JPH0256072B2 - - Google Patents

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JPH0256072B2
JPH0256072B2 JP59161678A JP16167884A JPH0256072B2 JP H0256072 B2 JPH0256072 B2 JP H0256072B2 JP 59161678 A JP59161678 A JP 59161678A JP 16167884 A JP16167884 A JP 16167884A JP H0256072 B2 JPH0256072 B2 JP H0256072B2
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Japan
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cell wall
glucanase
arthrobacter
coli
strain
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Kenji Doi
Akyoshi Doi
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01006Endo-1,3(4)-beta-glucanase (3.2.1.6)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/244Endo-1,3(4)-beta-glucanase (3.2.1.6)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(技術分野) 本発明は細胞壁溶解酵素系遺伝子を含有する組
み換え体プラスミドにより形質転換されたエスチ
エリチア属菌に関する。 (従来技術) 酵母やクロレラなどの微生物の蛋白質を食料源
もしくは飼料源として利用するうえで、これら微
生物の菌体細胞壁を溶解除去することが必要であ
る。しかしながら、これら菌体細胞壁を分解しう
る酵素を工業的に効果的に生産しうる技術はいま
だ確立されていない。 (発明の目的) 本発明の目的は、細胞壁溶解酵素系遺伝子を有
する組み換え体プラスミドを導入したエスチエリ
チア属菌を提供することにある。 (発明の構成) 本発明に用いられる組み換え体プラスミドは、
アルスロバクター属菌の細胞壁溶解酵素系遺伝子
をエスチエリチア、コリーtrpC−9830のベクタ
ープラスミドYRp7に導入して得られる。これを
エスチエリチア・コリーHB101もしくはエスチ
エリチア・コリーJA221などのエスチエリチア属
菌に導入することにより細胞壁溶解酵素系遺伝子
を発現させる。 また、本発明による細胞壁溶解酵素の製造方法
は、上記組み換え体プラスミドを含有するエスチ
エリチア・コリー属菌を培養しその菌体内もしく
は培地中に蓄積される細胞壁溶解酵素を採集する
ことを包含する。この細胞壁溶解酵素の生産は、
親株アルスロバクターYCWD3が誘導的であるの
に対し、形質転換株エスチエリチア・コリーでは
構成的である。 本発明におけるアルスロバクターYCWD3の細
胞壁溶解酵素系遺伝子のエスチエリチア・コリー
へのクローニングは次のようにして行われる: アルスロバクター(Arthrobacter)YCWD3の
対数増殖期の細胞からJ.Marmurの方法(J.
Marmur、J.Mol.Biol. 208(1961))により染
色体DNAが調製される。これを制限酵素Bam
HIで不完全分解して2本鎖DNA断片を得る。他
方、ベクタープラスミドYRp7は制限酵素Bam
HIによりテトラサイクリン(Tc)耐性遺伝子上
に1ケ所のみ切れる配列を有する。このベクター
プラスミドYRp7を切り直線状にする。次いで、
アルカリフオスフアターゼで末端のリン酸を切り
取る。こうすることにより、後に加える修復酵素
T4DNAリガーゼによりYRp7が元の環状DNAに
戻るのを防ぐ。両DNAを混合してT4DNAリガ
ーゼを加えて、切れているリン酸結合をつなぐこ
とにより目的の組み換え体プラスミド(pX20と
命名)を含む種々のプラスミドの混合物を得る。
これを、次いで、あらかじめCaCl2処理などによ
り外来DNAを受け入れやすくした宿主微生物エ
スチエリチア・コリー(Escherichia coli)
HB101またはエスチエリチア・コリー
(Escherichia coli)JA221へ入れる。組み換え体
プラスミドpX20はYRp7のTcr中へ染色体DNA
断片が入り込んだものであるから、これが導入さ
れたエスチエリチア・コリーHB101(pX20)ま
たはJA221(pX20)はテトラサイクリン耐性遺伝
子が分離されてテトラサイクリン感受性(Tcs
となる。YRp7のもつもう一つのアンピシリン耐
性遺伝子(Amr)は生かされているため、エス
チエリチア・コリーHB101(pX20)またはJA221
(pX20)はアンピシリン耐性(Amr)である。 アルスロバクターYCWD3由来の細胞壁溶解酵
素系遺伝子を発現する形質転換体を選び出すため
に、Amrのエスチエリチア・コリーHB101また
はJA221のコロニーを選択し、そのうちで細胞壁
溶解酵素活性を有する株をスクリーニングする。
細胞壁溶解酵素活性を有するエスチエリチア・コ
リーHB101(pX20)またはJA221(pX20)のスク
リーニングは、Amrのコロニーをパン酵母細胞
壁基質と共にインキユベートしてコロニー周辺に
細胞壁溶解斑の生じる株を選択することにより行
われる。選択培地にアンピシリンと細胞壁とを共
存させておくことにより、Amrでかつ細胞壁溶
解活性陽性の株を同時に選択することが可能であ
る。 このようにして本発明において得られた形質転
換株エスチエリチア属・コリーHB101(pX20(受
託番号:微工研菌寄第7742号)およびJA221
(pX20)(受託番号:微工研菌寄第7744号)は細
胞壁溶解酵素系遺伝子、特に、β−1・3グルカ
ナーゼ遺伝子を有している。この酵素活性は主と
してペリプラズム区分に見出される。 形質転換株エスチエリチア・コリーHB101
(pX20)およびJA221(pX20)の生産するβ−
1・3グルカナーゼは、酵母グルカンなどに作用
させて得られるオリゴ糖のペーパークロマトグラ
ム、アビセル吸着クロマトグラフイによる吸着性
およびポリアクリルアミドゲル電気泳動により、
親株の生産するグルカナーゼと同一であること
が確認された。 (実施例) 以下に本発明を実施例について詳述する。 実施例 1 (組み換え体プラスミドの調製) 親株:本発明で用いる親株アルスロバクター
(Arthrobacter)YCWD3(受託番号:微工研菌
寄第7739号)は細胞壁溶解酵素β−1・3・グ
ルカナーゼ(グルカナーゼおよびグルカナー
ゼ)の生産株として空気中に放置して腐敗し
たコンニヤクの表面から分離され固定された。
その同定データは第1表に示される。この菌株
はこの同定データからR.E.Buchanan and N.
