JPH01132384A - Plasmid and escherichia coli transformed therewith - Google Patents

Plasmid and escherichia coli transformed therewith

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JPH01132384A
JPH01132384A JP62289786A JP28978687A JPH01132384A JP H01132384 A JPH01132384 A JP H01132384A JP 62289786 A JP62289786 A JP 62289786A JP 28978687 A JP28978687 A JP 28978687A JP H01132384 A JPH01132384 A JP H01132384A
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thermostable
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阪本 米和
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影山 雅夫
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    • C12N9/0012Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7)
    • C12N9/0014Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on the CH-NH2 group of donors (1.4)
    • C12N9/0016Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on the CH-NH2 group of donors (1.4) with NAD or NADP as acceptor (1.4.1)

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Abstract

PURPOSE:To efficiently produce thermostable leucine dehydrogenase, by forming a recombinant plasmid obtained by connecting a thermostable leucine dehydrogenase having <=2 megadalton molecular weight to a vector plasmid. CONSTITUTION:Escherichia coli transformed with a recombinant plasmid prepared by connecting a thermostable leucine dehydrogenase having <=2 megadalton molecular weight to a vector plasmid is obtained. This Escherichia coli is Escherichia coli C600-pICR220 strain (FERM P-9327). The Escherichia coli is cultivated in a medium containing a carbon source and a nitrogen source so that the thermostable leucine dehydrogenase can be collected from the culture mixture. In the operation, when the ground solution of the culture mixture is heat-treated, enzyme and protein having no thermostability are thermally denaturated and the thermostable leucine dehydrogenase is selectively obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は耐熱性のロイシン脱水素酵素の遺伝子を有する
新規なプラスミド及びこのプラスミドで形質転換された
新規なニジエリチア・コリに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a novel plasmid containing a heat-stable leucine dehydrogenase gene and a novel N. coli transformed with this plasmid.

(従来の技術) ロイシン脱水素酵素は、臨床検査1食品分析又はL−ロ
イシン合成用酵素として、非常に重要な酵素である。こ
のロイシン脱水素酵素を生産できる微生物としては常温
菌であるバチルス・スフエリカス(Bacillus 
 狂匝肛尺照)のようなバチルス属の細菌が知られてい
る。しかし、これらの細菌より得られるロイシン脱水素
酵素は室温の水溶液中で1〜3週間のうちに活性をほと
んどを失うのが通例であり、熱安定性及び長期の安定性
に欠けるものであるという大きな欠点を有している。
(Prior Art) Leucine dehydrogenase is a very important enzyme for clinical test 1 food analysis or as an enzyme for L-leucine synthesis. A microorganism that can produce this leucine dehydrogenase is Bacillus sphaericus, a thermophilic bacterium.
Bacteria of the genus Bacillus, such as Bacterium japonica, are known. However, leucine dehydrogenase obtained from these bacteria typically loses most of its activity within 1 to 3 weeks in an aqueous solution at room temperature, and is said to lack thermostability and long-term stability. It has major drawbacks.

それゆえ、ロイシン脱水素酵素を用いる臨床検査の分析
法やL−ロイシンの合成法の利点を最大限に発揮するう
えで、熱に安定で、室温で長時間活性を失わないロイシ
ン脱水素酵素の出現が熱望されていた。
Therefore, in order to maximize the advantages of clinical test analysis methods and L-leucine synthesis methods that use leucine dehydrogenase, it is necessary to use leucine dehydrogenase, which is stable to heat and does not lose its activity for a long time at room temperature. His appearance was eagerly awaited.

このため、先に本出願人は、このような観点から、熱に
安定で、長時間活性を失わない性質を有するロイシン脱
水素酵素を求めて鋭意研究した結果、好熱性のバチルス
属に属する細菌に上記の性質を有するロイシン脱水素酵
素が存在することを見いだし、特許出願した(特開昭5
9−34884号公報)。
Therefore, from this point of view, the applicant has previously conducted intensive research in search of a leucine dehydrogenase that is heat-stable and does not lose its activity for a long period of time. discovered that leucine dehydrogenase with the above properties existed in
9-34884).

しかし、この好熱性のバチルス属に属する細菌は耐熱性
のロイシン脱水素酵素の生産性が低く。
However, this thermophilic bacterium belonging to the genus Bacillus has low productivity of heat-resistant leucine dehydrogenase.

この酵素を効率良く得るには、十分満足するものでなか
った。
The method for obtaining this enzyme efficiently was not fully satisfactory.

一方、ニジエリチア(Escherichia )属に
属する細菌は1本来ロイシン脱水素酵素生産能を全く有
していない。
On the other hand, bacteria belonging to the genus Escherichia do not originally have any ability to produce leucine dehydrogenase.

また2組換えDNAに有用なプラスミド及びそれによっ
て形質転換された微生物は良く知られている。例えば、
サイエンス(5cience ) 198 。
Also, plasmids useful for recombinant DNA and microorganisms transformed therewith are well known. for example,
Science (5science) 198.

1056  (1978)には、プラスミドpBR32
2にラクトースプロモーターをつないだプラスミドを導
入した大腸菌内で動物タンパク質が生産されることが記
載されている。
1056 (1978), plasmid pBR32
It has been described that animal proteins are produced in E. coli into which a plasmid in which a lactose promoter is linked to E. coli.

また、特開昭56−5093号公報には、サーマス属に
属する細菌の遺伝子を有するプラスミド(ベクターとし
てプラスミドpBR322が用いられている。)を導入
することにより形質転換されたニジエリチア(Esch
erichia )属に属する細菌を用いて耐熱性の酵
素を調製することが記載されているが、耐熱性のロイシ
ン脱水素酵素の遺伝子を有するプラスミド及びそれによ
って形質転換された微生物については、全く何も記載さ
れていないし、またその創製に成功したとの報告もなさ
れていない。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-open No. 56-5093 discloses that Esch.
Although it has been described that a heat-stable enzyme is prepared using bacteria belonging to the genus Erichia), nothing has been reported regarding the plasmid containing the heat-stable leucine dehydrogenase gene and microorganisms transformed by it. It has not been described, nor has there been any report that its creation was successful.

さらに2本発明者らの一部は、このような観点から、耐
熱性のロイシン脱水素酵素の生産性を向上させるために
常温微生物内で耐熱性のロイシン脱水素酵素が発現でき
るプラスミド及び耐熱性のロイシン脱水素酵素を効率良
く生産しうろことのできる微生物を求めて鋭意研究した
結果、好熱性の微生物からロイシン脱水素酵素の遺伝子
を分離し、この遺伝子が公知のプラスミドDNAに導入
しうろこと及びこのようにして遺伝子を導入して得たプ
ラスミドが前記の性質を有することを見い出し、さらに
このプラスミドで形質転換されたニジエリチア・コリが
大量の耐熱性のロイシン脱水素酵素を生産することを見
い出し、特許出願した(特開昭59−159778号公
報、特開昭59−159775号公報及び特開昭59−
162882号公報)。
Furthermore, from this point of view, some of the present inventors have developed a plasmid that can express thermostable leucine dehydrogenase in normal temperature microorganisms and a thermostable leucine dehydrogenase in order to improve the productivity of thermostable leucine dehydrogenase. As a result of intensive research in search of a microorganism that can efficiently produce leucine dehydrogenase and produce scales, the gene for leucine dehydrogenase was isolated from a thermophilic microorganism, and this gene was introduced into known plasmid DNA as a scale. They also discovered that the plasmid obtained by introducing the gene in this manner has the above-mentioned properties, and further discovered that N. coli transformed with this plasmid produces large amounts of heat-stable leucine dehydrogenase. , filed a patent application (JP-A-59-159778, JP-A-59-159775 and JP-A-59-
162882).

(発明が解決しようとする問題点) 前記のプラスミドは、ロイシン脱水素酵素の遺伝子の他
に好熱性微生物由来の多くのDNA領域を含んでいる(
分子量3メガダルトン)ため、常温微生物での発現が充
分でなく、それゆえ、このプラスミドで形質転換された
ニジエリチア・コリでは耐熱性のロイシン脱水素酵素の
生産性がいまだ充分ではなく、耐熱性のロイシン脱水素
酵素を効率良く得るには充分満足できるものではなかっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) The above-mentioned plasmid contains many DNA regions derived from thermophilic microorganisms in addition to the gene for leucine dehydrogenase (
(molecular weight: 3 megadaltons), expression in normal-temperature microorganisms is insufficient. Therefore, the productivity of heat-resistant leucine dehydrogenase in N. coli transformed with this plasmid is still insufficient, and heat-resistant leucine dehydrogenase It was not fully satisfactory for efficiently obtaining leucine dehydrogenase.

