JPH09135693A - Transformant microorganism and production of heterogene product using the same microorganism - Google Patents

Transformant microorganism and production of heterogene product using the same microorganism

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JPH09135693A
JPH09135693A JP8112175A JP11217596A JPH09135693A JP H09135693 A JPH09135693 A JP H09135693A JP 8112175 A JP8112175 A JP 8112175A JP 11217596 A JP11217596 A JP 11217596A JP H09135693 A JPH09135693 A JP H09135693A
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JP
Japan
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microorganism
gene
heterogene
heterologous gene
chromosome
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JP8112175A
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Japanese (ja)
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Shiyougo Ebisu
省吾 恵比須
Hiroaki Takagi
広明 高木
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Higeta Shoyu Co Ltd
Original Assignee
Higeta Shoyu Co Ltd
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
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  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new microorganism, capable of remarkably increasing the production amount of a heterogene product by culturing and useful for production, etc., of an epidermal cell growth factor, etc., by holding the heterogene in a chromosome and further holding an expression vector bonding the heterogene thereto. SOLUTION: This transformant microorganism is a new transformant microorganism, obtained by holding a heterogene (e.g. a gene for expressing an epidermal cell growth factor) in a chromosome and further holding an expression vector having the heterogene bonded thereto such as a microorganism of the genus Bacillus (e.g. Bacillus brevis HPD31-int2) and capable of remarkably increasing the production amount of a heterogene product such as the epidermal growth factor by culturing the microorganism in a culture medium. The transformant microorganism is prepared by integrating a neomycin-resistant gene, a promoter of a cell wall protein gene and the heterogene such as a human epidermal cell growth factor into a plasmid obtained from a microorganism, etc., of the genus Bacillus preparing a recombinant plasmid and transducing the resultant plasmid into the microorganism of the genus Bacillus, etc., according to an elecrtoporation method, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はバイオテクノロジー
に関するものである。更に詳細には本発明は染色体に異
種遺伝子を保有せしめ、かつ、当該異種遺伝子を結合し
た発現ベクターを保有せしめた形質転換微生物及び該微
生物を培養し、培養物中に異種遺伝子産物を生成蓄積せ
しめこれを採取することを特徴とする異種遺伝子産物の
製造法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to biotechnology. More specifically, the present invention has a chromosome carrying a heterologous gene, and a transformed microorganism carrying an expression vector to which the heterologous gene is ligated, and the microorganism are cultured to produce and accumulate a heterologous gene product in the culture. The present invention relates to a method for producing a heterologous gene product, which is characterized by collecting this.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、組換え体を用いた異種遺伝子産物
の生産は、食品、薬品、化粧品その他の産業において広
く利用されている。そして遺伝子組換え宿主菌としては
大腸菌や枯草菌などの細菌や、酵母、糸状菌などが使用
されている。鵜高らはバチルス・ブレビス(Bacillus b
revis)にはプロテアーゼを生産しない菌株が多いこと
を見いだし、その1菌株バチルス・ブレビス47(S.Ud
akaand H.Yamagata, Methods in Enzymology, 217, 23-
33(1993))の主要菌体外蛋白質(H.Yamagata et. al.,
J.Bacteriol., 169, 1239(1987):塚越規弘、日本農芸
化学会誌、61、68(1987)および特開昭62−20156
3号公報にそれぞれ“outer wall protein and middle
wall protein”、“菌体外蛋白質”として記載されてい
る。)遺伝子のプロモーターおよび該主要菌体外蛋白質
の1種であるMW蛋白質(middle wall protein)のシグ
ナルペプチドをコードする領域を用いて分泌ベクターを
作製し、本菌株を宿主としたα−アミラーゼ(特開昭6
2−201583、H.Yamagata et. al., J.Bacterio
l., 169, 1239(1987))やブタペプシノーゲン(鵜高重
三、日本農芸化学会昭和62年度大会講演要旨集、p837
-838;塚越規弘、日本農芸化学会誌、61、68(1987))の
分泌生産に成功している。また、高木らはバチルス・ブ
レビスの中でプロテアーゼを菌体外に生産しない菌株バ
チルス・ブレビスHPD31(なお、この菌株はバチル
ス・ブレビスH102(FERM BP−1087)と
同一菌株である。)を分離し、これを宿主として耐熱性
α−アミラーゼの高分泌生産(Agric. Biol. Chem., 53,
2279-2280(1989))に、また、山形らは、ヒトEGF
(ヒト表皮細胞増殖因子)の高分泌生産(Proc. Nati. A
cad. Sci. USA, 86, 3589-3593(1989))に成功してい
る。このような微生物を用いた遺伝子組換えによる異種
遺伝子産物の生産は、異種遺伝子を宿主菌内で複製可能
なベクターに連結し、該ベクターで宿主菌を形質転換
し、異種遺伝子をベクターによって宿主菌内に保持、発
現させることによって行われている。
2. Description of the Related Art Currently, the production of heterologous gene products using recombinants is widely used in the food, pharmaceutical, cosmetics and other industries. Bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, yeast, filamentous fungi, etc. are used as the genetically modified host bacterium. Utaka and his colleagues Bacillus brev
We found that there are many strains that do not produce protease, and one strain of Bacillus brevis 47 (S.Ud
akaand H. Yamagata, Methods in Enzymology, 217 , 23-
33 (1993)) major extracellular protein (H. Yamagata et. Al.,
J. Bacteriol., 169 , 1239 (1987): Norihiro Tsukakoshi, Journal of Japanese Society of Agricultural Chemistry, 61 , 68 (1987) and JP-A-62-20156.
No. 3 gazette describes "outer wall protein and middle
wall protein "," extracellular protein ".) Secretion using a gene promoter and a region encoding a signal peptide of MW protein (middle wall protein), which is one of the major extracellular proteins. A vector was prepared and α-amylase using this strain as a host (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-58242)
2-201583, H. Yamagata et. Al., J. Bacterio.
l., 169 , 1239 (1987)) and Butapepsinogen (Ushige Shigezo, Proceedings of the 62nd Annual Meeting of the Japan Society for Agricultural Chemistry, 1987, p837).
-838; Norihiro Tsukakoshi, Journal of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, 61 , 68 (1987)) has been successfully secreted. In addition, Takagi et al. Isolated Bacillus brevis HPD31 (which is the same strain as Bacillus brevis H102 (FERM BP-1087)) which does not extracellularly produce protease in Bacillus brevis. , Using this as a host, highly secretory production of thermostable α-amylase (Agric. Biol. Chem., 53 ,
2279-2280 (1989)), and Yamagata et al.
Highly secreted production of (human epidermal growth factor) (Proc. Nati. A
cad. Sci. USA, 86 , 3589-3593 (1989)). To produce a heterologous gene product by gene recombination using such a microorganism, the heterologous gene is ligated to a vector replicable in the host bacterium, the host bacterium is transformed with the vector, and the heterologous gene is transformed into the host bacterium by the vector. It is carried out by holding and expressing it inside.

