JPH0354551B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
一般にサイクロデキストリン グルカノトラン
スフエラーゼ生産菌として、バチルス
(Bacillus)属やクレブシラ(Klebsiella)属の細
菌などが用いられてきた。しかし、その生産は微
量で、かつ不安定であり、また培地中に含まれる
よう雑物が多く、サイクロデキストリン グルカ
ノトランスフエラーゼの分離精製が困難であつ
た。本発明者らは、バチルス・マセランス
(Bacillus macerans)のサイクロデキストリン
グルカノトランスフエラーゼ構造遺伝子をバチ
ルス・ズブチリス内でクローン化することに成功
し、この変異株を培養したところ、安定に短時間
でサイクロデキストリン グルカノトランスフエ
ラーゼを生産させることができたものである。本
発明は、バチルス・マセランス由来のサイクロデ
キストリン グルカノトランスフエラーゼをコー
ドするDNAを組込んだプラスミドを導入して形
質転換させたバチルス・ズブチリスである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Generally, bacteria of the genus Bacillus and Klebsiella have been used as cyclodextrin glucanotransferase producing bacteria. However, its production was small and unstable, and the culture medium contained many impurities, making it difficult to separate and purify cyclodextrin glucanotransferase. The present inventors succeeded in cloning the cyclodextrin glucanotransferase structural gene of Bacillus macerans in Bacillus subtilis. It was possible to produce cyclodextrin glucanotransferase. The present invention is Bacillus subtilis transformed by introducing a plasmid into which DNA encoding cyclodextrin glucanotransferase derived from Bacillus macellans is introduced.
本発明の変異バチルス・ズブチリスは次のよう
にして創製することができる。 The mutant Bacillus subtilis of the present invention can be created as follows.
サイクロデキストリン グルカノトランスフエ
ラーゼ遺伝子の調製は次のようにする。 The cyclodextrin glucanotransferase gene is prepared as follows.
バチルス・マセランスIAM1243株はサイクロ
デキストリン グルカノトランスフエラーゼを菌
体外に分泌する細菌として知られている。本菌体
からSaito,Miura法(Saito,H.and Miura,
K.,Biochem.Biophys.Acta,72,619、(1964))
により染色体DNAを調製する。これを制限酵素
Sau3AIで部分分解し、分解物からシヨ糖密度勾
配超遠心法により約2kb以上の染色体DNA断片
を分離する。 Bacillus macerans strain IAM1243 is known as a bacterium that secretes cyclodextrin glucanotransferase to the outside of the bacterial body. Saito, Miura method (Saito, H. and Miura,
K., Biochem.Biophys.Acta, 72 , 619, (1964))
Prepare chromosomal DNA by This is a restriction enzyme
Partially digest with Sau3AI, and separate chromosomal DNA fragments of approximately 2 kb or more from the digested product using sucrose density gradient ultracentrifugation.
別に、フアージλD69DNAを制限酵素BamHI
で切断し、これに先の染色体DNA断片を混合し、
更にT4DNAリガーゼを添加して、連結処理をす
る。この処理液を用いてイン ビトロ パツケイ
ジング法(Horn,B.,Methods in
Enzymology,68,299,(1979))によりλフア
ージ粒子を形成し、このλフアージ粒子をエシエ
リヒア・コリ(Escherichia coli)SM32の培養
菌懸濁液に添加してサイクロデキストリングルカ
ノトランスフエラーゼ生産能を保有する特殊形質
導入フアージを得る。得られた特殊形質導入フア
ージ粒子より、サイクロデキストリン グルカノ
トランスフエラーゼ遺伝子を含むλフアージ
DNAを調製する。このDNAを制限酵素Sau3AI
で部分分解し、プラスミドpUB110の制限酵素
BamHI切断部分にT4リガーゼを用いて結合し、
ハイブリツド プラスミド混合物を得る。この混
合物を用いてバチルス・ズブチリスヘプロトプラ
スト形質導入法(Chang,S.and Cohen,S.N.,
Mol.Gen.Genet.168,111,(1979))により形質
転換する。形質転換株の中からカナマイシン耐性
(10μg/ml)かつサイクロデキストリングルカ
ノトランスフエラーゼ活性のある株を選択する。
この菌株を培養し、培養菌体からプラスミド
pDS10を得た。 Separately, extract Phage λD69 DNA with the restriction enzyme BamHI.