(問題点を解決するための手段) そこで1本発明者らは、耐熱性のロイシン脱水素酵素の
生産性を向上させるため、常温微生物内で効率良く発現
できるプラスミド及び耐熱性のロイシン脱水素酵素含量
の高い微生物を求めて鋭意研究した結果、特定の分子量
を有する好熱性微生物由来のロイシン脱水素酵素遺伝子
とその上流に特定のプロモーターをベクタープラスミド
に連結した組み換え体プラスミドが前記の性質を有して
いることを見い出し、かつ、このプラスミドで形質転換
されたニジエリチア・コリ (Escherichia
並旦)が耐熱性のロイシン脱水素酵素を効率良く生産す
ることを見い出し5本発明を完成した。
(Means for Solving the Problems) Therefore, in order to improve the productivity of heat-stable leucine dehydrogenase, the present inventors developed a plasmid that can be efficiently expressed in normal-temperature microorganisms, and a heat-stable leucine dehydrogenase. As a result of intensive research in search of a microorganism with a high content, we found that a recombinant plasmid in which a leucine dehydrogenase gene derived from a thermophilic microorganism with a specific molecular weight and a specific promoter linked upstream thereof to a vector plasmid has the above-mentioned properties. and Escherichia coli transformed with this plasmid.
The present invention was completed based on the discovery that a thermostable leucine dehydrogenase (Namdan) can be efficiently produced.

すなわち1本発明は分子量が2メガダルトン以下の耐熱
性のロイシン脱水素酵素遺伝子をベクタープラスミドに
連結した組み換え体プラスミド及び分子量が2メガダル
トン以下の耐熱性のロイシン脱水素酵素遺伝子をベクタ
ープラスミドに連結した組換え体プラスミドで形質転換
されたニジエリチア・コリ (Escherichia
  並置)を要旨とするものである。
Specifically, 1 the present invention provides a recombinant plasmid in which a heat-stable leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less is linked to a vector plasmid, and a recombinant plasmid in which a heat-stable leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less is linked to a vector plasmid. Escherichia coli (Escherichia coli) transformed with the recombinant plasmid
The main point is the juxtaposition).

本発明のプラスミドを得るには1例えばバイオロジー・
エト・バイオロジー・アクタ(Biochim。
To obtain the plasmid of the present invention, 1.
Biochim.

Biophys、Acta) 72,619〜629 
 (1963年)に記載の方法に従い9分子量が2メガ
ダルトン以下の耐熱性のロイシン脱水素酵素の遺伝子と
プロモーター及びベクターとしての役割を有するDNA
とをジャーナル・イン・モレキュラー・バイオロジー(
J。
Biophys, Acta) 72,619-629
(1963), a heat-stable leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less, and a DNA that serves as a promoter and vector.
and the Journal in Molecular Biology (
J.

Mo1.Biol、 )96171〜184 (197
4)に記載の方法に従い、制限酵素で消化し1次いでリ
ガーゼを用いて結合することにより調製することができ
る。
Mo1. Biol, )96171-184 (197
It can be prepared by digesting with restriction enzymes and then ligating with ligase according to the method described in 4).

上記のベクターとしての役割を有するDNAとしては1
例えばニジエリチア・コリ由来のpBR322などのD
NAがあげられ、プロモーターとしては例えばトリプト
ファンプロモーター、タックプロモーター、ラクトース
プロモーターなどのプロモーターがあげられ、特にトリ
プトファンプロモーターが好ましい。また、制限酵素と
しては9例えばSa l I、HindII[があげら
れ、リガーゼとしては9例えばT4DNA リガーゼが
あげられる。
The above-mentioned DNA that functions as a vector is 1
For example, D such as pBR322 derived from N. coli
Examples of promoters include tryptophan promoter, tack promoter, and lactose promoter, with tryptophan promoter being particularly preferred. Examples of restriction enzymes include Sal I and HindII, and examples of ligases include T4 DNA ligase.

本発明に用いられる耐熱性のロイシン脱水素酵素の遺伝
子としては2分子量が2メガダルトン以下であることが
必要であり、この遺伝子を得るには9例えば1次のごと
き方法を採用することができる。すなわち、まず、好熱
性細菌であるバチルス& (特にバチルス・ステアロサ
ーモフィルスが好ましく、その具体例としてIFO12
550゜ATCC7593,7594,8005,10
149,12980があげられる)、クロストリジウム
属などのロイシン脱水素酵素の遺伝子を含む染色体DN
Aを調製し、これをベクタープラスミドpBR322に
導入することによりロイシン脱水素酵素遺伝子を有する
プラスミドを作成する。次にこのプラスミドの外来遺伝
子領域を取り出し、この取り出した外来遺伝子領域をM
13ファージベクターに導入して「蛋白質・核酸・酵素
J29294〜306 (1986)に記載の方法に従
い、 DNA塩基配列を決定する。このDNA塩基配列
をもとにロイシン脱水素酵素遺伝子をコードしている2
メガダルトン以下のDNA領域を同定し、制限酵素処理
とアガロースゲル電気泳動により不用領域を除去して2
メガダルトン以下のDNA領域を採取することができる
The heat-stable leucine dehydrogenase gene used in the present invention must have a molecular weight of 2 megadaltons or less, and to obtain this gene, for example, a method such as the following can be adopted. . That is, first of all, Bacillus stearothermophilus, which is a thermophilic bacterium, is particularly preferable, and IFO12 is a specific example.
550゜ATCC7593,7594,8005,10
149, 12980), chromosomal DNA containing the leucine dehydrogenase gene of Clostridium, etc.
A is prepared and introduced into vector plasmid pBR322 to create a plasmid containing the leucine dehydrogenase gene. Next, extract the foreign gene region from this plasmid, and transfer this extracted foreign gene region to M
13 into a phage vector and determine the DNA base sequence according to the method described in "Proteins, Nucleic Acids, and Enzymes J29294-306 (1986). Based on this DNA base sequence, the leucine dehydrogenase gene is encoded. 2
Identify the DNA region of megadalton or less and remove unnecessary regions by restriction enzyme treatment and agarose gel electrophoresis.
DNA regions smaller than megadaltons can be collected.

この方法で例えば、プラスミドpBR322に、バチル
ス・ステアロサーモフィルスIFO12550株の染色
体DNA由来のロイシン脱水素酵素の遺伝子及びトリプ
トファンプロモーターを導入したプラスミドpTcR2
20が得られる。このプラスミド−7= pIcR220を昭和62年4月13日に通産省工業技
術院微生物工業技術研究所に寄託の手続を行ったが。
Using this method, for example, plasmid pTcR2, in which the leucine dehydrogenase gene and tryptophan promoter derived from the chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus IFO12550 strain were introduced into plasmid pBR322.
20 is obtained. This plasmid-7 = pIcR220 was deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry on April 13, 1986.

このプラスミドは受託されなかった。This plasmid was not deposited.

次にこのプラスミドpIcR220の理化学的性質を示
す。
Next, the physicochemical properties of this plasmid pIcR220 will be shown.

(1)常温微生物内で耐熱性のロイシン脱水素酵素を発
現させることができる。
(1) Heat-stable leucine dehydrogenase can be expressed in normal-temperature microorganisms.

(2)第1図に示すごとく、下記制限酵素に対し1次の
切断感受性を有する。
(2) As shown in Figure 1, it has first-order cleavage sensitivity to the following restriction enzymes.

制限酵素      切断部位数 Ec oRI        3 HindI[I Pst  I        l 5al  I        2 制限酵素の名称は9次の菌種から得られる制限酵素の略
称である。
Restriction enzyme Number of cleavage sites EcoRI 3 HindI[I Pst I 5al I 2 The name of the restriction enzyme is an abbreviation of the restriction enzyme obtained from the 9th bacterial species.

