JPH02227081A - New plasmid and production of nadh oxidase using the same - Google Patents

New plasmid and production of nadh oxidase using the same

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JPH02227081A
JPH02227081A JP4544589A JP4544589A JPH02227081A JP H02227081 A JPH02227081 A JP H02227081A JP 4544589 A JP4544589 A JP 4544589A JP 4544589 A JP4544589 A JP 4544589A JP H02227081 A JPH02227081 A JP H02227081A
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JP
Japan
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plasmid
nadh oxidase
gene
dna
region
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Application number
JP4544589A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Niimura
新村 洋一
Michio Ozaki
小崎 道雄
Hisashi Yamagata
山縣 恒
Miki Ikuta
ミキ 生田
Makiko Fukushima
福島 真樹子
Yasurou Kurusu
泰朗 久留主
Hideaki Yugawa
英明 湯川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain an NADH oxidase by synthesizing a plasmid holding a DNA region containing an NADH oxidase structure gene, a regulator gone region containing a promoter, etc., capable of controlling the expression of structure gene, etc. CONSTITUTION:A microorganism belonging to Escherichia coli K.12 is transformed with a plasmid containing (a) a DNA region containing an NADH oxidase structure gene, (b) a regulator gene DNA region containing a promoter and operator capable of controlling the expression of the above structure gene and (c) a DNA region containing a gene managing the autonomous proliferation of ColEI-type plasmid. The transformed microorganism is cultured in a culture medium and the objective NADH oxidase is separated from the cultured product. Plasmid pNOX-1 is a preferable example of the above plasmid.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はNADHオキシダーゼ構造遺伝子を保有する新
規なプラスミド及び該プラスミドで形質転換された微生
物を用いるNADHオキシダーゼの製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a novel plasmid carrying an NADH oxidase structural gene and a method for producing NADH oxidase using a microorganism transformed with the plasmid.

NADHオキシダーゼは、環元型ニコチンアミドアデニ
ンジヌクレオチド(以下、NADHと略す)を分子状酸
素を用いて酸化し、ニコチンアミドアデニンジヌクレオ
チド(以下、NADと略す)を再生する有用な酵素であ
る。
NADH oxidase is a useful enzyme that oxidizes cyclic nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter abbreviated as NADH) using molecular oxygen and regenerates nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter abbreviated as NAD).

本発明のNADHオキシダーゼによって再生されるNA
Dは、生体内で行なわれる種々の脱水素酵素反応の補酵
素として作用する有用な物質である。このNADを補酵
素とする脱水素酵素の多くは、工業的に有用な光学活性
化合物や反応中間体等の製造に好適に用いられているも
のである。
NA regenerated by the NADH oxidase of the present invention
D is a useful substance that acts as a coenzyme for various dehydrogenase reactions performed in vivo. Many of these dehydrogenases that use NAD as a coenzyme are suitably used in the production of industrially useful optically active compounds, reaction intermediates, and the like.

従来の技術 従来より分子状酵寒を電子受容体としてNADHを酸化
するNADHオキシダーゼとしては、ラクトバチルス・
プランタラム(L actobacillusplan
tarum)由来のもの[アグリカルチュラル・アンド
・バイオロジカル・ケミストリー(Agricaltu
ral and B iological Che++
+1stry) 25巻、第876ページ、1961年
]、ストレプトコッカス・ファエカリス(S trep
tococcus faecalis)由来のもの[ジ
ャーナル・オン・バイオロジカル・ケミストリー(J 
ournal of B iological Che
mi!At’y) 、237巻、第2647ページ、1
962年]、アコレプラズマ・ライドラライ(A ch
oleplasma laidlawii)由来のもの
[ヨーロピアン・ジャーナルφオプ・バイオケミストリ
ー(E uropean J ournal of B
 iochemistry) 、120巻、第329ペ
ージ、1981年]、バチルス・メガテリウム(B a
cillus +megateriu+m)由来のもの
[ジャーナル・オン・バイオケミストリー(J our
nalof B iochemistry) 、98巻
、第1433ページ、1985年]、ロイコノストック
・メセンテロイデス(L euconostoc me
senteroides)由来のもの[ジャーナル・オ
プ・バイオケミストリー(Journal  of  
Biochemistry) 、97巻、第1279ペ
ージ、1985年]等が報告されている。
Conventional technology As an NADH oxidase that oxidizes NADH using molecular fermentation cold as an electron acceptor, Lactobacillus spp.
plantarum (L actobacillus plan)
tarum) [Agricultural and Biological Chemistry]
ral and B iological Che++
+1stry) Volume 25, Page 876, 1961], Streptococcus faecalis (S strep
tococcus faecalis) [Journal on Biological Chemistry (J
Our own of B iological Che
mi! At'y), Volume 237, Page 2647, 1
962], Acholeplasma laidralai (A ch
oleplasma laidlawii) [European Journal of B
iochemistry), vol. 120, p. 329, 1981], Bacillus megaterium (B a
cillus + megateriu + m) [Journal on Biochemistry (J our
nalof Biochemistry, Volume 98, Page 1433, 1985], Leuconostoc mesenteroides
senteroides) [Journal of Biochemistry (Journal of
Biochemistry), Volume 97, Page 1279, 1985].

しかしながら、これらの技術で知られているNADHオ
キシダーゼは、該微生物の培養がむずかしく大量調製が
困難である(アコレプラズマ・ライドラライ等)、該酵
素が菌体内画分に存在するため採取がむずかしい、菌体
内含量の向上が困難である(バチルス・メガテリウム等
)、熱安定性が弱く長期にわたる活性の保持を期待しえ
ない(ロイコノストック・メセンテロイデス等)等の欠
点を有しており、いずれも工業的生産に適していない。
However, the NADH oxidase known by these techniques is difficult to prepare in large quantities because it is difficult to culture the microorganism (such as Acholeplasma lidlelarii), the enzyme is difficult to collect because it is present in the intracellular fraction, and it is difficult to collect the enzyme from bacteria. They have disadvantages such as difficulty in increasing the content in the body (Bacillus megaterium, etc.), poor thermal stability and cannot be expected to maintain their activity over a long period of time (Leuconostoc, mesenteroides, etc.). Not suitable for commercial production.

発明が解決しようとする課題 本発明者らは、工業的製造に適したNADHオキシダー
ゼ源微生物について広く検索した結果、アルカリ性領域
に至適生育pHを有する酸素の存在下でも不在下でも生
存しうる成る種の嫌気性細菌が、温度安定性に優れたN
ADHオキシダーゼを生産することを見い出し、該微生
物を培地で培養し、NADHオキシダーゼを工業的に製
造する方法を提案した(特願昭63−257374号明
細書参照、以下、上記微生物を「好アルカリ性通性嫌気
性のNADHオキシダーゼ生産菌」と言うことがある)
Problems to be Solved by the Invention As a result of a wide search for NADH oxidase source microorganisms suitable for industrial production, the present inventors found that they have an optimal growth pH in an alkaline region and can survive in the presence or absence of oxygen. species of anaerobic bacteria produce N with excellent temperature stability.
He discovered that the microorganism produces ADH oxidase, and proposed a method for industrially producing NADH oxidase by culturing the microorganism in a medium (see Japanese Patent Application No. 63-257374; hereinafter, the above microorganism is referred to as an "alkaliphilic stimulant"). (sometimes referred to as anaerobic NADH oxidase-producing bacteria)
.

本発明者らは、更に効率的にNADHオキシダーゼを製
造する方法を鋭意検討した結果、該アルカリ性通性嫌気
性のNADHオキシダーゼ生産菌の染色体よりNADH
オキシダーゼ構造遺伝子を含むDNA領域(a)を抽出
し、それを該構造遺伝子の発現を制御し得るプロモータ
ー及びオペレーターを含むDNA領域(b)とColE
1系プラスミドの自律増殖能を司る遺伝子を含むDNA
領域(c)とを有するプラスミドベクターに連結し、該
プラスミドで形質転換した微生物、例えばエシェリヒア
・コリ(E 5chelichia coli) K 
−12系微生物を生育培地で培養すると、効率的にNA
DHオキシダーゼが製造できることを見出し、本発明を
完成するに至った。
As a result of intensive investigation into a method for producing NADH oxidase more efficiently, the present inventors discovered that NADH
A DNA region (a) containing the oxidase structural gene is extracted and combined with a DNA region (b) containing a promoter and operator capable of controlling the expression of the structural gene and ColE.
DNA containing the gene that governs the autonomous replication ability of the 1-line plasmid
A microorganism, for example, Escherichia coli K, which is ligated to a plasmid vector having region (c) and transformed with the plasmid.
-12 series microorganisms can be cultured in a growth medium to efficiently increase NA.
The inventors discovered that DH oxidase can be produced and completed the present invention.

