JPH09206078A - Polygalacturonase gene and production of polygalacturonase - Google Patents

Polygalacturonase gene and production of polygalacturonase

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JPH09206078A
JPH09206078A JP8012878A JP1287896A JPH09206078A JP H09206078 A JPH09206078 A JP H09206078A JP 8012878 A JP8012878 A JP 8012878A JP 1287896 A JP1287896 A JP 1287896A JP H09206078 A JPH09206078 A JP H09206078A
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JP
Japan
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polygalacturonase
gene
penicillium
filamentous fungus
genomic gene
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Application number
JP8012878A
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Japanese (ja)
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Yutaka Ishida
豊 石田
Kazumasa Kakibuchi
和正 垣渕
Yuko Hirao
優子 平尾
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Shikoku Research Institute Inc
Shikoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Shikoku Research Institute Inc
Shikoku Electric Power Co Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polygalacturonase gene necessary for singly producing polygalacturonase useful for removal of endocarp of citrus fruits, clarification of juice, extraction, etc., of a useful substance from a plant cell in a large amount by genetic engineering method. SOLUTION: This polygalacturonase gene is a genome gene of polygalacturonase derived from a filamentous fungus of the genus Penicillium and has e.g. a base sequence of the formula and has a promoter region and a terminator region as well as two intron sequences (each represented by IVSI and IVS2). A DNA obtained by extracting a chromosomal DNA according to a well-known method from a fungal strain IFO7719 strain of Penicillium janthin-ellum and amplifying the extracted chromosomal DNA by PCR method is connected to a plasmid vector to afford pSR1013, etc., and a host is transformed to provide the objective clone. A base sequence of the clone is determined by dideoxy method. Polygalacturonase can be mass-produced by introducing the gene into Aspergillus oryzae.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ペクチン分解酵素の一
種であり、柑橘類の内果皮の除去、果汁の清澄化、植物
細胞からの有用物質の抽出等に用いられているポリガラ
クツロナーゼについて、ペニシリウム属糸状菌由来のポ
リガラクツロナーゼのゲノム遺伝子、該ゲノム遺伝子の
プロモーター、同ターミネーター、及びこれらからなる
遺伝子発現ユニット並びにポリガラクツロナーゼの遺伝
子工学による製造に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a polygalacturonase which is a kind of pectin-degrading enzyme and is used for removal of endocarp of citrus fruits, clarification of juice and extraction of useful substances from plant cells. The present invention relates to a genomic gene of a polygalacturonase derived from a filamentous fungus of the genus Penicillium, a promoter of the genomic gene, a terminator thereof, a gene expression unit composed of these, and production of polygalacturonase by genetic engineering.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ペニシリウム属糸状菌がポリガラ
クツロナーゼを生産することは知られていたが、その遺
伝子構造については全く未知であり、該遺伝子の単離す
らされていないのが実情である。
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been known that a filamentous fungus of the genus Penicillium produces polygalacturonase, but its gene structure is completely unknown, and the fact is that the gene has not even been isolated. is there.

【0003】ペクチンは柑橘類等に多く含まれる多糖類
の一種であり、その分解に関与する酵素としては、ポリ
ガラクツロナーゼ、ペクチンリアーゼ、ペクチンメチル
エステラーゼ等が知られている。
Pectin is a kind of polysaccharides often contained in citrus fruits and the like, and polygalacturonase, pectin lyase, pectin methyl esterase and the like are known as enzymes involved in the decomposition thereof.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に、ペクチンを分解することのできる微生物はこれら複
数の酵素を同時に生産するために、ポリガラクツロナー
ゼのみの単離精製は容易ではなく、ペクチンの分解産物
にも数多くの成分が含まれ、その有効利用の妨げとなっ
ていた。更に、個々の酵素の生産量も決して満足できる
レベルではなかった。
However, in general, since microorganisms capable of degrading pectin simultaneously produce these plural enzymes, isolation and purification of only polygalacturonase is not easy, and pectin is not easy. The decomposition products of the product contained many components, which hindered their effective use. Furthermore, the production amount of each enzyme was not at a satisfactory level.

【0005】一方、これまで遺伝子工学を用いた物質生
産のための宿主としては、大腸菌、枯草菌、酵母、動物
培養細胞等が検討されてきたが、生産量や培養コスト、
糖鎖等による修飾の有無等で問題があった。
On the other hand, E. coli, Bacillus subtilis, yeast, animal cultured cells, etc. have been studied as hosts for producing substances using genetic engineering.
There were problems such as the presence or absence of modification with sugar chains.

