JPS5923792B2 - テトラサイクリン耐性を備えた新規なプラスミド及びこれを保有する新規な微生物 - Google Patents

テトラサイクリン耐性を備えた新規なプラスミド及びこれを保有する新規な微生物

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JPS5923792B2
JPS5923792B2 JP57037538A JP3753882A JPS5923792B2 JP S5923792 B2 JPS5923792 B2 JP S5923792B2 JP 57037538 A JP57037538 A JP 57037538A JP 3753882 A JP3753882 A JP 3753882A JP S5923792 B2 JPS5923792 B2 JP S5923792B2
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plasmid
novel
tetracycline resistance
ptht9
bacillus
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貴行 星野
登 冨塚
明 上林
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Agency of Industrial Science and Technology
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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
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は好熱菌を宿主とする組換えDNA実験のベクタ
ーとして有用な新規なプラスミド及びこれを保有する新
規な微生物に関するものであり、より詳しくはテトラサ
イクリン耐性の遺伝子を内部に備え、その分子量が約5
.2メガダルトンであり、図に示される制限酵素開裂地
図により特徴づけされる新規なプラスミド及び該プラス
ミドを保有する新規なバチルス・ステアロサーモフィル
スに関するものである。
従来、組換えDNA実験は主として大腸菌を宿主とする
系で広く研究がおこなわれインシュリン、インターフェ
ロン、ヒト成長ホルモン等が大腸菌で量産されるなど大
きな成果を挙げている。
大腸菌の宿主−ベクター系はほぼ完成されており、また
大腸菌以外にも酵母、枯草菌などで宿主−ベクター系が
開発され応用への道が検討されつつある。
しかし、上記の菌はいずれも生育温度が30℃〜37℃
の中温菌である点に問題がある。
一方、好熱性細菌は、生育上限温度が55℃〜75℃に
ある中等度好熱菌と、生育上限温度が75℃以上である
高度好熱菌とに大別されるが、いずれについても、その
有する酵素、生体成分が耐熱性、耐溶媒性に優れている
事が知られており、とりわけ好熱菌由来の耐熱性酵素及
び耐熱性生体機能のバイオリアクター等の工業プロセス
への応用という点から注目を集めている。
従って、好熱性細菌の育種が重要と考えられるが、その
為の一つの、しかも有力な手段と考えられる好熱性細菌
の宿主−ベクター系の開発研究については、ベクターの
有力候補と考えられるプラスミドの検索を含めても以下
の報告しか知られていない。
(1)高度好熱菌よりの染色体外DNAの分離ヒシヌマ
、F、、タナカ、T、アントサカグチ。
K。
J −Gen−Microb−104193−199(
1978) (2)薬剤耐性の好熱性バチルス属細菌よりの4種類の
プラスミドの分離とその性質の部分解析ピングハム、A
−H,A、、フルトン、 C,J 、アンド アトキン
ソン、T。
J 、Gen、Microb−114401−408(
1979) (3) バチルス・ステアロサーモフィルスのプラス
トpAB124の解析及び欠失誘導体の創製ピングハム
、A、HoA、、ブルドン、C,J、アンド アトキン
ソン、T。
J、Gen−Microb、119. 109−115
(1980) (4)好熱性バチルス属細菌よりの薬剤耐性プラスミド
の分離と解析、及び部分欠失プラスミドの創製 イマナカ、T、、フジイ2M、アンド アイバ。
S。
J 、Bact 、、 146(3) 、 1091−
1097(1981) そこで、本発明者らはその宿主が好熱性の微生物であっ
て、その内部にテトラサイクリン耐性の遺伝子を備えた
微生物を自然界より検索した結果、バチルス属に属する
一菌株から新規なプラスミドを得ることに成功した。
このプラスミドは前記の制限酵素開裂地図に示され、分
子量は小さく、また種々の制限酵素による特異的な切断
点を有し、テトラサイクリンに対する耐性遺伝子をプラ
スミドDNA上に有しており、前記の制限酵素切断地図
上の約60〜80%の位置にかけて存在する。
(以下、本プラスミドを「pTHT9」と略称する。
)なお、図に示されている制限酵素の略称は次のとおり
である。
(1) Bglnはバチルス・グロビギイ由来の酵素
(2) E c o RIはニジエリシア・コリ由来
の酵素(3)Hind■はハエモフイルス・インフルエ
ンザ工由来の酵素 を示す。
以下、テトラサイクリン耐性を有する既知の好熱性細菌
由来のプラスミドとの相違点を表に示す。
表から明らかなように、pTHT9は既知のプラスミド
