酵素処理した構成型分泌発現ベクターに連結する工程、
前記DNA断片が導入されたベクターでストレプトマイセス属微生物に形質転換する工程、及び
前記大腸菌を培養し、得られた培養上清から目的タンパク質を採取する工程、
を含む、目的タンパク質の製造方法が提供できる。
That is, the step of amplifying the DNA fragment using the DNA region encoding the target protein as a template.
A step of linking the amplified DNA fragment to a restriction enzyme-treated constitutive secretion expression vector.
A step of transforming a microorganism of the genus Streptomyces with a vector into which the DNA fragment has been introduced, and a step of culturing the Escherichia coli and collecting a target protein from the obtained culture supernatant.
A method for producing a target protein can be provided.

また、目的タンパク質をコードするDNA領域を鋳型にして、前記DNA断片を増幅する工程、
前記増幅したDNA断片を、制限酵素処理した構成型発現シャトルベクターに連結する工程、
前記DNA断片が導入されたベクターでストレプトマイセス属微生物に形質転換する工程、及び
前記大腸菌を培養し、得られた培養上清から目的タンパク質を採取する工程、
を含む、目的タンパク質の製造方法が提供できる。
Further, a step of amplifying the DNA fragment using the DNA region encoding the target protein as a template.
A step of linking the amplified DNA fragment to a restriction enzyme-treated constitutive expression shuttle vector.
A step of transforming a microorganism of the genus Streptomyces with a vector into which the DNA fragment has been introduced, and a step of culturing the Escherichia coli and collecting a target protein from the obtained culture supernatant.
A method for producing a target protein can be provided.

更にまた、目的タンパク質をコードするDNA領域を鋳型にして、前記DNA断片を増幅する工程、
前記増幅したDNA断片を、制限酵素処理した構成型分泌発現シャトルベクターに連結する工程、
前記DNA断片が導入されたベクターでストレプトマイセス属微生物に形質転換する工程、及び
前記大腸菌を培養し、得られた培養上清から目的タンパク質を採取する工程、
を含む、目的タンパク質の製造方法が提供できる。
Furthermore, the step of amplifying the DNA fragment using the DNA region encoding the target protein as a template.
A step of linking the amplified DNA fragment to a restriction enzyme-treated constitutive secretion expression shuttle vector.
A step of transforming a microorganism of the genus Streptomyces with a vector into which the DNA fragment has been introduced, and a step of culturing the Escherichia coli and collecting a target protein from the obtained culture supernatant.
A method for producing a target protein can be provided.

本発明によれば、ストレプトマイセス属細菌で機能するTat分泌経路を用いることで、目的タンパク質の大量分泌生産を実現することができる。
また、本発明によれば、その構築を培養時間の短い、エシェリキア属微生物で行うことができ、且つ、ストレプトマイセス属微生物を宿主として目的タンパク質を発現させることができる。
According to the present invention, mass secretory production of a target protein can be realized by using a Tat secretory pathway that functions in Streptomyces bacteria.
Further, according to the present invention, the construction can be carried out by a microorganism of the genus Escherichia having a short culture time, and the target protein can be expressed using the microorganism of the genus Streptomyces as a host.

構成型分泌発現ベクターpHSA81-ss1053の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the constitutive secretion expression vector pHSA81-ss1053. msgLAP遺伝子産物が細胞外に分泌されないことを示す電気泳動の結果に係る図面である。FIG. 5 is a drawing relating to the result of electrophoresis showing that the msgLAP gene product is not secreted extracellularly. 本発明に係る構成型分泌発現ベクターが備えるシグナルペプチドのLAP活性を示すグラフ代用図面である。It is a graph substitute drawing which shows the LAP activity of the signal peptide provided by the constitutive secretion expression vector which concerns on this invention. シグナルペプチドのmsgLAPの分泌能力に関する電気泳動の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of electrophoresis about the secretory ability of msgLAP of a signal peptide. 本発明に係る構成型分泌発現ベクターの機能解析結果を示す図である。It is a figure which shows the functional analysis result of the constitutive secretion expression vector which concerns on this invention. 本発明に係る構成型分泌発現ベクターのプレートアッセイでの機能解析結果を示す図である。It is a figure which shows the functional analysis result in the plate assay of the constitutive secretion expression vector which concerns on this invention. pHSA81由来の構成型発現シャトルベクターの構成を示す図である。It is a figure which shows the composition of the constitutive expression shuttle vector derived from pHSA81. 本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターpEHSA81k-ss1053の構築を示す図である。It is a figure which shows the construction of the constitutive secretion expression shuttle vector pEHSA81k-ss1053 which concerns on this invention. 本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターの機能解析結果を示す図である。It is a figure which shows the functional analysis result of the constitutive secretion expression shuttle vector which concerns on this invention. 本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターのプレートアッセイでの機能解析結果を示す図である。It is a figure which shows the functional analysis result in the plate assay of the constitutive secretion expression shuttle vector which concerns on this invention.

1.本発明に係る構成型分泌発現ベクター
本発明に係る構成型分泌発現ベクターは、ストレプトマイセス(Streptomyces)属に属する微生物(以下、「ストレプトマイセス属微生物」ともいう)を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域と、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域と、ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域と、を含む。すなわち、本発明に係る構成型分泌発現ベクターは、ストレプトマイセス属微生物内において複製可能であり、且つ、目的タンパク質をストレプトマイセス属微生物外へ分泌発現させるのに有効なベクターである。
1. 1. Constitutive secretory expression vector according to the present invention The constitutive secretory expression vector according to the present invention is an inducer during culturing using a microorganism belonging to the genus Streptomyces (hereinafter, also referred to as “microorganism of the genus Streptomyces”) as a host. A DNA region capable of expressing the target protein without adding the substance, a DNA region capable of secreting and expressing the target protein during culturing using a Streptomyces microorganism as a host, and a DNA region capable of replicating using a Streptomyces microorganism as a host. ,including. That is, the constitutive secretion expression vector according to the present invention is a vector that can be replicated in a microorganism of the genus Streptomyces and is effective for secreting and expressing the target protein outside the microorganism of the genus Streptomyces.

(1)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域
本発明の構成型分泌発現ベクターは、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域を含み、宿主となるストレプトマイセス属微生物に導入することで、発現誘導剤を添加しなくても、目的タンパク質を極めて高効率で生産することができる。
より具体的には、(i)ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)のH-ニトリルヒドラターゼ(H-NHase)遺伝子のプロモーター、(ii)H-ニトリルヒドラターゼ転写調節タンパク質(以下「制御タンパク質」とも言う)(NhhC)をコードする遺伝子、(iii) 転写活性化タンパク質(NhhD)をコードする遺伝子、(iv)マルチクローニングサイト(MCS)、及び(v)ターミネーターを含み、H-NHase発現調節機構を利用するものである。前記発現調節機構を担う遺伝子の塩基配列に関しては、本発明者らが開示の特開2007−053994号公報に記載されている。
(1) DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using a Streptomyces microorganism as a host The constitutive secretion expression vector of the present invention is an inducer during culturing using a Streptomyces microorganism as a host. By introducing a DNA region capable of expressing the target protein into a host microorganism of the genus Streptomyces without adding the target protein, the target protein can be produced with extremely high efficiency without adding an expression inducer. Can be done.
More specifically, (i) the promoter of the H-nitrile hydratase (H-NHase) gene of Rhodococcus rhodochrous, and (ii) the H-nitrile hydratase transcriptional regulatory protein (hereinafter also referred to as "regulatory protein"). ) (NhhC) encoding gene, (iii) transcription activation protein (NhhD) encoding gene, (iv) multicloning site (MCS), and (v) terminator, utilizing H-NHase expression regulation mechanism Is what you do. The base sequence of the gene responsible for the expression regulation mechanism is described in JP-A-2007-053994 disclosed by the present inventors.

(i)ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)のH-ニトリルヒドラターゼ遺伝子のプロモーター
本発明において、H-NHase遺伝子のプロモーターは、H-NHase遺伝子を保有する菌体から制限酵素を用いて切り出すことができる。あるいは、適当な制限酵素認識部位を設けたプライマーを設計し、H-NHaseの構造遺伝子の上流領域中の所望のプロモーター領域を鋳型としてPCRにより増幅することにより、得ることができる。また、既に判明しているH-NHase遺伝子プロモーター領域を含む領域の塩基配列情報(例えばGenBankのAccession number:D67027)に基づいて、所望のプロモーター領域を化学合成して用いることも可能である。本発明のベクターに用いるH-NHase遺伝子のプロモーターの配列及び構成に関しては、特開2007−053994号公報に記載されている。
(I) Rhodococcus rhodochrous H-nitrile hydratase gene promoter In the present invention, the H-NHase gene promoter can be cut out from a cell carrying the H-NHase gene using a restriction enzyme. .. Alternatively, it can be obtained by designing a primer provided with an appropriate restriction enzyme recognition site and amplifying it by PCR using a desired promoter region in the upstream region of the structural gene of H-NHase as a template. It is also possible to chemically synthesize and use a desired promoter region based on the base sequence information of the region including the H-NHase gene promoter region that has already been known (for example, GenBank Accession number: D67027). The sequence and composition of the promoter of the H-NHase gene used in the vector of the present invention are described in JP-A-2007-053994.

(ii)制御タンパク質(NhhC)をコードする遺伝子
本発明における制御タンパク質(NhhC)をコードする遺伝子は、nhhC遺伝子を保有する菌体から、制限酵素を用いて切り出すことができる。あるいは、制限酵素認識部位を設けたプライマーを用い、PCRで所望のnhhC遺伝子領域を増幅することにより得ることができる。また、既に判明しているnhhC遺伝子の塩基配列情報をもとにして、所望のnhhC遺伝子を化学合成することも可能である。この制御タンパク質(NhhC)をコードする遺伝子の配列及び構成に関しては、特開2007−053994号公報に記載されている。
(Ii) Gene encoding the regulatory protein (NhhC) The gene encoding the regulatory protein (NhhC) in the present invention can be excised from a cell carrying the nhhC gene using a restriction enzyme. Alternatively, it can be obtained by amplifying a desired nhhC gene region by PCR using a primer provided with a restriction enzyme recognition site. It is also possible to chemically synthesize a desired nhhC gene based on the already known base sequence information of the nhhC gene. The sequence and composition of the gene encoding this regulatory protein (NhhC) are described in JP-A-2007-053994.

(iii)転写活性化タンパク質(NhhD)をコードする遺伝子
本発明における転写活性化タンパク質(NhhD)をコードする遺伝子は、NhhD遺伝子を保有する菌体から、制限酵素を用いて切り出すことができる。あるいは、制限酵素認識部位を設けたプライマーを用い、PCRで所望のNhhD遺伝子領域を増幅することにより得ることができる。また、既に判明しているNhhD遺伝子の塩基配列情報をもとにして、所望のNhhD遺伝子を化学合成することも可能である。この転写活性化タンパク質(NhhD)をコードする遺伝子の配列及び構成に関しては、特開2007−053994号公報に記載されている。
(Iii) Gene encoding transcriptional activation protein (NhhD) The gene encoding transcriptional activation protein (NhhD) in the present invention can be excised from a cell carrying the NhhD gene using a restriction enzyme. Alternatively, it can be obtained by amplifying a desired NhhD gene region by PCR using a primer provided with a restriction enzyme recognition site. It is also possible to chemically synthesize a desired NhhD gene based on the already known base sequence information of the NhhD gene. The sequence and composition of the gene encoding this transcription activation protein (NhhD) are described in JP-A-2007-053994.

(iv)マルチクローニングサイト(MCS)
本発明におけるMCSとしては特に限定されないものの、例えば、NdeI、BamHI、HindIII、NheI、SpeI、XbaIの六つの制限酵素サイトを全て含むものが好ましい。本発明におけるMCSの配列に関しては、特開2007−053994号公報に記載されている。
(Iv) Multi-cloning site (MCS)
Although the MCS in the present invention is not particularly limited, for example, one containing all six restriction enzyme sites of NdeI, BamHI, HindIII, NheI, SpeI, and XbaI is preferable. The sequence of MCS in the present invention is described in JP-A-2007-053994.

(v)ターミネーター
本発明のベクターはターミネーター領域を必須とし、当該ターミネーター領域は、上記(iv)のMCSの下流に存在させたものであることが好ましい。
このように存在させることにより、H-NHase遺伝子プロモーターからの強力な転写活性が、MCS下流域の他の領域(例えば複製領域など)へ悪影響を及ぼすことを阻止し、ベクターの安定化を図ることができる。この安定化効果は、本発明でいう遺伝子高発現系の発現効率の向上に大きく寄与しているものと考えられる。
(V) Terminator The vector of the present invention requires a terminator region, and it is preferable that the terminator region is present downstream of the MCS of (iv) above.
This presence prevents the strong transcriptional activity from the H-NHase gene promoter from adversely affecting other regions downstream of the MCS (eg, replication region) and stabilizes the vector. Can be done. It is considered that this stabilizing effect greatly contributes to the improvement of the expression efficiency of the gene high expression system referred to in the present invention.

本発明におけるターミネーターは、所望のターミネーター領域を保有する菌体やファージ等から、制限酵素を用いて切り出すことができる。あるいは、制限酵素認識部位を設けたプライマーを用い、PCRで所望のターミネーター領域を増幅することにより得ることができる。また、既に判明しているターミネーター領域の塩基配列情報をもとにして、所望のターミネーター領域を化学合成することも可能である。 The terminator in the present invention can be cut out from cells, phages, or the like having a desired terminator region using a restriction enzyme. Alternatively, it can be obtained by amplifying a desired terminator region by PCR using a primer provided with a restriction enzyme recognition site. It is also possible to chemically synthesize a desired terminator region based on the already known base sequence information of the terminator region.

更に、本発明に用い得るターミネーターとしては、宿主中で活性を持つものであればいずれの遺伝子に由来するターミネーターを用いてもよく、限定はされないが、例えば、fdファージ由来のターミネーター(fd-ter)、T4ファージ由来のターミネーター(T4-ter)及びT7ファージ由来のターミネーター(T7-ter)等が好ましく挙げられる。中でも、fdファージ由来のターミネーターが、上述した安定化効果がより大きい点で特に好ましい。 Further, as the terminator that can be used in the present invention, a terminator derived from any gene may be used as long as it has activity in the host, and the terminator derived from fd phage (fd-ter) may be used without limitation. ), Terminator derived from T4 phage (T4-ter), terminator derived from T7 phage (T7-ter) and the like are preferably mentioned. Of these, a terminator derived from fd phage is particularly preferable because it has a greater stabilizing effect as described above.

(2)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域
本発明に係る構成型分泌発現ベクターは、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域を含み、培養時、目的タンパク質をストレプトマイセス属微生物外へ分泌発現させることができる。ここで、タンパク質の分泌発現を実現するため、本発明のベクターは、所定のシグナルペプチドを含む。
(2) DNA region capable of secreting and expressing a target protein during culture using a Streptomyces microorganism as a host The constitutive secretion expression vector according to the present invention can secrete and express a target protein during culture using a Streptomyces microorganism as a host. It contains a DNA region and can secrete and express the target protein outside the Streptomyces microorganism during culturing. Here, in order to realize the secretory expression of the protein, the vector of the present invention contains a predetermined signal peptide.

