JPS61268185A - グルタミン酸デヒドロゲナ−ゼ産生遺伝子を含むdna断片 - Google Patents

グルタミン酸デヒドロゲナ−ゼ産生遺伝子を含むdna断片

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JPS61268185A
JPS61268185A JP60292584A JP29258485A JPS61268185A JP S61268185 A JPS61268185 A JP S61268185A JP 60292584 A JP60292584 A JP 60292584A JP 29258485 A JP29258485 A JP 29258485A JP S61268185 A JPS61268185 A JP S61268185A
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gdh
plasmid
dna fragment
gene
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JP60292584A
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Hirohiko Takeda
裕彦 竹田
Yukihiro Nakajo
幸博 中條
Sadao Isshiki
一色 貞夫
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • C12N15/77Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for Corynebacterium; for Brevibacterium

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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) 本発明は、グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のグル
タミン酸デヒドロゲナーゼ(Glutamatedeh
ydrogenase) (以下しばしばGDHと略す
る)産生遺伝子を含むDNA断片、および該DNA断片
を有する組換え体DNA、および該層換え体DNAを保
有する細胞に関する。グルタミン酸生産性コリネ型細菌
は、大量にL−グルタミン酸を生産することが知られて
いる。またその変異株は。
L−リジン等のアミノ酸やイノシン酸等のプリンヌクレ
オチドを生産することも知られている。
(従来の技術) 工業的に有用なグルタミン酸生産性コリネ型細菌に所望
の物質を大量に効率よく生産させるために、その細菌の
DNA組換え技術による育種改良が試みられている。上
記細菌のDNA組換え技術による育種改良の重要な要素
として、上記細菌のある特定の遺伝子を含んだDNA断
片がある。
グルタミン酸生産性コリネ型細菌の育種改良を行うため
に、今までに該細菌の次の様な遺伝子がクローニングさ
れている。
万円ら(昭和58年、日本醗酵工学会大会講演要旨集P
、284)はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタ
ム(Brevibactsrium lactofer
−mentum)のホモセリンデヒドロゲナーゼ(Ho
moserine dehydrogenase)遺伝
子をクローニングした。伊藤ら(日本農芸化学会昭和5
9年度大会講演要旨集P、431)は、ブレビバクテリ
ウム・ラクトファーメンタム(Brevibacter
iumlactofermentum)のホスホエノー
ルピルビン酸カルボキシラーゼ(Phosphoeno
lpyruvate carboxy−1ase)遺伝
子をクローニングした。勝亦ら(特開昭58−1267
89)は、コリネバクテリウム・グルタミクム(すD1
阻部μす肛d且組1μ徂)(ATCC21543)の5
−(2−アミノエチル)−システィン耐性を支配する遺
伝子とブレビバクテリウム・フラブム(Breviba
cterium flavum)(ATCC14067
)のアンスラニル酸合成酵素(Anthranilat
a 5ynthetase)遺伝子をクローニングした
。水上ら(日本農芸化学会昭和59年度大会講演要旨集
P、249)は、コリネバクテリウム・グルタミクム(
垣ユ朋加望皇1u註吐咀匡U)のATP−ホスホリボシ
ルトランスフェラーゼ(A T P−Phosphor
ibosyltransfarase)遺伝子をクロー
ニングした。佐野ら(特開昭59−210887)は、
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(ATCC
13869)のジアミノピメリン酸脱炭酸酵素(mes
o−2,6−diamino pimelate ca
r−boxy−1yasa)遺伝子をクローニングした
(発明が解決しようとする問題点) グルタミン酸は、他のアミノ酸へのアミノ基の直接的又