【0003】また、S. D. Ehrlichらはクロラムフェニ
コール(Cm)耐性遺伝子とクロストリジウム・サーモ
セラム(Clostridium thermocellum) 由来のセルラーゼ
遺伝子を連結して枯草菌染色体に相同組換え(インテグ
レート)し、Cm濃度を上昇させることによりCm耐性
遺伝子とセルラーゼ遺伝子を増幅させ、セルラーゼの生
産量を増加させることに成功している(BIO/TECHNOLOG
Y, 8, 559-563(1990))。
Also, SD Ehrlich et al. Linked the chloramphenicol (Cm) resistance gene and the cellulase gene derived from Clostridium thermocellum to homologous recombination into the Bacillus subtilis chromosome to increase the Cm concentration. By doing so, the Cm resistance gene and cellulase gene are amplified, and cellulase production has been successfully increased (BIO / TECHNOLOG
Y, 8 , 559-563 (1990)).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】微生物を用いた遺伝子
組換えによる異種遺伝子産物の生産において、異種遺伝
子産物の生産性は上記の様な種々の技術改良によって飛
躍的に向上している。しかし、産業上必要な量を安価に
供給するためにはさらなる技術開発が求められてえた。
In the production of a heterologous gene product by gene recombination using a microorganism, the productivity of the heterologous gene product has been dramatically improved by the various technical improvements as described above. However, further technological development was required to supply the industrially necessary amount at low cost.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、バチルス
・ブレビスの染色体に表皮細胞増殖因子発現のための遺
伝子を挿入するとともに、表皮細胞増殖因子発現のため
の遺伝子を結合した発現ベクターを保有させることに成
功し、これを培養することによってヒト表皮細胞増殖因
子を著じるしく増収することを可能としたのである。
[Means for Solving the Problem] The present inventors have constructed an expression vector in which a gene for expressing epidermal growth factor is inserted into the chromosome of Bacillus brevis and a gene for expressing epidermal growth factor is linked. We succeeded in retaining it, and by culturing it, it was possible to remarkably increase the yield of human epidermal growth factor.

【0006】即ち、本発明者らは、インテグレートの技
術とプラスミドの技術から、研究を重ねた結果、宿主菌
の染色体に異種遺伝子をインテグレートし、同時に同一
の異種遺伝子を結合した発現ベクターを宿主菌に導入す
ることを達成し、そして目的異種遺伝子産物の生産量を
上げることに成功し、本発明を完成した。
That is, the present inventors have conducted extensive research based on the integration technology and the plasmid technology, and as a result, have integrated a heterologous gene into the chromosome of the host bacterium and, at the same time, expressed an expression vector in which the same heterologous gene is bound to the host bacterium. The present invention has been completed by succeeding in achieving the introduction into S. cerevisiae and increasing the production amount of the target heterologous gene product.

