JPH07303486A - ラクトバチルス・デルブリュエキイ由来のプラスミド - Google Patents
ラクトバチルス・デルブリュエキイ由来のプラスミドInfo
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- JPH07303486A JPH07303486A JP6223934A JP22393494A JPH07303486A JP H07303486 A JPH07303486 A JP H07303486A JP 6223934 A JP6223934 A JP 6223934A JP 22393494 A JP22393494 A JP 22393494A JP H07303486 A JPH07303486 A JP H07303486A
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Abstract
むラクトバチルス・デルブリュエキイ由来のプラスミ
ド、並びに、前記のプラスミド、大腸菌及び/又はラク
トコッカス・ラクチス内での複製が可能な少なくとも1
つのDNA配列、そして少なくとも1つのマーカーを含
む組み換えベクターに関係する。 【効果】 本発明のラクトバチルス・デルブリュエキイ
由来の新しいプラスミドは、特定の微生物、特にラクト
バチルス・ブルガリカスの形質を転換するのに利用で
き、また、本発明の上記のプラスミドを含む組み換えベ
クターは、大腸菌とラクトコッカス・ラクチスの中での
複製が可能で、特定の微生物、特にラクトバチルス・ブ
ルガリカスを形質転換できる。
Description
イ(Lactobacillus delbrueckii sp.)に由来する新しい
プラスミド、前記のプラスミドを含む組み換えベクタ
ー、前記のプラスミド及び/又はベクターにより形質転
換された微生物、そしてそのプラスミド及び/又はベク
ターの微生物の形質転換への利用に関係する。
基準を満たすものでなくてはならない。
形質転換、無機イオンによる処理、原形質融合などのよ
うな物理的あるいは化学的手法によって、生物の中に入
らなくてはならない。
と結合した抗生剤耐性遺伝子のような、1つ又は複数の
マーカーによって集団中の非形質転換細胞から選択され
なくてはならない。これを最もよく満足するのは問題の
標的宿主からある抗生剤に対する耐性遺伝子を分離する
方法と、既知の耐性遺伝子と標的宿主と適合した発現配
列(プロモーターとターミネーター)とを処理する方法
である。
らない(独立にあるいは宿主ゲノムの部分として)。こ
れを最もよく満足するのは、形質転換させるべき宿主か
ら複製するプラスミドを分離し、続いて大腸菌[Escher
ichia coli (E.coli)]やラクトコッカス・ラクチス[L
actococcus lactis (Lc.lactis)]などのような微生
物、あるいはラクトバチルス・デルブリュエキイ・ブル
ガリカス亜種[Lactobacillus delbrueckii subsp.bulg
aricus (L.bulgaricus)]などのような特定の標的生物
の中で複製することのできるベクターを作るという方法
である。
ルス・デルブリュエキイ・ブルガリカス亜種M-878菌株
から分離された約7.9kbの長さを持つプラスミドpBULIと
その誘導体について記載されている。
EcoRI, KpnIと PstIによる制限部位がないという特徴が
ある。
々の微生物を作るベクターとして用いられ、またこのプ
ラスミドの誘導体はシャトルベクター(乳酸菌−大腸
菌)として用いられている。
an Journal of Microbiology (vol.38(1992)pp69-74),A
CTA MICROBIOLOGICA BULGARICA (vol.27(1991)993-8)及
び日本特許出願JP-A-4.218.381に記載されている。
ルス・ブルガリカス(Lactobacillusbulgaricus)の形質
を転換するのに利用できるラクトバチルス・デルブリュ
エキイ由来の新しいプラスミドを供給することを目的と
する。
トコッカス・ラクチスの中での複製が可能で、特定の微
生物、特にラクトバチルス・ブルガリカスを形質転換す
ることのできる上記のプラスミドを含む組み換えベクタ
ーを得ることである。
又はその部分を含むラクトバチルス・デルブリュエキイ
由来のプラスミド。
D No.)1及び/又はその相補的配列、あるいはその部分
を含む上記第1に記載のプラスミド。
ド、大腸菌及び/又はラクトコッカス・ラクチス内での
複製が可能な少なくとも1つのDNA配列、そして少な
くとも1つのマーカーを含む組み替えベクター。
ド、及び/又は第3に記載の組み換えベクターによって