E CORI ;ニジエリチア・コリ Hi n d I[I ;ヘモフィラス・インフルエン
ザp s t  I ;プロビデンシア・スチュアーテ
イー 一〇− 8al  I;ストレプトマイセス・アルプス制限酵素
による切断部位数は、過剰の制限酵素存在下でプラスミ
ドpIcR220を消化し、その消化物をアガロースゲ
ル電気泳動にかけ。
E CORI; Nizierichia coli Hind I Plasmid pIcR220 was digested under the following conditions and the digest was subjected to agarose gel electrophoresis.

分離可能な断片の数から決定される。Determined from the number of separable fragments.

(3)分子量は約4メガダルトンである。(3) Molecular weight is approximately 4 megadaltons.

(4)分子量が2メガダルトン以下、好ましくは約1メ
ガダルトン以下、さらに好ましくは0.77メガダルト
ンの耐熱性のロイシン脱水素酵素遺伝子がプロモーター
の下流に同方向に挿入されている。
(4) A heat-stable leucine dehydrogenase gene having a molecular weight of 2 megadaltons or less, preferably about 1 megadalton or less, and more preferably 0.77 megadaltons is inserted downstream of the promoter in the same direction.

本発明のニジエリチア・コリは、上記の分子量が2メガ
ダルトン以下の耐熱性のロイシン脱水素酵素遺伝子と、
その上流にプロモーターとをベクタープラスミドに連結
した組換え体プラスミドで形質転換されたニジエリチア
・コリであり、このプラスミドpIcR220を用いて
ニジエリチア・コリを形質転換させるには2例えば、ジ
ャーナル・オン・モレキュラ・バイオロジー(J、Mo
 1゜Biol、)53.159〜162’(1970
)の方法に従って、0℃付近の温度で塩化カルシラ入処
理した上記のプラスミドpIcR220とニジエリチア
・コリC600とを接触させることにより行えばよい。
The N. coli of the present invention has the above-mentioned heat-resistant leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less,
N. coli was transformed with a recombinant plasmid in which a promoter was linked to the vector plasmid upstream of the vector plasmid. Biology (J, Mo
1゜Biol, ) 53.159-162' (1970
), the above plasmid pIcR220 treated with calcila chloride is brought into contact with N. coli C600 at a temperature around 0°C.

以上のようにして形質転換されたニジエリチア・コリの
例として、プラスミドpIcR220が導入されたニジ
エリチア・コリC600−pIcR220株があげられ
る。
An example of N. coli transformed as described above is N. coli C600-pIcR220 strain into which plasmid pIcR220 has been introduced.

この菌株は、公知のニジエリチア・コリC600(ネイ
チャ(Nature) 217 、1)10〜1)14
 (1968)を参照〕と、耐熱性のロイシン脱水素酵
素生産能及びアンピシリン耐性を有する点板外は同じ菌
学的性質を有している。この菌株は、非伝達性を伝達性
に変えることなく、また非病原性を病原性に変えること
なく安全性が保持されている。特に。
This strain is known as N. coli C600 (Nature 217, 1) 10-1) 14
(1968)] and the extra-punctate, which has heat-stable leucine dehydrogenase-producing ability and ampicillin resistance, has the same mycological properties. This strain maintains safety without changing from non-transmissible to transmissible or from non-pathogenic to pathogenic. especially.

分子量が2メガダルトン以下の耐熱性のロイシン脱水素
酵素遺伝子をニジエリチア・コリのプロモーターの下流
に組み込んだ耐熱性のロイシン脱水素酵素生産能を有す
るニジエリチア・コリの報告はなかった。このことから
、ニジエリチア・コリC600−pIcR220株は新
菌株であると考えられるので。
There have been no reports of N. coli having the ability to produce a heat-stable leucine dehydrogenase, in which a heat-stable leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less is inserted downstream of the N. coli promoter. From this, it is thought that N. coli C600-pIcR220 strain is a new strain.

昭和62年4月13日に通産省工業技術院微生物工業技
術研究所に寄託した。その微生物受託番号は第9327
号である。
It was deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry on April 13, 1986. The microorganism accession number is 9327.
This is the number.

本発明のニジエリチア・コリを培養するに際して用いら
れる栄養培地の炭素源として1例えば。
For example, as a carbon source for a nutrient medium used for culturing N. coli of the present invention.

グルコース、シュークロース、フルクトース、澱粉加水
分解物、糖蜜、亜硫酸パルプ廃液の糖類。
Glucose, sucrose, fructose, starch hydrolyzate, molasses, sugars from sulfite pulp waste liquor.

酢酸、乳酸などの有機酸類、さらには使用する細菌が資
化しうるアルコール類、脂肪酸及びグリセリンなどが使
用でき、窒素源として1例えば硫酸アンモニウム、塩化
アンモニウム、リン酸アンモニウム、アミノ酸、ペプト
ン、肉エキス、酵母エキスなどの無機又は有機物が使用
できる。さらに無機塩類として2例えばカリウム、ナト
リウム。
Organic acids such as acetic acid and lactic acid, as well as alcohols, fatty acids, and glycerin that can be assimilated by the bacteria used can be used, and nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, amino acids, peptone, meat extract, and yeast can be used. Inorganic or organic substances such as extracts can be used. Furthermore, there are 2 inorganic salts such as potassium and sodium.

リン酸、亜鉛、鉄、マグネシウム、マンガン、銅。Phosphate, zinc, iron, magnesium, manganese, copper.

カルシウム、コバルトなどの各塩類、必要に応じて微量
金属塩、コーン・ステイープ・リカー、ビタミン類、核
酸などを使用してもよく、細菌の一般的栄養培地が使用
できる。
Salts such as calcium and cobalt, trace metal salts, corn staple liquor, vitamins, nucleic acids, etc. may be used as necessary, and general nutrient media for bacteria may be used.

これらの培地を用いて9本発明のニジエリチア・コリを
20℃〜45℃、好ましくは35℃〜40°C1最適に
は37℃で約10〜20時間、 pHを7.0〜7.4
.最適には7.2で好気的に培養すればよい。
Using these media, the N. coli of the present invention is cultured at 20°C to 45°C, preferably 35°C to 40°C, optimally at 37°C, for about 10 to 20 hours, and at a pH of 7.0 to 7.4.
.. Optimally, it may be cultured aerobically at 7.2.

次に得られた培養物から本発明における耐熱性のロイシ
ン脱水素酵素が採取されるが、培養物。
Next, the thermostable leucine dehydrogenase of the present invention is collected from the obtained culture.

分離生菌体1分離菌体の処理物、粗酵素抽出液。Isolated live bacterial cells 1 Processed product of isolated bacterial cells, crude enzyme extract.

精製酵素などのあらゆる段階で採取できる。その際の精
製法としては2通常の酵素精製法を用いることができる
。特に本発明では、耐熱性のロイシン脱水素酵素を採取
するに先立って、破砕液を加熱処理すれば、耐熱性を有
しない酵素や蛋白質が熱変性することにより選択的に耐
熱性のロイシン脱水素酵素が得られるので有利である。
It can be collected at any stage, including purified enzymes. As the purification method at that time, two common enzyme purification methods can be used. In particular, in the present invention, if the crushed solution is heat-treated before collecting heat-stable leucine dehydrogenase, enzymes and proteins that are not heat-stable are thermally denatured, thereby selectively producing heat-stable leucine dehydrogenase. This is advantageous because enzymes are obtained.

この加熱処理の条件としては9例えば50〜80℃の温
度で5〜30分間処理すればよい。このようにして処理
した後9分離精製して耐熱性のロイシン脱水素酵素を得
てもよいが、そのまま酵素液として利用できる。
The conditions for this heat treatment are 9, for example, at a temperature of 50 to 80°C for 5 to 30 minutes. After being treated in this way, the enzyme may be separated and purified to obtain a heat-stable leucine dehydrogenase, or it can be used as it is as an enzyme solution.

本発明によって得られる耐熱性のロイシン脱水素酵素は
、特開昭59−34884号公報に記載の耐熱性のロイ
シン脱水素酵素と同じ理化学的性質を有する。
The thermostable leucine dehydrogenase obtained by the present invention has the same physicochemical properties as the thermostable leucine dehydrogenase described in JP-A-59-34884.

すなわち1次の理化学的性質を示す。In other words, it exhibits first-order physical and chemical properties.

(a)次の反応を触媒する。(a) Catalyze the following reaction.