【0007】本発明は宿主菌の染色体に異種遺伝子を保
有せしめ、かつ当該異種遺伝子を結合した発現ベクター
を保有せしめた形質転換微生物及び該微生物を培養し、
培養物中に異種遺伝子産物を生成蓄積せしめこれを採取
することを特徴とする異種遺伝子産物の効率的製造法に
関する。
The present invention cultivates a transformed microorganism having a heterologous gene in the chromosome of a host bacterium and an expression vector to which the heterologous gene is bound, and the microorganism,
The present invention relates to an efficient method for producing a heterologous gene product, which comprises collecting and collecting the heterologous gene product in a culture.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明において宿主菌の染色体に
目的とする異種遺伝子をインテグレートする場合、宿主
菌が染色体上に本来有している遺伝子を利用することが
できる。すなわち、異種遺伝子を宿主菌が染色体上に本
来有している遺伝子に連結した後、プラスミドに組み込
んで宿主菌に導入すれば、異種遺伝子が高確率で宿主菌
の染色体にインテグレートされる。この場合に利用する
宿主菌の染色体上の遺伝子は、宿主菌の染色体由来であ
ればどの様な遺伝子またはDNA断片でも良いが、その
鎖長は200bp以上がよく、例えば、分泌発現した異
種遺伝子産物を分解する機能を持つプロテアーゼやペプ
チダーゼをコードする染色体上の遺伝子をターゲットに
すれば、宿主菌の該プロテアーゼやペプチダーゼの生産
能力がなくなるので、発現した異種遺伝子産物の分解が
抑制できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, when a desired heterologous gene is integrated into a chromosome of a host bacterium, a gene originally possessed by the host bacterium on the chromosome can be used. That is, if the heterologous gene is linked to a gene originally possessed by the host bacterium on the chromosome, and then integrated into a plasmid and introduced into the host bacterium, the heterologous gene is integrated with high probability into the chromosome of the host bacterium. The gene on the chromosome of the host bacterium used in this case may be any gene or DNA fragment as long as it is derived from the chromosome of the host bacterium, and its chain length is preferably 200 bp or more. For example, a secreted and expressed heterologous gene product. When a gene on the chromosome encoding a protease or peptidase having the function of degrading the enzyme is targeted, the ability of the host bacterium to produce the protease or peptidase is lost, so that the degradation of the expressed heterologous gene product can be suppressed.

【0009】具体的には、宿主菌がバチルス・ブレビス
HPD31の場合には、プロテアーゼlonをコードする
染色体上のlon遺伝子(J. Bacteriol., 174, 2281-2287
(1992))などをターゲットとすることができる。また、
上記のように宿主菌が本来染色体上に有する遺伝子に連
結した異種蛋白質をコードする遺伝子に、薬剤耐性遺伝
子を連結しておけば、薬剤耐性をマーカーとして異種遺
伝子が染色体にインテグレートされた形質転換体を選択
することが可能となる。さらに、薬剤濃度を上げて、組
み込んだ薬剤耐性遺伝子を増幅させることによって目的
とする異種蛋白質をコードする遺伝子を増幅させること
ができ、これにより、目的異種蛋白質の生産量を増加さ
せることができる。薬剤耐性遺伝子は宿主菌が本来有し
ていない耐性遺伝子ならば何れの薬剤に対する耐性遺伝
子を用いてもよいが、例えば公知のネオマイシン、エリ
スロマイシン、アンピシリン、クロラムフェニコール等
の耐性遺伝子を利用すればよい。
[0009] Specifically, when the host bacterium is Bacillus brevis HPD31, the lon gene on the chromosome encoding the protease lon (J. Bacteriol., 174 , 2281-2287).
(1992)) and so on. Also,
As described above, if a drug resistance gene is linked to a gene encoding a heterologous protein linked to a gene originally possessed by the host strain on the chromosome, a transformant in which the heterologous gene is integrated into the chromosome using drug resistance as a marker Can be selected. Furthermore, the gene encoding the heterologous protein of interest can be amplified by increasing the drug concentration and amplifying the incorporated drug resistance gene, and thus the production amount of the heterologous protein of interest can be increased. As the drug resistance gene, a resistance gene for any drug may be used as long as it is a resistance gene originally not possessed by the host bacterium, and for example, if a known resistance gene such as neomycin, erythromycin, ampicillin or chloramphenicol is used. Good.

【0010】このように目的異種遺伝子、宿主菌が本来
染色体上に有する遺伝子及び薬剤耐性遺伝子を連結した
DNA断片は、プラスミドなどによって宿主菌細胞内に
導入して宿主菌染色体にインテグレートするが、使用す
るプラスミドは宿主菌内で自己複製できないプラスミド
を用いる必要がある。これは上記したように染色体への
異種遺伝子のインテグレートの確認は、同時に組み込ん
だ薬剤耐性遺伝子をマーカーにして行うため、宿主菌内
で自己複製可能なプラスミドを用いた場合、プラスミド
が宿主菌内で自己複製して形質転換体が薬剤耐性を獲得
するため、目的異種遺伝子の染色体へのインテグレート
の確認ができなくなることを避けるためである。例え
ば、バチルス属細菌を宿主菌とする場合には、大腸菌用
のプラスミドであるpUC119、pBR322などを用いて、異種
遺伝子を宿主菌細胞内に導入することができる。
The DNA fragment in which the heterologous gene of interest, the gene originally possessed by the host bacterium on the chromosome and the drug resistance gene are ligated is introduced into the host bacterium cell by a plasmid or the like and integrated into the host bacterium chromosome. It is necessary to use a plasmid that cannot self-replicate in the host fungus. This is because the confirmation of the integration of the heterologous gene into the chromosome is carried out using the drug resistance gene incorporated at the same time as a marker, as described above. This is because the transformant acquires drug resistance by self-replication, and thus it becomes impossible to confirm the integration of the target heterologous gene into the chromosome. For example, when a bacterium belonging to the genus Bacillus is used as a host bacterium, a heterologous gene can be introduced into cells of the host bacterium by using plasmids such as pUC119 and pBR322 for E. coli.