E.Gibbons、Bergey's Manual of
Determinative Bacteriology、7th Edition、
The willams&Wilkins Company、
Baltimore.によりアルスロバクターに属する新
菌種であり、アルスロバクター・シトレウスの
変異株であると同定された。この菌株はβ−
1・3グルカナーゼを含有する細胞壁溶解酵素
遺伝子を有する。 第一表 (1) 形態:液体振盪培養(Difco nutrient
broth)中の最初はほぼ球形(直径約1μm)
であり、5時間後には桿体(屈曲した桿棒状
で全長約1.0μm)となり、9〜10時間後には
再び球形細胞が現れ、24時間後には全てほぼ
球形(直径1μm)の細胞となる。 (2) 胞子:形成しない。 (3) 運動性:球形のものは非運動性であるが、
長桿体が現れる前後の短い間においてのみ運
動性のある個体の存在が認められた。 (4) 鞭毛:生育中における運動性のある個体が
現れる時期の菌体を電子顕微鏡で観察すると
周毛の長桿形菌の存在が認められる。 (5) 色素:大抵の場合黄色を呈する。若い培養
ではこの色素が倍地中に拡散することはない
が、長時間はげしく振盪倍養するときには倍
地中にわずかに色素がでてくる。 (6) 液体培養(Difco nutrient broth)30℃の
精置倍養では菌体の生育はあまりよくない
が、振盪培養するときには良好に生育した。
精置培養では表面に被膜、及びリングを生じ
ない。 (7) 寒天平面 倍養(Difco nutrient agar)
37℃で生育し、1日目コロニーは全縁が凸円
状を形成し、5日目コロニーの周縁は絲状と
なり仮菌絲(各菌絲は球菌の集団)の生育が
認められた。コロニーの色は常にレモン黄色
で、古くなると濃黄色赤味を帯びる。 (8) 肉汁培養 生育:表面の生育ないし 濁度:わずかににごる 香り:わずかにアンモニア臭 沈渣:微黄色の沈渣を生じる (9) 肉汁寒天培養(30℃、72時間培養) 生育:中等度、直径0.8〜1.0mm 形状:円形 表面:平滑 辺縁:完全、ただし古い培養(5日間以後)
では放射状となる。 隆起:隆起する 粘性:バター状 光沢:あり 色素:黄色 深部集落:集落の直下、または中央に直径
0.5mm以下の固い集落が認められる。 (10) 生育温度:20〜40℃。(最適30〜37℃) (11) 生育PH:PH6.0〜9.0。(最適PH7.0〜8.0) (12) 嫌・好気性:好気性。 (13) グラム染色性:陽性 (14) 抗酸性:陰性 (15) メチルレツドテスト:陽性 (16) フオーゲス・プロスカウエル反応:陰性 (17) インドールの生成:陰性(Ehrlich法、
亜硝酸法30℃、3日) (18) 硫化水素の生成:陽性(Difco nutrient
broth、NaCl pbCO3寒天培地) (19) アンモニアの生成:陽性 (20) 硝酸塩の還元:陽性 (21) カタラーゼの生成:陽性 (22) ウレアーゼの生成:陰性(30℃、3日振
盪培養) (23) ゼラチンの液化:陽性(20℃、7日) (24) 澱粉の加水分解:陰性(30℃、3日) (25) クエン酸の利用性:利用しない(30℃、
3日 振盪培養) (26) 牛乳の凝固:陽性もしくは陰性(30℃、
5日) (27) リトマスの還元性:陰性(30℃、5日) (28) 硝酸塩の利用性:陰性(37℃、13日振盪
培養) (29) セルロースの分解:陰性(37℃、10日) (30) 耐塩性:7%まで生育する(30℃、5日
振盪培養) (31) 各種炭素源の利用性 37℃、8日精置培養でグルコース、マンノー
ス、フラクトース、ガラクトース、マルトース、
シユクロースより酸を生成する。ラクトース、マ
ンニトール、ソルビトール、でんぷん、セルロー
スからは酸の生成は認められない。 染色体DNAの調製:L−broth寒天斜面から
アルスロバクターYCWD3の一白金耳をとり、
これを100mlのL−broth(1%Bactopeptone−
0.5%Difco yeastextract−0.5%NaCl)に植え
37℃にて一夜振盪培養した。この培養液の10ml
を1000mlの2%グリシンを含むL−brothに加
え、37℃にて2時間振盪した。得られた細胞を
遠心分離して集めた。これを0.15M NaCl−
0.1M EDTA(PH8.0)に懸濁し、同じ溶媒に溶
かしたリゾチーム(20mg/ml、Sigma社製、
grade I)を2mg/mlになるように加え37℃
で65分間保温した。10%硫酸ドデシルナトリウ
ム(SDS)を2%(終濃度)に加え、65℃にて
20分間加熱し溶菌液を得た。これにProteinase
K(Merck社製)を120μg/mlになるように加
え、37℃で2.5時間保温した。NaClO4を終濃度
1Mになるように加えたのち等容のクロロホル
ム−イソアミルアルコール(24:1v/v)と
振つた。遠心(10000rpm.、10分、20℃)して
上層をとり2容のエタノールを重層して撹拌し
生じた糸状沈澱をガラス棒にまきとつた。これ
を0.01Mトリス塩酸(PH7.5)−0.001MEDTAに
とかし、NaClを0.25Mに、そしてEDTAを
0.02Mになるように加えた。これに、さらに、
RNAase A(Sigma社製Type−A)を100μ
g/mlになるように加え、37℃で30分間保温し
た。これ等容のクロロホルム−イソアミルアル
コールを加えて振つたのち、遠心(2400rpm.、
15分、室温)し上層をとり2容のエタノールを
加えた。生じた糸状沈澱をガラス棒にまきとつ
た。これを再び0.01Mトリス塩酸(PH7.5)−
0.001M EDTAにとかし、NaClを0.1Mに、そ
してEDTAを0.01Mになるように追加した。そ
してα−アミラーゼ(Worthington社製)を
0.05ユニツト/mlに加え、37℃で1時間保温し
た。これ等容のフエノール(0.05Mトリス塩酸
(PH8.0)−0.1M NaClで平衡化)と振り、遠心
(2400rpm.、10分、室温)し上層をとつた。エ
ーテル抽出してフエノールを除いたのち2容の
エタノールを加えた。生じた糸状沈澱を0.01M
トリス塩酸(PH7.5)−0.001M EDTAにとかし
た(390μg/ml)。 グリシン処理を行つた定常状態の培養10mlに
つき約1mgの染色体DNA標品を得る。この染
色体DNAはBam HIやPst Iよりよく分解さ
れるが、EcoRI、HindおよびXbaIではほと
んど分解されない。 染色体DNA断片の調製:上で得た染色体
DNA100μg/mlを制限酵素Bam HI(37.5ユニ
ツト/ml、宝酒造(株)製)を用い、Bam HI緩衝
液(0.01Mトリス塩酸(PH8.0)、0.1MNaCl、
0.007M MgCl2、および0.002M β−メルカプ
トエタノール)中で30℃にて15、30、45および
60分間処理した。各処理物を合わせ、フエノー
ル抽出を行い、次いで、2容のエタノールで生
じる沈澱物をエタノールで洗浄し、乾燥させ
た。得られた染色体DNA断片を0.01Mトリス
塩酸(PH7.5)−0.001MEDTAに溶かした(約
550μg/ml)。 ベクタープラスミド:本発明で用いるベクタ
ープラスミドはYRp7である。このベクタープ
ラスミドは、酵母菌のtrpI遺伝子を含む断片と
pBR332とを結び合わせたベクターで、分子量
が3.8×106ダルトンである。テトラサイクリン
とアンピシリンとトリプトフアン(trpI)の選
択マーカーをもつ。制限酵素Bam HIにより1
カ所で切断され、この切断点に外来DNAが挿
入されるとテトラサイクリン耐性(Tcr)を失
う。このベクタープラスミドYRp7はよく知ら
れ容易に入手しうるが、本実施例ではこれを保
持するエスチエリチア・コリー(Escherichia
coli)trPC−9830(YRp7)(受託番号:微工研
菌寄第7740号)から取り出した。ベクタープラ
スミドYRp7を得るには、まず、これを保持す
る上記エスチエリチア・コリーtrpC−9830
(YRp7)を100mlのL−broth(1%
Bactopeptone−0.5%Difco Yeastextract−0.5
%NaCl)に植え、37℃で一夜培養した。この
培養液の10mlを1のL−brothに加え37℃で
2.5時間培養し、クロラムフエニコールを170μ
g/mlに加え、37℃でさらに一夜培養した。遠
心して菌体をあつめ、氷冷した15mlの0.05Mト
リス塩酸(PH8.0)−25%蔗糖にけん濁しリゾチ
ーム(Sigma社製、grade Iを20mg/mlにな
るように0.01Mトリス塩酸(PH8.0)にとかし
たもの)を3ml加えて混ぜ氷上に5分おいた。
次いで、0.25M EDTA(PH8.0)を6ml加えて
