JPH02222688A - セルラーゼをコードするdna鎖 - Google Patents
セルラーゼをコードするdna鎖Info
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- JPH02222688A JPH02222688A JP4557089A JP4557089A JPH02222688A JP H02222688 A JPH02222688 A JP H02222688A JP 4557089 A JP4557089 A JP 4557089A JP 4557089 A JP4557089 A JP 4557089A JP H02222688 A JPH02222688 A JP H02222688A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
く技術分野〉
本発明は、アセトバクター−キシリナム(^ce〜to
bacter xylfnus ) (I F 0
3288)が産生ずるようなセルラーゼの生物工学的産
生能を有するDNA鎖、に関するものである。
bacter xylfnus ) (I F 0
3288)が産生ずるようなセルラーゼの生物工学的産
生能を有するDNA鎖、に関するものである。
く先行技術〉
農林産廃棄物の有効利用は、省資源の意味からも、極め
て重要である。この農林産廃棄物は、セルロースを多量
に含有している。食糧として直接使用するために、ある
いはエタノールのような有用な他の物質の原料として使
用するために、これらのセルロース系廃棄物からグルコ
ースを得ることは有利であろう。セルラーゼは、セルロ
ースをグルコースに変換するうえで、有用な酵素である
。
て重要である。この農林産廃棄物は、セルロースを多量
に含有している。食糧として直接使用するために、ある
いはエタノールのような有用な他の物質の原料として使
用するために、これらのセルロース系廃棄物からグルコ
ースを得ることは有利であろう。セルラーゼは、セルロ
ースをグルコースに変換するうえで、有用な酵素である
。
セルラーゼの生物工学的製造については、すでにセルラ
ーゼ遺伝子のクローニングと発現を行うための試みが行
われている。例えば(イ) vhitt−le、D、J
、等: Gene(1982)17,139、(o )
Cornet 、 P。
ーゼ遺伝子のクローニングと発現を行うための試みが行
われている。例えば(イ) vhitt−le、D、J
、等: Gene(1982)17,139、(o )
Cornet 、 P。
等: PEB5 Mlcro、Biol、Letter
s(1983) 16.137(ハ) Tuse+D、
等: Genetle Technol、News(1
981)11月、6頁、(ニ) Abstract N
o、HJ、9ASM Annu−al Meeting
、 1981年3月、(ホ) Symposium^S
M Annual Meeting、 1983年3月
、(へ) VIIson、D、B、等: B1o/Te
chno1ogy(1983)1゜594−801 、
(ト) Teeri、T、等: Blo/Tech
nology(1983) 1.69B、(チ) Co
llmer、A、等: Blo/Techn−olog
y(1983)1.594−801、及び(す)特開昭
62−175178号公報等を参照されたい。
s(1983) 16.137(ハ) Tuse+D、
等: Genetle Technol、News(1
981)11月、6頁、(ニ) Abstract N
o、HJ、9ASM Annu−al Meeting
、 1981年3月、(ホ) Symposium^S
M Annual Meeting、 1983年3月
、(へ) VIIson、D、B、等: B1o/Te
chno1ogy(1983)1゜594−801 、
(ト) Teeri、T、等: Blo/Tech
nology(1983) 1.69B、(チ) Co
llmer、A、等: Blo/Techn−olog
y(1983)1.594−801、及び(す)特開昭
62−175178号公報等を参照されたい。
しかし、これらはいずれもセルラーゼ遺伝子の入手源と
してセルロモナスΦフミ(Cellulomonas包
1)、セルロモナス・ラダ(Cellulomonas
uda)等を用いており、酢酸菌の産生ずるセルラー
ゼに関する報告はない。
してセルロモナスΦフミ(Cellulomonas包
1)、セルロモナス・ラダ(Cellulomonas
uda)等を用いており、酢酸菌の産生ずるセルラー
ゼに関する報告はない。
く要 旨〉
本発明は、組換えDNA技術による新規なセルラーゼの
製造手段を提供するものである。すなわち、本発明によ
るセルラーゼの生物工学的産生能を有するDNA鎖は、
セルラーゼ活性を有していてアミノ酸配列が実質的に第
1図に示されているアミノ酸配列AからBまでのポリペ
プチドをコードする塩基配列を有すること、を特徴とす
るものである。
製造手段を提供するものである。すなわち、本発明によ
るセルラーゼの生物工学的産生能を有するDNA鎖は、
セルラーゼ活性を有していてアミノ酸配列が実質的に第
1図に示されているアミノ酸配列AからBまでのポリペ
プチドをコードする塩基配列を有すること、を特徴とす
るものである。
効果
アセトバクターφキシリナムは、バクテリオセルロース
