JPH02474A - Production of l-histidine - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は遺伝子の新規形質発現方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a novel method for gene expression.
さらに詳細には本発明は少なくとも一種の遺伝子を含む
DNA断片とベクターD N Aとの紐換え体で、かつ
両DNAの少なくとも一方が宿主菌株に対して外来性で
ある組換え体DNAを用いコリネバクテリウム属または
ブレビバクテリウム属に属する微生物から選ばれる宿主
菌株を形質転換して得られる形質転換株を培地に培養し
、該遺伝子の形質を発現させることを特徴とする遺伝子
の形質発現方法に関する。More specifically, the present invention uses a recombinant DNA that is a recombinant of a DNA fragment containing at least one gene and a vector DNA, and in which at least one of both DNAs is foreign to the host strain. This invention relates to a method for gene expression, which comprises culturing a transformed strain obtained by transforming a host strain selected from microorganisms belonging to the genus Bacterium or Brevibacterium in a medium to express the trait of the gene. .
組換え遺伝子技法は大腸菌を宿主として確立され、現在
までにソマトスタチン、インシュリン、ヒト生長ホルモ
ン、ヒトインターフェロン−α、ヒトインターフェロン
−β、口締病ワクチンなどのベブタイドやワクチンなど
の製造が可能であることが示された。生理活性の高いこ
れらペブタイドやワクチンの発現の宿主として大腸菌は
多くの場合十分であると考えられるが、さらに高い生産
性、菌体外への分泌、グリコジル化を求めあるいは菌体
内毒素の混入を避けるため、酵母や枯草菌なども宿主と
して開発されてきている。Recombinant gene technology has been established using Escherichia coli as a host, and to date it has been possible to produce bebutides and vaccines such as somatostatin, insulin, human growth hormone, human interferon-α, human interferon-β, and mouth ulcer vaccine. It has been shown. Although Escherichia coli is considered to be sufficient as a host for the expression of these highly bioactive peptides and vaccines in many cases, higher productivity, extracellular secretion, and glycosylation are required, or the contamination of intracellular toxins is avoided. Therefore, yeast and Bacillus subtilis have also been developed as hosts.
ベプタイド、蛋白質などの生理活性物質を生産する場合
は、上記のような既に組換えDNA技法が確立されてい
るか、その基礎が整っている菌株を利用すればよいが、
アミノ酸、核酸、ビタミン、抗生物質などの物質の工業
的生産性の向上を組換えDNA技法により行う場合には
、同技法を従来使用されているそれぞれの生産菌に適用
する工夫が必要である。When producing physiologically active substances such as peptides and proteins, it is sufficient to use strains for which recombinant DNA techniques such as those mentioned above have already been established or for which the basics are in place.
When using recombinant DNA techniques to improve the industrial productivity of substances such as amino acids, nucleic acids, vitamins, and antibiotics, it is necessary to devise ways to apply the techniques to the respective producing bacteria that have been used conventionally.
コリネバクテリウム・グルタミクムは微生物によるアミ
ノ酸の工業的製造に最初に用いられた微生物で、以後コ
リネバクテリウム属を含むコリネフォルムバクテリアに
よるグルタミン酸、リジン、アラニン、ヒスチジン、ト
リプトファン、チロノン、フェニルアラニン、スレオニ
ン、インロイシン、バリン、ロイシン、グルタミン、プ
ロリン、アルギニンなどのアミノ酸の工業的生産が開発
され、今日ではほとんどのアミノ酸は微生物により生産
されるに至っている。Corynebacterium glutamicum was the first microorganism to be used for the industrial production of amino acids. Since then, Coryneform bacteria, including the genus Corynebacterium, have been used to produce glutamic acid, lysine, alanine, histidine, tryptophan, thyronone, phenylalanine, threonine, and amino acids. Industrial production of amino acids such as leucine, valine, leucine, glutamine, proline, and arginine has been developed, and today most amino acids are produced by microorganisms.
従ってこれら微生物における411換えDNA技法の確
立は、今後アミノ酸生産の向上のために極めて重要であ
ると考えられる。Therefore, the establishment of the 411 DNA technique in these microorganisms is considered to be extremely important for improving amino acid production in the future.
組換えDNA技法は、例えば
(1)制限酵素による目的遺伝子を含むDNAの断片化
(2)同一制限酵素によるベクターDNAの単一切断に
よる直鎖状化
(3)上記(1)、(2)の生成物の混合によるアニー
リングとDNA!Jガーゼを用いる連結による組換え体
DNAの作成
(4)上記組換え体DNAの宿主菌株への導入(形質転
換)
(5)目的遺伝子を含む組換え体の選択と選択されたク
ローンの純化
の各段階によりなる。このようにして得られる組換え体
保有株の造成の効率は、上記各段階の積ともいうべきも
ので各段階を検証する手段をtφ備し、各段階の効率を
知りこれを向上することなしには目的遺伝子の発現可能
な形質転換株を得ることができない。またこのようにし
て目的遺伝子を含む組換え体DNAを有する形質転換株
が得られたとしても、該遺伝子が宿主菌株に対して外来
性である場合には該遺伝子の発現に際し種々の障壁があ
ることか知られており〔“化学と生物”18.110〜
1lli (1978) )その発現を行−わせること
は非常に困難である。Recombinant DNA techniques include, for example, (1) fragmentation of DNA containing the target gene with restriction enzymes, (2) linearization by single cleavage of vector DNA with the same restriction enzyme, and (3) above (1) and (2). Annealing and DNA by mixing the products of! Creation of recombinant DNA by ligation using J gauze (4) Introduction of the above recombinant DNA into the host strain (transformation) (5) Selection of recombinants containing the target gene and purification of the selected clones It depends on each stage. The efficiency of creating the recombinant stock obtained in this way can be said to be the product of each of the above steps, so it is necessary to have a means to verify each step, know the efficiency of each step, and improve it. However, it is not possible to obtain a transformed strain capable of expressing the target gene. Furthermore, even if a transformed strain containing recombinant DNA containing the target gene is obtained in this way, there are various barriers to expressing the gene if the gene is foreign to the host strain. It is known that [“Chemistry and Biology” 18.110~
(1978)) its expression is very difficult.
コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属に属
する微生物を宿主として用い、これに該宿主に対して外
来性である目的遺伝子またはベクターを含む組換え体D
NAを導入して該目的遺伝子の形質を発現させた例は今
まで全く知られていない。Recombinant D using a microorganism belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium as a host and containing a target gene or vector foreign to the host.
Until now, there has been no known example of expressing the trait of the target gene by introducing NA.
コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属に属
する微生物を宿主とする組換えDNA技法においても、
これら微生物中で自律複製し、選択可能な表現型を有し
、多(の遺伝子のクローニングに用いうるベクター系の
造成と、効率のよい形質転換系の確立が必要である。さ
らに上記したような障壁の解消方法の確立が必要である
。In recombinant DNA techniques using microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium as hosts,
It is necessary to construct a vector system that autonomously replicates in these microorganisms, has a selectable phenotype, and can be used for cloning multiple genes, and to establish an efficient transformation system. It is necessary to establish a method to eliminate barriers.
本発明者らは先にコリネバクテリウム属またはブレビバ
クテリウム属に属する微生物中で自律複製し、選択可能
な表現型と適当なりローニング部位を有するプラスミド
ベクターを造成する一方効率の高い形質転換系を開発し
た〔特願昭56−58186(特開昭57−18379
9) 、同56−58187 (特開昭57−1864
92) 、同56−65777 (特開昭57−186
489) )。The present inventors previously constructed a plasmid vector that replicates autonomously in microorganisms belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium and has a selectable phenotype and a suitable loning site, while developing a highly efficient transformation system. developed
9), 56-58187 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-1864)
92), 56-65777 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-186)
489) ).
そこで本発明者らは該プラスミドベクターに既に知られ
ているインビトロにおけるDN八へ換え技法(U、S、
Patent 4,237,224)を用い、アミノ
酸の生合成に関与する外来性遺伝子を含むDNAvfr
片を連結し、開発した形質転換系を用いてコリネバクテ
リウム・グルタミクムし一22株またはその誘導株を形
質転換したところ、該外来性遺伝子が該宿主中で形質を
発現され、アミノ酸などの有用物質の生産の増大に利用
することができることを見出し本発明を完成するに至っ
た。Therefore, the present inventors used the already known in vitro DN8 modification technique (U, S,
Patent 4,237,224), DNAvfr containing a foreign gene involved in amino acid biosynthesis
When the fragments were ligated and the developed transformation system was used to transform Corynebacterium glutamicum strain 122 or its derivatives, the foreign gene was expressed in the host, producing useful amino acids, etc. The present invention was completed based on the discovery that the present invention can be used to increase the production of substances.
以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
本発明は少な(とも一種の遺伝子を含むDNA断片とベ
クターDNAとの組換え体で、かつ両DNAの少なくも
一方が宿主菌株に対して外来性である組換え体DNAを
用いコリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属
に属する微生物から選ばれる宿主菌株を形質転換して得
られる形質転換株を培地に培養し、該遺伝子の形質を発
現させる方法を提供する。The present invention uses recombinant DNA, which is a recombinant of a DNA fragment containing one type of gene and a vector DNA, and in which at least one of both DNAs is foreign to the host strain, to produce Corynebacterium spp. Alternatively, the present invention provides a method for culturing a transformed strain obtained by transforming a host strain selected from microorganisms belonging to the genus Brevibacterium in a medium, and expressing the trait of the gene.
本発明に用いる遺伝子を含むDNA断片としては、真核
生物、原核生物、ウィルス、バタテリオファージまたは
プラスミドに由来し少なくとも一種の完全な遺伝子を含
むDNA断片があげられる。DNA fragments containing genes used in the present invention include DNA fragments derived from eukaryotes, prokaryotes, viruses, batatteriophages, or plasmids and containing at least one complete gene.
真核生物に由来する遺伝子としては哺乳類とくにヒトの
インターフェロン、インンユリン、生長ホルモンなどの
ベブタイドをコードする遺伝子などがあげられる。原核
生物に由来する遺伝子としては細菌とくにエッシェリヒ
ア属、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、
バチルス属またはスタフィロコッカス属に属する細菌の
菌株に由来する遺伝子で、細胞の代謝、と(に合成活性
に関与する遺伝子などがあげられる。細胞の代謝または
合成活性とは、アミノ酸、ビタミン、核酸または抗生物
質などの合成ならびにその合成に関与する代謝系を意味
し、本発明においてはアミノ酸とくにグルタミン酸、リ
ジン、スレオニン、ヒスチジンまたはトリプトファンの
生合成活性が好適にあげられる。Examples of genes derived from eukaryotes include genes encoding bebutides such as interferon, inulin, and growth hormone in mammals, particularly humans. Genes derived from prokaryotes include bacteria, especially Escherichia, Corynebacterium, Brevibacterium,
Genes derived from bacterial strains belonging to the genus Bacillus or Staphylococcus include genes involved in cellular metabolism and synthetic activity. Alternatively, it refers to the synthesis of antibiotics, etc., and the metabolic system involved in the synthesis, and in the present invention, biosynthetic activity of amino acids, particularly glutamic acid, lysine, threonine, histidine, or tryptophan, is preferably mentioned.
また目的とするベブタイド、蛋白質などのアミノ酸組成
が知られているときは、相当するDNAを合成して用い
ることもできる。DNA合成方法はたとえば、K、 I
takura et LL 5cience 191.
1056(+977>に記載の方法に従って行なうこと
ができる。Furthermore, when the amino acid composition of the target bebutide, protein, etc. is known, the corresponding DNA can also be synthesized and used. Examples of DNA synthesis methods include K, I
takura et ll 5science 191.
1056 (+977)>.
本発明に用いるベクターとしては、宿主菌と和合性(c
ompatible)で自律増殖できるものでなくては
ならない。具体例としては本発明者らがコリネバクテリ
ウム属に属する微生物から採取した、または採取したも
のを誘導して造成したpcGl〔特願昭56−1810
1(特開昭57−134500) ) 、ρCG2〔特
願昭56−133557 (特開昭58−35197)
) 、pCG4〔特願昭56−58186 (特開昭5
7−183799) )、pCε53、pCε54、p
cGll、pcBloL +)εthrlなどがあげら
れる。The vector used in the present invention must be compatible with the host bacterium (c
It must be able to reproduce autonomously. As a specific example, the present inventors have collected pcGl from a microorganism belonging to the genus Corynebacterium, or produced it by inducing the collected microorganism [Patent Application No. 1810-1983]
1 (Japanese Patent Application No. 57-134500) ), ρCG2 [Patent Application No. 56-133557 (Japanese Patent Application No. 58-35197)
), pCG4 [Japanese Patent Application No. 56-58186
7-183799) ), pCε53, pCε54, p
Examples include cGll, pcBloL +)εthrl, and the like.
これらプラスミドを保有する菌株はそれぞれ下記の寄託
番号で工業技術院微生物工業技術研究所ならびに米国ア
メリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託さ
れている。Bacterial strains harboring these plasmids have been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology and the American Type Culture Collection under the following deposit numbers.
プラスミド FERlJ−P 八TCCp
CG 1 5865
3]808p CG 2
5954 31832p CG
4 5939
31830p CE54
39019p CG 11
39022p
CBlot
39020pεthr 1
39021好適にはρ
CGII 、 pCE54が用いられる。pcGllは
本発明者らが先に開示〔特願昭56−18101(特開
昭57−134500) ] LLたプラスミドで、
コリネバクテリウム・グルタミクム225−57 (^
TCC31808、FERM−P5865)から分離さ
れたプラスミドρCGIにおける制限酵素8glのただ
一つの切断部位に、コリネバクテリウム・グルタミクム
225−250 (^TCC31830、FERM−P
5939)から分離されたプラスミドpCG4のストレ
プトマイシンおよび/またはスペクチノマイシン耐性(
Sm”/5pec”)遺伝子を含むBamHI断片を両
者の同一接着末端を利用して結合させたプラスミドであ
る。Plasmid FERlJ-P 8TCCp
CG 1 5865
3] 808p CG 2
5954 31832p CG
4 5939
31830p CE54
39019p CG 11
39022p
CBlot
39020pεthr 1
39021 preferably ρ
CGII, pCE54 is used. pcGll is a LL plasmid that was previously disclosed by the present inventors [Japanese Patent Application No. 56-18101 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-134500)].
Corynebacterium glutamicum 225-57 (^
Corynebacterium glutamicum 225-250 (TCC31830, FERM-P
Streptomycin and/or spectinomycin resistance (
This is a plasmid in which a BamHI fragment containing the Sm''/5pec'' gene is joined using the same cohesive ends of both.
ρCG11 は、分子量的6.8Kbのプラスミドで単
一な制限部位としてBgi’ll、Pst Iを有しS
m”/5pec’の表現型を与える。ρCG11 is a plasmid with a molecular weight of 6.8 Kb and has Bgi'll and Pst I as single restriction sites.
It gives a phenotype of m''/5pec'.
pEC54は次のようにして作成することができる。pEC54 can be created as follows.
まず、p(:G2をその保存菌コリネバクテリウム・グ
ルタミクム225−218株(FERM−P5954
、^TCC31832)の培養菌体から特願昭56−1
33557 (特開昭58−35197)に開示した方
法で、pG^22をその保有大腸菌の培養菌体から通常
用いられる方法で濃縮単離する。両プラスミドDNAを
各分子中1箇所の切断点をもつ制限酵素たとえばpst
Iで完全消化して直鎖状化した後、プラスミド分子の
両端に単鎖として突き出た同一接着末端で両DNA分子
の連結した和合分子を生成させるためにT4ファージD
NAリガーゼを作用させる。このDNA混成物中からの
両プラスミド分子の和合連結した組換え体プラスミドの
取得は、−旦、pG^22に由来する薬剤耐性で選択さ
れるコリネバクテリウム属あるいはブレビバクテリウム
属菌種の形質転換株を分離し、これら形質転換株の保有
するプラスミドを解析することによって達成される。First, p(:G2
, ^TCC31832) from cultured bacterial cells, patent application 1982-1
33557 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-35197), pG^22 is concentrated and isolated from cultured cells of E. coli harboring it by a commonly used method. Both plasmid DNAs are digested with a restriction enzyme having one cut point in each molecule, such as pst.
After complete digestion with I and linearization, T4 phage D was used to generate a conjugate molecule in which both DNA molecules were linked with the same cohesive end protruding as a single strand from both ends of the plasmid molecule.
Let NA ligase act. Obtaining a recombinant plasmid in which both plasmid molecules are conjugated and linked from this DNA mixture is carried out by first obtaining the characteristics of Corynebacterium or Brevibacterium species selected for drug resistance derived from pG^22. This is achieved by isolating transformed strains and analyzing the plasmids possessed by these transformed strains.