【0006】そこで本発明は、それらの問題点を解決す
ることを目的としている。
Therefore, the present invention aims to solve these problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、この目的を達成
するために最近注目されているのが糸状菌(通常カビと
称される)である。このような状況下、糸状菌の宿主・
ベクター系において有効に機能するプロモーター、ター
ミネーター等の問題は重要な意味を持っている。
Therefore, a filamentous fungus (usually called fungus) has recently received attention to achieve this object. Under these circumstances, the host of the filamentous fungus
Problems such as promoters and terminators that function effectively in vector systems have important meanings.

【0008】本発明者は、遺伝子工学的手法を用いるこ
とにより、ペニシリウム属糸状菌の染色体からポリガラ
クツロナーゼのゲノム遺伝子を新たに得てその全構造を
解析し、更に異種糸状菌である黄麹菌への該遺伝子の導
入及び発現に成功し、本発明を完成したものである。
The present inventor newly obtained a polygalacturonase genomic gene from the chromosome of a filamentous fungus of the genus Penicillium by using a genetic engineering technique, and analyzed the entire structure thereof. The present invention has been completed by successful introduction and expression of the gene into Aspergillus oryzae.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0010】本発明のポリガラクツロナーゼのゲノム遺
伝子、該ゲノム遺伝子のプロモーター及びターミネータ
ーは以下のように調製する。
The polygalacturonase genomic gene of the present invention, the promoter and terminator of the genomic gene are prepared as follows.

【0011】ペニシリウム・ヤンチネラムの菌株から公
知の方法(例えば、Ruttkowskiらの報告、Molecular Mi
crobiology, 5,1353-1361(1991))に準じて染色体DN
Aを抽出し、これに該遺伝子をポリメラーゼ連鎖反応法
(PCR法)により増幅するためのプライマー(オリゴ
ヌクレオチド)を加え、PCR法により増幅する。これ
により得られるDNAをプラスミドベクター(例えば、
pUC18など)に連結し、宿主(例えば、大腸菌JM109株や
DH5株など)を形質転換し、目的とするクローンを得
る。 本発明のポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子を
組み込んだプラスミドとしては、pSRIO13が上げられる
(制限酵素地図は図1参照)。DNAの塩基配列は公知
の方法(例えば、ダイデオキシ法)によって解析した。
Methods known from strains of Penicillium yancinerum (eg, Ruttkowski et al., Molecular Mi.
crobiology, 5,1353-1361 (1991))
A is extracted, a primer (oligonucleotide) for amplifying the gene by the polymerase chain reaction method (PCR method) is added thereto, and amplified by the PCR method. The DNA thus obtained is used as a plasmid vector (for example,
pUC18, etc., and connected to a host (eg E. coli JM109 strain or
DH5 strain) to obtain the desired clone. As a plasmid into which the polygalacturonase genomic gene of the present invention has been incorporated, pSRIO13 can be mentioned (see FIG. 1 for the restriction enzyme map). The nucleotide sequence of DNA was analyzed by a known method (for example, dideoxy method).

【0012】上記のようにして取得、構造決定された本
発明のペニシリウム・ヤンチネラム由来のポリガラクツ
ロナーゼのゲノム遺伝子は図1の制限酵素切断地図及び
図2の塩基配列を有し、下記本発明のプロモーター領域
及びターミネーター領域のほか、2つのイントロン配列
を有している(図中、IVS1及びIVS2と表示)。
The genomic gene of polygalacturonase derived from Penicillium yancinerum of the present invention obtained and determined as described above has the restriction enzyme cleavage map of FIG. 1 and the nucleotide sequence of FIG. In addition to the promoter region and terminator region of Escherichia coli, it has two intron sequences (indicated as IVS1 and IVS2 in the figure).

【0013】しかしながら、図2に示す塩基配列のもの
のほか、前記の塩基配列と一部分の塩基配列が異なるD
NA、前記の塩基配列の一部分からなるDNAまたは前
記の塩基配列を少なくとも含んでいるDNAであって
も、同等の機能を有するものは本発明に含まれる。
However, in addition to the base sequence shown in FIG. 2, a part of the base sequence differs from the above-mentioned base sequence.
NA, DNA consisting of a part of the above-mentioned base sequence, or DNA containing at least the above-mentioned base sequence, having equivalent functions is included in the present invention.