かくして、本発明によれば、NADHオキシダーゼ構造
遺伝子を含むDNA領域(a)と、該構造遺伝子の発現
を制御しうるプロモーター及びオペレーターを含む調節
遺伝子DNA領域(b)と、Co11El系プラスミド
の自律増殖能を司る遺伝子を含むDNA領域(c)を保
有することを特徴とするプラスミドが提供される。
Thus, according to the present invention, the DNA region (a) containing the NADH oxidase structural gene, the regulatory gene DNA region (b) containing the promoter and operator capable of controlling the expression of the structural gene, and the autonomous replication of the Co11El system plasmid. A plasmid is provided, which is characterized in that it carries a DNA region (c) containing a gene that governs this ability.

さらに、本発明によれば、上記本発明のプラスミドで形
質転換された微生物、好ましくはエシエリビア・コリに
一12系微生物を生育培地で培養し、培養物よりNAD
Hオキシダーゼを採取することを特徴とするNADHオ
キシダーゼの製造法が提供される。
Further, according to the present invention, a microorganism transformed with the plasmid of the present invention, preferably E. coli and 112 series microorganisms, is cultured in a growth medium, and the NAD
A method for producing NADH oxidase is provided, which comprises collecting H oxidase.

以下、本発明において新規に創生じたプラスミドの構成
及びその調製法、並びに該プラスミドで形質転換された
微生物によるNADHオキシダーゼの製造法についてさ
らに詳細に説明する。
Hereinafter, the structure of the plasmid newly created in the present invention, its preparation method, and the method for producing NADH oxidase using a microorganism transformed with the plasmid will be explained in more detail.

本発明のプラスミドは、必須のDNA領域として少くと
も、NADHを分子状酸素を用いて酸化してNADを再
生する機能をもつ酵素、すなわちNADHオキシダーゼ
をコードするrNADHオキシダーゼ構造遺伝子を含む
DNA領域(a)」(以下、これを「N領域」と略称す
ることがある)と、rNADHオキシダーゼ構造遺伝子
を発現制御しうるプロモーター及びオペレーターを含む
調節遺伝子DNA領域(b)」 (以下、これを「P領
域」と略称することがある)と、rcoQEI系プラス
ミドの自律増殖能を司る遺伝子を含むDNA領域(c)
J(以下、これを「S領域」と略称することがある)を
係着するものである。
The plasmid of the present invention has, as an essential DNA region, at least a DNA region (a )” (hereinafter, this may be abbreviated as “N region”), and a regulatory gene DNA region (b) containing a promoter and operator capable of controlling the expression of the rNADH oxidase structural gene” (hereinafter, this may be referred to as “P region”). (sometimes abbreviated as ")" and the DNA region (c) containing the gene that controls the autonomous replication ability of rcoQEI-based plasmids.
J (hereinafter, this may be abbreviated as "S area").

先ず、N領域のDNAの供給源となる微生物としては、
好アルカリ性通性嫌気性細菌に属し、NADHオキシダ
ーゼ生産能を有するものであればいかなる菌株でもよく
、またこれらの変異株であってもよい。そして、これら
の性質を有する菌株の好適具体例としては、例えば、ア
グリカルチュラル・アンド・バイオロジカル・ケミスト
リー(Agricaltural and B iol
ogical Chemistry) @ 51巻、第
2271〜2275ページ(1987)に記載されてい
るEp01株があげられる。本菌株は工業技術院微生物
工業技術研究所に微生物受託番号 微工研菌寄第100
96号(F E RMP−10096)として寄託され
ている。
First, the microorganisms that are the source of DNA in the N region are:
Any strain may be used as long as it belongs to alkaliphilic facultative anaerobic bacteria and has the ability to produce NADH oxidase, and may also be a mutant strain thereof. Preferred specific examples of strains having these properties include, for example, Agricultural and Biological Chemistry (Agricultural and Biological Chemistry).
For example, the Ep01 strain described in vol. 51, pages 2271 to 2275 (1987) of J. Chemistry). This strain has been submitted to the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology with microbial accession number 100.
No. 96 (FE RMP-10096).

N領域のDNAは、上記した微生物の染色体を適当な制
限酵素、例えばAQu I s Hind m等で切り
出すことにより調製することができる。特に好適に用い
られるN領域DNAとしては、前記の好アルカリ性通性
嫌気性のNADHオキシダーゼ生産菌FERM  P−
10096の染色体を制限酵素A(2ul及び/又はH
indI[で切り出すことにより得られる長さが約1.
6 k bのDNA断片が挙げられる。該DNA断片を
各種制限酵素で切断したときの切断断片の長さを下記表
1に示す。
The N region DNA can be prepared by cutting out the chromosome of the above-mentioned microorganism with an appropriate restriction enzyme, such as AQu Is Hind m. Particularly preferably used N region DNA is the alkaliphilic facultative anaerobic NADH oxidase producing bacterium FERM P-
The chromosome 10096 was digested with restriction enzyme A (2ul and/or H
The length obtained by cutting with indI[ is approximately 1.
A 6 kb DNA fragment is mentioned. The lengths of the cut fragments obtained when the DNA fragments were cut with various restriction enzymes are shown in Table 1 below.

また、該DNA断片の制限酵素切断地図を第1図に示す
。なお、本明細書中において示すプラスミド及びDNA
断片の長さは、アガロースゲル電気泳動法により測定し
た値である。
Furthermore, a restriction enzyme cleavage map of the DNA fragment is shown in FIG. In addition, the plasmids and DNA shown in this specification
The length of the fragment is a value measured by agarose gel electrophoresis.

制限酵素 区1[n@   切断断片の長さCl2al
     l     約0.4kb、約1.2kbD
raI     l     約0.3kb、約1.3
kb)1incll     l     約θ、7k
b、約0.9kb次に、P領域としては、例えば、トリ
プトファンオペロン及びラクトースオペロンに由来する
、trpプロモーターの“−35領域”とQacUV−
5プロモーターの“−10領域”とを融合することによ
り [deBoer、H,et al、、 Proc、
Natl。
Restriction enzyme ward 1 [n@ Length of cleavage fragment Cl2al
l Approximately 0.4kb, approximately 1.2kbD
raI l about 0.3 kb, about 1.3
kb) 1incll l approx. θ, 7k
b, about 0.9 kb Next, as the P region, for example, the "-35 region" of the trp promoter derived from the tryptophan operon and the lactose operon and QacUV-
By fusing the "-10 region" of the 5 promoter [deBoer, H, et al., Proc.
Natl.

Acad、Sci、USA、 80.21 (1983
) :Ru5se1.D、R、& Bennett、G
、N、Gene 20 。
Acad, Sci, USA, 80.21 (1983
): Ru5se1. D., R., & Bennett, G.
, N. Gene 20.