【0011】また本発明においては異種遺伝子を染色体
にインテグレートした宿主菌に、同一の異種遺伝子を保
有するベクターを導入することで異種遺伝子産物の生産
量を飛躍的に増加させることができる。この場合異種遺
伝子を宿主菌内に導入、保持させるベクターは、宿主内
で複製可能なプラスミドを利用することができる。例え
ば大腸菌を宿主とする系では、pUC19、pUC119やそれら
の派生体を使用できる。宿主菌が枯草菌やバチルス・ブ
レビスの系ではpUB110、pNU200(鵜高重三、日本農芸化
学会誌、61、669(1987))、pHY700(Biosci. Biotech.
Biochem., 56,812-813(1992))、pHT110(特開平6−
133782)やこれらの派生体などのプラスミドを使
用できる。
In the present invention, the production amount of a heterologous gene product can be dramatically increased by introducing a vector carrying the same heterologous gene into a host bacterium in which the heterologous gene is integrated into the chromosome. In this case, a plasmid capable of replicating in the host can be used as the vector for introducing and retaining the heterologous gene in the host bacterium. For example, in a system using Escherichia coli as a host, pUC19, pUC119 and their derivatives can be used. In the system in which the host bacterium is Bacillus subtilis or Bacillus brevis, pUB110, pNU200 (Ushitaka Shigezo, Journal of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, 61 , 669 (1987)), pHY700 (Biosci. Biotech.
Biochem., 56 , 812-813 (1992)), pHT110 (JP-A-6-
133382) and plasmids such as these derivatives can be used.

【0012】これらのプラスミドを構築する方法として
は、公知の方法が適宜用いられ、例えばモレキュラー・
クローニング,ア・ラボラトリー・マニュアル 第2
版,コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー
(Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed,
Cold Spring Harbor Laboratory, 1982)に記載の方法
などが例示される。本発明で宿主菌に導入する異種遺伝
子は、何れの生物由来の遺伝子でもよく、ヒト、動物、
鳥類、魚類、微生物、ウイルスその他各種生物由来の遺
伝子産物(酵素、ホルモン、インターフェロン、免疫グ
ロブリン、その他生理活性ペプチド、抗原蛋白質など)
の生産に適用できる。例えばヒト、マウス、ヒツジ、そ
の他の表皮細胞増殖因子(EGF)などの遺伝子産物の生
産が可能である。
As a method for constructing these plasmids, known methods are appropriately used.
Cloning, A Laboratory Manual 2nd
Edition, Cold Spring Harbor Laboratory (Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed,
The method described in Cold Spring Harbor Laboratory, 1982) is exemplified. The heterologous gene to be introduced into the host bacterium in the present invention may be a gene derived from any organism, such as human, animal,
Gene products derived from birds, fish, microorganisms, viruses and other organisms (enzymes, hormones, interferons, immunoglobulins, other bioactive peptides, antigen proteins, etc.)
Applicable to production of. For example, gene products such as human, mouse, sheep, and other epidermal growth factor (EGF) can be produced.

【0013】本発明において宿主菌とする微生物はバク
テリア、酵母、糸状菌などを用いることができる。バク
テリアを用いる場合は、大腸菌やバチルス属細菌などを
使用できる。バチルス属細菌の場合、枯草菌やバチルス
・ブレビス、バチルス・チョーシネンシスなどが好適に
使用できる。宿主菌を形質転換する方法は公知の方法で
良く、例えば、枯草菌ではChang and Cohenの方法(S.C
hang and S.N.Cohen, Molec. gen. Genet., 168, 111-1
15(1979))、バチルス・ブレビスではTakahashiらの方法
(J.Bacteriol., 158, 1130(1983))またはTakagiらの方
法(Agric. Biol. Chem., 53, 3099-3100(1989))などが
例示される。
In the present invention, bacteria, yeasts, filamentous fungi and the like can be used as the microorganisms as the host fungus. When bacteria are used, Escherichia coli and Bacillus bacteria can be used. In the case of Bacillus bacterium, Bacillus subtilis, Bacillus brevis, Bacillus choshinensis and the like can be preferably used. The method for transforming the host bacterium may be a known method. For example, for Bacillus subtilis, the method of Chang and Cohen (SC
hang and SNCohen, Molec. gen. Genet., 168 , 111-1
15 (1979)), in Bacillus Brevis, the method of Takahashi et al.
(J. Bacteriol., 158 , 1130 (1983)) or the method of Takagi et al. (Agric. Biol. Chem., 53 , 3099-3100 (1989)) and the like.

