JPS5878589A - プラスミド含有微生物の培養法 - Google Patents

プラスミド含有微生物の培養法

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JPS5878589A
JPS5878589A JP56178724A JP17872481A JPS5878589A JP S5878589 A JPS5878589 A JP S5878589A JP 56178724 A JP56178724 A JP 56178724A JP 17872481 A JP17872481 A JP 17872481A JP S5878589 A JPS5878589 A JP S5878589A
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JP
Japan
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phage
plasmid
lysogenic
microorganism
repressor
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JP56178724A
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English (en)
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Toru Sumiya
徹 角谷
Keiji Matsumoto
圭司 松本
Koji Asahi
旭 孝司
Kiyoshi Watanabe
清 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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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
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor

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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有用な遺伝情報を担うデオキシリポ核酸(以
下DNAと記す)フラグメントを含有するプラスミドを
微生物に形質転換し、有用な微生物を育成する場合にお
いて、溶原性ファージの溶原化の維持に必要な蛋白質(
以下レプレッサー蛋白質と記す)の遺伝情報を担うファ
ージDNAを該プラスミドに組み込み、レプレッサー蛋
白質の遺伝情報を担うファージ遺伝子(以下レプレッサ
ー遺伝子と記す)DNAに変異を生じた溶原性ファージ
との関係を利用することによシ該プラスミドを含有する
微生物のみを生育させる培養法である。
近年、有用な遺伝情報を担うDNAフラグメントを含有
するプラスミドを微生物に形質転換し、有用な遺伝子産
物を微生物に生産させることによって微生物育種を行な
う試みがなされている。しかしながら、有用な遺伝情報
を担うDNA7 ラクメントを含有する組み換え型プラ
スミドは微生物内では一般に不安定であシ、脱落しやす
いことが知られている。したがって上記方法で有用遺伝
子産物を工業的レベルで生産する場合、微生物内でのプ
ラスミドの不安定さは生産性の低下をまねくことになる
この問題点を解決するため、プラスミドが脱落した菌株
が生育できない状況をつくることによってプラスミドを
含有する菌株のみを培養する方法がいくつか報告されて
いる(特開昭56−15696 、特開昭55−156
591)。その多くはプラスミド上に特定の抗生物質に
対する耐性を担う遺伝子を存在せしめ、培地中に上記特
定の抗生物質を添加する培養方法を用いたものである。
しかしながら、抗生物質を添加する培養方法では抗生物
質を大量に培養液中に添加しなければならない点や抗生
物質を除くための余分な精製過程を必要とする点など工
業的に有利といえない。さらに培養後の排水−中に含ま
れる抗生物質によっておこる自然界での耐性菌の不必要
な増加をまねく恐れがある。
これに対して本発明者らは、溶原性ファージのレプレッ
サー遺伝子DNAを、宿主微生物内で増殖可能なプラス
ミドに組み込み、この組み換え型プラスミドをレプレッ
サー遺伝子に変異の生じた該溶原性ファージの溶原化状
態にある微生物に含有せしめ、該溶原性ファージ変異株
の誘発条件下で培養することにより、プラスミドを含有
する微生物のみを培養することに成功した。
すなわち、本培養法はプラスミドを含有する微生物を培