は間接的な供給源である。従って、グルタミン酸生産性
コリネ型細菌などの微生物の培養によって種々のアミノ
酸を製造するためにはその微生物の細胞内でのグルタミ
ン酸の産生が不可欠あ、る。また、所望のペプチドを微
生物の培養によって製造する場合には、その微生物を培
養することによる細胞内で生合成された種々のアミノ酸
からの生合成によって製造することができる。従って、
もし、グルタミン酸の細胞内での産生量を増加すること
ができれば、微生物の培養による所望のアミノ酸やペプ
チドの製造も高い収率で行なうことができる。
グルタミン酸は高濃度アンモニアイオン存在下でグルタ
ミン酸デヒドロゲナーゼ(Glutamatedehy
drogenase、 G D H)の触媒作用により
合成される。従って、もし微生物細胞内でのGDH活性
を増強することができれば、微生物細胞内におけるグル
タミン酸の産生を促進することができる。
前述のようにグルタミン酸の生産性の向上はグルタミン
酸だけでなくその他の種々アミノ酸の産生及び種々のペ
プチドの生産性の向上につながるものである。例えば、
グルタミン酸生産性コリネ型細菌、有用蛋白質生産菌あ
るいは単細胞蛋白質(Single Ce1l Pro
tein)生産菌のGDH活性を強化することができれ
ば、それらの細菌の培養によるグルタミン酸やその他の
アミノ酸あるいはタンパク質の生産性を高めることがで
きる。しかしながら。
従来GDH活性を強化する有効な手段は見い出されてい
なかった。従って、微生物の培養による種々のアミノ酸
やペプチドの製造は満足できるものではなかった。
(問題を解決する為の手段および作用)本発明者らは上
記問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、グルタミン
酸生産性コリネ型細菌からG D H産生遺伝子を含む
DNA断片を分離しクローニングすることに成功し、遺
伝子操作により該DNA断片でグルタミン酸生産性細菌
や有用蛋白質生産菌を形質転換することにより、これら
の細菌のGDH活性を増強できることを見出した。
これらの知見により本発明者らは本発明を完成するに到
った。
即ち、基本的には、本発明によればグルタミン酸生産性
コリネ型細菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(G
lutaiate dehydrogenase : 
G D H)産生遺伝子を含むDNA断片が提供される
また、本発明によれば、グルタミン酸生産性コリネ型細
菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(Glutam
ate dehydrogenase : G D H
)産生遺伝子を含むDNA断片(A)と細胞内での自律
複製に必要な遺伝子を含むDNA断片(B)とを含む組
換え体DNAが提供される6 更にまた、本発明によればグルタミン酸生産性コリネ型
細菌由来のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(Gluta
mate dehydrogenase : G D 
H)産生遺伝子を含むDNA断片(A)と細胞内での自
律複製に必要な遺伝子を含むDNA断片(B)とを含む
組換え体DNAを保有する細胞が提供される。
グルタミン酸生産性コリネ型細菌とは、ダラム染色陽性
、非運動性、好気性で胞子をつくらず、ビオチンを要求
するコリネ型細菌である。また該細菌は、ビオチンII
限培地で、または高濃度ビオチン含有培地では界面活性
剤等の添加により、培地中にL−グルタミン酸を著量蓄
積する。その代表的な微生物としては、コリネバクテリ
ウム属、ブレビバクテリウム属、またはミクロバクテリ
ウム属に属する細菌が挙げられる。本発明のDNA断片
はこれらのグルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のもの
である。
本発明のDNA断片はグルタミン酸デヒドロゲナーゼ産
生遺伝子を含有する。グルタミン酸デヒドロゲナーゼ産
生遺伝子とはグルタミン酸デヒドロゲナーゼをコードす
る遺伝子であり、その遺伝子が微生物の細胞内で発現さ
れると、その細胞内でグルタミン酸デヒドロゲナーゼが
産生される。
グルタミン酸デヒドロゲナーゼはα−ケトゲルタール酸
をグルタミン酸に転換する反応を触媒する酵素である。
グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のGDH産生遺伝
子を含むDNA断片の分離は、通常の公知の宿主−ベク
ター系を用いて行なうことができる。
宿主としては1例えば、大腸菌[エシェリヒア・コリ(
Escherichia coli)]が挙げられる。
大腸菌としては例えばエシェリヒア・コリ(Esche
richiacoli) K l 2株及びその変異株
を挙げることができる。その大腸菌又はその変異株を宿
主として用いる宿主−ベクター系において使用するベク
ターとしては上記大腸菌およびその変異株を形質転換す
るために通常用いられる公知のプラスミドを挙げること