DNA混成物による形質転換は、本発明者らが先に開示
したコリネバクテリウム属およびブレビバクテリウム属
菌種のプロトプラストを使用する形質転換法〔特願昭5
6−58187(特開昭57−186492)および特
願昭55−65777(特開昭57−186489)
)により実施することができる。選択に用いる薬剤はp
c^22に由来する薬剤耐性遺伝子のうち、pGA22
との連結部位となるため挿入不活化されるアンピシリン
耐性遺伝子を除いた他の耐性遺伝子に対応するテトラサ
イクリン(Tc) 、クロラムフェニコール(Cm)あ
るいはカナマイシン(Km)を使用すればよい。形質転
換株はD N A無添加系で受容菌プロトプラストが正
常細胞へ復帰増殖できない濃度の薬剤(通常、テトラサ
イクリン0.4−1.6■/ml、クロラムフェニコー
ル2.5−5 g/mIJ6よびカナマイシン100−
800x/ml)を含む高張寒天培地上で復帰するコロ
ニーを分離するか、あるいは、−旦非選択的に再生培地
上で正常細胞に復帰増量させた後にかき集め、この再懸
濁液を受容菌正常細胞が生育できない濃度の薬剤(通常
、テトラサイクリン0.5−4 g/i+Lクロラムフ
ェニコール2−15爬/mlおよびカナマイシン2−2
5q/it)を含む寒天培地上で生育するコロニーを分
離することによって得られる。テトラサイクリン、クロ
ラムフェニコールあるいはカナマイシン耐性(Tc’、
Cm”、 Km”とそれぞれいう)により選択された
形質転換株の中には、pG^22由来の他の薬剤耐性形
質をも同時に獲得しているものがある。Transformation with a DNA hybrid can be carried out using a transformation method using protoplasts of Corynebacterium and Brevibacterium species previously disclosed by the present inventors [Patent Application No. 5]
6-58187 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-186492) and Japanese Patent Application No. 55-65777 (Unexamined Japanese Patent Application No. 57-186489)
) can be implemented. The drug used for selection is p
Among the drug resistance genes derived from c^22, pGA22
Tetracycline (Tc), chloramphenicol (Cm), or kanamycin (Km) corresponding to resistance genes other than the ampicillin resistance gene, which is inserted and inactivated because it serves as a linkage site with the ampicillin resistance gene, may be used. The transformed strain is prepared in a DNA-free system and treated with drugs (usually tetracycline 0.4-1.6 g/ml, chloramphenicol 2.5-5 g/ml) that do not allow the recipient protoplasts to revert to normal cells and proliferate. mIJ6 and kanamycin 100-
Either isolate the reverting colonies on hypertonic agar containing 800x/ml) or - scrape them after non-selectively repopulating them to normal cells on regeneration medium and mix this resuspension with normal recipient cells. Concentrations of drugs in which cells cannot grow (usually tetracycline 0.5-4 g/i + chloramphenicol 2-15 g/ml and kanamycin 2-2
5q/it) by isolating colonies growing on an agar medium containing 5q/it). Tetracycline, chloramphenicol or kanamycin resistance (Tc',
Among the transformed strains selected by Cm" and Km", some have also acquired other drug resistance traits derived from pG^22.
こうして得られる形質転換株の保有するプラスミドDN
Aは、本発明者らが特願昭55−18101(特開昭5
7−134500)および特願昭56−65777(特
開昭57−186489> に開示した方法で培養菌体
から単離精製でき、さらに各種制限酵素で消化して生成
するDNA断片をアガロースゲル電気泳動で解析する常
法により構造を知ることができる。Plasmid DNA possessed by the thus obtained transformed strain
A was filed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 55-18101 (Japanese Unexamined Patent Publication No.
7-134500) and Japanese Patent Application No. 56-65777 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-186489), the DNA fragments can be isolated and purified from cultured bacterial cells, and the DNA fragments produced by digestion with various restriction enzymes can be subjected to agarose gel electrophoresis. The structure can be known by the usual method of analysis.
形質転換株の一株から分離されたプラスミドでpCE5
4である。pCE5 is a plasmid isolated from one of the transformed strains.
It is 4.
pCE54は大きさ約14.5Kbのプラスミドで、単
一制限部位としてEcoRI 、 Sal I SSm
a I 5Xho 1などを有し、Tc”、 C+n”
、にCの表現型を与える。pCE54 is a plasmid approximately 14.5 Kb in size with EcoRI, Sal I SSm as single restriction sites.
a I 5Xho 1 etc., Tc", C+n"
, gives the phenotype of C.
Xho IはKm”遺伝子中にあり、いわゆる挿入不活
化(DNA断片の挿入により当該表現型の発現が妨げら
れる現象)による選択も可能である。Xho I is located in the Km'' gene, and selection by so-called insertional inactivation (a phenomenon in which expression of the relevant phenotype is prevented by insertion of a DNA fragment) is also possible.
プラスミド保有菌株からのプラスミドの採取は、たとえ
ば特願昭56−18101(特開昭57−134500
)、同56−58186(特開昭57−183799)
および同56133557 (特開昭58−35197
)に記載の方法に従って行えばよい。Collection of plasmids from plasmid-carrying strains is described, for example, in Japanese Patent Application No. 56-18101 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-134500).
), 56-58186 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-183799)
and 56133557 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-35197
) may be carried out according to the method described in .
遺伝子を含むDNA断片とベクターD N Aとの組換
え体の作製は、公知の試験管内組換えDNA技法を駆使
することにより実施できる。A recombinant of a DNA fragment containing a gene and a vector DNA can be produced by making full use of known in vitro recombinant DNA techniques.
試験管内のDNA組換えは、通常、目的の遺伝子を含む
供与体DNAとベクターDNAの切断と再結合により行
われる。DNAの切断は、制限酵素を用いれば容易にで
きる。試験管内組換えに使われる制限酵素は生物種を問
わずすべての2本鎖DNA上で特定の塩基配列部分を認
識し切断する。In vitro DNA recombination is usually performed by cutting and recombining donor DNA containing the gene of interest and vector DNA. DNA can be easily cut using restriction enzymes. Restriction enzymes used for in vitro recombination recognize and cleave specific base sequences on all double-stranded DNA, regardless of biological species.
その塩基配列は、制限酵素の種類により異なっている。The base sequence differs depending on the type of restriction enzyme.
従って適当な制限酵素を使用することにより目的の遺伝
子は発現機能を損うことなく一つのDNA切断片として
切り出される。同一制限酵素により切断された供与体D
’NAとベクターDNAの切断片の末端構造は同一構造
をもち、ある種の制限酵素の場合には1本鎖が突き出た
接着末端を与え、別の制限酵素では、平滑末端を与える
。いずれの末端であれ同一制限酵素で切断する限り供与
体DNAの切断片とベクターDNAの切断片は、T4フ
ァージD N Aリガーゼにより連結することができる
。Therefore, by using an appropriate restriction enzyme, the gene of interest can be excised as a single DNA fragment without impairing its expression function. Donor D cleaved by the same restriction enzyme
The end structures of the cut fragments of NA and vector DNA have the same structure; some restriction enzymes give cohesive ends with a single strand protruding, and other restriction enzymes give blunt ends. As long as both ends are cleaved with the same restriction enzyme, the cut fragments of donor DNA and vector DNA can be ligated using T4 phage DNA ligase.
両DNAを異なる制限酵素で切断した場合も、例えば、
接着末端をDNAポリメラーゼで修復して2本鎖として
、平滑末端になおしてから結合したり、ターミナルトラ
ンスフェラーゼで相捕的なホモポリマーを付与して接着
末端としてから結合したり、あるいは、ある種の制限酵
素切断部位を含んだ合成オリゴヌクレオチドリンカーを
連結させてから、その内部を切断して接着末端を作って
から結合させることができる。これらの連結法により目
的の遺伝子を含むDNA断片とベクターD N A切断
片の組換え体が生成する。Even when both DNAs are cut with different restriction enzymes, for example,
Cohesive ends can be repaired with DNA polymerase to make double strands and blunt ends before ligation, terminal transferase can be used to add a complementary homopolymer to create sticky ends before ligation, or some type of Synthetic oligonucleotide linkers containing restriction enzyme cleavage sites can be ligated and then internally cut to create cohesive ends before ligation. By these ligation methods, a recombinant of a DNA fragment containing the gene of interest and a vector DNA fragment is generated.
リガーゼ反応により目的の組換え体以外に他の組換え体
も生成するが、目的の組換え体を取得するにはこのDN
A混成液を用いてコリネバクテリウム属またはブレビバ
クテリウム属菌種を直接形質転換し、目的の遺伝子の遺
伝情報に由来する遺伝形質を付与された形質転換株を選
択分離し、その培養菌体から抽出単離することによって
達成できる。コリネバクテリウム属またはブレビバクテ
リウム属菌種を直接形質転換しないで例えば大腸菌のよ
うな他の微生物の宿主ベクター系にて目的の遺伝子を−
Hクローン化し、しかる後にコリネバクテリウム属また
はブレビバクテリウム属菌種のベクターとの組換え体を
試験管内で作製してからコリネバクテリウム属またはブ
レビバクテリウム属菌種を形質転換し前記と同様に形質
転換株を選択分離しても組換え体を取得できる。In addition to the desired recombinant, other recombinants are generated by the ligase reaction, but in order to obtain the desired recombinant, this DN
Corynebacterium or Brevibacterium species are directly transformed using the mixed solution A, and a transformed strain endowed with genetic traits derived from the genetic information of the target gene is selected and isolated, and the cultured bacterial cells are isolated. This can be achieved by extraction and isolation from Instead of directly transforming Corynebacterium or Brevibacterium species, the gene of interest can be transformed into host-vector systems of other microorganisms, such as E. coli.
After that, a recombinant with a vector of a Corynebacterium or Brevibacterium species is produced in vitro, and then a Corynebacterium or Brevibacterium species is transformed in the same manner as above. Recombinants can also be obtained by selectively separating transformed strains.
組換え体製造のためには下記文献の記載が広く応用でき
る。For recombinant production, the descriptions in the following documents can be widely applied.
S、N、Cohen、 v、L al U、S、P
atent 4.237,224、 遺伝子操作実験
法〔高木康敬編著、講談社サンエンティフィック (1
980) ) 、Method in Enzymol
ogy68、 Recomb+nant DN、A e
dited by Ray Wu、 Academic
Press 1979
本発明の宿主微生物としては、コリネバクテリウム属ま
たはブレビバクテリウム属に属しDNA取り込み能を有
する菌株ならばいかなる菌株を用いてもよい。好適には
本発明者らが先に特願昭56151464 (特開昭5
8−56678)において開示したリゾチーム感受性微
生物を用いる。具体的な菌株の一例としては次の菌株が
あげられる。S,N,Cohen,v,L al U,S,P
Atent 4.237, 224, Genetic Manipulation Experimental Method [edited by Yasutaka Takagi, Kodansha Sun Entific (1)
980) ), Method in Enzymol
ogy68, Recomb+nant DN, A e
Dited by Ray Wu, Academic
Press 1979 As the host microorganism of the present invention, any strain belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium and having the ability to take up DNA may be used. Preferably, the present inventors first filed Japanese Patent Application No. 5,615,1464 (Japanese Unexamined Patent Application No. 5,615,1464
8-56678) is used. Specific examples of bacterial strains include the following strains.
寄託番号
FεRIJ−P ATC[:
コリネバクテリウム・グルタミクム L−155946
31834コリネバクテリウム・ハーキエリス L−1
03594731866プレビバクテリウム・デイバリ
カラム L−204594831867プレビバクテー
乃ム・ラクトプアーメンタム L−312594931
868宿主微生物の組換え体DNAによる形質転換はl
)培養細胞からのプロトプラストの調製、2)プロトプ
ラストの組換え体DNAによる形質転換処理、3)プロ
トプラストの正常細胞への復帰再生と形質転換株の選択
、からなる工程にて行われる。具体的方法の例を以下に
示す。Deposit number FεRIJ-P ATC [: Corynebacterium glutamicum L-155946
31834 Corynebacterium hakieris L-1
03594731866 Previbacterium daylicolumn L-204594831867 Previbacterium lactoparmentum L-312594931
868 Transformation of host microorganisms with recombinant DNA
This process is carried out in the following steps:) preparation of protoplasts from cultured cells, 2) transformation of protoplasts with recombinant DNA, and 3) regeneration of protoplasts into normal cells and selection of transformed strains. Examples of specific methods are shown below.
■)培養細胞からのプロトプラストの調製プロトプラス
ト形成は、微生物を細胞壁溶解酵19ゾチームに感受性
にする条件下で増殖させ、この培養細胞を高張液中でリ
ゾチーム作用させ細胞壁を溶解除去することによって行
われる。微生物をリゾチーム感受性型細胞にするには各
種細胞壁合成阻害剤が用いられる。例えば、微生物培養
の対数増殖期の中途で生育を抑制しないかあるいは半抑
制する濃度のペニシリンを添加し、さらに数世代増殖さ
せることによって微生物細胞をリゾチーム感受性にする
ことができる。■) Preparation of protoplasts from cultured cells Protoplast formation is performed by growing microorganisms under conditions that make them sensitive to the cell wall lytic enzyme 19zozyme, and then treating the cultured cells with lysozyme in a hypertonic solution to dissolve and remove the cell wall. . Various cell wall synthesis inhibitors are used to convert microorganisms into lysozyme-sensitive cells. For example, microbial cells can be made sensitive to lysozyme by adding penicillin at a concentration that does not inhibit or semi-inhibit growth in the middle of the logarithmic growth phase of microbial culture and allowing the culture to grow for several generations.
このとき使用する培地は微生物が増殖できる培地であれ
ばよく、例えば栄養培地NB(粉末ブイヨン20g、酵
母エキス5gを純水11に含み、pH7,2に調整した
培地)あるいは半合成培地SSM〔グルコース10g、
′IH,CI! 4 g、尿素2g、酵母エキスI
g、に)12PO41g、 KJPOs 3g1!、I
gCfi・6H200,4gS peso4’7H2o
10mg、 Mn5Oa’4−61’1z00、
2 mg、 ZnSO44H200,9mgq Cu5
O<・5HzOo、 4 mgsNa2B40t’1(
ILOo、o 9mg、 (NHJg!J(hOz<’
4Ha00、04 mg、ビオチン30■、サイアミン
塩酸塩lff1gを水lI!に含み、pH7,2に調整
した培地〕などが用いられる。The medium used at this time may be any medium that allows microorganisms to grow, such as nutrient medium NB (medium containing 20 g of powdered broth and 5 g of yeast extract in 11 parts of pure water, adjusted to pH 7.2) or semi-synthetic medium SSM [glucose 10g,
'IH, CI! 4 g, urea 2 g, yeast extract I
g, to) 12PO41g, KJPOs 3g1! , I
gCfi・6H200,4gS peso4'7H2o
10mg, Mn5Oa'4-61'1z00,
2 mg, ZnSO44H200,9mgq Cu5
O<・5HzOo, 4 mgsNa2B40t'1(
ILOo,o 9mg, (NHJg!J(hOz<'
4Ha00,04 mg, biotin 30■, thiamine hydrochloride lff1g in water lI! A culture medium containing 100% of the total number of microorganisms and adjusted to a pH of 7.2] is used.
この培地に微生物を接種し、振盪培養する。Microorganisms are inoculated into this medium and cultured with shaking.
比色計によって660nmにおける吸光度(00)を測
定し対数増殖期の初期(OD=0.1〜0.4)に培養
液中0.1〜2.0単位/mlの濃度になるようにペニ
シリンGなどのペニシリン類を添加する。培養をさらに
続けて、ODが0.3〜0.5に増加したところで細胞
を集菌しS3M培地で洗浄する。次いで細胞を適当な高
張培地、例えばPFM培地(33M2倍希釈液中にシヨ
糖0.4 M、 MgC12・6H200,01Mを含
み、pH7,0〜8.5に調整した培地)あるいはRC
G培地〔グルコース5g1カゼイン加水分解物5g、酵
母エキス25g1に2HPO43,5g、 KH2PO
41,5g、 lJgcL・6H200,41gpes
ot・7Hz010mg、 1JnsO4・4−6Hz
0 2 mg、 ZnSOs・711.0 0.9 m
g、 Cu5O<4L00.4 mg、 Na2LOi
−10LIIIO,09mg、(NH4)aMOtOy
a・4N200.04 mg、ビオチン30d1サイア
ミン塩酸塩2II1g、コハク酸二ナトリウム1.35
gを水1rに含み、pH7,0〜8.5に調整した培地
〕に再懸濁する。この細胞懸濁液に最終濃度0.2〜1
0mg/ml となるようにリゾチームを加え30〜3
7℃で反応する。プロトプラスト化は反応時間が進むに
つれて進行し、その経過は光学顕微鏡で観察できる。顕
@鏡下でほとんどの細胞がプロトプラスト化されるに要
する時間は、細り包培養時の添加ペニシリン濃度および
用いるリゾチームの濃度によって変わるが、前記条件に
て3〜24時間である。Measure the absorbance (00) at 660 nm using a colorimeter, and add penicillin to the culture medium at a concentration of 0.1 to 2.0 units/ml at the beginning of the logarithmic growth phase (OD = 0.1 to 0.4). Add penicillins such as G. The culture is further continued, and when the OD increases to 0.3 to 0.5, the cells are harvested and washed with S3M medium. The cells are then cultured in a suitable hypertonic medium, such as PFM medium (medium containing 0.4 M sucrose and 200,01 M MgC12.6H in a 33M 2-fold dilution solution, adjusted to pH 7.0 to 8.5) or RC.
G medium [glucose 5g1 casein hydrolyzate 5g, yeast extract 25g1, 2HPO43.5g, KH2PO
41.5g, lJgcL・6H200,41gpes
ot・7Hz010mg, 1JnsO4・4-6Hz
0 2 mg, ZnSOs・711.0 0.9 m
g, Cu5O<4L00.4 mg, Na2LOi
-10LIIIO, 09mg, (NH4)aMOtOy
a・4N 200.04 mg, biotin 30d1 thiamine hydrochloride 2II 1g, disodium succinate 1.35
resuspended in a medium containing 1 liter of water and adjusted to pH 7.0 to 8.5. Add this cell suspension to a final concentration of 0.2-1.
Add lysozyme to 0mg/ml and add 30~3
React at 7°C. Protoplast formation progresses as the reaction time progresses, and its progress can be observed using an optical microscope. The time required for most of the cells to become protoplasts under a microscope varies depending on the concentration of penicillin added during follicle culture and the concentration of lysozyme used, but is 3 to 24 hours under the above conditions.
生成したプロトプラストは低張条件で破裂列するので、
プロトプラストの形成度は低張条件で生残する正常細胞
の残存度で間接的に知ることができる。通常、正常細胞
はりゾチーム処理供試正常細胞の約10−4の残存度に
抑えることができる。The generated protoplasts undergo rupture array under hypotonic conditions, so
The degree of protoplast formation can be indirectly determined by the degree of remaining normal cells that survive under hypotonic conditions. Normally, the residual level of normal cells can be suppressed to about 10-4 of normal cells treated with lysozyme.