このシグナルペプチドとしては特に限定されないものの、所定のレポータータンパク質を用いたスクリーニングにより選定されたシグナルペプチドを用いることが好ましい。このスクリーニング源としては、ストレプトマイセス属微生物であって全ゲノム配列が決定され、全分泌タンパク質の予測が可能なStreptomyces avermitilis K139を用いることが好ましい。更に、S. avermitilis K139からの全分泌タンパク質の中から、Tat分泌経路に依存すると予測されるものを選定し、更にシグナルペプチド予測サーバーSignalP4.0(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)によって算出されたD値に基づいて選定したものが好ましい。このシグナルペプチドの種類については、後述する。 Although the signal peptide is not particularly limited, it is preferable to use a signal peptide selected by screening using a predetermined reporter protein. As this screening source, it is preferable to use Streptomyces avermitilis K139, which is a microorganism of the genus Streptomyces, whose entire genome sequence is determined and whose total secretory protein can be predicted. Furthermore, from the total secretory proteins from S. avermitilis K139, those predicted to depend on the Tat secretion pathway were selected, and the signal peptide prediction server SignalP4.0 (http://www.cbs.dtu.dk/) It is preferable that the selection is based on the D value calculated by services / SignalP /). The type of this signal peptide will be described later.

(3)ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域 本発明の構成型分泌発現ベクターは、ストレプトマイセス属微生物内において複製可能なDNA領域を含むため、ストレプトマイセス属に属する微生物内で複製することができる。プラスミドがストレプトマイセス属微生物内において複製可能であるためには、ストレプトマイセス属微生物のプラスミド由来の複製領域(ori、rep)を含有していればよい。 (3) DNA region that can be replicated using a microorganism of the genus Streptomyces as a host Since the constitutive secretion expression vector of the present invention contains a DNA region that can be replicated within the microorganism of the genus Streptomyces, it is within the microorganism belonging to the genus Streptomyces. Can be duplicated with. In order for the plasmid to be replicable within the Streptomyces microorganism, it suffices to contain a replication region (ori, rep) derived from the plasmid of the Streptomyces microorganism.

また、本発明の構成型分泌発現ベクターにおいて、ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域は、複製領域のほか、さらにストレプトマイセス属微生物用抗生物質耐性遺伝子などを含有してもよい。このストレプトマイセス属微生物用抗生物質耐性遺伝子としては、チオストレプトン耐性遺伝子などを選択することができる。 Further, in the constitutive secretion expression vector of the present invention, the DNA region capable of replicating using a Streptomyces microorganism as a host may further contain an antibiotic resistance gene for a Streptomyces microorganism in addition to the replication region. .. As the antibiotic resistance gene for Streptomyces microorganisms, a thiostreptone resistance gene or the like can be selected.

(4)構成型分泌発現ベクターの構築
本発明に係る構成型分泌発現ベクターは、前記シグナルペプチドを、ベクターpHSA81(特許文献1)のMCSの上流に導入することにより構築される。本発明に係る構成型分泌発現ベクターの一つである、pHSA81-ss1053の構成例を図1に示す。
(4) Construction of Constitutive Secretion Expression Vector The constitutive secretion expression vector according to the present invention is constructed by introducing the signal peptide upstream of the MCS of the vector pHSA81 (Patent Document 1). FIG. 1 shows a configuration example of pHSA81-ss1053, which is one of the constitutive secretion expression vectors according to the present invention.

より具体的には先ず、鋳型としてS. avermitilis K139株のゲノムDNAを用いて、前記シグナル配列断片をPCR反応にて増幅する。その後、GENEARTを用いた組み換え反応により、増幅したDNA断片を、制限酵素(NdeI)で処理したベクターpHSA81に連結する。
更に、各GENEART反応溶液を用いてPEG法によりStreptomyces lividans TK24を形質転換し、コロニーを得る。そして、得られたコロニーをピックし、YEME/tsr 固体培地へ植継ぐ。植継いだYEME/tsr 固体培地上で十分に生育させた菌体を10 ml YEME/tsr液体培地に植菌し、28℃、130rpmで4日間振とう培養を行う。培養溶液から菌体を遠心により回収し、構成型分泌発現ベクターたるプラスミドを抽出する。
この抽出されたプラスミドについて、DNAシークエンス解析を行い、Nde I認識部位を残しながらその上流に目的断片が導入されていること、及び変異が入っていないことを確認する。これにより、構成型分泌発現ベクターが構築されていることが確認できる。
More specifically, first, the genomic DNA of the S. avermitilis K139 strain is used as a template, and the signal sequence fragment is amplified by a PCR reaction. Then, by a recombination reaction using GENEART, the amplified DNA fragment is ligated to the vector pHSA81 treated with a restriction enzyme (NdeI).
Furthermore, Streptomyces lividans TK24 is transformed by the PEG method using each GENEART reaction solution to obtain colonies. Then, the obtained colonies are picked and subcultured in YEME / tsr solid medium. The cells sufficiently grown on the subcultured YEME / tsr solid medium are inoculated into a 10 ml YEME / tsr liquid medium, and shake-cultured at 28 ° C. and 130 rpm for 4 days. Bacterial cells are collected from the culture solution by centrifugation, and a plasmid, which is a constitutive secretion expression vector, is extracted.
DNA sequence analysis is performed on this extracted plasmid to confirm that the target fragment is introduced upstream of the extracted plasmid while leaving the Nde I recognition site and that no mutation is contained. From this, it can be confirmed that the constitutive secretion expression vector is constructed.

(5)形質転換体
本発明の形質転換体は、宿主を本発明の構成型分泌発現ベクターまたは構成型分泌発現ベクターに目的タンパク質遺伝子を導入したプラスミドで形質転換することで作製できる。形質転換を行うには、常法を用いればよく、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法を用いることができる。本発明において用いる宿主は、ストレプトマイセス属微生物である。
(5) Transformant The transformant of the present invention can be prepared by transforming a host with a constitutive secretion expression vector of the present invention or a plasmid in which a target protein gene is introduced into the constitutive secretion expression vector. For the transformation, a conventional method may be used, for example, an electroporation method, a calcium phosphate method, or a DEAE dextran method can be used. The host used in the present invention is a microorganism belonging to the genus Streptomyces.

(6)タンパク質の製造方法
本発明は、目的タンパク質の製造方法も提供することができる。すなわち、上記(5)の形質転換体を培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することにより、目的タンパク質を製造することができる。形質転換体の培養方法は、宿主に用いるストレプトマイセス属微生物に適した方法を適宜選択すればよい。
(6) Method for Producing Protein The present invention can also provide a method for producing a target protein. That is, the target protein can be produced by culturing the transformant of (5) above and collecting the target protein from the obtained culture. As the method for culturing the transformant, a method suitable for the microorganism of the genus Streptomyces used as the host may be appropriately selected.

また、本発明に係るタンパク質の製造方法において「培養物」とは、培養液、培養上清、菌体、無細胞抽出液、細胞膜などの培養により得られるものを意味する。無細胞抽出液は、培養後の菌体を、例えばリン酸ナトリウム緩衝液を加えてホモジナイザーなどで物理的に破砕した後、遠心(例えば15,000rpm,10min,4℃)し、破砕できない菌体(細胞)が存在しないように上清を回収して得ることができる。細胞膜は、上記遠心で得られたペレットを溶解バッファーで懸濁することにより得ることができる。 Further, in the method for producing a protein according to the present invention, the "culture" means a product obtained by culturing a culture solution, a culture supernatant, cells, a cell-free extract, a cell membrane, or the like. In the cell-free extract, the cultured cells are physically crushed with a homogenizer or the like by adding, for example, sodium phosphate buffer, and then centrifuged (for example, 15,000 rpm, 10 min, 4 ° C.) to crush the cells that cannot be crushed. The supernatant can be collected and obtained so that (cells) are not present. The cell membrane can be obtained by suspending the pellet obtained by centrifugation in a lysis buffer.

目的タンパク質は、培養物をそのまま用いてもよいし、透析や硫安沈殿などの公知の方法、電気泳動、あるいはゲルろ過、イオン交換、アフィニティー等の各種クロマトグラフィーなどの公知の方法を単独又は適宜組み合わせることによって、濃縮、精製したものを用いてもよい。 As the target protein, the culture may be used as it is, or a known method such as dialysis or sulfur precipitation, electrophoresis, or various chromatography such as gel filtration, ion exchange, affinity, etc. may be used alone or in combination as appropriate. Therefore, concentrated and purified products may be used.

2.本発明に係る構成型発現シャトルベクター
本発明に係る構成型発現シャトルベクターは、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域と、ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域と、エシェリキア(Escherichia)属に属する微生物(以下、「エシェリキア属微生物」ともいう)を宿主として複製可能なDNA領域と、を含む。すなわち、本発明に係る構成型発現シャトルベクターは、ストレプトマイセス属微生物内及びエシェリキア属微生物内のいずれにおいても複製可能な構成型発現シャトルベクタープラスミドである。各DNA領域について、以下に説明する。ここで、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域、及びストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域に関しては、前述の本発明に係る構成型分泌発現ベクターが備えているものと同一であるため、ここでは説明を省略する。
2. Constitutive expression shuttle vector according to the present invention The constitutive expression shuttle vector according to the present invention has a DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using a microorganism of the genus Streptomyces as a host, and streptomyces. It includes a DNA region capable of replicating using a genus microorganism as a host and a DNA region capable of replicating a microorganism belonging to the genus Escherichia (hereinafter, also referred to as “Escherichia genus microorganism”) as a host. That is, the constitutive expression shuttle vector according to the present invention is a constitutive expression shuttle vector plasmid that can replicate in both Streptomyces microorganisms and Escherichia microorganisms. Each DNA region will be described below. Here, the above-mentioned present invention relates to a DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using a Streptomyces microorganism as a host, and a DNA region capable of replicating using a Streptomyces microorganism as a host. Since it is the same as that provided by the constitutive secretion expression vector according to the above, description thereof will be omitted here.

(1)エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
本発明のベクターは、エシェリキア属微生物内において複製可能なDNA領域を含むため、エシェリキア属に属する微生物内で複製することができる。プラスミドがエシェリキア属微生物内において複製可能であるためには、エシェリキア属微生物のプラスミド由来の複製領域(ColEI)を含有すればよい。エシェリキア属微生物内において複製可能なDNA領域としては、pBluescriptII SK(-)(アジレント・テクノロジー株式会社)、pHSG398、pHSG298(Takara Bio Inc.)などのプラスミドを用いることが可能であり、複製領域を有する限り、プラスミド全体であってもよく、あるいは一部分であってもよい。
(1) DNA region capable of replicating using a microorganism belonging to the genus Escherichia Since the vector of the present invention contains a DNA region capable of replicating within a microorganism belonging to the genus Escherichia, it can be replicated within a microorganism belonging to the genus Escherichia. In order for the plasmid to be replicable within the Escherichia microorganism, it may contain a replication region (ColEI) derived from the plasmid of the Escherichia microorganism. As a DNA region that can be replicated in a microorganism of the genus Escherichia, plasmids such as pBluescriptII SK (-) (Agilent Technologies Co., Ltd.), pHSG398, pHSG298 (Takara Bio Inc.) can be used and have a replication region. As long as it is, it may be the whole plasmid or a part of the plasmid.

また、本発明の構成型発現シャトルベクターにおいて、エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域は、複製領域のほか、さらにエシェリキア属微生物用抗生物質耐性遺伝子などを含有してもよい。このエシェリキア属微生物用抗生物質耐性遺伝子としては、クロラムフェニコール耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子などを選択することができる。 Further, in the constitutive expression shuttle vector of the present invention, the DNA region capable of replicating using an Escherichia microorganism as a host may further contain an antibiotic resistance gene for an Escherichia microorganism in addition to the replication region. As the antibiotic resistance gene for microorganisms of the genus Escherichia, a chloramphenicol resistance gene, a kanamycin resistance gene, an ampicillin resistance gene and the like can be selected.

ここで、本発明において、エシェリキア属微生物としては、大腸菌(Escherichia coli)が好ましく、より具体的には、TOP10、DH10B、Stbl2、Stbl3及びStbl4(いずれも、Invitrogen)などが挙げられ、これらの中でも、TOP10及びStbl2を用いることがより好ましい。 Here, in the present invention, as the Escherichia microorganism, Escherichia coli is preferable, and more specifically, TOP10, DH10B, Stbl2, Stbl3, Stbl4 (all Invitrogen) and the like are mentioned, and among these, Escherichia coli is mentioned. , TOP10 and Stbl2 are more preferred.

(2)構成型発現シャトルベクターの構築
本発明に係る構成型発現シャトルベクターの構築方法の一例を説明する。
先ず、大腸菌のプラスミド複製開始起点及びエシェリキア属微生物用抗生物質耐性遺伝子を含むDNA断片を、発現ベクターpBluescriptIIを鋳型にして、PCRにより増幅する。
次に、GENEARTを用いた組み換え反応により、制限酵素(例えばBlpI)で処理したベクターpHSA81に対して、増幅したDNA断片を連結する。更に、各GENEART反応溶液を用いて大腸菌TOP10及び大腸菌stbl2をヒートショック法によりそれぞれ形質転換し、コロニーを得る。
得られたコロニーをピックし、各薬剤を含んだ2YT固体培地へ植継ぐ。さらに、各薬剤を含んだ2YT固体培地上に生育させた各菌体を5 ml各薬剤を含んだ2YT液体培地に植菌し、37 ℃、150 rpmで培地が十分な濁度になるまで(12時間程度)培養を行う。培養後の菌体からプラスミドを抽出し、構成型発現シャトルベクターを得る。
(2) Construction of Constitutive Expression Shuttle Vector An example of a method for constructing a constitutive expression shuttle vector according to the present invention will be described.
First, a DNA fragment containing the origin of plasmid replication of Escherichia coli and the antibiotic resistance gene for Escherichia microorganisms is amplified by PCR using the expression vector pBluescriptII as a template.
Next, the amplified DNA fragment is ligated to the vector pHSA81 treated with a restriction enzyme (for example, BlpI) by a recombination reaction using GENEART. Furthermore, Escherichia coli TOP10 and Escherichia coli stbl2 are transformed by the heat shock method using each GENEART reaction solution to obtain colonies.
The obtained colonies are picked and subcultured in 2YT solid medium containing each drug. Furthermore, each cell grown on a 2YT solid medium containing each drug was inoculated into a 2YT liquid medium containing 5 ml of each drug, and the medium became sufficiently turbid at 37 ° C. and 150 rpm (at 37 ° C. and 150 rpm). Cultivate for about 12 hours). The plasmid is extracted from the cultured cells to obtain a constitutive expression shuttle vector.