生産菌であり、本菌株が生産するセルラーゼの精製は従
来は非常に困難であった。本発明によれば、セルラーゼ
を形質転換微生物により極めて容易に産生ずることがで
きる。
生産菌であり、本菌株が生産するセルラーゼの精製は従
来は非常に困難であった。本発明によれば、セルラーゼ
を形質転換微生物により極めて容易に産生ずることがで
きる。
特に、本発明のセルラーゼ遺伝子で形質転換した大腸菌
による場合は、アセトバクタm−キシリナムを培養して
セルラーゼを産生させる場合に比べて、安価な培地によ
り容易な操作でかつ短時間に効率よくセルラーゼを産生
させることが可能である。
による場合は、アセトバクタm−キシリナムを培養して
セルラーゼを産生させる場合に比べて、安価な培地によ
り容易な操作でかつ短時間に効率よくセルラーゼを産生
させることが可能である。
また、アセトバクター・キシリナムのセルラーゼは分泌
型酵素であるので、膜構造がアセトバクター・キシリナ
ムの構造と似た微生物を宿主に選ぶことによって、この
酵素をペリプラズムまで分泌させることも可能と考えら
れる。ペリプラズムまで分泌させることにより、さらに
高精製のセルラーゼを生産することが容易となる。
型酵素であるので、膜構造がアセトバクター・キシリナ
ムの構造と似た微生物を宿主に選ぶことによって、この
酵素をペリプラズムまで分泌させることも可能と考えら
れる。ペリプラズムまで分泌させることにより、さらに
高精製のセルラーゼを生産することが容易となる。
くセルラーゼの生物工学的生産における本発明の位置づ
け〉 本発明はセルラーゼの生物工学的生産能を有するDNA
鎖、すなわちセルラーゼ遺伝子、に関するが、セルラー
ゼの生物工学的生産は当該遺伝情報の支配に服するもの
であるところから、本発明は一般にセルラーゼの生物工
学的生産に関するものとして把握することができ、また
この本発明の一般思想をこのDNA鎖の利用に係るセル
ラーゼの生物工学的生産能を有する微生物およびセルラ
ーゼの生物工学的生産法として捉えることもできる。
け〉 本発明はセルラーゼの生物工学的生産能を有するDNA
鎖、すなわちセルラーゼ遺伝子、に関するが、セルラー
ゼの生物工学的生産は当該遺伝情報の支配に服するもの
であるところから、本発明は一般にセルラーゼの生物工
学的生産に関するものとして把握することができ、また
この本発明の一般思想をこのDNA鎖の利用に係るセル
ラーゼの生物工学的生産能を有する微生物およびセルラ
ーゼの生物工学的生産法として捉えることもできる。
すなわち、本発明によるDNA鎖の利用形態の一つであ
るセルラーゼの生物工学的産生能を有する微生物は、セ
ルラーゼ活性を有していてアミノ酸配列が実質的に第1
図に示されているアミノ酸配列AからBまでのポリペプ
チドをコードする塩基配列を有するDNA鎖をその遺伝
情報が発現可能な状態で含むプラスミドによって形質転
換されたものである。
るセルラーゼの生物工学的産生能を有する微生物は、セ
ルラーゼ活性を有していてアミノ酸配列が実質的に第1
図に示されているアミノ酸配列AからBまでのポリペプ
チドをコードする塩基配列を有するDNA鎖をその遺伝
情報が発現可能な状態で含むプラスミドによって形質転
換されたものである。
また、本発明によるDNA鎖の利用形態の一つであるセ
ルラーゼの生物工学的製造法は、セルラーゼ活性を有し
ていてアミノ酸配列が実質的に第1図に示されているア
ミノ酸配列AからBまでのポリペプチドをコードする塩
基配列を有するDNA鎖を用意し、このDNA鎖を、こ
れをその遺伝情報が発現可能な状態で含むプラスミドの
作成、このプラスミドによる微生物の形質転換および得
られた形質転換体の培養からなる工程に付して、培養物
中にセルラーゼを産生させること、によって行われるも
のである。
ルラーゼの生物工学的製造法は、セルラーゼ活性を有し
ていてアミノ酸配列が実質的に第1図に示されているア
ミノ酸配列AからBまでのポリペプチドをコードする塩
基配列を有するDNA鎖を用意し、このDNA鎖を、こ
れをその遺伝情報が発現可能な状態で含むプラスミドの
作成、このプラスミドによる微生物の形質転換および得
られた形質転換体の培養からなる工程に付して、培養物
中にセルラーゼを産生させること、によって行われるも
のである。
<DNA鎖(セルラーゼ遺伝子)〉
本発明によるセルラーゼの生物工学的産生能を有するD
NA鎖すなわちセルラーゼ遺伝子は、セルラーゼ活性を
有していてアミノ酸配列が実質的に第1図に示されてい
るアミノ酸配列のうちAからBまでのものであるポリペ
プチド、をコードするもの、である。ここでrDNA鎖
」とは、ある長さを有するポリデオキシリボ核酸の相補
的二本鎖を意味するものである。そして、本発明では、
このrDNA鎖」は、それがコードするポリペプチドの
アミノ酸配列によって特定されているところ、このポリ
ペプチドは上記のように有限の長さのものであるから、
このDNA鎖も有限の長さである。しかし、このDNA
鎖は、セルラーゼをコードする遺伝子を含んでいてこの
ポリペプチドの生物工学的産生を行わせるに有用なもの
であるところ、この有限の長さのDNA鎖のみによって
このような生物工学的産生が行えるのでなく、その5′
−鋼上流および(または)3′ −棚下流に適当な長
さのDNA鎖が結合した状態でこのポリペプチドの生物
工学的産生が可能となる訳である。