このようにして調製したプロトプラストは適当な高張寒
天培地上でコロニー形成能(再生能)を有する。この寒
天培地としては栄養培地、半合成培地あるいは数種類の
アミノ酸を補充した合成培地に0.3〜0.8Mコハク
酸ニナトリウムおよび0.5〜6%ポリビニルピロリド
ン(分子l110.000あるいは40.000 ’)
を含有させたものが好適に用いられる。The protoplasts prepared in this manner have the ability to form colonies (regenerate) on an appropriate hypertonic agar medium. The agar medium is a nutrient medium, a semi-synthetic medium, or a synthetic medium supplemented with several types of amino acids, with 0.3 to 0.8 M disodium succinate and 0.5 to 6% polyvinylpyrrolidone (110.000 or 40.000 molecules). ')
Those containing the following are preferably used.
通常、半合成培地RCGP培地CRCG培地に3%のポ
リビニルピロリドン(分子110.000>と1,4%
の寒天を添加した培地、pH7,2)を用いることがで
きる。培養は25〜35℃で行うのが好ましい。Usually, semi-synthetic medium RCGP medium CRCG medium contains 3% polyvinylpyrrolidone (molecules 110.000> and 1.4%
A medium supplemented with agar, pH 7.2) can be used. Cultivation is preferably carried out at 25-35°C.
再生コロニーの出現が認められるのに要する培養日数は
菌株により差があるが、釣菌できるまでの大きさ1こな
るのは10〜14日である。The number of culture days required for the appearance of regenerated colonies varies depending on the strain, but it takes 10 to 14 days for the colonies to reach the size of one colony.
RCGP培地でのプロトプラストの再生は菌種、培養中
途ペニシリン添加濃度およびリゾチーム処理濃度によっ
て異なるが、リゾチーム処理供試正常細胞あたり101
〜10−4の効率である。The regeneration of protoplasts in RCGP medium varies depending on the bacterial species, the concentration of penicillin added during culture, and the concentration of lysozyme treatment, but the regeneration rate is 101 per normal cell sample treated with lysozyme.
The efficiency is ~10-4.
2)プロトプラストへの組換え体DNAによる形質転換
プロトプラストへの組換え体DNAの取り込みは細胞が
プロトプラスト状態を保持できる高張液中でプロトプラ
ストと組換え体DNAとを混合し、これにDNA取り込
み媒介作用のあるポリエチレングリコール(PEG、平
均分子量1,540〜6.000)あるいはポリビニル
アルコール(PVA、重合度500〜1,500)と二
価金属陽イオンを加えて処理することによって行われる
。高張条件を与える安定化剤としては、微生物のプロト
プラストの保持に一般に使われるものでよく、例えばシ
ョ糖やコハク酸二ナトリウムを用いることができる。P
EGおよびPVAの使用可能な濃度範囲は最終濃度で各
々5〜60%、1〜20%である。二価金属陽イオンは
最終濃度1〜100mMのCa”、Mg”、Mn”、B
a”Sr″2などが効果的で単独あるいは併用すること
ができる。処理の温度は0〜25℃が好適である。2) Transformation of protoplasts with recombinant DNA Uptake of recombinant DNA into protoplasts involves mixing protoplasts and recombinant DNA in a hypertonic solution that allows cells to maintain a protoplast state, and adding a DNA uptake-mediated effect to this. This is carried out by adding a divalent metal cation to polyethylene glycol (PEG, average molecular weight 1,540 to 6,000) or polyvinyl alcohol (PVA, degree of polymerization 500 to 1,500). Stabilizers that provide hypertonic conditions may be those commonly used to maintain protoplasts of microorganisms, such as sucrose or disodium succinate. P
Usable concentration ranges for EG and PVA are 5-60% and 1-20% final concentration, respectively. Divalent metal cations include Ca'', Mg'', Mn'', and B at final concentrations of 1 to 100 mM.
a"Sr"2 etc. are effective and can be used alone or in combination. The temperature of the treatment is preferably 0 to 25°C.
3)プロトプラストの正常細胞への復帰再生と形質転換
株の選択
組換え体D N Aで形質転換処理したプロトプラスト
の再生は、前記のプロトプラストの再生と同様に、コハ
ク酸二ナトリウムとポリピロリドンを含有する高張寒天
培地(例えばRCGP培地)上にプロトプラストを塗布
し、正常細胞が生育できる温度、一般に25〜35℃で
培養することによって行われる。形質転換株は供与体D
NAに由来する遺伝子が菌に付与する形質について選択
することによって取得できる。この特徴的形質獲得に基
づく選択は、高張寒天培地上で再生と同時に行ってもよ
く、あるいは−旦非選択的に再生させてから再生正常細
胞を集め普通の低張寒天培地上で行ってもよい。3) Regeneration of protoplasts back to normal cells and selection of transformed strains Regeneration of protoplasts transformed with recombinant DNA is similar to the regeneration of protoplasts described above, using disodium succinate and polypyrrolidone. Protoplasts are spread on a hypertonic agar medium (for example, RCGP medium) and cultured at a temperature at which normal cells can grow, generally 25 to 35°C. The transformed strain is donor D
It can be obtained by selecting for the trait that a gene derived from NA imparts to the fungus. Selection based on the acquisition of characteristic traits may be carried out simultaneously with regeneration on a hypertonic agar medium, or it may be carried out on a normal hypotonic agar medium after non-selective regeneration and then the regenerated normal cells are collected. good.
本発明における具体的に好適な宿主菌株として示したリ
ゾチーム感受性菌株を用いる場合には形質転換は上記工
程1)におけるペニシリン処理を行なわずに単に培養増
殖させた細胞を直接リゾチーム処理する以外は上記工程
1)〜3)と同様に行えばよい。リゾチーム感受性微生
物を用いる場合の形質転換株は再生菌あたり1O−4〜
1O−6の高頻度で得られる。When using a lysozyme-sensitive strain shown as a specifically preferred host strain in the present invention, the transformation is carried out in the steps described above except for directly treating cells that have been cultured and grown without penicillin treatment in step 1) above. The same steps as 1) to 3) may be performed. When using lysozyme-sensitive microorganisms, the transformed strain is 10-4 to 10-4 per regenerating microorganism.
Obtained at a high frequency of 10-6.
形質転換株は通常の栄養培地に培養することにより導入
した組換え体DNAの形質を発現させることができる。The transformed strain can express the characteristics of the introduced recombinant DNA by culturing it in a conventional nutrient medium.
組換え体DNAに遺伝子DNAまたはベクターDNA由
来の性質が付与されている場合は、その性質にあわせて
培地に薬剤を補給するときもある。If the recombinant DNA has properties derived from genetic DNA or vector DNA, the culture medium may be supplemented with a drug depending on the properties.
本発明の形質発現方法により生産されるアミノ酸などの
有用物質の採取は、発酵液からのこれらの物質を採取す
る常法により行なわれる。Collection of useful substances such as amino acids produced by the method for expressing the characteristics of the present invention is carried out by a conventional method of collecting these substances from a fermentation liquid.
本発明によりコリネバクテリウム属、ブレビバクテリウ
ム属微生物におけるアミノ酸、核酸、ビタミン、抗生物
質、酵素、ペブタイド、蛋白質の生産性の増大または新
たな生産性の付与が可能となった。また微生物の代謝活
性を強化し、基質の利用能を増大させ、新たな代謝活性
を与え、新しい基質の利用性を与えるなどの製造法の改
良も可能になった。The present invention has made it possible to increase or provide new productivity for amino acids, nucleic acids, vitamins, antibiotics, enzymes, peptides, and proteins in microorganisms of the genus Corynebacterium and Brevibacterium. It has also become possible to improve the production method by enhancing the metabolic activity of microorganisms, increasing their substrate utilization, providing new metabolic activity, and providing new substrate utilization.
さらに本発明における特徴は、異種遺伝子あるいは外来
性の組換えDNAをコリネバクテリウム属またはブレビ
バクテリウム属微生物において発現させるのに成功した
点にある。すなわち、実施例に示すような大腸閑のスレ
オニンオペロン、フォスホエノールピルビン酸カルボキ
シラーゼ<ppc>遺伝子、枯草菌およびブドウ状球菌
で発現する遺伝子ptlBll(1(にegg+ns
K、M、、 et al、、 Proc、 Natl^
cad、 Sci、、 [1,S、A、 h 1423
(1978) )のカナマイシン耐性遺伝子、コリネバ
クテリウム・グルタミクムのリジン生合成に関与する遺
伝子、ブレビバクテリウム・フラブムのアンスラニレー
ト合成酵素遺伝子がコリネバクテリウム属菌において発
現した。A further feature of the present invention is that a heterologous gene or exogenous recombinant DNA has been successfully expressed in a microorganism of the genus Corynebacterium or Brevibacterium. Specifically, the threonine operon of the large intestine, the phosphoenolpyruvate carboxylase <ppc> gene, the gene ptlBll(1(in egg+ns) expressed in Bacillus subtilis and Staphylococcus
K, M, et al, Proc, Natl^
cad, Sci,, [1, S, A, h 1423
(1978)), a gene involved in lysine biosynthesis from Corynebacterium glutamicum, and an anthranilate synthase gene from Brevibacterium flavum were expressed in Corynebacterium genus bacteria.
例示したいずれの遺伝子も単にコリネバクテリウム・グ
ルタミクムのプラスミドに連結した形で導入されており
、コリネバクテリウム・グルタミクムで発現させるため
の特殊な操作は施していない。また、遺伝子を含むDN
A断片を、コリネバクテリウム・グルタミクムのプラス
ミドに対して、いずれの向きに連結しても、コリネバク
テリウム・グルタミクム内で発現することから、コリネ
バクテリウム・グルタミクムは、導入された遺伝子の転
写・翻訳の開始点を正確に認識し、転写・翻訳を遂行で
きる機能をもつことが明白である。周知のように全ての
遺伝子は、正確に転写・翻訳が開始されるために必要な
塩基配列のレベルで類似性のある部位を有していること
を考慮すると、コリネバクテリウム・グルタミクムは、
例示した遺伝子以外の遺伝子の転写・翻訳開始点をも認
識して発現しうることが容易に推察される。All of the exemplified genes were simply introduced in the form of a ligation to a Corynebacterium glutamicum plasmid, and no special manipulation was performed to express them in Corynebacterium glutamicum. In addition, DN containing the gene
No matter which direction the A fragment is ligated to the Corynebacterium glutamicum plasmid, it will be expressed in Corynebacterium glutamicum. It is clear that it has the ability to accurately recognize the starting point of translation and carry out transcription and translation. Considering that all genes have similar sites at the base sequence level that are necessary for accurate initiation of transcription and translation, Corynebacterium glutamicum
It is easily inferred that transcription/translation initiation sites of genes other than the exemplified genes can also be recognized and expressed.
グルタミン酸高生産能を有するいわゆるグルタミン酸生
産菌は、主な菌学的性質を同じ(しているにもかかわら
ず、産業上の重要性から各研究者により、種々の1名が
付されており属名までもコリネバクテリウム属あるいは
ブレビバクテリウム属などさまざまである。しかしなが
ら、これらの菌群は、細胞壁のアミノ酸構成やDNAの
塩基組成が画一的であることから、同一の菌種であるこ
とが指摘されていた。さらに、最近、これらの菌種間に
は、70〜80%以上のDNAの相同性があることが明
らかにされ、非常に近縁な微生物であることが明白であ
る〔にomatsu、 Y、 :Report of
theFermentat+ve Re5earch
Ins【1tute、 No、55. 1(19
8Q) 、および5uzuki、に、、 Kanek
o、 T、、 and Komagata。The so-called glutamate-producing bacteria, which have a high glutamate production ability, have the same main mycological properties (although they have been given different names by different researchers due to their industrial importance) Even their names vary, such as the genus Corynebacterium and Brevibacterium. However, these bacterial groups are the same species because the amino acid composition of their cell walls and the base composition of their DNA are uniform. Furthermore, it has recently been revealed that there is more than 70-80% DNA homology between these bacterial species, making it clear that they are very closely related microorganisms. niomitsu, Y, :Report of
theFermentat+ve Re5earch
Ins [1tute, No, 55. 1 (19
8Q), and 5uzuki, , Kanek
o, T,, and Komagata.
K、 : Int、J、5yst、 Bacte
riol、、31. 131(1981)参照〕。本明
細書では組換えDNA実験に使用できる宿主が規制され
ているため、本発明の有用性はコリネバクテリウム・グ
ルタミクムL−22の誘導株を宿主として示したが上記
の事実を踏まえれば、グルタミン酸生産菌全般にそのま
ま適用できることが容易に類推される。組換え体DNA
がこれら菌種において安定に保持され、発現されるため
にはDNAの相同性など宿主菌の性質に右ける若干の相
違は問題でなく、これら菌種が当該プラスミドの自律I
11と導入遺伝子の発現を可能にする機能を有していれ
ばよい。しかるに、これらの菌種がこの両機能を共有し
ていることは、本発明者らが、先に開示〔特願昭56−
58186(特開昭57−183799) ) したコ
リネバクテリウム・グルタミクム225−250から分
離され、ストレプトマイシンおよび/またはスペクチノ
マイシン耐性遺伝子を有するプラスミドpCG4がコリ
ネバクテリウム属およびブレビバクテリウム属菌種など
、グルタミン酸生産菌内で同じく復製でき、また、その
耐性遺伝子が発現される〔特願昭56−58187(特
開昭57−186492) )ことから明らかである。K, : Int, J, 5yst, Bacte
riol,,31. 131 (1981)]. In this specification, since hosts that can be used in recombinant DNA experiments are regulated, the usefulness of the present invention was shown using a derived strain of Corynebacterium glutamicum L-22 as a host. It can be easily inferred that this method can be applied directly to all production bacteria. recombinant DNA
In order for the plasmid to be stably maintained and expressed in these bacterial species, slight differences depending on the characteristics of the host bacteria such as DNA homology are not a problem;
11 and a function that enables expression of the introduced gene. However, the fact that these bacterial species share both of these functions was previously disclosed by the present inventors [Patent Application No.
Plasmid pCG4, which is isolated from Corynebacterium glutamicum 225-250 and has a streptomycin and/or spectinomycin resistance gene, is used to isolate Corynebacterium and Brevibacterium species, etc. This is clear from the fact that it can be similarly reproduced in glutamic acid-producing bacteria, and its resistance gene is expressed [Japanese Patent Application No. 56-58187 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-186492)].
従って、本発明を適用し得る宿主菌としては、コリネバ
クテリウム・グルタミクムに限らず、コリネバクテリウ
ム属およびブレビバクテリウム属閑種を含むグルタミン
酸生産菌全てが包括される。Therefore, host bacteria to which the present invention can be applied include not only Corynebacterium glutamicum but also all glutamic acid-producing bacteria including the genus Corynebacterium and the genus Brevibacterium.
以下に本発明の実施例を示す。Examples of the present invention are shown below.
実施例1. リジン生産菌コリネバクテリウム・グルタ
ミクムATCC21543のリジン生合成に関与する遺
伝子のコリネバクテリウム・グルタミクムでのクローン
化と、その遺伝子の発現を利用したコリネバクテリウム
・グルタミクムによるリジンの生産:
(1) コリネバクテリウム・グルタミクム^TCC
21543の染色体DNAとベクターpcG11の調!
!:コリネバクテリウム・グルタミクム^TCC130
32から誘導され、リジンアナログであるS−(2−ア
ミノエチル)−システィン(以下AECと略す)に耐性
を有するリジン生産性変異株コリネバクテリウム・グル
タミクム^TCC21543の染色体D N Aを次の
ようにして抽出単離する。Example 1. Cloning of the gene involved in lysine biosynthesis of the lysine-producing bacterium Corynebacterium glutamicum ATCC21543 in Corynebacterium glutamicum and production of lysine by Corynebacterium glutamicum using the expression of the gene: (1) Corynebacterium glutamicum Bacterium glutamicum^TCC
Chromosomal DNA of 21543 and vector pcG11!
! : Corynebacterium glutamicum ^TCC130
The chromosomal DNA of Corynebacterium glutamicum^TCC21543, a lysine-producing mutant strain derived from 32 and resistant to the lysine analog S-(2-aminoethyl)-cysteine (hereinafter abbreviated as AEC), was determined as follows. Extract and isolate.
40 Qml半合成培地SSM[グルコース20g1(
NH4) 2S0410 g、尿素3g、酵母エキスI
g、KH,Po、 1 g、 !JgCL−6L00
.4 g、 Fe50.−711,010mg1!Jn
SO4−4−611,Oo、 2 mg、 Zn5O+
4H*00.9mg、CuS口4’5H200,421
g、 Na、B4O1−1011200,09mg、
(Nl(4) iM(h口7.・4HffO0,04
■、ピオチン30μg1サイアミン塩酸塩lagを水1
1に含みl]H7,2に調整した培地〕にスレオニンを
100 g/mlとなるように補った培地に種培養を接
種して30℃で振盪培養する。東京光電比色計で660
nmにおける吸光度(0口)を測定し、ODo、2にな
った時点で培養液中0.5単位/m Iの濃度となるよ
うにベニンリンGを添加する。さらに培養を継続しOD
約0.6になるまで生育させる。40 Qml semi-synthetic medium SSM [Glucose 20g1 (
NH4) 2S0410 g, urea 3 g, yeast extract I
g, KH, Po, 1 g, ! JgCL-6L00
.. 4 g, Fe50. -711,010mg1! Jn
SO4-4-611, Oo, 2 mg, Zn5O+
4H*00.9mg, CuS mouth 4'5H200,421
g, Na, B4O1-1011200,09mg,
(Nl(4) iM(h口7.・4HffO0,04
■, Piotin 30μg 1 thiamine hydrochloride lag 1 water
The seed culture was inoculated into a medium prepared by adding threonine to a concentration of 100 g/ml, and cultured with shaking at 30°C. 660 on Tokyo Photoden Colorimeter
The absorbance at nm (0 mouth) is measured, and when the ODo reaches 2, Beninrin G is added to the culture medium to a concentration of 0.5 units/m I. Continue culturing and OD
Grow until approximately 0.6.