, mix this with the previous chromosomal DNA fragment,
Furthermore, T4 DNA ligase is added to perform the ligation process. Using this treatment solution, the in vitro packaging method (Horn, B., Methods in
Enzymology, 68 , 299, (1979)) to form lambda phage particles, and add the lambda phage particles to a culture suspension of Escherichia coli SM32 to determine the ability to produce cyclodextrin glucanotransferase. Obtain specialized transducing phages harboring . From the obtained special transduction phage particles, λ phage containing the cyclodextrin glucanotransferase gene was detected.
Prepare DNA. This DNA is digested with the restriction enzyme Sau3AI
Partially digest plasmid pUB110 with restriction enzymes
Bind to the BamHI cleavage site using T4 ligase,
Obtain a hybrid plasmid mixture. This mixture was used for Bacillus subtilis heprotoplast transduction (Chang, S. and Cohen, SN,
Mol.Gen.Genet. 168 , 111, (1979)). Among the transformed strains, a strain having kanamycin resistance (10 μg/ml) and cyclodextrin glucanotransferase activity is selected.
This strain is cultured, and plasmids are extracted from the cultured cells.
pDS10 was obtained.
プラスミドpDS10のフイジカルマツプ(制限酵
素切断地図)は第4図に示した通りであり、白ぬ
きの部分はベクターpUB110由来、黒塗りの部分
は染色体切断部分で、このクローン化された断片
の大きさは約2.2kbである。ここに得られる形質
転換体はサイクロデキスリン グルカノトランス
フエラーゼを菌体外に安定によく分泌する優れた
変異バチルス・ズブチリスである。本菌はバチル
ス・ズブチリスNA64−pDS10(FERM P−
7959)として微工研に寄託されている。 The physical map (restriction enzyme cleavage map) of plasmid pDS10 is shown in Figure 4. The white part is derived from vector pUB110, the black part is the chromosomal cut part, and the size of this cloned fragment is It is approximately 2.2kb. The transformant obtained here is an excellent mutant Bacillus subtilis that can stably and well secrete cyclodexrin glucanotransferase outside the bacterial cell. This bacterium is Bacillus subtilis NA64-pDS10 (FERM P-
7959) and has been deposited with the Institute of Fine Technology.
この変異バチルス・ズブチリスはサイクロデキ
ストリン グルカノトランスフエラーゼの生産性
において全く新規であり、サイクロデキストリン
グルカノトランスフエラーゼの工業生産上極めて
有用である。 This mutant Bacillus subtilis is completely new in its productivity of cyclodextrin glucanotransferase, and is extremely useful for industrial production of cyclodextrin glucanotransferase.
次に本発明の実施例及び試験例を示す。 Next, examples and test examples of the present invention will be shown.
実施例
変異バチルス・ズブチリスの創製
バチルス・マセランスIAM1243株をフスマ培
地(6%フスマ抽出液、0.5%マルト エキスト
ラクト、0.5%イースト エキストラクト、0.5%
ポリペプトン、0.05%塩化カルシウム)で48時間
培養し、遠心分離にて集菌、洗浄して得られた菌
体からSaito,Miuraの方法(Saito,H.and
Miura,K.,Biochim.Biophys.Acta,72,619,
(1964))によつて染色体DNAを分離し、これを
トリス塩酸・EDTA緩衝液に溶解し、制限酵素
Sau3AI(宝酒造社製品)を添加して、37℃で部分
分解した後、分解物からシヨ糖密度勾配超遠心法
で約2kb以上の染色体断片を分離、取得した。Example Creation of mutant Bacillus subtilis Bacillus macerans strain IAM1243 was grown in bran medium (6% bran extract, 0.5% malt extract, 0.5% yeast extract, 0.5%
The method of Saito, Miura (Saito, H. and
Miura, K., Biochim. Biophys. Acta, 72 , 619,
(1964)) was used to isolate chromosomal DNA, dissolve it in Tris-HCl/EDTA buffer, and use restriction enzymes.