(3)プラスミドの安定性試験
このようにして構築された構成型発現シャトルベクターにおいて、シャトル化を確認すべく、プラスミドの安定性を試験する必要がる。本発明に係る構成型発現シャトルベクターにおける安定性試験は、例えば以下のように行うことができる。
前液体培養液から新しい5 ml各薬剤を含んだ2YT液体培地へと1%植菌を行い、再び12時間の培養を行う。これを再び植え継ぎ、3回目の継代培養の後に集菌を行い、プラスミドを抽出する。
一方、各プラスミドを用いてPEG法によりS. lividans TK24を形質転換し、コロニーを得る。
YEME/tsr 固体培地上で十分に生育させた各菌体を10 ml YEME/tsr液体培地に2mm四方分植菌し、28 ℃、130 rpmで4日間振とう培養を行う。次に、新たな10 ml YEME/tsr 液体培地培養溶液に培養溶液を1 %植菌で継代し、計3回の継代培養を行った菌体からプラスミドを抽出する。
大腸菌で3回継代培養後、そして放線菌で3回継代培養後の各プラスミドをそれぞれ制限酵素(例えば、BlpI)で処理し、アガロースゲル電気泳動に供する。そして、DNA断片のバンドのパターンから、プラスミドの安定性を検討する。
(3) Stability test of plasmid In the constitutive expression shuttle vector constructed in this manner, it is necessary to test the stability of the plasmid in order to confirm the shuttle formation. The stability test of the constitutive expression shuttle vector according to the present invention can be carried out, for example, as follows.
Inoculate 1% of the pre-liquid culture medium into a new 5 ml 2YT liquid medium containing each drug, and incubate again for 12 hours. This is subcultured again, and after the third subculture, the cells are collected and the plasmid is extracted.
On the other hand, S. lividans TK24 is transformed with each plasmid by the PEG method to obtain colonies.
Each cell sufficiently grown on the YEME / tsr solid medium is inoculated into a 10 ml YEME / tsr liquid medium in 2 mm squares, and shake-cultured at 28 ° C. and 130 rpm for 4 days. Next, the culture solution is subcultured in a new 10 ml YEME / tsr liquid medium culture solution with 1% inoculation, and the plasmid is extracted from the cells that have undergone a total of 3 subcultures.
After 3 subcultures with Escherichia coli and 3 subcultures with actinomycetes, each plasmid is treated with a restriction enzyme (for example, BlpI) and subjected to agarose gel electrophoresis. Then, the stability of the plasmid is examined from the band pattern of the DNA fragment.

以上の条件でプラスミドの抽出を行うことによって、目的とする構成型発現シャトルベクターの構築を確認することができ、本発明に係る構成型発現シャトルベクターに関しては、ストレプトマイセス属微生物内においても、エシェリキア属微生物内においても複製することが可能であるといえる。 By extracting the plasmid under the above conditions, the construction of the desired constitutive expression shuttle vector can be confirmed, and the constitutive expression shuttle vector according to the present invention can be obtained even in a microorganism belonging to the genus Streptomyces. It can be said that it can be replicated even in microorganisms of the genus Escherichia.

(4)形質転換体
本発明の形質転換体は、宿主を本発明の構成型発現シャトルベクターまたは構成型発現シャトルベクターに目的タンパク質遺伝子を導入したプラスミドで形質転換することで作製できる。形質転換を行うには、常法を用いればよく、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法を用いることができる。本発明において用いる宿主は、ストレプトマイセス属微生物、エシェリキア属微生物である。目的タンパク質を分泌発現させるために用いる宿主は、好ましくはストレプトマイセス属微生物である。ベクタープラスミドの増殖、回収に用いる宿主は、ストレプトマイセス属微生物またはエシェリキア属微生物を用いることができるが、好ましくはエシェリキア属微生物である。
(4) Transformant The transformant of the present invention can be prepared by transforming a host with a constitutive expression shuttle vector of the present invention or a plasmid in which a target protein gene is introduced into the constitutive expression shuttle vector. For the transformation, a conventional method may be used, for example, an electroporation method, a calcium phosphate method, or a DEAE dextran method can be used. The host used in the present invention is a microorganism of the genus Streptomyces and a microorganism of the genus Escherichia. The host used for secreting and expressing the target protein is preferably a Streptomyces microorganism. As the host used for the growth and recovery of the vector plasmid, a microorganism of the genus Streptomyces or a microorganism of the genus Escherichia can be used, but a microorganism of the genus Escherichia is preferable.

(5)タンパク質の製造方法
本発明は、目的タンパク質の製造方法も提供することができる。すなわち、上記(4)の形質転換体を培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することにより、目的タンパク質を製造することができる。形質転換体の培養方法は、宿主に用いるストレプトマイセス属微生物に適した方法を適宜選択すればよい。
(5) Method for Producing Protein The present invention can also provide a method for producing a target protein. That is, the target protein can be produced by culturing the transformant of (4) above and collecting the target protein from the obtained culture. As the method for culturing the transformant, a method suitable for the microorganism of the genus Streptomyces used as the host may be appropriately selected.

更に、本発明に係るタンパク質の製造方法において「培養物」とは、培養液、培養上清、菌体、無細胞抽出液、細胞膜などの培養により得られるものを意味する。無細胞抽出液は、培養後の菌体を、例えばリン酸ナトリウム緩衝液を加えてホモジナイザーなどで物理的に破砕した後、遠心(例えば15,000rpm,10min,4℃)し、破砕できない菌体(細胞)が存在しないように上清を回収して得ることができる。細胞膜は、上記遠心で得られたペレットを溶解バッファーで懸濁することにより得ることができる。 Further, in the method for producing a protein according to the present invention, the "culture" means a product obtained by culturing a culture solution, a culture supernatant, cells, a cell-free extract, a cell membrane, or the like. In the cell-free extract, the cultured cells are physically crushed with a homogenizer or the like by adding, for example, sodium phosphate buffer, and then centrifuged (for example, 15,000 rpm, 10 min, 4 ° C.) to crush the cells that cannot be crushed. The supernatant can be collected and obtained so that (cells) are not present. The cell membrane can be obtained by suspending the pellet obtained by centrifugation in a lysis buffer.

目的タンパク質は、培養物をそのまま用いてもよいし、透析や硫安沈殿などの公知の方法、電気泳動、あるいはゲルろ過、イオン交換、アフィニティー等の各種クロマトグラフィーなどの公知の方法を単独又は適宜組み合わせることによって、濃縮、精製したものを用いてもよい。 As the target protein, the culture may be used as it is, or a known method such as dialysis or sulfur precipitation, electrophoresis, or various chromatography such as gel filtration, ion exchange, affinity, etc. may be used alone or in combination as appropriate. Therefore, concentrated and purified products may be used.

3.本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクター
本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターは、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域、ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域、エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域を含む。すなわち、本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターは、ストレプトマイセス属微生物内及びエシェリキア属微生物内のいずれにおいても複製可能なシャトルベクタープラスミドであり、目的タンパク質をストレプトマイセス属微生物内で分泌発現させるのに有効なベクターである。
3. 3. Constitutive secretion expression shuttle vector according to the present invention The constitutive secretion expression shuttle vector according to the present invention is a DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using a microorganism of the genus Streptomyces as a host. It includes a DNA region capable of secreting and expressing a target protein during culture using a Seth microorganism as a host, a DNA region capable of replicating using a Streptomyces microorganism as a host, and a DNA region capable of replicating using an Escherichia microorganism as a host. That is, the constitutive secretion expression shuttle vector according to the present invention is a shuttle vector plasmid that can replicate in both Streptomyces microorganisms and Escherichia microorganisms, and secretes and expresses the target protein in Streptomyces microorganisms. It is an effective vector to make it.

ここで、本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターにおいて、前記ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域、ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域、及びストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域に関しては、前述の本発明に係る構成型分泌発現ベクターが備えているものと同一であるため、ここではこれらの説明を省略する。また、エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域は、前述の本発明に係る構成型発現シャトルベクターが備えているものと同一であるため、ここでは説明を省略する。 Here, in the constitutive secretion expression shuttle vector according to the present invention, a DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using the Streptomyces microorganism as a host, and a Streptomyces microorganism as a host. Since the DNA region capable of secreting and expressing the target protein during culturing and the DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Streptomyces as a host are the same as those provided by the above-mentioned constitutive secretion expression vector according to the present invention. , These explanations are omitted here. Further, since the DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Escherichia as a host is the same as that provided by the above-mentioned constitutive expression shuttle vector according to the present invention, description thereof will be omitted here.

(1)構成型分泌発現シャトルベクターの構築
本発明の構成型分泌発現シャトルベクターの構築方法としては先ず、前述と同様の方法により、前記シグナルペプチドを、ベクターpHSA81のMCSの上流に導入することにより、本発明に係る構成型分泌発現ベクターを構築する。
その後、本発明に係る構成型発現シャトルベクターの構築方法と同様の方法により、構築された構成型分泌発現ベクターをシャトル化する。
構成型分泌発現ベクターの構築方法及びシャトル化の方法は、前述の方法と同一であるため、ここではその説明を省略する。
(1) Construction of Constitutive Secretory Expression Shuttle Vector As a method for constructing the constitutive secretion expression shuttle vector of the present invention, first, the signal peptide is introduced upstream of the MCS of the vector pHSA81 by the same method as described above. , To construct a constitutive secretion expression vector according to the present invention.
Then, the constructed constitutive secretion expression vector is shuttled by the same method as the method for constructing the constitutive expression shuttle vector according to the present invention.
Since the method for constructing the constitutive secretion expression vector and the method for shuttle formation are the same as those described above, the description thereof will be omitted here.

(2)プラスミドの安定性試験
更に、本発明に係る構成型分泌発現シャトルベクターに関しても、シャトル化を確認すべく、プラスミドの安定性を試験する必要がある。当該安定性試験は、本発明に係る構成型発現シャトルベクターにおける安定性試験と同様の方法により行われる。このため、ここでは本試験の方法説明は省略する。
(2) plasmid Stability Test Furthermore, it is necessary to test the stability of the plasmid for the constitutive secretion expression shuttle vector according to the present invention in order to confirm the shuttle formation. The stability test is performed by the same method as the stability test for the constitutive expression shuttle vector according to the present invention. Therefore, the description of the method of this test is omitted here.

(3)形質転換体
本発明の形質転換体は、宿主を本発明の構成型分泌発現シャトルベクターまたは構成型分泌発現シャトルベクターに目的タンパク質遺伝子を導入したプラスミドで形質転換することで作製できる。形質転換を行うには、常法を用いればよく、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法を用いることができる。本発明において用いる宿主は、ストレプトマイセス属微生物、エシェリキア属微生物である。目的タンパク質を発現させるために用いる宿主は、好ましくはストレプトマイセス属微生物である。ベクタープラスミドの増殖、回収に用いる宿主は、ストレプトマイセス属微生物またはエシェリキア属微生物を用いることができるが、好ましくはエシェリキア属微生物である。
(3) Transformant The transformant of the present invention can be prepared by transforming a host with a constitutive secretion expression shuttle vector of the present invention or a plasmid in which a target protein gene is introduced into the constitutive secretion expression shuttle vector. For the transformation, a conventional method may be used, for example, an electroporation method, a calcium phosphate method, or a DEAE dextran method can be used. The host used in the present invention is a microorganism of the genus Streptomyces and a microorganism of the genus Escherichia. The host used to express the protein of interest is preferably a Streptomyces microorganism. As the host used for the growth and recovery of the vector plasmid, a microorganism of the genus Streptomyces or a microorganism of the genus Escherichia can be used, but a microorganism of the genus Escherichia is preferable.

(4)タンパク質の製造方法
本発明は、目的タンパク質の製造方法も提供することができる。すなわち、上記(3)の形質転換体を培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することにより、目的タンパク質を製造することができる。形質転換体の培養方法は、宿主に用いるストレプトマイセス属微生物に適した方法を適宜選択すればよい。
(4) Method for Producing Protein The present invention can also provide a method for producing a target protein. That is, the target protein can be produced by culturing the transformant of (3) above and collecting the target protein from the obtained culture. As the method for culturing the transformant, a method suitable for the microorganism of the genus Streptomyces used as the host may be appropriately selected.

更に、本発明に係るタンパク質の製造方法において「培養物」とは、培養液、培養上清、菌体、無細胞抽出液、細胞膜などの培養により得られるものを意味する。無細胞抽出液は、培養後の菌体を、例えばリン酸ナトリウム緩衝液を加えてホモジナイザーなどで物理的に破砕した後、遠心(例えば15,000rpm,10min,4℃)し、破砕できない菌体(細胞)が存在しないように上清を回収して得ることができる。細胞膜は、上記遠心で得られたペレットを溶解バッファーで懸濁することにより得ることができる。 Further, in the method for producing a protein according to the present invention, the "culture" means a product obtained by culturing a culture solution, a culture supernatant, cells, a cell-free extract, a cell membrane, or the like. In the cell-free extract, the cultured cells are physically crushed with a homogenizer or the like by adding, for example, sodium phosphate buffer, and then centrifuged (for example, 15,000 rpm, 10 min, 4 ° C.) to crush the cells that cannot be crushed. The supernatant can be collected and obtained so that (cells) are not present. The cell membrane can be obtained by suspending the pellet obtained by centrifugation in a lysis buffer.

目的タンパク質は、培養物をそのまま用いてもよいし、透析や硫安沈殿などの公知の方法、電気泳動、あるいはゲルろ過、イオン交換、アフィニティー等の各種クロマトグラフィーなどの公知の方法を単独又は適宜組み合わせることによって、濃縮、精製したものを用いてもよい。 As the target protein, the culture may be used as it is, or a known method such as dialysis or sulfur precipitation, electrophoresis, or various chromatography such as gel filtration, ion exchange, affinity, etc. may be used alone or in combination as appropriate. Therefore, concentrated and purified products may be used.

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples. It should be noted that the examples described below show an example of a typical example of the present invention, and the scope of the present invention is not narrowly interpreted by this.

4.構成型分泌発現ベクターの構築
(1)シグナルペプチドスクリーニング用レポータープラスミドの構築
タンパク質を分泌発現させるためには、シグナルペプチドというN末端領域が必要となる。このため、まず、より強い分泌能を持つシグナルペプチドのスクリーニングを行った。
スクリーニングのレポータータンパク質としては、Streptomyces griseus由来の分泌酵素である、ロイシンアミノペプチダーゼ(sgLAP)を選択した。本酵素は同属放線菌由来であり、かつSec経路で分泌される分泌酵素であることがわかっていること、及び発色基質を用いることで酵素活性測定が容易に行うことができることから、S. lividans TK24株での異種分泌発現が容易であると考えられる。
4. Construction of a constitutive secretory expression vector (1) Construction of a reporter plasmid for signal peptide screening In order to secrete and express a protein, an N-terminal region called a signal peptide is required. Therefore, first, a signal peptide having a stronger secretory capacity was screened.
Leucine aminopeptidase (sgLAP), a secretory enzyme derived from Streptomyces griseus, was selected as the screening reporter protein. This enzyme is derived from the same genus actinomycete and is known to be a secretory enzyme secreted by the Sec pathway, and the enzyme activity can be easily measured by using a color-developing substrate. Therefore, S. lividans It is considered that heterologous secretion is easily expressed in the TK24 strain.

まず、sgLAPをレポータータンパク質として用いるために、シグナルペプチドをコードしたDNA領域(シグナル配列)を除去し、成熟型として細胞内に発現するように設計したmsgLAP遺伝子と、オリジナルのシグナル配列を持ったsgLAP遺伝子を、構成型発現ベクターpHSA81にそれぞれ導入した。
鋳型としてS. griseus のゲノムを用いてPCR反応を行い、sgLAP遺伝子及びmsgLAP遺伝子断片を増幅した。PCR反応後の溶液の一部をそれぞれアガロースゲル電気泳動に供し、msgLAP及びsgLAP遺伝子断片の増幅を確認した。
First, in order to use sgLAP as a reporter protein, the msgLAP gene designed to be expressed intracellularly as a mature form by removing the DNA region (signal sequence) encoding the signal peptide, and sgLAP with the original signal sequence. The genes were introduced into the constitutive expression vector pHSA81, respectively.
A PCR reaction was performed using the S. griseus genome as a template, and the sgLAP gene and msgLAP gene fragments were amplified. Part of the solution after the PCR reaction was subjected to agarose gel electrophoresis, and amplification of msgLAP and sgLAP gene fragments was confirmed.