L−ロイシン+NAD”(::α−ケトイソカプロン酸
十NADH十NH,”+H”酸化的脱アミノ化反応の基
質としてL−ロイシン(100%)、L−バリン(98
%)、L−イソロイシン(73%)などがあり、また還
元的アミノ化反応の基質としてα−ケトイソカプロン酸
(100%)、α−ケトイソ吉草酸(167%)。
L-leucine + NAD” (:: α-ketoisocaproic acid + NADH + NH, “+H” L-leucine (100%), L-valine (98%) as substrate for oxidative deamination reaction
%), L-isoleucine (73%), and α-ketoisocaproic acid (100%) and α-ketoisovaleric acid (167%) as substrates for reductive amination reactions.

α−ケト吉草酸(86%)、α−ケト酪酸(47%)な
どがある。
These include α-ketovaleric acid (86%) and α-ketobutyric acid (47%).

(b)分子量 約300.000であり、約49,000の同一サブユ
ニット6個よりなるオリゴマー酵素テする。
(b) An oligomeric enzyme with a molecular weight of approximately 300,000 and consisting of 6 identical subunits of approximately 49,000.

(C)至適pH 脱アミノ化反応では10〜1)であり、アミノ化反応で
は8〜9である。
(C) Optimum pH: 10 to 1) for deamination reaction, and 8 to 9 for amination reaction.

(d)耐熱性      ′ 70℃で30分間熱処理しても失活しない。(d) Heat resistance It is not inactivated even after heat treatment at 70°C for 30 minutes.

(実施例) 次に本発明を実施例により具体的に説明する。(Example) Next, the present invention will be specifically explained using examples.

なお、耐熱性のロイシン脱水素酵素の活性は。Furthermore, the activity of heat-stable leucine dehydrogenase is as follows.

アミノアシッド・アンド・ヌクレイツクアシッド(Am
ino  Ac1d  and  Nucleic  
Ac1d  )  2 7.  8 4〜88  (1
973)に記載されているロイシン脱水素酵素活性の測
定法に準じた。すなわちpH10,5の100 μmo
leのグリシン−MCI −KOH緩衝液中で1゜25
 p moleのNAD と、 10 u moleの
L−ロイシンを含む混合液を調製し、その混合液に適当
量の粗酵素抽出液を加えて、最終容量を0.8mlとし
、30℃における還元型NADの単位時間あたりの増加
を340nmの吸光度の増加として測定する方法で行っ
た。
Amino acid and nuclear acid (Am
ino Ac1d and Nucleic
Ac1d) 2 7. 8 4-88 (1
The method for measuring leucine dehydrogenase activity described in 973) was followed. That is, 100 μmo at pH 10.5
le glycine-MCI-KOH buffer at 1°25
A mixture containing p mole of NAD and 10 u mole of L-leucine was prepared, and an appropriate amount of crude enzyme extract was added to the mixture to make a final volume of 0.8 ml. This was done by measuring the increase in absorbance at 340 nm per unit time.

また、実施例及び参考側中の%は、容量%を示す。Further, % in Examples and Reference side indicates volume %.

実施例1 (a)バチルス・ステアロサーモフィルスの染色体DN
Aの分離。
Example 1 (a) Chromosomal DN of Bacillus stearothermophilus
Separation of A.

バチルス・ステアロサーモフィルスIF012550株
から、バイオキミカ・エト・バイオフイジカ・アクタ(
Biochim、Biophys。
From Bacillus stearothermophilus IF012550 strain, Biochimica et Biophysica acta (
Biochim, Biophys.

Acta、)72,619〜629  (1963)に
記載の方法に準じ、染色体DNAを分離した。
Chromosomal DNA was isolated according to the method described in Acta, ) 72, 619-629 (1963).

まス、バチルス・ステアロサーモフィルスIF0125
50株をポリペプトン10g/4.酵母エキス2.5g
/β8肉エキス2g/j!、グリセロール2g/L塩化
ナトリウム5g/L  リン酸1カリウム2g/L  
リン酸2カリウム2g/j2゜硫酸マグネシウム0.1
g/E、  ビオチン4μg/Itそしてpi 7.2
に調製した培地21で155℃で12時間振盪培養した
後、遠心分離にて集菌した。
Mas, Bacillus stearothermophilus IF0125
50 plants were treated with polypeptone 10g/4. Yeast extract 2.5g
/β8 meat extract 2g/j! , Glycerol 2g/L Sodium chloride 5g/L Monopotassium phosphate 2g/L
Dipotassium phosphate 2g/j2° Magnesium sulfate 0.1
g/E, biotin 4 μg/It and pi 7.2
After culturing with shaking at 155° C. for 12 hours in medium 21 prepared in 2008, the bacteria were collected by centrifugation.

次に12mgのりゾチームを6mlのザリン(sali
ne)−EDTA溶液(0,15M NaC1と0.I
 M EDTAを含み。
Next, add 12 mg of Norizozyme to 6 ml of sali.
ne)-EDTA solution (0,15M NaCl and 0.I
Contains MEDTA.

pl+ 8.0に調製。)に溶かし、この溶液に集菌し
た菌株を加え、よく攪拌した。これを37℃で約10分
間加温し、菌体が溶菌し始めたら、直ちに凍結した。
Adjusted to pl+ 8.0. ), and the collected bacterial strain was added to this solution and stirred well. This was heated at 37°C for about 10 minutes, and when the bacterial cells began to lyse, it was immediately frozen.

この凍結した菌体に50m1のトリス−5O5緩衝液(
Long / m1sDsと0.I M NaClを含
むpH9,0に調製された0、1M)リス緩衝液。)を
加えて攪拌し。
Add 50 ml of Tris-5O5 buffer (
Long/m1sDs and 0. 0.1M) Lys buffer adjusted to pH 9.0 containing IM NaCl. ) and stir.

さらに60℃に加温し、完全に溶菌させた。The mixture was further heated to 60°C to completely lyse the bacteria.

この溶菌液に56m1の80%フェノールを加えて。Add 56ml of 80% phenol to this lysate.

約20分間振盪させ、フェノール抽出を行い、夾雑蛋白
質を除去した。この抽出された粗DNA溶液に2倍容量
の冷エタノールを加えてガラス棒で繊維状の沈殿を巻き
取り、 ?0.80.90%のエタノール各10m1中
に順次、数分ずつ浸漬した後、 20m1の希すリンー
サイトレート(saline−citrate )溶液
(0,015M  NaC1,0,0015M Na1
−クエン酸に調製。)に溶かし、さらに濃5aline
−citrate溶液(1,5M NaC1,0,15
M Na3−クエン酸に調製)を2ml加えて、粗DN
A液を調製した。
The mixture was shaken for about 20 minutes and subjected to phenol extraction to remove contaminant proteins. Add twice the volume of cold ethanol to this extracted crude DNA solution and roll up the fibrous precipitate with a glass rod. After several minutes of immersion in 10 ml each of 0.80.90% ethanol, 20 ml of dilute saline-citrate solution (0.015 M NaCl, 0.0015 M Na1) was added.
- Prepared in citric acid. ) and further concentrate 5aline.
-citrate solution (1,5M NaCl1,0,15
Add 2 ml of M Na3-citrate) to the crude DN.
Solution A was prepared.

この粗DNA液を500μg/m1位にうすめて。Dilute this crude DNA solution to about 500 μg/ml.

リボヌクレアーゼA (RNaseA (シグマ社製)
〕を50μg/mlになるように加え、37℃で30分
間加温した。冷却後5等量の80%フェノールを加え、
フェノール抽出を行い、抽出DNAをエタノール沈殿に
て回収し、さらに上記の希5aline−citrat
e溶液20m lに溶解させ、さらに、上記の濃5al
ine−citrate溶液を2ml加えることにより
、染色体DNAの抽出液を調製した。
Ribonuclease A (RNaseA (manufactured by Sigma)
] was added at a concentration of 50 μg/ml, and the mixture was heated at 37° C. for 30 minutes. After cooling, add 5 equivalents of 80% phenol,
Phenol extraction was performed, the extracted DNA was recovered by ethanol precipitation, and the above diluted 5aline-citrat
Dissolve in 20ml of e solution, and add the above concentrated 5al
A chromosomal DNA extract was prepared by adding 2 ml of ine-citrate solution.

(b)ベクタープラスミドpBR322の調製。(b) Preparation of vector plasmid pBR322.

