JPH0679556B2 - Plasmid - Google Patents

Plasmid

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JPH0679556B2
JPH0679556B2 JP59034909A JP3490984A JPH0679556B2 JP H0679556 B2 JPH0679556 B2 JP H0679556B2 JP 59034909 A JP59034909 A JP 59034909A JP 3490984 A JP3490984 A JP 3490984A JP H0679556 B2 JPH0679556 B2 JP H0679556B2
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plasmid
dna
alanine dehydrogenase
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信治 永田
英彦 田中
敏久 大島
米和 阪本
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    • 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
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0012Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7)
    • C12N9/0014Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on the CH-NH2 group of donors (1.4)
    • C12N9/0016Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on the CH-NH2 group of donors (1.4) with NAD or NADP as acceptor (1.4.1)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱性のL−アラニン脱水素酵素の遺伝子を有
する新規プラスミドに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel plasmid having a thermostable L-alanine dehydrogenase gene.

L−アラニン脱水素酵素は、臨床検査や食品分析のL−
アラニンの定量やL−アラニンの酵素合成等に利用され
る非常に重要な酵素である。このL−アラニン脱水酵素
を生産できる微生物としては,常温菌であるバチルス・
スフェリカス(Bacillus sphaericus)のようなバチル
ス属の細菌が知れている〔ヨーロピアン・ジャーナル・
オブ・バイオケミカストリー(Eur.J.Biochem.)100,29
〜39(1979)〕しかし,これらの菌より得られるL−ア
ラニン脱水素酵素は、室温の水溶液中で1〜3週間のう
ちに活性をほとんどを失うのが通例であり,熱安定性及
び長期の安定性に欠けるものであるという大きな欠点を
有している。
L-alanine dehydrogenase is used in clinical tests and food analysis.
It is a very important enzyme used for quantification of alanine and enzymatic synthesis of L-alanine. As a microorganism capable of producing this L-alanine dehydratase, Bacillus
Bacteria belonging to the genus Bacillus such as Bacillus sphaericus are known [European Journal.
Of Bio Chemistry (Eur.J.Biochem.) 100,29
~ 39 (1979)] However, L-alanine dehydrogenase obtained from these bacteria usually loses most of its activity within 1 to 3 weeks in an aqueous solution at room temperature. It has a major drawback that it lacks stability.

それゆえ,L−アラニン脱水素酵素を用いる臨床検査の分
析法等の利点を最大限に発揮するうえで,熱に安定で,
室温で長時間活性を失わないL−アラニン脱水素酵素の
出現が熱望されていた。
Therefore, in order to maximize the advantages of the clinical test analysis method using L-alanine dehydrogenase, it is stable to heat,
The appearance of L-alanine dehydrogenase, which does not lose its activity for a long time at room temperature, has been eagerly awaited.

このため,バイオケミカ・エト・バイオフィジカ・アク
タ(Biochem.Biophys.Acta.)615,34〜47(1980)に
は,サーマス(Thermus)属に属する細菌から熱に安定
で,室温で長期間活性を失わない耐熱性のL−アラニン
脱水素酵素が得られていることが記載されている。
For this reason, Biochem. Biophys. Acta. 615,34-47 (1980) is heat-stable from bacteria belonging to the genus Thermus and has long-term activity at room temperature. It is described that a thermostable L-alanine dehydrogenase which is not lost is obtained.

しかし,この好熱性のサーマス属に属する細菌は,耐熱
性のL−アラニン脱水素酵素の生産性が低く,この酵素
を効率良く得るには,十分満足できるものではなかっ
た。
However, this thermophilic bacterium belonging to the genus Thermus has a low productivity of thermostable L-alanine dehydrogenase, and is not sufficiently satisfactory to efficiently obtain this enzyme.

一方,エシエリチア(Escherichia)属に属する細菌
は,本来L−アラニン脱水素酵素生産能を全く有してい
ない。
On the other hand, bacteria belonging to the genus Escherichia originally have no L-alanine dehydrogenase-producing ability at all.

近年,遺伝子組換技術により,異種生物の蛋白質を大腸
菌で生産し得るようになっており,また,組換DNA遺伝
子工学に有用なプラスミド及びそれによって形質転換さ
れた微生物は良く知られている。例えば,サイエンス
(Science)198巻,1056頁(1978年)には,プラスミドp
BR322にラクトースプロモーターをつないだプラスミド
を導入した大腸菌内で動物タンパク質が生産されること
が記載されている。
In recent years, genetic recombination technology has made it possible to produce proteins of heterologous organisms in Escherichia coli, and plasmids useful for recombinant DNA genetic engineering and microorganisms transformed with them are well known. For example, in Science 198, 1056 (1978), plasmid p
It is described that an animal protein is produced in Escherichia coli in which a plasmid in which a lactose promoter is connected to BR322 is introduced.

また、特開昭56−5093号公報には,サーマス属に属する
細菌の遺伝子を有するプラスミド(ベクターとしてプラ
スミドpBR322が用いられている。)を導入することによ
り形質転換されたエシエリチア(Escherichia)属に属
する細菌を用いて耐熱性の酵素を調製することが記載さ
れているが,耐熱性のL−アラニン脱水素酵素の遺伝子
を有するプラスミドについては,全く何も記載されてい
ないし,また,その創製に成功したとの報告もなされて
いない。
Further, in JP-A-56-5093, a genus of Escherichia transformed by introducing a plasmid having a gene of a bacterium belonging to the genus Thermus (the plasmid pBR322 is used as a vector) is introduced. It has been described that a thermostable enzyme is prepared using a bacterium belonging to it, but nothing is described about a plasmid having a gene for thermostable L-alanine dehydrogenase, and its creation It has not been reported as successful.