【0014】[実施例]以下に実施例を示すが、本発明
は特にこれに限定されるものではない。
[Examples] Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0015】1.ペニシリウム・ヤンチネラムの染色体
DNAの調製 ペニシリウム・ヤンチネラムの染色体DNAの抽出は、
以下に記した方法で行った。
1. Preparation of chromosomal DNA of Penicillium yancinerum Extraction of chromosomal DNA of Penicillium yancineram
It carried out by the method described below.

【0016】まず、(財)発酵研究所から入手したペニシ
リウム・ヤンチネラムIFO7719株を保存用斜面培地から
1白金耳とり、試験管に入れた5mlのペクチン培地(2%
バクトペプトン、2%ペクチン、1%酵母エキス)に接種
し、30℃で2日間振とう培養し前培養液とした。この培
養液をフラスコに入れた100mlのペクチン培地に加え、
更に2日間振とう培養した。
First, one platinum loop of Penicillium yancinerum IFO7719 strain obtained from the Fermentation Research Institute was taken from a slant medium for preservation, and 5 ml of pectin medium (2% was added to a test tube.
Bactopeptone, 2% pectin, 1% yeast extract) was inoculated and shake-cultured at 30 ° C. for 2 days to prepare a preculture liquid. Add this culture to 100 ml pectin medium in a flask,
The culture was further shaken for 2 days.

【0017】グラスフィルターで集めた菌体は、蒸留水
で十分に洗浄した後、菌体湿重量と等量の滅菌海砂B号
(ナカライテスク製)と等量の抽出バッファー(50mM T
ris-HCl(pH8.0),150mM NaCl,100mM EDTA)とともに氷冷
した乳鉢中で約5分間磨砕した。磨砕した菌体ペースト
を遠心管に入れ、終濃度2%になるように10%SDSを添加
し、遠心分離した。得られた上清に終濃度0.5Mになるよ
うに5M過塩素酸ナトリウムを加えた後、等容量のフェノ
ール液(フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコ
ール=24:23:1)で2回抽出した。水層を取り、1/2容量
のPEG溶液(30%PEG6000,1.5M NaCl)を加え、氷中で30
分間放置した後、遠心分離を行い核酸からなる沈澱を得
た。
The cells collected by the glass filter were thoroughly washed with distilled water and then washed with distilled water (equal to the wet cell weight of sterile sea sand No. B (manufactured by Nacalai Tesque)) and an extraction buffer (50 mM T).
It was ground with ris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl, 100 mM EDTA) in an ice-cooled mortar for about 5 minutes. The ground bacterial cell paste was placed in a centrifuge tube, 10% SDS was added to a final concentration of 2%, and the mixture was centrifuged. After adding 5 M sodium perchlorate to the resulting supernatant to a final concentration of 0.5 M, it was extracted twice with an equal volume of a phenol solution (phenol: chloroform: isoamyl alcohol = 24: 23: 1). Take the aqueous layer, add 1/2 volume of PEG solution (30% PEG6000, 1.5M NaCl), and add 30% in ice.
After standing for a minute, centrifugation was performed to obtain a precipitate consisting of nucleic acid.

【0018】沈澱を70%エタノールで洗浄し乾燥させた
後、1mlのTEバッファー(100mM Tris-HCl(pH8.0),10mM
EDTA)に溶解した。RNase A溶液(1mg/ml)を5μl添加
し、37℃で30分間反応させた。反応後、0.5mlのイソプ
ロパノールを添加し、生じた沈澱を遠心分離により集
め、エタノールによる洗浄、乾燥の後、0.1mlのTEバッ
ファー(10mM Tris-HCl(pH8.0),1mM EDTA)に溶解した。
The precipitate was washed with 70% ethanol and dried, and then 1 ml of TE buffer (100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM was added.
EDTA). 5 μl of RNase A solution (1 mg / ml) was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 30 minutes. After the reaction, 0.5 ml of isopropanol was added, the resulting precipitate was collected by centrifugation, washed with ethanol, dried, and then dissolved in 0.1 ml of TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA). .

