JPH02257881A - カプロラクトン加水分解酵素 - Google Patents

カプロラクトン加水分解酵素

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JPH02257881A
JPH02257881A JP7819989A JP7819989A JPH02257881A JP H02257881 A JPH02257881 A JP H02257881A JP 7819989 A JP7819989 A JP 7819989A JP 7819989 A JP7819989 A JP 7819989A JP H02257881 A JPH02257881 A JP H02257881A
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JP
Japan
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dna
amino acid
acid sequence
caprolactone
residue
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JP7819989A
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Shuji Yamamoto
修司 山本
Komaichi Gomi
五味 駒一
Takeshi Cho
長 壮
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Original Assignee
Research Association for Utilization of Light Oil
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カプロラクトンを6−ヒドロキシカプロン酸
に変換するカプロラクトン加水分解酵素(以下、CHと
いう)に関するものである。
(従来の技術) CHはカプロラクトンに作用する加水分解酵素で、カプ
ロラクトンから6−ヒドロキシカプロン酸を生成させる
従来、カプロラクトンを6−ヒドロキシカプロン酸に変
換する反応は、ノカルジア(Nocardia)属に属
する微生物(D、B、Norris、 P、W、Tru
dgill。
Biochem、J、、 12,1.363−370 
(1971) )およびアシネトバクタ−(Acine
tobacter)属に属する微生物(N、A、Don
oghue、 P、W、Trudgill、 Eur、
J、Biochem、。
60、1−7 (1975) )によって行われること
は知られていた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の報告では、無細胞抽出液を用いて
反応を行わせ、生産物の定性的な同定が行われていたに
すぎなかった。したがって、CHの存在の確認は行われ
ておらず、CHを特定できる諸性質も知られていなかっ
た。そのために、CHの工業的利用は不可能であった。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、微生物由来のCHについて鋭意研究を重
ねた結果、アースロバフタ−(Arthrobacte
r)属に属する微生物に、従来確認されていなかったC
Hが存在することを見出し、さらに、アースロバフタ−
(Arthrobacter)属に属する微生物から、
このCHを単離精製し、性質を明らかにしてすでに特許
出願した(特願昭62−263990号)。
さらに、本発明者らは、該微生物からCHの遺伝子を単
離し、その全塩基配列を決定し、また、全アミノ酸配列
を決定した。その後、該遺伝子を発現させ、CHが得ら
れることを確認し、本発明を完成するに至った。
本発明は、カプロラクトンを加水分解して、6−ヒドロ
キシカプロン酸に変換する第1図で表されるアミノ酸配
列を有するCHを提供することにある。
本発明のポリペプチドはまた、上記アミノ酸配列のアミ
ノ末端に、シグナルペプチドの部分もしくは全部が結合
した中間体も包含する。自然の変異により、または人工
の変異により、ポリペプチドの主たる活性に変化を与え
ることなく、ポリペプチドをコードするDNAの構造の
一部を変化させることが可能である。本発明のポリペプ
チドは、前記アミノ酸配列を有するポリペプチドの相同
変異体(Ho+sologous variant)に
相当する構造を有するポリペプチドも包含する。
さらに、本発明によれば、上記アミノ酸配列を有するC
HをコードするDNAが提供される。また、本発明によ
れば、第1図で表される塩基配列および該塩基配列に相