そこで,本発明者らは,耐熱性のL−アラニン脱水素酵
素の生産性を向上させるために常温微生物内で耐熱性の
L−アラニン脱水素酵素が発現できるプラスミドを求め
て鋭意研究した結果,好熱性の微生物からL−アラニン
脱水素酵素の遺伝子を分離し,この遺伝子が公知のプラ
スミドDNAに導入しうること及びこのようにして遺伝子
を導入して得たプラスミドが前記の性質を有することを
見い出し,本発明を完成した。
Therefore, the present inventors have earnestly studied for a plasmid capable of expressing a thermostable L-alanine dehydrogenase in a room temperature microorganism in order to improve the productivity of the thermostable L-alanine dehydrogenase. It was confirmed that the gene for L-alanine dehydrogenase was isolated from a thermophilic microorganism and that this gene could be introduced into a known plasmid DNA, and that the plasmid thus obtained by introducing the gene has the above-mentioned properties. Found and completed the present invention.

すなわち,本発明は,バチルス・ステアロサーモフィラ
ス(Bacillus stearothermophilus)の染色体DNA由来の
耐熱性のL−アラニン脱水素酵素の遺伝子とベクタープ
ラスミドとからなり,下記の理化学的性質を有するプラ
スミドpICR3又はプラスミドpICR301を要旨とするもので
ある。
That is, the present invention comprises a thermostable L-alanine dehydrogenase gene derived from a chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus and a vector plasmid, and a plasmid pICR3 having the following physicochemical properties or It is based on the plasmid pICR301.

分子量 プラスミドpICR3は約7メガダルトン プラスミドpICR301は約5メガダルトン 下記制限酵素に対し、次の切断感受性を有する。Molecular weight Plasmid pICR3 is about 7 megadaltons Plasmid pICR301 is about 5 megadaltons The following restriction enzymes are sensitive to the following restriction enzymes.

本発明のプラスミドを得るには例えば,バイオケミカ・
エト・バイオフイジカ・アクタ(Biochem.Biophys Act
a.)72,619〜629(1963)に記載の方法に従い,耐熱性
のL−アラニン脱水素酵素の遺伝子を含む染色体DNA断
片を取得し,取得した遺伝子とベクターとしての役割を
有するDNAとをジャーナル・オブ・モレキュラー・バイ
オロジー(J.Mol.Biol)96 171〜184(1975)に記載の
方法に従い,制限酵素で消化し,次いでリガーゼを用い
て結合することにより調整することができる。
To obtain the plasmid of the present invention, for example, biochemica
Biochem.Biophys Act
a.) According to the method described in 72,619 to 629 (1963), a chromosomal DNA fragment containing a gene of thermostable L-alanine dehydrogenase is obtained, and the obtained gene and the DNA having a role as a vector are journaled. According to the method described in J. Mol. Biol 96 171-184 (1975), it can be prepared by digestion with a restriction enzyme and then ligation with ligase.

本発明に用いられる耐熱性のL−アラニン脱水素酵素の
遺伝子は,バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacill
us stearother−mophilus)の染色体DNA由来の耐熱性の
L−アラニン脱水素酵素の遺伝子である。ステアロサー
モスフィルスの具体例としては,IF012550,ATCC7953,795
4,8005,10149,12980,NCA1503などがある。
The thermostable L-alanine dehydrogenase gene used in the present invention is Bacillus stearothermophilus (Bacill).
us stearother-mophilus) chromosomal DNA-derived thermostable L-alanine dehydrogenase gene. Specific examples of stearothermophilus include IF012550, ATCC7953, 795.
There are 4,8005,10149,12980, NCA1503 etc.

また,ベクターとしての役割を有するDNAとしては,例
えばプラスミドDNAがあげられ,特にプラスミドpBR322
が好ましい。また,制限酵素としては,例えばSal I
があげられ,リガーゼとしては,例えばT4DNA リガー
ゼがあげられる。
In addition, examples of DNA having a role as a vector include plasmid DNA, particularly plasmid pBR322.
Is preferred. Moreover, as a restriction enzyme, for example, Sal I
Examples of the ligase include T4 DNA ligase.

本発明のプラスミドとしては,例えば,前記した方法で
プラスミドpBR 322に,バチルス・ステアロサーモフィ
ルスの染色体DNA由来のL−アラニン脱水素酵素の遺伝
子を導入したプラスミドpICR 3及びpICR 301があげ
られる。なお,このプラスミド pICR3及びpICR 301を
昭和59年2月14日に通産省工業技術院微生物工業技術研
究所に寄託の手続を行ったが,このプラスミドは受託さ
れなかった。次にこのプラスミドpICR 3及びpICR 30
1の理化学的性質を示す。
Examples of the plasmid of the present invention include plasmids pICR3 and pICR301, which are obtained by introducing the gene for L-alanine dehydrogenase derived from chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus into plasmid pBR322 by the method described above. The plasmids pICR3 and pICR 301 were deposited on February 14, 1984, at the Institute of Microbial Technology, Ministry of International Trade and Industry, and were not accepted. This plasmid pICR 3 and pICR 30
It shows the physicochemical properties of 1.