【0019】2.PCR反応用のプライマーの合成 ゲノム遺伝子をクローニングする場合、ゲノム遺伝子ラ
イブラリーを作製し、この中からオリゴヌクレオチドや
cDNAをプローブとしたコロニーハイブリダイゼーション
又はプロークハイブリダイゼーションにより目的とする
ゲノム遺伝子を持つクローンを選び出すのが一般的であ
った。しかしながら、この方法は非常に煩雑であり長い
時間を要するという欠点を有していた。そこで、最近遺
伝子の単離方法としてしばしば行われるようになったPC
R法を用いた。
2. Synthesis of primers for PCR reaction When cloning a genomic gene, a genomic gene library is prepared and oligonucleotides or
It was general to select a clone having a target genomic gene by colony hybridization or clone hybridization using cDNA as a probe. However, this method has a drawback that it is very complicated and takes a long time. Therefore, PC has become a popular method for gene isolation recently.
The R method was used.

【0020】これまでに知られている糸状菌由来のポリ
ガラクツロナーゼのアミノ酸配列を比較したところ、以
下に示す共通部分があることがわかった。
When the amino acid sequences of the polygalacturonase derived from filamentous fungi known so far were compared, it was found that there are the common parts shown below.

【0021】[0021]

【化4】 これらの配列はポリガラクツロナーゼの活性発現上重要
でありペニシリウム・ヤンチネラムのポリガラクツロナ
ーゼも同様のアミノ酸配列を含む可能性が高いと考え、
上記アミノ酸配列をもとに以下にしめすPCR反応用のプ
ライマーをホスホアミダイト法により化学合成した。
Embedded image These sequences are important for the expression of polygalacturonase activity, and it is highly likely that the polygalacturonase of Penicillium yancinelam also contains a similar amino acid sequence.
Based on the above amino acid sequence, primers for PCR reaction shown below were chemically synthesized by the phosphoamidite method.

【0022】[0022]

【化5】 3.PCR法による増幅 前々項で調製した染色体DNA約1ngを鋳型とし、前項
で合成したプライマー各20pmol及び耐熱性DNAポリメラ
ーゼとして“TAKARA Ex Taq”(宝酒造製)1ユニット
を加えた後、DNAサーマルサイクラー(パーキンエル
マー製)を用いて、70℃:3分間、94℃:1分間、
50℃:1分間の反応を30サイクル行った。反応液を
ポリアクリルアミドゲル電気泳動法にて分析した結果、
約500bpを主とする数本のバンドが認められた。そこ
で、500bp付近のバンドを切り出しDNAを抽出した
後、これを鋳型として再度上記と同じ条件でPCR反応
を行った。 その結果、500bpのバンドが明瞭に増幅
されたため、このバンドからDNAを抽出し、“TAク
ローニングキット”(インビトロゲン社製)にふくまれ
るクローニングベクターpCRIIを用いてクローニング
した。
Embedded image 3. Amplification by PCR method Approximately 1 ng of the chromosomal DNA prepared in the previous section was used as a template, 20 pmol of each primer synthesized in the previous section, and 1 unit of "TAKARA Ex Taq" (Takara Shuzo) as a thermostable DNA polymerase were added, followed by DNA thermal cycler. (Perkin Elmer), 70 ° C: 3 minutes, 94 ° C: 1 minute,
50 ° C .: 30 minutes of 1 minute reaction. As a result of analyzing the reaction solution by polyacrylamide gel electrophoresis,
Several bands mainly containing about 500 bp were observed. Therefore, after cutting out a band near 500 bp to extract DNA, PCR reaction was carried out again using this as a template under the same conditions as above. As a result, a band of 500 bp was clearly amplified, so DNA was extracted from this band and cloned using the cloning vector pCRII included in "TA Cloning Kit" (Invitrogen).

【0023】4.完全長ゲノム遺伝子のクローニング 前項でクローニングしたDNAはポリガラクツロナーゼ
のゲノム遺伝子の一部分であると考えられたため、カセ
ットゲノムウォーキング法(例えば、Isegawa,Y.ら,Mol
ecular and Cellular probes, 6, 467-475(1992))によ
り前項で得られた遺伝子の前後部分のクローニングを行
った。
4. Cloning of full-length genomic gene Since the DNA cloned in the previous section was considered to be part of the polygalacturonase genomic gene, the cassette genome walking method (eg, Isegawa, Y. et al., Mol.
ecular and Cellular probes, 6, 467-475 (1992)) was used to clone the front and rear parts of the gene obtained in the previous section.

【0024】前々々項で調製した染色体DNA約5μg
ずつを制限酵素(HindIIIあるいはPstI)で別々に消化
した後、以下に示す宝酒造製HindIIIカセットあるいはP
stIカセット(各20ngずつ)とライゲーション反応を行
った。
About 5 μg of chromosomal DNA prepared in the previous two sections
After digesting each of them separately with a restriction enzyme (HindIII or PstI), the HindIII cassette or P
Ligation reaction was performed with stI cassette (20 ng each).