に較べ、分子量、制限酵素による切断パターンが明らか
に異なっており、新規なプラスミドであることが8忍め
られる。
プラスミドDNAがベクターたり得る為には、そのプラ
スミドが宿主内での自律的増殖能、及び選択マーカー(
そのプラスミドが宿主内に存在していることを示すマー
カー)を有していることが必須であるが、pTHT9は
好熱菌及び枯草菌での自律的増殖能及びテトラサイクリ
ン耐性という極めて選択に有利なマーカーを有している
更にpTI−(T9は図からも明らかなように、BgA
II、EcoRT、HindllIなどの制限酵素によ
る開裂部位を特定のしかも限られた位置に有している。
このことはpTHT9をベクターとして利用する際に、
挿入すべき異種遺伝子の導入部位を有意に保持できると
いう点で有利である。
また、pTHT9は枯草菌でも好熱菌でもベクターとし
て利用できる点で有利である。
従って、pTHT9をベクターとして用いることにより
異種遺伝子を同時に枯草菌と好熱菌にクローン化するこ
とも可能である。
また、枯草菌とpTHT9の分離源である好熱菌、バチ
ルス・ステアロサーモフィルスとは同じバチルス属に属
するという共通点を有するためその近縁性から既に枯草
菌で発現している異種遺伝子は、好熱菌でも発現される
可能性が高いものと考えられる。
そこで、既に枯草菌にクローン化されている遺伝子を、
本プラスミドを用いて好熱菌に移入する事によって、も
しその遺伝子産物が55℃付近での耐熱性を有するなら
ば、醗酵工業における冷却コストの節減が、好熱菌によ
る醗酵生産によって達成される事となる。
また、耐熱性、耐溶媒性等の性質に優れた好熱菌の酵素
の遺伝子を、本プラスミドをベクターとして好熱菌宿主
にクローン化し、その量産を図る事によって、パイオリ
アククー等への応用が可能であり、工業プロセスへの応
用が期待される。
pTHT9の入手は、本発明者らが土壌中から新たに分
離した中等度好熱菌、バチルス・ステアロサーモフィル
319株をTYS培地により対数増殖後期迄増殖させて
得た菌体を、リゾチーム、SDS処理によって溶菌させ
る事によって達せられる。
また、バチルス・ステアロサーモフィル319株は好気
性の有胞子桿菌、ダラム染色陽性であり、生育至適温度
が約55℃で37℃では生育しない菌株であるがpTH
T9を保有する点では従来には認められない新規な微生
物である。
本菌株はテトラサイクリンに対して耐性を示すが、他の
テストした6種の抗生物質、アンピシリン、エリスロマ
イシン、クロラムフェニコール、カナマイシン、ネオマ
イシン、ストレプトマイシンのいずれに対しても感受性
を示した。
なお、本菌株は微工研菌寄第6436号として寄託され
ている。
以下、実施例により本発明をより具体的に詳述する。
実施例 1 (菌株のスクリーニング) 茨城県筑波郡谷田部町の土壌サンプル約19をTYS培
地(ディフコ・トリプトン2%、ディフコ・イースト・
エキストラクト1%、Nac11%)100TLlに加
え55℃で約8時間振盪培養後、テトラサイクリン(2
0μVrul )を含むTYS寒天平板上で生育したコ
ロニーの一つからバチルス・ステアロサーモフィル31
9株(微工研菌寄第6436号)が得られた。
実施例 2 プラスミドpTHT9のバチルス・ステアロサーモフィ
ル319株からの分離 バチルス・ステアロサーモフィル319株(微工研菌寄
第6436号)の生物学的に純粋な培養基から100m
1のTYS培地(ディフコ・バクト・トリプトン2%、
ディフコ・イースト・エキストラクト1%、NaCA1
%)に接種し55℃で16〜18時間振盪培養する。
この培養液を14のテトラサイクリン20μめhl を
含有するTYS培地に接種し、55℃で5時間培養する
菌体を遠心によって集め、TBS (20mM Tri
s−HC7,5mM EDTA、100mM NaCA
、pH7,5:で洗滌後、菌体湿重量4g当り10mA
の25%シヨ糖含有TBSに懸濁する。
リゾチーム(10〜/ral’)を2m、l、 0;2
5M−EDTACpH8,O)4mlを加え、0℃で1
0分間静置、続いて37°Gに10分間保温する。
この細胞混合液に2mlの10%SDS、5mlの5M
−NaClを加え4℃に15〜18時間静置する。
コれを28,000rl)m。1時間の超遠心によって
遠心し、上清を得る。
この上清にポリエチレングリコール6.000を10%
(W/V)加え、2〜3時間0℃に静置、2,200r
l)fi112分の遠心で沈澱を得る。
この沈澱を1.5 rrtlのTBSに溶解し、C5(
J’及びエチジウムブロマイドを加えて密度を1.61
〜1.62に調製する。
この試料を38,000rl1mで30〜40時間、平
衡密度勾配遠心する。
生じたプラスミドDNAのバンドを集め、イソアミルア
ルコールでエチジウムブロマイドを除去した後、TEN
(20mM Tris−HCl、1mM EDTA、2
0mMNaCA)に透析する事によって純粋なpTHT
9が得られる。
pTHT9の特性決定の手順 pTHT9の分子量は、その超らせん構造(5uper
coiled 5tructure)のDNA及び)
制限酵素によって切断された断片のアガロースゲル電気
泳動より得られた。
この際の分子量マーカーはpBR322DNA(2,6
7md )、Co1E I DNA (4,2md)及
びラムダDNAのHind111分解断片(14,6,
5,84,4,05゜2.67.1.40,1.21.