After adding Sau3AI (Takara Shuzo Co., Ltd. product) and partially decomposing the mixture at 37°C, chromosome fragments of approximately 2 kb or more were isolated and obtained from the decomposed product using sucrose density gradient ultracentrifugation.
用いたフアージベクターλD69(東京大学医科学
研究所より分譲)の概略開裂地図は第1図に示し
た通りであり、このフアージλD69は38.8kbで制
限酵素BamHIによつて1箇所切断されるもので
ある。 The schematic cleavage map of the used phage vector λD69 (provided by the Institute of Medical Science, the University of Tokyo) is shown in Figure 1. This phage λD69 is 38.8 kb and can be cleaved at one site by the restriction enzyme BamHI. It is.
BamHIで1箇所切断したλD69と前記のバチル
ス・マセランスIAM1243株から得られた約2kb以
上の染色体断片を混合し、T4DNAリガーゼを添
加して連結処理した(Weiss,B.,Sablon,A.
J.,Live,T.R.,Fareed,G.C.andRichardson,
C.C.,J.Biol.Chem.,243,4543、(1968))。処理
液を、イン ビトロ パツケイジング キツト
(宝酒造社製品)に添加してイン ビトロ パツ
ケイジング法(Horn,B.,Methods in
Enzymology,68,299,(1979))により当該
DNAをフアージ粒子に導入した。このフアージ
粒子をエシエリヒア・コリSM32の菌体懸濁液に
添加し、1%可溶性澱粉、1.2%の寒天を含むλ
培地(バクトトリプトン10g、NaCl2.5gを水1
に溶解)に添加して37℃で培養し、出現したプ
ラークにヨウ素液を噴霧して、ヨウ素反応を起こ
さなかつたフアージをサイクロデキストリン グ
ルカノトランスフエラーゼ生産フアージとして分
離することができた。 λD69 cut at one site with BamHI and the chromosomal fragment of approximately 2 kb or more obtained from Bacillus macerans strain IAM1243 were mixed and ligated by adding T4 DNA ligase (Weiss, B., Sablon, A.
J., Live, T.R., Fareed, GCandRichardson,
CC, J. Biol. Chem., 243 , 4543, (1968)). The treatment solution was added to an in vitro packaging kit (Takara Shuzo Co., Ltd.) to perform the in vitro packaging method (Horn, B., Methods in
Enzymology, 68 , 299, (1979)).
DNA was introduced into phage particles. The phage particles were added to a bacterial cell suspension of Escherichia coli SM32, and λ containing 1% soluble starch and 1.2% agar was added.
Medium (10 g of bactotryptone, 2.5 g of NaCl, 1 part of water)
The phages that did not undergo an iodine reaction were isolated as cyclodextrin-glucanotransferase-producing phages by culturing at 37°C and spraying an iodine solution onto the plaques that appeared.
得られたサイクロデキストリン グルカノトラ
ンスフエラーゼ生産フアージを単離し、これをエ
シエリヒア・コリSM32とともにλ培地で37℃で
培養した。培養液を遠心分離して宿主菌体を除
き、ポリエチレングリコールを加えてフアージ粒
子を凝集させたのち、遠心分離によつてフアージ
粒子を集め、新規なフアージを得た。このフアー
ジをλCDと名づけた。 The resulting cyclodextrin glucanotransferase producing phages were isolated and cultured with Escherichia coli SM32 in lambda medium at 37°C. The culture solution was centrifuged to remove host cells, polyethylene glycol was added to aggregate the phage particles, and the phage particles were collected by centrifugation to obtain new phages. This phage was named λCD.