ができる。また、宿主−ベクター系としてはグルタミン
酸生産性コリネ型細菌を宿主として、そして該細菌に適
合するプラスミドをベクターとして用いる宿主−ベクタ
ー系を用いることもできる。
グルタミン酸デヒドロゲナーゼ産生遺伝子を含むDNA
断片は下記の方法によって、グルタミン酸生産性コリネ
型細菌から単離することができる。
(1)グルタミン酸生産性コリネ型細菌の菌体より、全
DNAを抽出し、種々の制限酵素で切断する。全DNA
の抽出は、通常用いられている方法(リゾチウム・SD
S処理とフェノール・クロロホルム処理)により行うこ
とができる。全DNAの切断に用いる制限酵素としては
、上記細菌の全DNAを適当に切断でき、かつ本目的に
使用する宿主−ベクター系で用いられる後述のベクター
の開裂に用いることができる制限酵素であれば、いずれ
でも使用可能である。この除用いる制限酵素が、目的遺
伝子の内部を切断するかどうかは事前に不明なので、制
限酵素を作用させ、DNAを部分的に分解することによ
り、適当な大きさのDNA断片が得られる。このように
して得られた複数のDNA断片の中にグルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼ産生遺伝子を含むDNA断片が含まれてい
る。
(2)ベクターDNAを制限酵素で切断・開裂させる。
ベクターDNAの開裂は、ベクターDNAに適当な制限
酵素を充分作用させることにより行なう。
ベクターとしては形質転換すべき宿主菌に適合するもの
を用いる必要がある。そのベクターが使用しようとする
宿主菌によって消化されないことを予じめ確認する必要
がある。
(3)ベクターDNAの開裂部位に上記(1)で得たD
NA断片を各々組み込ませ、複数の閉環した組換え体D
NAをつくる。ベクターDNAの開裂部位にDNA断片
を組み込ませるには、公知の常法、例えばマニアティス
らの方法〔ティー、マニアティス(T、 Maniat
is)、 イー、エフ、フリッチュ(E、F、 Fr1
tsc’h)、 ジェイ、サンプルツク(J。
Sambrook) :モレキュラークローニングアラ
ボラトリーマニュアル(Molecular Clon
ing ALaboratory Manual)、コ
ールドスプリングハーバ−ラボラトリ−(Cold S
pring Harbor Labo−ratory)
、コールドスプリングへ−バーエン。
ワイ、(Cold Spring Harbor N、
Y、) 1982年〕を用いることができる。得られた
複数の組換え体DNAの中にグルタミン酸デヒドロゲナ
ーゼ産生遺伝子を含むDNA断片を含有する組換え体D
NAが含まれている。
(4)各組換え体DNAを宿主大腸菌に移入し形質転換
体を得る。組換え体DNAの移入は、公知の方法、例え
ばマンデルらの方法〔マンデル、エム、 (Mande
l、 M、)、ヒガ、エイ、(Higa+ A、)+ 
ジャーナルオブモレキュラーバイオロジ−(Jour−
nal of Mo1ecular Biology)
、 53巻159−162頁(1970年)〕によって
行なうことができる。
宿主となる大腸菌は、目的遺伝子をクローニングした場
合宿主の表現型に変化が現れるものであれば、いずれで
も用いることができる。一般には、その様な変異株を使
用する必要がある。グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(G
lutamate dehydrogenase:GD
H)産生遺伝子をクローニングする場合には、宿主とな
る大腸菌は、GDHとグルタミン酸合成酵素(Glut
amate 5ynthase)とを欠損している必要
がある。その理由を以下に述べる。上記変異株は生育す
るために、培地中にグルタミン酸を要求するので、グル
タミン酸無添加培地中では生育しない。しかしながら、
上記変異株をGDH産生遺伝子を含む組換え体DNAで
形質転換するとその変異株はもはやその生育にグルタミ
ン酸を要求しなくなり、グルタミン酸無添加培地中でも
生育できるようになる。一方、たとえ上記変異株をGD
H産生遺伝子を含まない組換え体DNAで形質転換して
も、その変異株はグルタミン酸をその生育に要求するの
でグルタミン酸無添加培地中では生育できない。従って
、得られた形質転換体をグルタミン酸無添加培地で培養
すれば、GDH産生遺伝子を含むDNA断片を含有する
組換え体DNAを保有する形質転換体だけが上記培地中
で生育する。
以上の理由から、GDH及びグルタミン酸合成酵素の欠
損株を用いることにより所望の形質転換体を効率よく容
易に得ることができる。
上述の大腸菌の変異株は公知の常法、例えば下記の方法
により得ることができる。まず、大腸菌をN−メチル−
N′−二トローN−二トロソグアニジン(N−Meth
yl−N’ −nitro−N−nitrosogua
nidine 。
NTG)を用いて、公知の常法に従って変異処理し。
さらに公知の常法に従ってL−グルタミン酸要求株を分
離する。次に分離した株の細胞をGDH活性及びグルタ
ミン酸合成酵素活性の測定に供し、GDH活性もグルタ