(1)常温微生物内で耐熱性のL−アラニン脱水素酵素
を発現させることができる。
(1) A thermostable L-alanine dehydrogenase can be expressed in a room temperature microorganism.

(2)下記制限酵素に対し,次の切断感受性を有する。(2) It has the following cleavage sensitivities to the following restriction enzymes:

制限酵素の名称は,次の菌種から得られる制限酵素の略
称である。
The name of the restriction enzyme is the abbreviation of the restriction enzyme obtained from the following bacterial species.

EcoRI;エシエリチア・コリ HindIII;ヘモフィラス・インフルエンザ Sa1 I;ストレプトマイセス・アルブス 制限酵素による切断部位数は,過剰の制限酵素存在下で
プラスミド pICR 3及び pICR301を消化し,その消
化物をアガロ−スゲル電気泳動にかけ,分離可能な断片
の数から決定される。
EcoRI; Escherichia coli HindIII; Haemophilus influenzae Sa1 I; Streptomyces arbus The number of restriction sites digested with restriction enzymes was digested with plasmids pICR3 and pICR301 in the presence of an excess of restriction enzymes, and the digests were digested with agarose gel electrolysis. It is determined by the number of fragments that can be separated by electrophoresis.

(3)分子量 プラスミドpICR 3は約7メガダルトンで,プラスミド
pICR 301は約5メガダルトンである。
(3) Molecular weight The plasmid pICR 3 is about 7 megadalton,
pICR 301 is about 5 megadaltons.

(4)プラスミド pICR 301は,プラスミドplCR 3
のL−アラニン脱水素酵素遺伝子をそのままにし,それ
以外のものを一部取り除いて小型化したプラスミドで,
このプラスミドが導入されたエシエリチア・コリC600−
pICR 301株のL−アラニン脱水素酵素活性が,プラス
ミドpICR 3が導入されたエシエリチア・コリC600PICR
3株の活性よりも約3倍高い値を示す。
(4) The plasmid pICR 301 is the plasmid plCR 3
The L-alanine dehydrogenase gene of was left as it is, and the other plasmids were partially removed to make the plasmid smaller.
This plasmid was introduced into Escherichia coli C600-
The L-alanine dehydrogenase activity of the pICR 301 strain was determined by the Escherichia coli C600PICR in which the plasmid pICR 3 was introduced.
The value is about 3 times higher than the activity of 3 strains.

本発明のプラスミドは,例えば,常温で生育する細菌に
導入することができ,このプラスミドを導入することに
より,形質転換された細菌を得ることができる。この常
温で生育する細菌としては例えば,エシエリチア(Esch
erichia)属に属する細菌があげられ,特にエシエリチ
ア・コリ(Escherichia Coli)が好ましい。そのエシエ
リチア・コリの具体例として,エシエリチア・コリC600
r-m-があげられる。
The plasmid of the present invention can be introduced into, for example, bacteria that grow at room temperature, and by introducing this plasmid, transformed bacteria can be obtained. Examples of the bacteria that grow at room temperature include Escherichia (Esch.
Bacteria belonging to the genus erichia) are mentioned, and Escherichia Coli is particularly preferable. As a concrete example of the Escherichia coli,
r - m -, and the like.

また,本発明のプラスミドを,例えば,上記常温で育成
する細菌に導入するには,例えば,ジャーナル・オブ・
モレキュラ・バイオロジー(J.Mol.Biol.)53,159〜162
(1970)の方法に従って,0℃付近の温度で塩化カルシウ
ム処理した上記細菌と本発明のプラスミドとを接触させ
ることにより行えばよい。
In addition, for example, in order to introduce the plasmid of the present invention into the above-mentioned bacteria that grow at room temperature, for example, the journal of
Molecular Biology (J. Mol. Biol.) 53,159-162
According to the method of (1970), it may be carried out by contacting the above-mentioned bacterium treated with calcium chloride at a temperature around 0 ° C. with the plasmid of the present invention.

以上のようにして形質転換された細菌の例として,プラ
スミドpICR 301が導入されたエシェリチア コリ C60
0−pICR 3株(微工研菌寄第 7447号)及び C600−p
ICR 301株(微工研菌寄第 7448号)があげられる。こ
の菌株は公知のエシェリチア コリ C600〔Nature 21
7,1110〜1114(1986)を参照。〕と,耐熱のL−アラニ
ン脱水素酵素生産能及びアピシリン耐性を有する点以外
は同じ菌学的性質を有している。この菌体は,非伝達性
を伝達性に変えることなく,また非病原性を病原性に変
えることなく安全性が保持されている。
As an example of the bacteria transformed as described above, Escherichia coli C60 into which the plasmid pICR 301 was introduced was used.
0-pICR 3 strains (Microtechnology Research Institute No. 7447) and C600-p
The ICR 301 strain (Microtechnology Research Institute, No. 7448) is an example. This strain is known as Escherichia coli C600 [Nature 21
See 7,1110-1114 (1986). ] And has the same mycological properties except that it has heat-resistant L-alanine dehydrogenase-producing ability and apicillin resistance. This bacterium is kept safe without converting non-transmissibility to transmissibility and non-pathogenicity to pathogenicity.