混ぜ氷上に10分おき、さらに5M NaCl7.5mlを
加えて混ぜた後10%SDS3mlを加えて混ぜた。
氷上に一夜放置したのち遠心(20000rpm.、45
分、0℃)し、上澄みをとつた。これを65℃の
湯浴に15分浸した。生じた沈澱を遠心して除
き、上澄みを等容のフエノール(0.05Mトリス
塩酸(PH8.0)−0.1M NaClに対し平衡化)と振
り上層をすて下層をとりこれをエーテル抽出後
2容のエタノールで沈澱させた。沈澱を遠心し
て集め、エタノールで洗つた後、風乾した。こ
れを0.01Mトリス塩酸(PH7.5)−0.001M
EDTAにとかし、NaClを0.25Mになるように
加えた。次いで、2容のエタノールで沈澱さ
せ、沈澱をエタノールで洗つた後風乾した。こ
れを再び0.01Mトリス塩酸(PH7.5)−0.001M
EDTAに溶かした。これにCsClを重量で48%
に加えて溶かしエチジウムブロミドを400μ
g/mlに加え室温しばらく置いた。生じた沈澱
を遠心(3000rpm.、20分)して除き、上澄み
を遠心(40000rpm.、44時間、15℃)した。遠
心管を柴外線下で観察しプラスミドのバンドを
注射針で取り出し、これを等容のn−ブタノー
ルで2回抽出した。下層を水で5倍にうすめ、
2容のエタノールで沈澱させた。沈澱を遠心し
て集め、エタノールで洗つた後、風乾した。こ
れを0.01Mトリス塩酸(PH7.5)−0.001M
EDTAに溶かし、NaClを0.25Mになるように
加えた。そして2容のエタノールで再び沈澱さ
せ、沈澱を遠心して集め、エタノールで洗つた
後、風乾した。これを最後に0.01Mトリス塩酸
(PH7.5)−0.001M EDTAに溶かし、4℃に保
存した。このようにして精製プラスミドDNA
YRp7を得た。 ベクタープラスミドYRp7の切断:上記精製
ベクタープラスミドDNA YRp7 50μg/ml
を、制限酵素Bam HI(宝酒蔵社製)60ユニツ
ト/mlを用い、Bam HI緩衝液中で30℃で65分
間処理した。65℃で15分間加熱し、EDTAを
0.025MにそしてNaClを0.25Mになるように加
え、2容のエタノールで沈澱させた。沈澱を遠
心して集め、エタノールで洗つた後、0.05Mト
リス塩酸(PH8.0)に溶かした(YRp7につき
100μg/ml)。次いで、仔牛小腸アルカリホス
フアターゼ(Boehringer社製、Grade〔〕を
0.1Mトリス塩酸(PH8.5)−0.001M MgCl2
0.0001M Zn(OAc)2に対して透析した後、等容
のグリセリンを加えたもの;3.3ユニツト/μ
)を80ユニツト/mlに加え、37℃に30分間保
温後68℃で15分間加熱した。EDTAを0.02Mに
なるように加えてから等容のフエノール
(0.05Mトリス塩酸(PH8.0)−0.1M NaClに対
して平衡化)で抽出し水層にNaClを0.25Mに
なるように加えた後、2容のエタノールで沈澱
させた。沈澱を遠心して集め、エタノールで洗
つた後風乾した。これを0.01Mトリス塩酸(PH
7.5)−0.001M EDTAに溶かした。こうして、
アルカリフオスフアターゼ処理YRp7を得た。 組み換え体プラスミドpX20を含む種々のプ
ラスミドの混合物の調製:上記で得た親株の
染色体DNA断片100μg/mlと上記Bam HI切
断されかつアルカリフオスフアターゼ処理され
たYRp7 20μg/mlとを、T4DNAリガーゼ緩
衝液(0.01Mトリス塩酸(PH7.5)、0.05M
NaCl、0.01M MgCl2、および0.01Mジチオス
レイトール)中で1mMのATPとT4DNAリガ
ーゼ(宝酒造(株)製)40ユニツト/mlと共に4℃
にて24時間反応させ組み換え体プラスミド
pX20を含む種々のプラスミドの混合物を得た。
これに0.5M EDTA(PH8.0)を1/25容加えた
後、65℃にて15分間加熱し、氷冷後4℃に保存
した。 実施例 2 (組み換え体プラスミドpX20の宿主微生物へ
の導入) 宿主微生物:宿主微生物としてエスチエリチ
ア・コリー(E.coli)HB101(受託番号:微工
研菌寄第7741号)およびJA221(受託番号:微
工研菌寄第7743号)を用いた。その遺伝子型
は、それぞれ、F-rk-mk-recA-pro leu thi
lacY Strr endoI-およびrecA-leuB6 trp
ΔE5 hsdR-M+lacY thr thiである。 宿主菌株の前処理:L−brothで一晩培養し
たエスチエリチア・コリーHB101の培養液を
同培地に1%植菌し、2.5時間培養する。細胞
を遠心分離で集め、100mMのMgCl2で遠心洗
浄し、100mMのCaCl2に懸濁する。次いで、
0℃で20分間保つ。そして、遠心で菌体を集
め、100mMのCaCl2に約200×108セル/mlに再
懸濁する。 宿主菌株への組み換え体プラスミドの導入:
前記組み換え体プラスミドpX20を含む種々の
プラスミドの混合物0.05ml(アルスロバクター
DNA断片を5μg含有)を0.02Mトリス塩酸
(PH8.0)−0.001M EDTA−0.02M NaClでうす
めて0.2mlにし、これをCaCl2処理された上記エ
スチエリチア・コリーHB101のけん濁液0.4ml
と混ぜ0℃にて30分間保持する。次いで、42℃
に2分間置いた後L−broth6ml加え、37℃で
1.5時間培養した。 組み換え体DNAプラスミドpX20を有するエ
スチエリチア・コリー形質転換株の検索:上記
にて組み換え体プラスミドの混合物を導入さ
れ形質転換したエスチエリチア・コリー
HB101株のすべての細胞を、100μg/mlのア
ンピシリンと0.5%のパン酵母細胞壁(H.
Tanaka&H.J.Phaff、J.Bacteriol.89、1570
(1965)に従つて調製したもの)を含むL−
broth寒天平板に播き37℃で保温した。生育し
た約3500個のコロニーのうちの1つが細胞壁溶
解斑を示した。この形質転換株を同じ寒天倍地
に塗布して生じるコロニーはすべて細胞壁溶解
斑を示した。宿主菌株エスチエリチア・コリー
HB101はこのような細胞壁溶解斑を示さなか
つた。 細胞壁溶解酵素系遺伝子を含む組み換え体プ
ラスミドpX20の同定:上記形質転換株をアン
ピシリンを含むL−brothで液体培養し、その
細胞から前記ベクタープラスミドYRp7と同じ
手法でプラスミドを調製した。この組み換え体
プラスミドは既述のようにpX20と命名された。
この組み換え体プラスミドpX20は約14.5Kb
(キロベースペアーズ)の大きさで、制限酵素
Bam HIにより、5.8kbのYRp7部分と約8.5kb
の外来DNA部分とに分かれた。この外来DNA
部分はEcoRI、HindおよびXbaIでは切断さ
れないアルスロバクターYCWD3の染色体
DNAの特徴をもつていた。この組み換え体プ
ラスミドpX20は約3×105コロニー/μgの程
度で宿主菌株エスチエリチア・コリーHB101
またはJA221にアンピシリン耐性形質転換株を
生ぜしめる。そして、これらすべての形質転換
株がパン酵母細胞壁を含むL−broth寒天平板
上で細胞壁溶解斑を示した。ちなみに、YRp7
を導入されたエスチエリチア・コリーHB101
株およびpBR322を導入されたエスチエリチ
ア・コリーJA221株は、いづれも、同寒天平板
上で細胞壁溶解斑を示さない。 実施例 3 (形質転換株による細胞壁溶解酵素の生産) エスチエリチア・コリー形質転換体株の培養
条件:形質転換株をアンピシリン100μg/ml
を含むL−broth寒天平板上で37℃にて一夜培
養し、生育したコロニーの一部を100mlのL−
brothに接種し37℃で24時間振盪培養した。 細胞壁溶解酵素活性:0℃にて遠心分離して
得た菌体を以下の二つの方法のいづれかにより
処理し、細胞壁溶解活性を調べた。 (i) 菌体を冷PBS緩衝液(0.137M NaCl−
0.01Mリン酸ナトリウム、PH7.2)で洗浄し、
これを5mlの同緩衝液に懸濁し超音波処理を
施した。これを0℃のもとで11000rpmで20
分間遠心しその上澄を回収した。 (ii) 菌体を冷0.01Mトリス塩酸(PH7.3)−
0.03M NaClで洗浄し、これを40mlの0.033M
トリス塩酸(PH7.3)に懸濁した。これを40
mlの0.033Mトリス塩酸(PH7.3)−40%蔗糖
と混ぜ、0.5M EDTA(PH7.5)0.16mlを追加
した。これを20〜24℃で15分間ゆるやかにか
き混ぜた。遠心(11000rpm.、15分、0℃)
して上澄みをすて菌体を氷水80mlと混ぜ、0
℃で15分間ゆるやかにかきまぜたのち遠心
(11000rpm.、15分、0℃)して上澄みを取
ることによりステージ画分を調製した。
(N.G.Nossal&L.A.Heppel;J.Biol.Chem.