NA鎖すなわちセルラーゼ遺伝子は、セルラーゼ活性を
有していてアミノ酸配列が実質的に第1図に示されてい
るアミノ酸配列のうちAからBまでのものであるポリペ
プチド、をコードするもの、である。ここでrDNA鎖
」とは、ある長さを有するポリデオキシリボ核酸の相補
的二本鎖を意味するものである。そして、本発明では、
このrDNA鎖」は、それがコードするポリペプチドの
アミノ酸配列によって特定されているところ、このポリ
ペプチドは上記のように有限の長さのものであるから、
このDNA鎖も有限の長さである。しかし、このDNA
鎖は、セルラーゼをコードする遺伝子を含んでいてこの
ポリペプチドの生物工学的産生を行わせるに有用なもの
であるところ、この有限の長さのDNA鎖のみによって
このような生物工学的産生が行えるのでなく、その5′
−鋼上流および(または)3′ −棚下流に適当な長
さのDNA鎖が結合した状態でこのポリペプチドの生物
工学的産生が可能となる訳である。
従って、本発明でrDNA鎖」というときは、この特定
の長さのもの(第1図の対応アミノ酸配列でいえば、A
−Bの長さ)の外にこの特定の長さのDNA鎖を構成員
とする鎖状または環状DNA鎖の形態にあるものを包含
するものとする。
の長さのもの(第1図の対応アミノ酸配列でいえば、A
−Bの長さ)の外にこの特定の長さのDNA鎖を構成員
とする鎖状または環状DNA鎖の形態にあるものを包含
するものとする。
本発明によるDNA鎖の存在形態のうち代表的なものは
、このDNA鎖を構成員の一部とするプラスミドの形態
ならびにプラスミドとして微生物、特に大腸菌、中に存
在する形態、である。本発明によるDNA鎖の好ましい
存在形態の一つとしてのプラスミドは、パラセンジャー
ないし外来遺伝子としての本発明のDNA鎖と、微生物
中で安定に存在して複製可能なプラスミドベクターとプ
ロモーターとを一体に結合させたものである。プラスミ
ドベクターおよびプロモーターとしては公知のものを適
宜組み合わせて用いることができる。
、このDNA鎖を構成員の一部とするプラスミドの形態
ならびにプラスミドとして微生物、特に大腸菌、中に存
在する形態、である。本発明によるDNA鎖の好ましい
存在形態の一つとしてのプラスミドは、パラセンジャー
ないし外来遺伝子としての本発明のDNA鎖と、微生物
中で安定に存在して複製可能なプラスミドベクターとプ
ロモーターとを一体に結合させたものである。プラスミ
ドベクターおよびプロモーターとしては公知のものを適
宜組み合わせて用いることができる。
適当なプラスミドベクターおよびプロモーターとしては
、後記したところを参照されたい。
、後記したところを参照されたい。
くこの遺伝子がコードするポリペプチド〉上記のように
、本発明によるDNA鎖は、これがコードするアミノ酸
配列によって特定されている。このポリペプチドは、セ
ルラーゼ活性を有していて、アミノ酸配列が実質的に第
1図に示されているアミノ酸配列のうちAからBまでの
ものである。ここで「アミノ酸配列が実質的に第1図に
示されているアミノ酸配列のうちAからBまでのもの」
ということは、このペプチドがセルラーゼ活性を有する
限りアミノ酸のいくつかについて欠失、置換、付加など
があってもよいことを示すものである。
、本発明によるDNA鎖は、これがコードするアミノ酸
配列によって特定されている。このポリペプチドは、セ
ルラーゼ活性を有していて、アミノ酸配列が実質的に第
1図に示されているアミノ酸配列のうちAからBまでの
ものである。ここで「アミノ酸配列が実質的に第1図に
示されているアミノ酸配列のうちAからBまでのもの」
ということは、このペプチドがセルラーゼ活性を有する
限りアミノ酸のいくつかについて欠失、置換、付加など
があってもよいことを示すものである。
本発明での典型的なセルラーゼ活性を有するポリペプチ
ドは、第1図のアミノ酸配列のうちAからBのものであ
って、346個のアミノ酸からなるものであり、従来そ
のアミノ酸配列は知られていなかったものである。
ドは、第1図のアミノ酸配列のうちAからBのものであ
って、346個のアミノ酸からなるものであり、従来そ
のアミノ酸配列は知られていなかったものである。
<DNA鎖の塩基配列〉
セルラーゼをコードするDNA鎖は、第1図のA−Bの
塩基配列を持つものまたはその縮重異性体並びに上記の
ようなセルラーゼのアミノ酸配列の変化に対応する塩基
配列を持つものまたはその縮重異性体、である。ここで
「縮重異性体」とは、縮重コドンにおいてのみ異なって
いる同一のポリペプチドをコードすることのできるDN
A鎖を意味する。たとえば第1図のA−Bの塩基配列を
持つDNA鎖に対して、そのアミノ酸のどれかに対応す
るコドンたとえばC−末端から2番目のAlaに対応す
るコドン(OCT)が、これと縮重関係にあるたとえば
GCCに変わったものを本発明では縮重異性体と呼ぶも
のとする。本発明によるDNA鎖の好ましい具体例は、
3′ −末端に接して停止コドン(例えばTAA)を少
なくとも1個を持つものである。さらに、本発明の5′
側上流および(または)3′ −棚下流には、非翻訳領
域としてのDNA鎖(3′ −棚下流の最初の部分は、
TAAのような停止コドンであることがふつうである)
がある長さで続いていてもよい。
塩基配列を持つものまたはその縮重異性体並びに上記の
ようなセルラーゼのアミノ酸配列の変化に対応する塩基
配列を持つものまたはその縮重異性体、である。ここで