このフアージ粒子を、50%ホルムアミドを含む
フアージ懸濁用緩衝液に対して透析し、λCDフ
アージDNAを得た。フアージλCDDNAは49.8kb
の大きさで、そのフイジカルマツプ(制限酵素切
断地図)を第2図に示す。ここで白ぬきの部分は
ベクターλD69由来で、黒塗りの部分は染色体断
片部分である。各略記号はすべて制限酵素であ
る。 The phage particles were dialyzed against a phage suspension buffer containing 50% formamide to obtain λCD phage DNA. Phage λCDDNA is 49.8kb
The size of the physical map (restriction enzyme cleavage map) is shown in Figure 2. Here, the white part is derived from vector λD69, and the black part is a chromosome fragment. All abbreviations are restriction enzymes.
このフアージλCDDNAを 32Pでラベルし、バ
チルス・マセランスIAM1243株染色体DNA、エ
シエリヒア・コリSM32株染色体DNAおよびα
−アミラーゼ高生産株バチルス・ズブチリス
(Bacillus subtilis)NA64染色体DNAのそれぞ
れのEcoRI分解物とサザンハイブリダイゼーシヨ
ン(Southern,E.M.,J.Mol.Biol.,98,503,
(1975))を行つたところ、エシエリヒア・コリ,
バチルス・ズブチリス染色体DNAとは全くハイ
ブリダイズしなかつたが、バチルス・マセランス
IAM1243株の染色体DNAとは2箇所で特異的に
ハイブリダイズしており、クローン化した遺伝子
はバチルス・マセランスIAM1243株由来である
ことが確かめられた。 This phage λCDDNA was labeled with 32P , and Bacillus macerans strain IAM1243 chromosomal DNA, Escherichia coli strain SM32 chromosomal DNA and α
-EcoRI-digested products of NA64 chromosomal DNA of high amylase producing strain Bacillus subtilis and Southern hybridization (Southern, EM, J.Mol.Biol., 98 , 503,
(1975)), Esierhia coli,
It did not hybridize at all with Bacillus subtilis chromosomal DNA, but Bacillus macerans
It specifically hybridized with the chromosomal DNA of strain IAM1243 at two locations, and it was confirmed that the cloned gene was derived from Bacillus macerans strain IAM1243.
ここに得られたλCDフアージDNAをトリス塩
酸・EDTA緩衝液に溶解し、制限酵素Sau3AI
(宝酒造社製品)を添加し、37℃で部分分解した。
分解物からシヨ糖密度勾配超遠心法で約2kb以上
の染色体断片を分離し、取得し、プラスミド
pUB110を用いて再クローン化を図つた。 The obtained λCD phage DNA was dissolved in Tris-HCl/EDTA buffer, and the restriction enzyme Sau3AI was added.
(Takara Shuzo Co., Ltd. product) was added and partially decomposed at 37°C.
Chromosome fragments of approximately 2 kb or more are separated from the digested product using sucrose density gradient ultracentrifugation, obtained, and converted into plasmids.
Recloning was attempted using pUB110.
再クローン化に用いたプラスミドpUB110の概
略開裂地図は第3図に示すが、このプラスミド
pUB110は4.5kbでカナマイシン耐性(Kmr)を
有し、制限酵素BamHIによつて1箇所切断され
るものである。 A schematic cleavage map of plasmid pUB110 used for recloning is shown in Figure 3.
pUB110 is 4.5 kb, has kanamycin resistance (Km r ), and can be cut at one site with the restriction enzyme BamHI.
BamHIで1箇所切断したpUB110と前記の
λCDフアージから得られた約2kb以上の染色体断
片を混合し、T4DNAリガーゼを添加して連結処
理した。この処理液を用いてバチルス・ズブチリ
スNA64株を宿主とするプロトプラスト形質転換
法(Chang,S.,Cohen,S.N.,Mol.gen.