Vo1241、P.3055(1966))。上記(i)により調製
された抽出液から得た細胞壁溶解活性を第2
表に示す。活性測定は0.01Mリン酸緩衝液
(PH6.25)−0.1%パン酵母細胞壁の組成を有
する反応液2.5mlを37℃に保温し、反応混合
液の濁度の低下をKlett−Summerson光度計
(フイルタ−No.66使用;Klett MFG.CO.、
Inc.N.Y.U.S.A.)にて測定した。活性は酵素
を加えないままの対照の値との差(ΔKlett
値)として表示される。 比較のために示した親株のアルスロバクタ
ーYCWD3については、この親株を1%
Difcoトリプトン−0.1%Difco yeast
extract中で35℃で2〜3日前培養したもの
の1/20容を1容(600ml)の8%パン酵母
(オリエンタル酵母社製)−1%K2HPO4
0.01%MgSO4・7H2Oに加え、35℃にて48時
間培養して得た培養液(K.Doi、A.Doi&T.
Fukui;Agr.Biol.Chem.Vol32、P.1261
(1963))の上澄の細胞壁溶解活性をみたもの
である。
(Technical Field) The present invention relates to a bacterium of the genus Estierichia transformed with a recombinant plasmid containing a cell wall lytic enzyme gene. (Prior Art) In order to utilize proteins from microorganisms such as yeast and chlorella as a food source or feed source, it is necessary to dissolve and remove the cell walls of these microorganisms. However, a technology that can effectively industrially produce enzymes capable of degrading these bacterial cell walls has not yet been established. (Objective of the Invention) An object of the present invention is to provide a bacterium belonging to the genus Estierichia into which a recombinant plasmid having a cell wall lytic enzyme gene has been introduced. (Structure of the invention) The recombinant plasmid used in the present invention is
It is obtained by introducing the cell wall lytic enzyme gene of Arthrobacter genus into the vector plasmid YRp7 of Escherichia coli trpC-9830. By introducing this into Escherichia genus bacteria such as Escherichia coli HB101 or Escherichia coli JA221, the cell wall lytic enzyme gene is expressed. Furthermore, the method for producing a cell wall lytic enzyme according to the present invention includes culturing a bacterium belonging to the genus S. coli containing the above recombinant plasmid and collecting the cell wall lytic enzyme accumulated within the bacterium or in the culture medium. The production of this cell wall lytic enzyme is
The parent strain Arthrobacter YCWD3 is inducible, whereas the transformed strain S. coli is constitutive. In the present invention, the cell wall lytic enzyme gene of Arthrobacter YCWD3 is cloned into Escherichia coli as follows: From logarithmically growing cells of Arthrobacter YCWD3 to J. Marmur's method (J. .
Chromosomal DNA is prepared by Marmur, J. Mol. Biol. 3 208 (1961)). Use this restriction enzyme Bam
Double-stranded DNA fragments are obtained by incomplete digestion with HI. On the other hand, the vector plasmid YRp7 contains the restriction enzyme Bam
It has a sequence that is cut at only one place on the tetracycline (Tc) resistance gene by HI. Cut this vector plasmid YRp7 into a straight line. Then,
Cut off the terminal phosphate with alkaline phosphatase. By doing this, the repair enzyme added later
T4 DNA ligase prevents YRp7 from returning to its original circular DNA. Both DNAs are mixed and T 4 DNA ligase is added to connect the broken phosphate bonds to obtain a mixture of various plasmids including the desired recombinant plasmid (named pX20).
This is then transformed into a host microorganism, Escherichia coli, which has been treated with CaCl 2 to make it easier to accept foreign DNA.
Add to HB101 or Escherichia coli JA221. Recombinant plasmid pX20 is inserted into the chromosomal DNA into the Tc r of YRp7.
Since this fragment has been introduced into Escherichia coli HB101 (pX20) or JA221 (pX20), the tetracycline resistance gene has been isolated and the S. coli has become tetracycline sensitive (Tc s ).
becomes. Since the other ampicillin resistance gene (Am r ) of YRp7 is kept alive, S. coli HB101 (pX20) or JA222
(pX20) is ampicillin resistant (Am r ). In order to select transformants that express the cell wall lytic enzyme system gene derived from Arthrobacter YCWD3, colonies of Escherichia coli HB101 or JA221 of Am r are selected, and strains having cell wall lytic enzyme activity are screened among them.
Screening for S. coli HB101 (pX20) or JA221 (pX20) having cell wall lytic enzyme activity was performed by incubating Amr colonies with baker's yeast cell wall substrate and selecting strains that produced cell wall lytic plaques around the colonies. be exposed. By allowing ampicillin and cell walls to coexist in the selection medium, it is possible to simultaneously select strains that are both Am r and positive for cell wall lytic activity. The transformed strains Escherichia sp. coli HB101 (pX20 (accession number: FAIKEN BIKIYO NO. 7742) and JA221 thus obtained in the present invention
(pX20) (Accession number: FAIKEN BIGI no. 7744) has a cell wall lytic enzyme gene, in particular, a β-1,3 glucanase gene. This enzymatic activity is found primarily in the periplasmic compartment. Transformed strain Estieritia coli HB101
(pX20) and JA221 (pX20) produce β-
1.3 glucanase was determined by paper chromatograms of oligosaccharides obtained by acting on yeast glucans, adsorption properties by Avicel adsorption chromatography, and polyacrylamide gel electrophoresis.
It was confirmed that the glucanase was the same as the glucanase produced by the parent strain. (Example) The present invention will be described in detail below with reference to Examples. Example 1 (Preparation of recombinant plasmid) Parent strain: The parent strain Arthrobacter YCWD3 used in the present invention (accession number: Microtechnical Research Institute No. 7739) contains cell wall lytic enzyme β-1.3 glucanase (glucanase). and glucanase) was isolated and fixed from the surface of konnyaku leaves that had rotted in the air.
The identification data is shown in Table 1. Based on this identification data, this strain was identified by REBuchanan and N.
E. Gibbons, Bergey's Manual of
Determinative Bacteriology, 7th Edition,
The willams & Wilkins Company,
Baltimore. It was identified as a new bacterial species belonging to Arthrobacter and a mutant strain of Arthrobacter citreus. This strain is β-
It has a cell wall lytic enzyme gene containing 1,3 glucanase. Table 1 (1) Form: Liquid shaking culture (Difco nutrient
initially almost spherical (about 1 μm in diameter)
After 5 hours, the cells become rods (bent rod shape, total length about 1.0 μm), after 9 to 10 hours, spherical cells appear again, and after 24 hours, all the cells become almost spherical (1 μm in diameter). (2) Spores: Not formed. (3) Mobility: Spherical objects are non-motile;
The existence of motile individuals was observed only during a short period before and after the appearance of long rods. (4) Flagella: When the bacterial cells are observed under an electron microscope at the time when motile individuals appear during growth, the presence of long rod-shaped bacteria with peritial hairs is observed. (5) Pigment: Usually yellow in color. In young cultures, this dye does not diffuse into the medium, but when cultured with vigorous shaking for long periods of time, a small amount of the dye appears in the medium. (6) Liquid culture (Difco nutrient broth) Although the bacterial cells did not grow very well when incubated at 30°C, they grew well when cultured with shaking.