培養液から菌体を集菌し、TBS緩衝液〔0,03Mト
リス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(以下トリスと
略す) 、0.005M巳DTA、 0.05MNaC
/ : pH8,0)で洗浄後、リゾチーム液(25%
ショ塘、0.IMNaCl、0.05M)リス、0,8
mg 7m Iリゾチーム:pH8,0以下同じ) l
Qmlに懸濁し37℃で4時間反応させる。集菌した菌
体から斉藤らのi法1”5aito、 )1.et a
上: Biochim。Collect bacterial cells from the culture solution and add to TBS buffer [0.03M tris(hydroxymethyl)aminomethane (hereinafter abbreviated as Tris), 0.005M DTA, 0.05M NaC.
/: After washing with pH 8,0), lysozyme solution (25%
Shoutang, 0. IMNaCl, 0.05M) Lis, 0.8
mg 7m I lysozyme: pH 8.0 or less) l
Suspend in Qml and react at 37°C for 4 hours. From the collected bacteria, Saito et al.
Top: Biochim.
[1iophys、 Acta、 72 、619(1
963) )に従って高分子染色体DNAを単離する。[1iophys, Acta, 72, 619 (1
Polymeric chromosomal DNA is isolated according to 963).
一方、ベクタープラスミドとして用いるρCGIIは、
コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株の誘導法
LAI(13のpcGll保有株LA103/pCG
11(ATCC39(122)から次のようにして単離
する。On the other hand, ρCGII used as a vector plasmid is
Induction method for 22 strains of Corynebacterium glutamicum LAI (13 pcGll-bearing strains LA103/pCG
11 (ATCC39 (122)) as follows.
400mINB培地(粉末ブイヨン20g、酵母エキス
5gを水11に含みpF17.2に調整した培地)で3
0℃で振盪培養しOD約0.7になるまで生育させる。3 with 400 mINB medium (medium containing 20 g of powdered bouillon and 5 g of yeast extract in 11 parts of water and adjusted to pF 17.2).
Culture with shaking at 0°C until the OD reaches approximately 0.7.
菌体を集菌し、TES緩衝液で洗浄後、リゾチーム液I
Q+nlに懸濁し、37℃で2時間反応させる。反応液
に5M NaC12,4ml、0.5MEDT^(pH
8,5) 0.6+++l、4%ラウリル硫酸ナトリ
ウムと0.7MNaC1からなる溶液4.4mlを順次
添加し、緩やかに混和してから氷水中に15時間置く。After collecting the bacteria and washing with TES buffer, lysozyme solution I
Suspend in Q+nl and react at 37°C for 2 hours. Add 12.4ml of 5M NaC and 0.5MEDT^ (pH
8,5) Add 4.4 ml of a solution consisting of 0.6+++l, 4% sodium lauryl sulfate and 0.7 M NaCl in sequence, mix gently, and then place in ice water for 15 hours.
溶菌物全体を遠心管に移し4℃で60分間、69、40
0 x gの遠心分離にかけ上澄液を回収する。Transfer the entire lysate to a centrifuge tube and incubate at 4°C for 60 min.
Centrifuge at 0 x g and collect the supernatant.
これに重量百分率10%相当のポリエチレングリコール
(PEG) 6.000 (牛丼化学薬品社製)を加え
、静かに混和して溶解後、氷水中に置く。lO時間後1
.500 x gで10分間遠心分離してペレットを回
収する。TES緩衝緩衝液5警lえてペレットを静かに
再溶解してから1.5 mg/mlエチジウムブロマイ
ド2.Qmlを添加し、これに塩化セシウムを加えて静
かに溶解し密度を1.580に合わせる。この溶液を1
05.000 x g 、 18℃で48時間超遠心分
離にかける。この密度勾配遠心により共有結合で閉じら
れた環状のDNAは、紫外線照射することによって遠心
チューブ中下方の密度の高いバンドとして見出される。Add polyethylene glycol (PEG) 6.000 (manufactured by Gyudon Chemical Co., Ltd.) equivalent to 10% by weight to this, mix gently to dissolve, and then place in ice water. After lO hours 1
.. Collect the pellet by centrifugation at 500 x g for 10 minutes. Gently redissolve the pellet in TES buffer for 5 minutes and then add 1.5 mg/ml ethidium bromide to 2. Add Qml, add cesium chloride to this and gently dissolve to adjust the density to 1.580. Add this solution to 1
Ultracentrifuge at 05.000 x g for 48 hours at 18°C. The circular DNA covalently closed by this density gradient centrifugation is found as a high-density band in the lower part of the centrifugation tube by irradiation with ultraviolet light.
このバンドを注射器で遠心チューブの側面から抜きとる
ことによってJ)CGII DNAが分離される。次い
で分画液を等容量のイソプロピルアルコール液〔容ff
i百分率90%イソプロピルアルコール、10%TES
媛衡液(この混液中に飽和溶解量の塩化セシウムを含む
)〕で5回処理してエチジウムブロマイドを抽出除去し
、しかる後にTBS緩衝液に対して透析する。J) CGII DNA is separated by extracting this band from the side of the centrifuge tube with a syringe. Next, the fractionated solution was diluted with an equal volume of isopropyl alcohol solution [volume ff
i percentage 90% isopropyl alcohol, 10% TES
Ethidium bromide is extracted and removed by treatment five times with Himeiboshi solution (this mixed solution contains a saturated amount of cesium chloride), and then dialyzed against TBS buffer.
(2) コリネバクテリウム・グルタミクムATCC
21543のリジン生合成に関与する遺伝子のクローン
化
上記で調製したpcG11プラスミドDNA3■を含む
制限酵素BglU用反応液(10mMトリス塩酸、7m
M MgCL 、60mM NaCj!、7mM 2
−メルカプトエタノール、pH7,5) 60tllに
6単位のBgII[(宝酒造社!l)を添加し、37℃
で60分間反応後65℃で10分間加温して反応を停止
する。一方コリネバクテリウム・グルタミクムATCC
21543の染色体DNA8■を含む制限酵素Ram)
I I反応液(lomM l−リス塩酸、7mM Mg
CL 。(2) Corynebacterium glutamicum ATCC
Cloning of genes involved in lysine biosynthesis of 21543 Reaction solution for restriction enzyme BglU (10mM Tris-HCl, 7mM Tris-HCl, 7mM
M MgCL , 60mM NaCj! , 7mM2
-Mercaptoethanol, pH 7.5) 6 units of BgII [(Takara Shuzo Co., Ltd.!) was added to 60 tll, and the mixture was heated at 37°C.
After reacting for 60 minutes at 65°C, the reaction is stopped by heating at 65°C for 10 minutes. On the other hand, Corynebacterium glutamicum ATCC
Restriction enzyme Ram containing chromosomal DNA 8■ of 21543)
I I reaction solution (lomM l-lith hydrochloric acid, 7mM Mg
CL.
100mM NaC1,2IIIM2−メルカプトエタ
ノール、0.01%ウシ血清アルブミン、pH8,0)
140薦に4単位のBamHIを添加し、37℃で6
0分間反応後、65℃で10分間加温して反応を停止さ
せる。100mM NaCl,2IIIM2-mercaptoethanol, 0.01% bovine serum albumin, pH 8,0)
Add 4 units of BamHI to 140 ml and incubate at 37°C for 6
After reacting for 0 minutes, the reaction is stopped by heating at 65° C. for 10 minutes.
雨滴化物を混合し、T41Jガーゼ用緩衝液(トリス塩
酸660m1J、 MgCL 66mM 、ジチオス
レイトール100m&l 、 pH7,6) 40A+
’、ATP(5mM) 40m、T4リガーゼ(宝酒造
社製、1単位/ρ)0.3jtI!および)12012
hj!を加え、12℃で16時間反応させる。この混合
物をTBS緩衝液で飽和したフェノール400.dで2
回抽出し、TBS緩衝液に対して透析してフェノールを
除外する。Mix the raindrops and add T41J gauze buffer (Tris-HCl 660ml, MgCL 66mM, dithiothreitol 100ml, pH 7,6) 40A+
', ATP (5mM) 40m, T4 ligase (Takara Shuzo Co., Ltd., 1 unit/ρ) 0.3jtI! and) 12012
hj! and react at 12°C for 16 hours. This mixture was saturated with 400% phenol in TBS buffer. d for 2
Extract twice and dialyze against TBS buffer to remove phenol.
このリガーゼ反応混合物を、コリネバクテリウム・グル
タミクムし一22株から誘導させたΔEC感受性のLP
4株の形質転換に供する。This ligase reaction mixture was applied to ΔEC-sensitive LP derived from Corynebacterium glutamicum strain 122.
4 strains are used for transformation.
形質転換はLP4株のプロトプラストを用いて行なう。Transformation is performed using protoplasts of the LP4 strain.
LP4株の種培養をNB培地に植菌し30℃で振盪培養
する。OD O,6になった時点で集菌し、該細胞をR
CGP培地〔グルコース5g。A seed culture of LP4 strain is inoculated into NB medium and cultured with shaking at 30°C. When the OD reached 6, the cells were collected and the cells were
CGP medium [glucose 5g.
カザミノ酸5g、酵母エキス2.5g、に、HPo。casamino acid 5g, yeast extract 2.5g, HPo.
3、5 g、 KHiPOn 1.5 gSMgCj!
2・6t+、o O,41g 、 FeSO4’7Hz
010mg、 Mn5O*・4”6H202ff1g、
2nSOa’7Hz0 0.9 mg、 (NHJa
Mo70*s・4H200,04mg、ビオチン30J
tg、サイアミン塩酸塩2mg、コハク酸二ナトリウム
135 g 、ポリビニルピロリドン(分子遣1000
0) 30 gを水11に含む培地〕に1mg/mlの
りゾチームを含む液(pH7,6)に約10’細胞/m
Iとなるように懸濁し、L型試験管に移して30℃で
5時間緩やかに振盪反応してプロトプラスト化する。3.5 g, KHiPOn 1.5 gSMgCj!
2・6t+, o O, 41g, FeSO4'7Hz
010mg, Mn5O*・4”6H202ff1g,
2nSOa'7Hz0 0.9 mg, (NHJa
Mo70*s・4H200.04mg, biotin 30J
tg, thiamine hydrochloride 2 mg, disodium succinate 135 g, polyvinylpyrrolidone (molecular weight 1000
0) About 10' cells/m in a solution (pH 7.6) containing 1 mg/ml of Norizozyme in a medium containing 30 g in 11 parts of water]
The suspension was transferred to an L-shaped test tube and subjected to gentle shaking reaction at 30°C for 5 hours to form protoplasts.
このプロトプラスト菌液Q、5mlを小試験管にとり2
500 X gで5分間遠心分離しT S M C緩衝
液(10mM塩化マグネシウム、30mM塩化カルシウ
ム、5QmM )リス、4QQ+nMショ糖、pH7,
5)1mlに再懸濁して遠心洗浄後、TSIJC緩衡液
Q、1mlに再懸濁する。この菌液に2倍高濃度のTS
!AC緩衝液と上記リガーゼ反応DNA混合物のl対l
混合液1004を加えて混和し、次いでTSMC緩衝液
中に20%P E G6.000を含む液Q、3mlを
添加して混合する。3分後、RCGP培地(pH7,2
) 2mlを添加し、2.500 X gで5分間遠心
分離にかけて上澄み液を除去し、沈降したプロトプラス
トを1mlのRCGP培地に懸濁してから0.2111
1をスベクチノマイシン400 Jtg/mlを含むR
CGP寒天培地(RCGP培地に1.4%寒天を含む培
地、pH7,2>に塗抹し、30℃で7日間培養する。Take 5 ml of this protoplast bacterial solution Q into a small test tube 2
Centrifuge at 500 x g for 5 minutes and mix with T SMC buffer (10mM magnesium chloride, 30mM calcium chloride, 5QmM), 4QQ + nM sucrose, pH 7,
5) Resuspend in 1 ml, centrifuge and wash, then resuspend in 1 ml of TSIJC buffer Q. This bacterial solution contains 2 times higher concentration of TS.
! 1:1 of AC buffer and the above ligase reaction DNA mixture
Mixture 1004 is added and mixed, and then 3 ml of solution Q containing 20% PEG 6.000 in TSMC buffer is added and mixed. After 3 minutes, add RCGP medium (pH 7,2
), remove the supernatant by centrifugation at 2.500 × g for 5 min, suspend the sedimented protoplasts in 1 ml of RCGP medium, and then centrifuge at 2.500 × g for 5 min.
1 containing Svectinomycin 400 Jtg/ml
Plate on CGP agar medium (RCGP medium containing 1.4% agar, pH 7.2) and culture at 30°C for 7 days.
寒天培地上に生育した菌全量をかき集め生理食塩水で洗
浄後、1mlの生理食塩水に懸濁する。The entire amount of bacteria grown on the agar medium is collected, washed with physiological saline, and then suspended in 1 ml of physiological saline.
この菌液をスレオニン2mg/ml 、A[iC2+n
g/mlおよびストレプトマイシン12.5■/m I
相当を含有する最少寒天培地M1[グルコース10g1
NH4H2PO41g 、 KCj! 0.2 g
S’、4gSO4・7H200,2g 、 Fe5o
44t+2o 10mg、!JnSOn・4〜611
20062mg % In5L ・TN 200−9
mg−、CuSO4・5820 o、 4 mg 5N
a2B40i’1OH200,09mg、 (NHs
)Jot口2.・4H200、04mg、ビオチン50
xSp−アミノ安息香酸2.5mg、サイアミン塩酸塩
1mg、寒天16gを水2中に含みpH7,2に調整し
た培地〕上に再塗布して30℃で3日培養する。出現し
たコロニーの中からABC,スベクチノマイシンおよび
ストレプトマイシンに耐性の株が得られる。This bacterial solution was mixed with threonine 2mg/ml, A[iC2+n
g/ml and streptomycin 12.5 ■/m I
Minimal agar medium M1 containing the equivalent [glucose 10 g 1
NH4H2PO41g, KCj! 0.2 g
S', 4gSO4・7H200,2g, Fe5o
44t+2o 10mg,! JnSOn・4~611
20062mg% In5L・TN 200-9
mg-, CuSO4・5820o, 4 mg 5N
a2B40i'1OH200.09mg, (NHs
) Jot mouth 2.・4H200, 04mg, biotin 50
A medium containing 2.5 mg of xSp-aminobenzoic acid, 1 mg of thiamine hydrochloride, and 16 g of agar in 2 parts of water and adjusted to pH 7.2] was recoated and cultured at 30°C for 3 days. Strains resistant to ABC, svectinomycin and streptomycin are obtained from the colonies that appear.
これらの形質転換株の保有するプラスミドは、前記のp
cGllを単離したのと同様の方法で単離される。これ
らのプラスミドD N A 1■を用い、pcGll上
に切断部位のある制限酵素ECORIで完全消化後、ア
ガロースゲル電気泳動で解析し、生成断片の和から分子
量を同定した。分子量は同一アガロースゲル上で同時に
泳動したラムダファージDNAの制限酵素旧ndlI[
消化で生成する分子量既知の各断片の泳動距離で描かれ
る標準曲線に基づいて算定する。形質転換株の一株から
得られたプラスミドpAec 5は分子! 10.7K
bでpcGll のBgf■切断部位に3.9KbのD
NA断片が挿入された組換え体プラスミドである。The plasmid possessed by these transformed strains is the above-mentioned p
It is isolated in the same manner as cGll was isolated. Using these plasmid DNA 1■, it was completely digested with the restriction enzyme ECORI having a cleavage site on pcGll, and then analyzed by agarose gel electrophoresis, and the molecular weight was determined from the sum of the generated fragments. The molecular weight is calculated using the restriction enzyme old ndlI [
The calculation is based on a standard curve drawn by the migration distance of each fragment of known molecular weight produced by digestion. The plasmid pAec 5 obtained from one of the transformed strains is a molecule! 10.7K
In b, a 3.9 Kb D was added to the Bgf■ cleavage site of pcGll.
This is a recombinant plasmid into which an NA fragment has been inserted.
pAec5DNAを用い上記と同様な方法でP4株のプ
ロトプラストを形質転換しスベクチノマインン耐性で選
択される形質転換株は同時にへEC耐性形質を付与され
たEcoRIの切断様式で判定されるpAec 5と同
一のプラスミドを保有している。即ちpAec 5にコ
リネバクテリウム・グルタミクム^TCC21543の
ABC耐性形質を支配する遺伝子がクローン化されてい
ることが明らかである。pAec 5保育園株は米国ア
メリカン・タイプ・カルチャー・コレクションにcor
ynebacter iua+glutamiccun
K17 ATCC39032として寄託されている。The protoplasts of the P4 strain were transformed using pAec5 DNA in the same manner as above, and the transformed strain selected for subectinomain resistance was pAec5, which was determined by the cleavage pattern of EcoRI, which conferred EC resistance to the gene. They carry the same plasmid. That is, it is clear that the gene governing the ABC resistance trait of Corynebacterium glutamicum^TCC21543 has been cloned into pAec5. The pAec 5 nursery strain is included in the American Type Culture Collection.
ynebacter iua+glutamicun
It has been deposited as K17 ATCC39032.
(3) pAec 5保有株によるリジンの生産コリ
ネバクテリウム・グルタミクムし一22株から誘導され
たP4株のpAec 5保有株(ATCC39032)
と非保有株のリジン生産試験を行なう。NB寒天培地上
で生育させた菌を1白金耳ずつ5mMの生産培地PI(
グルコース100g、 0JHs)2so<24、5
g 、に82P04 1 g、 lJgso、・71(
200,4g。(3) Lysine production by pAec 5 strain P4 strain derived from Corynebacterium glutamicum strain 122 pAec 5 strain (ATCC39032)
A lysine production test will be conducted on non-holding strains. One platinum loop of bacteria grown on NB agar medium was added to 5mM production medium PI (
Glucose 100g, 0JHs)2so<24,5
g, ni82P04 1 g, lJgso, ・71(
200.4g.