養する場合−、プラスミド上に組み込んだレプレッサー
遺伝子の発現によシ、宿主菌染色体上に溶原化している
レプレッサー遺伝子変異ファージの誘発をおさえること
ができるので該プラスミドを含有する微生物は生育でき
るが、該プラスミドの脱落した微生物ではレプレッサー
遺伝子変異ファージの誘発が生じるので該微生物は死減
し、その結果培地中で生存している微生物はすべてプラ
スミドを保持しているという原理を利用したものである
°上記培養法を用いることによって抗生物質の添加を行
なう培養方法に比べてコスト的に安価に培養でき、かつ
培養後の精製工程等の処理についても問題は少なくなる
。さらに、抗生物質の添加を行なう培養方法に比べて微
生物の生育が非常に速い点は注目すべき特徴である。ま
た本培養法では、微生物の生育可能な培地ならばどのよ
うな培地を用いてもよいことも利点の一つである。
したがって、レプレッサー遺伝子DNAフラグメントを
組み込んだプラスミドに、有用な遺伝子DNA フラグ
メントを組み込み本培養法を用いて培養を行なえば、該
プラスミドを含有する微生物のみを選択的に増殖させる
ことができ醗酵生産における生産性の低下を防ぐことが
できる。
本培養法は溶原性ファージとその宿主微生物、例えば細
菌ではニジエリシア・コリ(Es’cherichia
co1i) トソo溶原性77−s/φso、 λ、 
λ””34等、枯草菌とその溶原性ファージρ11.φ
105等、放線菌ではノカルディア・メデイテラニ(N
oca?dia mediterranei ATCC
13685)とその溶原性ファージβ、r等の関係にあ
る微生物に応用可能である。さらに今後発見される溶原
性ファージとその宿主にも応用“可能と考えられる。溶
原性ファージのレプレッサー遺伝子変異株、例えばレプ
レッサー欠損株、レプレッサ一温度感受性株などはファ
ージ粒子を変異処理、例えば紫外線照射、NTG処理等
を行なうことによって容易に得ることができる。スファ
ージでは、レプレッサー欠損株の単離[、A、D、カイ
ゼル(A、D、Kaiser ) + ウ゛イロロジ−
(Virology)3巻、42ページ(1957)]
 、レプレッサ一温度感受性株の単離CM、リーグ(M
、Liθb)。
ジャーナル、オプ・モレキュラー・バイオロジ= (J
ournal of Mo1ecular Biolo
gy ) 16巻。
149ページ(1966))などが既に行なわれている
溶原性ファージの精製とDNAの抽出は、従来から知ら
れているセシウムクロライド密度勾配遠心法とローリン
グ法〔F、フランケル(F、 Frankθ1)、プロ
シーディンゲス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・
オプ・サイエンスU、S、 A (Proceedin
gs of the NationalAcademy
 of 5ciences U、 S、 A ) 49
巻、366ベージ(1963)〕を珀いればよい〇溶原
性ファージのレプレッサー遺伝子をプラスミドに組み込
むには、ファージDNA とプラスミドDNAを制限エ
ンドヌクレアーゼで処理した後にDNA連結酵素を用い
て両者を結合させればよい。制限エンドヌクレアーゼは
プラスミドを開裂できるような酵素であればどのような
ものでもよいが、レプレッサー遺伝子を分断しないもの
が望ましい。またプラスミドとしては、微生物の菌体内
で自己増殖しうるプラスミド、例えば細菌ではニジエリ
シア・コリのpBR322,,80101等、枯草菌の
、UB、110 。
p T P 5等、放線菌ではストレプトマイセス・セ
リカラー(Streptomyces coeli℃o
dor )のpsa 1゜p s c 2等であればど
のようなものでもよい。こうして得られた溶原性ファー
ジのレプレッサー遺伝子を組み込んだプラスミドを宿主
微生物に含有せしめる方法も従来知られているすべての
形質転換方法が、効率の良否があってもいずれも使用で
きる。−例としてニジエリシア・コリでは、塩化カルシ
ウム処理を行なった細胞とプラスミドDNAを反応させ
る方法〔F、ポリバー等(F、Boliver et 
al、 ) *ジーン(Gene)2巻、95ページ(
1977)] 、枯草菌ではコンピテy)な細胞に、又
はプロトプラスト化した細胞とポリエチレングライコー
ルの共存下にプラスミドDNAを導入させる方法〔C,
アナグツストポラス等(C6Anagnostopou
los etal、L ジャーナル・オプ・バクテリオ
ロジ−(Journal of Bacterio’l
ogy ) 81巻、741ページ(19’61)、S
、チャン等(S、 Changetal、)、  モレ
キュ゛ラー・ジェネラル・ジエネテイクス(’ Mo1
ecular General Geneti08 )