231 (1982)参照J構築された調節遺伝子DN
A (以下、これをP tacと略す)が好適に用いら
れる。P tacは、ラクトースリプレッサーによる抑
制を受けるが、エシェリヒア・コリJMI09のごとき
(2acIo宿主中では、イソグロビルβ−D−チオガ
ラクトピラノシド(以下、これをIPTGと略す)の添
加により抑制を解敞することができる。P tacとし
てはプラスミドpDR540(ファルマシア製)由来の
P tac含有DNA断片の断片又は単離したP ta
c断片(ファルマシア製)を利用することができる他、
両末端に任意の制限酵素切断認識部位を含有するように
通常用いられるDNA合成装置(BBckman社製S
ystem l PIns)により合成したDNAも使
用することができる。
231 (1982) Reference J constructed regulatory gene DN
A (hereinafter abbreviated as P tac) is preferably used. P tac is suppressed by the lactose repressor, but in Escherichia coli JMI09 (2acIo hosts), the suppression is relieved by the addition of isoglovir β-D-thiogalactopyranoside (hereinafter abbreviated as IPTG). Ptac can be a fragment of a Ptac-containing DNA fragment derived from plasmid pDR540 (manufactured by Pharmacia) or an isolated Ptac.
In addition to being able to use c fragment (manufactured by Pharmacia),
A commonly used DNA synthesizer (BBckman S
It is also possible to use DNA synthesized by the system (system l PINs).

さらに、S領域DNAには、コピー数が1細胞染色体当
り20〜30個であるColE1系プラスミドの自律増
殖を司る遺伝子を含むDNA断片が包含され、その代表
例としては、プラスミドpBR322(宝酒造製)を制
限酵素EcoRI、Bindl[[等で開裂した約4.
3kbの長さを有するDNA断片を挙げることができる
Furthermore, the S-region DNA includes a DNA fragment containing a gene that controls the autonomous replication of ColE1-based plasmids whose copy number is 20 to 30 per cell chromosome, and a typical example thereof is plasmid pBR322 (manufactured by Takara Shuzo). was cleaved with restriction enzymes EcoRI, Bindl [[, etc.
Mention may be made of DNA fragments having a length of 3 kb.

本発明において新規に創生されるプラスミドは、以上に
述べたN領域、P領域及びS領域の3つの必須のDNA
領域を保有するものであるが、更に他の遺伝情報を担う
DNA領域、例えば、抗生物質耐性マーカーであるアン
ピシリン耐性遺伝子を含むDNA領域、カナマイシン耐
性遺伝子を含むDNA領域等を保有することもできる。
The plasmid newly created in the present invention contains the three essential DNAs of the N region, P region, and S region described above.
However, it can also contain other DNA regions that carry other genetic information, such as a DNA region that contains an ampicillin resistance gene that is an antibiotic resistance marker, a DNA region that contains a kanamycin resistance gene, etc.

本発明により提供されるプラスミドの具体例としては、
N領域、P領域及びS領域の3つの領域から実質的にな
るプラスミドpNOX−1を挙げることができる。この
新規なプラスミドpNOX−1は例えば以下に示す方法
で調製することができる。
Specific examples of plasmids provided by the present invention include:
Plasmid pNOX-1 can be mentioned which consists essentially of three regions: N region, P region and S region. This novel plasmid pNOX-1 can be prepared, for example, by the method shown below.

N領域の供給源としては、前述した好アルカリ性通性嫌
気性のNADI(オキシダーゼ生産菌FERM  P−
10096の培養物を用いる。
As a source of the N region, the aforementioned alkalophilic facultative anaerobic NADI (oxidase producing bacterium FERM P-
10096 cultures are used.

NADHオキシダーゼ生産菌の培養に使用しうる培地の
栄養源である窒素源としては、例えば、アンモニア、硫
酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム
等の無機窒素化合物を単独でもしくは混合して用いるこ
とができる。また、無機塩金属塩としては、例えばリン
酸−水素カリウム、リン酸二水素カリウム、塩化カリウ
ム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸第一鉄等が
用いられる。以上のような無機栄養源の他に、コーンス
テイープリカー、酵母エキス、ペプトン等の天然栄養源
を加えてもよい。さらに、炭素源として例えば、グルコ
ース、キシロース、マンノース、フルクトース、アルド
ース、シュークロース、セロビオース、キシラン等を培
地に添加することができる。
As a nitrogen source that is a nutrient source for a medium that can be used for culturing NADH oxidase-producing bacteria, for example, inorganic nitrogen compounds such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium nitrate, etc. can be used alone or in combination. Further, as the inorganic metal salt, for example, potassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, potassium chloride, magnesium sulfate, manganese sulfate, ferrous sulfate, etc. are used. In addition to the inorganic nutrient sources mentioned above, natural nutrient sources such as cornstarch liquor, yeast extract, peptone, etc. may be added. Furthermore, as a carbon source, for example, glucose, xylose, mannose, fructose, aldose, sucrose, cellobiose, xylan, etc. can be added to the medium.

前述したNADHオキシダーゼ生産菌を上記の如き組成
の培地で培養するにあたり、培養温度は通常約20〜約
50℃、好ましくは約35〜約45℃の範囲内が適当で
ある。また、培養中の培地のpHは約pH7,5以上の
アルカリ性領域であれば厳密に限定されるものではない
が、一般には8〜1O05、好ましくは8.5〜1O0
0の範囲内が有利である。培地のpHは、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、アンモニア炭酸ナトリウム等の
アルカリを培地に添加することにより至適範囲内となる
よう調整するのが好都合である。培養時間は通常3〜2
4時間、好ましくは5〜20時間程度とすることができ
る。培養は通気撹拌、振盪等の好気的条件下で行なうこ
とができ、或いは無酸素嫌気的条件下で行ってもよい。
When culturing the above-mentioned NADH oxidase-producing bacteria in a medium having the above composition, the appropriate culture temperature is usually about 20 to about 50°C, preferably about 35 to about 45°C. In addition, the pH of the culture medium is not strictly limited as long as it is in the alkaline range of approximately pH 7.5 or higher, but is generally 8 to 1005, preferably 8.5 to 1000.
A range of 0 is advantageous. The pH of the medium is conveniently adjusted to within the optimum range by adding an alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or sodium ammonia carbonate to the medium. Culture time is usually 3-2
The time can be about 4 hours, preferably about 5 to 20 hours. Cultivation can be carried out under aerobic conditions such as aeration and shaking, or may be carried out under anoxic and anaerobic conditions.

嫌気的条件下での培養を行う場合には、還元鋼カラムで
酸素を除去した窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス
、又はそれらの混合物等の酸素不合ガス雰囲気や、培地
の酸化還元電位を低下させて嫌気性菌の生育を容易にす
るチタニウム(■)クエン酸、ジチオナイト等の還元剤
の添加等、通性嫌気性菌の培養に際し通常用いられる手
法[例えば山里、宇田用、児玉、森地編、「微生物の分
離法J R&Dプランニング(1986年刊)246〜
274頁、等参照1の中から、本菌の生育至適とするア
ルカリ性領域において効力を有し、かつ本菌の生育に悪
影響を及ぼさない条件であれば、それを適用することが
できる。
When culturing under anaerobic conditions, use an oxygen-incompatible gas atmosphere such as nitrogen gas, helium gas, argon gas, or a mixture thereof from which oxygen has been removed using a reduced steel column, or reduce the redox potential of the culture medium. Techniques commonly used when culturing facultative anaerobic bacteria, such as adding reducing agents such as titanium (■) citric acid and dithionite to facilitate the growth of anaerobic bacteria [e.g., Yamazato, Uda, Kodama, Moriji, , “Microorganism Isolation Method J R&D Planning (published in 1986) 246-
274, etc., any condition can be applied as long as it is effective in the alkaline region where the growth of this fungus is optimal and does not adversely affect the growth of this fungus.

さらに、画体取得にいたるまでの培養はその全段階を嫌
気条件下又は好気条件下の一条件下でのみ行う必要はな
く、培養途中で嫌気条件から好気条件に、あるいは好気
条件から嫌気条件に変更することにより、間者の条件を
組み合わせて培養するのもまた好ましい方法である。
Furthermore, it is not necessary to perform all stages of culturing up to the acquisition of specimens under only one condition, anaerobic or aerobic. It is also a preferable method to culture in a combination of intermediate conditions by changing to anaerobic conditions.

かくして培養される菌体を集め、超音波九理、ホモジエ
ナイズ等の通常用いられる手段により菌体を破砕した後
、それ自体既知の通常用いられる方法によって染色体D
NAを抽出することができる。
The cells thus cultured are collected and disrupted by commonly used means such as ultrasonication or homogenization, and then the chromosome D is isolated by a commonly used method known per se.
NA can be extracted.