形質転換された微生物。
ド、及び/又は第3に記載の組み換えベクターによって
形質転換された、ラクトバチルス・ブルガリカス。
ド、及び/又は第3に記載のベクターの微生物の形質転
換への利用。
は、その部分(単/複)を含む、ラクトバチルス・デル
ブリュエキイに由来した新しいプラスミドに関係する。
A配列番号1及び/又は、その相補的配列、あるいはそ
の部分(単/複)を包含する。
大腸菌及び/又はラクトコッカス・ラクチス内において
複製可能な少なくとも1つのDNA配列、そして少なく
とも1つのマーカーを含む、組み換えベクターに関係す
る。
ス内で複製できるDNA配列は、例えばpDP193のような
特定のプラスミドによって構成され、それは分子操作の
ために組み換えベクターが、大腸菌又はラクトコッカス
・ラクチス内で自由に培養されることを可能にする。
カーは、分析を行う際の参照として用いられるDNA断
片(すなわち、表現型と地図上の位置が既知の遺伝子)
及び/又は本発明によるベクターによって形質転換され
た微生物内で発現するDNA断片である。
ものを得るための微生物の形質転換に利用され得る。
ーゼなど)、芳香剤、あるいは香料を生産する菌株
び/又は組み換えベクターによって形質転換された微生
物、特にラクトバチルス・ブルガリカスに関する。
及び/又はベクターの微生物の形質転換への利用に関す
る。
ルブリュエキイのプラスミドpN42の制限地図を示す。図
2は、プラスミドpJDC9とプラスミドpN42からのプラス
ミドpN42-Sub CBの構成を示す。図3は、プラスミドpJD
C9とプラスミドpN42からのpN42-Sub CEの構成を示す。
図4は、プラスミドpUC19とプラスミドpN42からのpN42
-Sub WとpN42-Sub Xの構成を示す。図5は、pDP352の
クロラムフェニコール・トランスアセチラーゼ遺伝子の
構成を示す。図6は、プラスミドpDP193の構成を示す。
図7は、プラスミドpDP359の構成を示す。
クチス−ラクトバチルス・デルブリュエキイ シャトル
ベクターであるpDP359の構成は、以下の特徴をもつ。
クトバチルス・ブルガリカスに発現されるべき遺伝子の
付加などのような分子操作を行うために、プラスミドを
大腸菌又はラクトコッカス・ラクチスの中で自由に培養
させることが可能である。第2に本物のラクトバチルス
・デルブリュエキイ プラスミドが完全に封入されてい
るということは、pDP359がpN42の複製に必要な全ての配
列を含んでいること、したがってpDP359はpN42がその宿
主N42内で複製するのと同じようにラクトバチルス・ブ
ルガリカス内で複製するはずであることを保証する。第
3にpDP352内で処理したクロラムフェニコール耐性遺伝
子を包含するということは、ラクトバチルス・ブルガリ
カスの中から形質転換体を選択する手段を保証する。
すラクトバチルス・デルブリュエキイ菌株の分析によ
り、染色体外複製プラスミドを含有するN42が1株確認
された。これはpN42と呼ばれ(制限地図は図1に示
す)、ラクトバチルス・ブルガリカス内での複製に必要
なトランス(trans)及びシス(cis)分子をコードした全て
のプラスミドを含んでいるに相違ないことから、分析に
選ばれた。N42のラクトバチルス・デルブリュエキイ種
としての完全性は、APIテストとラクトバチルス・デル
ブリュエキイ特異的プローブとのハイブリッド形成とい
う分子的特徴により確かめられている(Delley M., Mol
let B.,及びHottinger H.,1990,DNA probe for Lact
obacillus delbrueckii, Appl. Environ. Microbiol,5
6:1967-1970)。
サブクローニングのためセシウム・クロライド−エチジ
ウム・ブロマイド浮揚性濃度勾配によって分離される。
プラスミドpN42は、いくつかの固有の制限部位PstI(pN4
2-Sub CB),AvrII(pN42-Sub CE)で大腸菌ベクターである
pJDC9内に(J.-D.Chen and D.A.Morrisson 1987,Clonin
g of Streptococcus pneumoniae DNA Fragments in Esc
herichia coliRequires Vector Protected by Strong T
ransciptional Terminators, Gene 55,179-187)、ある
いはDNA配列分析用のpUC/pKプラスミド内に全部クロ
ーニングされる。
処理され、PstI処理及び脱リン酸化を行ったpJDC9ベク
ターと混合、結合したのちに大腸菌内に形質転換され
る。コロニーは制限酵素処理で分析され、陽性クローン
