JPS60156389A - 高コピ−数プラスミド及びその製造方法 - Google Patents

高コピ−数プラスミド及びその製造方法

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JPS60156389A
JPS60156389A JP59191860A JP19186084A JPS60156389A JP S60156389 A JPS60156389 A JP S60156389A JP 59191860 A JP59191860 A JP 59191860A JP 19186084 A JP19186084 A JP 19186084A JP S60156389 A JPS60156389 A JP S60156389A
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plasmid
production
gene
repressor
dna
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JP59191860A
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イメレ ボロシユ
パール ベネテイアネル
ジオルジイ ポースフアイ
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Richter Gedeon Nyrt
Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar Nyrt
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Richter Gedeon Nyrt
Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar RT
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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
    • C12N15/67General methods for enhancing the expression
    • C12N15/69Increasing the copy number of the vector
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

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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】 (産業上の利用分野) この発明は、プラスミドベクター、並びにその製造及び
使用に関し、さらに詳しくはこの発明は、高コピー数を
有するプラスミドベクター、並びにその製造及び使用に
関する。
(従来の技術) いわゆる遺伝子操作技法、又は言い換えれば遺伝子工学
は、医療的に有用な生成物の製造において増々重要にな
りつつある。この技法の好ましい方式に従えば、所望の
医薬として活性な生成物の生産をコードする遺伝子断片
がベクター、例えばプラスミドに挿入され、組換「雑種
」プラスミド分子が得られ、次にこの分子が適当な微生
物を形質転換するために使用される。次にプラスミドが
細菌性宿主と共に復製され、そして挿入された遺伝子が
機能する。遺伝子生成物の量は、翻訳及び転写の強度、
細胞内での遺伝子生成物の分解、並びに遺伝子すなわち
遺伝子を担持するプラスミドのコピー数に依存する。従
って、細胞中でプラスミドのコピー数を増加することに
成功すれば、外来性遺伝子のコピー数の増加を介して遺
伝子生成物の量の実質的な増加が得られる。(遺伝子操
作技法に関しては、米国特許出願束4.257224号
明細書を参照のこと。) (発明が解決しようとする問題点) この発明は、公知のプラスミド及び広く使用されている
プラスミドに比べて、細胞当り実質上高いコピー数を有
するプラスミドベクターを提供することを目的とする。
最も広く使用されているプラスミドの1つはpBR32
2であり、このプラスミ ドはBoyer等(Gene
、2.95−133 (1977))により初めて造成
された。現在まで、発明者等はこのプラスミドについて
最も徹底的な科学的知識を有しており、そして遺伝子ク
ローニング法のほとんどがこのプラスミド又はその誘導
体を用いて行われているので、本発明者等は、この実験
の出発材料としてこの物質を使用した。pBR322の
yrr造は5utcliffe (’O8HSymp、
 Q、uant、 Biol。
丑、77−90(1979))により決定されており、
第1図に示す。このプラスミドは4362bp の分子
長を有する。該プラスミドの複製はヌクレオチド253
6において逆時計方向に出発シ、そしてその2111胞
当りコピー数は一般に20〜5゜の間である。コピー数
は複雑な制御機構により制?、IIされる(Plasm
id9,1.(1983))。ヌクレオチド2978及
び3081の間の断片が、蛋白質をなんらコードせずそ
して比較的高頻度で時計方向に転写される低分子fff
lRNAの合成ご担当する。この低分子量Ruhはプラ
スミド複製の負の制御因子(レプレッサー)である。
この発明は、プラスミド復製のレプレッサーの生産を担
当する遺伝子区画に該遺伝子のこの機能を害する変異を
与えることによってプラスミドのコピー数を実質上増加
することができると言う認識に基礎を置いている。
発明者等の研究室において、第1の高コピー数プラスミ
ド(pH01)は、プラスミドpER3,22の11!