Genet.,168,111,(1979))を行い、当該プラス
ミドを導入した。 pUB110 cut at one site with BamHI and the chromosome fragment of about 2 kb or more obtained from the λCD phage described above were mixed and ligated by adding T4 DNA ligase. A protoplast transformation method using Bacillus subtilis strain NA64 as a host using this treatment solution (Chang, S., Cohen, SN, Mol.gen.
Genet., 168 , 111, (1979)), and the plasmid was introduced.
得られた形質転換処理菌体を選択培地である可
溶性澱粉1%、カナマイシン100μg/ml、寒天
0.8%を含むDM3培地(5%バクトカザミノ酸
100ml、1Mクエン酸ナトリウム(PH7.3)500ml、
3.5%リン酸水素二カリウム50ml、1.5%リン酸二
水素カリウム50ml、10%酵母エキス50ml、20%グ
ルコース25ml、1M塩化マグネシウム20ml、2%
牛血清アルブミン5mlを混合)に添加して37℃で
培養し、カナマイシン耐性株を得た。このカナマ
イシン耐性株をカナマイシン10μg/ml、1%可
溶性澱粉を含むLG培地(バクトトリプトン10g、
酵母エキス5g、NaCl5g、グリコース2gを1
の水に溶解)にて37℃で24時間培養し、培養液
中のサイクロデキストリンの有無をペーパークロ
マトグラフイーおよび高速液体クロマトグラフイ
ーによつて調べた。 The resulting transformed cells were mixed with selective media of 1% soluble starch, 100 μg/ml of kanamycin, and agar.
DM3 medium containing 0.8% (5% bactocasamino acid)
100ml, 1M sodium citrate (PH7.3) 500ml,
3.5% dipotassium hydrogen phosphate 50ml, 1.5% potassium dihydrogenphosphate 50ml, 10% yeast extract 50ml, 20% glucose 25ml, 1M magnesium chloride 20ml, 2%
(mixed with 5 ml of bovine serum albumin) and cultured at 37°C to obtain a kanamycin-resistant strain. This kanamycin-resistant strain was grown in LG medium containing 10 μg/ml of kanamycin and 1% soluble starch (10 g of bactotryptone,
5g of yeast extract, 5g of NaCl, 2g of glycose in 1
(dissolved in water) at 37°C for 24 hours, and the presence or absence of cyclodextrin in the culture solution was examined by paper chromatography and high performance liquid chromatography.
ペーパークロマトグラフイーは培養液をn−ブ
タノール/n−プロパノール/水(3/5/4)
の溶媒系で60℃、2回上昇展開を行つたのち、90
%アセトンのヨウ素溶液にペーパークロマトグラ
ムを浸してサイクロデキストリンの呈色を検索
し、発色したものをサイクロデキストリン グル
カノトランスフエラーゼ分泌株として分離するこ
とができた。 For paper chromatography, the culture solution is n-butanol/n-propanol/water (3/5/4).
After two upward developments at 60°C in a solvent system of 90
A paper chromatogram was immersed in a % acetone iodine solution to search for the coloration of cyclodextrin, and those that developed color were able to be isolated as cyclodextrin glucanotransferase-secreting strains.
得られたサイクロデキストリン グルカノトラ
ンスフエラーゼ生産菌株を単離し、これをカナマ
イシン10μg/mlを含むLG培地で37℃で培養し、
培養液を遠心分離して集菌し、洗浄後、分離菌体
からアルカリ抽出法(Birnboim,H.C.and
Doly,J.,Nucleic Acids Res.,7,1513、
(1979))によつてプラスミドを分離、探索して新
規なプラスミドを得た。このプラスミドをプラス
ミドpDS10と名づけた。 The obtained cyclodextrin glucanotransferase producing strain was isolated and cultured at 37°C in LG medium containing 10 μg/ml of kanamycin.
The culture solution was centrifuged to collect bacteria, and after washing, the isolated bacteria were extracted using an alkaline extraction method (Birnboim, HCand
Doly, J., Nucleic Acids Res., 7 , 1513.
(1979)), the plasmid was isolated and searched, and a new plasmid was obtained. This plasmid was named plasmid pDS10.