168巻111ページ(197′9)〕、放線菌ではプ
ロトプラスト化した細胞にポリエチレングライコール共
存下でプラスミドDNAを反応させる方法CM、J、ビ
ブ等(M、J、 Blbb et al、 )。
ネイチャー(Nature ) 274巻、398ペー
ジ(197B))、等を用いればよい。レプレッサー遺
伝子DNA フラグメントが組み込まれたプラスミドを
含有する形質転換株は、溶原性ファージのレプレッサー
欠損株に対して耐性を示し、溶原性ファージのヴイルレ
ント変異株に対して感受性を示すので容易に選択できる
このようKして得られる形質転換株のプラスミドをレプ
レッサー遺伝子に変異を有する溶原性ファージの溶原化
状態にある微生物に含有せしめ、該ファージの誘発条件
下に培養すればプラスミドを含有する微生物のみが生育
してくるので、有用遺伝子DNA フラグメントを、こ
のプラスミドに組み込み醗酵生産を行なう場合、安定し
た高い生産性が期待できる。
次に、実施例を記載して本発明を説明する。
実施例1 ニジエリシア・コリ(Eschericia coll
)の溶原性ファージφ80のレプレッサー遺伝子(以下
CI遺伝子と記す)DNAフラグメントをプラスミドに
組み込み、レプレッサーが温度感受性であるφ80(以
下φB0C工tsと記す)の溶源菌に形質転換し、高温
で培養することによってプラスミドを含有する微生物の
みを選択的に培養できた。
(1)溶原性ファージφ80の変異株の取得ニジエリシ
ア・コリW3110を宿主としてφ80゛ファージを増
殖させ、溶菌液(6X1010PF′U/1lj)を得
た。この溶菌液から25000Xf。
60分の遠心によりファージ粒子を集め10mMM(I
S Oa溶液に懸濁した。約1x、t o” P F 
U /mlのファージ溶液に紫外線(東芝15W UV
lamp )f50c14の距離で6分間照射した。こ
の時のファージの生存率は07%であった。このファー
ジを、あらかじめ紫外線を短時間(30秒)照射したW
3110に感染させ、軟寒天上でプラークを形成させた
。レプレッサー欠損株(以下−80C工と記す)は透明
なプラークを形成するファージとして単離した。また、
レプレッサ一温度感受性株φ80 CItsは低温(3
0℃)で濁ったプラークを形成し、その溶原菌が高温処
理(35℃〜45で)でファー、ジを誘発するファージ
として単離した。′(2)  φ80のCI遺伝予めク
ローニングニジエリシア・コリW311Dを宿主として
φ80 ファージを増殖させ溶菌液(6×1o10pr
U/s+/)を得た。この溶菌液から25000Xf。
60分の遠心によシファージ粒子を集め、さらにセシウ
ムクロライド密度勾配遠心法によってファージ粒子を精
製した。得られたファージ粒子をローリング法で抽出す
ることによシφ80DNAを得た。
テトラサイクリン耐性及びアンピシリン耐性遺伝子を有
する。BR322をベクタープラスミドとして用いた。
pBRS22の調製は既知の方法CD、B、フレウェル
(D、 B、C!lewell ) 。
ジャーナル・オプeバクテリオロジー (Journal of’ Bacteriology
 ) 110巻、667ページ(1972)〕に従った
。すなわちpBR322を含有するW3110 C以下
W 3.110 (pBR322)と記す〕を05%カ
ザミノ酸% 02%グルコース、0.1%酵母エキヌを
含む無機塩培地(Nam’HPO46f、  KHtP
O<  3f、  NaC10,5f+NHNH4C1
lを14の純水に溶解し、120℃1気圧20分間で殺
菌を行なった後、別に同条件で殺菌した0、01 M 
0aC1sと0.1 M MgSO4をそれぞれ10W
lづつ加えた培地を用いて37℃で培養を行なった。W
3110 (、ER322)が対数増殖期まで増殖した
ときに170μI/meになるようにクロラムフェニコ
ールを添加し、さらに17時間37℃で培養を行なった
。集菌後、リゾチーム−nrij5B−デオキシコール
酸処理によって溶菌させ、j8000XL 30分の遠
心後、上清を得た。この上清からフェノール処理、工、
タ5.ノール沈殿によ〕プラスミF DNA kllk
llaしセシウムクロライド−エチジウムブロマイド平
衡、密度勾配遠心法によって精製pBR522D N 
Aを得た。
φ80DNA0.9μfとpBR522DNA O,7
μfに制限エンドヌクレアーゼの一種であるEcoR]
を37℃で3時間作用させてDNA鎖を切断した。65
℃、5分間の熱処理後、ATP、ジチオスレイトール存
在下、T4ファージDNAリガーゼによって101:1
9時間のDNA鎖連結反応を行なった。反応液に2倍量
のエタノールを加えてDNAを沈殿させ遠心によってD
NAを回収した。
連結後のDNAを0.1M 0aO12処理によって調