【0025】[0025]

【化6】 次いで、宝酒造製カセットプライマーC1(GTACATATTGT
CGTTAGAACGCG)及びN末端側プライマーR1(ACCGTCCGAA
TTGTCAATAG)あるいはC末端側プライマーF1(CCAACGGA
GTTCGCATCAAG)各10pmol及び耐熱性DNAポリメラーゼ
として“TAKARAEx Taq”(宝酒造製)1ユニットを加えた
後、DNAサーマルサイクラー(パーキンエルマー製)
を用いて、70℃:3分間、94℃:30秒間、55
℃:2分間の反応を25サイクル行った。
[Chemical 6] Next, Takara Shuzo's cassette primer C1 (GTACATATTGT
CGTTAGAACGCG) and N-terminal side primer R1 (ACCGTCCGAA
TTGTCAATAG) or C-terminal side primer F1 (CCAACGGA
GTTCGCATCAAG) 10 pmol each and 1 unit of "TAKARAEx Taq" (Takara Shuzo) as a thermostable DNA polymerase, and then a DNA thermal cycler (Perkin Elmer)
, 70 ° C: 3 minutes, 94 ° C: 30 seconds, 55
C .: 25 minutes of reaction for 2 minutes was performed.

【0026】次に、この反応液1μlに宝酒造製カセッ
トプライマーC2(TAATACGACTCACTATAGGGAGA)及びN末
端側プライマーR2(TGATAAGATTGTCAGACTGG)あるいはC
末端側プライマーF2(TTACGATGCTACTGGCTCTG)各10pmol
及び耐熱性DNAポリメラーゼとして“TAKARA Ex Ta
q”(宝酒造製)1ユニットを加えた後、先と同様に2
回目のPCR反応を行った。その結果、N末端側はPstI
カセットを用いた場合に約2kbのDNAがC末端側はHi
ndIIIカセットを用いた場合に約0.5kbのDNAがそれぞ
れ増幅された。
Next, 1 μl of this reaction solution was added to Takara Shuzo's cassette primer C2 (TAATACGACTCACTATAGGGAGA) and N-terminal side primer R2 (TGATAAGATTGTCAGACTGG) or C.
Terminal side primer F2 (TTACGATGCTACTGGCTCTG) 10pmol each
And as a thermostable DNA polymerase, "TAKARA Ex Ta
q ”(Takara Shuzo) After adding 1 unit, 2 as before
The second PCR reaction was performed. As a result, N-terminal side is PstI
When the cassette is used, the DNA of about 2 kb is Hi
When the ndIII cassette was used, a DNA of about 0.5 kb was amplified.

【0027】次に、N末端側上流の塩基配列をもとに合
成したプライマー(CTGCAGCCAGAAAA-TCACAC)およびC末
端側下流の塩基配列をもとに合成したプライマー(AAGCT
TGAC-TTGCCGTCGAT)を用いペニシリウム・ヤンチネラム
の染色体DNAを鋳型として再度PCR反応を行った。
その結果、予想通り完全長ポリガラクツロナーゼのゲノ
ム遺伝子を含むと考えられる約3.6kbのDNAが増幅さ
れたため、TAクローニングキット(インビトロゲン社
製)にふくまれるクローニングベクターpCRIIを用いて
クローニングし、完全長ポリガラクツロナーゼのゲノム
遺伝子を含むプラスミドとしてpSRI013を得た。
Next, a primer (CTGCAGCCAGAAAA-TCACAC) synthesized based on the N-terminal upstream nucleotide sequence and a primer synthesized based on the C-terminal downstream nucleotide sequence (AAGCT
TGAC-TTGCCGTCGAT) and the PCR reaction was performed again using the chromosomal DNA of Penicillium yancineram as a template.
As a result, as expected, about 3.6 kb of DNA believed to contain the full-length polygalacturonase genomic gene was amplified, so cloning was performed using the cloning vector pCRII included in the TA cloning kit (Invitrogen). PSRI013 was obtained as a plasmid containing the genomic gene for full-length polygalacturonase.