プラスミドpDS10は6.7kbの大きさで、そのフ
イジカルマツプ(制限酵素切断地図)を第4図に
示す。ここで白ぬきの部分はベクターpUB110由
来で、黒塗りの部分は染色体断片部分であり、各
略記号はすべて制限酵素である。 Plasmid pDS10 has a size of 6.7 kb, and its physical map (restriction enzyme cleavage map) is shown in FIG. Here, the white part is derived from vector pUB110, the black part is a chromosome fragment part, and each abbreviation is a restriction enzyme.
試験例 1
サイクロデキストリン グルカノトランスフエ
ラーゼの生産
バチルス・ズブチリスNA64−pDS10をカナマ
イシン10μg/mlを含むLG培地を用い、500ml容
の坂口フラスコに100ml分注し、37℃で30時間振
とう培養した。その間培養物を1mlずつ採取し
て、培地中のサイクロデキストリン グルカノト
ランスフエラーゼの活性を測定した。Test Example 1 Production of cyclodextrin glucanotransferase 100 ml of Bacillus subtilis NA64-pDS10 was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask using LG medium containing 10 μg/ml of kanamycin, and cultured with shaking at 37°C for 30 hours. . During this time, 1 ml of the culture was collected and the activity of cyclodextrin glucanotransferase in the medium was measured.
第5図は、サイクロデキストリン グルカノト
ランスフエラーゼ活性の経時的変化を示すもので
ある。ここでAは菌の生育、Bはサイクロデキス
トリン グルカノトランスフエラーゼ活性を示し
ている。 FIG. 5 shows changes over time in cyclodextrin glucanotransferase activity. Here, A indicates bacterial growth and B indicates cyclodextrin glucanotransferase activity.
第5図から明らかなように、サイクロデキスト
リン グルカノトランスフエラーゼ活性は培養後
12時間で最高値に達する。 As is clear from Figure 5, the cyclodextrin glucanotransferase activity was
It reaches its maximum value in 12 hours.
第1図はフアージλD69のフイジカルマツプ
(制限酵素切断地図)、第2図はフアージλCDの
フイジカルマツプ、第3図はプラスミドpUB110
のフイジカルマツプ、第4図はpDS10のフイジカ
ルマツプをそれぞれ示している。第5図は試験例
におけるサイクロデキストリングルカノトランス
フエラーゼ活性の経時変化および菌の生育を示す
グラフである。
Figure 1 is the physical map of phage λD69 (restriction enzyme cleavage map), Figure 2 is the physical map of phage λCD, and Figure 3 is the plasmid pUB110.
Figure 4 shows the physical map of pDS10. FIG. 5 is a graph showing changes over time in cyclodextrin glucanotransferase activity and bacterial growth in test examples.
Claims (1)
トリン グルカノトランスフエラーゼをコードす
るDNAを組込んだプラスミドを導入して形質転
換させたバチルス・ズブチリス。1 Bacillus subtilis was transformed by introducing a plasmid into which DNA encoding cyclodextrin glucanotransferase derived from Bacillus macerans was introduced.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25421584A JPS61132178A (en) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | Mutant of bacillus subtilis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25421584A JPS61132178A (en) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | Mutant of bacillus subtilis |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61132178A JPS61132178A (en) | 1986-06-19 |
JPH0354551B2 true JPH0354551B2 (en) | 1991-08-20 |
Family
ID=17261857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25421584A Granted JPS61132178A (en) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | Mutant of bacillus subtilis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61132178A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1335183C (en) * | 1984-12-03 | 1995-04-11 | Toshiyuki Sugimoto | Polypeptide possessing cyclomaltodextrin glucanotransferase activity |
US5278059A (en) * | 1985-12-04 | 1994-01-11 | Kabushiki Kaisha Hayashibara Seibutsu Kagaki Kenkyujo | Polypeptide possessing cyclomaltodextrin glucanotransferase activity |
-
1984
- 1984-12-03 JP JP25421584A patent/JPS61132178A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61132178A (en) | 1986-06-19 |
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