【0014】得られた形質転換体の培養に用いる培地
は、形質転換体が生育して目的とする異種遺伝子産物を
生産しうるものであれば如何なるものでもよい。該培地
に含有させる炭素源としては、例えばグルコース、シュ
ークロース、グリセロール、澱粉、デキストリン、糖
蜜、尿素、有機酸などが用いられる。また窒素源として
は、カゼイン、ポリペプトン、肉エキス、酵母エキス、
カザミノ酸、グリシンなどの有機窒素源、硫酸アンモニ
ウムなどの無機窒素源などが用いられる。その他、塩化
カリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、塩化
ナトリウム、硫酸マグネシウムなどの無機塩が必要に応
じて培地に加えられる。栄養要求性を示す菌は、その生
育に必要な栄養物質を培地に添加すればよい。該栄養物
質としては、アミノ酸類、ビタミン類、核酸などが挙げ
られる。また、培養に際して必要があれば、培地に抗生
物質例えばペニシリン、エリスロマイシン、クロラムフ
ェニコール、バシトラシン、D−サイクロセリン、アン
ピシリン、ネオマイシンなどを加える。更に必要によ
り、消泡剤例えば大豆油、ラード油、各種界面活性剤な
どを培地に加えてもよい。
The medium used for culturing the obtained transformant may be any medium as long as the transformant can grow and produce the desired heterologous gene product. Examples of the carbon source contained in the medium include glucose, sucrose, glycerol, starch, dextrin, molasses, urea, organic acids and the like. As the nitrogen source, casein, polypeptone, meat extract, yeast extract,
Organic nitrogen sources such as casamino acid and glycine, inorganic nitrogen sources such as ammonium sulfate, etc. are used. In addition, inorganic salts such as potassium chloride, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, sodium chloride, and magnesium sulfate are added to the medium as needed. For auxotrophic bacteria, nutrient substances necessary for their growth may be added to the medium. Examples of the nutritional substance include amino acids, vitamins, nucleic acids and the like. In addition, antibiotics such as penicillin, erythromycin, chloramphenicol, bacitracin, D-cycloserine, ampicillin, neomycin and the like are added to the medium if necessary during the culture. If necessary, an antifoaming agent such as soybean oil, lard oil, various surfactants and the like may be added to the medium.

【0015】培地の初発pHは5.0〜9.0、さらに
好ましくは6.5〜7.5である。培養温度は通常15
℃〜42℃、さらに好ましくは24℃〜37℃であり、
培養時間は通常16〜166時間、さらに好ましくは2
4〜96時間である。本発明で、形質転換体を前記の条
件で培養することによって、培養物中に異種遺伝子産物
が生成、蓄積される。このようにして得られた異種遺伝
子産物は公知の方法により、例えば膜処理、硫安分画
法、クロマトグラフィーなど(蛋白質・核酸の基礎実験
法、南江堂、(1985))で精製することができる。
本発明では、異種遺伝子を宿主菌の染色体内及び発現ベ
クターに保持させることによって様々な異種遺伝子産物
を高レベルで安定して生産することが可能となる。以下
本発明を実施例により更に詳しく説明するが、これは例
示的なものであり、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
The initial pH of the medium is 5.0 to 9.0, and more preferably 6.5 to 7.5. Culture temperature is usually 15
℃ ~ 42 ℃, more preferably 24 ℃ ~ 37 ℃,
Cultivation time is usually 16 to 166 hours, more preferably 2
4 to 96 hours. In the present invention, the heterologous gene product is produced and accumulated in the culture by culturing the transformant under the above conditions. The heterologous gene product thus obtained can be purified by a known method, for example, by membrane treatment, ammonium sulfate fractionation method, chromatography and the like (basic experimental method for protein / nucleic acid, Nankodo, (1985)).
In the present invention, various heterologous gene products can be stably produced at a high level by retaining the heterologous gene in the chromosome of the host bacterium and in the expression vector. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, which are merely illustrative and the present invention is not limited thereto.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

I.プロテアーゼlon遺伝子のクローン化 バチルス・ブレビス HPD31(FERM BP−1
087)の染色体から下記表1に示す配列表の配列番号
1(lon-5 primer)及び配列番号2(lon-3 primer)に示す
2種類のprimerを用いて、lon遺伝子の大部分を含む2.3
-kb HindIII-EcoRI断片をPCR法により増幅した。増幅し
た遺伝子断片を制限酵素HindIII-EcoRIで処理した後、
0.8%アガロースゲル電気泳動に供し、2.3-kb HindI
II-EcoRI断片をGene Clean(Bio 101 USA)を用いてア
ガロースゲルから回収した。別にプラスミドpUC119(宝
酒造社製)をHindIII-EcoRIで消化後アルカリホスファ
ターゼ(BAP)処理をして先に得た2.3-kb HindIII-EcoR
I断片をT4リガーゼを用いて連結しプラスミドpUC119-
lon′を得た(図1)。
I. Cloning of protease lon gene Bacillus brevis HPD31 (FERM BP-1
087) and using the two types of primers shown in SEQ ID NO: 1 (lon-5 primer) and SEQ ID NO: 2 (lon-3 primer) in the sequence listing shown in Table 1 below, 2.3 containing most of the lon gene.
The -kb HindIII-EcoRI fragment was amplified by the PCR method. After treating the amplified gene fragment with the restriction enzymes HindIII-EcoRI,
Subjected to 0.8% agarose gel electrophoresis, 2.3-kb HindI
The II-EcoRI fragment was recovered from the agarose gel using Gene Clean (Bio 101 USA). Separately, the plasmid pUC119 (Takara Shuzo) was digested with HindIII-EcoRI and then treated with alkaline phosphatase (BAP) to obtain 2.3-kb HindIII-EcoR obtained earlier.
The I fragment was ligated with T4 ligase to obtain plasmid pUC119-
lon 'was obtained (Fig. 1).