Fe50<−711z010mg、 Mn5O*−4−
682010mg、ビオチン50刈、サイアミン塩酸塩
20hg、パントテン酸カルシウム500■、ニコチン
酸500Itg、大豆加水分解物10g1炭酸カルシウ
ム30gを水11に含みpH1,2に調整した培地〕の
入った試験管に植菌し30℃で75時間振盪培養する。Fe50<-711z010mg, Mn5O*-4-
682010mg, biotin 50g, thiamine hydrochloride 20hg, calcium pantothenate 500g, nicotinic acid 500g, soybean hydrolyzate 10g 1 calcium carbonate 30g in 11 parts water, adjusted to pH 1, 2] in a test tube containing the bacteria. and culture with shaking at 30°C for 75 hours.
培養後、培地中のL−’Jジン生成量を酸性−銅ニンヒ
ドリン反応を用いる比色法によって測定した結果を第」
表に示す。After culturing, the amount of L-'J gin produced in the medium was measured by a colorimetric method using an acidic-copper ninhydrin reaction.
Shown in the table.
第 1 表
菌 株 L−リジン生成遣(ig/ml
)
P−4
実施例2.大腸菌のスレオニン生合成に関与する遺伝子
のクローン化とその遺伝子の発現を利用したコリネバク
テリウム・グルタミクムによるスレオニンの生産:
(11大腸菌スレオニンオペロンを含有するDNA断片
のクローン化とコリネバクテリウム・グルタミクムへの
導入:
クローン化は大腸菌の宿主ベクター系にて実施する。ベ
クターとして用いたpG^22は本プラスミドを作製し
たアンらが用いている方法〔^n、 G、 et
al : J、 Bacter+o1.、
Iil、 400(1979) ]に従い、本
プラスミドを保有する大腸菌に一12株亜株の培養菌体
から単離する。供与DNAとなる高分子染色体DNAは
大腸菌に12株(ATCC23740)の培養菌体から
スミスのフェノール抽出法[S+n1th、 M、 G
、 : !Jethod 1nEnzy−+nolo
gy、 12. part A、 545(1967)
)に従って単離する。Table 1: Bacterial strain L-lysine production (ig/ml
) P-4 Example 2. Cloning of a gene involved in threonine biosynthesis in Escherichia coli and production of threonine by Corynebacterium glutamicum using the expression of the gene: (11) Cloning of a DNA fragment containing the Escherichia coli threonine operon and production of threonine by Corynebacterium glutamicum Introduction: Cloning is carried out in an E. coli host vector system. pG^22 used as a vector was prepared by the method used by Ahn et al. who created this plasmid [^n, G, et al.
al: J, Bacter+o1. ,
Iil, 400 (1979)], E. coli harboring this plasmid is isolated from cultured cells of 112 substrains. High-molecular chromosomal DNA, which serves as donor DNA, was extracted from cultured E. coli strains of 12 strains (ATCC23740) using Smith's phenol extraction method [S+n1th, M, G
, : ! Jethod 1nEnzy-+nolo
gy, 12. part A, 545 (1967)
).
pGA22プラスミドDNA4■を含む制限酵素旧nd
III反応液(lom!J )リス塩酸、7mM !J
gCl 2゜60mM NaCR、pt(7,5) 6
0mに0.4単位の旧ndll(宝酒造社製、6単位/
4)を添加し37℃で30分間反応後65℃で10分間
加温して反応を停止する。pGA22には2ケ所のHi
nd[[切断部位が存在するが、同一条件でHindl
ll消化した試料をアガロースゲル電気泳動で調べた結
果、−断片に切断されていることが確認される。別に、
染色体ON^8J1gを含む制限酵素Hindl]1反
応液140誠に4単位の旧ndlI[を添加し37℃で
60分間反応後65℃で10分間加温して反応を停止さ
せる。Restriction enzyme old nd containing pGA22 plasmid DNA 4■
III reaction solution (lom!J) Liss hydrochloric acid, 7mM! J
gCl 2°60mM NaCR, pt(7,5) 6
0.4 units of old ndll (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., 6 units/
4) was added and reacted at 37°C for 30 minutes, then heated at 65°C for 10 minutes to stop the reaction. There are two Hi positions in pGA22.
nd[[There is a cleavage site, but under the same conditions Hindl
As a result of agarose gel electrophoresis of the 11-digested sample, it was confirmed that it had been cleaved into - fragments. Separately,
Restriction enzyme Hindl containing 1 g of chromosome ON^8J] 1 reaction solution 140 minutes Add 4 units of old ndlI and react at 37°C for 60 minutes, then heat at 65°C for 10 minutes to stop the reaction.
画情化物を混合し、T4リガーゼ用緩衝液40ガ、^T
P(5mM) 40it1、T4リガーゼ0.3ttt
tおよびH,0120dを加え、12℃で16時間反応
させる。Mix the image chemical compound, add 40 g of T4 ligase buffer, ^T
P (5mM) 40it1, T4 ligase 0.3ttt
Add t and H,0120d and react at 12° C. for 16 hours.
この混合物をTESI衝液で飽和したフェノール400
4で2回抽出し、TES緩衝液に対して透析してフェノ
ールを除去する。This mixture was mixed with phenol 400 saturated with TESI buffer.
Extract twice with 4 and dialyze against TES buffer to remove phenol.
このリガーゼ反応混合物を大腸菌に一12株亜株GT−
3(J、 Bacteriol、 117. 13
3−143(1974) )(ホモセリンおよびジア
ミノピメリン酸要求性)の形質転換に供与する。This ligase reaction mixture was applied to E. coli strain 112 substrain GT-.
3 (J, Bacteriol, 117. 13
3-143 (1974)) (homoserine and diaminopimelic acid auxotrophy).
GT−3株のコンピテント・セル(DNA取り込み能を
有する菌株)はダジェルトらの方法〔口agert、
11.、 et LL : Gene、 6.
23(1979) )で調製する。即ち100xr
/mlとなるようにジアミノピメリン酸を補ったし培地
(バタトトリブトン10g、酵母エキス5gを水11に
含みpH7,2に調整した培地> 5gmlに植菌し、
000.6になるまで37℃で培養する。培養液を氷水
で10分間冷却してから遠心集菌する。冷却した0、1
M塩化カルシウム20m1に再懸濁し、0℃に20分間
置く。Competent cells (strains with DNA uptake ability) of the GT-3 strain were obtained using the method of Dagert et al.
11. , et LL: Gene, 6.
23 (1979)). i.e. 100xr
Inoculate 5 g ml of a culture medium (medium containing 10 g of Batatotributone and 5 g of yeast extract in 11 parts of water and adjusted to pH 7.2) supplemented with diaminopimelic acid so that the amount of
Culture at 37°C until the temperature reaches 000.6. Cool the culture solution with ice water for 10 minutes and collect the bacteria by centrifugation. Cooled 0,1
Resuspend in 20ml of M calcium chloride and place at 0°C for 20 minutes.
細胞を再遠心し、0.1 M塩化カルウシラム0.5m
lに懸濁し0℃で18時間置く。Resentrifuge the cells and add 0.5 m
1 and leave at 0°C for 18 hours.
塩化カルシウム処理した菌液400mに前記リガーゼ反
応混合物200〃を添加混合し、0℃に10分間置いて
から37℃で5分間加温する。次いでL培地9mlを添
加し、37℃で2時間振盪培養する。生理食塩水で2回
遠心洗浄後、12.5q/ml相当のカナマイシンを添
加したM9最少寒天培地(ブドウ糖2 g、 NH*C
7!1 g、 NaJP口46g1Kl12PO43g
SMgSO4・7N200. l gSCaCL・2H
2015a+g、サイアミン塩酸塩4IIIgおよび寒
天15gを水izに含み、pH7,2に調整した培地〉
に塗布し37℃で3日培養する。出現したただ一つのコ
ロニーは、アンピシリン254/ml、 クロラムフェ
ニコール25 u /m Iあるいはカナマイシン25
■/m lを含むし寒天培地上でも生育することが確認
される。200 mL of the above ligase reaction mixture was added to 400 ml of calcium chloride-treated bacterial solution, mixed, kept at 0°C for 10 minutes, and then heated at 37°C for 5 minutes. Next, 9 ml of L medium is added and cultured with shaking at 37°C for 2 hours. After centrifugal washing twice with physiological saline, M9 minimal agar medium (glucose 2 g, NH*C) supplemented with kanamycin equivalent to 12.5 q/ml.
7!1 g, NaJP mouth 46g1Kl12PO43g
SMgSO4・7N200. l gSCaCL・2H
2015a+g, a medium containing 4IIIg of thiamine hydrochloride and 15g of agar in water iz and adjusted to pH 7.2>
and cultured at 37°C for 3 days. The only colony that appeared was ampicillin 254/ml, chloramphenicol 25 u/ml I or kanamycin 25
It has been confirmed that it contains 1/ml and grows even on agar medium.
この形質転換株の培養菌体から上記(1)でpG^22
を単離したのと同一の方法によりプラスミドDNAを単
離する。このプラスミドDNAを用い制限酵素消化とア
ガロースゲル電気泳動で解析した結果、第1図にpGH
2として示した構造を有している。pG^22に挿入さ
れたDNA断片は既にクスーン化された大腸菌オベスン
含有DNA断片1:Co55art、 P、、 eL
al : !Jolec、 Gen、。From the cultured cells of this transformed strain, pG^22 was obtained in the above (1).
Plasmid DNA is isolated by the same method used to isolate plasmid DNA. This plasmid DNA was analyzed by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis. As a result, pGH
It has the structure shown as 2. The DNA fragment inserted into pG^22 is an E. coli Obesun-containing DNA fragment 1 that has already been converted to Co55art, P, eL.
al: ! Jolec, Gen.
Genet、 、 E電ヨ39 (1979)参照〕と
同一の制限酵素切断部位を有していることからpGH2
がスレオニンオペロンを含有することが確認される。pGH2 has the same restriction enzyme cleavage site as Genet, Edenyo 39 (1979)].
is confirmed to contain a threonine operon.
次にpcGllとpGH2の組換え体を作製する。まず
、pcGll とpGH2を各々Bgi、およびBam
HIで適正条件下完全消化する。各プラスミドDNA2
Jigを含む消化物を混合し、総容1200mに対して
T4リガーゼ用緩衝液40.d、A T P (5mM
)40JJI!、T4リガーゼ0.2ρおよびH,01
20mを加え12℃で16時間反応させる。この混合物
をTBS緩衝液で飽和したフェノール400威で2回抽
出しTBS緩衝液に対して透析してフェノールを除去す
る。続いて2倍高濃度のTSMC緩衝液と前記リガーゼ
反応混合物の1対1混合液100AI+を供与DNAと
して用い、実施例1(1)と同様な方法でコリネバクテ
リウム・グルタミクム上A201株(LA103の誘導
株、ホモセリン、ロイシン要求株)のプロトプラストを
形質転換した後、RCGP寒天培地に塗抹し、30℃で
6日間培養して再生増殖させる。寒天培地上全面に生育
した菌をかき集め、生理食塩水で遠心洗浄後、ロイシン
50■/mlを補充した最少寒天培地Ml上に再塗布し
て、30℃で3日間培養する。出現したコロニーの中か
らカナマイシン12.5■/mlあるいはスペクチノマ
イシン10hg/…1を含むNB寒天培地上で生育でき
る株が得られる。Next, a recombinant of pcGll and pGH2 is created. First, pcGll and pGH2 were converted to Bgi and Bam, respectively.
Digest completely with HI under appropriate conditions. Each plasmid DNA2
Mix the digest containing Jig and add 40.0ml of T4 ligase buffer to a total volume of 1200ml. d, ATP (5mM
)40JJI! , T4 ligase 0.2ρ and H,01
Add 20m and react at 12°C for 16 hours. The mixture is extracted twice with 400 ml of phenol saturated with TBS buffer and dialyzed against TBS buffer to remove phenol. Subsequently, Corynebacterium glutamicum strain A201 (LA103) was prepared in the same manner as in Example 1 (1) using 100AI+, a 1:1 mixture of twice as concentrated TSMC buffer and the ligase reaction mixture as donor DNA. After transforming the protoplasts of the derived strain, homoserine, and leucine auxotroph), they are spread on an RCGP agar medium and cultured at 30° C. for 6 days to regenerate and proliferate. The bacteria grown on the entire surface of the agar medium are collected, centrifuged and washed with physiological saline, then reapplied onto a minimal agar medium M1 supplemented with 50 μl/ml of leucine, and cultured at 30° C. for 3 days. From the colonies that appeared, strains capable of growing on NB agar medium containing 12.5 μg/ml of kanamycin or 10 hg/ml of spectinomycin were obtained.
これらの形質転換株から実施例1(1)記載のエチジウ
ムブロマイド、セシウムクロライド密度勾配遠心により
プラスミドを単離する。Plasmids are isolated from these transformed strains by ethidium bromide and cesium chloride density gradient centrifugation as described in Example 1 (1).
これらのプラスミドDNA0.5gを用い各種制限酵素
による単独消化および二種類の制限酵素による二重消化
で生成するDNA断片をアガロースゲル電気泳動で解析
し、分子量およびプラスミド分子中の各制限酵素切断部
位を同定する。−株から得られたプラスミドをpEth
r 1 と命名シタ、 制限酵素Pst I 、Eco
RI 、およびXho 1の切断部位で特徴づけられる
構造を第3図に示す。pEthr 1 はpcGllに
pGH2のスレオニンオペロンを含む、3amHI切断
片を結合した構造を有することが判明した。Using 0.5 g of these plasmid DNAs, the DNA fragments generated by single digestion with various restriction enzymes and double digestion with two types of restriction enzymes were analyzed by agarose gel electrophoresis, and the molecular weight and each restriction enzyme cleavage site in the plasmid molecule were determined. identify - the plasmid obtained from the strain pEth
Restriction enzyme Pst I, Eco
The structure characterized by the RI and Xho 1 cleavage sites is shown in FIG. pEthr 1 was found to have a structure in which a 3amHI fragment containing the threonine operon of pGH2 was bound to pcGll.
pH:thr I DNAを用いて、コリネバクテリウ
ム・グルタミクムLA103株を前記と同様に再形質転
換した結果、ホモセリン非要求性とカナマイシンおよび
スペクチノマイシン耐性形質が連関して導入され、それ
らの形質転換株は、各種制限酵素切断様式で特徴づけら
れるpEthr 1 と同一のプラスミドを保有してい
る。ホモセリンデヒドロゲナーゼの欠失に起因するLA
103株のホモセリン要求性がplEthr 1により
ホモセリン非要求性に復帰するのは、大腸菌ヌレオニン
オペロン上にあるホモセリンデヒドロゲナーゼが発現し
ているためにほかならない。As a result of re-transforming Corynebacterium glutamicum LA103 strain using pH:thr I DNA in the same manner as above, homoserine non-auxotrophy and kanamycin and spectinomycin resistance traits were introduced in combination, and these transformations The strain carries a plasmid identical to pEthr 1 characterized by various restriction enzyme cleavage modes. LA due to deletion of homoserine dehydrogenase
The reason why the homoserine auxotrophy of strain 103 is restored to homoserine non-auxotrophy by plEthr 1 is due to the expression of homoserine dehydrogenase located on the E. coli nureonine operon.
(2) p[!thr 1保有株の造成コリネバクテ
リウム・グルタミクムし一22株より誘導したスレオニ
ン生産菌、コリネバクテリウム・グルタミクムLA−1
06(メチオニン要求性、ABC耐性、α−アミノ−β
−ヒドロキシ吉草酸耐性)のpEthr 1保有株は、
LA−106のプロトプラストをpEthr 1で形質
転換することによって得られる。(2) p[! Creation of thr 1-bearing strain Corynebacterium glutamicum LA-1, a threonine-producing bacterium derived from 122 strains of Corynebacterium glutamicum
06 (methionine requirement, ABC resistance, α-amino-β
-Hydroxyvaleric acid resistant) pEthr 1 strain is
Obtained by transforming LA-106 protoplasts with pEthr1.
プロトプラストはLA−106株を半合成培地SSMに
10hg/ml相当のメチオニンを補った培地で培養し
、OD約0.6まで生育させた細胞を実施例1(2)と
同様な工程で処理することにより調製する。形質転換も
実施例1(2)と同様に行ないスペクチノマイシン40
0 鴻/m lを含むRCGP寒天培地上で選択して形
質転換株を取得する。For protoplasts, LA-106 strain is cultured in a semi-synthetic medium SSM supplemented with methionine equivalent to 10 hg/ml, and the cells grown to an OD of approximately 0.6 are treated in the same process as in Example 1 (2). Prepared by: Transformation was carried out in the same manner as in Example 1 (2), and spectinomycin 40
A transformed strain is obtained by selection on an RCGP agar medium containing 0 ml/ml.
pEthrl保有菌株は米国アメリカン・タイプ・カル
チャー・コレクションにCorynebacter i
umglutamicum K19^TCC39034
として寄託されている。The pEthrl-carrying strain is Corynebacter i in the American Type Culture Collection.
umglutamicum K19^TCC39034
It has been deposited as.
(3) pEthr l保有株によるスレオニンの生
産上記のようにして得たLA−106株のpEthr
1保有株(ATCC39034>と非保有株のスレオニ
ン生産試験を行なう。NB寒天培地上で生産させた菌を
1白金耳ずつ5+nlの生産培地P2(グルコース10
0 g、 (NHs)zso< 20g、 KIL、P
o、 0.5 g。(3) Production of threonine by pEthr l strain pEthr of LA-106 strain obtained as above
A threonine production test is carried out on the strain possessing 1 strain (ATCC39034>) and the strain not possessing the strain.One platinum loop of the bacteria produced on the NB agar medium was added to 5+nl of the production medium P2 (glucose 10
0 g, (NHs)zso< 20g, KIL, P
o, 0.5 g.
