JPS5953837B2 - 高度好熱菌に由来する新規プラスミド - Google Patents

高度好熱菌に由来する新規プラスミド

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JPS5953837B2
JPS5953837B2 JP57189525A JP18952582A JPS5953837B2 JP S5953837 B2 JPS5953837 B2 JP S5953837B2 JP 57189525 A JP57189525 A JP 57189525A JP 18952582 A JP18952582 A JP 18952582A JP S5953837 B2 JPS5953837 B2 JP S5953837B2
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plasmid
thermophilic bacteria
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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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    • 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】 本発明は高度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に関するものであ
り、より詳しくはその分子量が約3.1メカ゛ダル1〜
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・ベクター系はほは゛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、とりわけ高度好熱菌の
宿主・ベクター系の開発研究は、これまで全く行なわれ
ていない。
しかも、ベクターの開発研究の基礎となるべきプラスミ
ドDNAの検索という点についても、高度好熱菌を材料
とした研究は以下の2報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、Fo、タナ力、T、アンド サカグチ、K、J、
Gen0M1crob、 、 104 、193−19
9(1978) (2)サーマス・サーモフィルスから単離されたプラス
ミド(pTTl)の物理的性状 エベルハード、M、 D、、バスクエズ、C0、バレン
ズエラ、Pl、ビキュナ、R,アンド ユデレヒック、
A、Plasmid、 6 、 1−6 (198
1)上記2報に記載されているプラスミドは、いずれも
その性質が不明ないわゆるクリプテイック・プラスミド
であり、またそれらの分子量も6メガダルトン程度とや
や大きい。
従って、このままの形でベクターとして利用する、或い
はこれらを素材としてベクター開発を行う事には、あま
りに困難が大きいものと考えられる。
そこで、本発明者らは、高度好熱菌より、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、しかも分子量の小さいプラスミドの検
索を行った。
その結果ストレプトマイシン耐性を示したサーマス・フ
ラバスから分子量約3.1メガダルトンのプラスミドを
単離する事に成功した。
このプラスミドは、前記の制限酵素開裂地図に示される
如く、分子量が小さくしかも数種の制限酵素による切断
点を特異的に有している(以下、本プラスミドをpNH
3211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。
Xba Iはキサントモナス・バドリイ由来の酵素、A
cc Iはアシネトバクタ−・カルコアセティカス由来
の酵素、Kpn Iはクレブシェラ・ニューモニア由来
の酵素、Hinc IIはハエモフイルス・インフルエ
ンザ由来の酵素を示す。
以下、これまでに報告されているサーマス属紐菌、即ち
高度好熱菌由来のプラスミドとの相違、壱を表に示す。
表から明らかなように、pNH5211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示すマー
カー)を有していることが必須である。
しかし、高度好熱菌の様に、その生育環境が栄養源に乏
しくしかも抗生物質が存在しない様な温泉である菌につ
いて考えた場合、薬剤耐性遺伝子等を有するプラスミド
を得る事は容易ではない。
従って、性質が不明のいわゆるクリプテイック・プラス
ミドに宿主染色体由来のマーカーを賦与するという方式
でベクター開発を行わなければならないであろう。
その際にpNH3211を利用すれば、極めて便利であ
るものと考えられる。
何故ならば、第1にpNH8211は高度好熱菌で複製
が可能なプラスミドであるからであり、第2には、他の
高度好熱菌由来の既知のクリプテイック・プラスミドに
比べて小さい分子量を有するという点から、本プラスミ
ドの必須領域、例えば複製開始点領域、複製に関与する
遺伝子等の解析が、他の分子量のより大きなプラスミド
よりも、容易に行えるという利点を有しているからであ
る。
更にpNH8211は図からも明らかなように、Acc
I、 XbaI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pNH3211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。
さて、本プラスミドをベクターとして異種の耐熱性を有
する遺伝子を好熱菌に導入すれば、醗酵工業に於ける冷
却コストの節減が達成されよう。
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応用が可能であり、工業プロセス
への応用が期待される。
pNH8211の入手は、本発明者らが温泉水中から新
たに分離した高度好熱菌、サーマス・フラバスTS21
株をサーマス培地(テ゛イフコ・イーストエキストラク
ト0.4%、ポリペプトン(大玉栄養)0.8%、Na
C10,2%)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、サーマス・フラバスTS21株は好気性のダラム
染色陰性の桿菌で、黄色々素を産出しDNAのGC含量
が約70%、生育至適温度が70℃の菌株であるがpN
H3211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。
本菌株はストレプトマイシン耐性株として温泉水中より