抽出される染色体DNAは、適当な制限酵素、例えばA
Qulで切断し、更に制限酵素Hindll[で切断す
るか、又は制限酵素Hindll[で直接切断すること
により、長さが1.6 k bのN領域を得ることがで
きる。
The extracted chromosomal DNA is treated with a suitable restriction enzyme, such as A
An N region with a length of 1.6 kb can be obtained by cutting with Qul and further cutting with the restriction enzyme Hindll or directly with the restriction enzyme Hindll.

上記の制限酵素AffuI及び/又はHindl[[で
切断されるDNA断片をプラスミド又はλファージ等の
クローニングベクターにクローニングする。
The DNA fragment cleaved with the above restriction enzymes AffuI and/or Hindl is cloned into a cloning vector such as a plasmid or λ phage.

例えば、このDNA断片を発現クローニングベクターp
 p L −lambda (ファルマシア社製)のH
pa!部位に導入することができる。この場合、Hpa
xM位には制限酵素AffuIで切断した断片しかその
ままの形では導入できないので、制限酵素Hindl[
[で切断した場合は、リンカ−を付けるか又は切断部位
を平滑末端にした後、上記のHpa1部位に導入するこ
とができる。
For example, use this DNA fragment as an expression cloning vector p
H of p L -lambda (manufactured by Pharmacia)
Pa! It can be introduced into the site. In this case, Hpa
Since only the fragment cut with the restriction enzyme AffuI can be introduced into the xM position in its original form, the restriction enzyme Hindl[
[When cut with [, a linker is attached or the cut site is made blunt-ended, and then it can be introduced into the above-mentioned Hpa1 site.

上記DNA断片を導入したプラスミドを適当な宿主大腸
菌、例えばエシェリヒア・コリN4830株に形質転換
したのち、42℃、3分間の熱誘導により発現させ、目
的蛋白の発現をNADHオキシダーゼ特異抗体を使用す
る免疫スクリーニング等の方法により確認することによ
って、容易に目的のクローンを得ることができる。また
、上記のDNA断片は、他の発現ベクターに連結するこ
ともできる。
After transforming the plasmid into which the above DNA fragment has been introduced into a suitable host E. coli, such as Escherichia coli strain N4830, expression is induced by heat induction at 42°C for 3 minutes, and the expression of the target protein is determined by immunization using an NADH oxidase-specific antibody. A desired clone can be easily obtained by confirmation using methods such as screening. Moreover, the above DNA fragment can also be ligated to other expression vectors.

また、S領域の供給源としては、前記したCo12E1
プラスミドとして代表的なプラスミドpBR322(宝
酒造製)を使用するのが最も好ましい。
In addition, as a supply source for the S region, the above-mentioned Co12E1
It is most preferable to use the representative plasmid pBR322 (manufactured by Takara Shuzo) as the plasmid.

さらに、P領域としては、前記したP tacを用いる
のが好適である。P tacは両末端に任意の制限酵素
認識部位を有するようにDNA合成を行うのが好ましい
。その際プラスミドpBR322への組み込みを考慮し
、5′側にEcoR夏切断部位、3′側にHindDI
切断部位を有するのが望ましい。
Further, as the P region, it is preferable to use the above-mentioned P tac. It is preferable to synthesize DNA so that P tac has arbitrary restriction enzyme recognition sites at both ends. At this time, considering integration into plasmid pBR322, EcoR summer cleavage site is placed on the 5' side and HindDI is placed on the 3' side.
It is desirable to have a cutting site.

上記の如くして調製されるP tac断片を、制限酵素
EcoRI及びHindn[で処理したプラスミドpB
R322(S領域)と−緒にし、T4DNAリガーゼを
作用させて、プラスミドpBR322に上記P tac
断片が組み込まれたプラスミドを作成することができる
。次いで、このプラスミドをHindnIで開裂させ、
HindI[で切り出されたNADHオキシダーゼ構造
遺伝子を含むDNA断片(N領域)と−緒にし、T4D
NAリガーゼを作用させ結合させ、適当な宿主を形質転
換し、そのNADHオキシダーゼの発現の有無から目的
のプラスミドを得ることができる。かくして調製される
目的のプラスミドを、本発明者らはプラスミドpNOX
−1と命名する。
The P tac fragment prepared as above was treated with restriction enzymes EcoRI and Hindn [
R322 (S region) and treated with T4 DNA ligase, the above P tac
Plasmids incorporating the fragments can be created. This plasmid was then cleaved with HindnI,
Together with the DNA fragment (N region) containing the NADH oxidase structural gene excised with HindI, T4D
A suitable host is transformed by the action of NA ligase, and the desired plasmid can be obtained from the presence or absence of expression of NADH oxidase. The present inventors used the thus prepared target plasmid as plasmid pNOX.
Name it -1.

プラスミドpNOX−1の制限酵素の感受性(認識部位
の数)及び該制限酵素による切断断片の長さ(k b)
を下記表2に示す。さらに、このプラスミドの制限酵素
切断地図を第2図に示す。
The sensitivity of the restriction enzyme of plasmid pNOX-1 (number of recognition sites) and the length of the fragment cut by the restriction enzyme (k b)
are shown in Table 2 below. Furthermore, a restriction enzyme cleavage map of this plasmid is shown in FIG.

表2 監鳳!1  認識部位の数  切断断片の長さEcoR
I       l      約5.9kbCQa 
I       l      約5.9kbBamH
I        1      約5.9kbPst
 I       1      約5.9kbHin
d m      2      約4.3kb、約1
.6kb次に、本発明の新規なプラスミドによる宿主微
生物の形質転換及び該微生物を用いたNADHオキシダ
ーゼの製造法について述べる。
Table 2 Supervision! 1 Number of recognition sites Length of cleavage fragment EcoR
I l Approximately 5.9kbCQa
I l about 5.9kbBamH
I 1 approximately 5.9kbPst
I 1 approximately 5.9kbHin
d m 2 approximately 4.3kb, approximately 1
.. Next, the transformation of a host microorganism with the novel plasmid of the present invention and the method for producing NADH oxidase using the microorganism will be described.

本発明のプラスミドによる形質転換に利用できる宿主菌
としては、大腸菌(エシェリヒア・コリ)が好ましく、
それらの中でも特にエシエリヒア・コリK−12系菌株
が好ましい。
As the host bacteria that can be used for transformation with the plasmid of the present invention, Escherichia coli (Escherichia coli) is preferable.
Among them, Escherichia coli K-12 strain is particularly preferred.

また、これら宿主菌に対する本発明のプラスミドの導入
はそれ自体既知の方法、例えば、M 、 M ande
l、A、Hζga; J 、Mo1.B iol、53
 、 159 (1970)等の文献に記載の方法で行
うことができる。
In addition, the plasmid of the present invention can be introduced into these host bacteria using methods known per se, such as M, M ande.
l, A, Hζga; J, Mo1. B iol, 53
, 159 (1970) and the like.

このようにして形質転換された宿主菌はそれ自体既知の
方法で培養することにより、NADHオキシダーゼを菌
体内に充分に生産蓄積させることができる。
By culturing the host fungus transformed in this manner by a method known per se, NADH oxidase can be sufficiently produced and accumulated within the microbial cell.

かくして培養される菌体は、NADHオキシダーゼをそ
の菌体内に含有しているので、取得菌体を例えば超音波
処理、酵素処理、ホモジナイズ等の通常用いられる手段
にて破砕し、得られる無細胞抽出液を、塩析、イオン交
換クロマトグラフィー、ゲル濾過等のそれ自体既知の分
離、精製方法[例えば日本生化学会編 生化学実験講座
第1巻「タンパク質の化学I分離精製」東京化学同人刊
、1〜334頁;堀尾武−1山下仁平編「蛋白質・酵素
の基礎実験法」南江堂刊1〜379頁等参照]に付すこ
とによりNADHオキシダーゼを採取することができる
Since the microbial cells thus cultured contain NADH oxidase, the obtained microbial cells can be disrupted by commonly used means such as ultrasonication, enzyme treatment, homogenization, etc., and a cell-free extraction can be obtained. The solution can be separated and purified using known separation and purification methods such as salting out, ion-exchange chromatography, and gel filtration [for example, Biochemical Experiment Course Vol. 1, "Chemistry of Proteins I Separation and Purification," edited by the Japanese Biochemical Society, published by Tokyo Kagaku Doujin, 1. NADH oxidase can be collected by subjecting the sample to "Basic Experimental Methods for Proteins and Enzymes," published by Nankodo, pages 1 to 379, edited by Takeshi Horio and Nipei Yamashita].