プラスミドpBR322Cベセダ・リサーチ・ラボラト
リーズ(Bethesda Re5earch Lab
oratories)社製〕を導入したニジエリチア・
コリC600株を、21のL−培地(ポリペプトン10
g/jl!、酵母エキス5g/I!、グルコース1 g
/ ta 、塩化ナトリウム5g/#を加え、 pH7
,2に調製。)で対数増殖前期になるまで37℃で好気
培養した後、10m1のクロラムフェニコール溶液(3
,6mg/mlとなるようにエタノールで調製。)を添
加し、さらに37℃で15分間好気培養してプラスミド
pBR322を増殖させた。
Plasmid pBR322C Bethesda Research Laboratories
oratories)] was introduced.
coli C600 strain was grown in 21 L-medium (polypeptone 10
g/jl! , yeast extract 5g/I! , glucose 1 g
/ta, add 5g/# of sodium chloride, pH 7
, prepared in 2. ) was cultured aerobically at 37°C until early logarithmic growth phase, and then 10 ml of chloramphenicol solution (3
, prepared with ethanol to a concentration of 6 mg/ml. ) was added thereto, and further aerobically cultured at 37°C for 15 minutes to propagate plasmid pBR322.

次に遠心分離にて集菌した菌を80m1のTE−シュク
ロース緩衝液(200■/mlシュクロース、20mM
 EDTAを含み、 pH8,0に調製された0、05
M)リス緩衝液。)に懸濁し、さらに、8mlのりゾチ
ーム溶液(5mg/mlとなるように上記TE−シュク
ロ−ス緩衝液にて調製。)を添加し、さらに、 28m
1の5MNaC1溶液と4mlの40 mg/m1sD
s溶液を加えた。
Next, the bacteria collected by centrifugation were added to 80ml of TE-sucrose buffer (200μ/ml sucrose, 20mM
0.05 containing EDTA and adjusted to pH 8.0
M) Lys buffer. ), further add 8 ml of Norizozyme solution (prepared to 5 mg/ml with the above TE-sucrose buffer), and further add 28 ml
1 of 5M NaCl solution and 4 ml of 40 mg/ml sD
s solution was added.

この混合液を37℃で2時間反応させた後、遠心分離に
て粗プラスミドDNAを分離した。
After reacting this mixture at 37° C. for 2 hours, crude plasmid DNA was separated by centrifugation.

次に+’A容1の80%フェノールを加えてフェノール
処理を行い、夾雑蛋白質を除去した。この抽出した粗プ
ラスミドを冷イソプロパツールにて沈殿回収し、さらに
TE緩衝液(0,14M NaC1,1mMEDTAを
含む、 pH7,5に調製された20mM)リス緩衝液
。)に溶解した。この混合液に2mgのRNase A
を添加し、37℃で2時間反応させ、上記と同様の方法
でフェノール処理にて夾雑RNAを除去した。この抽出
された粗プラスミドを2倍容量のエタノール沈殿にて回
収した。これを、さらに10m1の上記のTE緩衝液に
溶解させ、アガロースゲル濾過にて夾雑RNAをさらに
除去し、得られた粗DNAをエタノール沈殿にて再び回
収した。
Next, phenol treatment was performed by adding +'A volume 1 of 80% phenol to remove contaminant proteins. The extracted crude plasmid was precipitated and collected using cold isopropanol, and further added to TE buffer (20mM adjusted to pH 7.5, containing 0.14M NaCl, 1mM EDTA) Lis buffer. ) dissolved in Add 2 mg of RNase A to this mixture.
was added and reacted for 2 hours at 37°C, and contaminant RNA was removed by phenol treatment in the same manner as above. This extracted crude plasmid was recovered by precipitation with 2 times the volume of ethanol. This was further dissolved in 10 ml of the above TE buffer, contaminant RNA was further removed by agarose gel filtration, and the resulting crude DNA was recovered again by ethanol precipitation.

この沈殿を23.1mlの0.02M)リス緩衝液(p
H8,0に調製。)に溶解し、さらに23.7gの塩化
セシウムと0.6mlのエチジウムブロマイド溶液(1
0mg/mlに調製。)を加え、約40時間超遠心する
ことにより、プラスミドDNAを分離し2次にノルマル
ブタノールにより、エチジウムブロマイドを除去した。
This precipitate was dissolved in 23.1 ml of 0.02M) Lys buffer (p
Adjusted to H8.0. ) and further dissolve 23.7 g of cesium chloride and 0.6 ml of ethidium bromide solution (1
Adjusted to 0 mg/ml. ) and ultracentrifuged for about 40 hours to separate plasmid DNA, and then ethidium bromide was removed with n-butanol.

この分離したプラスミドを0.01MのTE緩衝液(0
,1mME D T Aを含むpH7,5に調製された
0、OIM)リス緩衝液。)で透析することにより。
This isolated plasmid was added to 0.01M TE buffer (0.0
0, OIM) Lys buffer adjusted to pH 7,5 containing 1 mM EDTA. ) by dialysis.

精製プラスミドpBR322を得た。A purified plasmid pBR322 was obtained.

(C)プラスミドpICR2の創製。(C) Creation of plasmid pICR2.

(a)の方法で得られたバチルス・ステアロサーモフィ
ルスの染色体DNAl0μgと制限酵素5alI (宝
酒造社製)30−Lニットを+ 7mM (7)MgC
12゜150mMのNaC1,0,2mMのEDTA、
 7mMの2−メチルカプトエタノール、 0.01%
のBSA  (ウシ血清アルブミン)を含むpH7,5
に調製した10mMのトリス緩衝液100μlに入れ、
37°Cで30分間反応させてDNAを消化させた後、
65℃で5分間加熱し、基1土■を不活性化し、冷エタ
ノールにて消化DNA断片を沈殿回収した。
0 μg of Bacillus stearothermophilus chromosomal DNA obtained by method (a) and restriction enzyme 5alI (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) 30-Lnit + 7mM (7) MgC
12゜150mM NaCl, 0.2mM EDTA,
7mM 2-methylcaptoethanol, 0.01%
pH 7.5 containing BSA (bovine serum albumin)
into 100 μl of 10 mM Tris buffer prepared in
After digesting the DNA by reacting at 37°C for 30 minutes,
The substrate was heated at 65° C. for 5 minutes to inactivate it, and the digested DNA fragments were precipitated and recovered with cold ethanol.

次に、(b)の方法で得られたプラスミドpBR322
゜3μgに制限酵素5al13ユニツトを加え、上記と
同様の緩衝液中で37℃で10時間反応させ、上記と同
様の方法で消化プラスミドDNAを回収した。こうして
得られた消化染色体及びプラスミドのDNAを混合し、
T4DNAリガーゼ(宝酒造社製)を用い、 6.6m
MのMgC1z、10mMのDTT、 6EIMのAT
Pを含むpH7,6に調製した66mMのトリス緩衝液
中で、13℃で16時間反応させ、消化DNAを再結合
することにより、ロイシン脱水素酵素の遺伝子を有する
プラスミドpICR2を得た。
Next, plasmid pBR322 obtained by method (b)
5al13 units of restriction enzyme were added to 3 μg of the mixture and reacted in the same buffer as above at 37°C for 10 hours, and the digested plasmid DNA was recovered in the same manner as above. Mixing the thus obtained digested chromosome and plasmid DNA,
6.6 m using T4 DNA ligase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.)
MgC1z, 10mM DTT, 6EIM AT
Plasmid pICR2 containing the leucine dehydrogenase gene was obtained by reacting at 13° C. for 16 hours in a 66 mM Tris buffer containing P and adjusted to pH 7.6 and recombining the digested DNA.

(d)耐熱性のロイシン脱水素酵素遺伝子の同定。(d) Identification of a thermostable leucine dehydrogenase gene.

(e)の方法で得られたプラスミドpICR25μgを
制限酵素5alI20ユニツトを用い、 7mMのMg
Cl□。
25 μg of plasmid pICR obtained by method (e) was treated with 7 mM Mg using 20 units of restriction enzyme 5alI.
Cl□.