No film or ring is formed on the surface during incubation. (7) Difco nutrient agar
The colonies grew at 37°C, and on the first day, the entire edge of the colony formed a convex circular shape, and on the fifth day, the periphery of the colony became thread-like, and growth of pseudomycotic cells (each bacterial cell is a group of cocci) was observed. Colonies are always lemon-yellow in color and turn dark yellow-red as they age. (8) Meat juice culture Growth: Surface growth or turbidity: Slightly cloudy Aroma: Slight ammonia odor Sediment: Produces a slightly yellow sediment (9) Meat juice agar culture (30℃, 72 hours culture) Growth: Moderate; Diameter 0.8-1.0mm Shape: Circular Surface: Smooth Edge: Complete, but old culture (after 5 days)
Then it becomes radial. Uplift: Raised Viscosity: Butter-like Gloss: Yes Pigment: Yellow Deep settlement: Diameter directly below or in the center of the settlement
Hard settlements of less than 0.5 mm are observed. (10) Growth temperature: 20-40℃. (Optimum 30-37℃) (11) Growth PH: PH6.0-9.0. (Optimal PH7.0-8.0) (12) Anaerobic/Aerobic: Aerobic. (13) Gram staining: Positive (14) Acid-fastness: Negative (15) Methylred test: Positive (16) Fouges-Proskauer reaction: Negative (17) Indole production: Negative (Ehrlich method,
Nitrous acid method 30℃, 3 days) (18) Generation of hydrogen sulfide: Positive (Difco nutrient
broth, NaCl pbCO 3 agar medium) (19) Ammonia production: Positive (20) Nitrate reduction: Positive (21) Catalase production: Positive (22) Urease production: Negative (30℃, 3 days of shaking culture) ( 23) Liquefaction of gelatin: Positive (20℃, 7 days) (24) Hydrolysis of starch: Negative (30℃, 3 days) (25) Utilization of citric acid: Not used (30℃,
(3 days shaking culture) (26) Milk coagulation: positive or negative (30℃,
(5 days) (27) Litmus reducibility: Negative (30℃, 5 days) (28) Nitrate availability: Negative (37℃, 13 days of shaking culture) (29) Cellulose decomposition: Negative (37℃, 10 days) (30) Salt tolerance: Grows up to 7% (30℃, shaking culture for 5 days) (31) Utilization of various carbon sources Glucose, mannose, fructose, galactose, maltose,
Produces acid from sucrose. No acid production is observed from lactose, mannitol, sorbitol, starch, or cellulose. Preparation of chromosomal DNA: Take a loopful of Arthrobacter YCWD3 from the L-broth agar slant,
Add this to 100ml of L-broth (1% Bactopeptone-
Planted in 0.5% Difco yeast extract − 0.5% NaCl)
The culture was incubated overnight at 37°C with shaking. 10ml of this culture solution
was added to 1000 ml of L-broth containing 2% glycine and shaken at 37°C for 2 hours. The resulting cells were collected by centrifugation. Add this to 0.15M NaCl−
Lysozyme (20 mg/ml, manufactured by Sigma, suspended in 0.1 M EDTA (PH8.0) and dissolved in the same solvent)
Add grade I) to 2 mg/ml at 37℃
It was kept warm for 65 minutes. Add 10% sodium dodecyl sulfate (SDS) to 2% (final concentration) and at 65°C.
A lysate was obtained by heating for 20 minutes. Add proteinase to this
K (manufactured by Merck) was added at a concentration of 120 μg/ml, and the mixture was kept at 37° C. for 2.5 hours. Final concentration of NaClO 4
The mixture was added to a concentration of 1M and then shaken with an equal volume of chloroform-isoamyl alcohol (24:1v/v). The mixture was centrifuged (10,000 rpm, 10 minutes, 20°C) to remove the upper layer, layered with 2 volumes of ethanol, stirred, and the resulting filamentous precipitate was spread onto a glass rod. Dissolve this in 0.01M Tris-HCl (PH7.5) - 0.001MEDTA, add NaCl to 0.25M, and add EDTA.
Added to make it 0.02M. In addition to this,
100μ of RNAase A (Type-A manufactured by Sigma)
g/ml and kept at 37°C for 30 minutes. After adding an equal volume of chloroform-isoamyl alcohol and shaking, centrifuge (2400 rpm.
After 15 minutes at room temperature, the upper layer was removed and 2 volumes of ethanol were added. The resulting filamentous precipitate was spread onto a glass rod. This is again 0.01M Tris-HCl (PH7.5) −
Dissolved in 0.001M EDTA, added NaCl to 0.1M and EDTA to 0.01M. and α-amylase (Worthington)
It was added to 0.05 unit/ml and kept at 37°C for 1 hour. This was shaken with an equal volume of phenol (equilibrated with 0.05M Tris-HCl (PH8.0) - 0.1M NaCl), centrifuged (2400 rpm, 10 minutes, room temperature), and the upper layer was removed. After ether extraction to remove phenol, 2 volumes of ethanol were added. 0.01M of the resulting filamentous precipitate
Tris-HCl (PH7.5)-dissolved in 0.001M EDTA (390 μg/ml). Approximately 1 mg of chromosomal DNA preparation is obtained per 10 ml of glycine-treated steady-state culture. This chromosomal DNA is degraded better than BamHI and PstI, but hardly degraded by EcoRI, Hind and XbaI. Preparation of chromosomal DNA fragments: chromosomes obtained above
100 μg/ml of DNA was mixed with Bam HI buffer (0.01M Tris-HCl (PH8.0), 0.1M NaCl,
15 , 30, 45 and
Treated for 60 minutes. Each treated product was combined and subjected to phenol extraction, and then the resulting precipitate was washed with ethanol and dried with 2 volumes of ethanol. The obtained chromosomal DNA fragment was dissolved in 0.01 M Tris-HCl (PH7.5) - 0.001 MEDTA (approx.
550 μg/ml). Vector plasmid: The vector plasmid used in the present invention is YRp7. This vector plasmid contains a fragment containing the yeast trpI gene.
It is a vector ligated with pBR332 and has a molecular weight of 3.8 x 10 6 Daltons. Contains selectable markers for tetracycline, ampicillin, and tryptophan (trpI). 1 by restriction enzyme Bam HI
It is cut at several points, and when foreign DNA is inserted into this cut point, it loses tetracycline resistance (Tc r ). This vector plasmid YRp7 is well known and easily available, but in this example, Escherichia coli carrying it was used.
coli) trPC-9830 (YRp7) (Accession number: FAIKEN BIOLOGY NO. 7740). To obtain the vector plasmid YRp7, first, the above-mentioned S. coli trpC-9830 carrying this
(YRp7) to 100ml of L-broth (1%
Bactopeptone−0.5% Difco Yeastextract−0.5
% NaCl) and cultured at 37°C overnight. Add 10ml of this culture solution to L-broth from step 1 and heat at 37°C.
Incubate for 2.5 hours and add 170μ of chloramphenicol.
g/ml and further incubated overnight at 37°C. Collect the bacterial cells by centrifugation, suspend them in 15 ml of ice-cold 0.05 M Tris-HCl (PH8.0)-25% sucrose, and add lysozyme (Sigma, grade I) to 0.01 M Tris-HCl (PH8) to a concentration of 20 mg/ml. Add 3 ml of .0) to the mixture, mix and leave on ice for 5 minutes.
Next, 6 ml of 0.25M EDTA (PH 8.0) was added, mixed and kept on ice for 10 minutes, and then 7.5 ml of 5M NaCl was added and mixed, followed by 3 ml of 10% SDS and mixed.