ここで、遺伝子増幅に用いたプライマーは以下のとおり(配列番号1〜3)である。 Here, the primers used for gene amplification are as follows (SEQ ID NOs: 1 to 3).

sgLAP遺伝子断片のフォワードプライマー(pHSA81/spSGLAPct-F:配列番号1)
GATGAAAGGAATGAGCATatgagaccgaaccgcttctccctgc
Forward primer for sgLAP gene fragment (pHSA81 / spSGLAPct-F: SEQ ID NO: 1)
GATGAAAGGAATGAGCATatgagaccgaaccgcttctccctgc

msgLAP遺伝子断片のフォワードプライマー(pHSA81/mSGLAPct-F:配列番号2)
GATGAAAGGAATGAGCATATGgccggcgccgcggcc
Forward primer for msgLAP gene fragment (pHSA81 / mSGLAPct-F: SEQ ID NO: 2)
GATGAAAGGAATGAGCATATGgccggcgccgcggcc

sgLAP遺伝子断片及びmsgLAP遺伝子断片のリバースプライマー(pHSA81/SGLAPct-R:配列番号3)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcaggtgggcggttcgccgg
Reverse primer for sgLAP gene fragment and msgLAP gene fragment (pHSA81 / SGLAPct-R: SEQ ID NO: 3)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcaggtgggcggttcgccgg

そして、制限酵素Nde I及びXba I(Takara Bio Inc.)で処理したpHSA81に対して、GENEART(R) Seamless Cloning and Assembly Kit(Life Technologies)を用いた組換え反応により、各増幅断片を連結した。更に、PEG法によりS. lividans TK24を形質転換することでpHSA81-msgLAP及びpHSA81-sgLAPを構築した。 Then, each amplified fragment was ligated to pH SA81 treated with restriction enzymes Nde I and Xba I (Takara Bio Inc.) by a recombination reaction using GENEART (R) Seamless Cloning and Assembly Kit (Life Technologies). .. Furthermore, pHSA81-msgLAP and pHSA81-sgLAP were constructed by transforming S. lividans TK24 by the PEG method.

(2)分泌発現の確認
前記方法で構築されたpHSA81-sgLAP及びpHSA81-msgLAP、更にコントロールとしてのpHSA81をそれぞれ保持するS. lividans TK24株を、YEME/tsr固体培地で28℃、5日間培養した。更に、菌体を10 mlYEME/tsr液体培地に2mm四方植菌し、28℃、130 rpmで7日間振とう培養を行った。そして、培養液1mlを遠心により集菌し、培養上清を回収した。沈殿した菌体を1ml 10mM KPB(pH7.5)で懸濁後、ハンディソニケーターによって破砕した。破砕液を遠心した上清を無細胞抽出液(CFE)とし、沈殿物を1 ml 10 mM KPB(pH 7.5)に懸濁したものを不溶性画分溶液とした。
そして、培養上清20 μl、CFE 8 μlをそれぞれSDS-PAGEに供し、発現の有無を検討した。結果を図2に示す。
(2) Confirmation of secretory expression The S. lividans TK24 strain, which retains pHSA81-sgLAP and pHSA81-msgLAP constructed by the above method and pHSA81 as a control, respectively, was cultured in YEME / tsr solid medium at 28 ° C. for 5 days. .. Furthermore, the cells were inoculated into a 10 ml YEME / tsr liquid medium in a 2 mm square, and cultured with shaking at 28 ° C. and 130 rpm for 7 days. Then, 1 ml of the culture solution was collected by centrifugation, and the culture supernatant was collected. The precipitated cells were suspended in 1 ml 10 mM KPB (pH 7.5) and then crushed by a handy sonicator. The supernatant obtained by centrifuging the crushed solution was used as a cell-free extract (CFE), and the precipitate suspended in 1 ml 10 mM KPB (pH 7.5) was used as an insoluble fraction solution.
Then, 20 μl of the culture supernatant and 8 μl of CFE were subjected to SDS-PAGE, respectively, and the presence or absence of expression was examined. The results are shown in FIG.

図2に示されるように、pHSA81-sgLAP / S. lividans TK24の培養上清にmsgLAPのバンドが確認できた。これは、sgLAPがシグナルペプチドを持った状態で発現し、分泌経路に認識されることで細胞外に分泌しているものと考えられる。
一方で、pHSA81-msgLAP / S. lividansTK24は培養上清にmsgLAPのバンドはわずかにしか確認できず、CFEにmsgLAPのバンドが確認できた。これは、msgLAPがシグナルペプチドを持たない成熟型の状態で細胞内に発現し、細胞外へ分泌されないことが示唆された。
このように、シグナルペプチドを除去したmsgLAPが細胞外へ分泌されず細胞内に蓄積されたことから、msgLAPがレポータータンパク質として使用可能と考えられた。
As shown in FIG. 2, a band of msgLAP was confirmed in the culture supernatant of pHSA81-sgLAP / S. lividans TK24. It is considered that this is because sgLAP is expressed with a signal peptide and is secreted extracellularly by being recognized by the secretory pathway.
On the other hand, in pHSA81-msgLAP / S. lividans TK24, only a small amount of msgLAP band was confirmed in the culture supernatant, and msgLAP band was confirmed in CFE. This suggests that msgLAP is expressed intracellularly in a mature state without a signal peptide and is not secreted extracellularly.
As described above, msgLAP from which the signal peptide was removed was not secreted extracellularly but accumulated intracellularly, and thus it was considered that msgLAP could be used as a reporter protein.

(3)シグナルペプチドのスクリーニング
前記方法により構築されたシグナルペプチドスクリーニング用レポータープラスミドを用いて、シグナルペプチドのスクリーニングを行った。スクリーニング源としては、ストレプトマイセス属微生物であって全ゲノム配列が決定され、全分泌タンパク質の予測が可能であることから、S. avermitilis K139を用いた。そして、S. avermitilis K139からの全分泌タンパク質の中から、Tat分泌経路に依存すると予測されるものを選定し、更にシグナルペプチド予測サーバーSignalP4.0によって算出されたD値に基づいて、21個のシグナルペプチドを選抜した(表1参照)
(3) Screening of signal peptide A signal peptide was screened using the reporter plasmid for signal peptide screening constructed by the above method. As a screening source, S. avermitilis K139 was used because it is a microorganism of the genus Streptomyces, the entire genome sequence is determined, and the total secretory protein can be predicted. Then, from the total secretory proteins from S. avermitilis K139, those predicted to depend on the Tat secretion pathway were selected, and 21 were further based on the D value calculated by the signal peptide prediction server SignalP4.0. Signal peptides were selected (see Table 1)

ここで、表1に示されるように、各シグナルペプチドをコードするDNA配列(シグナル配列)は、ssに続き由来となっているS. avermitilis の予測ORFの番号『SAV-…』に続く4桁の数字を取り、ss####と呼称する。 Here, as shown in Table 1, the DNA sequence (signal sequence) encoding each signal peptide has four digits following the predicted ORF number "SAV -..." of S. avermitilis, which is derived after ss. Take the number of and call it ss ####.

Figure 0006906215
Figure 0006906215
Figure 0006906215
Figure 0006906215

そして、鋳型としてS. avermitilis K139株のゲノムを用いてPCR反応を行い、21個のシグナル配列断片をそれぞれ増幅した。シグナル配列として増幅した領域は、signalP4.0で予測された配列に加え、Cleavage SiteからさらにC末端側に1残基分のアミノ酸を含んだ領域とした。 Then, a PCR reaction was carried out using the genome of the S. avermitilis K139 strain as a template, and 21 signal sequence fragments were amplified respectively. The region amplified as a signal sequence was a region containing one residue of amino acid on the C-terminal side from the Cleavage Site in addition to the sequence predicted by signalP4.0.

ここで、各シグナル配列の増幅に用いたプライマーは、表1に示したとおり(配列番号4〜45)である。 Here, the primers used for amplification of each signal sequence are as shown in Table 1 (SEQ ID NOs: 4 to 45).

そして、GENEARTを用いた組換え反応により、増幅した各シグナル配列を含むDNA断片と、制限酵素Nde I(Takara Bio Inc.)で処理したpHSA81-msgLAPとを連結した。これにより、各シグナル配列とmsgLAP遺伝子はin frameで連結するので、各シグナルペプチドとmsgLAPとの融合タンパク質が発現するプラスミドが構築できた。 Then, by a recombination reaction using GENEART, a DNA fragment containing each amplified signal sequence was ligated with pHSA81-msgLAP treated with the restriction enzyme Nde I (Takara Bio Inc.). As a result, each signal sequence and the msgLAP gene are linked in frame, so that a plasmid expressing the fusion protein of each signal peptide and msgLAP could be constructed.

このようにして構築された各プラスミドを用いて、S. lividans TK24を形質転換し、各形質転換体の培養上清中のLAP活性を測定・比較した。
具体的には、各菌体を、YEME/tsr 固体培地上で十分に生育させ、10 ml YEME/tsr液体培地に2 mm四方分植菌し、28℃、130 rpmで7日間振とう培養を行った。培養液1 mlに1 mlの10 mM KPB(pH 7.5)を加えた後、遠心により菌を沈殿させ、培養上清を回収した。1種類の形質転換体につき、それぞれ培養を行った。そして、培養液を遠心することで、培養上清を調製し、LAP活性の測定を行った。その結果を図3に示す。
S. lividans TK24 was transformed using each plasmid constructed in this manner, and the LAP activity in the culture supernatant of each transformant was measured and compared.
Specifically, each cell is sufficiently grown on a YEME / tsr solid medium, inoculated into a 10 ml YEME / tsr liquid medium in 2 mm squares, and shake-cultured at 28 ° C. and 130 rpm for 7 days. went. After adding 1 ml of 10 mM KPB (pH 7.5) to 1 ml of the culture solution, the bacteria were precipitated by centrifugation, and the culture supernatant was collected. Each type of transformant was cultured. Then, the culture supernatant was prepared by centrifuging the culture solution, and the LAP activity was measured. The result is shown in FIG.

図3に示された結果から、更に、それぞれの試料20 μlをSDS-PAGEに供し、sgLAPのバンドの有無を検討した。具体的には、培養上清中のLAP活性の高かった3つのシグナル配列(ss1053、ss5891、ss1857)と、LAP活性の低かった3つのシグナル配列(ss1807、ss7421、ss6215)の試料をSDS-PAGEに供し、比較を行った。結果を図4に示す。 From the results shown in FIG. 3, 20 μl of each sample was further subjected to SDS-PAGE, and the presence or absence of the sgLAP band was examined. Specifically, SDS-PAGE of samples of three signal sequences with high LAP activity (ss1053, ss5891 and ss1857) and three signal sequences with low LAP activity (ss1807, ss7421 and ss6215) in the culture supernatant was used. A comparison was made. The results are shown in FIG.

図4に示されるように、各シグナル配列の中でss1053が最も強い活性を示し、その値はオリジナルのsgLAPの活性と同等の値を示した。
この結果から、分泌させたい目的タンパク質とシグナルペプチド間に相性が存在する可能性が考えられた。
As shown in FIG. 4, ss1053 showed the strongest activity in each signal sequence, and its value was equivalent to the activity of the original sgLAP.
From this result, it was considered that there may be a compatibility between the target protein to be secreted and the signal peptide.

(4)構成型分泌発現ベクターの構築
図4に示された結果により、分泌させたい目的タンパク質とシグナルペプチド間に相性が存在する可能性が考えられたことから、比活性が比較的高かった8個のシグナルペプチドを、分泌型発現ベクターに使用するシグナルペプチドとして用いて、構成型分泌発現ベクターの構築を行った。
(4) Construction of constitutive secretion expression vector Based on the results shown in Fig. 4, it was considered that there might be a compatibility between the target protein to be secreted and the signal peptide, so the specific activity was relatively high 8 A constitutive secretory expression vector was constructed using these signal peptides as the signal peptides used in the secretory expression vector.

具体的には、前記スクリーニングの結果を基に選抜した8個のシグナル配列を、ベクターpHSA81のマルチクローニングサイト上流に導入し、構成型分泌発現ベクターを構築した。
先ず、鋳型としてS. avermitilis K139株のゲノムを用いてPCR反応を行い、8個のシグナル配列断片をそれぞれ増幅した。
Specifically, eight signal sequences selected based on the results of the screening were introduced upstream of the multicloning site of the vector pHSA81 to construct a constitutive secretion expression vector.
First, a PCR reaction was performed using the genome of the S. avermitilis K139 strain as a template, and eight signal sequence fragments were amplified respectively.

ここで、8個のシグナル配列の増幅に用いたプライマーは、表2に示すとおり(配列番号46〜61)である。 Here, the primers used for amplifying the eight signal sequences are as shown in Table 2 (SEQ ID NOs: 46 to 61).

Figure 0006906215
Figure 0006906215

そして、GENEARTを用いた組換え反応により、それぞれの増幅したDNA断片を、制限酵素Nde I(Takara Bio Inc.)で処理したベクターpHSA81に連結した。
各GENEART反応溶液を用いてPEG法によりS. lividans TK24を形質転換し、コロニーを得た。得られたコロニーをピックし、YEME/tsr固体培地へ植継いだ。植継いだYEME/tsr固体培地上で十分に生育させた菌体を10 ml YEME/tsr液体培地に植菌し、28℃、130 rpmで4日間振とう培養を行った。培養溶液から菌体を遠心により回収し、プラスミドを抽出した。これらについてDNAシークエンス解析を行い、Nde I認識部位を残しながらその上流に目的断片が導入されていること、及び変異が入っていないことを確認し、8個の構成型分泌発現ベクター(pHSA81-ss1053、pHSA81-ss1857、pHSA81-ss3789、pHSA81-ss5891、pHSA81-ss6579、pHSA81-ss7089、pHSA81-ss7207、pHSA81-ss7442)を構築した。
Then, each amplified DNA fragment was ligated to the vector pHSA81 treated with the restriction enzyme Nde I (Takara Bio Inc.) by a recombination reaction using GENEART.
S. lividans TK24 was transformed with each GENEART reaction solution by the PEG method to obtain colonies. The resulting colonies were picked and subcultured in YEME / tsr solid medium. The cells sufficiently grown on the subcultured YEME / tsr solid medium were inoculated into 10 ml YEME / tsr liquid medium, and shake-cultured at 28 ° C. and 130 rpm for 4 days. Bacterial cells were collected from the culture solution by centrifugation, and a plasmid was extracted. DNA sequence analysis was performed on these to confirm that the target fragment was introduced upstream of the Nde I recognition site and that no mutation was contained, and that eight constitutive secretion expression vectors (pH SA81-ss1053) were confirmed. , PHSA81-ss1857, pHSA81-ss3789, pHSA81-ss5891, pHSA81-ss6579, pHSA81-ss7089, pHSA81-ss7207, pHSA81-ss7442).