【0028】5.ポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子
のDNA塩基配列の決定 pSRI013にクローニングされたポリガラクツロナーゼの
ゲノム遺伝子について、プライマー・ウォーキングによ
り塩基配列を決定した。塩基配列の決定法としては、ダ
イデオキシ法を用い、その反応は“Auto Read Sequenci
ng Kit”(ファルマシア製)を用い、電気泳動と塩基配列
の決定は“ALFred DNA sequencer”(ファルマシア製)を
用いて行った。得られた塩基配列は、DNA解析ソフト
“GeneWorks”(インテリジェネティックス社製)を用い
て連結及び解析を行った。その結果、ポリガラクツロナ
ーゼのゲノム遺伝子にはイントロンが2ヶ所存在してい
ることがわかった。
5. Determination of DNA nucleotide sequence of polygalacturonase genomic gene The nucleotide sequence of the polygalacturonase genomic gene cloned in pSRI013 was determined by primer walking. The dideoxy method was used as the method for determining the nucleotide sequence, and the reaction was performed using the “Auto Read Sequenci
ng Kit "(manufactured by Pharmacia), electrophoresis and nucleotide sequence determination were performed by using" ALFred DNA sequencer "(manufactured by Pharmacia). The obtained nucleotide sequence was analyzed by the DNA analysis software" GeneWorks "(Intelligenetics). The product was ligated and analyzed by using the product (manufactured by the company), and as a result, it was found that there were two introns in the polygalacturonase genomic gene.

【0029】6.発現ベクターの作製 ポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子を黄麹カビの一種
であるアスペルギルス・オリゼー(Aspergillus oryzae)
で発現させるためのベクターの作製は図3に示したスト
ラテジーで行った。
6. Construction of expression vector The polygalacturonase genomic gene was introduced into Aspergillus oryzae, a type of Aspergillus oryzae.
The vector for expression in 1. was prepared by the strategy shown in FIG.

【0030】まず、前項で得られたpSRI013約10μgをSa
lI(宝酒造製)で消化し、アルカリフォスファターゼ(宝
酒造製)で脱リン酸化した後、0.8%アガロースゲル電
気泳動により消化断片を分離し、約7.5kbのメインバン
ドからDNAを回収した。
First, about 10 μg of pSRI013 obtained in the previous section was added to Sa.
After digestion with II (Takara Shuzo), dephosphorylation with alkaline phosphatase (Takara Shuzo), the digested fragments were separated by 0.8% agarose gel electrophoresis, and DNA was recovered from the main band of about 7.5 kb.

【0031】次に、アスペルギルス・オリゼー由来の硝
酸還元酵素遺伝子を含むプラスミドpSTA14(Unklesらの
報告、Molecular and General Genetics, 218,99-104(1
989))約10μgをSalI(宝酒造製)で消化した後、0.8%
アガロースゲル電気泳動により消化断片を分離し、約7.
8kbのバンドからDNAを回収した。
Next, a plasmid pSTA14 containing a nitrate reductase gene derived from Aspergillus oryzae (reported by Unkles et al., Molecular and General Genetics, 218, 99-104 (1
989)) 0.8% after digesting about 10 μg with SalI (Takara Shuzo)
Separate the digested fragments by agarose gel electrophoresis and perform about 7.
DNA was recovered from the 8 kb band.

【0032】次いで、回収した2種類のDNA断片を
“DNAライゲーションキット”(宝酒造製)によりラ
イゲーションし、大腸菌DH5株を形質転換した。得られ
たアンピシリン耐性株からプラスミドを抽出してスクリ
ーニングを行い、目的のプラスミドpSRI018を得た。pSR
I018は、アスペルギルス・オリゼーに、硝酸還元酵素を
選択マーカーとしてポリガラクツロナーゼゲノム遺伝子
を導入することができるベクターである。
Then, the two kinds of recovered DNA fragments were ligated with "DNA ligation kit" (Takara Shuzo) to transform Escherichia coli DH5 strain. A plasmid was extracted from the obtained ampicillin-resistant strain and screened to obtain the desired plasmid pSRI018. pSR
I018 is a vector capable of introducing a polygalacturonase genomic gene into Aspergillus oryzae using nitrate reductase as a selection marker.