「縮重異性体」とは、縮重コドンにおいてのみ異なって
いる同一のポリペプチドをコードすることのできるDN
A鎖を意味する。たとえば第1図のA−Bの塩基配列を
持つDNA鎖に対して、そのアミノ酸のどれかに対応す
るコドンたとえばC−末端から2番目のAlaに対応す
るコドン(OCT)が、これと縮重関係にあるたとえば
GCCに変わったものを本発明では縮重異性体と呼ぶも
のとする。本発明によるDNA鎖の好ましい具体例は、
3′ −末端に接して停止コドン(例えばTAA)を少
なくとも1個を持つものである。さらに、本発明の5′
側上流および(または)3′ −棚下流には、非翻訳領
域としてのDNA鎖(3′ −棚下流の最初の部分は、
TAAのような停止コドンであることがふつうである)
がある長さで続いていてもよい。
なお、第1図に示したDNA鎖の塩基配列は、アセトバ
クター・キシリナム(I F03288)より分離した
セルラーゼをコードする遺伝子について、ダイデオキシ
法によって決定したものである。
クター・キシリナム(I F03288)より分離した
セルラーゼをコードする遺伝子について、ダイデオキシ
法によって決定したものである。
<DNA鎖の取得〉
上記のセルラーゼのアミノ酸配列をコードする塩基配列
を有するDNA鎖を取得する一つの手段は、核酸合成の
方法に従ってその鎖長の少なくとも一部を化学合成する
ことである。
を有するDNA鎖を取得する一つの手段は、核酸合成の
方法に従ってその鎖長の少なくとも一部を化学合成する
ことである。
結合アミノ酸が少なくとも346個であるということを
考えれば、この化学合成法よりもアセトバクター譬キシ
リナム(IF03288)の染色体遺伝子のライブラリ
ーから遺伝子工学の分野で慣用されている方法、例えば
適当なプローブによるハイブリダイゼイション法、によ
りこれを取得する方が好ましいといえる。
考えれば、この化学合成法よりもアセトバクター譬キシ
リナム(IF03288)の染色体遺伝子のライブラリ
ーから遺伝子工学の分野で慣用されている方法、例えば
適当なプローブによるハイブリダイゼイション法、によ
りこれを取得する方が好ましいといえる。
なお、本発明者らは、アセトバクター・キシリナム(I
F03288)のセルラーゼをコードする塩基配列及び
アミノ酸配列が未知であったため、ショットガン法を用
いて、前記の遺伝子ライブラリーより本発明によるDN
A鎖をスクリーニングした(詳細後記実施例参照)。
F03288)のセルラーゼをコードする塩基配列及び
アミノ酸配列が未知であったため、ショットガン法を用
いて、前記の遺伝子ライブラリーより本発明によるDN
A鎖をスクリーニングした(詳細後記実施例参照)。
く形質転換体〉
上記のようにして取得される本発明DNA鎖はセルラー
ゼ蛋白をつくるための遺伝情報を含んでいるので、これ
を生物工学的手法によって微生物に導入して形質転換体
をつくり、この形質転換微生物にセルラーゼ蛋白をつく
らせることができる。
ゼ蛋白をつくるための遺伝情報を含んでいるので、これ
を生物工学的手法によって微生物に導入して形質転換体
をつくり、この形質転換微生物にセルラーゼ蛋白をつく
らせることができる。
(1)宿主微生物
適当なプラスミドベクターが存在する限り、各種の微生
物が本発明DNA鎖を構成員として含むプラスミドによ
り形質転換の対象となりうる。そのような微生物は、例
えば大腸菌(Escherichiacoil) 、ザ
イモモナスΦモビリス(Zy*omonasmobll
ls )等の細菌、酵母(サツカロミセス・セレビシェ
(Saccharomyces cerevlsiae
) 、などである。
物が本発明DNA鎖を構成員として含むプラスミドによ
り形質転換の対象となりうる。そのような微生物は、例
えば大腸菌(Escherichiacoil) 、ザ
イモモナスΦモビリス(Zy*omonasmobll
ls )等の細菌、酵母(サツカロミセス・セレビシェ
(Saccharomyces cerevlsiae
) 、などである。
(2)形質転換
前記のように本発明DNA鎖の持つ遺伝子情報が微生物
中で発現したということは本発明によってはじめて確認
されたことであるが、形質転換体の作成(およびそれに
よるセルラーゼの産生)のための手順ないし方法そのも
のは、分子生物学、生物工学ないし遺伝子工学の分野に
おいて慣用されているものでありうるので、本発明にお
いても下記したところ以外のものについてはこれら慣用
技術に準じて実施すればよい。
中で発現したということは本発明によってはじめて確認
されたことであるが、形質転換体の作成(およびそれに
よるセルラーゼの産生)のための手順ないし方法そのも
のは、分子生物学、生物工学ないし遺伝子工学の分野に
おいて慣用されているものでありうるので、本発明にお
いても下記したところ以外のものについてはこれら慣用
技術に準じて実施すればよい。
微生物中で本発明DNA鎖の遺伝子を発現させるために
は、まずその微生物中で安定に存在するプラスミドベク
ター中にこの遺伝子をつなぎかえる必要がある。この際
用いられるプラスミドベクターは、大腸菌に対してはp
BR322など、酵母に対してはYRp7など、ザイモ
モナス属細菌に対してはpZA22 (特開昭62−2
28278号公報参照)など種々知られているものすべ
てが用いられる。
は、まずその微生物中で安定に存在するプラスミドベク