例えば、構成型分泌発現ベクターpHSA81-ss1053では、H-NHaseの強力なプロモーターの下にATGから始まるシグナル配列があり、その後ろにNde I認識部位から始まるMCSが配置されている。シグナル配列部分には配列を含まないため、MCS中のNde Iサイトは本分泌発現ベクター中で唯一のサイトである。このNde Iサイトと利用して、目的遺伝子を開始コドンであるATGから導入可能である。
そして、転写・翻訳されると、シグナルペプチドと目的タンパク質の融合タンパク質が発現する。このシグナルペプチドが分泌経路に認識され、目的タンパク質は細胞外に分泌される。シグナルペプチドは分泌の際にプロセシングされ、分泌された目的タンパク質のN末端にはシグナルペプチドのCleavage Siteから1残基C末端側にあるアラニンに加え、Nde I認識部位ATGCAT由来のヒスチジンとメチオニンの計3残基分がN末端に残ると予想される。
For example, in the constitutive secretion expression vector pHSA81-ss1053, a signal sequence starting from ATG is placed under the strong promoter of H-NHase, and MCS starting from the Nde I recognition site is placed behind it. Since the signal sequence portion does not contain a sequence, the Nde I site in MCS is the only site in this secretory expression vector. Using this Nde I site, the target gene can be introduced from the start codon ATG.
Then, when transcribed and translated, a fusion protein of a signal peptide and a target protein is expressed. This signal peptide is recognized in the secretory pathway, and the target protein is secreted extracellularly. The signal peptide is processed during secretion, and the N-terminal of the secreted target protein is a total of histidine and methionine derived from the Nde I recognition site ATGCAT, in addition to alanine located on the C-terminal side of one residue from the Cleavage Site of the signal peptide. It is expected that 3 residues will remain at the N-terminus.

(5)構成型分泌発現ベクターの機能解析
構築した8個の構成型分泌発現ベクターのうち、ベクターpHSA81-ss1053を用いて機能解析を行った。
具体的には、pulA (Pullulanase)の発現、PP3812 (Esterase)の発現、chiH (Chitinase)の発現、pla2 (Phospholipase A2)の発現、apkA (Amylase)の発現を確認した。各酵素の発現を確認する方法は以下の通りである。
(5) Functional analysis of constitutive secretion expression vector Of the eight constitutive secretion expression vectors constructed, the functional analysis was performed using the vector pHSA81-ss1053.
Specifically, the expression of pulA (Pullulanase), PP3812 (Esterase), chiH (Chitinase), pla2 (Phospholipase A2), and apkA (Amylase) were confirmed. The method for confirming the expression of each enzyme is as follows.

(a)pulA (Pullulanase)の発現確認
Klebsiella aerogenes W70のゲノムDNAを由来として、プライマー81ss1053(/Nde)-mpulA_F(下記配列番号62)およびpHSA81(/Xba)-pulA_R(下記配列番号63)を用いてPCRを行った。
更に、増幅したDNA断片を、制限酵素NdeI及びXbaI(Takara Bio Inc.)で切断したベクターpHSA81-ss1053に連結し、放線菌S. lividans TK24を宿主としてpHSA81-ss1053-pulAを構築した。尚、コントロールとして、ベクターpHSA81-ss1053を用いて、S. lividans TK24を形質転換した。
(A) Confirmation of expression of pullA (Pullulanase)
Using the genomic DNA of Klebsiella aerogenes W70 as a source, PCR was performed using primers 81ss1053 (/ Nde) -mpulA_F (SEQ ID NO: 62 below) and pHSA81 (/ Xba) -pulA_R (SEQ ID NO: 63 below).
Furthermore, the amplified DNA fragment was ligated to the vector pHSA81-ss1053 cleaved with restriction enzymes NdeI and XbaI (Takara Bio Inc.) to construct pHSA81-ss1053-pulA using actinomycete S. lividans TK24 as a host. As a control, S. lividans TK24 was transformed with the vector pHSA81-ss1053.

81ss1053(/Nde)-mpulA_F (配列番号62)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGtgtgataacagctcttcctcttctacctctgg
81ss1053 (/ Nde)-mpulA_F (SEQ ID NO: 62)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGtgtgataacagctcttcctcttctacctctgg

pHSA81(/Xba)-pulA_R (配列番号63)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAttatttactgctcaccggcaggccag
pHSA81 (/ Xba)-pulA_R (SEQ ID NO: 63)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAttatttactgctcaccggcaggccag

各形質転換体を10 ml YEME/Tsr培地を用いて28℃で4日間前培養した後、湿菌体重量2 mg分の培養液を植継ぎ7日間本培養し、遠心により培養上清を調製し、酵素活性を測定した。
酵素活性測定方法としては、基質としてPullulanを用いて40℃、5 minの反応を行い、Pullulanaseによって分解され生じた還元糖量を、Somogyi-Nelson法を用いて定量した結果、pHSA81-ss1053-pulA/S. lividans TK24の比活性は1.36 units/mg、pHSA81-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0.0351 units/mgであった。
After pre-culturing each transformant at 28 ° C for 4 days using 10 ml YEME / Tsr medium, the culture solution having a wet cell weight of 2 mg was subcultured for 7 days, and the culture supernatant was prepared by centrifugation. Then, the enzyme activity was measured.
As a method for measuring enzyme activity, a reaction was carried out at 40 ° C for 5 min using Pullulan as a substrate, and the amount of reduced sugar decomposed by Pullulanase was quantified using the Somogyi-Nelson method. As a result, pHSA81-ss1053-pulA The specific activity of / S. lividans TK24 was 1.36 units / mg, and the specific activity of pHSA81-ss1053 / S. lividans TK24 was 0.0351 units / mg.

更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供した。その結果を図5に示す。図5に示されるように、pHSA81-ss1053-pulA/S. lividans TK24のみに、117 kDaのバンドが確認できた。また、各形質転換体を用いてプレートアッセイを行った。その結果を図6に示す。プレートアッセイに用いた培地組成は、2YT + Red pullulan (基質)である。図6に示されるように、28℃で、7日間培養した結果、pHSA81-ss1053-pulA/S. lividans TK24のみにハロー形成がみられた。以上より、Pullulanaseの細胞外への分泌発現が確認できた。 Furthermore, the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 5, a band of 117 kDa was confirmed only in pHSA81-ss1053-pulA / S. Lividans TK24. In addition, a plate assay was performed using each transformant. The result is shown in FIG. The medium composition used for the plate assay is 2YT + Red pullulan (substrate). As shown in FIG. 6, as a result of culturing at 28 ° C. for 7 days, halo formation was observed only in pHSA81-ss1053-pulA / S. Lividans TK24. From the above, it was confirmed that Pullulanase was secreted extracellularly.

(b)PP3812 (Esterase)の発現確認
Pseudomonas putida KT2440のゲノムDNAを由来として、プライマー81ss1053(/Nde)-mPP3812_F(下記配列番号64)およびpHSA81(/Xba)-PP3812_R(下記配列番号65)を用いてPCRを行った。
更に、増幅したDNA断片を、制限酵素NdeI及びXbaI(Takara Bio Inc.)で切断したpHSA81-ss1053に連結し、放線菌S. lividans TK24を宿主としてpHSA81-ss1053-PP3812を構築した。コントロールとして、pHSA81-ss1053を用いて、S. lividans TK24を形質転換した。
各形質転換体を10 ml YEME/Tsr培地を用いて28℃で4日間前培養した後、湿菌体重量2 mg分の培養液を植継ぎ7日間本培養し、遠心により培養上清を調製し、酵素活性を測定した。酵素活性測定方法は、基質としてp-Nitrophenyl acetateを用いて30℃で反応を行い、2 secごとの405 nmでの吸光を60 secまで測定し、生成したp-Nitrophenolをp-Nitrophenolのモル吸光係数から定量した。
その結果、pHSA81-ss1053-PP3812/S. lividans TK24の比活性は0.489 units/mg、pHSA81-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0 units/mgであった。
(B) Confirmation of expression of PP3812 (Esterase)
Using the genomic DNA of Pseudomonas putida KT2440 as a source, PCR was performed using primers 81ss1053 (/ Nde) -mPP3812_F (SEQ ID NO: 64 below) and pHSA81 (/ Xba) -PP3812_R (SEQ ID NO: 65 below).
Furthermore, the amplified DNA fragment was ligated to pHSA81-ss1053 cleaved with restriction enzymes NdeI and XbaI (Takara Bio Inc.) to construct pHSA81-ss1053-PP3812 using actinomycete S. lividans TK24 as a host. S. lividans TK24 was transformed with pHSA81-ss1053 as a control.
After pre-culturing each transformant at 28 ° C for 4 days using 10 ml YEME / Tsr medium, the culture solution having a wet cell weight of 2 mg was subcultured for 7 days, and the culture supernatant was prepared by centrifugation. Then, the enzyme activity was measured. The enzyme activity is measured by reacting at 30 ° C using p-Nitrophenyl acetate as a substrate, measuring the absorption at 405 nm every 2 sec up to 60 sec, and using the produced p-Nitrophenol as the molar absorption of p-Nitrophenol. Quantified from the coefficient.
As a result, the specific activity of pHSA81-ss1053-PP3812 / S. Lividans TK24 was 0.489 units / mg, and the specific activity of pHSA81-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0 units / mg.

81ss1053(/Nde)-mPP3812_F (配列番号64)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgcaggcagccctggtgtcgaac
81ss1053 (/ Nde)-mPP3812_F (SEQ ID NO: 64)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgcaggcagccctggtgtcgaac

pHSA81(/Xba)-PP3812_R (配列番号65)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcactgcagatgcactttaagttcgttgcc
pHSA81 (/ Xba)-PP3812_R (SEQ ID NO: 65)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcactgcagatgcactttaagttcgttgcc

更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供したところ、pHSA81-ss1053-PP3812/S. lividans TK24のみに、34.1 kDaのバンドが確認できた(図5参照)。以上より、Esteraseの細胞外への分泌発現が確認できた。 Furthermore, when the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE, a band of 34.1 kDa was confirmed only in pHSA81-ss1053-PP3812 / S. lividans TK24 (see FIG. 5). From the above, the expression of extracellular secretion of esterase was confirmed.

(c)chiH (Chitinase)の発現確認
Streptomyces coelicolor A3(2) のゲノムDNAを由来として、プライマー81ss1053(/Nde)-mchiH_F(下記配列番号66)およびpHSA81(/Xba)-chiH_R(下記配列番号67)を用いてPCRを行った。
更に、増幅したDNA断片を、制限酵素NdeI及びXbaI(Takara Bio Inc.)で切断したpHSA81-ss1053に連結し、放線菌S. lividans TK24を宿主としてpHSA81-ss1053-chiHを構築した。コントロールとして、pHSA81-ss1053を用いて、S. lividans TK24を形質転換した。
各形質転換体を10 ml YEME/Tsr培地を用いて28℃で4日間前培養したのち、湿菌体重量2 mg分の培養液を植継ぎ7日間本培養し、遠心により培養上清を調製し、酵素活性を測定した。
酵素活性測定方法は、基質として4-Methylumbelliferyl-(GlcNAc)3を用いて37℃、10 minの反応を行い、生成した4-Methylumbelliferoneの蛍光を測定し(励起:360 nm、計測:450 nm)定量した。
その結果、pHSA81-ss1053-chiH/S. lividans TK24の比活性は4.24 units/mg、pHSA81-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0.181 units/mgであった。
(C) Confirmation of expression of chiH (Chitinase)
PCR was performed using the primers 81ss1053 (/ Nde) -mchiH_F (SEQ ID NO: 66 below) and pHSA81 (/ Xba) -chiH_R (SEQ ID NO: 67 below) from the genomic DNA of Streptomyces coelicolor A3 (2).
Furthermore, the amplified DNA fragment was ligated to pHSA81-ss1053 cleaved with restriction enzymes NdeI and XbaI (Takara Bio Inc.) to construct pHSA81-ss1053-chiH using actinomycete S. lividans TK24 as a host. S. lividans TK24 was transformed with pHSA81-ss1053 as a control.
Each transformant was pre-cultured at 28 ° C for 4 days using 10 ml YEME / Tsr medium, and then the culture solution having a wet cell weight of 2 mg was subcultured for 7 days, and the culture supernatant was prepared by centrifugation. Then, the enzyme activity was measured.
The enzyme activity was measured by reacting 4-Methylumbelliferyl- (GlcNAc) 3 as a substrate at 37 ° C for 10 min and measuring the fluorescence of the produced 4-Methylumbelliferone (excitation: 360 nm, measurement: 450 nm). Quantified.
As a result, the specific activity of pHSA81-ss1053-chiH / S. Lividans TK24 was 4.24 units / mg, and the specific activity of pHSA81-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0.181 units / mg.

81ss1053(/Nde)-mchiH_F (配列番号66)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgcgaccccgctgccgga
81ss1053 (/ Nde)-mchiH_F (SEQ ID NO: 66)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgcgaccccgctgccgga

pHSA81(/Xba)-chiH_R (配列番号67)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcagcaggcgccgaggtcct
pHSA81 (/ Xba)-chiH_R (SEQ ID NO: 67)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcagcaggcgccgaggtcct

更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供したところ、pHSA81-ss1053-chiH/S. lividans TK24のみに、49.5 kDaのバンドが確認できた(図5参照)。
また、各形質転換体を用いてプレートアッセイを行った。プレートアッセイに用いた培地組成は、Colloidal chitin単一炭素源培地である。図6に示すように、28℃で、7日間培養した結果、pHSA81-ss1053-chiH/S. lividans TK24のみにハロー形成がみられた。以上より、Chitinaseの細胞外への分泌発現が確認できた。
Furthermore, when the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE, a band of 49.5 kDa was confirmed only in pHSA81-ss1053-chiH / S. Lividans TK24 (see FIG. 5).
In addition, a plate assay was performed using each transformant. The medium composition used in the plate assay is Colloidal chitin single carbon source medium. As shown in FIG. 6, as a result of culturing at 28 ° C. for 7 days, halo formation was observed only in pHSA81-ss1053-chiH / S. Lividans TK24. From the above, it was confirmed that chitinase was secreted extracellularly.

(d)pla2 (Phospholipase A2)の発現確認
S. coelicolor A3(2) のゲノムDNAを由来として、プライマー81ss1053(/Nde)-mplaA2_F(下記配列番号68)およびpHSA81(/Xba)-plaA2_R(下記配列番号69)を用いてPCRを行った。
更に、増幅したDNA断片を、制限酵素NdeI及びXbaI(Takara Bio Inc.)で切断したpHSA81-ss1053に連結し、放線菌S. lividans TK24を宿主としてpHSA81-ss1053-pla2を構築した。コントロールとして、pHSA81-ss1053を用いて、S. lividans TK24を形質転換した。
各形質転換体を10 ml YEME/Tsr培地を用いて28℃で4日間前培養したのち、湿菌体重量2 mg分の培養液を植継ぎ7日間本培養し、遠心により培養上清を調製し、酵素活性を測定した。酵素活性測定方法は、sPLA2Assay Kit (Cayman Chemical Company) を用いて行った。
その結果、pHSA81-ss1053-pla2/S. lividans TK24の比活性は8.13 units/mg、pHSA81-ss1053/S. lividans TK24においては活性は認められなかった。
(D) Confirmation of expression of pla2 (Phospholipase A2)
Using the genomic DNA of S. coelicolor A3 (2) as a source, PCR was performed using primers 81ss1053 (/ Nde) -mplaA2_F (SEQ ID NO: 68 below) and pHSA81 (/ Xba) -plaA2_R (SEQ ID NO: 69 below).
Furthermore, the amplified DNA fragment was ligated to pHSA81-ss1053 cleaved with restriction enzymes NdeI and XbaI (Takara Bio Inc.) to construct pHSA81-ss1053-pla2 using actinomycete S. lividans TK24 as a host. S. lividans TK24 was transformed with pHSA81-ss1053 as a control.
Each transformant was pre-cultured at 28 ° C for 4 days using 10 ml YEME / Tsr medium, and then the culture solution having a wet cell weight of 2 mg was subcultured for 7 days, and the culture supernatant was prepared by centrifugation. Then, the enzyme activity was measured. The enzyme activity was measured using the sPLA 2 Assay Kit (Cayman Chemical Company).
As a result, the specific activity of pHSA81-ss1053-pla2 / S. Lividans TK24 was 8.13 units / mg, and that of pHSA81-ss1053 / S. Lividans TK24 was not observed.