はpN42-Sub CB(図2)と呼ばれる。
で処理され、XbaI処理及び脱リン酸化を行ったpJDC9ベ
クターと混合し、結合したのちに大腸菌内に形質転換さ
れる。コロニーは制限酵素処理によって分析され、陽性
クローンはpN42-Sub CE(図3)と呼ばれる。
よびPstIで処理され、アガロースゲル上で、精製された
3.1kbと5.1kb断片のDNA断片に分離される。これら2
つの断片は、PstIとSmaIによる処理及び脱リン酸化を行
ったpUC19ベクターと混合、結合したのちに大腸菌内に
転換される。コロニーは制限酵素処理により分析され、
陽性クローンはpN42-Sub WとpN42-Sub X(図4)(それぞ
れ5.1kbと3.1kbの断片に対応)と呼ばれる。
T7 sequencing (登録商標) キットと 35 SdATPを用
いたジデオキシ鎖末端反応による合成オリゴヌクレオチ
ドプライマーを二本鎖の両方につけたサブクローンから
決定される。pN42は8140塩基対の環状二本鎖プラスミド
であり、GCGの”Frames"というコンピュータプログラム
で識別される(コンピュータのソフトウェアはGenetics
Computer Group Inc.(GCG)のものである、Devereux
J., Haeberli P. and SmithiesO.(1984), A comprehens
ive set of sequence analysis programs for the VAX.
Nucleic Acids Res. 12: 387-395)50個かそれ以上のア
ミノ酸から成るオープンな読み枠を少なくとも五個(OR
F1からORF5と呼ぶ)を持つものとから成る。GCGのプロ
グラム"Repeat"は21塩基対が3回直接繰り返しているの
を認識し、これは複製の開始点である可能性がある。pN
42の制限地図は図1に、また完全なDNA配列は配列表
の配列番号1に掲げられている。
のラクトバチルス・デルブリュエキイ内での複製とこれ
ら全ての特徴を備えるシャトルベクターの構成とにおい
て重要であるかもしれない構造的特徴を定義することが
可能になる(遺伝子の導入はpN42を以下の制限部位Avr
II, NsiI, SphIで処理しクローニングするか、あるいは
ラクトバチルス・デルブリュエキイから分離したNbプラ
スミドDNAの5箇所のSphI部位の1つ、即ち第7882塩
基対で処理することによって得られるだろう)。
ラクトバチルス・ブルガリカスに形質転換したとき、そ
れが複製されることが確かめられる。
剤耐性は、適切な翻訳/転写制御信号をもつ生物ならば
何にでも移し変えることができるであろうと判断されて
いる。従って、明らかなグラム陽性クロラムフェニコー
ル耐性遺伝子(元来はStaphylococcus aureusに由来す
るクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ,C
AT)は、広域宿主プラスミドpNZ12から採取されており
(W.M. de Vos, 1987, Gene Cloning and Expression i
n Lactic Streptococci, FEMS Microbiol. Reviews, 4
6, 281-295)、lacS-Zオペロンから本物のラクトバチル
ス・ブルガリカスのプロモーターを加工するのに利用さ
れている(P. Leong-Morgenthaler, M,C, Zwahlen and
H. Hottinger, 1991, Lactose Metabolism in Lactobac
illus bulgaricus: Analysis of the Primary Structur
e and Expression of the Genes Involved, J. Bacteri
ol., 173, 1951-1957)。この遺伝子のすぐ下流に、ラク
トコッカス・ラクチス のNCDO2054株のラクトース−ガ
ラクトース オペロンからのグラム陽性ステム−ループ
ターミネーターがある。その完全な構成は図5に示され
ている。
ベクターpK19であり(R.D. Pridmore, 1987, New and V
ersatile Cloning Vectors with Kanamycin-Resistanc
e, Gene, 56, 309-312), Maniatis et al.によると非本
質的領域における唯一のBspHI制限部位が制限酵素で処
理され、突き出した4塩基はKlenow酵素と4つのヌクレ
オチドによって修復される(T. Maniatis, E.F. Fritch