ミン酸合成酵素活性も示さない変異株の細胞を選別する
。選別した細胞を培養し、大腸菌のGDH及びグルタミ
ン酸合成酵素欠損変異株を得る。NTG変異処理の代り
に、他の公知の変異誘導法〔例えば、紫外線照射、X線
照射、その他の変異誘起剤処理、トランスポゾン(Tr
ansρoson)処理〕を用いることもできる。また
、研究者や公的機関より分譲されたGDH及びグルタミ
ン酸合成酵素欠損株を使用することもできる。
(5)組換え体DNAを導入された大腸菌の中から目的
遺伝子を有する菌株を選択分離する。上記の工程(4)
によって得られる大腸菌の中から、グルタミン酸栄養要
求性を判断基準としてGDH遺伝子を含む組換え体DN
Aを保有する形質転換体を選択分離する。即ち、前記(
4)で得られた形質転換体を、常法に従がってグルタミ
ン酸無添加合成培地上で20℃〜37℃で培養する。グ
ルタミン酸無添加合成培地上で生育する菌株を選択する
グルタミン酸無添加合成培地で生育した菌株について、
それらの細胞抽出液を用いて、公知の常法によりGDH
活性を測定する。その結果、高いGDH比活性を有する
形質転換株を選択分離し、培養することによりGDH産
生遺伝子クローニングを行なうことができる。得られた
菌株の細胞からのGDH産生遺伝子を含むDNA断片の
単離は公知の常法により例えば下記のようにして行なう
ことができる。
まず、公知の常法により該菌株の細胞から組換え体を分
離し、得られた組換え体DNAを制限酵素で処理して、
ベクターDNAとGDH産生遺伝子を含むDNA断片と
に切断し、次に、この制限酵素処理試料を、アガロース
ゲル電気泳動に供する。アガロースゲル電気泳動上でベ
クターDNA断片とGDH産生遺伝子を含むDNA断片
とを充分分離する為には、該DNA断片を含有する組換
え体DNAを、複数の制限酵素で処理する必要がある場
合もある。次に目的のDNA断片を含有するアガロース
ゲルを溶かした後、フェノール抽出、フェノール・クロ
ロホルム抽出、クロロホルム抽出、エタノール沈殿によ
り、GDH産生遺伝子を含むDNA断片を分離すること
ができる。
本発明のDNA断片の具体的な一例として、微生物工業
技術研究所(以下しばしば単に微工研と略す)に寄託番
号微工研条寄第558号の下に寄託されている微生物コ
リネバクテリウム・メラセコラ(Corynebact
erium melassecola) 801より得
られるものが挙げられ、そのDNA断片は次の特徴を有
する。
(1)該DNA断片は、分子量約5.4キロベースのデ
オキシリボ核酸(DNA)である。
(2)該DNA断片の両端は、制限酵素EcoRIによ
って生じる一本鎖末端である。
(3)該DNA断片は、下記制限酵素に対し、次の切断
感受性を有する。
(制限酵素)     (切断部位数)BamHI  
               3Bgflll   
       2 EcoRI          0 HindIII          0Pst I  
                l5ac I   
               2SaQ、I    
      0 Xba I                  IX
ho I                  1制限
酵素による切断部位は、過剰の制限酵素存在下でGDH
産生遺伝子を含む断片を有するプラスミドを完全消化し
、それらの消化物を1%(w/v)アガロースゲル電気
泳動および4%(w/v)ポリアクリルアミドゲル電気
泳動に供し、分離可能な断片の数から決定される。分子
の長さは、アガロ−スゲルミ気泳動の場合には、大腸菌
のラムダファージ(λphage)のDNAをHind
 IIIで消化して得られる分子の長さ既知の断片、即
ち21230塩基対59419塩基対、6557塩基対
、4371塩基対、2322塩基対、 2028塩基対
、565塩基対及び125塩基対の長さのDNA断片の
同一アガロースゲル上での泳動距離で描かれる標準線に
基づき、またポリアクリルアミドゲル電気泳動の場合に
は、大腸菌のファイ・エックス174フアージ(φX 
174  phage)のDNAをHae mで消化し
て得られる分子の長さ既知の断片、即ち1353塩基対
、1078塩基対、872塩基対、603塩基対、31
0塩基対、281塩基対、271塩基対、234塩基対
、194塩基対、118塩基対及び72塩基対の長さの
DNA断片の同一ポリアクリルアミドゲル上での泳動距
離で描かれる標準線に基づき、消化プラスミドの分子の
長さを算出する。複数の断片を生じる場合には、それぞ
れの分子の長さを加算して求める。
上記プラスミドに対する前記制限酵素の相対的な切断部
位は、複数の制限酵素で完全消化し、生じたDNA断片
をアガロースゲル電気泳動およびポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動で解析することにより求めることができる。
この様にして得られるGDH産生遺伝子を含むDNA断
片は、GDH産生遺伝子を損わない限り必要に応じてそ
の一部を変更することができる。
例えば、DNA断片の一部を必要に応じて縮小化するこ
