JPS5945354B2 - ネオマイシン、カナマイシン耐性プラスミドを保有する新規な微生物 - Google Patents

ネオマイシン、カナマイシン耐性プラスミドを保有する新規な微生物

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JPS5945354B2
JPS5945354B2 JP57157369A JP15736982A JPS5945354B2 JP S5945354 B2 JPS5945354 B2 JP S5945354B2 JP 57157369 A JP57157369 A JP 57157369A JP 15736982 A JP15736982 A JP 15736982A JP S5945354 B2 JPS5945354 B2 JP S5945354B2
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JP
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neomycin
plasmid
pthnl
strain
dna
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JP57157369A
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貴行 星野
登 冨塚
隆幸 池田
裕之 成島
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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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
    • C12N15/75Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for Bacillus

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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、より詳しくはネオマイシン、カ
ナマイシン耐性の遺伝子を内部に備え、その分子量が約
3.0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られる新規な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、T/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、HlA、、ブルドン、C1J、アンド アトキソン
、T。
J、Gen0M1crob、、 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、C1J、アンドアトキン
ソン、T。
J、Gen0M1crob、 、 119.109−1
15(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9M、アンドアイバ、S。
J、Bact、、146(3)、1091−1097(
1981) (5)サーマス・サーモフィルスから単離されたプラス
ミド(p’r’ri)の物理的性状 エベルハード、M、D、、バスクエズ、C6,バレンズ
エラ、P、、ビキュナ、R,アンド ユデレビツク、A
Plasmid、6.1−6 (1981)(6)プラ
スミドDNAによるバチルス・ステアロサーモフィルス
の形質転換及びバチルス・ステアロサーモフィルス、バ
チルス・ズブチルス間共用ベクターの性質 イマナカ、T、、フジイ1M、、アラモリ9I。
アンド アイバ、S。
J、Bact、、149(3)、824−830(19
82) 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、その内部にネオマイシン、カナマイシン耐性の遺
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、ネオマイシン、カナマイシンに対する耐性遺
伝子をプラスミドDNA上に有している。
(以下、本プラスミドを11)THNI 、j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) 、Acclはアシネトバクタ−・カルコアセテ
ィカス由来の酵素 (2)BgllIはバチルス・グロビギー由来の酵素(
3) EcoRIはエシュリヒア・コリ由来の酵素(
4) IF(haIはハエモフイルス・ハエモリティ
カス由来の酵素 (5) HpaIIはハエモフイルス・パラインフル
エンザエ由来の酵素 (6)PstIはプロビデンシア・ストアルテイイ由来
の酵素 (7) Taglはサーマス・アクアティカス由来の
酵素を示す。
以下、ネオマイシン、カナマイシン耐性を有する既知の
好熱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、pTHNl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宗すマー
カー)を有していることが必須であるが、pTHNlは
好熱菌及び枯草菌での自律的増殖能及びネオマイシン、
カナマイシ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pTHNlは図から明らかなように、Acd。
Bgln、EcoRJ、HhaI、Pstr 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pTHNl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、pTHNl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、pTHNl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pTHNl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、適意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、発酵工業における冷却コストの節減が、好熱菌によ
る発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。
pTHNl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N1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。
才た、バチルス・ステアロサーモフィルスN1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
Nl及びテトラサイクリン耐性を有するプラスミドpT
HT15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。
また、本菌株はpTHNlの他にも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2.8メガ
ダルトンであり、次の図に示される制限酵素地図で特徴
づけられる新規なプラスミドを保有することが確認でき
た。
本菌株は当初ネオマイシン耐性株として土壌中より分離
されたがネオマイシンに対して耐性を示したのみならず
カナマイシン、アンピシリン、テトラサイクリンに対し
ても耐性を示し、エリスロマイシン、クロラムフェニコ
ール、ストレフトマイシンには感受性であった。