補的な塩基配列からなる群から選ばれる少なくとも一つ
の塩基配列を含有するDNAが提供される。
自然の変異により、または人工的変異により、主たる活
性に変化を与えることなく、DNAの構造およびそれか
ら演鐸されるポリペプチドの構造の一部を変異せしめる
ことが可能である。したがって、本発明のDNAは、前
述のすべてのポリペプチドの相同変異体に相当する構造
を有するポリペプチドをコードする塩基配列を含有する
ことも可能である。
遺伝暗号の縮重にしたがい、遺伝子から生産されるポリ
ペプチドのアミノ酸配列を変えることな(、その遺伝子
の塩基配列の少なくとも一つの塩基を他の種類の塩基に
置換することができる。したがって、本発明のDNAは
また、遺伝暗号の縮重に基づく置換によって変化された
塩基配列を含有することも可能である。この場合、上記
置換により得られた塩基配列から演鐸されるアミノ酸配
列は、前に定義したアミノ酸配列と一致する。
さらにまた、本発明によれば、前記DNAと複製可能な
発現ベクターとからなる複製可能な組換DNAが提供さ
れる。該組換DNAは、それによって形質転換された微
生物または細胞中で、ポリペプチドを発現することがで
きる。
本発明において用いられた微生物は、本発明者らによっ
て、アースロバフタ−・オキシダンスAK 65−6 
(Arthrobacter oxydans  AK
 65−6、微工研菌寄第9430号)であることが同
定され、該微生物を用いたCHを製造する方法とその性
質は判明している(特願昭62−263990)が、上
記微生物の菌学的性状は次のとおりである。
(a)  形態学的性状 ■細胞の形および大きさ:短桿菌、0.6 Xo、8〜
1μ ■細胞の多形性の有無:多形性(分枝等)■運動性の有
無:なし ■胞子の有無:なし ■ダラム染色性:陽性 ■抗酸性:陰性 (ロ)培養性状 ■肉汁寒天平板培養:乳白色、クリーム状、生育良好 ■肉汁寒天斜面培養:乳白色、クリーム状、生育良好 ■肉汁液体培養:白色、OD、6゜=t4、生育良好 ■肉汁ゼラチン穿刺培養:液化 ■リドマス・ミルク:アルカリ性、液化(C)  生理
学的性質 ■硝酸塩の還元:陰性 ■脱窒反応:陰性 ■MRテスト:陰性 ■VPテスト:陰性 ■インドールの生成:陰性 ■硫化水素の生成:陽性 ■デンプンの加水分解:陽性 ■クエン酸の利用:陽性 ■無機窒素源の利用:陽性 [相]色素の生成:生成しない ■ウレアーゼ:陰性 @カタラーゼ:陽性 ■生育の温度およびp H: 20〜30℃、pH6,
5〜8.0 [相]酸素に対する態度:好気性 @0−Fテスト:陰性 ■糖類から酸およびガスの生成の有無:(1)L−アラ
ビノース (2)D−キシロース (3)D−グルコース     士 (4)D−マンノース     ± (5)D−フラクトース    ± (6)D−ガラクトース (7)麦芽糖 (8)シ=1糖         士 (9)乳 糖 0IIDトレハロース 0DD−ソルビット     ± Q21D−マンニット     ± 031イノジット (ロ)グリセリン θ0デンプン 本面は土壌より分離され、化学分類、生理試験によりア
ースロバフタ−・オキシダンス(Arthr。
bacter oxydans)と同定されたものであ
る。すなわち、細胞壁ペプチドグリカンのアミノ酸配列
については、内田欣哉ら〔微生物の化学分類実験法、学
会出版センター(1982)) 、用本勲ら〔放線菌の
同定実験法、日本放線菌研究会! (1985) )の
方法にしたがって、菌体脂肪酸組成およびイソプレノイ
ドキノンについては、鉛末健一部ら〔放線菌の同定実験
法、日本放線菌研究会! (1985) )の方法にし
たがって分析し、生理試験については、駒形和実ら〔微
生物の分類と同定(1985) )。シャーリングら(
E、B、Shirling、 Int、J、5yst、
Bacteriol、。
16、313−340 (1966) ) 、スタック
ブランドら(E、5tackebrandt、 5ys
t、Appl、Microbiol、、 4+470−
486 (1983))の方法にしたがって行った。
これらの結果を既存菌株の試験結果および文献記載(K
、H,5chleifer、 0.Kandler、 
Bacteriol、Rev、、 34.407 (1
972)、K、5uzuki+ K、Kotaagat
a、 Int、J、5yst、Bacteriol、+
 33+ 188 (1983) 、Y、Yamada
、 G、Inoue、 Y、Tahara+ H,0Y
aizu+ K、Kon+agata。
J、Gen、^pp1.Microbio1..22.
203−214 (1976)、HoD、Co11in
s、 J、Appl、Bacteriol、、 52.
