JPS5978691A - 高度好熱菌に由来する新規なプラスミド - Google Patents

高度好熱菌に由来する新規なプラスミド

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JPS5978691A
JPS5978691A JP57189527A JP18952782A JPS5978691A JP S5978691 A JPS5978691 A JP S5978691A JP 57189527 A JP57189527 A JP 57189527A JP 18952782 A JP18952782 A JP 18952782A JP S5978691 A JPS5978691 A JP S5978691A
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星野 貴行
Noboru Tomizuka
冨塚 登
Takayuki Ikeda
池田 隆幸
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5.4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
系で広く研究が行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、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
,F..タナカ,T.アンドサカグチ,K.J.Gen
.Microb.,104,193−199(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(pTT1)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,6,1−6(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。その結果ス
トレプトマイシンに耐性を示したサーマス・■■バスか
ら分子量約5.4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、分子量がやや小さくしかも数種の制限酵素による
接断点を特異的に有している(以下、本プラスミドをp
NHS212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。
MluIハミクロコッカス・ルテウス由来の酵素、Bg
lIIはバチルス・グロビギイ由来の酵素、PstIは
プロビデンシア・スチュアルティイ由来の酵素を示す。
以下、これまでに報告されているリーマス属細菌、即ち
高度好熱菌由来のプラスミドとの相違点を表に示す。
表 高度好熱菌由来のプラスミド 表から明らかなように、pNHS212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pNHS212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pNHS212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
比べてやや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pNHS212は図からも明らかなように、Mlu
I、BglII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pNHS212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、醗酵工業における冷
却コストの節減が達成されよう。
また、耐熱性、対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。
pNHS212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(ディフコ・イーストエキストラクト
0.4%、ポリペプトン(大五栄養)0.8%、NaC
l0.2%)により対数増殖後期まで増殖させて得た菌
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、リーマス・フラバスTS21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
HS212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) 静岡県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(大五栄養)0.8%、NaCl0.2%)100m
lに加え70℃で約18時間震盪培養後、ストレプトマ
イシン(20μg/ml)を含むリーマス寒天平板上で
生育したコロニーの一つからリーマス・フラバスTS2
1株微工研菌寄第6752号)が得られた。
実施例2 プラスミドpNHS212ノサーマス・フラバスTS2
1株からの分離 サーマス・フラバスTS21株(微工研菌寄岱752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(大五栄養)0.8%、NaCl0.2%、
pH7.5)に接種し70℃で16〜18時間震盪培養
する。
この培養液を1lのストレプトマイシン20μg/ml
を含む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,5mMEDIA,100mMNaCl pH
7.5)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
/ml)を2ml、0.25M−EDIA(pH80)
4mlを加え、0℃で10分間静置、続いて37℃に1
0分間保温する。この細胞混合液に2mlの10%SD
S、5mlの5M−NaClを加え4℃に15〜18時
間静置する。これを28000rpm,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分の遠心で沈殿を得
る。この沈殿を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.
62に調整する。この試料を38000rpmで30〜
40時間、平衡密度勾配遠心する。生じたプラスミドD
NA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,1mMEDIA,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pNHS212と分子量約3.1メガダルト
ンのpNHS211及び分子量約10メガダルトンのp
NHS213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(BRI社製)による電
気泳動に供し、生ずるpNHS212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pNH
S212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0.5mMEDTAを含む20m
MTris−HCl緩衝液(pH8.0)を加え、37
℃に移し保温する。これに当量の0.1MTris−H
Cl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、3
M酢酸アンモニウム溶液を1/10容加え、3用のエタ
ノールによりエタノール沈殿を行う。選られた沈殿をT
ENに溶解してプラスミド溶液とした。
pNHS212の特性決定の手順 pNHS212の分子量は、その超らせん構造(sup
ercoiled structure)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)、ColIIDNA(4.2md)及びラムダ
DNAのHindIII分解断片(14.6、5.84
、4.05、2.67、1.30、1.17、0.34
md)、ラムダDNAのEcoRI分解断片(13.7
、4.74、3.73、3.48、3.02、2.13
md)、φ×174DNAのHaeIII分解断片(0
.836、0.666、0.539、0.373、0.
192、0.174、0.167、0.145、0.1
20、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
沈殿によってDNAを沈殿させ、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、水平ゲル電気泳動層によってゲル長さ1
cm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pNHS212と他のものでは前述のよう
に明らかに異なっており、pNHS212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pNHS212の制限酵素開裂地図を示し、図中
のMluIはミクロコッカス・ルテウス由来の酵素、B
GlIIはバチルス・グロビギイ由来の酵素、PstI
はプロビデンシア・ス■■アル■■■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5.4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なプ
    ラスミド。
JP57189527A 1982-10-28 1982-10-28 高度好熱菌に由来する新規なプラスミド Expired JPS6037B2 (ja)

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