JPS5923793B2 - テトラサイクリン耐性を備えた新規プラスミド及びこれを保有する新規微生物 - Google Patents

テトラサイクリン耐性を備えた新規プラスミド及びこれを保有する新規微生物

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JPS5923793B2
JPS5923793B2 JP57037539A JP3753982A JPS5923793B2 JP S5923793 B2 JPS5923793 B2 JP S5923793B2 JP 57037539 A JP57037539 A JP 57037539A JP 3753982 A JP3753982 A JP 3753982A JP S5923793 B2 JPS5923793 B2 JP S5923793B2
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tetracycline
tetracycline resistance
ptht22
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貴行 星野
登 冨塚
明 上林
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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
.6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、好熱曲細菌は、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准酵素及
び耐熱准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、 104.193−1
99(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、、ブルドン、C,J。
アンドアトキンソン、T。
J、Gen、Microb、114.401−408(
1979) (3) バチルス、ステアロサーモフィルスのプラス
ミドpAB 124の解析及び欠失誘導体の創製ピング
ハム、A、H,A、、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はプラスミド
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、SJ 、B
act、、146(3)、1091−1097(198
1) 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係の位置にかけて存在する。
(以下、本プラスミドを「pTHT22Jと略する。
なお、図に示されている制限酵素の略称は次とおりであ
る。
(1) BgIII はバチルス、グロビギイ由来
の酵素(2)EcoRIはニジエリア、コリ由来の酵素
(3)HindlI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は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、pTHT22は既知の7°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認
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、pTHT22
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pTHT22は図からも明らかなように、Bgll
l 、EcoRI 、Hindlll 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pTHT22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、p THT 22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、pTHTp THT 22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にクローン化
することも可能である。
また、枯草菌とpTHT22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匪から既に枯
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住する事によって、も
しその遺伝子産物が55℃付近での耐熱曲を有するなら
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、バイオリ
アクタ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。
pTHT22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
ルスT22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スT22株は好
気註の有胞子桿菌、ダラム染色陽註であり、生育至適温
度が約55℃で37℃では生育しない菌株であるがpT
HT22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したのみな
らず、他のテストした6種の抗生物質について、エリス
ロマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、ストレプト
マイシンの4剤にも耐性を示し、アンピシリン、クロラ
ムフェニコールに対シては感装置であった。
なお、本菌株は微工研菌寄第6437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1gをTYS培
地(ディフコ、トリプトン2係、ディフコ、イースト、
エキストラクト1%、NaC11%)100mlに加え
55℃で約8時間振盪培養後、テトラサイクリン(20
μg、4’)を含むTYS寒天寒天上板上育したコロニ
ーの一つからバチルス、ステアロサーモフィルスT22
株(微工研菌寄第6437号)が得られた。
実施例 2 プラスミドpTHT22のバチルス、ステアロサーモフ
ィルスT22株からの分離 バチルス、ステアロサーモフィルスT22株(微工研菌
寄第6437号)の生物学的に純粋な培養基から100
m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係、NaC11
%)に接種し55℃で16〜18時間振盪培養する。
この培養液を11のテトラサイクリン20μg/rrt
l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、TES(20mMTris−
HCl、5mMEDTA、100mM NaC1pH7
,5)で洗滌後閑体湿重量4g当り10TLl(7)2
5%シヨ糖含有TBSに懸濁する。
リゾチーム(10Jug/m)を2ml:、 0.25
M−EDTA(pH8,0)4mlを加え、0℃で10
分間静置、続いて37℃に10分間保温する。
この細胞混合液に2mlの10%SDS、5mlの5M
NaC1を加え4℃に15〜18時間静置する。
これを2800Orpm、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6000を10%(
W/V)加え、2〜3時間時間区静置、220Orpm
、2分の遠心で沈澱を得る。
この沈澱を15rulのTESに溶解し、CsC1及び
エチジウムブロマイドを加えて密度を1.61〜1.6
2に調整する。
この試料を3800Orpm 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、T E
N(20mMTris −、E(C1,1mM ED
TA。
20mMNaC1)に透析する事によって純粋なp T
HT 22が得られる。
pTHT22の特注決定の手順 pTHT22の分子量は、その超らせん構造(Supe
rcoiled 5tructure) (7)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pBR322D NA (2
,67md) 、 Co IEIDNA(4,2md)
及びラムダDNAのHindllI分解断片(14,6
,5,84,4,05,2,67,1,40゜1.21
,0.34)、ラムダDNAのEcoRI分解断片(1
3,7,4,74,3,73、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。
制限酵素は宝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係又は0
.7係の濃度で用い、水平ゲル電気泳動槽によってゲル
長さ1cIfL当り1.5■の定電圧で15〜17時間
行った。
pTHT22が、そのDNA上にテトラサイクリン耐曲
遺伝子を有している事は、枯草菌Bacillus 5
ubtilis RM125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(Molec。
Gen、Genet、168 111−115 (1
979))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6000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。
pTHT22DNA約0.5μgを用いて、RM125
株のプロトプラスト懸濁液0.25mA’(約109プ
ロトプラスト/1111)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は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〜
2X 106/ml)に対して1〜2×103/rrI
J!の頻度でテトラサイクリン耐は株が生じた。
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(f5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
ィルスニー22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°G30
分間である点が異なる)の方法で抽出し検討したところ
、p THT 22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、pTHT22がテトラサイクリン耐曲遺伝
子を有しており、このプラスミド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、pTHT22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、pTHT22と
他のものでは前述のように明らかに異なっており、pT
HT22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pTHT22の制限酵素開裂地図を示し、図中の
Bgl…はバチルス、グロビギイ由来の酵素、EcoR
Iはニジエリア、コリ由来の酵素、Hind N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5.6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曲を備
    えた新規プラスミド。 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T22株。
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