本発明のプラスミドは,上記したように有用な微生物,
例えば,常温で生育する細菌を形質転換して耐熱性のL
−アラニン脱水酵素生産能を賦与することができ,形質
転換された細菌から耐熱性のL−アラニン脱水素酵素を
大量に,しかも容易に得ることができるので,非常に有
用である。
The plasmid of the present invention is a useful microorganism as described above,
For example, by transforming bacteria that grow at room temperature, heat-resistant L
-It is very useful because it can endow the ability to produce alanine dehydratase and can easily obtain a large amount of thermostable L-alanine dehydrogenase from transformed bacteria.

次に本発明を実施例により具体的に説明する。Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.

なお、耐熱性のL−アラニン脱水素酵素の活性は,ヨー
ロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリー〔Eu
r.J.Biochem,100,29−39(1979)に記載されているL−
アラニン脱水素酵素活性の測定法,すなわち pH11.3の
100μ moleのグリシン−KCl−KOH緩衝液中で,1.25μmo
leのNADと,10μ moleのL−アラニンを含む混合液を調
製し,その混合液に適当量の粗酵素抽出液を加えて,最
終容量を0.8mlとし,25℃あるいは55℃における還元型NA
Dの単位時間あたりの増加を340nmの吸光度の増加として
測定する方法で行った。
The activity of thermostable L-alanine dehydrogenase is shown by the European Journal of Biochemistry [Eu
LJ described in rJBiochem, 100, 29-39 (1979).
A method for measuring alanine dehydrogenase activity, ie pH 11.3
1.25 μmo in 100 μmole of glycine-KCl-KOH buffer
Prepare a mixed solution containing le NAD and 10 μmole L-alanine, and add an appropriate amount of crude enzyme extract to the mixed solution to make the final volume 0.8 ml, and reduce NA at 25 ℃ or 55 ℃.
The increase in D per unit time was measured by measuring the increase in absorbance at 340 nm.

また,実施例及び参考例中の%は,容量%を示す。In addition,% in the examples and reference examples indicates% by volume.

実施例1,2 (1)バチルス・ステアロサーモフィルスの染色体DNA
の分離。
Examples 1 and 2 (1) Chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus
Separation of.

バチルス・ステアロサーモフィルスIF012550株から,バ
イオケミカ・エト・バイオフィジカ・アクタ(Biochem
Biophys Acta)72,619〜629(1963)に記載の方法に
準じ,染色体DNAを分離した。
From the Bacillus stearothermophilus IF012550 strain, Biochemica et biophysica Actor (Biochem
Chromosomal DNA was isolated according to the method described in Biophys Acta) 72, 619-629 (1963).

まず,バチルス・ステアロサーモフィルスIFO12550株を
グリセロール培地(ポリペプトン10g/,酵母エキス2.
5g/,肉エキス2g/,グリセロール2g/,塩化ナト
リウム5g/,リン酸1カリウム 2g/,リン酸2カリ
ウム2g/,硫酸マグネシウム 0.1g/,ビオチン 4
μ g/,そしてpH7.2に調製)2lで,55℃で12時間振と
う培養した後,遠心分離にて集菌した。
First, Bacillus stearothermophilus IFO12550 strain was treated with glycerol medium (polypeptone 10 g /, yeast extract 2.
5g /, Meat Extract 2g /, Glycerol 2g /, Sodium Chloride 5g /, Potassium Phosphate 2g /, Dipotassium Phosphate 2g /, Magnesium Sulfate 0.1g /, Biotin 4
μg /, and adjusted to pH 7.2) 2 liters, shake-cultured at 55 ° C for 12 hours, and then collected by centrifugation.

次に12mgのリゾチームを6mlのサリン (saline)−EDTA溶液(0.15M NaClと0.1M EDTA を
含み,pH8.0に調製。)に溶かし,この溶液に集菌した菌
株を加え,よく撹拌した。これを37℃で約10分間加温
し,菌体が溶菌し始めたところで直ちに凍結した。
Next, 12 mg of lysozyme was dissolved in 6 ml of a saline-EDTA solution (containing 0.15M NaCl and 0.1M EDTA and adjusted to pH 8.0), and the collected strain was added to this solution and stirred well. This was heated at 37 ° C for about 10 minutes and immediately frozen when the cells began to lyse.

この凍結した菌体に50mlのトリス−SDS緩衝液(10mg/ml
のSDSと0.1M Naclを含むpH9.0に調製された0.1Mトリス
緩衝液。)を加えて撹拌し,さらに60℃に加温し,完全
に溶菌させた。この溶菌液に56mlの80%フェノールを加
えて,約20分間振とうさせ,フェノール抽出を行い,來
雑蛋白質を除去した。この抽出された粗 DNA溶液に2
倍容量の冷エタノールを加えてガラス棒で繊維状の沈殿
を巻き取り,70,80,90%のエタノール各10ml中に,順
次,数分ずつ浸漬した後,20mlの希サリン−サイトレー
ト(saline−citrate) 溶液(0.015M NaCl,0,0015M
Na3−クエン酸に調製。)に溶かし,さらに濃saline
−citrate溶液(1.5M NaCl,0.15M Na3−クエン酸に調
製。)を2ml加えて,粗DNA液を調製した。
50 ml of Tris-SDS buffer (10 mg / ml
0.1M Tris buffer adjusted to pH 9.0 containing SDS and 0.1M Nacl. ) Was added and stirred, and the mixture was further heated to 60 ° C. to completely lyse the cells. To this lysate, 56 ml of 80% phenol was added, shaken for about 20 minutes, and extracted with phenol to remove contaminating proteins. 2 to this extracted crude DNA solution
A double volume of cold ethanol was added and the fibrous precipitate was wound up with a glass rod and immersed in 10 ml each of 70, 80 and 90% ethanol for several minutes, and then 20 ml of dilute sarin-citrate (saline). -Citrate) solution (0.015M NaCl, 0,0015M
Na 3 - Preparation citrate. ), Further concentrated saline
-Citrate solution (1.5M NaCl, 0.15M Na 3 - . Preparation citrate) was added 2 ml, and the crude DNA solution was prepared.