とができる。縮小化は、該DNA断片を適当な制限酵素
で消化することにより行なうことができる。本発明のD
NA断片は、その様なGDH産生遺伝子を含む縮小化さ
れたDNA断片も包含する。縮小化によって得られるG
DH産生遺伝子を含むDNA断片の具体例としては、例
えば、下記のDNA断片を挙げることができる。
(I)   の さが約4.5キロベースのD−NA瓶
崖 (1)該DNA断片は、分子の長さが約4.5キロベー
スのデオキシリボ核酸(DNA)である。
(2)該DNA断片の両端は、それぞれ制限酵素BgQ
II、EcoRIによって生じる一本鎖末端である。
(3)該DNA断片は、下記制限酵素に対し、次の切断
感受性を有する。
(制限酵素)    (切断部位数) BamHI         3 BgQII         I EcoRI       0 HindII[0 Pst I             l5ac I 
            2SaQI        
    0 Xba I             IXho I 
            1(II)分子の長さが約3
.5キロベースのDNA斯ん (1)該DNA断片は、分子の長さが約3.5キロベー
スのデオキシリボ核酸(DNA)である。
(2)該DNA断片の両端は、それぞれ制限酵素Eco
RI 、Xho Iによって生じる一本鎖末端である。
(3)該DNA断片は、下記制限酵素に対し、次の切断
感受性を有する。
(制限酵素)   (切断部位数) Bamt(I        3 8g12I[I EcoRI        O !(ind m        0 Pst I         l 5ac I         2 Saul        0 Xba I         I Xho I         O (m)  子の長さが約3.2キロベースのDNA販皮 (1)該DNA断片は、分子の長さが約3.2キロベー
スのデオキシリボ核酸(DNA)である。
(2)該DNA断片の両端は、それぞれ制限酵素Eco
RI 、 Xba Iによって生じる一本鎖末端である
(3)該DNA断片は、下記制限酵素に対し、次の切断
感受性を有する。
(制限酵素)    (切断部位数) BamHI               3BgQn
         I EcoRI         0 Hind m         0 Pst I         l 5ac I               2SaQI
         0 Xba I         0 Xho I         0 (rV)  子の さが・3.1キロベースのDNA新
庄 (1)該DNA断片は、分子の長さが約3.1キロベー
スのデオキシリボ核酸(DNA)である。
(2)該DNA断片の両端は、それぞれ制限酵素Bam
HI 、 EcoRIによって生じる一本鎖末端である
(3)該DNA断片は、下記制限酵素に対し、次の切断
感受性を有する。
(制限酵素)    (切断部位数) BamHI               2Bgul
             IEcoRI      
         OHindm          
    0Pst I               
  l5ac I                2
Sail               0Xba I
               0Xho I    
           Oまた5本発明のDNA断片は
GDH産生遺伝子を損ねることなしにその制限部位の少
なくとも1ケ所の塩基配列を変更してその制限部位を切
断する制限酵素の種類を他の種類の制限酵素に変えるこ
とも容易にできる。更にまた、DNA断片の両末端の少
なくとも一方の塩基配列を変更してそのDNA断片の末
端と結合させようとするベクターの開裂部位の塩基配列
と該DNA断片の末端の塩基配列が合うようにすること
もできる。
前述のように、前記大腸菌のGDH及びグルタミン酸合
成酵素欠損株はその生育にグルタミン酸を要求し、かつ
GDHを産生じないが、GDH産生遺伝子を含むDNA
断片を含有する組換え体DNAで上記変異株を形質転換
すると上記変異株はグルタミン酸を要求しなくなり、か
つGDHを産生ずるようになる。従って1本発明のDN
A断片中にGDH産生遺伝子が存在することは、本発明
のDNA断片をベクターに挿入して組換え体DNAを作
成しその組換え体DNAを前記変異株の細胞に移入した
場合に、その細胞抄1グルタミン酸無添加培地で生育し
、細胞内にGDHを産生ずるということにより確認する
ことができる。
本発明の組換え体DNAは、GDH産生遺伝子を含むD
NA断片(A)と細胞内での自律複製に必要な遺伝子を
含むDNA断片(B)を含有する。GDH産生遺伝子を
含むDNA断片(A)と自律複製に必要な遺伝子を含む
DNA断片(B)とは直接または他の種類のDNAを介
して間接的に結合している。DNA断片(A)としては
、前述の本発明のDNA断片を用いる。DNA断片(B
)としては、公知の宿主−ベクター系で用いられるプラ
スミド、例えば、大腸菌の宿主−ベクター系で用いられ