oo R工及びBamH工切断部位間に外来性DNAを
含有するampr、 tet8表現型プラスミドを用い
る実験において、約5000の独立のプラスミドから成
る組換体の集団を分析する間に分離された。
プラスミドpno1を含有する細菌細胞から、他の組換
分子を含有するクローンからよりも約20〜30倍多く
のプラスミドDNAが増幅 (amplifioation )を伴わないで同じ方
法によって分離された。F、コリ(’に、 coli 
) HEl 01 (pro−、1eu−、thi−、
1ac−、str 、 r−m−rrulol−、re
oA−) 〔Boyer、 H,W、等、:J、Mol
Blol、旦、459−472(1979))株、06
00 (rk−、mk−、thi−、thr−、1eu
−、1ac−)(Boyer、 H,W、等、前掲3株
、ID8800(sup E!、 sup F、 ha
d S″″、 met−、laa ZM 15 。
rec A56)(Murray、 N、E、等: M
o1. gem。
Gonet、 15[] 、 53−61 (1977
) ) 株を用いてプラスミドを反復して形質転換した
場合、各場合に多量のプラスミドを含有するampr、
 tet8クローンが生じた。pBRプラスミドより2
0〜30倍多いコピー数の増加の理由として、発明者等
はプラスミドDNA中の遺伝的変化を予想した。
高コピー数を生じさせる変異の同定 プラスミドpH01を制限エンドヌクレアーゼEaoR
工及びPru TIで消化し、そして次に単鎖末端i、
dNTP基質の存在下で、DNAポリメラーゼ■酵素の
に10nov亜断片により満たした。こうして得られた
平滑末i7i:有するDNA分子?、ポリヌクレオチド
リガーゼ酵素により環化し、そしTHE I D 1細
胞に形質転換した。アンピシリン含有培地上に増殖した
コロニーからプラスミドDNA部分4p L、そして多
量に分解することができるDNAサンプルを、制限エン
ドヌクレアーゼ1nco R工、Pvu■、及びBsp
 R工で消化した後、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により分析した。ざらに
検討するために選択されたプラスミドIIHO81(第
2図)は、酵素Pffu ITによっては消化されず、
そしてEco R工によりM’Jk化された。このプラ
スミドの全分子ff1(2,3kb)、及びBsp R
工 を用いる分解により得られた断片の大きさく587
,457゜434.267.240.80・・・・・・
bp )を基礎にして、プラスミドpH081は、pB
R522のヌクレオチド2069と2の間に、高コピー
数のために機能する変異を有する区画を有することが確
立された。この変異は、使用した酵素により生成する断
片のサイズを基礎にして検出することはで。
きない。変異の位置を決定するために、pOH81を制
限エンドヌクレアーゼPst I及びTaq ■ で消
化することにより得られた1030bl:lDNA断片
、pBR322を酵素Pst ■及び0IILI で消
化することにより得られた7 8 Q bp D N 
A断片、pBR329を酵素Taq ■で消化すること
により得られた218bpDNA断片を分解した。3種
類のDNA断片を等モル比率で混合し、これらをポリヌ
クレオチドリガーゼにより連結し、そしてこの連結物に
よりHEIDI細胞を形質転換した。アンピシリン含有
培地上に増殖した単一クローンからプラスミドD N 
A’を分離した。これらのプラスミドは高コピー数表現
型を示した。プラスミドDNAを制限エンドヌクレアー
ゼで消化することにより、これらのプラスミドが、由来
を異にする3個の全く異る断片により形成され、得られ
たプラスミドにおいてβ−ラクタマーゼ涜伝子の中央部
はpB1322由来のものであり、複製開始点ご含有す
る領域はプラスミドpBR329に由来し、そしてpH
081から分離された断片はβ−ラクタマーゼ遺伝子の
末端部分のほかに高コピー数をもたらす変異を含有する
ことが確立された。従って、変異は、プラスミドpBR
322のヌクレオチド2576(TaqI)及び361
2(pat ■)の間に形成されたものと結論された。
この領域のヌクレオチド配列を決定し、そして公知のp
ER322配列と比較した。この比較により、G−+T
)ランジション(G=デスオキシグアニル、T−チミジ
ル)がヌクレオチド3074に生じたことが示された〔
これは、相補DNA鎖におけるO+A )ランジション
(0=デスオキシシトシル、A=デスオギシアデニル)
に対応する〕。
結果として生ずる点変異により、レプレッサーRNAの
転写の停止が損傷され、そしてもはや複製のレプレッサ
ーとして機能することができない高分子量のRNAが合
成される。レプレッサー機能の停止が冒いコピー数をも
たらす。この自然釣魚変異(これは意図的に形成するこ
ともできる)により、プラスミドの細胞当りコピー数か
もとの値に対して約20〜30倍に増加(約1000)
することができる。この点変異により、I)BR322
と同じ複製領域を有する任愈のプラスミドのコピー数を
実質上増加することができる。
しかしながら、()−+’l’点変異全変異するもとの