この粗 DNA液を 500μ g/ml位にうすめて,リボヌク
レアーゼ〔R NaseA(シグマ社製)〕を50μ g/mlに
なるように加え,37℃で30分間加温した。冷却後,等量
の80%フェノールを加え,フェノール抽出を行い,抽出
DNAをエタノール沈澱にて回収し,さらに上記の希sal
ine−citrate溶液20mlに溶解し,さらに上記の濃saline
−citrate溶液を2ml加えることにより,染色体 DNAの
抽出液を調製した。
This crude DNA solution was diluted to about 500 μg / ml, ribonuclease [RNase A (manufactured by Sigma)] was added to 50 μg / ml, and the mixture was heated at 37 ° C. for 30 minutes. After cooling, add an equal amount of 80% phenol, perform phenol extraction, and extract
The DNA was recovered by ethanol precipitation, and the diluted sal
Dissolve in 20 ml of ine-citrate solution, and further add the above concentrated saline.
-An extract of chromosomal DNA was prepared by adding 2 ml of citrate solution.

(2)ベクタープラスミドpBR322の調製。(2) Preparation of vector plasmid pBR322.

プラスミドpBR322(Bethsda Research Laboratories社
製)を導入したエシエリチア・コリ C600株を,2うの
L−培地(ポリペプトン10 g/,酵母エキス5 g/
,グルコース1 g/,塩化ナトリウム5 g/を加
えpH7.2に調製。)で対数増殖前期になるまで37℃で好
気培養した後,10mlのクロラムフェニコール溶液(3.6mg
/mlとなるようにエタノールで調製。)を添加し,さら
に37℃で15分間好気培養してプラスミドpBR322を増殖さ
せた。
Escherichia coli C600 strain into which the plasmid pBR322 (Bethsda Research Laboratories) was introduced was used in 2 L-medium (polypeptone 10 g /, yeast extract 5 g /).
, Glucose 1 g /, sodium chloride 5 g / were added to adjust the pH to 7.2. ), Aerobically cultivated at 37 ℃ until the early logarithmic growth phase, and then 10 ml of chloramphenicol solution (3.6 mg
Prepared with ethanol to make / ml. ) Was added and the mixture was aerobically cultured at 37 ° C for 15 minutes to grow the plasmid pBR322.

次に遠心分離にて集菌した菌を80mlのTE−シュクロース
緩衝液(0.2g/mlのシュクロース,20mMEDTAを含み,pH8.0
に調製された0.05Mトリス緩衝液。)に懸濁し,さらに8
mlのリゾチーム溶液(5mg/mlとなるように上記TE−シュ
クロース緩衝液にて調製。)を添加し,さらに28mlの5
M NaCl溶液と4mlの40mg/mlのSDS溶液を加えた。
Next, the cells collected by centrifugation were treated with 80 ml of TE-sucrose buffer (0.2 g / ml sucrose, containing 20 mM EDTA, pH 8.0.
0.05M Tris buffer prepared in. ), And then 8
ml of lysozyme solution (prepared with the above TE-sucrose buffer so that the concentration becomes 5 mg / ml) was added, and 28 ml of 5 was added.
M NaCl solution and 4 ml of 40 mg / ml SDS solution were added.

この混合液を37℃で2時間反応させ,さらに,0℃で約15
時間保った後,遠心分離にて粗プラスミド DNAを分離
した。
The mixture is allowed to react at 37 ° C for 2 hours and then at 0 ° C for about 15 minutes.
After keeping for a while, the crude plasmid DNA was separated by centrifugation.

次に,1/2容量の80%フェノールを加えてフェノール処理
を行い,來雑蛋白質を除去した。この抽出した粗プラス
ミドを冷イソプロパノールにて沈澱回収し,さらにTE緩
衝液(0.14 M NaCl,1mM EDTAを含む,pH7.5に調製さ
れた20mMトリス緩衝液。)に溶解した。この混合液に2m
gのR NaseAを添加し,37℃で2時間反応させ,上記と
同様の方法でフェノール処理にて來雑 RNAを除去し
た。
Next, 1/2 volume of 80% phenol was added and phenol treatment was performed to remove contaminating proteins. The crude plasmid thus extracted was recovered by precipitation with cold isopropanol, and further dissolved in TE buffer (20 mM Tris buffer containing 0.14 M NaCl and 1 mM EDTA, adjusted to pH 7.5). 2m in this mixture
RNase A (g) was added, the mixture was reacted at 37 ° C. for 2 hours, and contaminated RNA was removed by phenol treatment in the same manner as above.

この抽出された粗プラスミドを2倍容量のエタノール沈
殿にて回収した。これを,さらに10mlの上記のTE緩衝液
に溶解させ,アガロースゲル濾過にて來雑 RNAをさら
に除去し,得られた粗 DNAをエタノール沈殿にて再び
回収した。
The extracted crude plasmid was recovered by precipitation with 2 volumes of ethanol. This was further dissolved in 10 ml of the above TE buffer, contaminated RNA was further removed by agarose gel filtration, and the obtained crude DNA was recovered again by ethanol precipitation.