and J. Sambrook, Molecular cloning a laboratory m
anual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring
Harbor, NY, 1982)。pNZ12からのクロラムフェニコール
耐性遺伝子は、共に突然変異誘導プライマーある、CAT
遺伝子のATG開始コドンに重なるBspHI制限部位を導入す
るプライマーA (5'-AGGAGGATCCTCTCATGAACTTTAATAAAATT
G)と、CAT遺伝子の9塩基対下流にClaI制限部位を導入す
るプライマーB (5'-TACAGTATCGATTATCTCATATTATA)を利
用したPCR増幅法により抽出される(Saiki R.K., Gelfa
nd D.H., Stoffel S., Scharf S.J.,Higuchi R., Horn
G.T., Mullis K.B., and Ehrlich H.A., 1988, Primer-
directed enzymatic amplification of DNA with a the
rmostable DNA polymerase. Science, 239: 487-491; S
aiki R.K., Scharf S., Faloona F., Mullis K.B., Hor
n G.T., Ehrlich H.A. and Arnheim N., 1985, Enzymat
ic amplification of β-globin genomic sequences an
d restriction site analysis for diagnosis of sickl
e cell anemia, Science 230: 1350-1354)。このPCR増
幅は、BglII処理pNZ12DNAを50ngにオリゴヌクレオチドC
とDを各0.3μM,4種のヌクレオチドを200μM加えて行わ
れ、94℃で0.5分間、50℃で0.5分間、72℃で0.5分間のP
CRサイクルを合計30サイクル繰り返す。
ロースゲルから精製された660塩基対の断片と共に処理
され、またClaI, BamHIで処理、脱リン酸された大腸菌
ベクターpBS KS+ (登録商標)(Stratagene Corp.)にク
ローニングされる。つながれた断片は、大腸菌に転換さ
れ、アンピシリン、5-ブロモ−4−クロロ−3−インド
リル−(3-D-ガラクトピラノシド)(X-Gal)およびイソ
プロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を加
えたLBプレート上に撤かれる。クローンは、制限酵素処
理によってスクリーニングされ、選択された陽性クロー
ンをクローンAと呼ぶ。これは、クロラムフェニコール
とアンピシリン両方に耐性である。クローンAは、制限
酵素MfeI,StuIにより処理、脱リン酸化される。この断
片は、pNZ12に由来する等量のCAT MfeI−StuI断片で置
換される。これは、PCRに誘導されクローンBを生じるCA
T遺伝子の突然変異を全部排除するために行うものであ
る(この段階は図5には示されていない)。
され、660塩基対の断片がアガロースゲルから精製され
る。pKN19/galT-termは、ラクトコッカス・ラクチス NC
DO2054ラクトース−ガラクトース オペロンターミネー
ターを含むpKN19でありSpeI-SacI制限断片として存在
し、その内部のBspHI制限部位は上述のように破壊され
ている。pKN19/galT-termは、制限酵素SfuIとSacI(そ
れらの制限部位は断片にもともと存在する)とアガロー
スゲルから精製された190塩基対の断片と共に処理さ
れる。これら2つの断片は、ベクターpKN19と混合、制
限酵素SacI,BamHI処理および脱リン酸化、互いに結合さ
せたのちに大腸菌に形質転換される。クローンは、制限
酵素処理によりスクリーニングされ、陽性クローンを選
び、クローンCと呼ぶ。
カス lacSプロモーターは、2つの突然変異誘導オリゴ
ヌクレオチド、すなわちATG開始コドンの240塩基対上流
にEcoRI制限部位を導入するオリゴヌクレオチドC (5'-A
TTGGAAGAATTCACCAACGCTTTTCATTTC)と、開始コドンと重
なったBspHI制限部位を生来含有するlacS遺伝子のATGの
110塩基対下流でプライマーとなるオリゴヌクレオチドD
(5'-GGTGGTGACGAAGACGATA)を作るために用いられる。
このPCR増幅は、ラクトバチルス・デルブリュエキイの
ゲノムDNA100ngにオリゴヌクレオチドCとDを各0.3μ
M、4種のヌクレオチドを200μM加えて行われ、94℃で0.