分離されたものである。
なお、本菌株は微工研菌寄第6752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) 静岡系の熱用温泉の温泉水的1mlをサーマス培地(デ
ィフコ・イーストエキストラクト0.4%、ポリヘプト
ン(大玉栄養)0.8%、NaC10,2%)100m
lに加え70℃で約18時間振盪培養後、ストレプトマ
イシン(20Mg /ml)を含むサーマス寒天平板上
で生育したコロニーの一つからサーマス・フラスバTS
21株(微工研菌寄第6752号)が得られた。
実施例 2 プラスミドpNH5211のサーマス・フラバスTS2
1株からの分離 サーマス・フラバスTS21株(微工研菌寄第6752
号)の生物学的に純粋な培養基から100m1のサーマ
ス培地(テ゛イフコ・イーストエキストラクト0.4%
、ポリペプトン(大玉栄養)0.8%、NaCl0.2
%、pH7,5)に接種し70℃で16〜18時間振盪
培養する。
この培養液を11のストレプトマイシン20μg /m
l)を含有するサーマス培地に接種し、70℃で5時間
培養する。
菌体を遠心によって集め、TES (20mMTris
−HCI 。
5mMEDTA、 100mMNaC1pH7,5)で
洗浄後菌体湿重量4g当り、10m1の25%シヨ糖含
有TBSに懸濁する。
リゾチーム(10mg/ml)を2m]。0.25M−
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、 5 ml
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O℃に静置、2200rpm
、2分の遠心で沈澱を得る。
この沈澱を15m1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 −HCl、 1mMEDTA、
20mMNaC1) t、、=透析する事によってプ
ラスミド溶液が得られる。
このプラスミド溶液はpNH3211と分子量約5.4
メガダルトンのpNH3212及び分子量約10メガダ
ルトンのpNH5213との混合物であるが、このプラ
スミド溶液を1.0%の低融点アガロース(BRL社製
)による電気泳動に供し、生ずるpNH8211に相当
するバンドを切り出してDNAを回収する事によって純
粋なpNH5211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培量の 0、5mMEDTAを含む5QmMTris−HCI緩
衝液(pH8,0)を加え、37℃に移し保温する。
これに等量(7)0.1MTris−HCI緩衝液(p
H8’、0)で飽和させたフェノールを加え混合、遠心
(3000〜5000rpm、5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エノ
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
pNH8211の特性決定の手順 pNH8211の分子量は、その超らせん構造(sup
ercoiled 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
泳動及びポリアクリルアミド・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 )、Co1EIDNA (4,2md)及びラ
ムダDNA(7) Hind III分解断片(14,
6,5,84,4,05゜2.67、1,30.1,1
7.0.34md)、ラムダDNA のEcoR1分解
断片(13,7,4,74,3,73,3,48゜3.
02.2.13md)、φX 174DNA(7)Ha
eIII分解断片(0,836,0,666、0,53
9,0,373,0,192,0,174゜0.167
、0,145.0,120.0.073.0.044m
d)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
溶解して行なった。
制限酵素は宝酒造及び、ベーリンガー・マンハイム社よ
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1cm当り1.5vの定電圧で15〜
17時間行なった。
ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動は、生化学工業社製
のポリアクリルアミド・ビスアクリルアミドを用い、5
%濃度30:1の架橋度のゲルによって垂直型スラブゲ
ル電気泳動槽により、ゲル長さ1cmあたり10vの定
電圧によって2〜3時間行った。
高度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pNH8211と他のものでは前述のよう
に明らかに異なっており、pNH3211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pNH8211の制限酵素開裂地図を示し、図中
のXba Iはキサントモナス・バドリイ由来の酵素、
Acc Iはアシネトバクタ−・カルコアセティカス由
来の酵素、Kpn ■はクレブシェラ・ニューモニア由
来の酵素、Hinc IIはハエモフイルス・インフル
エンザ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 分子量が約3.1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サーマス属菌由来のプ
    ラスミド
JP57189525A 1982-10-28 1982-10-28 高度好熱菌に由来する新規プラスミド Expired JPS5953837B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6122526U (ja) * 1984-07-13 1986-02-10 光洋機械産業株式会社 ペ−スト用のミキサ−
JPH0261605U (ja) * 1988-10-27 1990-05-08

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6122526U (ja) * 1984-07-13 1986-02-10 光洋機械産業株式会社 ペ−スト用のミキサ−
JPH0261605U (ja) * 1988-10-27 1990-05-08

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