この沈澱を23.1mlの0.02Mトリス緩衝液(pH8.0に調
製。)に溶解し,さらに23.7gの塩化セシウムと0.6mlの
エチジウムブロマイド溶液(10mg/mlに調製。)を加
え,約40時間超遠心することにより,プラスミド DNA
を分離し,次にノルマルブタノールにより,エチジウム
ブロマイドを除去した。この分離したプラスミドを0.01
MのTE緩衝液(0.1mM EDTAを含むpH7.5に調製された0.0
1Mトリス緩衝液。)で透析することにより,精製プラス
ミドpBR322を得た。
This precipitate was dissolved in 23.1 ml of 0.02M Tris buffer (adjusted to pH 8.0), 23.7 g of cesium chloride and 0.6 ml of ethidium bromide solution (prepared to 10 mg / ml) were added, and the time was about 40 hours. By ultracentrifugation, plasmid DNA
Was separated, and then ethidium bromide was removed with normal butanol. 0.01% of this isolated plasmid
M TE buffer (0.0 mM adjusted to pH 7.5 with 0.1 mM EDTA)
1M Tris buffer. ), The purified plasmid pBR322 was obtained.

(3)プラスミドpICR3の創製(実施例1)。(3) Creation of plasmid pICR3 (Example 1).

(1)の方法で得られたバチルス・ステアロサーモフィ
ルスの染色体 DNA5μgと制限酵素Sal I(宝酒造社
製)20ユニットを,7mM MgCl2,150mM NaCl,0.2mM EDT
A,7mM 2−メルカプトエタノール,0.1mg/mlBSAを含むp
H7.5に調製した10mMトリス緩衝液100μに入れ,37℃で
2.5時間反応させてDNAを消化させた後,65℃で5分間加
熱し,SalIを不活性化し,冷エタノールにて消化DNA断片
を沈殿回収した。
5 μg of chromosomal DNA of Bacillus stearothermophilus obtained by the method (1) and 20 units of restriction enzyme Sal I (Takara Shuzo) were added to 7 mM MgCl 2 , 150 mM NaCl, 0.2 mM EDT.
A, containing 7 mM 2-mercaptoethanol, 0.1 mg / ml BSA p
Add to 100μ of 10mM Tris buffer prepared to H7.5, and at 37 ℃
After reacting for 2.5 hours to digest the DNA, it was heated at 65 ° C. for 5 minutes to inactivate SalI, and the digested DNA fragment was recovered by precipitation with cold ethanol.

次に,(2)の方法で得られたプラスミドpBR3221μg
に制限酵素SaII3ユニットを加え,上記と同様の緩衝液
中で37℃で10時間反応させ,上記と同様の方法で消化プ
ラスミドDNAを回収した。こうして得られた消化染色体
及びプラスミドのDNAを混合し,T4DNAリガーゼ(宝酒造
社製)を用い,6.6mM MgCl2,10mM DTT,66μm ATPを
含むpH7.6に調製した66mMトリス緩衝液中で,13℃で19時
間反応させ,2消化 DNAを再結合することにより,プラ
スミドpICR3を得た。
Next, the plasmid pBR3221 μg obtained by the method of (2)
The restriction enzyme SaII3 unit was added to the reaction mixture, and the mixture was reacted in the same buffer as above at 37 ° C. for 10 hours, and the digested plasmid DNA was recovered by the same method as above. The DNA digestion chromosomal and plasmid thus obtained was mixed, using T4DNA ligase (Takara Shuzo Co., Ltd.), 6.6mM MgCl 2, 10mM DTT , at 66mM Tris buffer, prepared pH7.6 containing 66 .mu.m ATP, 13 The plasmid pICR3 was obtained by reacting at 19 ° C for 19 hours and recombining the two digested DNAs.

(4)プラスミドpICR 301の創製(実施例2)。(4) Creation of plasmid pICR 301 (Example 2).

(3)の方法にて創製されたプラスミド plCR3,1μg
に制限酵素 HIND III3ユニットを加え,7mM MgCl2,60
mM NaClを含む pH7.5に調整した10mMトリス緩衝液10
μに入れ,37℃で10時間反応させたのち,(3)と同
様の方法にて,消化DNAを回収し,T4DNAリガーゼにて再
結合させることにより,プラスミドpICR301を得た。
Plasmid plCR3, 1 μg, created by the method of (3)
The restriction enzyme HIND III3 units in addition to, 7mM MgCl 2, 60
10 mM Tris buffer 10 adjusted to pH 7.5 with mM NaCl
After the reaction was carried out at 37 ° C for 10 hours, the digested DNA was recovered by the same method as in (3) and religated with T4 DNA ligase to obtain plasmid pICR301.

参考例1,2 実施例1,2で得たプラスミドplCR3及びpICR 301の発現
性を調べるため,次のトランスフォーメーション処理を
行った。
Reference Examples 1 and 2 In order to examine the expression properties of the plasmids plCR3 and pICR 301 obtained in Examples 1 and 2, the following transformation treatment was performed.

(5)トランスフォーメーション。(5) Transformation.