製したW′5110株のコンピテント細胞懸濁液に加え
、口℃1時間反応させた後、42℃75秒の処理を行な
った。その後、L倍地(バクトドリプトン10F、パク
ト酵母エキス5p、NaC110jlを11の純水に溶
解した培地)を加え37℃で2時間培養した。次にmo
llになるようにφ800工を感染させ、さらに15分
間培養後20μI / mlアンピシリン、15μI 
/ meテトラサイクリンヲ含有スるL借地プレートに
接種した。37℃で一夜培養後47個のコロニーが出現
した。各コロニーを純粋に一分離後47株すべてが両薬
剤耐性と、φ800I耐性、φ80 Vir感受性の性
質を有することを確認した。これら47株すべてがφ8
0’O工遺伝子がpBR322にBcOR工部位で挿入
されているプラスミドを含有していた。このうち1,7
メガダルトンのCI遺伝子フラグメントが唯−pBR1
122に組み込まれているプラスミドを、KN319と
呼ぶ。、KN319は上記p B R3″22の調製法
に準じて精製した。
(3)  プラスミドpKN319の安定性φ8.OC
工t、s ’r低温(30℃)でニジエリシア・コリW
3110に溶原化させ溶原菌W3110(φ8.0 C
Its )を分離した。W3110(φ80C工ts 
)株のコンピテント細胞懸濁液を0,1坦0aO11処
理によシ調製し、 pKN319を加え0℃1時間反応
させた。
次にL培地を加え、33℃135分間培養した後、20
μf/mlアンピシリン、15μI /dテトラサイク
リンを含有するL培地プレート[FpRMBP’−6’
j  ]を分離した。
第1表は、W3110(φ800工ts ) (EIK
N319)を高温(43℃)でL培地プレート上で4回
継植を行なった時のプラヌミド含有株の割合(%)を示
したものである。プラスミド含有株は、本プラスミド上
にテトラサイクリン耐性とアンピシリン耐性遺伝子を有
しているので両薬剤耐性を示す。よってプラスミド含有
株の割合(%)は各線種時にL培地プレート上でコロニ
ーを分離した後、100株を15μfla!テトラサイ
クリン、20μf/mlアンピシリンを含むL培地プレ
ートに移植し、同培地上での生育の有無を観察すること
によって行なった。対照としてW3110 (pKN3
19 )とWB210(、BR322)を用いた。いず
れも継植前は、すべての株がプラスミドヲ含有していた
第1表から明らかなように、W3110(φ800工t
8)的に培養できることを示している。
第1表 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 代理人弁理士浅野真−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶原性フ、アージの溶原化の維持に必要な蛋白質
    の遺伝情報を担うファージ遺伝子デオキシリポ核酸フラ
    グメントを、薮ファージの宿主微生物内で増殖可能なプ
    ラスミドに組み込み、この組み換え型プラスミドを該フ
    ァージの溶原化の維持に必要な蛋白質の遺伝情報に変異
    の生じた変異ファージの溶原化状態にある微生物に含有
    せしめ、該溶原性ファージの誘発条件で培養することを
    特徴とするプラスミド含有微生物の培養法。
  2. (2)宿主微生物がニジエリシア(Escherich
    ia )属に属する微生物である特許請求の範囲第1項
    記載の培養法。
  3. (3)溶原性ファージがφ80である特許請求の範囲第
    1項記載の培養法。
  4. (4)溶原性ファージの溶原化の維持に必要な蛋白質が
    温度感受性である特許請求の範囲第1項記載の培養法。
JP56178724A 1981-11-06 1981-11-06 プラスミド含有微生物の培養法 Pending JPS5878589A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4436815A (en) * 1981-11-27 1984-03-13 Eli Lilly And Company Method for stabilizing and selecting recombinant DNA containing host cells
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57132885A (en) * 1980-10-03 1982-08-17 Lilly Co Eli Stabilization and selection of rearranged dna host cell

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