81ss1053(/Nde)-mplaA2_F (配列番号68)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgctcccgccgacaaggcaca
81ss1053 (/ Nde)-mplaA2_F (SEQ ID NO: 68)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgctcccgccgacaaggcaca

pHSA81(/Xba)-plaA2_R (配列番号69)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcagccgaacaccttcacggcct
pHSA81 (/ Xba)-plaA2_R (SEQ ID NO: 69)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcagccgaacaccttcacggcct

更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供したところ、pHSA81-ss1053-pla2/S. lividans TK24のみに、14 kDaのバンドが確認できた(図5参照)。以上より、Phospholipase A2の細胞外への分泌発現が確認できた。 Furthermore, when the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE, a 14 kDa band was confirmed only in pHSA81-ss1053-pla2 / S. lividans TK24 (see FIG. 5). From the above, it was confirmed that Phospholipase A2 was secreted extracellularly.

(e)apkA (Amylase)の発現確認
Thermococcus kodakaraensis KOD1のゲノムDNAを由来として、プライマー81ss1053(/Nde)-mapkAH_F(下記配列番号70)およびpHSA81(/Xba)-apkA_R(下記配列番号71)を用いてPCRを行った。
更に、増幅したDNA断片を、制限酵素NdeI及びXbaI(Takara Bio Inc.)で切断したpHSA81-ss1053に連結し、放線菌S. lividans TK24を宿主としてpHSA81-ss1053-apkAを構築した。コントロールとして、pHSA81-ss1053を用いて、S. lividans TK24を形質転換した。
各形質転換体を10 ml YEME/Tsr培地を用いて28℃で4日間前培養したのち、湿菌体重量2 mg分の培養液を植継ぎ7日間本培養し、遠心により培養上清を調製し、酵素活性を測定した。酵素活性測定方法は、基質としてStarchを用いて40℃、5 minの反応を行い、Amylaseによって分解され生じた還元糖量を、Somogyi-Nelson法を用いて定量した。
その結果、pHSA81-ss1053-apkA/S. lividans TK24の比活性は5.32 units/mg、pHSA81-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0.172 units/mgであった。
(E) Confirmation of expression of apkA (Amylase)
PCR was performed using the primers 81ss1053 (/ Nde) -mapkAH_F (SEQ ID NO: 70 below) and pHSA81 (/ Xba) -apkA_R (SEQ ID NO: 71 below) from the genomic DNA of Thermococcus kodakaraensis KOD1.
Furthermore, the amplified DNA fragment was ligated to pHSA81-ss1053 cleaved with restriction enzymes NdeI and XbaI (Takara Bio Inc.) to construct pHSA81-ss1053-apkA using actinomycete S. lividans TK24 as a host. S. lividans TK24 was transformed with pHSA81-ss1053 as a control.
Each transformant was pre-cultured at 28 ° C for 4 days using 10 ml YEME / Tsr medium, and then the culture solution having a wet cell weight of 2 mg was subcultured for 7 days, and the culture supernatant was prepared by centrifugation. Then, the enzyme activity was measured. As a method for measuring enzyme activity, Starch was used as a substrate and a reaction was carried out at 40 ° C. for 5 min, and the amount of reducing sugar decomposed by Amylase was quantified using the Somogyi-Nelson method.
As a result, the specific activity of pHSA81-ss1053-apkA / S. Lividans TK24 was 5.32 units / mg, and the specific activity of pHSA81-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0.172 units / mg.

81ss1053(/Nde)-mapkA_F (配列番号70)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgcaaagtattccgaactcgaagaaggcgg
81ss1053 (/ Nde)-mapkA_F (SEQ ID NO: 70)
TCGGCCGAGGCCGCGCATATGgcaaagtattccgaactcgaagaaggcgg

pHSA81(/Xba)-apkA_R (配列番号71)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcatccaaccccgcagtagctccag
pHSA81 (/ Xba)-apkA_R (SEQ ID NO: 71)
CCGCTTTTGCGGGGATCTAGAtcatccaaccccgcagtagctccag

また、各形質転換体を用いてプレートアッセイを行った。プレートアッセイに用いた培地組成は、2YT + Starch培地である。図6に示すように、28℃で、7日間培養したプレートを60℃で約3時間インキュベートしたのち希釈したヨウ素液をプレートに直接撒き、ヨウ素デンプン反応をおこなった。その結果pHSA81-ss1053-apkA/S. lividans TK24のみハロー形成がみられた。以上より、Amylaseの細胞外への分泌発現が確認できた。 In addition, a plate assay was performed using each transformant. The medium composition used for the plate assay is 2YT + Starch medium. As shown in FIG. 6, a plate cultured at 28 ° C. for 7 days was incubated at 60 ° C. for about 3 hours, and then a diluted iodine solution was directly sprinkled on the plate to carry out an iodine-starch reaction. As a result, halo formation was observed only in pHSA81-ss1053-apkA / S. Lividans TK24. From the above, it was confirmed that Amylase was secreted extracellularly.

5.構成型発現シャトルベクターの構築
(1)構成型発現シャトルベクターの構築
先ず、大腸菌のプラスミド複製開始起点及びエシェリキア属微生物用抗生物質耐性遺伝子(カナマイシン耐性遺伝子Km、クロラムフェニコール耐性遺伝子Cm、アンピシリン耐性遺伝子Ap)を含むDNA断片を、PCRにより増幅した。
かかる際、プライマーとしては、pHSA81(BlpI)-ori_F(下記配列番号72)及びpHSA81(BlpI)-ori_KmR(F)_R(下記配列番号73)を用い、カナマイシン耐性遺伝子KmはH-NHase遺伝子プロモーターと同一方向に導入するDNA断片ori_Km(F)を増幅した。
また、プライマーとしては、pHSA81(BlpI)-ori_KmR(R)_F(下記配列番号74)及びpHSA81(BlpI)-ori_R(下記配列番号75)を用い、カナマイシン耐性遺伝子KmはH-NHase遺伝子プロモーターと逆方向に導入するDNA断片ori_Km(R)を増幅した。
また、プライマーとしては、pHSA81(BlpI)-ori_F(下記配列番号72)及びpHSA81(BlpI)-ori_CmR(F)_R(下記配列番号76)を用い、クロラムフェニコール耐性遺伝子CmはH-NHase遺伝子プロモーターと同一方向に導入するDNA断片ori_Cm(F)を増幅した。
また、プライマーとしては、pHSA81(BlpI)-ori_CmR(R)_F(下記配列番号77)及びpHSA81(BlpI)-ori_R(下記配列番号75)を用い、クロラムフェニコール耐性遺伝子CmはH-NHase遺伝子プロモーターと逆方向に導入するDNA断片ori_Cm(R)を増幅した。
また、プライマーとしては、pHSA81(BlpI)-ori_ampR(F)_F(下記配列番号78)及びpHSA81(BlpI)-ori_R(下記配列番号75)を用い、アンピシリン耐性遺伝子ApはH-NHase遺伝子プロモーターと同一方向に導入するDNA断片ori_Ap(F)を増幅した。
また、プライマーとしては、pHSA81(BlpI)-ori_F(下記配列番号72)及びpHSA81(BlpI)-ori_ampR(R)_R(下記配列番号79)を用い、アンピシリン耐性遺伝子ApはH-NHase遺伝子プロモーターと逆方向に導入するDNA断片ori_Km(R)を増幅した。
ここで、DNA断片の増幅に用いたプライマー、伸長したDNA断片は、以下の通りである(配列番号72〜79)。また、各DNA断片の増幅に用いた鋳型は、下表3に示すとおりである。
5. Construction of constitutive expression shuttle vector (1) Construction of constitutive expression shuttle vector First, the starting point of plasmid replication of Escherichia coli and antibiotic resistance genes for Escherichia coli microorganisms (kanamycin resistance gene Km, chloramphenicol resistance gene Cm, ampicillin resistance) A DNA fragment containing the gene Ap) was amplified by PCR.
In this case, pHSA81 (BlpI) -ori_F (SEQ ID NO: 72 below) and pHSA81 (BlpI) -ori_KmR (F) _R (SEQ ID NO: 73 below) were used as primers, and the kanamycin resistance gene Km was used as the H-NHase gene promoter. The DNA fragment ori_Km (F) introduced in the same direction was amplified.
As primers, pHSA81 (BlpI) -ori_KmR (R) _F (SEQ ID NO: 74 below) and pHSA81 (BlpI) -ori_R (SEQ ID NO: 75 below) were used, and the kanamycin resistance gene Km was reversed from that of the H-NHase gene promoter. The DNA fragment ori_Km (R) introduced in the direction was amplified.
As primers, pHSA81 (BlpI) -ori_F (SEQ ID NO: 72 below) and pHSA81 (BlpI) -ori_CmR (F) _R (SEQ ID NO: 76 below) were used, and the chloramphenicol resistance gene Cm was the H-NHase gene. The DNA fragment ori_Cm (F) introduced in the same direction as the promoter was amplified.
As primers, pHSA81 (BlpI) -ori_CmR (R) _F (SEQ ID NO: 77 below) and pHSA81 (BlpI) -ori_R (SEQ ID NO: 75 below) were used, and the chloramphenicol resistance gene Cm was the H-NHase gene. The DNA fragment ori_Cm (R) introduced in the opposite direction to the promoter was amplified.
As primers, pHSA81 (BlpI) -ori_ampR (F) _F (SEQ ID NO: 78 below) and pHSA81 (BlpI) -ori_R (SEQ ID NO: 75 below) are used, and the ampicillin resistance gene Ap is the same as the H-NHase gene promoter. The DNA fragment ori_Ap (F) introduced in the direction was amplified.
As primers, pHSA81 (BlpI) -ori_F (SEQ ID NO: 72 below) and pHSA81 (BlpI) -ori_ampR (R) _R (SEQ ID NO: 79 below) were used, and the ampicillin resistance gene Ap was reversed from that of the H-NHase gene promoter. The DNA fragment ori_Km (R) introduced in the direction was amplified.
Here, the primers used for amplifying the DNA fragment and the extended DNA fragment are as follows (SEQ ID NOS: 72 to 79). The templates used for amplification of each DNA fragment are shown in Table 3 below.

pHSA81(BlpI)-ori_F(配列番号72)
CCCAGTCGCAACCGGGCTCAGCacatgtgagcaaaaggccagcaaaaggc
pHSA81 (BlpI) -ori_F (SEQ ID NO: 72)
CCCAGTCGCAACCGGGCTCAGCacatgtgagcaaaaggccagcaaaaggc

pHSA81(BlpI)-ori_KmR(F)_R(配列番号73)
GGTCCGCCCACTGCGCTGAGCtcgatttattcaacaaagccgccgtccc
pHSA81 (BlpI) -ori_KmR (F) _R (SEQ ID NO: 73)
GGTCCGCCCACTGCGCTGAGCtcgatttattcaacaaagccgccgtccc

pHSA81(BlpI)-ori_KmR(R)_F(配列番号74)
CCCAGTCGCAACCGGGCTGAGCtcgatttattcaacaaagccgccgtccc
pHSA81 (BlpI) -ori_KmR (R) _F (SEQ ID NO: 74)
CCCAGTCGCAACCGGGCTGAGCtcgatttattcaacaaagccgccgtccc

pHSA81(BlpI)-ori_R(配列番号75)
GGTCCGCCCACTGCGCTCAGCacatgtgagcaaaaggccagcaaaaggc
pHSA81 (BlpI) -ori_R (SEQ ID NO: 75)
GGTCCGCCCACTGCGCTCAGCacatgtgagcaaaaggccagcaaaaggc

pHSA81(BlpI)-ori_CmR(F)_R(配列番号76)
GGTCCGCCCACTGCGCTGAGCtcgaatttctgccattcatccgcttattatcacttattcag
pHSA81 (BlpI) -ori_CmR (F) _R (SEQ ID NO: 76)
GGTCCGCCCACTGCGCTGAGCtcgaatttctgccattcatccgcttattatcacttattcag

pHSA81(BlpI)-ori_CmR(R)_F(配列番号77)
CCAGTCGCAACCGGGCTGAGCtcgaatttctgccattcatccgcttattatcacttattcag
pHSA81 (BlpI) -ori_CmR (R) _F (SEQ ID NO: 77)
CCAGTCGCAACCGGGCTGAGCtcgaatttctgccattcatccgcttattatcacttattcag

pHSA81(BlpI)-ori_ampR(F)_F(配列番号78)
CCCAGTCGCAACCGGGCTGAGCgacgtcaggtggcacttttcgggg
pHSA81 (BlpI)-ori_ampR (F) _F (SEQ ID NO: 78)
CCCAGTCGCAACCGGGCTGAGCgacgtcaggtggcacttttcgggg

pHSA81(BlpI)-ori_ampR(R)_R(配列番号79)
GGTCCGCCCACTGCGCTGAGCgacgtcaggtggcacttttcgggg
pHSA81 (BlpI) -ori_ampR (R) _R (SEQ ID NO: 79)
GGTCCGCCCACTGCGCTGAGCgacgtcaggtggcacttttcgggg

Figure 0006906215
Figure 0006906215

次に、GENEARTを用いた組換え反応により、制限酵素BlpI(Takara Bio Inc.)で処理したベクターpHSA81に対して、増幅したDNA断片を連結した。更に、各GENEART反応溶液を用いてE. coli TOP10及び大腸菌stbl2をヒートショック法によりそれぞれ形質転換し、コロニーを得た。得られたコロニーをピックし、各薬剤を含んだ2YT固体培地へ植継いだ。
前培養として、 2YT固体培地上に生育させた各菌体を5 ml 2YT液体培地に植菌し、37℃、150 rpmで培地が十分な濁度になるまで(12時間程度)培養を行った。培養後の菌体からプラスミドを抽出した。
前培養から新しい5 ml 2YT液体培地へと1 %植菌を行い、再び12時間の培養を行った。これを再び植え継ぎ、3回目の継代培養の後に集菌を行い、プラスミドを抽出した。
Next, the amplified DNA fragment was ligated to the vector pHSA81 treated with the restriction enzyme BlpI (Takara Bio Inc.) by a recombination reaction using GENEART. Furthermore, E. coli TOP10 and Escherichia coli stbl2 were transformed by the heat shock method using each GENEART reaction solution to obtain colonies. The obtained colonies were picked and subcultured in 2YT solid medium containing each drug.
As a preculture, each cell grown on a 2YT solid medium was inoculated into a 5 ml 2YT liquid medium, and cultured at 37 ° C. and 150 rpm until the medium became sufficiently turbid (about 12 hours). .. The plasmid was extracted from the cells after culturing.
From the preculture, 1% inoculation was carried out in a new 5 ml 2YT liquid medium, and the culture was carried out again for 12 hours. This was subcultured again, and after the third subculture, the cells were collected and the plasmid was extracted.