150mMのNaC1,0,2mMのEDTA、 7m
Mの2−メチルカプトエタノール、 0.1 +ng/
mj!のBSAを含むpH7,5に調製した10mMの
トリス緩衝液で37℃で15時間反応させて5alIで
処理したプラスミドpICR2を得、このプラスミドp
ICR2と分子量マーカーとしてのラムダファージDN
Aの1(indnI消化断片とを各1μgを同時にl 
cm当たり、7Vの定電圧で3〜4時間泳動させた。次
に紫外線ランプを照射し、目的とするフラグメントのバ
ンドを判定し、その部分のゲルを切り出し、65℃で5
分間の熱処理を行い、アガロースを溶解させてフェノー
ル処理、エタノール処理にてロイシン脱水素酵素遺伝子
を含むバチルス・ステアロサーモフィルス染色体DNA
領域を分離した。
150mM NaCl, 0.2mM EDTA, 7m
M 2-methylcaptoethanol, 0.1 +ng/
mj! Plasmid pICR2 treated with 5alI was obtained by reacting with 10mM Tris buffer adjusted to pH 7.5 containing BSA at 37°C for 15 hours, and this plasmid pICR2 was treated with 5alI.
ICR2 and lambda phage DN as a molecular weight marker
1 of A (indnI digested fragment) and 1 μg of each at the same time.
The electrophoresis was performed at a constant voltage of 7 V per cm for 3 to 4 hours. Next, irradiate it with an ultraviolet lamp, determine the band of the target fragment, cut out the gel of that part, and heat it for 50 minutes at 65℃.
Heat treatment was performed for 1 minute to dissolve the agarose, and the chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus containing the leucine dehydrogenase gene was treated with phenol and ethanol.
Separated areas.

このときの電気泳動の条件は緩衝液として2.51のE
DTA、 89mMの硼酸を含みpH8,3に調製した
89mMのトリス緩衝液を用い、またゲルとしてこのト
リス緩衝液に8■/mlのLMPアガロース〔ベセダ・
リサーチ・ラボラトリーズ(Bethesda Re5
earch Laboratories )社製〕と、
 0.5mg/ lに調製したエチジウムブロマイドと
を加えたものを用いた。
The electrophoresis conditions at this time were 2.51 E as a buffer solution.
An 89mM Tris buffer containing DTA and 89mM boric acid and adjusted to pH 8.3 was used, and 8μ/ml LMP agarose [Besseda] was added to this Tris buffer as a gel.
Research Laboratories (Bethesda Re5
[manufactured by ach Laboratories] and
Ethidium bromide adjusted to 0.5 mg/l was added.

次いで分離したDNAをM13ファージベクターにT4
DNAリガーゼを用いて結合させ、蛋白質・核酸・酵素
 毅 294−306 (1984)に記載の方法に従
い、ダイデオキシ法によるDNAの塩基配列を決定した
。すなわち、精製したロイシン脱水素酵素をエドマン分
解して求めたN末端10個のアミノ酸配列に対応するD
NA塩基配列と、各コドンに対応するアミノ酸翻訳を行
い、対応する開始コドン(A T G)と、終止コドン
(T G A)とより決定した。
Next, the separated DNA was transferred to M13 phage vector using T4.
The DNA was ligated using DNA ligase, and the base sequence of the DNA was determined by the dideoxy method according to the method described in Proteins, Nucleic Acids, and Enzymes, Takeshi 294-306 (1984). That is, D corresponding to the N-terminal 10 amino acid sequence determined by Edman degradation of purified leucine dehydrogenase.
The NA base sequence and the amino acid corresponding to each codon were translated, and the corresponding start codon (A T G) and stop codon (T G A) were determined.

その結果を第2図に示す。The results are shown in FIG.

これより、上記プラスミドplcR2のロイシン脱水素
酵素遺伝子は、第3図に示すごとく、制限酵素XhoI
(キサントモナス・ホルシコーラ(Xanthomon
as holcicola)由来〕の切断部位(第3図
のX)より下流の領域に位置することが判明した。
From this, the leucine dehydrogenase gene of the above plasmid plcR2 has the restriction enzyme XhoI as shown in FIG.
(Xanthomonas forsicola)
As holcicola)] was found to be located in the region downstream from the cleavage site (X in Figure 3).

(e)プラスミドplcR220の創製。(e) Creation of plasmid plcR220.

上記のごとく、プラスミドpICR2のロイシン脱水素
酵素遺伝子を同定することができたので、まず、その遺
伝子の不用領域を除去した〔不用領域は、第3図のpT
CR2が示すごと<、H(Hind■)の切断部位と、
X(XhoI)の切断部位とではさまれた領域〕。
As mentioned above, since we were able to identify the leucine dehydrogenase gene of plasmid pICR2, we first removed the unnecessary region of the gene [the unnecessary region is shown in pT
As indicated by CR2, the cleavage site of H (Hind ■),
region sandwiched between the cleavage site of X (XhoI)].

すなわち、上記で得たプラスミドplcI’125Mg
を制限酵素HindllI及びXhoIをそれぞれ20
ユニット用い、 7mMのMgCIz、 150mMの
NaC1,0,2mMのEDTA、 7mMの2−メチ
ルカプトエタノール、00lq/mj2のBSAを含む
pH7,5に調製した10mMのトリス緩衝液で37℃
で15時間反応させ9次いで。
That is, the plasmid plcI'125Mg obtained above
20 each of the restriction enzymes HindllI and XhoI
The unit was incubated at 37°C in 10mM Tris buffer adjusted to pH 7.5 containing 7mM MgCIz, 150mM NaCl, 0.2mM EDTA, 7mM 2-methylcaptoethanol, 00lq/mj2 BSA.
The reaction was then carried out for 15 hours.

冷エタノールでDNAを沈澱させて回収した後。After precipitating and collecting the DNA with cold ethanol.

アガロースゲルの電気泳動を行った。この電気泳動は、
1cm当たり7■の定電圧で3〜4時間反応させた後、
紫外線ランプを照射し、目的とするフラグメイトを判定
した。次いで、その部分のゲルを切り出し、65℃で5
分間の熱処理を行ってアガロースを溶解させ、フェノー
ル処理、エタノール処理を行ってロイシン脱水素酵素遺
伝子の不用領域を除去した。
Agarose gel electrophoresis was performed. This electrophoresis is
After reacting for 3 to 4 hours at a constant voltage of 7 cm per cm,
The target flagmate was determined by irradiating it with an ultraviolet lamp. Next, cut out that part of the gel and incubate it at 65°C for 5 minutes.
Agarose was dissolved by heat treatment for 1 minute, and unnecessary regions of the leucine dehydrogenase gene were removed by phenol treatment and ethanol treatment.

その結果、ロイシン脱水素酵素遺伝子の分子量は、 0
.77メガダルトンとなり、塩基数は、 1290bp
であった。
As a result, the molecular weight of the leucine dehydrogenase gene is 0
.. It is 77 megadaltons, and the number of bases is 1290bp.
Met.

次に、ニジエリチア・コリ由来のトリプトファンプロモ
ーターの挿入を行うため、トリプトファンプロモーター
をコードする9obpの塩基(ファルマシア製)Iμg
を制限酵素5al12ユニツトを用い、上記のトリス緩
衝液で37℃で15分間させてHindI[[(第3図
ではH)と5alI(第3図ではS)との切断部位では
さまれたトリプトファンプロモーター(第3図では縦線
のH3部分)を作製した。次いで、このプロモーターと
上記で得たプラスミドplcR2とを混合し、T4DN
Aリガーゼ(宝酒造社製)を用い、 6.6mMの”g
” 2+ 10mM DTT、 66μMのATPを含
むpu’7.6に調製した66mM)リス緩衝液で反応
させて分子量が0.77メガダルトンのロイシン脱水素
酵素遺伝子を含むプラスミドpIcR220を得た。
Next, in order to insert the tryptophan promoter derived from N. coli, I μg of a 9 obp base (manufactured by Pharmacia) encoding the tryptophan promoter.
The tryptophan promoter sandwiched between the cleavage sites of HindI [(H in Figure 3) and 5alI (S in Figure 3) was incubated with the above Tris buffer at 37°C for 15 minutes using restriction enzyme 5al12 units. (portion H3 indicated by the vertical line in FIG. 3) was produced. Next, this promoter and the plasmid plcR2 obtained above were mixed, and T4DN
Using A ligase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), 6.6mM
A plasmid pIcR220 containing a leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 0.77 megadaltons was obtained by reacting with a 66mM lith buffer prepared in pu'7.6 containing 10mM DTT and 66μM ATP.

実施例2 実施例1で得たプラスミドpIcR220を用いてニジ
エリチア・コリの形質転換を行った。
Example 2 Plasmid pIcR220 obtained in Example 1 was used to transform N. coli.