まず,宿主菌のエシエリチア・コリC600r-m-株を50mlの
上記のL−培地にて培養し,遠心分離にて集菌後,50ml
の0.1M MgCl2溶液に懸濁し,さらに遠心分離を行って
最終的には2.5mlの0.1MMgCl2溶液に懸濁させた。
First, the host strain Escherichia coli C600r - m - strain is cultured in 50 ml of the above L-medium, collected by centrifugation, and then 50 ml.
Of it was suspended in 0.1 M MgCl 2 solution, and more finally by centrifugation was suspended in 0.1MMgCl 2 solution 2.5 ml.

このようにして得られたエシエリチア・コリC600r-m-
の懸濁液0.2mlに(3)及び(4)の方法で得たプラス
ミドpICR3又はpICR 301を含む混合物を0.1ml加え,0℃
で30分間処理したのち,42℃で2分間処理した。次にこ
れに3mlの前記したL−培地を加え,37℃で1時間培養
し,さらにアンピシリン(15μg/mlに調製。)の入った
L−寒天培地(L−培地1当り,15gの寒天を加えたも
の。)で37℃で培養後,生じたコロニーを,さらにテト
ラサイクリン(25μg/mlに調製。)の入ったL−寒天培
地で培養後,生えてこないコロニーをProc,Natl,Acad.S
ci.USA,72,2274−2278(1975)に記載の方法に従い,瀘
紙上に分離し,NBT(ニトロブル−テトラゾリウム)及び
PMS(フェナジシメソサルフェート)を含む反応液に
て,反応させることにより,L−アラニン脱水素酵素活性
を有するコロニーを見出すことによりプラスミド pICR
3及び pICR301の導入されたエシエリチア・コリC60
0−pICR3又はC600−pICR301が得られた。
The thus obtained Eshierichia coli C600r - m - suspension 0.2ml to (3) of the strain and the mixture was added 0.1ml containing plasmid pICR3 or PICR 301 obtained by the method in (4), 0 ° C.
After treatment for 30 minutes at 42 ° C. for 2 minutes. Next, 3 ml of the above-mentioned L-medium was added thereto, and the mixture was incubated at 37 ° C for 1 hour, and further, L-agar medium containing ampicillin (prepared to 15 µg / ml) (15 g of agar per L-medium was added). The resulting colonies were further cultured on L-agar medium containing tetracycline (prepared to 25 μg / ml.), And the colonies that did not grow were Proc, Natl, Acad.S.
According to the method described in ci.USA, 72, 2274-2278 (1975), it was separated on paper, NBT (nitroblu-tetrazolium) and
By reacting with a reaction solution containing PMS (phenadicimesosulfate), a colony having L-alanine dehydrogenase activity was found and the plasmid pICR was detected.
3 and pICR301-introduced Escherichia coli C60
0-pICR3 or C600-pICR301 was obtained.

次にこうして得られたエシエリチア・コリC600−pICR
3又は C600−pICR 301のコロニーより,アンピシリ
ン(15μg/mlに調製。)の入った上記のグリセロール培
地100mlで37℃で16時間,振とう培養を行った。これを
遠心分離にて集菌,洗浄後,5mlの0.01%2−メルカプト
エタノールを含み,pH7.4に調製した0.01Mのリン酸緩衝
液に懸濁し,0℃で5分間の超音波処理にて菌体を破砕,
遠心分離にて粗酵素抽出液を得た。
Next, the Escherichia coli C600-pICR thus obtained
From 3 or C600-pICR 301 colonies, 100 ml of the above glycerol medium containing ampicillin (prepared to 15 μg / ml) was shake-cultured at 37 ° C. for 16 hours. The cells were collected by centrifugation, washed, and then suspended in 0.01M phosphate buffer containing 5 ml of 0.01% 2-mercaptoethanol adjusted to pH 7.4 and subjected to ultrasonic treatment at 0 ° C for 5 minutes. Crush cells,
A crude enzyme extract was obtained by centrifugation.

このようにして得た粗酵素抽出液の耐熱性のL−アラニ
ン脱水素酵素の活性を測定したところ,エシェリチア・
コリC600−pICR3株では,0.8ユニット/mgプロティンで,
エシェリチア・コリC600−pICR301株では,2.4ユニット/
mgプロティンであった。これはDNA供与菌であるバチル
ス・ステアロサーモフィルスIFO12550株のL−アラニン
脱水素酵素の活性(0.070ユニット/mg・プロティン)よ
りもそれぞれ10倍ないし30倍の値であった。
The activity of the thermostable L-alanine dehydrogenase of the crude enzyme extract thus obtained was measured.
In Coli C600-pICR3 strain, 0.8 unit / mg protein,
In Escherichia coli C600-pICR301 strain, 2.4 units /
It was mg protein. This was 10 to 30 times higher than the L-alanine dehydrogenase activity of the Bacillus stearothermophilus IFO12550 strain (0.070 units / mg protein), which is a DNA donor.

また,このL−アラニン脱水素酵素を含む粗酵素抽出液
は,2−メルカプトエタノールを0.01%含むpH7.2の10mM
リン酸緩衝液中,70℃で60分間加熱処理したところ,80%
以上の残存活性を有していた。
The crude enzyme extract containing L-alanine dehydrogenase contained 10 mM of 2-mercaptoethanol at pH 7.2 and 0.01%.
When heat-treated in phosphate buffer at 70 ℃ for 60 minutes, 80%
It had the above residual activity.

次にこの菌株から前記(2)と同様の方法でプラスミド
pICR3及びpICR301を分離して,水平型アガロ−スゲル電
気泳動でプラスミドpICR3及びpICR 301の性質を調べ
た。
Then, from this strain, a plasmid was prepared in the same manner as in (2) above.
The pICR3 and pICR301 were separated and the properties of the plasmids pICR3 and pICR301 were examined by horizontal agarose gel electrophoresis.