After leaving on ice overnight, centrifuge (20,000 rpm., 45
minutes, 0°C), and the supernatant was removed. This was soaked in a 65°C water bath for 15 minutes. The resulting precipitate was removed by centrifugation, and the supernatant was shaken with an equal volume of phenol (equilibrated against 0.05M Tris-HCl (PH8.0) - 0.1M NaCl). Precipitated with ethanol. The precipitate was collected by centrifugation, washed with ethanol, and then air-dried. Add this to 0.01M Tris-HCl (PH7.5) - 0.001M
It was dissolved in EDTA and NaCl was added to make it 0.25M. Next, precipitation was performed with 2 volumes of ethanol, and the precipitate was washed with ethanol and air-dried. Add this again to 0.01M Tris-HCl (PH7.5) - 0.001M
Dissolved in EDTA. Add CsCl to this by weight at 48%
Add 400μ of dissolved ethidium bromide to
g/ml and left at room temperature for a while. The resulting precipitate was removed by centrifugation (3000 rpm, 20 minutes), and the supernatant was centrifuged (40000 rpm, 44 hours, 15°C). The centrifuge tube was observed under a Cypress line, and the plasmid band was removed with a syringe needle and extracted twice with equal volumes of n-butanol. Dilute the bottom layer 5 times with water,
Precipitated with 2 volumes of ethanol. The precipitate was collected by centrifugation, washed with ethanol, and then air-dried. Add this to 0.01M Tris-HCl (PH7.5) - 0.001M
It was dissolved in EDTA and NaCl was added to make it 0.25M. Then, it was precipitated again with 2 volumes of ethanol, and the precipitate was collected by centrifugation, washed with ethanol, and air-dried. This was finally dissolved in 0.01M Tris-HCl (PH7.5)-0.001M EDTA and stored at 4°C. In this way purified plasmid DNA
Got YRp7. Cleavage of vector plasmid YRp7: Purified vector plasmid DNA YRp7 50μg/ml
was treated with the restriction enzyme Bam HI (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) at 60 units/ml in Bam HI buffer at 30°C for 65 minutes. Heat the EDTA at 65°C for 15 min.
NaCl was added to 0.25M and precipitated with 2 volumes of ethanol. The precipitate was collected by centrifugation, washed with ethanol, and then dissolved in 0.05M Tris-HCl (PH8.0) (for YRp7).
100μg/ml). Next, calf small intestine alkaline phosphatase (manufactured by Boehringer, Grade []) was added.
0.1M Tris-HCl (PH8.5) − 0.001M MgCl 2
Dialysis against 0.0001M Zn(OAc) 2 followed by addition of equal volume of glycerin; 3.3 units/μ
) was added at 80 units/ml, kept at 37°C for 30 minutes, and then heated at 68°C for 15 minutes. Add EDTA to a concentration of 0.02M, extract with an equal volume of phenol (equilibrated against 0.05M Tris-HCl (PH8.0) - 0.1M NaCl), and add NaCl to the aqueous layer to a concentration of 0.25M. After that, it was precipitated with 2 volumes of ethanol. The precipitate was collected by centrifugation, washed with ethanol, and air-dried. Add this to 0.01M Tris-HCl (PH
7.5) - Dissolved in 0.001M EDTA. thus,
Alkaline phosphatase treated YRp7 was obtained. Preparation of a mixture of various plasmids containing recombinant plasmid pX20: 100 μg/ml of the chromosomal DNA fragment of the parent strain obtained above and 20 μg/ml of YRp7 that had been cut with Bam HI and treated with alkaline phosphatase were added to T4 DNA ligase buffer. Liquid (0.01M Tris-HCl (PH7.5), 0.05M
NaCl, 0.01M MgCl2 , and 0.01M dithiothreitol) with 1mM ATP and 40 units/ml of T4 DNA ligase (Takara Shuzo Co., Ltd.) at 4°C.
Recombinant plasmid was reacted for 24 hours at
A mixture of different plasmids containing pX20 was obtained.
After adding 1/25 volume of 0.5M EDTA (PH8.0) to this, it was heated at 65°C for 15 minutes, cooled on ice, and then stored at 4°C. Example 2 (Introduction of recombinant plasmid pX20 into a host microorganism) Host microorganisms: E.coli HB101 (accession number: Microtechnical Research Institute No. 7741) and JA221 (accession number: E. coli) were used as host microorganisms. Koken Bokuyori No. 7743) was used. Its genotypes are F - rk - mk - recA - pro leu thi, respectively.
lacY Str r endoI - and recA - leuB6 trp
ΔE5 hsdR - M + lacY thr thi. Pretreatment of host strain: A 1% culture of Escherichia coli HB101 cultured overnight in L-broth is inoculated into the same medium and cultured for 2.5 hours. Cells are collected by centrifugation, centrifugally washed with 100mM MgCl2 , and suspended in 100mM CaCl2 . Then,
Keep at 0°C for 20 minutes. Then, the bacterial cells are collected by centrifugation and resuspended in 100 mM CaCl 2 to approximately 200×10 8 cells/ml. Introduction of recombinant plasmid into host strain:
0.05 ml of a mixture of various plasmids containing the recombinant plasmid pX20 (Arthrobacter
(containing 5 μg of DNA fragments) was diluted with 0.02M Tris-HCl (PH8.0) - 0.001M EDTA - 0.02M NaCl to 0.2ml, and this was added to 0.4ml of the CaCl2- treated suspension of S. coli HB101.
Mix and hold at 0℃ for 30 minutes. Then 42℃
After leaving it for 2 minutes, add 6ml of L-broth and heat at 37℃.
Cultured for 1.5 hours. Search for S. coli transformed strain having recombinant DNA plasmid pX20: S. coli transformed with the mixture of recombinant plasmids introduced above.
All cells of strain HB101 were treated with 100 μg/ml ampicillin and 0.5% baker's yeast cell wall (H.
Tanaka & H.J. Phaff, J.Bacteriol. 89 , 1570
(1965)) containing L-
It was plated on a broth agar plate and kept at 37°C. One out of about 3500 colonies that grew showed cell wall lysis plaques. All colonies produced by plating this transformed strain on the same agar medium showed cell wall lysis plaques. Host strain Estieritia coli
HB101 did not show such cell wall lytic plaques. Identification of recombinant plasmid pX20 containing the cell wall lytic enzyme gene: The above transformed strain was cultured in liquid in L-broth containing ampicillin, and a plasmid was prepared from the cells in the same manner as the vector plasmid YRp7. This recombinant plasmid was named pX20 as described above.
This recombinant plasmid pX20 is approximately 14.5Kb
Restriction enzymes in size (kilobase pairs)
By Bam HI, 5.8kb YRp7 part and about 8.5kb
The foreign DNA part was divided into two parts. This foreign DNA
Part of the chromosome of Arthrobacter YCWD3 that is not cut by EcoRI, Hind and XbaI
It had the characteristics of DNA. This recombinant plasmid pX20 has a concentration of approximately 3 x 10 5 colonies/μg in the host strain S. coli HB101.
Alternatively, generate an ampicillin-resistant transformant in JA221. All of these transformed strains showed cell wall lysis spots on L-broth agar plates containing baker's yeast cell walls. By the way, YRp7
Estieritia collie introduced HB101
Both the strain and the S. coli JA221 strain introduced with pBR322 do not show cell wall lysis plaques on the same agar plate. Example 3 (Production of cell wall lytic enzyme by transformed strain) Culture conditions of S. coli transformant strain: Transformed strain was treated with ampicillin 100 μg/ml
Cultured overnight at 37℃ on an L-broth agar plate containing
The cells were inoculated into broth and cultured with shaking at 37°C for 24 hours. Cell wall lytic enzyme activity: Bacterial cells obtained by centrifugation at 0°C were treated with either of the following two methods, and cell wall lytic activity was examined. (i) Transfer the bacterial cells to cold PBS buffer (0.137M NaCl−
Wash with 0.01M sodium phosphate, PH7.2),
This was suspended in 5 ml of the same buffer and subjected to ultrasonication. 20 at 11000rpm at 0℃
The mixture was centrifuged for a minute and the supernatant was collected. (ii) Cool the bacterial cells with 0.01M Tris-HCl (PH7.3) −
Wash with 0.03M NaCl and add 40ml of 0.033M
Suspended in Tris-HCl (PH7.3). 40 of this
ml of 0.033M Tris-HCl (PH7.3) - mixed with 40% sucrose and added 0.16ml of 0.5M EDTA (PH7.5). This was gently stirred at 20-24°C for 15 minutes. Centrifugation (11000rpm., 15 minutes, 0℃)
Discard the supernatant and mix the bacterial cells with 80ml of ice water.
A stage fraction was prepared by stirring gently at ℃ for 15 minutes, centrifuging (11000 rpm, 15 minutes, 0 ℃) and removing the supernatant.