K2HPO40,5g、 Mg5O*’7LOig、
peso4・7H2゜10mg、 Mn5On・4〜6
H201010ll1ビオチン100埒、炭酸カルシウ
ム20g1メチオニン100mgを水1rに含みpH7
,2に調整した培地〕の入った試験管に植菌し30℃で
75時間振盪培養する。K2HPO40.5g, Mg5O*'7LOig,
peso4・7H2゜10mg, Mn5On・4~6
H201010ll1 contains 100 grams of biotin, 20 g of calcium carbonate, 100 mg of methionine in 1 liter of water, pH 7
The cells were inoculated into a test tube containing a culture medium adjusted to 2, and cultured with shaking at 30°C for 75 hours.
培養後、培養洲液をペーパークロマトグラフィーにかけ
ニンヒドリン発色後、比色定量してL−スレオニン生成
量を測定した。結果を第2表に示す。After culturing, the culture solution was subjected to paper chromatography to develop ninhydrin color, and the amount of L-threonine produced was measured by colorimetry. The results are shown in Table 2.
第 2 表
LA−106
6,1
LA −106/pEthr 1 13.4実施
例3、
大腸菌のフォスホエノールビルビン酸カルボキシラーゼ
(PPC)遺伝子を含む組換え体プラスミドを保有する
コリネバクテリウム・グルタミクムによるグルタミン酸
の生産:
(1)大腸菌のPPC遺伝子(本遺伝子は大腸菌でGl
u−をGlu+にすることが知られているグルタミン酸
生合成に関与する遺伝子である)を含有するDNA断片
のクローン化とコリネバクテリウム・グルタミクムへの
導入:
クローン化は大腸菌の宿主・ベクター系にて実施する。Table 2 LA-106 6,1 LA-106/pEthr 1 13.4 Example 3 Glutamic acid production by Corynebacterium glutamicum carrying a recombinant plasmid containing the phosphoenolpyruvate carboxylase (PPC) gene of Escherichia coli Production: (1) PPC gene of E. coli (this gene is Gl
Cloning of a DNA fragment containing a gene involved in glutamic acid biosynthesis known to convert u- to Glu+ and introduction into Corynebacterium glutamicum: Cloning was carried out into the E. coli host-vector system. Implemented.
ベクターとして用いたpBR322は実施例1(1)で
pGA22を調製したのと同一の方法で大腸菌に一12
株亜株の培養菌体から単離する。供与DNAとなる高分
子染色体DNAは実施例2(1)で大腸菌に一12株(
ATCC23740)から調製したものを使用する。pBR322 used as a vector was incubated with Escherichia coli using the same method used to prepare pGA22 in Example 1 (1).
Isolate from cultured bacterial cells of substrains. The high-molecular chromosomal DNA serving as the donor DNA was injected into Escherichia coli strain 112 (1) in Example 2 (1).
ATCC 23740) is used.
pBR322プラスミドDNA34および染色体DNA
9埒を含む制限酵素5all用反応液(lQmM )リ
ス塩酸、?+nM !JgCI12.100mM Na
CR。pBR322 plasmid DNA34 and chromosomal DNA
Reaction solution for restriction enzyme 5all (1QmM) containing 9 grams of Lis-HCl, ? +nM! JgCI12.100mM Na
C.R.
7TIIM 2−メルカプトエタノール、0.01%
ウシ血清アルブミン、pt17.5 > 200AI+
にIO小単位5all(宝酒造社製)を添加し、37℃
で60分間反応後、65℃で10分間加温して反応を停
止させる。この混合消化物に741Jガーゼ用緩衝液4
0β、A T P (5mM) 4に、 T 4リガー
ゼ0.4廣および水120mを加え、12℃で16時間
反応させる。この混合物をTBS[i液で飽和したフェ
ノール400mで2回抽出し、TES緩衝液に対して透
析しフェノールを除去する。7TIIM 2-Mercaptoethanol, 0.01%
Bovine serum albumin, pt17.5 > 200AI+
5all IO small units (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) were added to 37°C.
After reacting for 60 minutes at 65°C, the reaction is stopped by heating at 65°C for 10 minutes. Add 4 liters of 741J gauze buffer to this mixed digest.
0β, ATP (5 mM), 0.4 ml of T 4 ligase and 120 ml of water are added, and the mixture is reacted at 12° C. for 16 hours. The mixture is extracted twice with 400 m of phenol saturated with TBS [i-liquid] and dialyzed against TES buffer to remove phenol.
このリガーゼ反応混合物を大腸菌に一12株亜株PPC
2CGIansdorff、 N、、 Genetic
s、 51. 167(1965)] (arg−,t
hr−、1eu−、has−、Ttu−、PPC−。This ligase reaction mixture was injected into E. coli and 12 substrains PPC.
2CGIansdorff, N., Genetic
s, 51. 167 (1965)] (arg-,t
hr-, 1eu-, has-, Ttu-, PPC-.
ST’)の形質転換に供する。PPC2株のコンピテン
ト・セルは2mg/ml のグルタミン酸を補ったし培
地で培養し、実施例2(1)で6T−3株のコンピテン
ト・セルを得たのと同様に調製する。形質転換は前記リ
ガーゼ反応混合物200JL1を使用し、実施例2(1
)と同様に行う。L培地9mlを添加し、37℃で2時
間振盪培養して形質発現させる。次いで生理食塩水で2
回遠心洗浄後、アルギニン、スレオニン、ロイシン、ヒ
スチジン各50 ttg /m lを補ったM9最少寒
天培地に塗布し、37℃で3日間培養する。出現したコ
ロニーをアンピシリン25 M /m lあるいはテト
ラサイタリン25 M /m 1を含むし寒天培地上に
レプリカし、37℃で24時間培養してアンピシリン耐
性でテトラサイタリン感受性のものを選び出す。ST'). Competent cells of the PPC2 strain are cultured in a medium supplemented with 2 mg/ml glutamic acid, and prepared in the same manner as in Example 2 (1) to obtain competent cells of the 6T-3 strain. The transformation was carried out using the ligase reaction mixture 200JL1 described in Example 2 (1).
). Add 9 ml of L medium and culture with shaking at 37° C. for 2 hours to express the expression. Then, with physiological saline
After centrifugation and washing, the mixture is spread on M9 minimal agar medium supplemented with 50 ttg/ml each of arginine, threonine, leucine, and histidine, and cultured at 37°C for 3 days. The colonies that appear are replicated onto an agar medium containing 25 M/ml of ampicillin or 25 M/ml of tetracytalline, cultured at 37°C for 24 hours, and those resistant to ampicillin and sensitive to tetracytalline are selected.
これらの形質転換株の培養菌体から前記と同様の方法で
プラスミドDNAを単離する。形質転換株の一株から得
られたプラスミドppc lを制限酵素消化とアガロー
スゲル電気泳動で解析した結果、p8R322のSal
l切断部位に4.4にbのDNA断片が挿入されたゲ
ノムサイズ8.8にbの組換え体プラスミドであること
が判明した。Plasmid DNA is isolated from the cultured cells of these transformed strains in the same manner as described above. As a result of analysis of the plasmid ppcl obtained from one of the transformed strains by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis, it was found that the Sal of p8R322
It turned out to be a recombinant plasmid with a genome size of 8.8 and b, in which a DNA fragment of 4.4 and b was inserted into the l cleavage site.
このpPC1プラスミドを用いてPPC2株を前記と同
様な方法で形質転換し、アンピシリン耐性で選択される
形質転換株は全てグルタミン酸非要求性で、制限酵素切
断様式で特徴づけられるpPC1と同一構造のプラスミ
ドを保有している。このことはPPC1プラスミド上に
大腸菌のPPC遺伝子がクローン化されていることを示
す。This pPC1 plasmid was used to transform PPC2 strain in the same manner as above, and all of the transformed strains selected for ampicillin resistance were glutamate-nonrequiring and had the same structure as pPC1, which was characterized by the restriction enzyme cleavage pattern. is held. This indicates that the E. coli PPC gene has been cloned onto the PPC1 plasmid.
クローン化されたPPC遺伝子をコリネバクテリウム・
グルタミクムに導入するために、pcGllとpPC1
の組換え体を宿主大腸菌で調製する。The cloned PPC gene was transferred to Corynebacterium
pcGll and pPC1 for introduction into Glutamicum
A recombinant is prepared in host E. coli.
ρCGIIおよびpPCl プラスミドDNAを各々2
絹含む制限酵素Pst I用反応緩衝液〔20mMトリ
ス塩酸、10mM !JgCf 2.5Qm旧NH,)
2SO,,0,01%ウシ血清アルブミン、I)87.
53200nに4単位のPstl(宝酒造社製)を添加
し、30℃で60分間反応後、65℃で10分間加温し
て反応を停止させる。この反応混合物に741Jガ一ゼ
用緩衝液40m、 ATP(5d) 40A1+、T4
リガーゼ0.2dおよび水120頭を加え、12℃で1
6時間反応させる。前記と同様にフ二ノール抽出後、透
析してフェノールを除去する。このリガーゼ反応混合物
100.dを使用し、前記と同様にPPC2株を形質転
換した。ρCGII and pPCl plasmid DNA
Reaction buffer for restriction enzyme Pst I containing silk [20mM Tris-HCl, 10mM! JgCf 2.5Qm former NH,)
2SO, 0.01% bovine serum albumin, I) 87.
Add 4 units of Pstl (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to 53200n, react at 30°C for 60 minutes, and then heat at 65°C for 10 minutes to stop the reaction. Add 40ml of 741J gasse buffer, ATP (5d) 40A1+, T4 to this reaction mixture.
Add 0.2 d of ligase and 120 heads of water, and
Allow to react for 6 hours. After extracting phenol in the same manner as above, phenol is removed by dialysis. This ligase reaction mixture 100. d was used to transform PPC2 strain in the same manner as above.
生じたコロニーから前記の方法でプラスミドを分離し、
その大きさをアガロースゲル電気泳動で調べた。大きさ
が約15〜15Kbのプラスミドを選択し、そのプラス
ミドで再度PPC2株を形質転換しPPC遺伝子の存在
を確認した。先の形質転換株の一株から得られたプラス
ミドpEppc 1を制限酵素消化とアガロースゲル電
気泳動で解析した結果、pcctt とpPclが両者
のPst l切断部位で和合連結したゲノムサイズ15
.6にbの組換え体プラスミドであることが明示された
。こうして大腸菌で調製されたpBppc l プラス
ミドD N Aを用い、コリネバクテリウム・グルタミ
クムL〜22株から誘導されたLP4株を形質転換する
。形質転換は実施例1(2)と同様に行い、形質転換株
はスペクチノマイシン401bcg/mlを含むRCG
P寒天培地上で生育するコロニーの中から取得される。Isolate the plasmid from the resulting colony using the method described above,
Its size was examined by agarose gel electrophoresis. A plasmid with a size of about 15 to 15 Kb was selected, and the PPC2 strain was transformed again with the plasmid to confirm the presence of the PPC gene. Analysis of the plasmid pEppc 1 obtained from one of the previously transformed strains by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis revealed that the genome size was 15, in which pcctt and pPcl were conjugated and linked at the Pstl cleavage sites of both.
.. 6 was clearly identified as the recombinant plasmid of b. Using the pBppcl plasmid DNA thus prepared in Escherichia coli, the LP4 strain derived from Corynebacterium glutamicum L~22 strain is transformed. Transformation was performed in the same manner as in Example 1 (2), and the transformed strain was RCG containing 401 bcg/ml of spectinomycin.
Obtained from colonies growing on P agar medium.
これらの形質転換株から単離されるプラスミドを制限酵
素5altあるいはPst Tの単独消化または両者の
2重消化し、アガロースゲル電気泳動で解析することに
よりpεp9C1を保をしていることが確認される。Plasmids isolated from these transformants are digested with the restriction enzymes 5alt or Pst T, or with both, and analyzed by agarose gel electrophoresis to confirm that they retain pεp9C1.
pBppc 1保育園株は米国アメリカン・タイプ・カ
ルテ+−−コレクションにCorynebacteru
inglutamicua+ K−18^TCC’3
9033として寄託されている。pBppc 1 nursery strain is included in the American Type Medical Record+-- Collection of Corynebacteru
inglutamiqua+ K-18^TCC'3
It has been deposited as No. 9033.
(2)pEppc 1保有株によるグルタミン酸の生産
:コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株から誘
導されたLP4株のpEppc l保有株(^TCC3
9033) と非保有株のグルタミン酸生産試験を行っ
た。NB寒天培地上で生育させた菌をかき集め、生理食
塩水で洗浄後、5mlの生産培地P3Cグルコース50
g、 (NH4)2S04 3 g、尿素3 g、 K
HiPOs O,5g、 K2HPO40,5g、Mg
5On・7HzOo、 5 g 5FeSOs’7H,
010mg、 Mn5O<・4〜6H2o 1011g
、ビオチン3■、サイアミン塩酸塩50Lcg、フェノ
ールレッド10mgを純水lβに含み、pH7,2に調
整した培地〕の入った試験管に植菌し、30℃で振盪培
養する。培養中、20%尿素液を0.21111ずつ3
回添加し、40時間培養する。培養後、培養p液をペー
パークロマトグラフィーにかけ、ニンヒドリン発色後、
比色定量してL−グルタミン酸の生成量を測定した。(2) Production of glutamic acid by pEppc 1 strain: LP4 strain derived from Corynebacterium glutamicum 122 strain pEppc 1 strain (^TCC3)
9033) and a non-possessing strain were tested for glutamic acid production. The bacteria grown on the NB agar medium were collected, washed with physiological saline, and then added to 5 ml of the production medium P3C Glucose 50.
g, (NH4)2S04 3 g, urea 3 g, K
HiPOs O, 5g, K2HPO40, 5g, Mg
5On・7HzOo, 5g 5FeSOs'7H,
010mg, Mn5O<・4~6H2o 1011g
, biotin 3, thiamine hydrochloride 50 Lcg, and phenol red 10 mg in pure water lβ and adjusted to pH 7.2] were inoculated into test tubes and cultured with shaking at 30°C. During culture, add 20% urea solution by 0.21111 to 3
2 times and cultured for 40 hours. After culturing, the culture p solution was subjected to paper chromatography, and after coloring with ninhydrin,
The amount of L-glutamic acid produced was measured by colorimetry.
結果を第3表に示す。The results are shown in Table 3.
第 3 表
P−4
10,1
実施例4. ブレビバクテリウム・フラブム^TCC+
4067のアンスラニル酸合成酵素遺伝子のコリネバク
テリウム・グルタミクムでのクローン化と発現:
ブレビバクテリウム・フラブムATCC14067の染
色体DNAを実施例1(1)と同様の方法でjJR製す
る。Table 3 P-4 10.1 Example 4. Brevibacterium flavum^TCC+
Cloning and expression of the anthranilate synthase gene of 4067 in Corynebacterium glutamicum: Chromosomal DNA of Brevibacterium flavum ATCC 14067 was produced using jJR in the same manner as in Example 1 (1).
ベクターとして用いるpCε53は実施例1 (1)で
pcc; 11を単離したのと同様の方法でその保有株
コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株の培養菌
体から単離する。pCε53 は本発明者らが先に開示
したコリネバクテリウム・グルタミクムのプラスミドp
CG1 [特願昭56−18101(特開昭57−13
4500) :]と大腸菌のプラスミドpGA22 E
An、 G、 et al :J0口acteriol
、、 140.400(1979)参照〕を和合連結さ
せたプラスミドである。詳しくはpCGI上に1ケ所し
かない8g!■切断部位とpG^22上に2ケ所あるB
amH[切断部位のうちテトラサイクリン耐性遺伝子内
でない[lamHI切断部位とで、両制限酵素の同一接
着末端を利用して連結したものである。pCε53 used as a vector is isolated from cultured cells of 122 strains of Corynebacterium glutamicum in the same manner as in Example 1 (1) for isolating pcc;11. pCε53 is a plasmid p of Corynebacterium glutamicum previously disclosed by the present inventors.
CG1 [Patent application 1981-18101 (Japanese Patent Application No. 57-13
4500) : ] and E. coli plasmid pGA22 E
An, G, et al: J0 acteriol
, 140.400 (1979)]. For details, there is only one 8g on pCGI! ■There are two B locations on the cleavage site and pG^22.
The amH [amH cleavage site, which is not within the tetracycline resistance gene] and the lamHI cleavage site, were ligated using the same cohesive ends of both restriction enzymes.
pCε53はpGA22由来のカナマイシン耐性遺伝子
などの選択マーカーを存し、制限酵素Sal Iに対す
る切断部位は1ケ所である。pCε53 contains selection markers such as the kanamycin resistance gene derived from pGA22, and has one cleavage site for the restriction enzyme Sal I.
上記で調製したpCE53プラスミドDNA3Rおよび
染色体DNA9qを含む制限酵素Sal I反応液20
0 dにlO単位の5allを添加し、37℃で60分
間反応後、65℃で10分間加温して反応を停止させる
。この混合消化物にT4リガーゼ用緩衝液404、A
T P (5111M) 40Al! 、 T 4リガ
ーゼ0.4mおよびH,0120JIjlを加え、12
℃で16時間反応させる。この混合物をTBS緩衝液で
飽和したフェノール400mで抽出し、TEStl衝液
に対して透析し、フェノールを除去する。Restriction enzyme Sal I reaction solution 20 containing pCE53 plasmid DNA 3R and chromosomal DNA 9q prepared above
Add 5all in lO units to 0 d, react at 37°C for 60 minutes, and then heat at 65°C for 10 minutes to stop the reaction. This mixed digest was added with T4 ligase buffer 404, A
T P (5111M) 40Al! , added T4 ligase 0.4m and H,0120JIjl, 12
React for 16 hours at °C. The mixture is extracted with 400 m of phenol saturated with TBS buffer and dialyzed against TEStl buffer to remove the phenol.
このリガーゼ反応混合物を形質転換に供する。This ligase reaction mixture is subjected to transformation.