5分間、50℃で0.5分間、72℃で5分間のPCRサイクルを合
計30サイクル繰り返す。そのPCR産物は、制限酵素EcoRI
とBspHIで処理され、アガロースゲルから250塩基対の断
片が精製される。クローンDは、制限酵素BspHIとSacIで
処理され、アガロースゲルから780塩基対の断片が精製
される。これら2つの断片は、EcoRI, SacI 処理および
脱リン酸化をうけたpKN19ベクターと結合され、大腸菌
に転換されたのち、カナマイシンを加えたLBプレートに
撤かれる。クローンは、制限酵素処理によってスクリー
ニングされ、選択された陽性クローンをpDP352と呼び、
その完全なDNA配列は配列表の配列番号2に掲げられ
ている。
ール耐性遺伝子は、本物のラクトバチルス・ブルガリカ
ス プロモーターから転写され、この宿主内では構成成
分として発現している。これは−35,−10領域の元来の
プロモーター要素をもち、リボゾームの結合部位のクロ
ラムフェニコール耐性遺伝子のATGに対する相対的位置
にもとのlacS遺伝子のATGに対するそれと全く同じであ
る。このことは、クロラムフェニコール耐性遺伝子が正
しく転写し、翻訳が正しい位置から開始すること、ひい
ては耐性遺伝子が機能することを保証する。
トルベクターpDP193は、大腸菌ベクターpUC18(R.D. Pr
idmore, 1987, New and Versatile Cloning Vectors wi
th Kanamycin-Resistance, Gene, 56, 309-312)とプラ
スミドpVA749(F.L. Macrina,J.A. Tobian, K.R. Jone
s and R.P. Evans, Molecular cloning in the Strepto
cocci, in A. Hallaender, R. DeMoss, S. Kaplan, S.
Konisky, D. Savage and R. Wolve (Eds.), Genetic en
gineering of microorganisms for chemicals,Plenum,
New York,1982, pp.195-210)から作られる。pVA749はキ
メラプラスミドpVA838よりHindIII制限断片として抽出
され(F.L.Macrina, J.A. Tobian, K.R. Jones, R.P. E
vans and D.B. Clewell, 1982, A Cloning Vector able
to Replicate in Escherichia coli and Streptococcu
s sanguis, Gene, 19, 345-353), pUC18のHindIII部位
にクローニングされる。pUCクローニング配列の反対側
にある第2のHindIII部位はKlenow酵素終末修復により
除去される。pVA749自身は、ストレプトコッカス・ファ
エカリス(Streptococcus faecalis)(ラクトコッカス・
ラクチス内での複製可能)から複製したグラム陽性プラ
スミドとpAMβ1由来のエリスロマイシン耐性遺伝子から
構成される。pDP193の構造は、図6に描写されている。
処理され、アガロースゲルで断片を分離し5.2kbのpVA74
9断片が精製される。ベクターpUC18は、制限酵素HindII
Iで処理、脱リン酸化を行ったのちpVA749断片と混合さ
れ、結合して大腸菌に形質転換される。コロニーは制限
酵素処理により分析され、陽性クローンをクローンDと
呼ぶ。クローンDは、50μg/mlエチジウムブロマイド存
在下で制限酵素HindIIIに処理され(M. Osterlund, H.