プラスミドpBR322はもはや生存できないことが見
出された。すなわち、高コピー哲のために、抗生物質耐
性(Apr=β−ラクタマーゼ、Tcr=膜蛋白質)を
決定するプラスミドの遺伝子において膜蛋白質の合成が
増加し、そして後者(テトラサイクリン耐性を担当Tる
膜蛋白質)が、増加した量において細胞にとって致命的
である。同じ問題が、もとのテトラサイクリン耐性遺伝
子を変化を受けない形で含有するプラスミド−pBR3
22のすべての高コピー数誘導体の場合に観察される。
発明者等は、前の実験においてこの問題に直面しなかっ
た。プラスミドpBR322のBan H工部位及びE
ao R工部位の間に外来性DNA断片がクローニング
され、そしてこの方法によってテトラサイクリン耐性遺
伝子が不活性化されたプラスミドを使用したからである
。従って、生存可能な高コピー数プラスミドを得るため
には、pBR322又は同じ複製開始点を有するその誘
導体を、テトラサイクリン耐性遺伝子の機能を不活性化
し又は抑制することによって変性しなければならない。
従って、この発明の好ましい態様に従えば、pBR32
2又は同じ複製開始点を含有するその誘導体から誘導さ
れた新規なプラスミドが提供され、このプラスミドは、
テトラサイクリン耐性遺伝子を含有せず、又は該遺伝子
を不活性化された形、もしくは穏和な機能を有する変性
された形で含有し、ぞしてレプレッサーRNAをコード
する遺伝子区画にレプレッサー生産を変性する点変異を
含有することを特徴とする。
この発明のさらに好ましい態様に従えば、プラスミドD
NApBR322又は同じ複製開始点を有するその誘導
体中の3074位(I)BR322の番号による)の塩
基対aOを、制御された点変異により、又は後で記載す
るpHOプラスミド中のこの点変異を含有しない区画の
代りに、この点変異を含有するが他は同一である区画を
導入することにより、TAで置き換える。
上記のように、pBR322又はその誘導体をモデル物
質として使用する場合、テトラサイクリン耐性遺伝子が
完全に欠失しているか、またはその機能が不活性化もし
くは抑制されている出発プラスミドの誘導体上にGO→
TA点変異を形成しなければならない。ここで「抑制さ
れている」とは、テトラサイクリン耐性を担当する膜蛋
白質の生産をコードする遺伝子が減少した蛋白質生産を
指令するように変性されていることを意味する。好まし
い態様に従えば、テトラサイクリン耐性を枦当するDN
A、又はpBR322の復製開始点までの全領域を除去
し、そして所望により合成的に得たポリリンカーにより
置き換え、こうして、プラスミドに導入された追加の制
限エンドヌクレアーゼ消化部位に基いて、得られたプラ
スミドの利用の可能性を実質的に拡張する。
624の造成 上記の実験において得られたプラスミドをさらに形質転
換する間に、pH081プラスミドにポリリンカーを挿
入し、種々の制限エンドヌクレアーゼによって形成され
たDNA断片の挿入に適するそして細菌アルカリホスフ
ァターゼにより脱燐酸化し、プラスミドDNA断片(5
eed、 E、 :Nucleic Ac:14 Re
5earch 11.2427−2446(1983)
)と連結し、そしてこの連結物を用いてE、コリHB1
01 細胞を形質転換した。
Ap耐性細菌コロニーから、プラスミドDNAを分離し
、そしてIcoR工及びPstI制限エンドヌフレアー
ゼで消化した後にゲル電気泳動により分析した。さらに
検討するため、EQOR工により2300 bp断片と
110bp断片とに切断され、そしてPst i によ
って1580 bp断片と820bp 断片とに切断さ
れるプラスミド(pH014゜第3図)を選択した。こ
のプラスミドから、E!c。
R工部位1個のみを含有するプラスミドpH0312を
次のようにして遺勲した。プラスミドを制限エンドヌク
レアーゼEam H工で消化し、そして得られた線状分
子をHlnf ■酵素により部分的に消化した。DNA
断片を1.2%アガロースゲル中で分離し、そして20
10bp断片を分離した。酵素BamH工及びHlnf
 ■による消化に基いて短細部分を含有する分子末端を
、酵素DNAポリメラーゼIのKlenow亜断片を用
いて平滑末端に転換し、そしてT4誘導ポリヌクレオチ
ドリガーゼにより再環化した。さらに操作するため、エ
ンドヌクレアーゼEamHIによっては切断されないが
EaoRIにより線状化されそしてHlnf ■で消化
した場合、に1495bp断片及び5161:II) 
断片を生成するプラスミドpOH312(第4図)を選
択した。平滑末端を有するDNA断片をクローニングす
るのに適する多コピー数ベクターを遺勲するために、プ
ラスミドベクターpH0132を制限エンドヌクレアー
ゼ1caoR工及びHlnd l’l’[で消化し、そ
して1980 bp 断片をアガロースゲルから分離し
た。
次に、この断片を、酵素Bco R工及びHlnb ■
で消化したプラスミドπAN7(seed、B、:Nu
cleic Aaias Re5earch、 11 
、2427−2446< 1983))のDNAと混合
し、そしてこれらの分子をポリヌクレオチドリガーゼに
より連結した。この連結されたプラスミドを用いてE、