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】II.プラスミドpUC119-lon′-Nmの構築 スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureu
s)由来のプラスミドpUB110をHaeIIIで部分消化後、0.
8%アガロースゲル電気泳動に供し、ネオマイシン(N
m)耐性遺伝子を含む1.0-kb HaeIII断片を回収した。
プラスミドpUC119をSmaIで消化後BAP処理をして、先に
得た1.0-kb HaeIII断片をT4リガーゼを用いて連結し
プラスミドpUC119−Nmを得た。pUC119-NmをEcoRIとHi
ndIIIで消化後、0.8%アガロースゲル電気泳動に供
し、Nm耐性遺伝子を含む1.1-kb EcoRI-HindIII断片を
得、次いで本断片をklenow酵素で処理をして末端を平滑
化した。I.で得られたプラスミドpUC119-lon′をSacI
で消化後、T4ポリメラーゼで切断部分を平滑化し、先
に得たNm耐性遺伝子を含む1.1-kb断片をT4リガーゼ
を用いて連結してプラスミドpUC119-lon′-Nmを得た
(図2)。
II. Construction of plasmid pUC119-lon'-Nm Staphylococcus aureu
The plasmid pUB110 derived from (s) was partially digested with HaeIII, and
It was subjected to 8% agarose gel electrophoresis, and neomycin (N
m) The 1.0-kb HaeIII fragment containing the resistance gene was recovered.
The plasmid pUC119 was digested with SmaI and then treated with BAP, and the previously obtained 1.0-kb HaeIII fragment was ligated with T4 ligase to obtain a plasmid pUC119-Nm. pUC119-Nm is EcoRI and Hi
After digestion with ndIII, it was subjected to 0.8% agarose gel electrophoresis to obtain a 1.1-kb EcoRI-HindIII fragment containing the Nm resistance gene, and this fragment was treated with klenow enzyme to blunt the ends. The plasmid pUC119-lon 'obtained in I.
After digestion with, the cleavage site was blunted with T4 polymerase, and the 1.1-kb fragment containing the Nm resistance gene obtained above was ligated with T4 ligase to obtain plasmid pUC119-lon'-Nm (Fig. 2).

【0019】III.プラスミドpUC119-lon′-Nm-EGFの構
築 バチルス・ブレビス HP926(FERM BP−5
382)が保有するプラスミドpHT926より調製したプラ
スミドpHT110EGF(特開平6−133782)をPstIで
消化し、バチルス・ブレビス HPD31の細胞壁蛋白
質(HWP)遺伝子のプロモーターとヒト表皮細胞成長因
子(hEGF)の構造遺伝子(図5)の連結した720-bp Pst
I断片を得た。II.で得たプラスミドpUC119-lon′-NmをS
se 8387Iで消化後BAP処理を行い、次いで先に得た720-
bp PstI断片をT4リガーゼを用いて連結してプラスミ
ドpUC119-lon′-Nm-EGFを得た(図3)。
III. Construction of plasmid pUC119-lon'-Nm-EGF Bacillus brevis HP926 (FERM BP-5
382) possessing the plasmid pHT110EGF (JP-A-6-133782) prepared from the plasmid pHT926, the promoter of the cell wall protein (HWP) gene of Bacillus brevis HPD31 and the structural gene of human epidermal growth factor (hEGF). Concatenated 720-bp Pst (Figure 5)
I fragment was obtained. The plasmid pUC119-lon′-Nm obtained in II.
After digestion with se 8387I, BAP treatment was performed, and then the previously obtained 720-
The bp PstI fragment was ligated with T4 ligase to give the plasmid pUC119-lon'-Nm-EGF (Fig. 3).

【0020】IV.相同組み換え体バチルス・ブレビス
HPD31(lon : Nm-EGF)の取得 バチルス・ブレビス HPD31をIII.で得たプラスミ
ドpUC119-lon′-Nm-EGFを用いてエレクトロポレーショ
ン法(Agric. Biol. Chem., 53, 3099-3100(1989))で
形質転換しNm耐性株を取得した。pUC119は大腸菌用の
プラスミドであり、プラスミドpUC119-lon′-Nm-EGFは
大腸菌中では自己複製可能であるが、バチルス・ブレビ
ス中では複製できない。従って、ここで得たNm耐性株
は染色体にNm耐性遺伝子がインテグレートされた形質
転換体である。得られたNm耐性株からEGF生産株を
抗EGF抗体を用いたコロニーイムノアッセイ法により
8株選択した。次いでこの8株を5′PY液体培地(Agri
c. Biol. Chem., 53, 2279(1989))を用いて30℃で4
日間振とう培養し、培養上清をSDS-PAGE後、抗EGF抗体
を用いてウエスタンブロットに供し、EGF生産量が最も
多い1株バチルス・ブレビスHPD31−int1を選
択した。
IV. Homologous recombinant Bacillus brevis
Acquisition of HPD31 (lon: Nm-EGF) Using the plasmid pUC119-lon'-Nm-EGF obtained from Bacillus brevis HPD31 in III., The electroporation method (Agric. Biol. Chem., 53 , 3099-3100 ( 1989)) to obtain an Nm resistant strain. pUC119 is a plasmid for Escherichia coli, and the plasmid pUC119-lon'-Nm-EGF is capable of self-replication in E. coli but not in Bacillus brevis. Therefore, the Nm-resistant strain obtained here is a transformant in which the Nm-resistant gene is integrated into the chromosome. Eight EGF-producing strains were selected from the obtained Nm-resistant strains by a colony immunoassay method using an anti-EGF antibody. These 8 strains were then added to 5'PY liquid medium (Agri
c. Biol. Chem., 53 , 2279 (1989)) at 30 ° C.
After culturing with shaking for one day, the culture supernatant was subjected to SDS-PAGE and subjected to Western blotting using an anti-EGF antibody, and 1 strain Bacillus brevis HPD31-int1 having the highest EGF production was selected.