ター中にこの遺伝子をつなぎかえる必要がある。この際
用いられるプラスミドベクターは、大腸菌に対してはp
BR322など、酵母に対してはYRp7など、ザイモ
モナス属細菌に対してはpZA22 (特開昭62−2
28278号公報参照)など種々知られているものすべ
てが用いられる。
一方、本発明DNA鎖の遺伝子を微生物で発現させるた
めには、そのDNAをmRNAへ転写させる必要がある
。そのためには、転写のためのシグナルであるプロモー
ターの遺伝子を本発明DNA鎖の5′ −側上流に組込
めばよい。このプロモーターについてはすでにtrp、
lac。
めには、そのDNAをmRNAへ転写させる必要がある
。そのためには、転写のためのシグナルであるプロモー
ターの遺伝子を本発明DNA鎖の5′ −側上流に組込
めばよい。このプロモーターについてはすでにtrp、
lac。
ompF (以上、大腸菌用) 、ADHI、GAL7
、PGKSTRPI (以上、酵母用)等種々類られて
おり、本発明でもこれらのいずれをも利用することがで
きる。
、PGKSTRPI (以上、酵母用)等種々類られて
おり、本発明でもこれらのいずれをも利用することがで
きる。
また、mRNAを蛋白に翻訳させる段階で蛋白合成の場
であるリポソームが翻訳開始部位の先端に結合するため
に必要な配列(大腸菌ではSD配列と呼ばれる)を、蛋
白合成の開始信号であるATGの前につける必要がある
。
であるリポソームが翻訳開始部位の先端に結合するため
に必要な配列(大腸菌ではSD配列と呼ばれる)を、蛋
白合成の開始信号であるATGの前につける必要がある
。
さて、一般的には、セルラーゼ蛋白をつくろうとすれば
、上記のような操作が必要であるが、セルラーゼ蛋白を
つくる場合にセルラーゼ活性さえ保持されれば、第1図
に示されているA−Bのポリペプチドに1個以上のアミ
ノ酸を挿入または付加するか、あるいは1個以上のアミ
ノ酸を欠落させるかまたは別のアミノ酸で置換してもよ
いことは前Sこしたところである。
、上記のような操作が必要であるが、セルラーゼ蛋白を
つくる場合にセルラーゼ活性さえ保持されれば、第1図
に示されているA−Bのポリペプチドに1個以上のアミ
ノ酸を挿入または付加するか、あるいは1個以上のアミ
ノ酸を欠落させるかまたは別のアミノ酸で置換してもよ
いことは前Sこしたところである。
また、読み枠の調節その他の目的で適当な長さのDNA
鎖をリンカ−として結合させることもできる。このよう
なりNA鎖の加工は、現在の遺伝子工学技術では、制限
酵素およびDNA化学合成技術を利用すれば容易に実施
することができる。
鎖をリンカ−として結合させることもできる。このよう
なりNA鎖の加工は、現在の遺伝子工学技術では、制限
酵素およびDNA化学合成技術を利用すれば容易に実施
することができる。
このようにしてつくったプラスミドによる微生物の形質
転換は、遺伝子工学ないし生物工学の分野で慣用されて
いる合目的的な任意の方法によって行うことができる。
転換は、遺伝子工学ないし生物工学の分野で慣用されて
いる合目的的な任意の方法によって行うことができる。
その一般的な事項については適当な底置または総説、た
とえばT、Manlatis、E。
とえばT、Manlatis、E。
P、Pr1tsch、J、5aibrook: rM
olecular Clonlng ALaborat
ory Manual J 、Co1d Spri
ng 1larbor !、ab−oraLory、
(1982)、を参照することができる。
olecular Clonlng ALaborat
ory Manual J 、Co1d Spri
ng 1larbor !、ab−oraLory、
(1982)、を参照することができる。
形質転換体は、本発明DNA鎖によって導入された遺伝
情報による新しい形質(すなわちセルラーゼの産生能)
および使用ベクター由来の形質ならびに場合によって生
じているかも知れない遺伝子組換時の使用ベクターから
の一部の遺伝情報の欠落による対応遺伝子の欠落を除け
ば、そのジェノタイプないしフェノタイプあるいは菌学
的性質において使用宿主微生物と同じである。
情報による新しい形質(すなわちセルラーゼの産生能)
および使用ベクター由来の形質ならびに場合によって生
じているかも知れない遺伝子組換時の使用ベクターから
の一部の遺伝情報の欠落による対応遺伝子の欠落を除け
ば、そのジェノタイプないしフェノタイプあるいは菌学
的性質において使用宿主微生物と同じである。
本発明による形質転換体の一例は、微工研菌寄第105
61号(FEPN P−10561)として寄託されて
いる。
61号(FEPN P−10561)として寄託されて
いる。
く遺伝情報の発現/蛋白の生産〉
上記のようにして得られる形質転換体のクローンは、こ
れを培養すれば培養物中にセルラーゼを産生ずる。
れを培養すれば培養物中にセルラーゼを産生ずる。
形質転換体の培養ないし培養条件は、使用宿主微生物に
対するそれと本質的には変わらない。また、培養物すな
わち菌体内および(または)培養液からの産生蛋白の回
収も常法に従って行うことができる。
対するそれと本質的には変わらない。また、培養物すな
わち菌体内および(または)培養液からの産生蛋白の回
収も常法に従って行うことができる。
実施例
(1)セルラーゼ生産株染色体DNAの精製アセトバク
タm−キシリナム(IF03288)を100m1のY