なお、本菌株は微工研菌寄第6660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係、NaC11%)100ydに加え
55℃で約8時間振盪培養後、ネオマイシン(20μ9
7m1りを含む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スN1株(微
工研菌寄第6660号)が得られた。
実施例 2 プラスミドpTHN1のバチルス・ステアロサーモフィ
ルスN1株からの分離 バチルス・ステアロサーモフィルスN1株(微工研菌寄
第6660号)の生物学的に純粋な培養基から100m
1のネオマイシン20μ9/vtlを含むTYS培地(
ディフコ・バンド・トリプトン2係、ディフコ・イース
ト・エキストラクト1チ、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20μgArtl
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。
100 ’mMNae l pH7,5)で洗浄後菌
体湿重量4g当り、101711の25係シヨ糖含有T
BSに懸濁する。
リゾチーム(10pglrnl)を21nl!、0.2
5M−EDTA(pH8,0)41rLl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2ゴの10%SDS、51111の5
M−NaC1を加え4°C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係(
w/v )加え、2〜3時間0℃に静置2200rpm
、2分の遠心で沈澱を得る。
この沈澱を157711のTBS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.
62に調整する。
この試料を3800Orpmで30〜40時間、平衝密
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
(20mMTris−HCI。
1mMEDTA、20mMNaC1)に透析する事によ
ってプラスミドDNA溶液が得られる。
このプラスミドDNA溶液はpTHNlとpTHT15
の混合物であるがこの溶液を0.7 %の低融点アガロ
ース(BRL社製)による電気泳動し、生ずる2つのバ
ンドのうちpTHNlに相当する部分を切り出し、ゲル
から溶出する事によって純粋なpTHNlが得られる。
低融点アガロースゲルからのDNAの回収は以下の手順
によった。
切り出したゲルスライスを65℃に保温して融解、これ
に2倍量の0.5m M E D T Aを含む50
mMT r i s −HCl緩衝液(pH8,0)を
加え、37℃に移し保温する。
これに等量の0.1 MT ris−HCl緩衝液(p
H8,0)で飽和させたフェノールを加え混合、遠心(
3000〜5000rpm15分)後、上層の水層を分
取する。
フェノール抽出をもう一度行いエーテルによってフェノ
ールを水層より除去した後、3M酢酸アンモニウム溶液
を1/10容加え、3容のエタノールによりエタノール
沈澱を行う。
得られた沈澱をTENに溶解してプラスミド溶液とした
pTHNlの特性決定の手順手順 pTHNl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p B R322DNA (
2,67md )、Co1EIDNA(4,2md)及
びラムダDNAのHindl[分解断片(14,6、5
,84、4,05、2,67、1,04。
1.21 、0.34md、 ラムダDNAのEcoR
I分解断片(13,7、4,74、3,73、3,48
、3,02゜2.13md)を用いた。
制御酵素による切断は、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
溶解して行なった。
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1cIrL当り1.5■の定電圧で15〜17時間
行なった。
pTHNlが、そのDNA上にネオマイシン、カナマイ
シン耐性遺伝子を有している事は、枯草菌バチルス・ズ
ブチルス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・ズブチルス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(Mo1ec 、Gen 。
Genet、、168,111−115(1979))
によって行なった。
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。
pTHNIDNA約1μIを用いて、RM125株のプ
ロトプラスト懸濁液0.5m1(2X109プロトプラ
スト/ml)に対して形質転換を行ない、再生培地上で
ネオマイシン、カナマイシ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10%(2X1
06/1rLl)に対して1×103/mlの頻度でネ
オマイシン、カナマイシン耐: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)ではネオマイシン、カナマイシン耐性株は2×
106個以上のプロトプラストを徹いても生じてはこな
かった。
ここで得られたRM125株のネオマイシン、カナマイ
シ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N1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℃3
0分間である点が異なる。
)の方法で抽出し検討したところ、pTHNl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、pTHNlがネオマイシン、カナマイシン
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株がネオマイシン、カ
ナマイシ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、pTHNl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△として利用し得る事
実を明らかにするものである。
ネオマイシン、カナマイシ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、pT
HNlと他のものでは前述のように明らかに異なってお
り、pTHNl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pTHNlの制限酵素開裂地図を示し、図中のA
ccIはアシネトバクタ−・カルコアセティカス由来の
酵素、Bglllはバチルス・グロビギー由来の酵素、
Ec oRIはエシェリヒア・コリ由来の酵素、Hha
Iはハエモフイルス・ハエモリティカス由来の酵素、H
paIlはハエモフイルス・パラインフルエンザエ由来
の酵素、PstIはプロビデンシア・ストアルテイイ由
来の酵素、TagIはサーマス・アクアティカス由来の
酵素をそれぞれ示している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ネオマイシン、カナマイシン耐性の遺伝子を内部に
    備え、その分子量が約3.0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N1株
JP57157369A 1982-09-09 1982-09-09 ネオマイシン、カナマイシン耐性プラスミドを保有する新規な微生物 Expired JPS5945354B2 (ja)

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