【0021】本選択株の培養上清をHPLC(カラム:
C18−100A、径4mm×長さ250mm、バッフ
ァー:0.1%TFA/H2O、0.1%TFA/50
%アセトニトリル、リニアグラジエント、検出:UV2
76nm)で分析し、市販EGF(フナコシ(株)社
製)を標準品として同条件でHPLCを行った時のピー
ク面積と比較してEGF生産量を定量したところ0.0
4g/lであった。
The culture supernatant of the selected strain was analyzed by HPLC (column:
C18-100A, diameter 4 mm × length 250 mm, buffer: 0.1% TFA / H 2 O, 0.1% TFA / 50
% Acetonitrile, linear gradient, detection: UV2
76 nm), and the amount of EGF produced was quantified by comparing it with the peak area when HPLC was performed under the same conditions using commercially available EGF (manufactured by Funakoshi Co., Ltd.) as a standard product.
It was 4 g / l.

【0022】バチルス・ブレビス HPD31−int
1についてアルカリ−SDS法(Nucleic Acids Res.,
7, 1513, (1979))によりプラスミドの存在を調べたが
検出されなかった。そこでB.brevis HPD31-int1から斉
藤・三浦の方法(Saito, H.,AND Miura, K., Biochem.
Biophys. Acta., 72, 639(1964))により染色体DNA
を調製し、HindIII消化後アガロースゲル電気泳動に供
した。アガロースゲルDNAをHybond N(+) (Amarsham,
UK)に転写し、I.で得たlon′遺伝子(2.3-kb HindII
I-EcoRI)断片をプローブに用いてサザンブロッティン
グを行い、反応した7.5及び5.2-kbのインテグ
レート部分の各種遺伝子の配置を調べた。図4にその結
果を示したが、Nm−EGF遺伝子が2ヶ所に組み込ま
れていることが明らかになった。
Bacillus brevis HPD31-int
Alkaline-SDS method (Nucleic Acids Res.,
7 , 1513, (1979)) examined the presence of the plasmid but did not detect it. So from B.brevis HPD31-int1 method of Saito and Miura (Saito, H., AND Miura, K., Biochem.
Biophys. Acta., 72 , 639 (1964))
Was prepared, digested with HindIII, and subjected to agarose gel electrophoresis. Add agarose gel DNA to Hybond N (+) (Amarsham,
Lon 'gene (2.3-kb HindII obtained in I.
Southern blotting was performed using the (I-EcoRI) fragment as a probe to examine the arrangement of various genes in the reacted integrated portions of 7.5 and 5.2-kb. The results are shown in FIG. 4, and it was revealed that the Nm-EGF gene was integrated at two sites.

【0023】V.遺伝子増幅によるEGF生産量の向上 次に、Nm濃度を上げることによるバチルス・ブレビス
HPD31−int1のNm耐性遺伝子とEGF遺伝
子の増幅を試みた。T2 Nm50培地(ペプトン1
%、肉エキス0.5%、酵母エキス0.2%、グルコー
ス1%、ネオマイシン50μg/ml、pH7.0)で
1晩培養した菌体をNm500μg/mlを含むT2
Nm500寒天培地に塗布し30℃で3日間培養した。
V. Improvement of EGF Production by Gene Amplification Next, an attempt was made to amplify Nm resistance gene of Bacillus brevis HPD31-int1 and EGF gene by increasing Nm concentration. T2 Nm50 medium (peptone 1
%, Meat extract 0.5%, yeast extract 0.2%, glucose 1%, neomycin 50 μg / ml, pH 7.0) overnight culture of T2 containing Nm 500 μg / ml
It was applied to Nm500 agar medium and cultured at 30 ° C. for 3 days.

【0024】ここで得られたT2 Nm500寒天培地
上で生育する複数株中の1株、バチルス・ブレビス H
PD31−int2を選択した。選択株バチルス・ブレ
ビスHPD31−int2を5′PY液体培地を用いて3
0℃で4日間振とう培養し、その培養上清をSDS-PAGEに
供し、クマシーブリリアントブルー(CBB)染色を行っ
たところ明らかにEGF生産量が向上していることがわか
った。さらに、培養上清中のEGF量をIV.と同様にHPL
Cで定量したところ0.4g/lに達していた。この生
産量はバチルス・ブレビス HPD31−int1の約
10倍である。バチルス・ブレビス HPD31−in
t2から斉藤・三浦の方法により染色体DNAを調製
し、HindIIIで消化後アガロースゲル電気泳動に供し
た。IV.と同じ方法でサザンブロッティングを行ったと
ころ、Nm耐性遺伝子とEGF遺伝子が10倍以上に増
幅されていることが明らかになった。
Bacillus brevis H, one of a plurality of strains grown on the T2 Nm500 agar medium obtained here.
PD31-int2 was selected. The selected strain Bacillus brevis HPD31-int2 was used in 5'PY liquid medium for 3
When shake culture was carried out at 0 ° C. for 4 days, and the culture supernatant was subjected to SDS-PAGE and stained with Coomassie Brilliant Blue (CBB), it was found that the EGF production amount was clearly improved. Furthermore, the amount of EGF in the culture supernatant was adjusted to HPL as in IV.
When quantified by C, it reached 0.4 g / l. This production is about 10 times that of Bacillus brevis HPD31-int1. Bacillus brevis HPD31-in
Chromosomal DNA was prepared by the method of Saito and Miura from t2, digested with HindIII, and subjected to agarose gel electrophoresis. IV. When Southern blotting was carried out in the same manner as in, it was revealed that the Nm resistance gene and the EGF gene were amplified 10 times or more.