(NGNossal &L.A.Heppel; J.Biol.Chem.
Vo1241, P.3055 (1966)). The cell wall lytic activity obtained from the extract prepared in (i) above was
Shown in the table. To measure the activity, 2.5 ml of the reaction mixture having the composition of 0.01M phosphate buffer (PH6.25) - 0.1% baker's yeast cell wall was kept at 37°C, and the decrease in turbidity of the reaction mixture was measured using a Klett-Summerson photometer ( Using filter No.66; Klett MFG.CO.
Inc. NYUSA). The activity is defined as the difference from the control value with no enzyme added (ΔKlett
value). Regarding the parent strain Arthrobacter YCWD3 shown for comparison, this parent strain was added to 1%
Difco Tryptone - 0.1% Difco yeast
1 volume (600 ml) of 8% baker's yeast (manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.) - 1% K 2 HPO 4 -
Culture solution obtained by culturing in 0.01% MgSO 4 7H 2 O at 35°C for 48 hours (K. Doi, A. Doi & T.
Fukui;Agr.Biol.Chem.Vol32, P.1261
(1963)) cell wall lytic activity of the supernatant.

【表】 また、形質転換株エスチエリチア・コリー
HB101(pX20)の培養菌体を上記(ii)の方法に
従つて処理したとき、0℃にて集めた培養液上
澄および菌体洗浄液にはパン酵母細胞壁溶解活
性はほとんど検出されず、ステージ液(いわ
ゆるペリプラズム区分)に全活性の約70%が検
出された。 細胞壁溶解酵素の生産形態:形質転換株エス
チエリチア・コリーHB101(pX20)をL−
brothまたはT−broth(Difcoトリプトン1%、
グルコース0.1%、NaCl0.3%、CaCl20.1mM、
MgCl21mM、KH2PO40.32mM)の寒天平板
上に37℃で一夜生育させ、得られた菌体をクロ
ロフオルムの蒸気で殺す。これにパン酵母細胞
壁を含む寒天を重層し、37℃に保温する。する
と、いづれの培地で生育したコロニーにもその
周辺に明瞭な細胞壁溶解斑が認められた。親株
アルスロバクターYCWD3をL−brothまたは
T−brothの寒天平板上で生育させ、これを形
質転換株と同じ処理に供した。L−broth寒天
平板上で生育したコロニーにごくわずかな細胞
壁溶解斑が認められたが、T−broth寒天平板
上で生育したコロニーは細胞壁溶解斑を生じな
かつた。 以上の事実から、親株アルスロバクター
YCWD3は細胞壁溶解酵素を誘導的に生産する
のに対し、形質転換株エスチエリチア・コリー
HB101(pX20)は該酵素を構成的に生産する
ことがわかる。形質転換株エスチエリチア・コ
リーJA221(pX20)についても、同様に、該酵
素を構成的に生産することが確認された。それ
ゆえ、本発明により得られる形質転換株は、培
養に際しインデユーサーを必要としない。 細胞壁溶解酵素の精製:前項の(i)の方法に
より調製された形質転換株エスチエリチア・コ
リーHB101(pX20)およびJA221(pX20)の菌
体抽出液をそれぞれプロタミン硫酸処理し、次
いで、硫酸アンモニウムで沈澱させる。あるい
は(ii)の方法により得た菌体抽出液をロータリー
エバポレーターなどで濃縮した。 得られた流安沈澱物もしくは濃縮物を0.01Mリ
ン酸緩衝液(PH6.25)(0.01M EDTAを含むこと
もある)に透析した。同じ、緩衝液に対して平衡
化したAvicel TG101(旭化成(株)製)を透析内液
の10倍容のカラムに充填し室温にてクロマトグラ
フイーを行つた(K.Doi、A.Doi&S.
NaKamura;Agr.Biol.Chem.Vol40、P.1669
(1976))。細胞壁溶解活性をもつ画分を合わせ、
これをロータリーエバポレーターで濃縮し、水に
対して4℃にて一夜透析した。得られた酵素は単
一蛋白に精製されていた。 上記精製酵素の電気泳動(ポリアクリルアミド
ゲルおよびSDS−ポリアクリルアミドゲル)にお
いて観察されるグルカナーゼ蛋白のバンドの染色
度から、100mlのL−broth中で37℃にて24時間培
養した定常期に達した菌体から約50μgのグルカ
ナーゼ蛋白(後述の親株アルスロバクター
YCWD3のグルカナーゼI−3およびI−4にそ
れぞれ相当する二つのバンドの和)が得られる。
なお、親株アルスロバクターYCWD3についての
35℃約48時間培養して得られる培養上澄100mlか
らは、Avicel TG101のカラムクロマトグラフイ
ーによりグルカナーゼとグルカナーゼとの混
合物が得られ、このうちグルカナーゼについて
は上記の方法により約500μgであることがわか
つた。 形質転換株の生産する細胞壁溶解酵素と親株
の細胞壁溶解酵素との同一性:前記の(i)の方
法で得た菌体抽出液をプロタミン硫酸処理後、
硫酸アンモニウム沈澱で濃縮し、0.01Mリン酸
緩衝液(PH7.0)に透析した。得た溶液0.2mlを
酵母グルカン(D.J.Bell&D.H.Northcote、J.
Chem.Soc.19501944に従つて調製したもの)ま
たはPachman(H.Saito、A.Misaki&T.
Harada、Agr.Biol.Chem.32 1261(1968)に
従つて調製したもの。)の0.5%懸濁液に混ぜ全
量を1mlとした。これを37℃にて3時間保温し
た。反応液の濁度は著しく低下した。これを
100℃で10分間加熱して反応を止め、遠心分離
した。得た上澄に含まれる糖をペーパークロマ
トグラフイーにかけたところ、そのクロマトグ
ラムは、親株アルスロバクターYCWD3のグル
カナーゼによる酵母グルカンまたは
Pachymanの分解物が示すクロマトグラム(K.