なお、上記形質転換された菌の培養は、宿主菌の種類に
よって異なるが、一般には、通常用いられる合成又は天
然培地を用いて行なうことができる。しかして炭素源と
しては、グルコース、グリセロール、7ラクトース、シ
ュクロース、糖蜜等の種々の炭水化物が使用できる。ま
た、窒素源としては、トリプトン、酵母エキス、コーン
・スチープ・リカー、カゼイン加水分解物等の天然有機
窒素源が使用できる。天然有機窒素源の多くは窒素源と
共に炭素源にもなり得る。また、培地にIPTGを通常
0.1mM以上、好ましくは0.5mM〜5mM程度の
濃度で、培養開始後対数増殖期中期に添加して、NAD
Hオキシダーゼの誘導発現を行うのが好ましい。
The culture of the above-mentioned transformed bacterium varies depending on the type of host bacterium, but in general, it can be carried out using commonly used synthetic or natural media. As a carbon source, various carbohydrates can be used, such as glucose, glycerol, 7-lactose, sucrose, and molasses. Further, as the nitrogen source, natural organic nitrogen sources such as tryptone, yeast extract, corn steep liquor, and casein hydrolyzate can be used. Many natural organic nitrogen sources can serve as carbon sources as well as nitrogen sources. In addition, IPTG is added to the medium at a concentration of usually 0.1mM or more, preferably about 0.5mM to 5mM, during the mid-logarithmic growth phase after the start of culture, and NAD
Preferably, inducible expression of H oxidase is performed.

培養は、振盪培養あるいは通気撹拌深部培養などの好気
的条件下に行うことができる。培養温度は一般に20〜
50℃であり、培地中の培地のpHは中性または微アル
カリ性付近に維持することが望ましい。培養期間は通常
lO〜40時間程度である。
Cultivation can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or submerged culture with aeration. The culture temperature is generally 20~
The temperature is 50° C., and it is desirable to maintain the pH of the medium in the vicinity of neutral or slightly alkaline. The culture period is usually about 10 to 40 hours.

次に、実施例により本発明のプラスミドの調製及びNA
DHオキシダーゼの製造についてさらに具体的に説明す
る。
Next, according to Examples, preparation of the plasmid of the present invention and NA
The production of DH oxidase will be explained in more detail.

実施例1ニブラスミドpNOX−1の作成A) 好アル
カリ性通性嫌気性NADHオキシダーゼ生産菌FERM
 P−10096染色体DNAの調製 に、HPO41g、硝酸アンモニラA2gsMgSO,
・7H,0200mg、Mn5Oa’7Hz0 5mg
%F e SOa・7HzO5mgxCaCI21 ・
2 HzO700m gs酵母エキス3 g sポリペ
ブト2300mg、キシラン10g及びレサズリン1m
gを蒸留水900m12に溶解し、90iずつ1oOa
+ff容血清ビンに分注した。煮沸脱気し、還元銅カラ
ムを通過して調製した無酸素窒素ガスを通気後ブチルゴ
ム栓をかぶせ、アルミキャップにて封じ120°CI5
分殺菌を行なった。
Example 1 Creation of Niblasmid pNOX-1 A) Alkaliphilic facultative anaerobic NADH oxidase producing bacterium FERM
For the preparation of P-10096 chromosomal DNA, 41g of HPO, 2gsMgSO of ammonia nitrate,
・7H, 0200mg, Mn5Oa'7Hz0 5mg
%F e SOa・7HzO5mgxCaCI21・
2 HzO700m gs yeast extract 3 gs polypebut 2300mg, xylan 10g and resazurin 1m
Dissolve g in 900ml of distilled water, 1oOa for each 90i
It was dispensed into +ff volume serum bottles. After degassing by boiling and passing through a reduced copper column to aerate the prepared oxygen-free nitrogen gas, cover with a butyl rubber stopper and seal with an aluminum cap at 120° CI5.
I did some sterilization.

この培地に120℃、15分滅菌済みの10%炭酸ナト
リウム水溶液(pH1O,6)をlQmQ添加し、培地
のpHを10としI;。さらに、還元剤としてサイエン
ス(S cience)第194巻1165−1166
頁記載のA、J 、B、Zehnder & K。
To this medium was added lQmQ sterilized 10% aqueous sodium carbonate solution (pH 1O, 6) at 120°C for 15 minutes, and the pH of the medium was adjusted to 10. Furthermore, as a reducing agent, Science Vol. 194, 1165-1166
A, J, B, Zehnder & K. on page.

Wuhrmannらの方法に準じて調製したチタニウム
(I[[)クエン酸溶液を最終濃度0.13mMとなる
ように添加した。本培地に好アルカリ性通性嫌気性細菌
EpO1株(微工研菌寄第10096号)を接種し、4
0℃、20時間静置培養を行なったものを種培養液とし
た。
A titanium (I[[) citric acid solution prepared according to the method of Wuhrmann et al. was added to a final concentration of 0.13 mM. This medium was inoculated with the alkaliphilic facultative anaerobic bacterium EpO1 strain (Feikoken Bacteria No. 10096), and
A seed culture solution was obtained by statically culturing at 0° C. for 20 hours.

キシランlogをグルコースlogに変えた他は同組成
の培地450dを500+ff容血清ビンに分注し、同
様の操作を行ない120℃、15分殺菌後、10%炭酸
ナトリウム水溶液50*Q。
Dispense 450d of a medium with the same composition into a 500+FF serum bottle, except that xylan log was changed to glucose log, perform the same operation, sterilize at 120°C for 15 minutes, and add 10% sodium carbonate aqueous solution 50*Q.

チタニウム(III)クエン酸溶液を最終濃度0.13
mMとなるように添加しt;。前記種培養液10rnQ
を接種し、40°C124時間静置培養した。
Titanium(III) citric acid solution to a final concentration of 0.13
Add to make it mM. Said seed culture solution 10rnQ
was inoculated and statically cultured at 40°C for 124 hours.

培養終了後培養液100mff1を、I O、OOOX
g s20分遠心し、得られた菌体を50mM)リス緩
衝液(pH8,0)l OmM、EDTA ・2Na溶
液50m(2に懸濁した。次にリゾチウムを最終濃度が
2mg/m(lになるように添加し、5分間静置後、1
0%ドデシル硫酸ナトリウム溶液を61112添加し、
65℃で30分間保温した。この溶菌液に、5M  N
aCff溶液15m12を添加し、0℃で1時間冷却し
、全量を遠心分離(12,000X g 。
After culturing, 100mff1 of the culture solution was added to IO, OOOX.
After centrifugation for 20 minutes, the resulting bacterial cells were suspended in 50 ml of Lys buffer (pH 8,0) and 50 ml of OmM, EDTA/2Na solution. After adding it for 5 minutes, add 1
Add 61112 0% sodium dodecyl sulfate solution,
It was kept warm at 65°C for 30 minutes. Add 5M N to this lysate.
Add 15 ml of aCff solution, cool at 0 °C for 1 hour, and centrifuge the entire volume (12,000 × g).

60分間、4°0) L、上溝両分を分取し、2倍量の
エタノールを加え、混合後、遠心分離(5,OQOXg
、10分間、4°C)した。得られた沈澱物を10mM
トリス緩衝液(pH7,5)   1mM  EDTA
・2Na溶液で溶解させ、フェノール処理(除タンパク
剋理)およびRNA分解酵素による処理を行ないDNA
を得た。
60 minutes, 4°0) Collect both L and upper grooves, add twice the volume of ethanol, mix, and centrifuge (5, OQOXg
, 10 min, 4°C). The resulting precipitate was diluted to 10mM
Tris buffer (pH 7,5) 1mM EDTA
・DNA is dissolved in 2Na solution, treated with phenol (removal of protein) and treated with RNA degrading enzyme.
I got it.