【0025】VI.EGF分泌生産プラスミドpHT110EGFのバ
チルス・ブレビス HPD31−int2への導入によ
るEGF生産量の向上 hEGF高分泌生産プラスミドpHT110EGFをV.で得た相同組
換え遺伝子増幅株バチルス・ブレビス HPD31−i
nt2へエレクトロポレーション法で導入し、エリスロ
マイシン10μg/ml、Nm500μg/mlを含む
T2寒天培地上に生育する8株を得た。この8株を5′P
Y培地を用いて30℃で4日間振とう培養を行った。培
養上清中のhEGF生産量を定量したところ、いずれの株も
1.6〜1.8g/lとhEGFを高生産していた。この生
産量はバチルス・ブレビス HPD31−int2の
0.4g/lとpHT110EGFを保持するバチルス・ブレビ
スHPD31の1.2g/lの和に相当するものであっ
た(表2)。
VI. Improvement of EGF production by introducing EGF secretion production plasmid pHT110EGF into Bacillus brevis HPD31-int2 hEGF high secretion production plasmid pHT110EGF obtained by V. homologous recombination gene amplification strain Bacillus brevis HPD31-i
It was introduced into nt2 by the electroporation method to obtain 8 strains growing on T2 agar medium containing 10 μg / ml of erythromycin and 500 μg / ml of Nm. These 8 strains are 5'P
Shaking culture was carried out using Y medium at 30 ° C. for 4 days. When the amount of hEGF produced in the culture supernatant was quantified, all the strains showed high production of hEGF of 1.6 to 1.8 g / l. This production amount was equivalent to the sum of 0.4 g / l of Bacillus brevis HPD31-int2 and 1.2 g / l of Bacillus brevis HPD31 carrying pHT110EGF (Table 2).

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[0027]

【発明の効果】形質転換微生物において、その染色体に
異種遺伝子を保有させ、かつ、当該異種遺伝子を結合し
た発現ベクターを保有させることによって異種遺伝子産
物の生産量を顕著に高めることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In a transformed microorganism, the production amount of a heterologous gene product can be remarkably increased by allowing a chromosome to carry a heterologous gene and carrying an expression vector to which the heterologous gene is bound.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】puC119-lon′の構築を示す図である。FIG. 1 shows the construction of puC119-lon ′.

【図2】puC119-lon′-Nmの構築を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the construction of puC119-lon′-Nm.

【図3】puC119-lon′-Nm-EGFの構築を示す図である。FIG. 3 shows the construction of puC119-lon′-Nm-EGF.

【図4】相同組み換え部分の各種遺伝子の配置を示す図
である。
FIG. 4 shows the arrangement of various genes in the homologous recombination part.

【図5】hEGF発現のための遺伝子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing genes for hEGF expression.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C12N 1/21 C12R 1:08) (C12P 21/02 C12R 1:08) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area // (C12N 1/21 C12R 1:08) (C12P 21/02 C12R 1:08)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 染色体に異種遺伝子を保有せしめ、か
つ、当該異種遺伝子を結合した発現ベクターを保有せし
めた形質転換微生物。
1. A transformed microorganism having a chromosome carrying a heterologous gene and an expression vector having the heterologous gene bound thereto.
【請求項2】 形質転換微生物がバチルス属細菌である
ことを特徴とする請求項1に記載の形質転換微生物。
2. The transformed microorganism according to claim 1, wherein the transformed microorganism is a bacterium of the genus Bacillus.
【請求項3】 形質転換微生物がバチルス・ブレビス
(Bacillus brevis)であることを特徴とする請求項1
又は2に記載の形質転換微生物。
3. The transformed microorganism is Bacillus brevis.
Or the transformed microorganism according to 2.
【請求項4】 異種遺伝子が表皮細胞増殖因子発現のた
めの遺伝子であることを特徴とする請求項1、請求項2
又は請求項3の形質転換微生物。
4. The method according to claim 1, wherein the heterologous gene is a gene for expressing epidermal growth factor.
Alternatively, the transformed microorganism of claim 3.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の形質転
換微生物を培養することにより、異種遺伝子産物を培養
物中に生成、蓄積せしめ、これを採取することを特徴と
する異種遺伝子産物の製造法。
5. A heterologous gene product characterized by producing and accumulating a heterologous gene product in a culture by culturing the transformed microorganism according to claim 1, and collecting the heterologous gene product. Manufacturing method.
JP8112175A 1995-09-13 1996-04-10 Transformant microorganism and production of heterogene product using the same microorganism Pending JPH09135693A (en)

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JP25949595 1995-09-13
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2251425A1 (en) 2004-07-06 2010-11-17 Kaneka Corporation Process for producing protein A-like protein with use of Brevibacillus genus bacterium

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2251425A1 (en) 2004-07-06 2010-11-17 Kaneka Corporation Process for producing protein A-like protein with use of Brevibacillus genus bacterium

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AU6070496A (en) 1997-03-20

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