るプラスミドおよびグルタミン酸生産性コリネ型細菌の
宿主−ベクター系で用いられるプラスミドなどを用いる
ことができる。大腸菌の宿主−ベクター系で用いられる
プラスミドとしては例えばプラスミドρBR325及び
プラスミドρBR325由来のプラスミドなどが挙げら
れる。グルタミン酸生産性コリネ型細菌の宿主−ベクタ
ー系で用いられるプラスミドとしては例えばプラスミド
pAG1、PAG3、pAG14、ρAG50及びそれ
らのプラスミド由来のプラスミドなどが挙げられる。プ
ラスミドpAG1、ρAG14、ρAG3及びPAG5
0は後述の実施例に記載の方法により調製することがで
きる。プラスミドpAG1、pAG3、pAG14及び
pAG50はそれぞれ第3図、第4図、第5図及び第6
図に示す制限酵素地図で表される。
本発明の組換え体DNAは公知の宿主−ベクター系を用
いて作成することができる。例えば大腸菌の宿主−ベク
ター系、枯草菌の宿主ベクター系及びグルタミン酸生産
性コリネ型細菌の宿主−ベクター系などを用いて本発明
の組換え体DNAを作成することができる。
本発明の組換え体DNAとしては、例えば、pAG10
3、ρAG112、pAGlool、PAG1002な
どがあげられる。組換え体D N A  pAG103
、pAG112は、GDH産生遺伝子を含む上述のDN
A断片を、大腸菌のプラスミドpBR325又はpBR
325由来のプラスミドに組込んだ複合プラスミドであ
る。組換え体DNA  PAGlooI、ρAG100
2は、GDH産生遺伝子を含む上述のDNAを、グルタ
ミン酸生産性コリネ型細菌のプラスミドPAG50又は
pAG50由来のプラスミドに組込んだ複合プラスミド
である。
本発明の細胞は、細菌とGDH産生遺伝子を含むDNA
断片を含有する組換え体DNAとを含有する。該層換え
体DNAは該細菌の中に保有されている。
該層換え体DNAとしては、上述の本発明の組換え体D
NAが挙げられる。
該細胞としては、公知の大腸菌の各株及び前述のグルタ
ミン酸生産性コリネ型細菌を挙げることができる。
本発明の細胞は通常の公知の組換えDNA技術を用いて
該細菌を該層換え体DNAで形質転換することにより製
造することができる。
本発明の細胞としては、例えば、宿主を大腸菌とした場
合には、エシェリヒア・コリ(Escheri−chi
acoli)K12  PA340(pAG103)、
エシェリヒア・コリ(Escherichia col
i) K 12PA340 (pAG112)などがあ
げられ、宿主をグルタミン酸生産性コリネ型細菌とした
場合には、コリネバクテリウム・メラセコラ(Cory
nebacterium melassecola) 
801 (p A G1.001)、コリネバクテリウ
ム・メラセコラ(Cor nebacterium m
elassecola) 801 (p A G100
2)などがあげられる。コリネバクテリウム0メラセコ
ラ(Cor nebacterium melasse
cola)801は、土壌より新たに分離された菌株で
あり、微生物工業技術研究所に寄託番号微工研条寄第5
58号の下に寄託されれている。
以下実施例により本発明の詳細な説明するが本発明はこ
れに限定されるものではない。
(実施例) 実施例1 本実施例は、コリネバクテリウム・メラセコラ(Cor
ynebacterium melassecola)
  801 (微工研条寄558号)をDNA供与体と
して、同菌株のGDH産生遺伝子を、大腸菌の宿主ベク
ター系を利用してクローニングした例である。大腸菌宿
主としては、エシェリヒア・コリ(Escherich
iacoli K12) Kl 2  PA340を用
い、大腸菌ベクターとしては、ベクターpBR325を
用いた。
コリネバクテリウム・メラセコラ(Coryne−ba
cterium melassecola) 801は
、微生物工業技術研究所に微工研条寄第558号として
寄託されている。エシェリヒア・コリ(Eschari
chiacoli)  K12  PA340は、イー
・コリジェネティック ストック センター(E、 c
oliGenetic 5tock Center)、
(デパートメントオブヒニーマンジェネティックス、エ
ールユニバージティー、スクールオブメジシン、333
シーダーストリート、ピー、オー、ボックス3333、
二二−ヘイブン、コネチカット06510、アメリカ合
衆国(Department of Human Ge
netics、 Yale Uni−versity、
 5chool of Medicine、 333 
CederStreet  P、O,Box 3333
. New Haven、 Connecti−cut
 06510  U、S、A、)]のバーバラジェイ、
バックマン(Barbara J、 Bachmann
)より分譲された菌株である。
尚上記機関からは、誰でも菌株の分譲をうけることがで
きる。ベクターpBR325は、ベセスダ・リサーチ・
ラボラトリ−社(米国)より購入した。
(1)コリネバクテリウム・メラセコラ(7bacte
rium melassecola) 801  (微