B)  NADHオキシダーゼ構造遺伝子を含むDNA
断片の調製 前記(A)で調製した染色体DNA50μgを制限酵素
AQu I  I O0unitsを用い30℃、1時
間反応させて切断し、染色体DNAのAffuI分解物
溶液を調製した。Al2uI分解物溶液をアガロースゲ
ル電気泳動により分離し、1〜4kbの長さのDNA断
片を含むゲルを切り出し、常法[B 、Vogelst
ein &  D 、G iL L espie、 P
 roe。
B) DNA containing the NADH oxidase structural gene
Preparation of Fragments 50 μg of the chromosomal DNA prepared in (A) above was digested by reaction at 30° C. for 1 hour using the restriction enzyme AQu II O units to prepare a solution of the Affu I digest of the chromosomal DNA. The Al2uI digest solution was separated by agarose gel electrophoresis, and the gel containing DNA fragments with a length of 1 to 4 kb was cut out, and the gel was separated using a conventional method [B, Vogelst
ein & D, G iL L espie, P
roe.

NatJ、Acad、Sci、U S A 、vo17
6 、  pp615−619 (1979)]に従い
NaIにより溶解し、ガラスパウダーにDNA断片を吸
着させる方法により精製した。
NatJ, Acad, Sci, USA, vo17
6, pp. 615-619 (1979)] and purified by a method of adsorbing the DNA fragments to glass powder.

このAQuI分解物溶液に、プラスミドpPL−lam
bda (ファルマシア社製)lPgを制限酵素Hpa
lを用い30℃、1時間反応させることにより開裂して
得た開裂物溶液を混合し、50mMトリス緩衝液(pH
7,6)、10mMジチオスライトール、l mM A
TP、l OmM MgCQ*及びT4リガーゼl u
nitの各成分を添加しく各成分の濃度は最終濃度であ
る)、16℃で15時間反応させて結合させた。
Plasmid pPL-lam was added to this AQuI digest solution.
bda (manufactured by Pharmacia) lPg with restriction enzyme Hpa
Mix the cleavage product solution obtained by reacting at 30°C for 1 hour using 50mM Tris buffer (pH
7,6), 10mM dithiothreitol, lmM A
TP, l OmM MgCQ* and T4 ligase l u
Each component of nit was added (the concentration of each component is the final concentration) and allowed to react at 16° C. for 15 hours to bind.

この浄液を用い、常法[M 、MandeL A 、H
iga。
Using this purified liquid, the conventional method [M, MandeLA, H
iga.

J 、Mo1.Biol、、vo153. pi 59
 (1970)参照]に従ってエシェリヒア・コリ(E
 5cher ich i並1i)N4830株を形質
転換し、L培地(トリプトンlOg、酵母エキス5 g
、 N a C(15gsグルコースIg及び蒸留水l
Q、pH7,2)にアンピシリンを50μg/1tt(
l濃度に添加し、1゜5%寒天で固化させた培地(以下
、LA培地と称する)に塗抹し、30℃で20時間培養
し、コロニーを形成させた。培地上にニトロセルロース
メンブランを置き、42℃で3時間熱誘導をかけた。
J, Mo1. Biol,, vol153. pi59
(1970)] according to Escherichia Colli (E.
Transform the N4830 strain (5cher ich i and 1i) and add L medium (tryptone 1Og, yeast extract 5g
, N a C (15 gs glucose Ig and distilled water l
Q, pH 7,2) with ampicillin at 50 μg/1tt (
The cells were added to a concentration of 1°C and plated on a medium solidified with 1.5% agar (hereinafter referred to as LA medium), and cultured at 30°C for 20 hours to form colonies. A nitrocellulose membrane was placed on the medium and heat induction was applied at 42°C for 3 hours.

メンブランフィルタ−上のコロニーを溶菌させ、牛血清
アルブミンでメンプランの非特異的結合をブロックした
後、精製したNADHオキシダーゼでウサギを免疫して
調製した抗NADHオキシダーゼ抗体を一次抗体として
イムノスクリーニングを行った。メンプランを更にho
rse−radishパーオキシダーゼを結合させたa
nti−rabbit IgGで処理したのち、過酸化
水素−3,3−ジアミノベンジデイン系又は過酸化水素
−4−クロロ−1−ナフトール系で発色させて、目的の
コロニーを選択した。形質転換株は5XIO−’の割合
で取得できた。
After lysing the colony on the membrane filter and blocking non-specific binding of membrane with bovine serum albumin, immunoscreening was performed using an anti-NADH oxidase antibody prepared by immunizing a rabbit with purified NADH oxidase as a primary antibody. Ta. Menplan further ho
a conjugated with rse-radish peroxidase
After treatment with nti-rabbit IgG, the target colonies were selected by color development with hydrogen peroxide-3,3-diaminobenzidine or hydrogen peroxide-4-chloro-1-naphthol. Transformants were obtained at a ratio of 5XIO-'.

得られた5株をLA液体培地で30℃、20時間培養し
、次いで42℃、3時間の熱誘導を行った後、遠心(1
2,00Orpm、20分間)集菌した。該菌体1gを
2+m(1のトリス緩衝液(p)17.8)に懸濁後、
超音波破砕、遠心により残渣を除いた無細胞抽出液につ
いて酸素電極(Y allow S prings I
 nstrument社製)を用いてN、ADHa化時
の酸素吸収の最も大きな菌株を選択した。この株より、
アルカリ−3DS法[T 、Maniatis、 E 
、F 、 F ritsch、 J 、 S ambr
ook、“Mo1ecular Cloning″(1
982)pp90−91参照】によりプラスミドを抽出
し、制限酵素EcoRIで切断し、分子量をアガロース
ゲル電気泳動により調べたところ% p P L −l
ambdaに約2、OkbのDNA断片が挿入されてい
ることがわかった。
The five strains obtained were cultured in LA liquid medium at 30°C for 20 hours, then heat-induced at 42°C for 3 hours, and then centrifuged (1
2,00 rpm, 20 minutes). After suspending 1 g of the bacterial cells in 2+m (1 part Tris buffer (p) 17.8),
Oxygen electrodes (Y allow springs I
The strain with the highest oxygen absorption during N and ADHa conversion was selected using the following method (manufactured by Nstrument, Inc.). From this stock,
Alkaline-3DS method [T, Maniatis, E
, F., Fritsch, J., Sambr.
ook, “Mo1ecular Cloning” (1
982) pp90-91], the plasmid was extracted with the restriction enzyme EcoRI, and the molecular weight was determined by agarose gel electrophoresis.
It was found that approximately 2 and Okb DNA fragments were inserted into ambda.

p P L −lambda挿入に用いたHpal認識
部位は平滑末端同士の連結反応(Iigation)に
より使用できないため、他の制限酵素切断認識部位を検
索した結果、挿入DNA断片はHind、IIIによる
切断で約1.6 k bの断片として切出せることが判
明し、抽出したプラスミドのHindlllによる切断
分解物をアガロースゲル電気泳動により分離し、ゲルか
ら前述のNal−ガラスパウダー法により1.6kbの
DNA断片を調製した。
Since the Hpal recognition site used for pPL-lambda insertion cannot be used due to blunt-end ligation, we searched for other restriction enzyme cleavage recognition sites. It was found that the extracted plasmid could be excised as a 1.6 kb DNA fragment, and the HindIII cleavage product of the extracted plasmid was separated by agarose gel electrophoresis, and a 1.6 kb DNA fragment was extracted from the gel using the Nal-glass powder method described above. Prepared.

C)Ptacの合成 下記に示すような塩基配列を有するプロモーターP t
acをDNA合成装置(B eckman社製S ys
temlPlug)を用いて合成した。
C) Synthesis of Ptac Promoter Pt having the base sequence shown below
ac using a DNA synthesizer (Sys manufactured by Beckman)
temlPlug).