PD培地(1,0%酵母エキス、2.0%ペプトン、2
,0%グルコース、pH6,8)で30℃で24時間通
気培養することにより、0.7gの湿菌体を得た。これ
を、30m1の緩衝液(50mM )リス−HCl5
pH8,0,50mM EDTA)に懸濁させた。次
いで、400μg / mlのリゾチーム(生化学工業
製)、10℃g / mlのリボヌクレアーゼA(シグ
マ社製)で37℃で15分間処理した。これに、70m
1の緩衝液(50mM )リス−HCI(pH8,0
) 、50mM EDTA)を加えた。
タm−キシリナム(IF03288)を100m1のY
PD培地(1,0%酵母エキス、2.0%ペプトン、2
,0%グルコース、pH6,8)で30℃で24時間通
気培養することにより、0.7gの湿菌体を得た。これ
を、30m1の緩衝液(50mM )リス−HCl5
pH8,0,50mM EDTA)に懸濁させた。次
いで、400μg / mlのリゾチーム(生化学工業
製)、10℃g / mlのリボヌクレアーゼA(シグ
マ社製)で37℃で15分間処理した。これに、70m
1の緩衝液(50mM )リス−HCI(pH8,0
) 、50mM EDTA)を加えた。
次に、0.5%のドデシル硫酸ナトリウム(SDS)お
よび50℃g / mlのブロテイナーゼK(シグマ社
製)で65℃で30分間処理した。
よび50℃g / mlのブロテイナーゼK(シグマ社
製)で65℃で30分間処理した。
次に、フェノール抽出を2回、フェノール:クロロホル
ム(1: 1)抽出を1回行った。これをエタノール沈
澱後、5mlのTE緩衝液(10mMトリス−HCl
(pH8,0) 、1mM EDTA)に溶かした
。次に100μg/mlのりボヌクレアーゼAで37℃
で1時間処理した後、フェノール抽出とフェノール:ク
ロロホルム(1: 1)抽出を1回ずつ行なった。これ
をエタノール沈澱後、2mlのTE緩衝液に溶かし、1
リツトルのTE緩衝液に対して透析して、360μgの
染色体DNAを得た。
ム(1: 1)抽出を1回行った。これをエタノール沈
澱後、5mlのTE緩衝液(10mMトリス−HCl
(pH8,0) 、1mM EDTA)に溶かした
。次に100μg/mlのりボヌクレアーゼAで37℃
で1時間処理した後、フェノール抽出とフェノール:ク
ロロホルム(1: 1)抽出を1回ずつ行なった。これ
をエタノール沈澱後、2mlのTE緩衝液に溶かし、1
リツトルのTE緩衝液に対して透析して、360μgの
染色体DNAを得た。
(2)コスミドライブラリーの作成
(1)で得られた染色体DNAIIμgを制限酵素5a
u3AIで37℃20分間反応させて部分消化を行い、
次に10〜40%の蔗糖密度勾配の条件で超遠心を行い
、35〜45kbの大きさのDNA鎖を回収した。これ
を4.2μgのpJB8アーム(アマ−ジャム社製)と
混ぜ、T4リガーゼで12℃で一夜反応させて連結した
。インビトロバツケイジングキット(アマ−ジャム社製
)を用いて、このライゲーション混合液で大腸菌E、
colt DHI (F recAl、
endAl、gyrA96、 thi−1、h s d
R17(r k% In k) 、s u p E
44、r e I A 1 ?、ATCC33849)
を形質転換した。Aprの形質転換株1000株を得た
。
u3AIで37℃20分間反応させて部分消化を行い、
次に10〜40%の蔗糖密度勾配の条件で超遠心を行い
、35〜45kbの大きさのDNA鎖を回収した。これ
を4.2μgのpJB8アーム(アマ−ジャム社製)と
混ぜ、T4リガーゼで12℃で一夜反応させて連結した
。インビトロバツケイジングキット(アマ−ジャム社製
)を用いて、このライゲーション混合液で大腸菌E、
colt DHI (F recAl、
endAl、gyrA96、 thi−1、h s d
R17(r k% In k) 、s u p E
44、r e I A 1 ?、ATCC33849)
を形質転換した。Aprの形質転換株1000株を得た
。
(3)セルラーゼ遺伝子保持味のスクリーニング(2)
で得た遺伝子ライブラリーによりセルラーゼ活性を示す
株を選び出すことにより、セルラーゼ遺伝子保持味を得
た。
で得た遺伝子ライブラリーによりセルラーゼ活性を示す
株を選び出すことにより、セルラーゼ遺伝子保持味を得
た。
具体的には、遺伝子ライブラリー1000株を、0.5
%カルボキシメチルセルロース(c Mc 。
%カルボキシメチルセルロース(c Mc 。
シグマ社製、N o C8758) 、50 u g
/ mlアンピシリンを含むL培地(1%トリプトン、
0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム)寒天に
レプリカし、37℃で24時間培養後、Teather
らのコンゴーレッド染色法(Appt、Envl−ro
n、Mlcroblol 、43 、777 (19g
2))により、コロニの周辺にハローを作る株1株を得
た。本クローンのプラスミドをpAcOと命名した。
/ mlアンピシリンを含むL培地(1%トリプトン、
0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム)寒天に
レプリカし、37℃で24時間培養後、Teather
らのコンゴーレッド染色法(Appt、Envl−ro