工研条寄第558号)からの全DNAの調製とその切断
糖蜜培地(ビート廃糖蜜80 g / Q 、 Mg5
o4+ 7Hz 00.5 g / Q、尿素8g/Q
、リン酸1.5g/n、を含む水溶液をPH6,2に調
整後120℃、15分間殺菌して調製する)100m 
12に、コリネバクテリウム0メラセコラ(Coryn
ebacterium melasecola)801
(微工研条寄第558号)を植菌し、32℃にて−晩振
盪培養した。得られた培養液より菌体を集め、洗浄した
後、10mM  トリス(Tris)−HCQ (pH
8,0)、1 mM EDTAの緩衝液8rnQに懸濁
した。これにリゾチウムを最終濃度5 mg/mQにな
るように加え、37℃にて4時間反応させた。これにプ
ロナーゼE(シグマ社、米国より購入)を最終濃度20
0μQ /m Qになるように加え、室温で15分間反
応させた。その後、ドデシル硫酸ナトリウムを最終濃度
1%になるように添加して37℃にて1時間反応させた
。反応終了後、反応液と等容のTNE緩衝液〔5QII
IMトリス(Tris)−HCQ、5n+M  EDT
A、100mM NaCQ 、 pH8,0)で飽和し
たフェノールを加え混合した後、10000 rpm(
11000g )で1O分間遠心分離して水層を回収し
た。この水層にフェノール・クロロホルム(1:1、v
/v)液を等容加えて混合の後、10000 rpm(
11000g)で10分間遠心分離して水層を回収した
。この水層に等容のクロロホルムを加えて混合の後、1
0000 rpm (11000g)で10分間遠心分
離して水層を回収した。この水層にリボヌクレアーゼA
(シグマ社、米国より購入)を最終濃度40μg/mQ
になる様に加えて37℃にて1時間反応させた。反応終
了後、115容の5MNaCff水溶液と174容の5
0%ポリエチレングリコール6000水溶液を添加混合
し、4℃にて4時間保持した。
次に試料を5000 rpIll(2700g)で20
分間遠心分離し、沈殿を回収した。得られた沈殿をTE
緩衝液〔10mMトリス(Tris)−)ICQ 、 
1 mM EDTA、pH7,5) 4 m Qに溶か
し、酢酸ナトリウムを最終濃度300mMになるように
加えて、2倍容のエタノールを添加した。得られた混合
物を攪拌の後、−30℃にて3時間保持し、10000
 rpm(11000g ) ’t’ 20分間遠心分
離し沈殿を回収した。得られた沈殿を減圧乾燥の後、T
E緩衝液2IIIQに溶解し、DNA濃度0.85mg
/mQの全DNA溶液を得た。
DNAの切断のためには、34μgのDNAに対して、
160単位の制限酵素EcoRI にツポンジーン社よ
り購入)を加え、50mMトリス(Tris)−HCQ
 (pH7,4)、10 mM Mg5O,、100m
M Na(Piの緩衝液67μQ中で37℃に゛て3O
分間反応を行なわせた。その後、70℃で10分間加熱
して、反応を停止させた。
(2)ベクターpBR325の調製と開裂エシェリヒア
・コリ(Escherichia co旦)K12PA
340を50mMのL−ブロス(ポリペプトン10 g
/fl、酵母エキス5g/12、NaC(15gIQ、
PH7,2)に植菌し、37℃にて菌濃度5X10”/
mQまで増殖させた後、2℃で集菌した。得られた菌体
を50mMの氷冷した1 00 mM MgCn z水
溶液に懸濁した。得られた懸濁液から菌体を集菌後頁に
25mflの水冷した1 00 mM CaCQ2水溶
液に懸濁した。懸濁液を水中で30分間保持した後、懸
濁液から菌体を集菌して再度5 mQの氷冷した1 0
0 mM CaCQ 2水溶液に懸濁し、水中で1時間
保持した。得られた菌懸濁液200μQに、0゜1μg
のpBR325DNA (ベセスダ リサーチラボラト
リ−社製、米国)を添加して、水中で1時間保持した。
その後42℃にて2分間保持した後、5 mnのL−ブ
ロスを添加して、37℃にて9O分間静置培養した。得
られた培養液を無菌水で適宜希釈して、10μg/rn
Qのテトラサイクリンを含有するL−寒天培地(L−ブ
ロスに15g/Qの寒天を添加した培地)に塗布し、3
7℃で一晩培養し、プラスミドpBR325で形質転換
した大腸菌を得た。
ベクターpBR325を保持したエシェリヒア・コリ 
(Escherichia coli) K 12  
P A 340を、100m12のテトラサイクリン(
10μg/nuを含むL−ブロスに植菌し、37℃にて
一晩培養した。同培養液より集菌し、TE緩衝液で洗浄
後15%(w/v)シュークロース、50IIIMトリ
ス(Tris)−ICQ (pH8,5)、50 mM
 EDTA、2m g /va Qリゾチウム(シグマ
、米国社より購入)よりなる水溶液2mQに懸濁し、3
7℃にて300分間反応せた。次に1ヘリトン(Tri
ton)溶液〔0,1%(w/v)  トリトン(Tr
iton) X −100,50mM トリス(Tri
s)−HCQ、50 mM EDTA、 Pt(8,5
) 2 mQを加えて、37℃にて30分間保持した。
次にこの溶液を、5℃にて30000 rpm (64