まず、宿主菌のニジエリチア・コリC600r−m−株
を50m1の上記のし一培地にて培養し、遠心分離にて
集菌後、 50m1の0.1 M MgCIz溶液に懸
濁し。
First, a host strain, N. coli C600r-m-, was cultured in 50 ml of the above Shiichi medium, collected by centrifugation, and then suspended in 50 ml of 0.1 M MgCIz solution.

さらに遠心分離を行って最終的には2.5mlの0.1
M MgCl2溶液に懸濁させた。
After further centrifugation, 2.5 ml of 0.1
M was suspended in MgCl2 solution.

このようにして得られたニジエリチア・コリC600r
−m−株の懸濁液0.2mlに(e)の方法で得られた
プラスミドpIcR220を含む混合物を0.1ml加
え。
Nizierichia coli C600r obtained in this way
0.1 ml of the mixture containing plasmid pIcR220 obtained by method (e) was added to 0.2 ml of the suspension of -m- strain.

0℃で30分間処理したのち、42℃で2分間処理した
After processing at 0°C for 30 minutes, it was processed at 42°C for 2 minutes.

次にこれに3mlの前記したし一培地を加え、37℃で
1時間培養し、さらにアンピシリン(15gg/mlに
調製。)の入ったし一寒天培地(L−培地II!当り、
15gの寒天を加えたもの。)で37℃で培養後、生じ
たコロニーを見出すことにより、プラスミドpIcR2
20の導入されたニジエリチア・コIJ C600−p
IcR220が得られた。
Next, 3 ml of the above-mentioned Shishiichi medium was added to this, and cultured at 37°C for 1 hour.
Added 15g of agar. ) at 37°C, and by finding the resulting colonies, the plasmid pIcR2
20 introduced N. elizia co IJ C600-p
IcR220 was obtained.

次にこうして得られたニジエリチア・コリC600−p
lc+2220のコロニーより、アンピシリン(15g
g/mlに調製。)及び3−IAA(3−インドールア
クリ7L/M、 15gg/mllに調製。)の入った
上記のグリセロール培地(ポリペプトンLog/N、酵
母エキス2.5  g/β、肉エキス2g/j2.グリ
セロール2g/l、塩化ナトリウム5g/It、  リ
ン酸1カリウム2g/Cリン酸2カリウム2 g/ l
 。
Next, Nizierichia coli C600-p obtained in this way
Ampicillin (15g) was obtained from the lc+2220 colony.
Adjusted to g/ml. ) and the above glycerol medium (polypeptone Log/N, yeast extract 2.5 g/β, meat extract 2 g/j2. 2g/l, sodium chloride 5g/It, monopotassium phosphate 2g/C dipotassium phosphate 2g/l
.

硫酸マグネシウム0.1 g/β、ビオチン4μg/l
を含みpH7,2に調製) 100 mlで37℃で1
6時間、振盪培養を行った。これを遠心分離にて集菌、
洗浄後、5mlの0.1 mir/m 7!2−メルカ
プトエタノールを含み、 pH7,4に調製した0、0
1 Mのリン酸緩衝液に懸濁し、0℃で5分間の超音波
処理にて菌体を破砕し、遠心分離にて粗酵素抽出液を得
た。
Magnesium sulfate 0.1 g/β, biotin 4 μg/l
(adjusted to pH 7.2) with 100 ml at 37°C.
Shaking culture was performed for 6 hours. This is centrifuged to collect bacteria.
After washing, 0,0 containing 5 ml of 0.1 mir/m 7!2-mercaptoethanol and adjusted to pH 7,4.
The cells were suspended in 1 M phosphate buffer, disrupted by sonication at 0°C for 5 minutes, and centrifuged to obtain a crude enzyme extract.

このようにして得た粗酵素抽出液の耐熱性のロイシン脱
水素酵素の活性を測定したところ、450ユニツ)/g
・湿菌体であった。これはDNA供与菌であるバチルス
・ステアロサーモフィルス■F012550株のロイシ
ン脱水素酵素の活性(5,0ユニット/g・湿菌体)よ
りも約90倍の活性があり、さらにニジエリチア・コリ
C600−pICR1株のロイシン脱水素酵素の活性(
50ユニット/g−湿菌体)よりも約9倍の活性があっ
た。
When the activity of heat-stable leucine dehydrogenase in the crude enzyme extract thus obtained was measured, it was found to be 450 units)/g.
・It was a wet bacterial cell. This is approximately 90 times more active than the leucine dehydrogenase activity of the DNA donor Bacillus stearothermophilus strain F012550 (5.0 units/g of wet bacterial cells), and it is also -Leucine dehydrogenase activity of pICR1 strain (
The activity was about 9 times higher than that of 50 units/g (wet bacterial cells).

また、このロイシン脱水素酵素を含む粗酵素抽出液は、
2−メルカプトエタノールを0.1■/m1%含むpH
7,2の10mMリン酸緩衝液中、 70℃で20分間
加熱処理したところ、90%以上の残存活性を有してい
た。
In addition, the crude enzyme extract containing this leucine dehydrogenase is
pH containing 0.1■/ml 1% of 2-mercaptoethanol
When it was heat-treated at 70°C for 20 minutes in 10mM phosphate buffer of No. 7,2, it had a residual activity of 90% or more.

次にこの菌株から実施例1の(b)と同様の方法でプラ
スミドpIcR220を分離して、水平型アガロースゲ
ル電気泳動でプラスミドplcR220の性質を調べた
Next, plasmid pIcR220 was isolated from this strain in the same manner as in Example 1 (b), and the properties of plasmid plcR220 were examined by horizontal agarose gel electrophoresis.

電気泳動に用いた緩衝液として、 2.5mM EDT
A −Na、 89mMの硼酸を含みpus、aに調製
した89mMのトリス緩衝液を用い、ゲルとしてこの緩
衝液に7■/ m 1のアガロースと0.5mg/ I
tに調製したエチジウムブロマイドを加えたものを用い
、これに、プラスミドplcR220とプラスミドpB
R322,さらに分子量マーカーとしてのラムダファー
ジDNAの基土ndlIr (宝酒造社製)消化断片を
各1μgDNAを同一アガロースゲル上で同時に巾1 
cm当たり。
As a buffer solution used for electrophoresis, 2.5mM EDT
A-Na, 89mM Tris buffer containing 89mM boric acid prepared in pus, a was used as a gel, and this buffer was supplemented with 7μ/ml of agarose and 0.5mg/I.
To this, plasmid plcR220 and plasmid pB were added.
R322 and 1 μg each of the base ndlIr (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) digested fragment of lambda phage DNA as a molecular weight marker were simultaneously grown on the same agarose gel.
per cm.

7vの足付加電圧で3〜4時間、泳動させた。次に紫外
線ランプでバンドを判定し、プラスミドplcR220
の大きさを調べた結果1分子量が約4メガダルトンであ
った。
Migration was carried out for 3-4 hours with a foot applied voltage of 7v. Next, the band was determined using an ultraviolet lamp, and the plasmid plcR220
As a result of examining the size, the molecular weight was approximately 4 megadaltons.

また、このプラスミドpIcR220を制限酵素Ecぞ
れの制限酵素の適性条件で反応させ、プラスミドpIc
R220を消化させた。
In addition, this plasmid pIcR220 was reacted under suitable conditions for each restriction enzyme Ec, and plasmid pIcR220 was reacted with the restriction enzyme Ec under appropriate conditions.
R220 was digested.

各制限酵素にて得られた消化試料は、上記と同様の方法
でアガロースゲル電気泳動を行い、各制限酵素による切
断部位数による切断部位数を調べた結果、プラスミドp
lcR220は第1図に示すごとく、以下の切断感受性
を有する。
Digested samples obtained with each restriction enzyme were subjected to agarose gel electrophoresis in the same manner as above, and the number of cleavage sites determined by the number of cleavage sites by each restriction enzyme was determined.
As shown in FIG. 1, lcR220 has the following cleavage sensitivity.

制限酵素    切断部位数 EcoRI       3 HindI[[I Pst  I       l 5al  I       2 さらに、プラスミドpIcR220は、Hindlli
Restriction enzyme Number of cleavage sites EcoRI 3 HindI [[I Pst I l 5al I 2 Furthermore, plasmid pIcR220 is
.