各プラスミドを用いてPEG法によりS. lividans TK24を形質転換し、コロニーを得た。
YEME/tsr 固体培地上で十分に生育させた各菌体を10 ml YEME/tsr液体培地に2mm四方分植菌し、28 ℃、130 rpmで4日間振盪培養を行った。新しい10 ml YEME/tsr 液体培地培養溶液に培養溶液を1 %植菌で継代し、計3回の継代培養を行った菌体からプラスミドを抽出し、構成型発現シャトルベクター(pEHSA81k、pEHSA81k(r)、pEHSA81c、pEHSA81c(r)、pEHSA81a、pEHSA81a(r))を得た。各構成型発現シャトルベクターの構成を図7に示す。
尚、図7中、pHSA81に対して、DNA断片ori_Km(F)を連結したベクターがpEHSA81k、DNA断片ori_Km(R)を連結したベクターがpEHSA81k(r)、DNA断片ori_Cm(F)を連結したベクターがpEHSA81c、DNA断片ori_Cm(R)を連結したベクターがpEHSA81c(r)、DNA断片ori_Ap(F)を連結したベクターがpEHSA81a、DNA断片ori_Ap(R)を連結したベクターがpEHSA81a(r)で示されている。
S. lividans TK24 was transformed with each plasmid by the PEG method to obtain colonies.
Each of the cells sufficiently grown on the YEME / tsr solid medium was inoculated into a 10 ml YEME / tsr liquid medium in 2 mm squares, and cultured with shaking at 28 ° C. and 130 rpm for 4 days. Subculture the culture solution into a new 10 ml YEME / tsr liquid medium culture solution with 1% inoculation, extract the plasmid from the cells subjected to a total of 3 subcultures, and constructive expression shuttle vectors (pEHSA81k, pEHSA81k). (r), pEHSA81c, pEHSA81c (r), pEHSA81a, pEHSA81a (r)) were obtained. The composition of each constitutive expression shuttle vector is shown in FIG.
In FIG. 7, the vector in which the DNA fragment ori_Km (F) is linked to pHSA81 is pEHSA81k, the vector in which the DNA fragment ori_Km (R) is linked is pEHSA81k (r), and the vector in which the DNA fragment ori_Cm (F) is linked. Is pEHSA81c, the vector ligating the DNA fragment ori_Cm (R) is pEHSA81c (r), the vector ligating the DNA fragment ori_Ap (F) is pEHSA81a, and the vector ligating the DNA fragment ori_Ap (R) is pEHSA81a (r). ing.

(2)各構成型発現シャトルベクターの安定性試験
大腸菌で3回継代培養後、または放線菌で3回継代培養後の各プラスミドをそれぞれ制限酵素BlpIで処理し、アガロースゲル電気泳動に供した。そして、DNA断片のバンドのパターンから、プラスミドの安定性を検討した。
その結果、pHSA81aおよびpHSA81a(r)においては大腸菌stbl2、TOP10を宿主にした場合に欠損すること無く安定的に保持されていることが確認された。ベクターが欠損すること無く安定的に保持される宿主であれば、これら菌株に限定されない。
pHSA81cおよびpHSA81c(r)においては大腸菌TOP10を宿主とした場合には欠損したが、大腸菌stbl2を宿主にした場合に欠損すること無く安定的に保持されていることが確認された。ベクターが欠損すること無く安定的に保持される宿主であれば、これら菌株に限定されない。
pHSA81kおよびpHSA81k(r)においては大腸菌stbl2を宿主とした場合には欠損したが、大腸菌TOP10を宿主にした場合に欠損すること無く安定的に保持されていることが確認された。ベクターが欠損すること無く安定的に保持される宿主であれば、これら菌株に限定されない。
また、大腸菌における1回目の液体培養後の各プラスミド(pEHSA81k、pEHSA81k(r)、pEHSA81c、pEHSA81c(r)、pEHSA81a、pEHSA81a(r))では、大腸菌stbl2、TOP10のどちらを宿主にした場合でも欠損すること無く安定的に保持されていることが確認された。
一方、S. lividans TK24での3回の継代培養後のプラスミドについては、目的以外のバンドは見られず、S. lividans TK24内で安定に保持されることが確認された。
S. lividans TK24では全てのプラスミドについて安定的に保持されることが確認できたため、これらのプラスミドは構成型発現シャトルベクターとしての機能を持っていると推認できる。
(2) Stability test of each constitutive expression shuttle vector Each plasmid after 3 subcultures with Escherichia coli or 3 subcultures with actinomycetes is treated with the restriction enzyme BlpI and subjected to agarose gel electrophoresis. did. Then, the stability of the plasmid was examined from the band pattern of the DNA fragment.
As a result, it was confirmed that pHSA81a and pHSA81a (r) were stably retained without being deficient when Escherichia coli stbl2 and TOP10 were used as hosts. The host is not limited to these strains as long as the host is stably retained without loss of the vector.
It was confirmed that pHSA81c and pHSA81c (r) were deficient when Escherichia coli TOP10 was used as a host, but were stably retained without being deficient when Escherichia coli stbl2 was used as a host. The host is not limited to these strains as long as the host is stably retained without loss of the vector.
It was confirmed that pHSA81k and pHSA81k (r) were deficient when Escherichia coli stbl2 was used as a host, but were stably retained without being deficient when Escherichia coli TOP10 was used as a host. The host is not limited to these strains as long as the host is stably retained without loss of the vector.
In addition, each plasmid (pEHSA81k, pEHSA81k (r), pEHSA81c, pEHSA81c (r), pEHSA81a, pEHSA81a (r)) after the first liquid culture in E. coli was deleted regardless of whether E. coli stbl2 or TOP10 was used as the host. It was confirmed that it was held stably without any trouble.
On the other hand, in the plasmid after three subcultures in S. lividans TK24, no band other than the target was observed, and it was confirmed that the plasmid was stably retained in S. lividans TK24.
Since it was confirmed that all plasmids were stably retained in S. lividans TK24, it can be inferred that these plasmids have a function as a constitutive expression shuttle vector.

(3)構成型発現シャトルベクターの機能解析
次に、前記構成型発現シャトルベクターpEHSA81k、pEHSA81c及びpEHSA81aに、Green Fluorescent Protein(GFP)、をレポーター遺伝子として組込み、S. lividans TK24における発現をSDS-PAGEで確認することでその機能性の検討を行った。尚、コントロールとして、ベクターpHSA81に、各レポーター遺伝子を組み込み、比較した。
また、構成型発現シャトルベクターpEHSA81kに、S. griseus由来の分泌酵素である、ロイシンアミノペプチダーゼ(sgLAP)、及びPseudomonas putida由来のカテコール2,3-ジオキシゲナーゼ遺伝子(xylE)をレポーター遺伝子として組込み、S. lividans TK24における発現をSDS-PAGEで確認することでその機能性の検討も行った。尚、コントロールとして、ベクターpHSA81に、各レポーター遺伝子を組み込み、比較した。
(3) Functional analysis of the constitutive expression shuttle vector Next, Green Fluorescent Protein (GFP) was integrated as a reporter gene into the constitutive expression shuttle vectors pEHSA81k, pEHSA81c and pEHSA81a, and the expression in S. lividans TK24 was subjected to SDS-PAGE. The functionality was examined by confirming with. As a control, each reporter gene was incorporated into the vector pHSA81 and compared.
In addition, leucine aminopeptidase (sgLAP), which is a secretory enzyme derived from S. griseus, and catechol 2,3-dioxygenase gene (xylE) derived from Pseudomonas putida were integrated into the constitutive expression shuttle vector pEHSA81k as a reporter gene, and S. The functionality of lividans TK24 was also examined by confirming its expression on SDS-PAGE. As a control, each reporter gene was incorporated into the vector pHSA81 and compared.

(a)GFPを含むベクターの構築及び発現結果
先ず、pAcGFP(Takara Bio Inc.)を鋳型にして、GFPをPCRにより増幅した。次に、PCRによって得られたDNA断片を、XbaI及びSacI(Takara Bio Inc.)で制限酵素処理した各構成型発現シャトルベクター及びベクターpHSA81にIn-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.)を用いて連結し、pEHSA81k-GFP、pEHSA81c-GFP、pEHSA81a-GFPはE. coli TOP10を宿主として、pHSA81-GFPはS. lividans TK24を宿主として構築した。
(A) Construction and expression results of a vector containing GFP First, GFP was amplified by PCR using pAcGFP (Takara Bio Inc.) as a template. Next, the DNA fragments obtained by PCR were treated with restriction enzymes XbaI and SacI (Takara Bio Inc.), and the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.) was used for each constitutive expression shuttle vector and vector pHSA81. PEHSA81k-GFP, pEHSA81c-GFP, and pEHSA81a-GFP were constructed using E. coli TOP10 as a host, and pHSA81-GFP was constructed using S. lividans TK24 as a host.

そして、構築したプラスミドを用いてS. lividans TK24をそれぞれ形質転換した。培養後、無細胞抽出液を調製し、蛍光測定器でGFPの蛍光を測定した。その結果、培養液10 mL分菌体中の総蛍光強度は、pHSA81-GFP/S. lividans TK24が34700、pEHSA81k-GFP/S. lividans TK24が9160、pEHSA81c-GFP/S. lividans TK24が13500、pEHSA81a-GFP/S. lividans TK24が9600であった。すべてのベクターでGFPの発現が確認された。 Then, S. lividans TK24 was transformed with the constructed plasmid. After culturing, a cell-free extract was prepared, and the fluorescence of GFP was measured with a fluorescence measuring device. As a result, the total fluorescence intensity in 10 mL of the culture solution was 34700 for pHSA81-GFP / S. Lividans TK24, 9160 for pEHSA81k-GFP / S. Lividans TK24, and 13500 for pEHSA81c-GFP / S. Lividans TK24. The pEHSA81a-GFP / S. Lividans TK24 was 9600. Expression of GFP was confirmed in all vectors.

(b)sgLAPを含むベクターの構築及び発現結果
先ず、S. griseusを鋳型にして、sgLAPをPCRにより増幅した。次に、PCRによって得られたDNA断片を、XbaI及びSacI(Takara Bio Inc.)で制限酵素処理した構成型発現シャトルベクターpEHSA81k及びベクターpHSA81にIn-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.)を用いて連結し、pEHSA81k-sgLAPはE. coli TOP10を宿主として、pHSA81-sgLAPはS. lividans TK24を宿主として構築した。
(B) Construction and expression results of a vector containing sgLAP First, sgLAP was amplified by PCR using S. griseus as a template. Next, the DNA fragment obtained by PCR was treated with restriction enzymes XbaI and SacI (Takara Bio Inc.) using the constitutive expression shuttle vector pEHSA81k and the vector pHSA81 using the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.). PEHSA81k-sgLAP was constructed using E. coli TOP10 as a host, and pHSA81-sgLAP was constructed using S. lividans TK24 as a host.

そして、構築したプラスミドを用いてS. lividans TK24をそれぞれ形質転換した。培養後、培養上清のロイシンアミノペプチダーゼを測定した。その結果、pHSA81-gLAP /S. lividans TK24が647 units/mg、pEHSA81k-gLAP /S. lividans TK24が502 units/mgであり、両者の発現量はほぼ同等であった。 Then, S. lividans TK24 was transformed with the constructed plasmid. After culturing, leucine aminopeptidase in the culture supernatant was measured. As a result, pHSA81-gLAP / S. lividans TK24 was 647 units / mg and pEHSA81k-gLAP / S. lividans TK24 was 502 units / mg, and the expression levels of both were almost the same.

(c)xylEを含むベクターの構築及び発現結果
先ず、Pseudomonas putida(Nakai et al. 1983, Worsey and Williams. 1975)を鋳型にして、xylEをPCRにより増幅した。
次に、PCRによって得られたDNA断片を、XbaI及びSacI(Takara Bio Inc.)で制限酵素処理したベクターpEHSA81k及びベクターpHSA81にIn-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.)を用いて連結し、pEHSA81k-xylEはE. coli TOP10を宿主として、pHSA81-xylEはS. lividans TK24を宿主として構築した。
そして、構築したプラスミドを用いてS. lividans TK24をそれぞれ形質転換した。培養後、無細胞抽出液を調製し、カテコール2,3-ジオキシゲナーゼ活性を測定した。その結果、pHSA81-xylE /S. lividans TK24が0.56 units/mg、pEHSA81k-xylE /S. lividans TK24が1.93 units/mgであり、今回構築した構成型発現シャトルベクターpEHSA81k の方が、pHSA81より発現量が多かった。
(C) Construction and expression results of vector containing xylE First, xylE was amplified by PCR using Pseudomonas putida (Nakai et al. 1983, Worsey and Williams. 1975) as a template.
Next, the DNA fragment obtained by PCR was ligated to the vector pEHSA81k and the vector pHSA81 treated with restriction enzymes XbaI and SacI (Takara Bio Inc.) using the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.). pEHSA81k-xylE was constructed using E. coli TOP10 as a host, and pHSA81-xylE was constructed using S. lividans TK24 as a host.
Then, S. lividans TK24 was transformed with the constructed plasmid. After culturing, a cell-free extract was prepared and the catechol 2,3-dioxygenase activity was measured. As a result, pHSA81-xylE / S. lividans TK24 was 0.56 units / mg and pEHSA81k-xylE / S. Lividans TK24 was 1.93 units / mg. The expression level of the constitutive expression shuttle vector pEHSA81k constructed this time was higher than that of pHSA81. There were many.

6.構成型分泌発現シャトルベクターの構築
(1)構成型分泌発現シャトルベクターの構築方法
先ず、上記「4.構成型分泌発現ベクターの構築」で述べた方法と同様の方法で、8個の構成型分泌発現ベクター(pHSA81-ss1053、pHSA81-ss1857、pHSA81-ss3789、pHSA81-ss5891、pHSA81-ss6579、pHSA81-ss7089、pHSA81-ss7207、pHSA81-ss7442)を構築した。
次に、上記「5.構成型発現シャトルベクターの構築」で述べた方法と同様の方法により、大腸菌のプラスミド複製開始起点及びカナマイシン耐性遺伝子Kmを含むDNA断片を、発現ベクターpHSA81を鋳型にして、PCRにより増幅した。
そして、In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.)を用いた組換え反応により、PCRで増幅した複製領域とカナマイシン耐性遺伝子Kmを持つDNA断片ori-rep-KmR(F)と、制限酵素BlpI(Takara Bio Inc.)で処理した各構成型分泌発現ベクターとを連結し、構成型分泌発現シャトルベクター(pEHSA81-ss1053、pEHSA81-ss1857、pEHSA81-ss3789、pEHSA81-ss5891、pEHSA81-ss6579、pEHSA81-ss7089、pEHSA81-ss7207、pEHSA81-ss7442)を得た。図8に、構成型分泌発現シャトルベクターpEHSA81-ss1053の構成を示す。
6. Construction of Constitutive Secretory Expression Shuttle Vector (1) Method of Constructing Constitutive Secretory Expression Shuttle Vector First, eight constitutive secretions are constructed by the same method as described in "4. Construction of Constitutive Secretion Expression Vector" above. Expression vectors (pHSA81-ss1053, pHSA81-ss1857, pHSA81-ss3789, pHSA81-ss5891, pHSA81-ss6579, pHSA81-ss7089, pHSA81-ss7207, pHSA81-ss7442) were constructed.
Next, a DNA fragment containing the plasmid replication initiation origin of Escherichia coli and the kanamycin resistance gene Km was used as a template by using the expression vector pHSA81 as a template by the same method as described in "5. Construction of a constitutive expression shuttle vector" above. Amplified by PCR.
Then, by a recombination reaction using the In-Fusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.), a DNA fragment ori-rep-KmR (F) having a replication region amplified by PCR and a kanamycin resistance gene Km, and a restriction enzyme BlpI Constitutive secretion expression vectors treated with (Takara Bio Inc.) were ligated to form a constitutive secretion expression shuttle vector (pEHSA81-ss1053, pEHSA81-ss1857, pEHSA81-ss3789, pEHSA81-ss5891, pEHSA81-ss6579, pEHSA81-ss7089). , PEHSA81-ss7207, pEHSA81-ss7442). FIG. 8 shows the configuration of the constitutive secretion expression shuttle vector pEHSA81-ss1053.