形質転換する受容菌としてコリネバクテリウム・グルタ
ミクムし一22株から誘導されたアンスラニル酸要求性
変異株LA105(アンスラニル酸合成酵素欠損変異株
)を用いる。アンスラニル酸要求性変異株は、常法の変
異処理により、M1寒天培地上で生育できず、アンスラ
ニル酸(30g/ml相当)を補ったMl寒天培地上で
生育できる菌を選択することによって取得される。LA
105株のプロトプラストの調製および形質転換は、生
育培地NBにl OOJ1g/m1相当のアンスラニル
酸を捕った培地を使用する以外は実施例1(2)と同様
に行う。形質転換株は、カナマイシン200 g/ml
相当ヲ含むRCGP寒天培地上で生育するコロニーと
して選択される。出現したコロニーの中からM1寒天培
地上で生育できる形質転換株が得られる。An anthranilic acid auxotrophic mutant strain LA105 (anthranilic acid synthase-deficient mutant strain) derived from Corynebacterium glutamicum strain 122 is used as a recipient bacterium to be transformed. Anthranilic acid auxotrophic mutants are obtained by selecting bacteria that cannot grow on M1 agar medium but can grow on M1 agar medium supplemented with anthranilic acid (equivalent to 30 g/ml) through conventional mutation treatment. Ru. L.A.
Preparation and transformation of protoplasts of strain 105 are carried out in the same manner as in Example 1 (2), except that the growth medium NB contains anthranilic acid equivalent to 1 OOJ 1 g/ml. The transformed strain was treated with kanamycin 200 g/ml.
Colonies are selected as growing on RCGP agar medium containing the corresponding amount. A transformed strain that can grow on M1 agar medium is obtained from the colonies that appear.
これらの形質転換株の培養菌体から前記と同様にプラス
ミドDNAを単離する。形質転換株の一株から得られた
プラスミドpTrp2−3を各種制限酵素消化とアガロ
ースゲル電気泳動で解析した結果、pcE53の唯一の
5ail切断部位に約7.1にbの5alfDNΔ切断
片が挿入されたプラスミドであることがわかった。Plasmid DNA is isolated from the cultured cells of these transformed strains in the same manner as described above. Analysis of plasmid pTrp2-3 obtained from one of the transformed strains by digestion with various restriction enzymes and agarose gel electrophoresis revealed that the 5alfDNAΔ cleavage fragment of b was inserted at approximately 7.1 into the unique 5ail cleavage site of pcE53. It turned out to be a plasmid.
pTrp 2−3を用い、同様な方法でLA105株を
再形質転検したところ、トリプトファン100埒/m
lおよびカナマイシン400 g/mlを含むRCGP
寒天培地上で生育するコロニーは、同時にアンスラニル
酸非要求性となり、それらは、Sallの切断様式で判
定されるpTrp 2−3と同一のプラスミドを保有し
ている。When the LA105 strain was re-transformed using pTrp 2-3 in the same manner, tryptophan was 100 g/m
RCGP containing l and kanamycin 400 g/ml
Colonies growing on agar medium simultaneously become anthranilic acid non-auxotrophic and they carry a plasmid identical to pTrp 2-3 as determined by Sall's cleavage pattern.
以上の結果は、クローン化された約7. lにbのSa
l[)NA切断片にはブレビバクテリウム・フラブム^
TCC14067のアンスラニル酸合成酵素をコードす
る遺伝子が存在し、それがコリネバクテリウム・グルタ
ミクムLA 105株中で発現していることを示す。The above results indicate that approximately 7. l to b Sa
l [) The NA section contains Brevibacterium flavum^
It is shown that the gene encoding the anthranilate synthase of TCC14067 exists and is expressed in the Corynebacterium glutamicum LA 105 strain.
pTrp 2−3保有圀株は米国アメリカン・タイプ・
カルチャー・コレクションにCorynebacter
+umglutamicum K20^TCC3903
5として寄託されている。The pTrp 2-3 stock is American type.
Corynebacter in culture collection
+umgglutamicum K20^TCC3903
It has been deposited as No. 5.
プラスミドpCE52を用いて上記と同様の処理を行い
、ブレビバクテリウム・フラバムATC(1:1406
7のアンスラニル酸合成酵素をコードする遺伝子を有す
るプラスミドpTrp 4−3を得る。The same treatment as above was performed using plasmid pCE52, and Brevibacterium flavum ATC (1:1406
A plasmid pTrp 4-3 containing a gene encoding anthranilate synthase 7 is obtained.
pEc52は本発明者らが先に開示したコリネバクテリ
ウム・グルタミクムのプラスミドpcG1 (特願昭5
6−18101(特開昭57−134500) )と大
腸菌のプラスミ ドρG^22 〔^n、G、et−a
L: J、 Bacteriol。pEc52 is a plasmid pcG1 of Corynebacterium glutamicum that the present inventors previously disclosed (Japanese patent application No. 5
6-18101 (JP 57-134500)) and Escherichia coli plasmid ρG^22 [^n, G, et-a
L: J, Bacteriol.
140、400(1979)参照〕を和合連結させたプ
ラスミドである。詳しくはpCG l上に1カ所しかな
いBgl■切断部位とρG^22上に2カ所あるBal
1ll(l切断部位のうちテトラサイクリン耐性遺伝子
内の[lamHl切断部位とで、両制限酵素の同一接着
末端を利用して連結したものである。ρCε52はρG
^22由来のカナマイシン耐性遺伝子などの選択マーカ
ーを有し、制限6r素5allに対する切断部位は1カ
所である。140, 400 (1979)]. For details, see the Bgl■ cleavage site, which has only one site on pCGl, and the Bal, which has two sites on ρG^22.
1ll (l cleavage site, [lamHl cleavage site in the tetracycline resistance gene) is ligated using the same cohesive ends of both restriction enzymes. ρCε52 is ρG
It has a selection marker such as the kanamycin resistance gene derived from ^22, and has one cleavage site for the restriction 6r element 5all.
pcE52は実施例1 (1)でp[G11を単離した
のと同様の方法でpCε52保有株コリネバクテリウム
・グルタミクムし一22株の培養菌体から単離する。pcE52 is isolated from 122 cultured strains of Corynebacterium glutamicum harboring pCε52 in the same manner as in the method used to isolate p[G11 in Example 1 (1).
」1記と同様にトリプトファン生産性のコリネバクテリ
ウム・グルタミクムに36株(FBRM BP−451
)をpTrp4−3で形質転換する。得られた形質転換
株は米国アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクショ
ンにCorynebacterium glutami
cumに31゜^TCC39280として寄託されてい
る。” As in Section 1, 36 strains of tryptophan-producing Corynebacterium glutamicum (FBRM BP-451
) is transformed with pTrp4-3. The obtained transformed strain was stored in the American Type Culture Collection as Corynebacterium glutami.
It has been deposited with cum as 31°^TCC39280.
pTrp 2−3保有株コリネバクテリウム・グルタミ
クムに20.^TCC39035およびpTrp 4−
3保有株同に31.^TCC39280によるL−)リ
ブトファン生産試験を下記のとおり行う。20. Corynebacterium glutamicum carrying pTrp 2-3. ^TCC39035 and pTrp 4-
3 shares held are 31. The L-)ributophane production test according to TCC 39280 is conducted as follows.
菌株をNB液体培地中で30℃、16時間振盪培養した
菌液Q、5mlを5mMの生産培地P4C廃糖蜜100
g/J!、(NH4) isO< 20 g / I!
、Kl(zPO* 0.5 g/lSK、11問4
0.5g/i’、MgSO4・7H200,25g/
f 、 CaCO320g/ 1 、pl+’7.2
)の入った試験管に植菌し、30℃で96時間振盪培
養する。The bacterial strain was cultured in NB liquid medium at 30°C for 16 hours with shaking, and 5 ml of bacterial solution Q was added to 5 mM production medium P4C blackstrap molasses 100
g/J! , (NH4) isO < 20 g/I!
, Kl (zPO* 0.5 g/lSK, 11 questions 4
0.5g/i', MgSO4・7H200, 25g/
f, CaCO320g/1, pl+'7.2
) in a test tube and cultured with shaking at 30°C for 96 hours.
培養後、培養ν液をベーパークロマトグラフィーにかけ
、ニンヒドリン発色後、比色定量して、L−1ブトフア
ンの生成量を測定する。After culturing, the culture v solution is subjected to vapor chromatography, and after ninhydrin color development, the amount of L-1 butophane produced is determined by colorimetry.
対照として、LA−105株およびし^R−1株を同様
に処理する。As controls, LA-105 strain and Shi^R-1 strain are treated in the same manner.
結果を第4表に示す。The results are shown in Table 4.
第 4 表
LA−105
LA−105/pTrp 2−3(に20.^TCC3
9035) 0.34LAR−10,48
L^R−1/pTrp 4−3(に31.^TCC39
280) 1.12実施例5.pCB101の作製
:
(+) ρCGII と10口110の分離ρCGI
I は、本プラスミドを保有するコリネバクテリウム・
グルタミクムLA103/ρCGII(^TCC390
22)を400m1NB培地でOD約0.8になるまで
生育させ、その培養細胞から、実施例1(1)でpCG
2を単離したのと同一の方法で単離する。Table 4 LA-105 LA-105/pTrp 2-3 (20.^TCC3
9035) 0.34LAR-10,48 L^R-1/pTrp 4-3(ni31.^TCC39
280) 1.12 Example 5. Construction of pCB101: Separation of (+) ρCGII and 10 ρCGI
I is a Corynebacterium that carries this plasmid.
Glutamicum LA103/ρCGII (^TCC390
22) was grown in 400ml NB medium until the OD reached approximately 0.8, and from the cultured cells, pCG
Isolate in the same manner as 2 was isolated.
pUolloは、グリクザンらの方法[Gryczan
。pUollo is based on the method of Gryczan et al. [Gryczan et al.
.
T、 J、 et al、 二 J、
Bacteriol 、、134. 318(1978
)参照〕により、本プラスミドを保有するバチルス・サ
チルスBR1s’/p[IB”’ (Proc、 Na
tl。T, J, et al, 2 J,
Bacteriol,, 134. 318 (1978
)], Bacillus subtilis BR1s'/p[IB''' (Proc, Na
tl.
^cad、 Sci、 USA、 75.1423(1
978))の培養菌体から単離する。^cad, Sci, USA, 75.1423 (1
It is isolated from the cultured bacterial cells of 978)).
(2)ρCGII とpuettoの試験管内組換え上
記で調製したpcGllプラスミドDNA2■を含む制
限酵素8gfn反応緩衝液(10a+M ) !jス塩
酸、7mM MgCj!2.60a+M NaCL
7mM 2−1ルカプトエタノール、 I)H7,5
) 100ρに2単位のBgj!II(全酒造社製、
6単位/JdI)を添加し、37℃で60分間反応させ
る。また、pUB110プラスミドDNA 2ttgを
含む制限酵素[1amHI反応緩衝液(10mM )リ
ス塩酸、7nM MgCL 、loOmMNaCl、
2111Mメルカプトエタノールウシ血清アルブミン
、pH8.0) l O OJIIIに2単位のBa
mHI(全酒造社製、6単位/JIJ1)を添加し、3
7℃で60分間反応させる。(2) In vitro recombination of ρCGII and puetto Restriction enzyme 8gfn reaction buffer (10a+M) containing 2■ of the pcGll plasmid DNA prepared above! jsu hydrochloric acid, 7mM MgCj! 2.60a+M NaCL
7mM 2-1 Captoethanol, I) H7,5
) 2 units of Bgj for 100ρ! II (manufactured by Zenshuzo Co., Ltd.)
6 units/JdI) and reacted at 37°C for 60 minutes. In addition, a restriction enzyme containing 2ttg of pUB110 plasmid DNA [1amHI reaction buffer (10mM), Lis-HCl, 7nM MgCL, loOmMNaCl,
2111M mercaptoethanol bovine serum albumin, pH 8.0) l O OJIII with 2 units of Ba
mHI (manufactured by Zenshuzo Co., Ltd., 6 units/JIJ1) was added,
React for 60 minutes at 7°C.
両制限酵素消化物を混合し、T41Jガーゼ緩衝液40
ρ、ATP (5a+M)40IdI, T4リガーゼ
0、2〃およびH,0120mを加え、12℃で16時
間反応させる。この混合物を、TES緩衝液で飽和した
フェノール4004で2回抽出し、T8SM衝液に対し
て透析したフェノールを除外する。Mix both restriction enzyme digests and add 40% T41J gauze buffer.
ρ, ATP (5a+M)40IdI, T4 ligase 0, 2, and H,0120m are added and reacted at 12°C for 16 hours. The mixture is extracted twice with phenol 4004 saturated with TES buffer to remove the phenol which has been dialyzed against T8SM buffer.
(3) pc8101の取得
2倍高濃度のTSMCr!1.新液と上記リガーゼ反応
混合物の1対1混合液1004を供与DNAとして用い
、実施例1(3)と同様な方法で、コリネバクテリウム
・グルタミクムLA 1 0 3を形質転換し、カナマ
イシン耐性株を選択する。出現したコロニーをカナマイ
シン1 2. 5 Itg/mlあるいはスベクチノマ
インン1 0 0x/mlを含むNB寒天培地ににレプ
リカし、30℃で2日培養して生育した二重耐性形質転
換株3株を任意に選び、同一寒天培地上で純化する。こ
の3株を400ρNB培地で、OD約0.8になるまで
生育させ、集菌後、その培養細胞から実施例1 (1)
記載のエチジウムブロマイド−セシウムクロライド密度
勾配遠心によりプラスミドを単離する。いずれの形質転
換株からも30〜35MのプラスミドDNAが得られる
。(3) 2x higher concentration of TSMCr than pc8101! 1. Corynebacterium glutamicum LA 103 was transformed using the 1:1 mixture 1004 of the new solution and the above ligase reaction mixture as donor DNA in the same manner as in Example 1 (3), and a kanamycin-resistant strain was obtained. select. Treat the emerging colonies with kanamycin 1 2. 5 Itg/ml or 100x/ml of subectinomain were replicated on an NB agar medium containing 100x/ml of subectinomain, and 3 double-resistant transformants grown by culturing at 30°C for 2 days were arbitrarily selected and placed on the same agar medium. Purify above. These three strains were grown in a 400ρNB medium until the OD reached approximately 0.8, and after harvesting, the cultured cells were used in Example 1 (1).
Plasmids are isolated by ethidium bromide-cesium chloride density gradient centrifugation as described. Plasmid DNA of 30-35M can be obtained from any of the transformed strains.
これらのプラスミドDNAを実施例1(3)と同じよう
に制限酵素消化とアガロースゲル電気泳動で解析し、分
子量と制限酵素Pst I 、EcoR I、Hinc
llおよびBgiの切断点を同定する。3株のプラスミ
ドは全てpcGllとpUBllOが和合連結した構造
を有し、そのうち二種は第2図にpcBlolで示した
構造であるが、他の一種は結合向きが逆向きである。These plasmid DNAs were analyzed by restriction enzyme digestion and agarose gel electrophoresis in the same manner as in Example 1 (3), and the molecular weight and restriction enzymes Pst I, EcoR I, Hinc
Identify the breakpoints of ll and Bgi. The plasmids of the three strains all have a structure in which pcGll and pUBllO are harmoniously linked, and two of them have the structure shown as pcBlol in FIG. 2, but the other type has the binding direction in the opposite direction.
いずれのプラスミドを有する形質転換株もρCGII
由来のスベクチノマイシン耐性形質とpU8110由来
のカナマイシン耐性形質を有している。Transformants with either plasmid are ρCGII
It has a subectinomycin resistance trait derived from pU8110 and a kanamycin resistance trait derived from pU8110.
これらのプラスミドDNAを用い、コリネバクテリウム
・グルタミクムLA103株を再形質転換した結果得ら
れたカナマイシン耐性形質転換株は、スペクチノマイシ
ン耐性形質を同時に獲得しており、各種制限酵素切断様
式で特徴付けられる供与プラスミドと同一のプラスミド
を保有している。The kanamycin-resistant transformant obtained by retransforming Corynebacterium glutamicum LA103 using these plasmid DNAs simultaneously acquired spectinomycin resistance and was characterized by various restriction enzyme cleavage patterns. Contains the same plasmid as the donated plasmid.
実施例6。Example 6.
コリネバクテリウム・グルタミクムC156株のL−ヒ
スチジン生合成に関与する遺伝子のクローン化および該
遺伝子の発現を利用したコリネバクテリウム・グルタミ
クム、コリネバクテリウム・ノ\ー手ユリス、ブレビバ
クテリウム・フラブムおよびブレビバクテリウム・ラク
トファーメンタムによるL−ヒスチジンの生産:
(1) コリネバクテリウム・グルタミクム[156
株の染色体DNAとプラスミドpcG11の調製;1、
2. 4 − )リアゾール−3−アラニン耐性でヒ
スチジン生産能を有するコリネバクテリウム・グルタミ
クムC156株(FεRM OP−453>の染色体D
N八を実施例1 (1)と同様の方法で調製する。Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium no. Production of L-histidine by Brevibacterium lactofermentum: (1) Corynebacterium glutamicum [156
Preparation of strain chromosomal DNA and plasmid pcG11; 1.
2. 4-) Chromosome D of Corynebacterium glutamicum strain C156 (FεRM OP-453) which is resistant to lyazole-3-alanine and has histidine-producing ability.
N8 is prepared in the same manner as in Example 1 (1).
一方、ベクタープラスミドとして用いるpcGllは、
コリネバクテリウム・グルタミクムし一22株の誘導様
LA103のpcG11保有株LA 103 /IIC
G I l(^TCC39022)から実施例1(I)
と同様にして単離する。On the other hand, pcGll used as a vector plasmid is
Corynebacterium glutamicum strain 122 induced-like LA103 with pcG11 strain LA 103 /IIC
Example 1 (I) from G I l (^TCC39022)
Isolate in the same manner.