0.34)、ラムダDNAのE c o RI分解断片
(13,7、4,74。
3.73 、3.48 、3.02 、2.13 )を
用いた。
制限酵素による切断は、プラスミドDNA溶液からエタ
ノール沈澱によってDNAを沈澱させ、適当な緩衝液に
溶解して行った。
制限酵素は全酒造よりの市販品を用いた。
アガロースゲル電気泳動はシーケム社のアガロースを0
.5%又は0.7%の濃度で用い、水平ゲル電気泳動槽
によってゲル長さ1crrL当り1.5■の定電圧で1
5〜17時間行った。
pTHT9が、そのDNA上にテトラサイクリン耐性遺
伝子を有している事は、枯草菌Bacillussub
tilis RMl 25株プロトプラストへの形質転
換実験によって確かめられた。
バチルス・スブチリスRM125株のプロトプラストの
調製、形質転換、プロトプラストの再生の手順はCha
ng&Cohenの方法(Mo1es−Gen、 Ge
net 。
168 111−115(1979))によって行った
この方法の概略は、RM125株の対数増殖菌体を等張
液中でリゾチーム処理によってプロトプラスト化し、こ
のプロトプラスト懸濁液にプラスミドDNA溶液を加え
、ポリエチレングリコール6.000によってDNAの
プロトプラスト内への取込みを促した後、再生培地上で
プロトプラストから栄養細胞への再生を図るというもの
である。
pTHT9DNA約0.5μgを用いて、RM125株
のプロトプラスト懸濁液o、2sd(約109プロトプ
ラスト/ml)に対して形質転換を行い、再生培地上で
テトラサイクリン耐性株の出現を検討したところ、この
際のプロトプラストの再生率0.1%(1〜2X106
/rrtlりに対して1〜2×103/mAの頻度でテ
トラサイクリン耐性株が生じた。
一方、プラスミドDNA溶液を加えなかった系(コント
ロール)ではテトラサイクリン耐性株は107個以上の
プロトプラストを撒いても生じてはこなかった。
ここで得られたRM125株のテトラサイクリン耐性株
よりプラスミドDNAを、バチルス・ステアロサーモフ
ィルスT9株よりのプラスミドDNAの抽出の際と同様
(リゾチーム処理の温度及び時間が37℃30分間であ
る点が異なる)の方法で抽出し検討したところ、pTH
T9と同一分子量で、制限酵素による切断パターンも全
く同一なプラスミドDNAが回収された。
この事実は、pTHT9がテトラサイクリン耐性遺伝子
を有しており、このプラスミドがRM125株に入った
事によってRM125株がテトラサイクリン耐性の形質
を示すに到った事を証明するものである。
同時に、pTHT9が、好熱菌及び枯草菌で、自律的増
殖能及び形質の発現が可能なプラスミドである事、つま
り本プラスミドが両菌株でベクターとして利用し得る事
実を明らかにするものである。
テトラサイクリン耐性を有する好熱菌のプラスミドとし
ては前記の表に示したとおりであるがpTHT9と他の
ものでは前述のように明らかに異なっており、pTHT
9は従来認められない新規なプラスミドである。
【図面の簡単な説明】
図面はpTHT9の制限酵素開裂地図を示し、図中のB
gl■はバチルス・グ吊ビギイ由来の酵素、EcoRl
はニジエリア・コリ由来の酵素、Hind■はハエモフ
イルス・インフルエンザエ由来の酵素をそれぞれ示して
いる。 また、図中の0内の数字は前記の制限酵素による切断部
位の位置関係を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 テトラサイクリン耐性の遺伝子を内部に保有し、そ
    の分子量が約5.2メガダルトンであり、図に示される
    制限酵素地図で特徴づけられるテトラサイクリン耐性を
    備えた新規なプラスミド。 2 図に示されたテトラサイクリン耐性を備えたプラス
    ミドを保有する新規なバチルス・ステアロサーモフィル
    スT9株
JP57037538A 1982-03-09 1982-03-09 テトラサイクリン耐性を備えた新規なプラスミド及びこれを保有する新規な微生物 Expired JPS5923792B2 (ja)

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