457−460 (1982) )と照合した結果、A
rthrobacter ox’ydansであると同
定され、Arthrobacter oxydans 
 AK65−6と命名された(表1ないし表4)。
次に、CH遺伝子のクローニングおよび発現方法につい
て説明する。なお、プラスミド、大腸菌、試薬類、酵素
類等は全て、特にことわらない限り市販のものを使用す
る。
(1)アースロバフタ−(Arthrobacter)
属に属する微生物から、常法にしたがって(505,I
ysozyme、 RNase A、 protein
 Kを使用)全DNAを調製する。
(2)すでに決定している精製されたCHのN末端アミ
ノ酸配列(特願昭62−263990号)から合成プロ
ーブを設計し、該プローブをDNA合成機を用いて合成
する。
(3)上記(1)で得られる全DNAを各制限酵素で切
断し、5ourthern blot  法にしたがっ
て、上記(2)で得られる合成プローブにハイブリダイ
ズしたところ、各レーンに単一バンドが検出されること
を確認する。
(4)上記(1)で得られるDNAをPstIで切断し
、puc 18ベクターに組み込み、該組換DNAによ
って形質転換された大腸菌(E、Co11)について、
上記プローブを用いてコロニーハイブリダイゼーション
を行う。
(5)上記で得られたクローンの断片上でCHがコード
されていると思われる領域の塩基配列を解析し、その塩
基配列から決定されるアミノ酸配列が、先に決めたN末
端アミノ酸配列と一致することを確認する。
・(6)次に、CHをコードするDNAを発現ベクター
に組み込み、該組換DNAを宿主中で発現させ、CHの
酵素活性を確認する。
本明細書において、アミノ酸、ペプチドは、IUPMC
IUB生化学命名委員会(CBN)で採用された略記法
により表示され、例えば、下記の略号が使用される。な
お、アミノ酸などに関し光学異性体があり得る場合は、
特に明示しなければL体を示すものとする。
Gin:グルタミン残基 Asp :アスパラギン酸残基 Pro ニブロリン残基 Tyr :チロシン残基 Val:バリン残基 Lys :リジン残基 Glu :グルタミン酸残基 Ala:アラニン残基 へSn:アスパラギン残基 Leu :ロイシン残基 Phe :フェニルアラニン残基 GIy ニゲリシン残基 His :ヒスチジン残基 Ser :セリン残基 Thr :スレオニン残基 11e:イソロイシン残基 Trp:)リプトファン残基 Arg :アルギニン残基 Net二メチオニン残基 Cys ニジスティン残基 また、ポリデオキシリボヌクレオチドおよびオリゴヌク
レオチドは、下記の如き略号で表されるデオキシリボヌ
クレオチドの配列により表記する。
A:2”−デオキシアデニル酸残基 C:2′−デオキシシチジル酸残基 G:2”−デオキシグアニル酸残基 T:チミジル酸残基 特にことわらない限り、デオキシリボヌクレオチド配列
の左端は5゛端である。
(実施例) 以下に実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 [CH遺伝子のクローニング] アースロバフタ−オキシダンスAK65−6 (微工研
菌寄第9430号)を100−のシクロヘキサノール5
0μg1バクトドリプトン1g、イーストエキス0.5
g、食塩0.5gからなる組成の培養液で、30°Cで
18時間培養し、菌体を得た。
菌体を洗浄後、160■のりゾチーム、2mgのプロテ
アーゼにおよび10%SDS溶液を用いて溶菌し、フェ
ノール抽出、フェノール、クロロホルム抽出、イソプロ
パツール抽出を繰り返し、最後にエタノール沈澱を行い
、全DNAを得た。
特願昭62−263990号に記載された16〜25番
目のN末端アミノ酸配列(Tyr−Ala−Asp−T
rp−Ala−Asn−I le−Met−Ala−T
hr)に基づいて、イノシンを含む下記の配列の合成プ
ローブをDNA合成機(アプライド・バイオシステム社
製)を用いて合成し、高速液体クロマトグラフィーを用
いて精製した。
(ただし、■はイノシンを表す、) プローブはT4−カイネースおよび(r−”p ) A
TPを用いてStpでラベル以後の実験に用いた。