コIJHB101細胞を形質転換し、そして1つのAl
l+耐性細菌クローンからプラスミドDNAを分離した
。こうして調製されたプラスミドDNA(pH0624
,第5図)は、Ola ■ 部位を有しないが、プラス
ミドpH312と異なり、制限エンドヌクレアーゼSm
a I、 Sal T、)lびBaa H工により線状
化することができる。
(相対的コピー数) pHOプラスミドの相対的コピー数を決定するために、
組換pBR322から誘導された種々のサイズのプラス
ミド、及び同じサイズの高コピー数誘導体を含有する1
、フ1JHE101を、同一濃度まで増殖せしめた。得
られた懸濁液の同一量から、増幅を伴わないで、Bir
nboim及びDoly(Nucleia Aoids
 Res。7,151s−151(1979))に記載
されている方法に従ってプラスミドDNAを分離した。
DNA標品からのサンプルを、5,10,15,20,
25. 30゜40、及び50倍稀釈において、アガロ
ースゲル上で電気泳動にかけた。高コピー数プラスミド
、及びその正常コピー数対応物(同じ分子風を有する)
を同時に試験した。実験結果は、pHQ プラスミドの
コピー数が、対応する「正常コピー数」pBR322誘
導体のそれに比べて約20〜30倍多いことを示した。
絶対的コピー数 pH07’ラスミドの絶対的コピー数を、プラスミド含
有細胞のDNAを生体内においてラベルし、そして分離
されたプラスミドDNAと染色体DNA中の放射能の比
率を測定することによって決定した。この方法により、
pH0514と同じサイズ(Mw= 1. /)X 1
0 ドルトン)を有するプラスミドのコピー数が約10
00/細胞(染色体の分子1i1 =2X 10 ドル
トン)であることが見出された。
細胞の全DNA含量の60〜65%がプラスミドDNA
であった。D N Aを生体内ラベルするために、プラ
スミド企、0.5%のカザミノ酸(ディフコ)、0.5
%のグルツース、1μW/mlのビタミンB1+ 1 
mMのMgSO4,2p!ir/ mlのチミジン、2
50 pff /meのアデノシン及び0.4 mBq
/mlの〔3H〕−チミジン(888tBp/ミリモル
、Ohemapol、 Prag 〕を補充したM9培
地上で培養した。
プラスミド含有細胞を、Womble等〔J。
Eaoteriol、 150 (1977) )の方
法に従って消化した。染色体DNA及びプラスミドDN
Aを、2ml中に増殖した細菌懸濁液からの細胞溶解物
の臭化エチジウム/塩化セシウム平衡密度勾配遠心(O
D5.。=4〜5,45000rpI111ベックマン
タイプ650−ター、40時間、20C)により相互に
分離した。
増加したコピー数を第6図及び第7図に示す。
第6図Gこ、臭化エチジウム/アガロースゲル電気泳動
による分離後の、pER322由来のAN;l r。
TCs組換プラスミドのDNAに対応するスポットを示
す。すべてのサンプルは、プラスミド含有HB101細
胞の同じ量から、同じ方法により調製した( Birn
boim及びDoly、 Nuclsic Aci+1
sRes、7.1513−1523(1979))。
サンプル1〜2、及び4〜6は、p、BR322の11
naoR工及びEamH工切断部位に、1.5〜2.O
kbの外来性DNAを含有する組換プラスミドである。
サンプル3は、高コピー数のために機能する変異を含有
する同じサイズのプラスミド(pH01)である。
第7図に、臭化エチジウム/塩化セシウム勾配遠心によ
り分離した後の、プラスミドp715含有E8コリHB
101細胞のDNA(サンプルA)、及びプラスミドp
H0314のそれ(サンプルB)のスポットを示す。(
プラスミドp715はpH0314と同じ構造を有する
が高コピー数のために機能する変異を有しない。)第7
図の写真は、遠心外IIIによりプラスミドD’NA及
び染色体DNAを分離した後に、DNAを収容した遠心
チューブのU、V照射の下で撮彰した。写真に明らかに
示されているように、正常コピー数プラスミドを含有す
る細胞から得られたDNA(サンプルA)においては、
プラスミド含有低ストライブが完全に欠落している。他
方、同一の方法により同量の細胞から得られたpH03
14プラスミドDNAは、該プラスミドの実質的に増加
したコピー数のために、染色体DNA含有ストライブの
下方に広いストライブを形成する。
実験において使用した材料及び技法 細菌株及びプラスミド= p B R322a m I
’ ”+tetr(Bolivar、 ?、等: Go
no 2.95−113(1977) ) ;1;+E
R329ampr、ahlr、tetr(0ovaru
bbias、 I+、、 Bolivar、 ?、: 
Gem5.17゜79−89(1982))。
πvX及びAN7プラスミドDNA標品は、工n5ti
tute of B、iochemistry、Bio
logicalResearch 0entre of
 the Hungaria:nAcademy of
 SciθmQeF3.スチェゲド、ハンガリー (5
eed、 B、 : Nucleic Ac1ds R
e5earch。
11.2427−2446(1983))において調製
された。
使用した制限エンドヌクレオチドキナーゼ、T4誘導ポ