AATTCTGTTGACAATTAATCATCGG
CTCGTATAATGGACAACTGTTAATT
AGTAGCCGAGCATATTACTG YGG 
A A TT GTG A GCGG A T A A
 CA A TT TCACA CAGG A AAC
ACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAA
GTGTGTCCTT^CA TGTTCGA D) プラスミドpBR322へのP tac及びNA
DHオキシダーゼ構造遺伝子含有DNA断片の付与 プラスミドpBR32211℃gを制限酵素EcoRI
及びHindl[[(各1 unit)を用い30℃、
1時間反応させ切断して得た分解物溶液に、前項b)で
調製した1、6kbのDNA断片lpgと前項C)で調
製したPtacDNA断片0.1 pgを混合し、最終
濃度で各々50 mM、  l OmM。
AATTCTGTTGACAATTAATCATCGG
CTCGTATAATGGACAACTGTTAATT
AGTAGCCGAGCATATTACTG YGG
A A TT GTG A GCGG A T A A
CA A TT TCACA CAGG A AAC
ACCTTAACACTCGCCCTATTGTTAAA
GTGTGTCCTT^CA TGTTCGA D) P tac and NA to plasmid pBR322
The plasmid pBR32211℃g containing the DNA fragment containing the DH oxidase structural gene was digested with the restriction enzyme EcoRI.
and Hindl [[(1 unit each) at 30°C,
The 1 and 6 kb DNA fragment lpg prepared in the previous section b) and 0.1 pg of the Ptac DNA fragment prepared in the previous section C) were mixed into the decomposition product solution obtained by reacting and cleaving for 1 hour, each at a final concentration of 50 mM. , l OmM.

l mM%l mRL  l OmM、  l uni
tとなるようにトリス緩衝液(7,6)、ジチオスライ
トール、ATP、MgCQ*、T4リガーゼを添加し、
16℃で15時間反応させ結合した。この溶液を用いて
エシェリヒア・コリ(E 5cherichi col
i) K −12系菌株JM109株を常法に従って形
質転換させ、LA培地に塗抹し、37℃で24時間培養
した。生育してきた株につき、アルカリ−5DS法によ
りプラスミドを抽出し、制限酵素EcoRI(5uni
ts)及びCQa I (5units)を用いてプラ
スミドを切断し、アガロースゲル電気泳動により分子量
を測定したところ、NADHオキシダーゼ構造遺伝子を
含むDNA断片(1,6kb)がHindlll切断部
位に異なった配位で結合したプラスミドが各々1つずつ
存在した。このうちEcoRI、(12a Iによって
生ずる断片の中に、約1.2kbの長さのものを生ずる
。方のプラスミドをpNOX−1と命名した。また、こ
のプラスミドpNOX−1で形質転換されたエシエリヒ
ア・コリK−12系薗株JM109株をNYOIと命名
した。このNYOI株は、茨城県つくば市谷田部東1丁
目1番3号の工業技術院微生物工業技術研究所に、平成
元年2月16日付で受託番号:微工研菌寄第10542
号(FERM  P−10542)として寄託されてい
る。
l mM% l mRL l OmM, l uni
Add Tris buffer (7,6), dithiothreitol, ATP, MgCQ*, and T4 ligase so that
The mixture was reacted at 16° C. for 15 hours and bonded. This solution was used to grow Escherichia coli (E 5cherichi col).
i) K-12 strain JM109 strain was transformed according to a conventional method, spread on LA medium, and cultured at 37°C for 24 hours. Plasmids were extracted from the grown strains by the alkaline-5DS method, and the restriction enzyme EcoRI (5uni
ts) and CQa I (5 units), and the molecular weight was measured by agarose gel electrophoresis. As a result, a DNA fragment (1.6 kb) containing the NADH oxidase structural gene was found with different coordination at the Hindlll cleavage site. There was one of each ligated plasmid. Among the fragments generated by EcoRI and (12a I), a fragment with a length of approximately 1.2 kb was generated. The other plasmid was named pNOX-1. - The coli K-12 strain JM109 strain was named NYOI.This NYOI strain was sent to the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, 1-1-3 Yatabe Higashi, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, on February 16, 1989. Accession number by date: Microtechnical Research Institute No. 10542
No. (FERM P-10542).

実施例2 : NADHオキシダーゼの製造M9S培地
(5,8g Na1HPO4,3g1cH,po、、5
g  NaCl2、IgNH,C(1゜l蒸留水、0.
5%グリセロール、0.5%カザミノ酸及び4μgl鱈
チアミン塩酸)100肩aを500mg容三角フラスコ
に分注し、120℃、で15分間滅菌処理した。この培
地にアンピシリンを40μg/rsQ濃度に加え、エシ
ェリヒア・コリ(E 5cherichi coli)
 N Y O1株及びJM109株をそれぞれ別途植菌
し、30℃で約16時間培養を行った。これをl:10
0の希゛釈率で新鮮な培地100m12に植菌し、30
℃で培養を続けた。650nmの吸光度がおよそ1.0
に達したところで、IPTGを終濃度2mMになるよう
に添加した培養を継続した。約4時間後、遠心(12,
00orpm、20分)集菌し、集菌体をl−のトリス
緩衝液に懸濁し、超音波破砕を行った。遠心(12,0
00rpm120分)により残渣を除き、膜系に存在す
るエシェリヒア・コリのNADHデヒドゲナーゼの影響
を最小限にするため100.000Xg、1時間の超遠
心分離を行ない、その上清を酵素液とした。
Example 2: Production of NADH oxidase M9S medium (5.8g Na1HPO4,3g1cH, po, 5
g NaCl2, IgNH,C (1°l distilled water, 0.
5% glycerol, 0.5% casamino acid, and 4 μg of cod thiamine hydrochloride) were dispensed into 500 mg Erlenmeyer flasks and sterilized at 120° C. for 15 minutes. Ampicillin was added to this medium at a concentration of 40 μg/rsQ, and Escherichia coli (E 5cherichi coli)
NYO1 strain and JM109 strain were each separately inoculated and cultured at 30°C for about 16 hours. This l:10
Inoculate 100 ml of fresh medium at a dilution rate of 0,
Culture was continued at ℃. Absorbance at 650 nm is approximately 1.0
When this reached, culture was continued with the addition of IPTG to a final concentration of 2mM. After about 4 hours, centrifuge (12,
00 rpm, 20 minutes), the collected bacteria were suspended in 1- Tris buffer, and disrupted by ultrasonication. Centrifugation (12,0
To minimize the influence of Escherichia coli NADH dehydegenase present in the membrane system, ultracentrifugation was performed at 100.000×g for 1 hour, and the supernatant was used as an enzyme solution.

本酵素の活性測定は次のように行うことができる。すな
わち、50mMリン酸カリウム緩衝液1.9m12、酵
素液0.0511ffからなる反応液を指定する温度に
て予め保持した後、5mMNADH0,05m<1を加
え反応を開始し、340nmにおける吸光の減少を測定
する。酵素活性は1分間にl pmo 1のNADHを
酸化する酵素量を1単位とした。
The activity of this enzyme can be measured as follows. That is, after holding a reaction solution consisting of 1.9 ml of 50 mM potassium phosphate buffer and 0.0511 ff of enzyme solution at a specified temperature, 0.05 m<1 of 5 mM NADH was added to start the reaction, and the decrease in absorbance at 340 nm was observed. Measure. For the enzyme activity, 1 unit was defined as the amount of enzyme that oxidized 1 pmo of NADH per minute.

上記で得た酵素液につき、37℃にて活性を測定した結
果を下記表3に示す。対照として、NADHオキシダー
ゼ遺伝子の供給源である好アルカリ性通性嫌気性細菌E
p01 (FERM  P−10096)株菌体より同
様に調製した酵素液の活性も併せて示す。
The activity of the enzyme solution obtained above was measured at 37° C. The results are shown in Table 3 below. As a control, the alkalophilic facultative anaerobic bacterium E, which is the source of the NADH oxidase gene,
The activity of an enzyme solution similarly prepared from cells of p01 (FERM P-10096) strain is also shown.