3alI切断部位にて、バチルス・ステアロサーモフィ
ルスIF012550株のロイシン脱水素酵素の遺伝子
を含む染色体DNA断片及びニジエリチア・コリ由来の
トリプトファンプロモーターとプラスミドpKK322
 D N Aとが結合していることが明らかである。
At the 3alI cutting site, a chromosomal DNA fragment containing the leucine dehydrogenase gene of Bacillus stearothermophilus strain IF012550, a tryptophan promoter derived from N. coli and plasmid pKK322
It is clear that it is bound to DNA.

参考例1.比較例1 28一 実施例2で得たニジエリチア・コリC600−pICR
220株をアンピシリン(15μg/mlに調製。)及
び3−IAA(15μg / m Itに調製。)を含
む前記グリセロール培地100m1で37℃で16時間
振盪培養した。
Reference example 1. Comparative Example 1 Nizierichia coli C600-pICR obtained in 28-Example 2
220 strain was cultured with shaking at 37° C. for 16 hours in 100 ml of the above glycerol medium containing ampicillin (adjusted to 15 μg/ml) and 3-IAA (adjusted to 15 μg/ml).

培養後、遠心分離にて集菌し、0.1■/mβの2−メ
ルカプトエタノールを含むpH7,4に調製した0、0
1 Mリン酸緩衝液5mlに懸濁し、約5分間の超音波
処理で菌体を破砕した。その菌体破砕液の酵素活性を測
定したところ、ロイシン脱水素酵素の比活性は、4.5
ユニツト/■・プロティンであることが判り、これは以
下の比較例1に比べて約10倍近くも活性があり、生産
性が著しく向上していることが明らかである。
After culturing, bacteria were collected by centrifugation and adjusted to pH 7.4 containing 0.1 μ/mβ of 2-mercaptoethanol.
The cells were suspended in 5 ml of 1 M phosphate buffer and disrupted by ultrasonication for about 5 minutes. When the enzyme activity of the cell suspension was measured, the specific activity of leucine dehydrogenase was 4.5.
It was found that the protein was approximately 10 times more active than Comparative Example 1 below, and it is clear that the productivity was significantly improved.

その後、遠心分離にて粗酵素抽出液を得、その粗酵素抽
出液を70℃で30分間熱処理した後、遠心分離し、そ
の上澄液のロイシン脱水素酵素活性を測定したところ、
36ユニツト/mg・プロティンの活性があり、粗酵素
抽出液を70℃で30分間熱処理することにより、熱処
理前に比べて比活性が約8倍向上した。
Thereafter, a crude enzyme extract was obtained by centrifugation, and the crude enzyme extract was heat-treated at 70°C for 30 minutes, centrifuged, and the leucine dehydrogenase activity of the supernatant was measured.
It had an activity of 36 units/mg protein, and by heat-treating the crude enzyme extract at 70°C for 30 minutes, the specific activity was increased about 8 times compared to before heat treatment.

次に7.5%濃度のアクリルアミドを用いた調製用電気
泳動、スーパーローで12ゲルクロマトカラム(ファル
マシア製、2本を直列に連結)による高速液体クロマト
グラフィーで精製して比活性55ユニツト/■・プロテ
ィンの耐熱性ロイシン脱水素酵素を得た。
Next, it was purified by preparative electrophoresis using 7.5% acrylamide and high performance liquid chromatography using a Superlow 12 gel chromatography column (manufactured by Pharmacia, two columns connected in series) to a specific activity of 55 units/■.・Protein thermostable leucine dehydrogenase was obtained.

この酵素は、 pH9,4の7.5%アクリルアミド電
気泳動法により単一なバンドを与え、従来のバチルス・
ステアロサーモフィルス由来のロイシン脱水素酵素の性
質と同じであった。
This enzyme gave a single band in 7.5% acrylamide gel electrophoresis at pH 9.4, and compared to conventional Bacillus
The properties were the same as those of leucine dehydrogenase derived from Stearothermophilus.

比較のため、バチルス・ステアロサーモフィルス由来の
遺伝子を組み込んだニジエリチア・コリC600−pI
cRl (微工研菌寄第6937号)を公知文献(特開
昭59−159778号公報)に従い、前記グリセロー
ル培地100m1にて37℃で16時間振盪培養し、遠
心分離にて集菌した後、0.1■/ m Itの2−メ
ルカプトエタノールを含むpH7,4に調製した0、0
1Mリン酸緩衝液5mlに懸濁し、約5分間の超音波処
理で菌体を破砕して破砕液を得た。この破砕液について
ロイシン脱水素酵素の活性を測定したところ、0.5ユ
ニツト/■・プロティンであった(比較例1)。
For comparison, N. coli C600-pI incorporating a gene derived from Bacillus stearothermophilus
cRl (Feikoken Bibori No. 6937) was cultured with shaking in 100 ml of the glycerol medium at 37°C for 16 hours according to a known document (Japanese Patent Laid-Open No. 59-159778), and the bacteria were collected by centrifugation. 0,0 prepared to pH 7,4 containing 0.1 ■/m It of 2-mercaptoethanol.
The cells were suspended in 5 ml of 1M phosphate buffer, and the cells were disrupted by ultrasonication for about 5 minutes to obtain a disrupted solution. When the leucine dehydrogenase activity of this crushed solution was measured, it was found to be 0.5 units/■ protein (Comparative Example 1).

(発明の効果) 本発明のプラスミドは、好熱性微生物由来のDNA領域
を除去したロイシン脱水素酵素の遺伝子そのもの(分子
量が2メガダルトン以下)を有するため、上記したよう
に有用な微生物2例えば。
(Effects of the Invention) The plasmid of the present invention has the leucine dehydrogenase gene itself (with a molecular weight of 2 megadaltons or less) from which the DNA region derived from a thermophilic microorganism has been removed, so it can be used as a useful microorganism as described above.

常温で生育する細菌を形質転換して多量の耐熱性のロイ
シン脱水素酵素生産能を賦与することができる。また、
このプラスミドで形質された本発明のニジエリチア・コ
リは、多量の耐熱性のロイシン脱水素酵素を生産するた
め、臨床検査用試薬等の分野に極めて有用である。
Bacteria that grow at room temperature can be transformed to be endowed with the ability to produce large amounts of heat-resistant leucine dehydrogenase. Also,
The N. coli of the present invention transformed with this plasmid produces a large amount of heat-stable leucine dehydrogenase, and is therefore extremely useful in fields such as clinical test reagents.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は2本発明のプラスミドplcR220の制限酵
素地図であり、第2図は2本発明に用いられるロイシン
脱水素酵素遺伝子の塩基配列を示す図であり、第3図は
9本発明のプラスミドpIcR220を創製する方法を
示す図である。 S:5all、E:EcoRI、P:PstI。 H:HindIII、X:Xhol A p r  :アンピシリン耐性、 Ptrp: )
リブトフアンプロモーター、 LeuDH:ロイシン脱
水素酵素A:アデニン、T:チミン、C:シトシン、G
ニゲアニン 特許出願人  ユ=亭力株式会社 算3図
Figure 1 is a restriction enzyme map of the plasmid plcR220 of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the base sequence of the leucine dehydrogenase gene used in the present invention, and Figure 3 is a diagram showing the nucleotide sequence of the leucine dehydrogenase gene used in the present invention. FIG. 3 shows a method for creating pIcR220. S: 5all, E: EcoRI, P: PstI. H: HindIII, X: Xhol A pr: ampicillin resistance, Ptrp: )
Libutophane promoter, LeuDH: leucine dehydrogenase A: adenine, T: thymine, C: cytosine, G
Nigeanin patent applicant Yu-Tei Riki Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)分子量が2メガダルトン以下の耐熱性のロイシン
脱水素酵素遺伝子をベクタープラスミドに連結した組み
換え体プラスミド。
(1) A recombinant plasmid in which a heat-stable leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less is linked to a vector plasmid.
(2)分子量が2メガダルトン以下の耐熱性のロイシン
脱水素酵素遺伝子をベクタープラスミドに連結した組み
換え体プラスミドで形質転換されたエシェリチア・コリ
(¥Escherichiacoli¥)。
(2) Escherichia coli (\Escherichiacoli\) transformed with a recombinant plasmid in which a heat-stable leucine dehydrogenase gene with a molecular weight of 2 megadaltons or less is linked to a vector plasmid.
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