リヌクレオチドキナーゼ、及びポリヌクレオチドリガー
ゼ標品は、工n5titute ofBiochemi
stry、 Biological Re5earch
Oenter of the Hungarian A
cabemy ofSciences ;スチェゲド、
ハンガリー、において、公表されている精製法(Rob
erts、 R9J、NucleicAo、ls Re
5earch 11 、r135−r137(1983
);Murray、 N、 E、等: 、ToMol、
 Biol、 132 、 493−505 (197
9) ; Panet、 A、等:Bioohemis
try、 12 、5045−5050(1973))
に従って調製された。酵素DNAポリメラーゼ■のKl
enow断片はニューイングランドビオラズス(New
 England Biolabs )製品であり、細
菌アルカリホスファターゼ(BAP)はウォーシントン
(Worthington )により製造された。
〔γ−32P ) A T P (Hungarian
工5otop工m5titute、ブタペスト)は22
TBq/mMの比活性を有していた。
YTB培地(Mi 1ler、 、T、 H,II;x
periments土n Mo1ecular Gen
etics、0old SpringHarbor L
aboratory、ニューヨーク(1972))は1
0P/−1aのバタトトリプトン(ディフコ)、51/
2のパクト酵母エキス(ディフコ)、及び5グのNaO
]−を含有する。YTAプレートを調製するためには、
YTB培地に15!?#?のバクトアガー(ディフコ)
を補充した。
プラスミドDNAを分離するために、適当なプラスミド
を含有する細菌株HB101.0600、及びE工18
800を、100μy/ralのアンビシリン(ファル
マキム、ソフィア)を含有するY’TB培地に増殖せし
めた。各非−pHo プラスミドを分離する前に、OD
 6o o nm 0.7〜0,8において170μy
/ml のり四ラムフェニコールを添加し、そしてさら
に10〜12時間振とうした。高コピー数(pHo )
プラスミドは、増幅を伴わないで定常期まで増殖した培
養細胞から分離した。調製的量においてプラスミドDN
Aを分離する場合、(pHGプラスミドの場合は50〜
100mA!の細菌培養物から、そして他の誘導体の場
合は1〜3沼の培養物から)、Olewell及びHe
11nski [J、 Bacteriol、、110
.1135(1972))の技法に従って透明な溶解物
を調製し、そしてプラスミドDNAをセファクリル51
000(ファルマシア)のカラムにより精製した。分析
目的でプラスミドDNAを分離する(1.0〜1.5 
mlの細菌培養物から)ためには、Birnboim及
びDo lyにより開発されそしてり、工sh−Hor
owichにより改良された酢酸カリウム法(Mani
atis、 T、等、Molecularolonin
g 、 0014 Spring Harbor I+
aboratory。
ニューヨーク(1982))を使用した。
制限エンドヌクレアーゼによるDNAサンプルの分解は
、ニューイングランドビオラプスにより推奨された反応
条件下で行った。
単鎖末端を有するDNA断片を平滑末端を有する断片に
変形するためには、制限酵素で分解した後のDNAをア
ルコールにより沈澱せしめ、そして次に、50 mMの
Trys−Hot、 pH74,7mMのMg、O12
,1mMのジチオスレイトール、0.1mMのdATP
、 0.imMのdOTP、 0.1mMのcl()T
P、 0.1mMのTTPを含有する緩衝液(最終体積
10〜20μ)、DNA濃度濃度2御0〜250溶解し
た。次に、溶液を、1〜2UのDNSポリメラーゼ■K
lenow断片と共に37t)’にて15分間インキュ
ベートした( Maniatia, T.等:Mo1e
cular Oloning, 0old Sprin
g HarborLaboratory,ニューヨーク
(1982))。
接着末端を有するDNA断片を連結するために使用する
反応混合物(30〜40μ.、e)には、0、 5 〜
1. 0μmのDNA,66mMのTris−HQt(
pH7.6)、5mMのMgO12 、 5 mMのジ
チオスレイトール、1mMのATP,及び1UのT4誘
導ポリヌクレオチドリガーゼを含有せしめた。連結は、
14tZ’にて2〜3時間行った〔λ(aniatis
 、 T 、等= Mo1ecular Olonin
g, Co1d Spring HarborLabo
ratory,ニューヨーク(1982))O 平滑末
端を有する断片は、3 0 〜4 0 py/ml (
7) DNA。
25mMのTris−He4( pH7.4 )、5m
MのMg012。
5mMのス6ルミジン、1mMのATP,10μm/M
のBSA(シグマ、タイプ■)を含有する緩衝液中で連
結した。反応混合物に4〜6■のT4誘導ポリヌクレオ
チドキナーゼを加え、そして14tZ’にて8〜12時
間インキュベートした( Maniatis等, Mo
1ecular Oloning, O’oldSpr
ing Harbor Laboratory, 二.