上記のようにして得られた全DNAを4種類の制限酵素
(旧ndn1. BcoRl、Baa+H1,Pst 
I )で切断し、上記のプローブを用いてハイプリダー
ゼ−ジョンを行ったところ、各レーンに単一のバンドが
検出された。全DNAをPst Iで切断し、1%アガ
ロースゲル電気泳動を行い、ゲルから3〜dKb付近の
DNAを回収し、ptJG−18のPst  Iサイト
に組み込み、大腸菌(MB65)  (特開昭63−7
4488号)へ導入した。目的のDNA断片が組み込ま
れたプラスミドを含む菌体を得るため、上記のプローブ
を用いてコロニーハイブリダイゼーションを行い、約8
000個のコロニーから15個の目的のクローンを得た
。このクローンを解析したところ、約3.2KbのPs
t I断片を含み、そのうちの旧ndlI[、EcoR
I断片上がプローブとハイブリダイズする領域が含まれ
ることが判明した。
Hindl[1からHindlI[まで約1.3Kbの
断片について、サンガーらの方法(Sanger F、
et、al、、 Proc、Natl。
^cad、sci、UsA 74.5463 (197
7) )にしたがってDNA塩基配列を決定した。この
ようにして得られた塩基配列から翻訳されるアミノ酸配
列中に精製したCHのN末端アミノ酸配列と完全に一致
する部分が存在していたことにより、この塩基配列は、
CHをコードするDNAであることを確認した。
実施例2 (CH蛋白の発現〕 大腸菌内でl acUV5をプロモーターとして、CH
をコードするDNAよりCHのアミノ酸配列を有するポ
リペプチドを発現させることを目的に、プラスミドの構
築を行う。
第2図に示すように、プラスミドpAcH20μgを旧
ndnIで消化し、得られる約1,3Kbの旧ndI[
[断片を精製する。一方、ファージM13mp19の2
本積DNAIμgを旧ndlllで切断した後、この0
.1Mgに上記の旧ndI[I断片0.1Mgを加え、
T4DNAリガーゼで結合させて、CH遺伝子を組み込
んだファージM13CHを構築する。
次に、Bam旧部からCH蛋白質合成開始部位(ATC
;)までのアミノ酸非コード領域を削除するために、第
2図に示されるように、この領域の前後を直結した配列
に相補するポリヌクレオチドを、前述と同様の方法によ
って合成し、CHDと命名した。CHD25pmoff
iとM13プライマーM4 (宝酒造社製) 10 p
moj!をT4ポリヌクレオチドキナーゼでリン酸化し
、メッシング(Messing)の方法〔メソッズ イ
ンエンザイモロジ−(Methods Enzymol
、)、韮、 20−78. (1983) )にしたが
って調製したファージM13CH,の工末鎖DNA約0
. 5 prt+altを加え、95℃で5分間加熱後
、室温になるまで放置した。ついで、これにdATP、
  dGTP、  dC,TP、  dTTP  (各
0.−4mM)  、 八TP(0゜4mM) 、DN
Aポリメラーゼクレノウ(Klenow)断片(5単位
)、T4DNAリガーゼ(2単位)を加え、各7mMの
トリス−塩酸(pH7,5)、MgCIg 、NaCl
および14a+Mのジチオスレイトールの反応液50p
l中で37°C130分間反応させた。0.5MのED
TA5μlを加えて反応停止後、メッシング(Mess
ing)の方法にしたがって大腸菌(JM105)を反
応液でトランスフェクション処理し、ファージ導入菌を
プラークとして検出した。出現したファージ・プラーク
をプラーク・ハイブリダイゼーション法〔ベントン(B
enton)ら(1977)サイエンス(Scienc
e)、 196.180−182 )によって32pで
ラベルしたCHDとハイブリダイゼーションさせ、陽性
を示したプラークを見出した。陽性プラーク中のファー
ジを再度JM105に感染させて、上記と同様にしてC
HDとハイブリダイゼーションを示すプラークを純化し
て分離した後、プラーク中に存在するファージを常法に
よって液体培養し、1本鎖DNAを分離した。得られた
1本鎖DNAの塩基配列を解析したところ、予定どおり
BalllHl部位の次に、CH蛋蛋白質1成成開始位
(ATG)が続いていることが判明したので、このファ
ージをM13CH1と命名した。