【0033】7.アスペルギルス・オリゼーでのポリガ
ラクツロナーゼのゲノム遺伝子の発現 前項で得られたpSRI018を公知の方法(例えば、Unkles
らの報告、Molecularand General Genetics, 218,99-10
4(1989))により塩素酸カリウム耐性を指標として分離
したアスペルギルス・オリゼーIFO30104株((財)発酵研
究所)の硝酸還元酵素欠損株に公知の方法(例えば、Un
klesらの報告、Molecular and GeneralGenetics, 218,9
9-104(1989))により導入して、硝酸還元酵素活性が回
復した形質転換体を得た。同様にしてポリガラクツロナ
ーゼのゲノム遺伝子を含まないベクターpSTA14を導入し
た形質転換体も得られた。
[7] Expression of the polygalacturonase genomic gene in Aspergillus oryzae pSRI018 obtained in the previous section was prepared by a known method (for example, Unkles
Et al., Molecular and General Genetics, 218,99-10.
4 (1989)), which was isolated using potassium chlorate resistance as an index, and a method known as a nitrate reductase-deficient strain of Aspergillus oryzae IFO30104 strain (Fermentation Research Institute) (for example, Un
Report of kles et al., Molecular and General Genetics, 218,9.
9-104 (1989)) to obtain a transformant in which nitrate reductase activity was restored. Similarly, a transformant into which the vector pSTA14 containing no polygalacturonase genomic gene was introduced was obtained.

【0034】このようにして得られた形質転換体を、フ
ラスコに入れた50mlのペクチン培地(2%バクトペプト
ン、2%ペクチン、1%酵母エキス)に接種し、30℃で5
日間振とう培養し、培養上清中に生産されるポリガラク
ツロナーゼ活性を測定した。ポリガラクツロナーゼ活性
は、培養上清を酵素液としてポリガラクツロン酸ナトリ
ウム(Sigma社製)に反応させ、生じた還元末端の量を
ジニトロサリチル酸法(例えば、Borelら、Helv. Chim.
Soc., 4252(1952))により定量した。
The transformant thus obtained was inoculated into 50 ml of a pectin medium (2% bactopeptone, 2% pectin, 1% yeast extract) in a flask, and the mixture was incubated at 30 ° C. for 5 hours.
After shaking culture for one day, the polygalacturonase activity produced in the culture supernatant was measured. The polygalacturonase activity is obtained by reacting the culture supernatant with sodium polygalacturonate (manufactured by Sigma) as an enzyme solution, and measuring the amount of the resulting reducing ends by the dinitrosalicylic acid method (for example, Borel et al., Helv. Chim.
Soc., 4252 (1952)).

【0035】その結果、コントロールのpSTA14を導入し
た形質転換体の培地1ml中のポリガラクツロナーゼ活性
が2.2単位であったのに対し、ポリガラクツロナーゼの
ゲノム遺伝子を含むpSRI018を導入した形質転換体のポ
リガラクツロナーゼ活性は10.0単位であり、ポリガラク
ツロナーゼのゲノム遺伝子の導入によりポリガラクツロ
ナーゼ活性が約10倍に上昇することが明らかになっ
た。
As a result, the polygalacturonase activity in 1 ml of the medium of the control pSTA14-introduced transformant was 2.2 units, whereas the transformant in which pSRI018 containing the polygalacturonase genomic gene was introduced. The polygalacturonase activity of the body was 10.0 units, and it was revealed that the introduction of the polygalacturonase genomic gene increased the polygalacturonase activity about 10-fold.

【0036】これにより、ポリガラクツロナーゼの大量
生産が可能になるとともに、ペニシリウム・ヤンチネラ
ムのポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子のプロモータ
ーおよびターミネーターがアスペルギルス・オリゼーに
おいても機能することが確認された。
As a result, it was confirmed that polygalacturonase can be mass-produced, and that the promoter and terminator of the genomic gene of polygalacturonase of Penicillium yancinerum function in Aspergillus oryzae.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明により、ペニシリウム属糸状菌の
ポリガラクツロナーゼ遺伝子を単離し、構造を解析する
ことにより遺伝子の機能発現に重要な部位を特定し、ポ
リガラクツロナーゼのゲノム遺伝子並びにポリガラクツ
ロナーゼプロモーター、ターミネーター及びこれらから
なる発現用ユニットを新たに提供することができた。更
に、ポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子を用いて遺伝
子工学技術によりポリガラクツロナーゼを大量かつ単一
に生産する方法を新たに提供することができた。本発明
は、ポリガラクツロナーゼの生産及び糸状菌の宿主・ベ
クター系を用いる有用物質の生産において大いに寄与す
るものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the polygalacturonase gene of Penicillium filamentous fungus is isolated and the structure is analyzed to identify the site important for the functional expression of the gene. It was possible to newly provide a galacturonase promoter, a terminator, and an expression unit composed of these. Furthermore, it was possible to newly provide a method for producing polygalacturonase in a large amount and in a single unit by a genetic engineering technique using the polygalacturonase genomic gene. The present invention greatly contributes to the production of polygalacturonase and the production of useful substances using the filamentous fungal host-vector system.