−ヨーク(1982))。
DNA断片のゲル電気泳動は、Helling 等によ
り記載された方法(J. Virol.14. 123
5(1974))に従って、水平電気泳動装置中で0、
8〜2.0%アガロースゲル(シグマ、タイプ■)にお
いて行った。ポリアクリルアミドゲル電気泳動(1%及
び8%の1鮎の厚さの垂直ゲルを使用)はManiat
is等の方法( Biochemistry, 14 
3787−3794(1975))に従って行った0 アガロースゲル及びポリアクリルアミドゲルがらDNA
断片を分離するために、Winberg 等により開発
された技法( DInAE紙を用いる)〔Nuclei
c Ac1ds Res.旦,253−264(198
0))を使用した。
細菌株HB101,06oD,及ヒl!!D8800f
7)形質転換のためのコンピテント細胞は、Mande
l及びHlga ( 、T, Mol, Biol, 
53, 154( 1970 )により報告されたいわ
ゆるO a O t2法により調製した。
D’NA断片の5′末端の脱燐酸、ポリヌクレオチドキ
ナーゼ及び〔γ−32P)ATPを用いる末端のラベル
、及びヌクレオチド配列の決定はMaxam及びG11
bert ( Methods E:nzymol. 
65。
499(1977))により記載された方法により行っ
た。
この発明のプラスミドの内、pBR322と同じ複製領
域を有し、複製のレプレッサーとして機能する小RNA
の遺伝子中に()−+ T点変呉を有し、そして (α)遺伝的選択マーカーとしてpBR322のアンピ
シリン耐性遺伝子を含有し、そしてテトラサイクリン耐
性のための遺伝子が欠失又は不活性化されており、ある
いは (h) 11伝的選択マーカーとしてプラスミドのアン
ピシリン耐性遺伝子及びテトラサイクリン耐性遺伝子を
含有し、そしてテトラサイクリン耐性遺伝子の転写が天
然のプロモーターより弱い変異プロモーターから、又は
外来性プロモーターから行われる高コピー数プラスミド
ベクターが特に好ましい。
第3,4.及び5図に示すプラスミドは、この発明の高
コピー数プラスミドの好ましい代表例であって、次のよ
うな特徴を有する。
16複製のレプレッサーとして機能する低分子量RNA
′?i:コードする遺伝子の構造変化の結果として、複
製が抑制解除され、従って細胞内でのコピー数が実質的
に増加し、そして約1000(細胞の全DNA含量の約
65%)となる。この高コピー数は、宿主細胞として使
用された亘、コリ細胞に影響を与えない。
2、 この一連のプラスミドは多数の制限エンドヌクレ
アーゼの切断部位を含有し、従ってこれらの個々の酵素
により、これらの組合わせにより、又は同じ末端を生成
する他のエンドヌクレアーゼにより消化されたDNA断
片を、これらのプラスミドに容易に挿入することができ
る。
この発明の好ましいプラスミドにおけるクロー及びこれ
らの部位の任意の組合わせ; pH0312: o1a■、 H1nd/[、Xba 
I、 Bgl■。
ICa oR工、及びこれらの部位の任意の組合わせ; pH0624:EaoR工、 Hlndm、 BamH
工、 Xba■、 B11Tl。
Sma I、 (XmaI) 、Sal L 及びこれ
らの組合わせ。
3、 好ましいpHOプラスミドのサイズは、出発TI
BR322のそれよりも相当に小さく、第3゜4、及び
5図に示したプラスミドは、それぞれ2405bp、2
010bp、及び20’15 bpである。細胞内おほ
とんどのベクタープラスミドのコピー数は該プラスミド
のサイズに反比例するから、上記のことは有利である。
遺伝子クローニング実験において、より小さいベクター
を使用することにより、より大きな遺伝子をクローニン
グすることができる。
4、 これらのブラスミl゛は、遺伝曲選“択マーカー
としてもとのpBR322のアンピシリン耐性遺伝子を
有する。
5、 これらは、もとのIIBR322の複製開始点を
含有する。
この発明の他の観点に従えば、高コピー数ベクターの製
造方法が提供され、この方法は、プラスミド複製のレプ
レッサーの生産を担当する遺伝子区画に、レプレッサー
の生産を変える変異を形成することを含んで成る。
この発明によって提供される方法の好ましい態様に従え
ば、レプレッサーの生産を変える点変異を、テトラサイ
クリン耐性が不活性化されており又は抑制された機能を
示すpBR322の誘導体又は同じ複製領域を有する他
の任意のプラスミドのレプレッサーRNAコード遺伝子
区画に形成し、そして所望によりテトラサイクリン耐性
のための膜蛋白質の生産を担当するDNA区画P、1又
は複数の段階において合成ポリリンカーDNAにより置
き換える。
前記のように、麦類は好ましくは′5074位(pBR