次に、プラスミドM13CH120pgを、Ram旧と
旧ndlI[で消化し、得られる約1.IKbの断片を
精製した後、その0.8μgにdATPSdGTP。
dCTP、 TTPを終濃度各0.33mM、DNAポ
リメラーゼクレノウ(Klenow)断片5単位を加え
、10mMトリス−塩酸(pH1,5)、10+++M
  MgCl2.1+sMジチオレイトール、50mM
 NaC1の反応液30μl中で30″Cl2O分間反
応させた。これより両端が平滑端にされたDNA断片を
精製した。
一方、松田らによって構築された1acUV5プロモー
ターをもつ発現用ベクターpEXoo2(特開昭63−
74488号)をRam Hrで消化し、前述の方法と
同様に、その両端を平滑端にした。これを上記の断片と
混合し、T4DNAリガーゼで結合反応を行わせた。そ
の反応液を用いて、大腸菌MCl061〔マルコムら(
Malcom、 Ca5adaban et、al、)
ジャーナル・オプ・モレキュラー・バイオロジー(J、
Mo1.Biol、)+ 138 、179−207.
 (1980) )を形質転換し、カナマイシン40μ
g/vdlを含むL−プロス寒天培地上で生育してくる
コロニーを選択した。得られたコロニーについて、その
プラスミドを解析したところ、1acUV5プロモータ
ー、CHのcDNAの順に所望のヌクレオチド配列を有
することが確認されたので、このプラスミドをpAE1
ac3と命名した。
上記で得られたプラスミドpAE1ac 3を含有する
大腸菌株を、40 ug/dのカナマイシンを含有する
LB培地50d中37°Cで一夜培養し、12の同上の
培地に移して、さらに2時間培養する。
イソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシド(シグマ
社)を終濃度1mMになるように添加し、さらに8時間
培養を続けた後、冷却し、遠心分離により菌株を集める
。菌体を冷却遠心して集め、0.05μ!−リス−塩酸
緩衝液(pH8,0)500dに懸濁し、次いで、超音
波破砕し、冷却遠心して菌体蛋白溶液を得る。
第2図に示されるように、CHのDNAを持たないプラ
スミドpEXOO21を含有する大腸菌を同様にして培
養して得た菌体蛋白溶液をコントロールとして、この菌
体がCHの酵素活性を有するかどうか検定した。すなわ
ち、20mM  ε−カプロラクトン30μl、0.2
mMブロムチモールブルー(BTB)(pH10,5)
30μ!、蒸留水238μ11菌体蛋白溶液2μlをよ
く混合し、室温で10分間反応させ、450nmの吸収
を測定した。
その結果、コントロールの菌体蛍白溶液には酵素活性が
検出されないが、上記で得られたプラスミドを含有する
大腸菌から調製した菌体蛋白溶液のものからは、強い酵
素活性が検出された。
(発明の効果) 本発明によれば、カプロラクトンから6−ヒドロキシカ
プロン酸を、大量に工業的規模で生産することが可能と
なる。6−ヒドロキシカプロン酸は、高分子ポリ・マー
や可塑剤の原料であるアジピン酸の製造原料となり、非
常に有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、カプロラクトン加水分解酵素のアミノ酸配列
および塩基配列を示し、第2図は、カプロラクトン加水
分解酵素発現用プラスミド構築の概念図を示す。 (ばか1名) 第

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1図で表されるアミノ酸配列を有するカプロラ
    クトン加水分解酵素。
  2. (2)第1図で表されるアミノ酸配列を有するカプロラ
    クトン加水分解酵素をコードする塩基配列からなるDN
    A。
  3. (3)第1図で表される塩基配列および該塩基配列に相
    補的な塩基配列からなる群から選ばれる少なくとも一つ
    の塩基配列からなる請求項2記載のDNA。
JP7819989A 1989-03-31 1989-03-31 カプロラクトン加水分解酵素 Pending JPH02257881A (ja)

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