電気泳動に用いた緩衝液として,2.5mM EDTA−Na,89mM
のほう酸を含みpH8.3に調製した89mMのトリス緩衝液を
用い,ゲルとしてこの緩衝液に7mg/mlのアガロースと0.
5mg/に調整したエチジウムブロマイドを加えたものを
用い,これに,プラスミドpICR 3及びpICR 301とプ
ラスミドpBR 322,さらに分子量マーカーとしてのラム
ダファージDNAのHindIII(宝酒造社製)消化断片各約1
μgを同一アガロースゲル上で同時に巾1cm当り,7Vの定
電圧で3〜4時間,泳動させた。次に紫外線ランプでバ
ンドを判定し,プラスミドpICR 3及びpICR 301の大
きさを調べた結果,分子量がプラスミドpICR 3は,約
7メガダルトンで,pICR 301では約5メガダルトンであ
った。なお,プラスミド pBR 322の分子量は,2.8メガ
ダルトンである。
The buffer used for electrophoresis was 2.5 mM EDTA-Na, 89 mM.
89 mM Tris buffer containing boric acid at pH 8.3 was used, and 7 mg / ml agarose and 0.
The amount of ethidium bromide adjusted to 5 mg / was used, and plasmid pICR 3 and pICR 301, plasmid pBR 322, and HindIII (Takara Shuzo) digested fragments of lambda phage DNA as a molecular weight marker were each added to each of them.
μg was simultaneously electrophoresed on the same agarose gel at a constant voltage of 7 V for 3 to 4 hours per 1 cm in width. Next, the band was judged with an ultraviolet lamp and the sizes of the plasmids pICR 3 and pICR 301 were examined. As a result, the molecular weight of the plasmid pICR 3 was about 7 megadaltons, and that of pICR 301 was about 5 megadaltons. The molecular weight of the plasmid pBR322 is 2.8 megadalton.

また,このプラスミドpICR3及びpICR 301を制限酵素の
適正条件で反応させ,プラスミドpICR 3及びpICR 30
1を消化させた。
In addition, the plasmids pICR3 and pICR301 were reacted under the proper conditions of restriction enzymes to obtain plasmids pICR3 and pICR30.
Digested 1.

各制限酵素にて得られた消化試料は,上記と同様の方法
でアガロースゲル電気泳動を行い,各制御酵素による切
断部位数を調べた結果,プラスミド pICR 3及びpICR
301は以下の切断感受性部位を有することが判明し
た。
The digested sample obtained with each restriction enzyme was subjected to agarose gel electrophoresis in the same manner as above, and the number of cleavage sites by each control enzyme was examined. As a result, plasmids pICR 3 and pICR 3 were obtained.
301 was found to have the following cleavage sensitive sites.

さらに,プラスミドpICR3は,Sal A切断部位にて,バ
チルス,ステアロサーモフィルスIFO12550株のL−アラ
ニン脱水素酵素の遺伝子を含む染色体DNA断片とプラス
ミドpBR 322 DNAとが結合しており,プラスミドpICR
301は,HindIIIとSalI切断部位にて,前記のL−アラ
ニン脱水素酵素の遺伝子を含む染色体DAN断片とプラス
ミドpBR 322 DNAが結合していることが明らかであ
る。
Furthermore, the plasmid pICR3 has a chromosomal DNA fragment containing the L-alanine dehydrogenase gene of Bacillus stearothermophilus IFO12550 strain bound to the plasmid pBR322 DNA at the Sal A cleavage site.
In 301, it is clear that the chromosomal DAN fragment containing the gene for L-alanine dehydrogenase and the plasmid pBR322 DNA are bound at the HindIII and SalI cleavage sites.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 鐘尾 宏紀 審判官 広田 雅紀 審判官 大高 とし子 (56)参考文献 特開 昭56−5093(JP,A) Biochem.Biophys.Ac ta Vol.445 No.3 P.549〜 557 Eur.J.Biochem.Vol. 77 P.463−470 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page Judgment panel for referees Chief referee Hironori Kaneo Referee Masaki Hirota Referee Toshiko Otaka (56) References JP 56-5093 (JP, A) Biochem. Biophys. Acta Vol. 445 No. 3 P. 549 to 557 Eur. J. Biochem. Vol. 77 P.I. 463-470

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】バチルス・ステアロサーモフィラス(Baci
llus stearothermophilus)の染色体DNA由来の耐熱性の
L−アラニン脱水素酵素の遺伝子とベクタープラスミド
とからなり,下記の理化学的性質を有するプラスミドpI
CR3又はプラスミドpICR301。 分子量 プラスミドpICR3は約7メガダルトン プラスミドpICR301は約5メガダルトン 下記制限酵素に対し、次の切断感受性を有する。
1. A Bacillus stearothermophilus (Baci)
llus stearothermophilus) chromosomal DNA-derived thermostable L-alanine dehydrogenase gene and a vector plasmid, and a plasmid pI having the following physicochemical properties.
CR3 or plasmid pICR301. Molecular weight Plasmid pICR3 is about 7 megadaltons Plasmid pICR301 is about 5 megadaltons The following restriction enzymes are sensitive to the following restriction enzymes.
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Biochem.Biophys.ActaVol.445No.3P.549〜557
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