(2) コリネバクテリウム・グルタミクムC156
株のヒスチジン生合成に関与する遺伝子のクローン化;
」1記で調製したpCG l 1 プラスミドDNA3
埒および上記染色体DNA9μgを含む制限酵素Bg7
!II用反応液[10mM )リス(pH 7. 5
) 、7mMMgCL 、60mM Race, 7
mM2−メルカプトエタノール)200dにlO単位の
[1gj!II(全酒造社製)を添加し、37℃で60
分間反応後、65℃で10分間加温して反応を停止させ
る。この混合消化物にT4リガーゼ用緩衝液(トリス2
00mM 。(2) Corynebacterium glutamicum C156
Cloning of genes involved in histidine biosynthesis of strains; pCG l 1 plasmid DNA3 prepared in 1.
Restriction enzyme Bg7 containing Bg and 9 μg of the above chromosomal DNA
! Reaction solution for II [10mM] Squirrel (pH 7.5)
), 7mM MgCL, 60mM Race, 7
mM2-mercaptoethanol) 200d in lO units [1gj! II (manufactured by Zenshuzo Co., Ltd.) and heated to 60°C at 37°C.
After reacting for a minute, the reaction is stopped by heating at 65° C. for 10 minutes. This mixed digest was added with T4 ligase buffer (Tris 2
00mM.
MgC l z 66mM、ジチオスレイトール100
mM 、 987.6)40m、5m1TP溶液40d
、T4リガーゼ(宝酒造社製、1単位/111)0.3
tdlおよび水120ρを加え、12℃で16時間反応
させる。MgClz 66mM, dithiothreitol 100
mM, 987.6) 40m, 5ml TP solution 40d
, T4 ligase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., 1 unit/111) 0.3
Add tdl and 120 ρ of water and react at 12° C. for 16 hours.
T4’llガーゼ反応混合物をコリネバクテリウム・グ
ルタミクム1833株(ヒスチジン要求性、リゾチーム
感受性)の形質転換に供する。The T4'll gauze reaction mixture is used to transform Corynebacterium glutamicum strain 1833 (histidine auxotrophic, lysozyme sensitive).
形質転換は11133株のプロトプラストを用いて行う
。プロトプラストの調製は実施例1(2)と同様に行う
。Transformation is performed using protoplasts of the 11133 strain. Protoplasts are prepared in the same manner as in Example 1 (2).
プロトプラスト邸濁液0.5mlを小試験管にとり25
00 X gで5分間遠心分離し、73MC緩衝液(1
0d塩化マグネシウム、30m1+塩化カルシウム、5
0mM )リス、400mM ショ糖、pH7,5>
1mlに再懸濁して遠心洗浄後、TSIJC緩衡液0
.1mlに再懸濁する。この懸濁液に2倍濃度の73M
C緩衝液と上記リガーゼ反応DNA混合物の1対l混合
液100屑を加えて混和し、次いでTSIIC緩衝液中
に20%P E G6.000を含む液0.81を添加
して混合する。3分後、RCGP培地(p)17.2)
2mlを添加し、2.500Xgで5分間遠心分離に
かけて上澄み液を除去し、沈降したプロトプラストを1
mlのRCGP培地に懸濁してから0.2mlをスペク
チノマイシン400■/mlを含むRCGP寒天培地(
RCGP培地に1.4%寒天を含む培地、pH7,2)
に塗抹し、30℃で7日間培養する。Transfer 0.5ml of protoplast suspension into a small test tube.25
Centrifuge for 5 min at 00 × g and add 73MC buffer (1
0d magnesium chloride, 30ml + calcium chloride, 5
0mM) Squirrel, 400mM sucrose, pH 7.5>
After resuspending in 1 ml and washing by centrifugation, add TSIJC buffer 0.
.. Resuspend in 1 ml. Add to this suspension a double concentration of 73M.
Add 100 pieces of a 1:1 mixture of C buffer and the above ligase reaction DNA mixture and mix, then add 0.81 of a solution containing 20% PE G6.000 in TSIIC buffer and mix. After 3 minutes, RCGP medium (p) 17.2)
Add 2 ml and centrifuge at 2.500Xg for 5 minutes to remove the supernatant and collect the sedimented protoplasts.
ml of RCGP medium, then 0.2 ml was added to RCGP agar medium containing 400 μl/ml of spectinomycin (
RCGP medium containing 1.4% agar, pH 7.2)
and culture at 30°C for 7 days.
選択プレート上に生育したスペクチノフイシン耐性コロ
ニーをかき集め、生理食塩水を用いて2回遠心洗浄後、
スベクチノマイシン100g/mIを含む最少寒天培地
M1に塗布して30℃で2日間培養し、スベクチノマイ
シン耐性でかつヒスチジン非要求性となった形質転換株
を選択する。Spectinohuicin-resistant colonies grown on the selection plate were collected, and after centrifugal washing twice with physiological saline,
The mixture is spread on a minimal agar medium M1 containing 100 g/mI of subectinomycin and cultured at 30°C for 2 days to select transformants that are resistant to svectinomycin and are not auxotrophic for histidine.
形質転換株の1株から実施例1 (1)記載のエチジウ
ムブロマイド・セシウムクロライド密度勾配遠心により
プラスミドを単離する。各種制限酵素による単独消化お
よび2種類の制限酵素による二重消化で生成するDNA
断片をアガロースゲル電気泳動で解析し、このプラスミ
ドDNAの制限酵素切断様式を同定する。このプラスミ
ドをpP418と命名した。pPH8はpcGll の
8gI!fI切断部位に約10.6 KbのDNA断片
が挿入された構造である。A plasmid is isolated from one of the transformed strains by ethidium bromide/cesium chloride density gradient centrifugation as described in Example 1 (1). DNA produced by single digestion with various restriction enzymes and double digestion with two types of restriction enzymes
The fragments are analyzed by agarose gel electrophoresis to identify the restriction enzyme cleavage mode of this plasmid DNA. This plasmid was named pP418. pPH8 is 8gI of pcGll! This structure has a DNA fragment of approximately 10.6 Kb inserted into the fI cleavage site.
さらにpPH8D N Aを用いてH33株[LH33
株の親株(ヒスチジン要求性、リゾチーム耐性):FE
RlJ BP−452]を再形質転換したところスペク
チノマイシン耐性株として選択される形質転換株のすべ
てがヒスチジン非要求性となっていた。Furthermore, using pPH8DNA, strain H33 [LH33
Parent strain (histidine auxotrophy, lysozyme resistance): FE
RlJ BP-452], all of the transformed strains selected as spectinomycin-resistant strains were non-histidine auxotrophic.
これらのことより、ヒスチジン生産菌Cl56株のヒス
チジン生合成に関与する遺伝子がクローン化されている
ことが明白である。From these results, it is clear that the gene involved in histidine biosynthesis of the histidine-producing bacterium Cl56 strain has been cloned.
ヒスチジン生成に関与する遺伝子のクローニングは最初
から833株を宿主菌株として用いて行うこともできる
。Cloning of genes involved in histidine production can also be performed from the beginning using strain 833 as a host strain.
(3) p P H8を保有するコリネバクテリウム
・グルタミクム菌株によるL−ヒスチジンの生産:コリ
ネバクテリウム・グルタミクムL人−103株(FER
藺P−5947、ATCC31866)をpPH8D
NAで形質転換し、スペクチノマイシン400Jig/
mlを含むRCGP寒天培地上で同薬剤耐性の形質転換
株を選択する。得られた形質転換株を純化後、上記と同
様にプラスミド単離、構造解析を行って、pPH3と同
じ構造のプラスミドであることを確認した。(3) Production of L-histidine by a Corynebacterium glutamicum strain carrying pPH8: Corynebacterium glutamicum L-103 strain (FER
P-5947, ATCC31866) to pPH8D
Transformed with NA, spectinomycin 400Jig/
Transformants resistant to the same drug are selected on an RCGP agar medium containing ml. After purifying the obtained transformant, plasmid isolation and structural analysis were performed in the same manner as above, and it was confirmed that the plasmid had the same structure as pPH3.
pPH8保有株コリネバクテリウム・グルタミクムLA
103 /pPH8は米国アメリカン・タイプ・カル
チャー一:IL/クションにCorynebacter
iumglutamicum K32.^TCC392
81として寄託されている。pPH8 carrying strain Corynebacterium glutamicum LA
103/pPH8 is American type culture: Corynebacter in IL/section
iumglutamicum K32. ^TCC392
It has been deposited as No. 81.
コリネバクテリウム・グルタミクムL^103/pcG
11 (ATCC39022)および同LA103/p
P)1g (ATCC39281)のL−ヒスチジン生
産試験を以下のとおり行う。Corynebacterium glutamicum L^103/pcG
11 (ATCC39022) and the same LA103/p
P) L-histidine production test of 1 g (ATCC39281) is conducted as follows.
NB寒天培地十で30℃−晩培養した上記の菌をそれぞ
れl白金耳ずつ200 g/mlのアルギニンおよびメ
チオニンを補った5mlの生産培地P5(糖蜜12%(
糖として) 、KH,PO,0,2%、K2HPO40
,1%、11g5口、・7H200,05%、NaCj
! 0.25%、(N)1.) 2SO42,3%、
尿素0.2%、CaCL 2%、pH1,4(7ンモ
ニ7テ調整)〕に植菌する。30℃で75時間培養後、
培地中のL−ヒスチジン生成量をスルファニル酸(ポー
リー)試薬を用いる比色法CH,Pauly。Each of the above bacteria, cultured overnight at 30°C on NB agar medium, was cultured in 5 ml of production medium P5 (12% molasses) supplemented with 200 g/ml of arginine and methionine.
(as sugar), KH, PO, 0.2%, K2HPO40
,1%, 11g 5 mouths, 7H200,05%, NaCj
! 0.25%, (N)1. ) 2SO42.3%,
Inoculate in 0.2% urea, 2% CaCL, pH 1.4 (adjusted with 7 ml). After culturing at 30°C for 75 hours,
Colorimetric method using sulfanilic acid (Pauly) reagent to measure the amount of L-histidine produced in the medium CH, Pauly.
1(oppe−3aylers ; Z、 Physi
olo、 Chem、、 42.508(1904)
、同94.284(1915) )によって定債した。1 (oppe-3aylers; Z, Physi
olo, Chem, 42.508 (1904)
, 94.284 (1915)).
結果を第5表に示す。The results are shown in Table 5.
第 5 表
LAI03/pcG11 0LA103/p
pH8(K32) 2.6(4) p P H
8を保有するコリネバクテリウム・ノ\−キュリス、ブ
レビバクテリウム・フラブムおよびブレビバクテリウム
・ラクトファーメンタムによるL−ヒスチジンの生産:
コリネバクテリウム・ハーキュリス^TCC13868
、ブレビバクテリウム・フラブム^TCC14067お
よびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATC
C13869にプラスミドpPH8を保有させるために
、各菌株を受容菌として形質転換を行う。Table 5 LAI03/pcG11 0LA103/p
pH8 (K32) 2.6 (4) p P H
Production of L-histidine by Corynebacterium no\-culis, Brevibacterium flavum and Brevibacterium lactofermentum harboring 8: Corynebacterium herculis^TCC13868
, Brevibacterium flavum^TCC14067 and Brevibacterium lactofermentum ATC
In order to cause C13869 to carry plasmid pPH8, transformation is performed using each strain as a recipient strain.
各菌株を53M培地で増殖させ、OD660nf11が
0.2になったときにペニシリンGを0.3単位/ml
となるように添加する。培養を続け、00660nmが
0.6まで増加したところで集菌し、1mg/mlリゾ
チームを含むRCGP培地中培土中の記載と同様にプロ
トプラストを形成させる。pPH8を用い、上記の方法
に従い形質転換を行い、形質転換株をスペクチノマイシ
ン400■/m Iを含むRCGP寒天培地上で生育す
るコロニーとして選択する。Each strain was grown in 53M medium, and when OD660nf11 reached 0.2, 0.3 units/ml of penicillin G was added.
Add so that Cultivation is continued, and when 00660 nm increases to 0.6, bacteria are harvested and protoplasts are formed in the same manner as described in the culture soil in RCGP medium containing 1 mg/ml lysozyme. Transformation is performed using pPH8 according to the method described above, and the transformed strain is selected as a colony growing on an RCGP agar medium containing 400 μl/ml of spectinomycin.
純化したスペクチノマイシン耐性形質転換株の培養菌体
よりプラスミドDNAを特開昭57−183799、同
57−134500の記載に従って調製し、これらがp
PH8と同じ構造を有することが制限酵素切断様式より
確認される。以上のことから、プラスミドpcG11の
誘導体であるプラスミドpH13はコリネバクテリウム
・ハーキユリス、ブレビバクテリウム・フラブムおよび
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム中でも複製
可能であり、プラスミドpcG11が広(これら菌種の
細菌で使用可能であることがわかる。Plasmid DNA was prepared from the cultured cells of the purified spectinomycin-resistant transformant according to the description in JP-A-57-183799 and JP-A-57-134500.
It is confirmed by restriction enzyme cleavage that it has the same structure as PH8. From the above, plasmid pH13, which is a derivative of plasmid pcG11, can be replicated in Corynebacterium herkyulis, Brevibacterium flavum, and Brevibacterium lactofermentum, and plasmid pcG11 is widely used in these bacterial species. It turns out that it can be used.
pPH8保有株であるコリネバクテリウム・)h−キ二
リスに33、ブレビバクテリウム・フラブムに34、お
よびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムに35
はそれぞれ米国アメリカン・タイプ・カルチャー・コレ
クションに^TCC39282,39283および39
284として寄託されている。33 for Corynebacterium h-quinilis, 34 for Brevibacterium flavum, and 35 for Brevibacterium lactofermentum, which are pPH8-bearing strains.
TCC39282, 39283 and 39 are in the American Type Culture Collection, respectively.
It has been deposited as No. 284.
これら菌株によるL−ヒスチジン生産試験を次のように
行う。L-histidine production tests using these strains are conducted as follows.
NB寒天培地上で30℃−晩培養させたpPH8保有株
およびそれらの親株をそれぞれ1白金耳ずつ5mlの生
産培地P5に植菌する。30℃で75時間振盪培養後、
培地中のL−ヒスチジン生産惜をボージー法によって比
色定量する。結果を第6表に示す。One platinum loopful of each of the pPH8-carrying strain and its parent strain, which were cultured overnight at 30° C. on NB agar medium, is inoculated into 5 ml of production medium P5. After shaking culture at 30°C for 75 hours,
L-histidine production in the medium is determined colorimetrically by the Bosey method. The results are shown in Table 6.
以上より、コリネバクテリウム・グルタミクム由来のヒ
スチジン生成に関与する遺伝子がコリネバクテリウム・
グルタミクム以外にコリネバクテリウム・ハーキュリス
、ブレビバクテリウム・フラブム、ブレビバクテリウム
・ラクトファーメンタムの諸菌種において発現し、ヒス
チジンの生産に寄与していることが明らかであった。From the above, the genes involved in histidine production derived from Corynebacterium glutamicum are
In addition to Glutamicum, it was expressed in Corynebacterium herculis, Brevibacterium flavum, and Brevibacterium lactofermentum, and it was clear that it contributed to the production of histidine.
第1図はプラスミドpGH2の制限酵素地図を示す。
第2図はプラスミドルC旧旧の制限酵素地図を示す。
第3図はプラスミドpEthr 1の造成のフローチャ
ートを示す。
特許出願人(102)協和醗酵工業株式会社第 6
表
第
図
蕗
目
BIIFTIIII/8N]I
Iシ
属
■
namI4X/RqIX1FIG. 1 shows the restriction enzyme map of plasmid pGH2. Figure 2 shows restriction enzyme maps of old and old Plasmid C. FIG. 3 shows a flowchart for the construction of plasmid pEthr1. Patent applicant (102) Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. No. 6
Table Diagram: Furinidae BIIFTIII/8N] I Genus ■ namI4X/RqIX1
Claims (1)
し、コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属
菌種由来でヒスチジン要求性を示す微生物をヒスチジン
非要求性株に変換する活性を有する遺伝子を含むDNA
断片と、コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウ
ム属菌種中で自律複製可能なベクターDNAとの組換え
体DNAを保有する微生物を培地に培養し、培養物中に
L−ヒスチジンを生成蓄積させ、該培養物からL−ヒス
チジンを採取することを特徴とするL−ヒスチジンの製
造法。DNA that belongs to the genus Corynebacterium or Brevibacterium and contains a gene that has the activity of converting a microorganism that exhibits a histidine auxotrophy and is derived from a species of the genus Corynebacterium or the genus Brevibacterium into a strain that does not require a histidine auxotrophy.
Cultivating a microorganism carrying a recombinant DNA of the fragment and a vector DNA capable of autonomous replication in a Corynebacterium or Brevibacterium species in a medium, producing and accumulating L-histidine in the culture, A method for producing L-histidine, which comprises collecting L-histidine from the culture.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32995988A JPH02474A (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Production of l-histidine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32995988A JPH02474A (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Production of l-histidine |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP56211908A Division JPS58126789A (en) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | Method for developing genetic character |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02474A true JPH02474A (en) | 1990-01-05 |
JPH0412959B2 JPH0412959B2 (en) | 1992-03-06 |
Family
ID=18227180
Family Applications (1)
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JP32995988A Granted JPH02474A (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Production of l-histidine |
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JP (1) | JPH02474A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59156294A (en) * | 1983-02-17 | 1984-09-05 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | Preparation of histidine |
JP2005160474A (en) * | 2003-11-10 | 2005-06-23 | Ajinomoto Co Inc | Mutant phosphoribosylpyrophosphate synthetase and method for producing l-histidine |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP32995988A patent/JPH02474A/en active Granted
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JPS59156294A (en) * | 1983-02-17 | 1984-09-05 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | Preparation of histidine |
JP2005160474A (en) * | 2003-11-10 | 2005-06-23 | Ajinomoto Co Inc | Mutant phosphoribosylpyrophosphate synthetase and method for producing l-histidine |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0412959B2 (en) | 1992-03-06 |
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