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

【図1】 ポリガラクツロナーゼ遺伝子の制限酵素切断
地図である。
FIG. 1 is a restriction enzyme cleavage map of the polygalacturonase gene.

【図2】 ポリガラクツロナーゼ遺伝子の塩基配列を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the nucleotide sequence of the polygalacturonase gene.

【図3】 プラスミドpSRI018の作成方法及び制限酵素
地図である。
FIG. 3 shows a method for constructing a plasmid pSRI018 and a restriction enzyme map.

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 9/24 C12R 1:19) (72)発明者 平尾 優子 香川県高松市屋島西町2109番地8 株式会 社四国総合研究所内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI technical display location (C12N 9/24 C12R 1:19) (72) Yuko Hirao 2109 Yashima Nishimachi, Takamatsu City, Kagawa 8 Stock Association Shikoku Research Institute

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ペニシリウム(Penicillium)属糸状菌
由来のポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子。
1. A genomic gene of polygalacturonase derived from a filamentous fungus of the genus Penicillium.
【請求項2】 糸状菌がペニシリウム・ヤンチネラム
(Penicillium janthin-ellum)である請求項1記載の
ポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子。
2. The genomic gene for polygalacturonase according to claim 1, wherein the filamentous fungus is Penicillium janthin-ellum.
【請求項3】 下記の塩基配列を有する請求項2記載の
ポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子。 【化1】
3. The genomic gene for polygalacturonase according to claim 2, which has the following base sequence. Embedded image
【請求項4】 ペニシリウム(Penicillium)属糸状菌
由来のポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子由来のポリ
ガラクツロナーゼプロモーター。
4. A polygalacturonase promoter derived from the genomic gene of polygalacturonase derived from a filamentous fungus of the genus Penicillium.
【請求項5】 糸状菌がペニシリウム・ヤンチネラム
(Penicillium janthin-ellum)である請求項4記載の
ポリガラクツロナーゼプロモーター。
5. The polygalacturonase promoter according to claim 4, wherein the filamentous fungus is Penicillium janthin-ellum.
【請求項6】 下記の塩基配列を有する請求項5記載の
ポリガラクツロナーゼプロモーター。 【化2】
6. The polygalacturonase promoter according to claim 5, which has the following nucleotide sequence. Embedded image
【請求項7】 ペニシリウム(Penicillium)属糸状菌
由来のポリガラクツロナーゼのゲノム遺伝子由来のポリ
ガラクツロナーゼターミネーター。
7. A polygalacturonase terminator derived from a genomic gene of polygalacturonase derived from a filamentous fungus of the genus Penicillium.
【請求項8】 糸状菌がペニシリウム・ヤンチネラム
(Penicillium janthin-ellum)である請求項7記載の
ポリガラクツロナーゼターミネーター。
8. The polygalacturonase terminator according to claim 7, wherein the filamentous fungus is Penicillium janthin-ellum.
【請求項9】 下記の塩基配列を有する請求項8記載の
ポリガラクツロナーゼターミネーター。 【化3】
9. The polygalacturonase terminator according to claim 8, which has the following base sequence. Embedded image
【請求項10】 請求項4又は5又は6記載のポリガラ
クツロナーゼプロモーター及び請求項7又は8又は9記
載のポリガラクツロナーゼターミネーターからなる遺伝
子発現用ユニット。
10. A gene expression unit comprising the polygalacturonase promoter according to claim 4 or 5 or 6 and the polygalacturonase terminator according to claim 7 or 8 or 9.
【請求項11】 請求項1〜3のいずれかに記載のDN
A断片を、他の糸状菌に用いることを特徴とするポリガ
ラクツロナーゼの製造方法。
11. The DN according to claim 1, wherein:
A method for producing polygalacturonase, which comprises using the A fragment in another filamentous fungus.
JP8012878A 1996-01-29 1996-01-29 Polygalacturonase gene and production of polygalacturonase Pending JPH09206078A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115820714A (en) * 2022-12-15 2023-03-21 浙江大学杭州国际科创中心 Genetic engineering bacterium for improving polygalacturonase secretion and construction method and application thereof

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