Doi、A.Doi、& T.Fukui;Agr.Biol.Chem
Vol37、1619(1973))と本質的に一致した。 前記のAvicel吸着クロマトグラフイーに
よる精製標品を、同様に、酵母グルカンまたは
Pachymanに作用させたとき生ずるオリゴ糖の
ペーパークロマトグラムは、親株アルスロバク
ターYCWD3のグルカナーゼによつて得られ
るものと本質的に一致した。 また、上記精製標品をポリアクリルアミドゲル
電気泳動にかけてアミドブラツクで蛋白質の染色
を行つた。その結果、例えば、エスチエリチア・
コリーHB101(pX20)についていえば、図に示
すように、2本のバンドがみとめられ、これらは
標品により量比が異なるものの親株アルスロバク
ターYCWD3の既知のグルカナーゼ分子種(グル
カナーゼ−a,−1,−2,−3および
−4)のうちのグルカナーゼ−3およびグル
カナーゼ−4のそれぞれに一致した。図中矢印
は蛋白の泳動方向を示す。また同一条件下で泳動
した2本のゲルのうちの1つを用いて酵母グルカ
ンおよびパン酵母細胞壁に対するザイモグラムを
つくり、他の1本については上記蛋白染色を行つ
てこれらを比較したところ、いづれのバンドもそ
れぞれ酵母グルカン分解活性およびパン酵母細胞
壁分解活性を持つことが認められた。さらに、上
記精製標品をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気
泳動にかけ、クーマシーブル−R−250で蛋白染
色を行つたところ、どの標品にも一本のバンドが
認められ、その移動度は親株アルスロバクター
YCWD3のグルカナーゼ−4(分子量55000)
の移動度と一致した。エスチエリチア・コリー
JA221(pX20)についても同様な結果が得られ
た。 (発明の効果) 本発明により得られる組み換え体プラスミド
pX20およびこれにより形質転換されたエスチエ
リチア・コリーHB101(pX20)およびエスチエ
リチア・コリーJA221(pX20)は、菌体細胞壁溶
解活性を有するβ−1・3グルカナーゼ遺伝子を
含有する。形質転換株はβ−1・3グルカナーゼ
を構成的に生産するため、培養が容易かつ安価に
行われうる。
[Table] In addition, the transformed strain Estieritia coli
When cultured cells of HB101 (pX20) were treated according to method (ii) above, almost no baker's yeast cell wall lytic activity was detected in the culture supernatant and cell washing solution collected at 0°C, indicating that the stage Approximately 70% of the total activity was detected in the fluid (the so-called periplasmic compartment). Production form of cell wall lytic enzyme: Transformed strain S. coli HB101 (pX20) was transformed into L-
broth or T-broth (Difco tryptone 1%,
Glucose 0.1%, NaCl 0.3%, CaCl2 0.1mM,
The cells were grown overnight at 37° C. on an agar plate containing (MgCl 2 1 mM, KH 2 PO 4 0.32 mM) and killed with chloroform vapor. This is layered with agar containing baker's yeast cell walls and kept at 37°C. Clear plaques of cell wall lysis were observed around colonies grown in either medium. The parent strain Arthrobacter YCWD3 was grown on an L-broth or T-broth agar plate and subjected to the same treatment as the transformed strain. Very few cell wall lysis plaques were observed in colonies grown on L-broth agar plates, but no cell wall lysis plaques were observed in colonies grown on T-broth agar plates. From the above facts, the parent strain Arthrobacter
YCWD3 produces cell wall lytic enzymes in an inducible manner, whereas the transformed strain S. coli
It is shown that HB101 (pX20) produces the enzyme constitutively. It was also confirmed that the transformed strain Escherichia coli JA221 (pX20) constitutively produces the enzyme. Therefore, the transformed strain obtained by the present invention does not require an inducer during culture. Purification of cell wall lytic enzyme: Cell extracts of transformed strains S. coli HB101 (pX20) and JA221 (pX20) prepared by the method in (i) in the previous section are treated with protamine sulfate, and then precipitated with ammonium sulfate. . Alternatively, the bacterial cell extract obtained by method (ii) was concentrated using a rotary evaporator or the like. The obtained flow precipitate or concentrate was dialyzed against 0.01M phosphate buffer (PH6.25) (which may contain 0.01M EDTA). Avicel TG101 (manufactured by Asahi Kasei Corporation) equilibrated with the same buffer solution was packed into a column with a volume 10 times that of the dialysis solution, and chromatography was performed at room temperature (K. Doi, A. Doi & S.
NaKamura;Agr.Biol.Chem.Vol40, P.1669
(1976)). Combine fractions with cell wall lytic activity,
This was concentrated on a rotary evaporator and dialyzed against water at 4°C overnight. The resulting enzyme was purified into a single protein. From the staining intensity of the glucanase protein band observed in electrophoresis (polyacrylamide gel and SDS-polyacrylamide gel) of the purified enzyme above, it was found that the stationary phase was reached after culturing in 100 ml of L-broth at 37°C for 24 hours. Approximately 50 μg of glucanase protein from the bacterial body (parent strain Arthrobacter
The sum of two bands corresponding to YCWD3 glucanases I-3 and I-4, respectively) is obtained.
Regarding the parent strain Arthrobacter YCWD3,
From 100 ml of culture supernatant obtained by culturing at 35°C for about 48 hours, a mixture of glucanase and glucanase was obtained by column chromatography using Avicel TG101, and of this, about 500 μg of glucanase was obtained by the above method. I understand. Identity of the cell wall lytic enzyme produced by the transformed strain and the cell wall lytic enzyme of the parent strain: After treating the bacterial cell extract obtained by the method (i) above with protamine sulfate,
It was concentrated by ammonium sulfate precipitation and dialyzed against 0.01M phosphate buffer (PH7.0). 0.2 ml of the resulting solution was added to yeast glucan (DJ Bell & D.H. Northcote, J.
Chem.Soc. 1950 1944) or Pachman (H.Saito, A.Misaki & T.
Prepared according to Harada, Agr. Biol. Chem. 32 1261 (1968). ) to make a total volume of 1 ml. This was kept warm at 37°C for 3 hours. The turbidity of the reaction solution decreased significantly. this
The reaction was stopped by heating at 100°C for 10 minutes and centrifuged. When the sugar contained in the obtained supernatant was subjected to paper chromatography, the chromatogram showed that yeast glucan or
Chromatogram of Pachyman's degradation products (K.
Doi, A.Doi, &T.Fukui; Agr.Biol.Chem
Vol37, 1619 (1973)). Similarly, the purified sample by Avicel adsorption chromatography was purified by yeast glucan or
The paper chromatogram of oligosaccharides produced when Pachyman was reacted with was essentially identical to that obtained with the glucanase of the parent strain Arthrobacter YCWD3. In addition, the purified sample was subjected to polyacrylamide gel electrophoresis and the protein was stained with amide black. As a result, e.g.
Regarding coli HB101 (pX20), as shown in the figure, two bands were observed, and although the quantitative ratios differ depending on the sample, these are the known glucanase molecular species (glucanase-a, - It matched with glucanase-3 and glucanase-4 of 1, -2, -3 and -4), respectively. Arrows in the figure indicate the direction of protein migration. In addition, we created a zymogram for yeast glucan and baker's yeast cell wall using one of the two gels run under the same conditions, and compared the results using the protein staining described above for the other gel. The bands were also found to have yeast glucan-degrading activity and baker's yeast cell wall-degrading activity, respectively. Furthermore, when the above purified preparations were subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and protein staining was performed with Coomassie Blue R-250, a single band was observed in each preparation, and the mobility of the parent strain Arthrobacter
YCWD3 glucanase-4 (molecular weight 55000)
was consistent with the mobility of Estieritia collie
Similar results were obtained for JA221 (pX20). (Effect of the invention) Recombinant plasmid obtained by the present invention
pX20 and Escherichia coli HB101 (pX20) and Escherichia coli JA221 (pX20) transformed with it contain a β-1.3 glucanase gene having cell wall lytic activity. Since the transformed strain constitutively produces β-1.3 glucanase, it can be cultured easily and inexpensively.

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

第1図aおよびbは、それぞれ、親株アルスロ
バクターYCWD3および本発明の形質転換株エス
チエリチア・コリーHB101(pX20)の生産する
細胞壁溶解酵素のポリアクリルアミド電気泳動に
よる蛋白バンドを示す。 −a,−b,−1,−2,−3およ
び−4……親株のグルカナーゼ分子種。
Figures 1a and 1b show protein bands of cell wall lytic enzymes produced by the parent strain Arthrobacter YCWD3 and the transformed strain of the present invention, Escherichia coli HB101 (pX20), respectively, by polyacrylamide gel electrophoresis. -a, -b, -1, -2, -3 and -4...Glucanase molecular species of the parent strain.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルスロバクター属由来のβ−1・3グルカ
ナーゼ遺伝子DNAを含有する組み換え体プラス
ミドで形質転換されたβ−1・3グルカナーゼを
構成的に生産するエスチエリチア属に属する微生
物であつて、 該組み換え体プラスミドが、該β−1・3グル
カナーゼ遺伝子DNAをベクタープラスミド
YRp7に連結して得られ、 該β−1・3グルカナーゼ遺伝子が、該アルス
ロバクター属由来の染色体遺伝子を制限酵素
BamHIで切断して得られる、 微生物。 2 前記β−1・3グルカナーゼ遺伝子DNAが
アルスロバクターYCWD3に由来する特許請求の
範囲第1項に記載の微生物。
[Scope of Claims] 1. A microorganism belonging to the genus Estieritia that constitutively produces β-1,3 glucanase and is transformed with a recombinant plasmid containing β-1,3 glucanase gene DNA derived from the genus Arthrobacter. The recombinant plasmid contains the β-1.3 glucanase gene DNA as a vector plasmid.
The β-1,3 glucanase gene is obtained by linking to YRp7, and the chromosomal gene derived from the Arthrobacter genus is ligated with a restriction enzyme.
Microorganisms obtained by cutting with BamHI. 2. The microorganism according to claim 1, wherein the β-1.3 glucanase gene DNA is derived from Arthrobacter YCWD3.
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