322のもとの番号に従う)における() −+ T点
変異である。
テトラサイクリン耐性により惹起される問題を除去する
ために使用することができる幾つかの代替法が存在する
。可能性に従えば、テトラサイクリン耐性のための膜蛋
白質の生産を担当するDNA区画を、1又は複数の重要
な制限酵素により切断され得る合成ポリリンカーにより
置き換える。この方法に変えて、外来性DNA断片をテ
トラサイクリン耐性遺伝子に挿入し、その機能を不活性
化する。他の可能性に従えば、テトラサイクリン耐性遺
伝子の転写を、ブロモーター領域における変異により、
又は天然ブロモーターを強くない転写を保証する「外来
性」ブロモーターで置き換えることにより低下せしめる
。これらすべての技法、及びその自明の変法はこの発明
の範囲に属する。
この発明の高コピー数プラスミドベクターは種々の利用
可能性を有し、例えば、対照試験、構造の確認、変彩、
トランスクローニング (transcloning)のために、任意のクロー
ン化区画の又は全キメラプラスミドを純粋な形で調製の
使用することができる。この発明のプラスミドを使用す
る場合、文献から知られる一般に使用されるプラスミド
の場合よりも相当少ない出発材料から同量のDNAを得
ることかできる。例示されたpHCプラスミドの場合に
は、pBR322から得られるのと同じ量のDNAを得
るために約20〜30分の1の出発材料が必要なのみで
ある。pHCプラスミドを担持する細菌の単一コロニー
から分離することができるプラスミドDNAは、3〜4
の制限分析のために十分である。1lの細菌培養物から
10mg以上の純粋なプラスミドが得られる。
宿主細胞がクローニングされた遺伝子の生成物の増加し
た量に耐えるならば、この発明のpHCプラスミドを使
用することによって任意の遺伝子生成物の合成を強化す
ることができる。最適な場合においては約20〜30倍
である。なぜならこの程度の遺伝子の増加が達成できる
からである。
ある場合には、他の因子の限定作用のために、この増加
の程度は幾分少ないであろう。
pHCプラスミドへのポリリンカー区画の挿入は、これ
らのプラスミドに高い柔軟性を付与する。
用いることができる切断部位が、遺伝子をクローニング
するのに適当でなければ、これらを合成アダプターによ
り置き換え又は他の断片によりクローニングに適当なも
のとすることができる。
工業的用途として、インシュリン、バソプレッシン等の
製造を挙げることができる。
この発明の説明に使用した実験は単に例示的なものであ
って、この発明の範囲を限定するものではない。例示し
た解決方法のほかに、この発明を実施するための多数の
その他の可能性が存在する。
例えば、酵素Fnu4HI及びTthiIIを使用する
ことによって、それぞれ21及び32ヌクレオチドを含
有する対応するDNA区画をもとのpBR322から切
り出し、G→T点変異を含有する対応する断片を化学的
に合成し、そして除去された断片の代りにpBR322
の分子に挿入することができる。
同様に、種々の合成ポリリンカーDNA断片を、テトラ
サイクリン耐性を担当する、部分的に又は完全に除去さ
れたDNA区画の代りに挿入することができる。
これらの、及び同様の解決方法、並びにこれらの方法に
よって得られるプラスミドはこの発明の範囲に属する。
プラスミドpHC312、pHC314及びpHC62
4は、1984年3月7日付で、NationalCo
llection of Microoganisms
(OKI、ハンガリー)に、それぞれNo.00279
、00280、及び00281として寄託された。
下記の微生物株及びプラスミドは、1984年7月25
日に、NationalCollection ofM
icroorganisms(OKI、ハンガリー)に
寄託された。
E.コリ HB101 00290 E.コリ ED8800 00291 E.コリ C600 00292 p.715 00293 pHC1 00294 pHC81 00295 πAN7 00296 πVX 00297
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスミドpBR322の地図であり;第2図
はプラスミドpHC81の地図であり;第3図はプラス
ミドpHC314の地図であり;第4図はプラスミドp
HC312の地図であり;第5図はプラスミドpH06
24の地図であり;第6図は各種のプラスミドの電気泳
動図であって図面に代る写真であり;そして第7図は、
プラスミドp715(A)及びpH0614CB)含有
E、コリHB101からのDNAの密度勾配遠心図であ
