JPS5978689A - 高度好熱菌由来の新規プラスミド - Google Patents

高度好熱菌由来の新規プラスミド

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JPS5978689A
JPS5978689A JP57189523A JP18952382A JPS5978689A JP S5978689 A JPS5978689 A JP S5978689A JP 57189523 A JP57189523 A JP 57189523A JP 18952382 A JP18952382 A JP 18952382A JP S5978689 A JPS5978689 A JP S5978689A
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星野 貴行
Noboru Tomizuka
冨塚 登
Furuyuki Ikeda
池田 降幸
Hiroyuki Narishima
成島 裕之
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    • 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
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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1.0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
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
、F.、タナカ、T.アンド サカグチ、K.J.Ge
n.Microb.、104、193−199(197
8)(2)サーマス・サーモフィルスから単離されたプ
ラスミド(pH1)の物理的性状 エベルハード、M.D.、バスクエズ、C.、バレンズ
エラ、P.、ビキュナ、R.アンド ユデレビック、A
.Plasmid、6、1−G(1981)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ィック・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
カナマイシン耐性を示したサーマス・フラバスから分子
量約1.0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、分子量が極めて小さくしかも数種の制限酵素によ
る切断点を特異的に存している(以下、本プラスミドを
pNHK101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。
BamH■はバチルス・アミロサクエファシエンス由来
の酵素、Kpn■はクレブシエラ・ニューモニア由来の
酵素、BstN■はバチルス・スナアロサーモフィルス
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細菌、即ち
高度好熱菌由来のプラスミドとの相違点を表に表す。
表から明らかなように、pNHK101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がベクターたり得える為には、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ィ
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pNHK101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pNHK101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ィック・プラスミドに
比べてはるかに小さい分子量しか有しないという点から
、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、はるかに容易に行えるという利点
を有しているからである。
更にpNHK101は図からも明らかなように、Kpn
■、BamH■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pNHK101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、その量産を図ることによって、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。
pNHK101の人手は、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TK10
株をサーマス培地(ディフコ・イーストエキストラクト
0.4%、ポリペプトン(五大栄養)0.8%、NaC
l0.2%)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TK10株は好気性のグラム
染色陰性の桿菌で、黄色々素を産生しDNAのGC含量
が約70%、生育至適温度が70℃の菌株であるがpN
HK101を保存する点では従来には認められない新規
な微生物である。本菌株はカナマイシン耐性株として温
泉水中より分離されたが、エリスロマイシン、ストレプ
トマイシンにも耐性を示し、アンピシリン、クロラムフ
ェニコール、ネオマイシン、テトラサイクリンには感受
性であった。
なお、本菌株は微工研菌寄第6750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) 静岡の熱川温泉の温泉水約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%、ポリペプトン
(五大栄養)0.8%、NaCl0.2%)100ml
に加え70℃で約18時間振盪培養後、カナマイシン(
10μg/ml)を含むサーマス寒天平板状で生育した
コロニーの一つからサーマス・フラバスTK10株(微
工研菌寄第6750号)が得られた。
実施例2 プラスミドpNHK101のサーマス・フラバスTK1
0株からの分離 サーマス・フラバスTK10株(微工研菌寄第6750
号)の生物学的に純粋な培養基から100mlのサーマ
ス培地(ディフコ・イーストエキストラクト0.4%、
ポリペプトン(五大栄養)0.8%NaCl0.2%p
H7.5)に接続し70℃で16〜18時間振盪培養す
る。
この培養液を1lのカナマイシン10μg/ml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−
HCl、5mMEDTA、100mMNaClpH7.
5)で洗浄後菌体湿重量4g当り、10mlの25%シ
ョ糖含有TESに懸濁する。リゾチーム(10mg/m
l)を2ml、0.25M−EDTA(pH8.0)4
ml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−NaCl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
0℃に静置、2200rpm、2分の遠心で沈澱を得る
。この沈澱を15mlのTESに溶解し、CsCl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38000rpmで30〜4
0時間、平衝密度勾配遠心する。生じたプラスミドDN
A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、20mMNacl)に透析す
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pNHK101と分子量約9メガダルトンのp
NHK102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(BRE社製)による
電気泳動に供し、生ずるpNHK101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pN
HK101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0.5mMDTAを含む50mM
Tris−HCl緩衝液(pH8.0)を加え、37℃
に移し保温する。これに等量の0.1MTris−HC
l緩衝液(pH8.0)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
ーテルによってフェノールを水層より除去した後、3M
酵素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TE
Nに溶解してプラスミド溶液とした。
pNHK101の特性決定の手順 pNHK101の分子量は、その超らせん構造(sup
crcoilcdstructure)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)、ColETDNA(4.2md)及びラムダ
DNAのHind■分解断片(14.6、5.84、4
.05、2.67、1.30、1.17、0.34md
)、ラムダDNAのEcoR■分解断片(13.7、4
.74、3.73、3.48、3.02、2.13md
)、φ×174DNAのHae■分解断片(0.836
、0.666、0.539、0.373、0.192、
0.174、0.167、0.145、0.120、0
.073、0.044md)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pNHK101と他のものでは前述のよう
に明らかに異なっており、pNHK101は従来認めれ
ない新規なプラスミドである。
【図面の簡単な説明】
図面はpNHK101の制限酵素開裂地図を示し、図中
のBamH■はバチルス・アミロリクエファシエンス由
来の酵素、Kpn■はクレブシエラ・ニューモニア由来
の酵素、BstN■はバチルス・ステアロリーエフィル
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. 分子量が約1.0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高度好熱菌由来の新規プラ
    スミド。
JP57189523A 1982-10-28 1982-10-28 高度好熱菌由来の新規プラスミド Expired JPS5953836B2 (ja)

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JPS5953836B2 JPS5953836B2 (ja) 1984-12-27

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