n、Mlcroblol 、43 、777 (19g
2))により、コロニの周辺にハローを作る株1株を得
た。本クローンのプラスミドをpAcOと命名した。
(4)セルラーゼ遺伝子の塩基配列決定pAcoから、
サブクローニングを行うことにより、制限酵素Smal
と制限酵素Xbalとの二重消化により切り出される2
568bpのDNA断片がセルラーゼ活性物をコードし
ていることが示された。この2568bp断片をプラス
ミドpUc18 (宝酒造社製)のSma I。
サブクローニングを行うことにより、制限酵素Smal
と制限酵素Xbalとの二重消化により切り出される2
568bpのDNA断片がセルラーゼ活性物をコードし
ていることが示された。この2568bp断片をプラス
ミドpUc18 (宝酒造社製)のSma I。
Xba1間に挿入したプラスミドをpAC2と命名した
。2568bp断片についてグイデオキシ法(Proc
、Natl、Acad、Sei、U、S、A、 74.
5463(1977) )によりDNA塩基配列を決定
した(第1図参照)。
。2568bp断片についてグイデオキシ法(Proc
、Natl、Acad、Sei、U、S、A、 74.
5463(1977) )によりDNA塩基配列を決定
した(第1図参照)。
(5)セルラーゼ遺伝子の必須領域の決定(4)で塩基
配列を決定した2568bp断片内のセルラーゼ活性の
発現に必要な領域を決定するために行った。pAC2を
Sma I及びSac 1により切断した後、5′ −
上流側からヌクレアーゼExomで切り縮めT4リガー
ゼでセルフライゲーションさせ、大腸菌を形質転換した
。以下(3)に示した方法を用い、セルラーゼ活性を有
する株を検索した。これらの株のプラスミドを調べ、セ
ルラーゼ遺伝子領域が一番小さくなったプラスミドをp
AC3と命名した。pAC3のセルラーゼ遺伝子領域よ
り、第1図のアミノ酸配列のうちAからBまでのポリペ
プチドをコードする塩基配列がセルラーゼ活性の発現に
必要な領域であることが明らかとなった。ここには、ア
ミノ酸346個、分子量約3万8千の蛋白がコードされ
ている。
配列を決定した2568bp断片内のセルラーゼ活性の
発現に必要な領域を決定するために行った。pAC2を
Sma I及びSac 1により切断した後、5′ −
上流側からヌクレアーゼExomで切り縮めT4リガー
ゼでセルフライゲーションさせ、大腸菌を形質転換した
。以下(3)に示した方法を用い、セルラーゼ活性を有
する株を検索した。これらの株のプラスミドを調べ、セ
ルラーゼ遺伝子領域が一番小さくなったプラスミドをp
AC3と命名した。pAC3のセルラーゼ遺伝子領域よ
り、第1図のアミノ酸配列のうちAからBまでのポリペ
プチドをコードする塩基配列がセルラーゼ活性の発現に
必要な領域であることが明らかとなった。ここには、ア
ミノ酸346個、分子量約3万8千の蛋白がコードされ
ている。
(6)大腸菌形質転換株によるセルラーゼの生産各種形
質転換株によるセルラーゼの生産を検討した。プラスミ
ドpAC2(pUc18に、第1図に示す2568bp
のDNA断片を挿入したもの) 、pAC3(pUc1
8に、第1図の819番目〜2568番目の塩基で示さ
れるDNA断片を挿入したもの)およびpUc18を保
持するE、coli JM109株(recAl、Δ
1acpro、endAl、gyrA96゜thi−1
、hsdR17、relAl、F′traD36、pr
oABS 1aclq。
質転換株によるセルラーゼの生産を検討した。プラスミ
ドpAC2(pUc18に、第1図に示す2568bp
のDNA断片を挿入したもの) 、pAC3(pUc1
8に、第1図の819番目〜2568番目の塩基で示さ
れるDNA断片を挿入したもの)およびpUc18を保
持するE、coli JM109株(recAl、Δ
1acpro、endAl、gyrA96゜thi−1
、hsdR17、relAl、F′traD36、pr
oABS 1aclq。
gZΔM15、宝酒造(株)製)を100μg/mlア
ンピシリンを含むし培地にて、37℃で1時間振盪培養
後、IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピ
ラノシド、シグマ社製)を1mM加えて、さらに37℃
で一夜振盪培養した。
ンピシリンを含むし培地にて、37℃で1時間振盪培養
後、IPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピ
ラノシド、シグマ社製)を1mM加えて、さらに37℃
で一夜振盪培養した。
対照として、アセトバクター・キシリナム(lPO32
88)をアビセル2%を加えたGYP培地(2,0%グ
リセロール、1.0%酵母エキス、0.5%ペプトン、
pH6,5)にて、30℃で48時間振盪培養した。
88)をアビセル2%を加えたGYP培地(2,0%グ
リセロール、1.0%酵母エキス、0.5%ペプトン、
pH6,5)にて、30℃で48時間振盪培養した。
セルラーゼ活性の測定に用いる酵素源として、大腸菌、
アセトバクターともに培養菌体をM/15リン酸緩衝液
pH5,5に懸濁後、超音波処理(20KHz、3m1
n )L、遠心上清液を用いた。
アセトバクターともに培養菌体をM/15リン酸緩衝液
pH5,5に懸濁後、超音波処理(20KHz、3m1
n )L、遠心上清液を用いた。
(7)セルラーゼ活性の測定