ここで、前記構成型発現シャトルベクター(pEHSA81k、pEHSA81k(r)、pEHSA81c、pEHSA81c(r)、pEHSA81a、pEHSA81a(r))では、プラスミドの安定性が確認されたことから、得られた各構成型分泌発現シャトルベクター(pEHSA81-ss1053、pEHSA81-ss1857、pEHSA81-ss3789、pEHSA81-ss5891、pEHSA81-ss6579、pEHSA81-ss7089、pEHSA81-ss7207、pEHSA81-ss7442)に関しても、プラスミドの安定性を持っていると示唆できる。 Here, in the above-mentioned constitutive expression shuttle vectors (pEHSA81k, pEHSA81k (r), pEHSA81c, pEHSA81c (r), pEHSA81a, pEHSA81a (r)), the stability of the plasmid was confirmed. Also for secretory expression shuttle vectors (pEHSA81-ss1053, pEHSA81-ss1857, pEHSA81-ss3789, pEHSA81-ss5891, pEHSA81-ss6579, pEHSA81-ss7089, pEHSA81-ss7207, pEHSA81-ss7442, pEHSA81-ss7442) can.

(2)構成型分泌発現シャトルベクターの機能解析
構築した8個の構成型分泌発現シャトルベクターのうち、ベクターpEHSA81-ss1053を用いて機能解析を行った。
具体的には、pulA (Pullulanase)の発現、PP3812 (Esterase)の発現、chiH (Chitinase)の発現、pla2 (Phospholipase A2)の発現、apkA (Amylase)の発現を確認した。尚、各酵素の発現を確認する方法は、大腸菌TOP10を宿主としてプラスミドを構築し、構築したプラスミドを用いてS. lividans TK24を形質転換した以外は、前述の本発明に係る構成型分泌発現ベクターの機能解析方法と同一であるため、ここでは説明を省略する。
(2) Functional analysis of the constitutive secretion expression shuttle vector Of the eight constitutive secretion expression shuttle vectors constructed, the functional analysis was performed using the vector pEHSA81-ss1053.
Specifically, the expression of pulA (Pullulanase), PP3812 (Esterase), chiH (Chitinase), pla2 (Phospholipase A2), and apkA (Amylase) were confirmed. The method for confirming the expression of each enzyme is the above-mentioned constitutive secretion expression vector according to the present invention, except that a plasmid was constructed using Escherichia coli TOP10 as a host and S. lividans TK24 was transformed using the constructed plasmid. Since it is the same as the functional analysis method of, the description thereof is omitted here.

(a)pulA (Pullulanase)の発現結果
pulAの酵素活性を測定した結果、pEHSA81k-ss1053-pulA/S. lividans TK24の比活性は1.23 units/mg、pEHSA81k-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0.0754 units/mgであった。尚、pEHSA81k-ss1053-pulAは、pulAが導入されたpEHSA81k-ss1053-を示す。
更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供した。その結果を図9に示す。図9に示されるように、pEHSA81k-ss1053-pulA/S. lividans TK24のみに、117 kDaのバンドが確認できた。
また、形質転換体を用いてプレートアッセイを行った。その結果を図10に示す。尚、プレートアッセイに用いた培地組成は、2YT + Red pullulan (基質)である。
図10に示されるように、28℃で、7日間培養した結果、pEHSA81k-ss1053-pulA/S. lividans TK24のみにハロー形成がみられた。以上より、Pullulanaseの細胞外への分泌発現が確認できた。
(A) Expression result of pulA (Pullulanase)
As a result of measuring the enzymatic activity of pulA, the specific activity of pEHSA81k-ss1053-pulA / S. Lividans TK24 was 1.23 units / mg, and the specific activity of pEHSA81k-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0.0754 units / mg. In addition, pEHSA81k-ss1053-pulA indicates pEHSA81k-ss1053- in which pulA was introduced.
Furthermore, the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 9, a band of 117 kDa was confirmed only in pEHSA81k-ss1053-pulA / S. Lividans TK24.
In addition, a plate assay was performed using the transformant. The result is shown in FIG. The medium composition used in the plate assay is 2YT + Red pullulan (substrate).
As shown in FIG. 10, as a result of culturing at 28 ° C. for 7 days, halo formation was observed only in pEHSA81k-ss1053-pulA / S. Lividans TK24. From the above, it was confirmed that Pullulanase was secreted extracellularly.

(b)PP3812 (Esterase)の発現結果
PP3812の酵素活性を測定した結果、pEHSA81k-ss1053-PP3812/S. lividans TK24の比活性は0.816 units/mg、pEHSA81k-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0 units/mgであった。尚、pEHSA81k-ss1053-PP3812は、PP3812が導入されたpEHSA81k-ss1053-を示す。
更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供したところ、pEHSA81k-ss1053-PP3812/S. lividans TK24のみに、34.1 kDaのバンドが確認できた(図9参照)。以上より、Esteraseの細胞外への分泌発現が確認できた。
(B) Expression result of PP3812 (Esterase)
As a result of measuring the enzymatic activity of PP3812, the specific activity of pEHSA81k-ss1053-PP3812 / S. lividans TK24 was 0.816 units / mg, and the specific activity of pEHSA81k-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0 units / mg. In addition, pEHSA81k-ss1053-PP3812 indicates pEHSA81k-ss1053- in which PP3812 was introduced.
Furthermore, when the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE, a band of 34.1 kDa was confirmed only in pEHSA81k-ss1053-PP3812 / S. lividans TK24 (see FIG. 9). From the above, the expression of extracellular secretion of esterase was confirmed.

(c)chiH (Chitinase)の発現結果
chiHの酵素活性を測定した結果、pEHSA81k-ss1053-chiH/S. lividans TK24の比活性は7.89 units/mg、pEHSA81k-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0.321 units/mgであった。尚、pEHSA81k-ss1053-chiHは、chiHが導入されたpEHSA81k-ss1053を示す。
更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供したところ、pEHSA81k-ss1053-chiH/S. lividans TK24のみに、49.5 kDaのバンドが確認できた(図9参照)。
また、プレートアッセイを行った結果、pEHSA81k-ss1053-chiH/S. lividans TK24のみにハロー形成がみられた(図10参照)。以上より、Chitinaseの細胞外への分泌発現が確認できた。
(C) Expression result of chiH (Chitinase)
As a result of measuring the enzyme activity of chiH, the specific activity of pEHSA81k-ss1053-chiH / S. Lividans TK24 was 7.89 units / mg, and the specific activity of pEHSA81k-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0.321 units / mg. In addition, pEHSA81k-ss1053-chiH indicates pEHSA81k-ss1053 in which chiH was introduced.
Furthermore, when the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE, a band of 49.5 kDa was confirmed only in pEHSA81k-ss1053-chiH / S. Lividans TK24 (see FIG. 9).
In addition, as a result of plate assay, halo formation was observed only in pEHSA81k-ss1053-chiH / S. Lividans TK24 (see FIG. 10). From the above, it was confirmed that chitinase was secreted extracellularly.

(d)pla2 (Phospholipase A2)の発現結果
pla2の酵素活性を測定した結果、pEHSA81k-ss1053-pla2/S. lividans TK24の比活性は6.06 units/mgであったが、pEHSA81k-ss1053/S. lividans TK24では酵素活性が認められなかった。尚、pEHSA81k-ss1053-pla2は、pla2が導入されたpEHSA81k-ss1053を示す。
更に、調製した培養上清をSDS-PAGEに供したところ、pEHSA81k-ss1053-pla2/S. lividans TK24のみに、14 kDaのバンドが確認できた(図9参照)。
以上より、Phospholipase A2の細胞外への分泌発現が確認できた。
(D) Expression result of pla2 (Phospholipase A2)
As a result of measuring the enzyme activity of pla2, the specific activity of pEHSA81k-ss1053-pla2 / S. Lividans TK24 was 6.06 units / mg, but the enzyme activity was not observed in pEHSA81k-ss1053 / S. Lividans TK24. In addition, pEHSA81k-ss1053-pla2 indicates pEHSA81k-ss1053 in which pla2 was introduced.
Furthermore, when the prepared culture supernatant was subjected to SDS-PAGE, a 14 kDa band was confirmed only in pEHSA81k-ss1053-pla2 / S. lividans TK24 (see FIG. 9).
From the above, it was confirmed that Phospholipase A2 was secreted extracellularly.

(e)apkA (Amylase)の発現結果
apkAの酵素活性を測定した結果、pEHSA81k-ss1053-apkA/S. lividans TK24の比活性は1.54 units/mg、pEHSA81k-ss1053/S. lividans TK24の比活性は0.141 units/mgであった。尚、pEHSA81k-ss1053-apkAは、apkAが導入されたpEHSA81k-ss1053を示す。
更に、プレートアッセイを行った結果、pEHSA81k-ss1053-apkA/S. lividans TK24のみハロー形成がみられた(図10参照)。以上より、Amylaseの細胞外への分泌発現が確認できた。
(E) Expression result of apkA (Amylase)
As a result of measuring the enzyme activity of apkA, the specific activity of pEHSA81k-ss1053-apkA / S. Lividans TK24 was 1.54 units / mg, and the specific activity of pEHSA81k-ss1053 / S. Lividans TK24 was 0.141 units / mg. In addition, pEHSA81k-ss1053-apkA indicates pEHSA81k-ss1053 in which apkA is introduced.
Furthermore, as a result of plate assay, halo formation was observed only in pEHSA81k-ss1053-apkA / S. Lividans TK24 (see FIG. 10). From the above, it was confirmed that Amylase was secreted extracellularly.

Claims (4)

以下の(a)〜(c)の領域を含む構成型分泌発現プラスミドベクターであり、当該ベクターは、Tat分泌経路を用いて目的タンパク質を微生物外へ分泌発現させるためpHSA81に以下の(b)の領域が導入されたものである、構成型分泌発現プラスミドベクター。
(a)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域であり、当該DNA領域は制御タンパク質(NhhC)をコードするDNA配列と転写活性化タンパク質(NhhD)をコードするDNA配列を含む;
(b)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域であり、
当該DNA領域は、シグナルペプチドをコードするDNA配列が、マルチクローニングサイト上流で制限酵素NdeIサイトの制限酵素NdeI処理の切断部分と連結されているものであり、
当該シグナルペプチドが、S. avermitilis由来の、SAV1053、SAV1857、SAV3789、SAV5891、SAV6579、SAV7089、SAV7207、又はSAV7442のいずれか1つである;
(c)ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
It is a constitutive secretion expression plasmid vector containing the following regions (a) to (c), and the vector is subjected to the following (b) in pHSA81 in order to secrete and express the target protein to the outside of the microorganism using the Tat secretion pathway. Constitutive secretory expression plasmid vector into which the region of
(A) A DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using a microorganism of the genus Streptomyces as a host, and the DNA region is a DNA sequence encoding a regulatory protein (NhC) and a transcription activation protein. Contains a DNA sequence encoding (NhD);
(B) A DNA region capable of secreting and expressing a target protein during culturing using a microorganism of the genus Streptomyces as a host.
In the DNA region, the DNA sequence encoding the signal peptide is linked to the cut portion of the restriction enzyme NdeI site of the restriction enzyme NdeI site upstream of the multicloning site.
The signal peptide is any one of SAV1053, SAV1857, SAV3789, SAV5891, SAV6579, SAV7089, SAV7207, or SAV7442 from S. avermitilis;
(C) DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Streptomyces as a host
以下の(g)〜(j)の領域を含む、Tat分泌経路を用いて目的タンパク質を微生物外へ分泌発現させるための構成型分泌発現シャトルベクターであって、当該ベクターはpHSA81に以下の(h)と(j)の領域が導入されたものである、構成型分泌発現シャトルベクター。
(g)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に誘導剤を添加せずに目的タンパク質を発現可能なDNA領域であり、当該DNA領域は制御タンパク質(NhhC)をコードするDNA配列と転写活性化タンパク質(NhhD)をコードするDNA配列を含む;
(h)ストレプトマイセス属微生物を宿主として培養時に目的タンパク質を分泌発現可能なDNA領域であり、
当該DNA領域は、シグナルペプチドをコードするDNA配列が、マルチクローニングサイト上流で制限酵素NdeIサイトの制限酵素NdeI処理の切断部分と連結されているものであり、
当該シグナルペプチドが、S. avermitilis由来の、SAV1053、SAV1857、SAV3789、SAV5891、SAV6579、SAV7089、SAV7207、又はSAV7442のいずれか1つである;
(i)ストレプトマイセス属微生物を宿主として複製可能なDNA領域;
(j)エシェリキア属微生物を宿主として複製可能なDNA領域
A constitutive secretory expression shuttle vector for secreting and expressing the target protein outside the microorganism using the Tat secretory pathway, which comprises the following regions (g) to (j), and the vector has the following (h) at pH SA81. ) And (j) are introduced into the constitutive secretion expression shuttle vector.
(G) A DNA region capable of expressing a target protein without adding an inducer during culturing using a microorganism of the genus Streptomyces as a host, and the DNA region is a DNA sequence encoding a regulatory protein (NhC) and a transcription activation protein. Contains a DNA sequence encoding (NhD);
(H) A DNA region capable of secreting and expressing a target protein during culturing using a microorganism of the genus Streptomyces as a host.
In the DNA region, the DNA sequence encoding the signal peptide is linked to the cut portion of the restriction enzyme NdeI site of the restriction enzyme NdeI site upstream of the multicloning site.
The signal peptide is any one of SAV1053, SAV1857, SAV3789, SAV5891, SAV6579, SAV7089, SAV7207, or SAV7442 from S. avermitilis;
(I) A DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Streptomyces as a host;
(J) DNA region capable of replicating using a microorganism of the genus Escherichia as a host
請求項1又は2に記載のベクターにより、ストレプトマイセス属微生物を形質転換した形質転換体。 A transformant obtained by transforming a Streptomyces microorganism with the vector according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の形質転換体を培養し、得られる培養物から目的タンパク質を採取することを含む、目的タンパク質の製造方法。
A method for producing a target protein, which comprises culturing the transformant according to claim 3 and collecting the target protein from the obtained culture.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP4180862B2 (en) * 2002-09-05 2008-11-12 達彦 小林 Inducible high expression system
JP4378984B2 (en) * 2003-03-27 2009-12-09 東レ株式会社 Method for producing cadaverine with yeast
JP4531417B2 (en) * 2004-02-25 2010-08-25 三菱レイヨン株式会社 High gene expression system in Streptomyces microorganisms
JP2007053994A (en) * 2005-08-25 2007-03-08 Tatsuhiko Kobayashi High gene expression system in streptomyces microorganism
JP4586149B2 (en) * 2007-09-10 2010-11-24 長瀬産業株式会社 Promoter and activation method thereof

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