Luthman, S.V. Nilsson and G. Magnusson (1982), Eth
idium-bromide-inhibited restriction endonucleases
cleave one strand ofcircular DNA, Gene 20, 121-12
5)、その断片をアガロースゲル上で分離し7.9kbの線状
の断片が精製される。線形クローンD内にHindIIIによっ
て生じた4塩基の突出はManiatis et al.による4種の
ヌクレオチドの存在下でKlenow酵素によって埋められて
(T.Maniatis, E.F. Fritch and J. Sambrook, Molecul
ar cloning a laboratory manual, Cold Spring Harbor
Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1982)、結合さ
れて大腸菌に形質転換される。コロニーは、制限酵素処
理によって分析され、陽性クローンをpDP193と呼ぶ。
Iで処理され、脱リン酸化される。pDP352は、制限酵素S
acIとEcoRIとアガロースゲルから精製された1100塩基対
のCAT遺伝子と共に処理される。これら2つは混合され
結合ののち、ラクトコッカス・ラクチスの無プラスミド
株LM0230に電気的に転換される。陽性コロニーは、エリ
スロマイシン及びクロラムフェニコールに耐性なものと
して同定され、制限酵素処理によって確認できる。選択
した陽性クローンをpDP193-CAT 352と呼ぶ。
HIによって処理され脱リン酸化される。プラスミドpN42
-Sub CEは、制限酵素SseIとBamHI(両方の制限部位は連
結部に由来する)とアガロースゲルから精製された9.3k
bの断片と共に処理される。これらの2つの断片は、混
合され結合ののちラクトコッカス・ラクチス LM0230株
に電気的に形質転換される。クローンは、制限酵素処理
によりスクリーニングされ、選択した陽性クローンを図
7に示すようにpDP359と呼ぶ。
ブルガリカス内で機能すべきシャトルベクターとしての
必要条件を満たしている。pDP359は、ラクトバチルス・
デルブリュエキイから分離、精製した完全な本物の複製
プラスミド、そして天然のラクトバチルス・ブルガリカ
ス プロモーターから転写されたクロラムフェニコール
耐性遺伝子を含有している。これらの考察は、前記のpD
P359プラスミドがラクトバチルス・ブルガリカスに導入
されたときに複製することを保証する。
エキイ由来の新しいプラスミドは、特定の微生物、特に
ラクトバチルス・ブルガリカスの形質を転換するのに利
用できる。
み換えベクターは、大腸菌とラクトコッカス・ラクチス
の中での複製が可能で、特定の微生物、特にラクトバチ
ルス・ブルガリカスを形質転換できる。
s bulgaricus) 株名:N2 配列の特徴 特徴を表す記号:プラスミド pN42 存在位置:1..8140 特徴を表す記号:複製の起始(Origin of replication) 存在位置:5694..5758. 特徴を表す記号:ORF1. 存在位置:1344..169. 特徴を表す記号:ORF2. 存在位置:5965..7806. 特徴を表す記号:ORF3. 存在位置:4718..5668. 特徴を表す記号:ORF4. 存在位置:3116..3637. 特徴を表す記号:ORF5. 存在位置:1779..2360.
bulgaricus) 特徴を表す記号:lacS プロモーター 存在位置:1..239 配列の特徴 起源:スタフィロコッカス・アウレウス (Staphylococc
us aureus) 特徴を表す記号:クロラムフェニコール アセチルトラ
ンスフェラーゼ ペプチド (Chloramphenicol acetyltra
nsferase peptide) 存在位置:240..890 配列の特徴 起源:ラクトコッカス・ラクチス (Lactococcus lacti
s) 特徴を表す記号:ステム−ループ ターミネーター フォ
ローイング galT 遺伝子 (stem-loop terminator follo
wing galT gene) 存在位置:903..1102
イのプラスミドpN42の制限地図である。
スミドpN42-Sub CBの構成を示す図である。
Sub CEの構成を示す図である。
-Sub WとpN42-Sub Xの構成を示す図である。
チラーゼ遺伝子の構成を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも次の表1に示した制限地図又
はその部分を含むラクトバチルス・デルブリュエキイ由
来のプラスミド。 【表1】 - 【請求項2】 少なくともDNA配列番号1及び/又は
その相補的配列、あるいはその部分を含む請求項1に記
載のプラスミド。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のプラスミド、大
腸菌及び/又はラクトコッカス・ラクチス内での複製が
可能な少なくとも1つのDNA配列、そして少なくとも
1つのマーカーを含む組み替えベクター。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載のプラスミド、及
び/又は請求項3に記載の組み換えベクターによって形
質転換された微生物。 - 【請求項5】 請求項1又は2に記載のプラスミド、及
び/又は請求項3に記載の組み換えベクターによって形
質転換された、ラクトバチルス・ブルガリカス。 - 【請求項6】 請求項1又は2に記載のプラスミド、及
び/又は請求項3に記載のベクターの微生物の形質転換
への利用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP93202513 | 1993-08-26 | ||
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