って、図面に代る写真である。 特許IBM人 リヒター ゲデオン ベジェセティ ジャール アール、チー。 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 福 本 積 弁理士山口昭之 弁理士西山雅也 図面のrp書 ”、、’: 1. 7 ’ り、、;2.Hl (内容に変更なし) 第3.1ざ1 第4回 第5゛1)″jI 第6図 第7図 手続補正書(方式) %式% )(1 Nj、l−ノビ−叔ゾ°)−(ミ ド及びイー17)製
、・2−ノア法3 、 ;iti、’、iレン・−する
−右手イ′lどの関(,1々 1、′l’N’l出1v
〔を入名称 リ)−ター ゲラ−4シ ベ、パ−丁十“
Jイ ンヤール了−1L−。チー。 ・1 、 (!、71己(1,!( 6、補止の対象 (1)願書の[出願人の代表者−1の欄1(2) 勿任
状 (3) l=ンl if+i 7、補庄の自答 (1”)(2) 別紙の通り (3)1ツ自triの浄ψF(自答に愛用なI、2)8
、添附前ね“Jの1−1峰 (i) 1iq11〜1舶書 1 liす(2)俗仔状
及び訳文 各Iiiす (3)洋書t!<: !ji’! 1 l(+li(“
D −L 中 書 1、jl。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 プラスミド複製のレプレッサーの生産を担当する
    遺伝子区画中に該レプレッサーの生産を変える変異を含
    有する高コピー数プラスミドベクタ0 2、 1)BR622と同じ複製領域を有し、そして複
    製のレプレッサーとして機能する小RNAの遺伝子中に
    G−>T点変異を有し、そして(α)遺伝的選択マーカ
    ーとしてプラスミドpBR322のアンピシリン耐性遺
    伝子を含有し、そしてテ(ラサイクリン耐性遺伝子は不
    活性化されており、もしくは完全に欠失しており、又は
    抑制された機能を有し、あるいは (h)遺伝的選択マーカーとしてプラスミドpBR32
    2のアンピシリン耐性遺伝子及びテトラサイクリン耐性
    遺伝子を含有し、そしてテトラサイクリン耐性遺伝子の
    転写が天然プロモーターより弱い変異プロモーターから
    、又は外来性プロモーターから行われる特許請求の範囲
    第1項記載の高コピー数プラスミドベクター。 3、pH0514、pH0312、及びpH0624で
    ある特許請求の範囲第1項記載のプラスミドベクター。 4、 プラスミド複製のレプレッサーの生産を担当する
    遺伝子区画中に該レプレッサーの生産を変える変異を含
    有する高コピー数プラスミドベクターを含有し、そして
    複製する微生物。 5、 プラスミド複製のレプレッサーの生産を担当する
    遺伝子区画中にレプレッサー生産を変える変異を形成す
    ることを含んで成る高コピー数プラスミドベクターの製
    造方法。 6、pBR322、その誘導体又はI)BR322と同
    じ複製領域を有する他のプラスミドの高コピー数誘導体
    の製造のために、テトラサイクリン耐性のための遺伝子
    を不活性化された形又は抑制された機能を示す形で含有
    するpBR322の誘導体又はこれと同じ複製領域を有
    する他の仕走、のプラスミドにおいて、レプレッサーR
    NAをコードする遺伝子区画中にレプレッサー生産を変
    える点変異を形成し、所望によりテトラサイクリン耐性
    のための膜蛋白質の生産を担当TるDNA区画を1又は
    複数段階において合成ポリリンカーDNAにより置き換
    えることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の方法
    。 Z レプレッサーRNAをコードする遺伝子区画の30
    74位(pBR322のもとの番号に従う)にG −)
     T点変異を形成する特許請求の範囲第5項又は第6項
    記載の方法。 8、e−+’r点変異を含有するプラスミドにおいて、
    テトラサイクリン耐性を生じさせる膜蛋白質の生産全担
    当するDNA区画を、1又は複数の制限酵素により切断
    され得るリンカ−DNAにより置き換え、あるいはテト
    ラサイクリン耐性機能を不活性化する外来性DNA区画
    をテトラサイクリン耐性遺伝子中に挿入し、あるいはテ
    トラサイクリン耐性遺伝子の転写を、プロモーター領域
    における変異により、又は天然プロモーターを、強力で
    ない転写をもたらす外来性プロモーターで置き換えるこ
    とにより抑制することを特徴とする特許請求の範囲第5
    項又は第6項記載の方法。
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