セルラーゼ活性の測定は、2mlの1%CMC溶液(M
7’15リン酸緩衝液pH5,5)に0.1mlの酵素
液を加え、37℃で一定時間反応させ、生じた還元糖を
ジニトロサリチルサン法(Ana l 。
7’15リン酸緩衝液pH5,5)に0.1mlの酵素
液を加え、37℃で一定時間反応させ、生じた還元糖を
ジニトロサリチルサン法(Ana l 。
Chew、 31.426(1959))にてグルコー
ス換算として定量した。セルラーゼの1ユニツト(U)
は、1分間に1μsolのグルコースを遊離させる酵素
量として定義した。
ス換算として定量した。セルラーゼの1ユニツト(U)
は、1分間に1μsolのグルコースを遊離させる酵素
量として定義した。
得られた測定結果は、第1表に示す通りであった。
第 1 表
アセトバクター・キシリナム(lPO3288)
0.4E、col i JM109 (pU
c18) OE、coli JM109
(pAC2) 49.OE、colt
JM109 (pAC3) 153.0アセ
トバクター・キシリナムは培地で多量のセルロースを生
産するため、菌体外のセルラーゼがセルロースに吸着し
、セルラーゼ活性の測定が困難である。このため、アセ
トバクター・キシリナムのセルラーゼと大腸菌のものと
の生産性について比較するのは困難であるが、培養液1
.ml当りで比較するとE、coli JM109(
pA、C3)はアセトバクター・キシリナムの約380
倍の活性を示すようである。
0.4E、col i JM109 (pU
c18) OE、coli JM109
(pAC2) 49.OE、colt
JM109 (pAC3) 153.0アセ
トバクター・キシリナムは培地で多量のセルロースを生
産するため、菌体外のセルラーゼがセルロースに吸着し
、セルラーゼ活性の測定が困難である。このため、アセ
トバクター・キシリナムのセルラーゼと大腸菌のものと
の生産性について比較するのは困難であるが、培養液1
.ml当りで比較するとE、coli JM109(
pA、C3)はアセトバクター・キシリナムの約380
倍の活性を示すようである。
微生物の寄託
本発明に関係する微生物は、工業技術院微生物工業技術
研究所に下記の通りに寄託されている。
研究所に下記の通りに寄託されている。
微 生 物 受託番号 受託年月日
第1図は、本発明によるセルラーゼ遺伝子の塩基配列を
示す説明図である。
示す説明図である。
Claims (1)
- セルラーゼ活性を有していて、アミノ酸配列が実質的に
第1図に示されているアミノ酸配列AからBまでのもの
であるポリペプチドをコードする塩基配列を有すること
を特徴とする、セルラーゼの生物工学的生産能を有する
DNA鎖。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4557089A JPH02222688A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | セルラーゼをコードするdna鎖 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4557089A JPH02222688A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | セルラーゼをコードするdna鎖 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02222688A true JPH02222688A (ja) | 1990-09-05 |
Family
ID=12723005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4557089A Pending JPH02222688A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | セルラーゼをコードするdna鎖 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02222688A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998039455A1 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-11 | Bio-Polymer Research Co., Ltd. | NOVEL GENE, GROUP OF GENES, AND NOVEL β-GLUCLOSIDASE |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP4557089A patent/JPH02222688A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998039455A1 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-11 | Bio-Polymer Research Co., Ltd. | NOVEL GENE, GROUP OF GENES, AND NOVEL β-GLUCLOSIDASE |
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