表3 上表に示すように、本発明のプラスミドで形質転換した
菌株(NYOI)を用いれば、遺伝子の供給源である親
株(Epol)に比して4倍近く比活性が上ると同時に
、本発明のプラスミドはエシエリヒア・コリK−12系
菌株の中で効率よくNADHオキシダーゼを誘導発現で
きることが明らかとなった。
Table 3 As shown in the above table, when the strain transformed with the plasmid of the present invention (NYOI) is used, the specific activity increases nearly four times as compared to the parent strain (Epol) that is the gene source, and at the same time It has been revealed that the plasmid of the invention can efficiently induce and express NADH oxidase in Escherichia coli K-12 strain.

及rglaυ1困 本発明の新規なプラスミドは、コピー数が多く、I P
TGの如き誘導剤の添加により効率的にNADHオキシ
ダーゼを発現できるという特徴を有している。
The novel plasmid of the present invention has a high copy number and IP
It has the characteristic that NADH oxidase can be efficiently expressed by adding an inducer such as TG.

従って、本発明のプラスミドで形質転換された微生物を
培養することにより、NADHオキシダ−ゼの工業的生
産が可能となる。
Therefore, industrial production of NADH oxidase becomes possible by culturing microorganisms transformed with the plasmid of the present invention.

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

第1図は、本発明により得られるNADHオキシダーゼ
構造遺伝子を含む長さが約1.6 k bのDNA断片
の制限酵素切断地図であり、第2図は、本発明により得
られるプラスミドpNOX−1の制限酵素切断地図であ
る。 第1図 第2図 手続補正書(訂 平成2年5月28日 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 名称 (605)三菱油化株式会社 4、代理人 〒107 6、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄及び図面(1)明細
書第2頁第19行に「環元」とあるを「還元」と訂正す
る。 (2)同第1O頁第5行に「イソプロピルβ」とあるを
「イソプロピル−β」と訂正する。 (3)同第1O頁第10行に「又は」とある前の「の断
片」を削除する。 (4)同第11頁第18行に「用いる。」とあるを「用
いることができる。」と訂正する。 (5)  同第11頁第19行に「の培養に使用」とあ
るをrの培養はそれ自体既知の方法で行なうことができ
、その際に使用」と訂正する。 (6)同第12頁第4行に「−」とあるをr−Jと訂正
する。 ■ 同第19頁第19行に「アルカリ性付近に維持」と
あるを「アルカリ性付近、例えばpH8〜9.5の範囲
内に維持Jと訂正する。 (8)同第20頁第5行に「の作成」とある後に「及び
該プラスミドによるエシェリヒア・フリの形質転換」を
加入する。 (9)同第26頁第12〜14行に「プラスミドpBR
322へのPtac及びNADHオキシダーゼ構造遺伝
子含有DNA断片の付与」とあるを「プラスミドpNO
X−1の作成及び該プラスミドによるエシェリヒア・コ
リの形質転換」と訂正する。 (RFJ第26ji’第15f?J:rpBR3221
p2JとあるをrpBR3221pIJと訂正する。 ■ 同第27頁末行に「つくば市」とある後の「谷田部
」を削除する。 0 第2図を別紙のとおり訂正する。 第2図 以上 受託番号変更届 7.新寄託機関の名称 平成2年5月28日 8、新受託番号 9、添付書類の目録 新受託番号を証明する書面 3、手続をした者 事件との関係
FIG. 1 is a restriction enzyme cleavage map of a DNA fragment having a length of approximately 1.6 kb containing the NADH oxidase structural gene obtained by the present invention, and FIG. 2 is a restriction enzyme cleavage map of the plasmid pNOX-1 obtained by the present invention. This is a restriction enzyme cleavage map of . Figure 1 Figure 2 Procedural amendment (revised May 28, 1990 3, person making the amendment Relationship to the case Patent applicant name (605) Mitsubishi Yuka Co., Ltd. 4, agent Address: 107 6, Amendment The "Detailed Description of the Invention" column of the subject specification and drawings (1) The term "ring element" on page 2, line 19 of the specification is corrected to "reduction." (2) Page 10, line 5 of the same specification. Correct the line "isopropyl β" to "isopropyl-β". (3) Delete "fragment of" before the word "or" in page 10, line 10 of the same. (4) Delete "fragment of" before the word "or". On page 18, line 18, the phrase "Used." is corrected to "can be used." (6) On page 12, line 4 of the same page, correct "-" to read r-J. ■ On page 19, line 19 of the same day "Maintain near alkaline" should be corrected to "maintain near alkaline, for example within the range of pH 8 to 9.5." (8) On page 20, line 5 of the same page, after "creating", ""Transformation of Escherichia furi using plasmids". (9) Add "Plasmid pBR
322 with a DNA fragment containing Ptac and NADH oxidase structural genes" was replaced with "Plasmid pNO
``Creation of X-1 and transformation of Escherichia coli with the plasmid.'' (RFJ No. 26ji' No. 15f?J: rpBR3221
Correct p2J to rpBR3221pIJ. ■ Delete "Yatabe" after "Tsukuba City" on the last line of page 27. 0 Figure 2 is corrected as shown in the attached sheet. Figure 2 and above Accession number change notification 7. Name of the new depositary institution May 28, 1990 8, New deposit number 9, Catalog of attached documents Document certifying the new deposit number 3, Person who performed the procedure Relationship with the case

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、NADHオキシダーゼ構造遺伝子を含むDNA領域
(a)と、該構造遺伝子の発現を制御しうるプロモータ
ー及びオペレーターを含む調節遺伝子DNA領域(b)
と、Col E1系プラスミドの自律増殖能を司る遺伝
子を含むDNA領域(c)を保有することを特徴とする
プラスミド。 2、NADHオキシダーゼ構造遺伝子を含むDNA領域
(a)が、アルカリ性に至適生育pHを有する通性嫌気
性のNADHオキシダーゼ生産菌由来の、長さが約1.
6kbのDNA断片である請求項1記載のプラスミド。 3、NADHオキシダーゼ構造遺伝子の発現を制御しう
るプロモーター及びオペレーターを含む調節遺伝子DN
A領域(b)が、トリプトファンオペロン及びラクトー
スオペロン由来のものである請求項1記載のプラスミド
。 4、Col E1系プラスミドの自律増殖能を司る遺伝
子を含むDNA領域(c)が、プラスミドpBR322
由来のDNA断片である請求項1記載のプラスミド。 5、プラスミドがプラスミドpNOX−1である請求項
1記載のプラスミド。 6、請求項1〜6のいずれかに記載のプラスミドで形質
転換されたエシエリヒア・コリK−12系微生物を生育
培地で培養し、培養物よりNADHオキシダーゼを採取
することを特徴とするNADHオキシダーゼの製造法。
[Scope of Claims] 1. A DNA region (a) containing an NADH oxidase structural gene, and a regulatory gene DNA region (b) containing a promoter and operator capable of controlling the expression of the structural gene.
A plasmid characterized by possessing a DNA region (c) containing a gene that controls the ability of Col E1-based plasmids to autonomously reproduce. 2. The DNA region (a) containing the NADH oxidase structural gene is derived from a facultatively anaerobic NADH oxidase-producing bacterium with an alkaline optimum growth pH and has a length of about 1.
The plasmid according to claim 1, which is a 6 kb DNA fragment. 3. Regulatory gene DN containing a promoter and operator capable of controlling the expression of the NADH oxidase structural gene
The plasmid according to claim 1, wherein the A region (b) is derived from tryptophan operon and lactose operon. 4. The DNA region (c) containing the gene governing the autonomous replication ability of the Col E1-based plasmid is the plasmid pBR322.
The plasmid according to claim 1, which is a DNA fragment derived from 5. The plasmid according to claim 1, wherein the plasmid is plasmid pNOX-1. 6. A method for producing NADH oxidase, which comprises culturing an Escherichia coli K-12 microorganism transformed with the plasmid according to any one of claims 1 to 6 in a growth medium, and collecting NADH oxidase from the culture. Manufacturing method.
JP4544589A 1989-02-28 1989-02-28 New plasmid and production of nadh oxidase using the same Pending JPH02227081A (en)

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