000g)で1時間遠心分離し上清を回収し、この上清
にTE緩衝液を加えて181IlΩとした。この液に、
10mg/mRのエチジウムブロマイド水溶液1.2m
Qと塩化セシウム18.64 gとを加えて静かに溶解
し、400(lorpm (100000g )15℃
で48時間遠心分離した。ベクターpBR325は、紫
外線照射により遠心チューブ中、2本のバンドの下方と
して見い出され、このバンドを遠心チューブの側壁から
注射器で抜き取ることにより、ベクターpBR325画
分を得た。次にこの分画液を等容量のイソプロピルアル
コールで4回抽出してエチジウムブロマイドを除去し、
その後にTE緩衝液に対して透析して、D’NA濃度1
30μg/mQのプラスミドpBR325の透析完了液
in+9を得た6 プラスミドPBR325D N A 17μgを含む量
の上記透析完了液に対して40単位の制限酵素EcoR
1を加えて、50cM トリス(Tris)−HCQ 
(pH7,4)、10 mM Mg5O,、100mM
 NaCQの緩衝液150μα中で37℃にて2時間反
応させた。
その後、70℃で10分間加熱して、反応を停止させた
。この反応液に酢酸ナトリウムを最終濃度300mMに
なる様に加え、更に2倍容のエタノールを添加して、−
30℃にて3時間保持した。
次に12000rpm (8900g )で室温で10
分間遠心分離してDNA沈澱を回収し、得られた沈澱を
減圧乾燥した。乾燥した沈殿をBAPT緩衝液(50m
Mトリス(Tris)−HCD、PH8,4) 200
μflに溶解し。
バクチリアル・アルカリ・ホスファターゼ(Bacte
−rial alkaline phosphatas
e)(宝酒造株式会社より購入)を1単位添加して65
℃にて30分間反応させた。更に同じ酵素を1単位添加
して、65℃で30分間反応させた。その後反応液に等
容のTHE緩衝液で飽和したフェノールを加え、混合し
た後、 12000 rpm (8900g)で室温で
10分間遠心分離して水層を回収し、更にもう一度同じ
操作を繰り返した。次に水層に等容のフェノール・クロ
ロホルム(1: 1.v/v)液を添加して混合した後
、12000 rpm (8900g)で室温で10分
間遠心分離し、水層を回収した。更に水層に等容のクロ
ロホルムを添加して攪拌した後、12000 rpm(
8900g )で室温で10分間遠心分離し、水層を回
収した。該水層に酢酸ナトリウムを最終濃度300mM
になる様に加え、更に2倍容のエタノールを添加し攪拌
した後、−30℃にて3時間保持した。
その後、 12000 rpm (8900g)で10
分間遠心分離し、DNA沈澱を回収した。これを減圧乾
燥した後、23μQのTE緩衝液で溶解した。
(3)DNAの組換え反応 実施例1工程(1)のD N A 2.4μgと前記実
施例1工程(2)のDNA1.4μgと3単位のT4フ
ァージDNAリガーゼにツポンジーン社より購入)とを
、50mM トリス(Tris)−HCQ (pH7,
4)、10mM MgCn 2.10 mMジチオトレ
イトール(Dithio−threitol)、  1
 mMスペルミジン(Spsrmidine) 。
1 mM ATP、 0.1 mg/mQ  ウシ血清
アルブミン(Bovine serum albumi
n、以下しばしばBSAと略す)(ベセスダリチーチラ
ボラトジー社、米国より購入)の緩衝液100μβ中で
、15℃にて一晩反応させた。その後、70℃にて10
分間加熱することにより、反応を停止させた。
(4)組換えプラスミドの大腸菌への移入前記工程(2
)の方法により、エシェリヒア・コリ  (Eschs
richia  coli)    K  1 2  
  P  A  3 4 0  のコンピテント細胞(
Competent cell)を調製した。
コンピテント細胞懸濁液400μQと前記工程(3)の
反応液40μQとを混合して、水中に1時間保持した。
その後、42℃にて2分間加熱した後、5m12のL−
ブロスを添加して37℃にて90分間静置培養した。次
に、得られた培養液から菌体を集菌し、無菌水に懸濁し
た。得られたS濁液を、合成寒天培地(Na2HPO4
6g / Q 、 KH2PO43g / Q −Na
CQo、5g/12.NH4CQ  Ig/I11. 
Mg5041 mM、CaCQ 。
0.1 luM、グルコース2g/Q、寒天15g/f
l、L−スレオニン0.3 m阿、L−ロイシン 0.
3 mM。
L−ヒスチジン0.1 mM、L−アルギニン 0.6
m阿、チアミン0.05 mM)に塗布して培養した。
(5)コリネバクテリウム・メラセコラ801(Car
 nebacterium melassecola 
801)(微工研条寄第558号)のGDH産生遺伝子
を有する大腸菌の選択分離 前記実施例1工程(4)で得られた菌体を、クロラムフ
ェニコール(20μg/vaQ)とテトラサイクリン(
10μg/m12)とを含む前記合成寒天培地と、テト
ラサイクリン(10μg/mQ)のみを含む前記合成寒
天培地とでそれぞれ培養し、生育の有無を調べた。クロ
ラムフェニコール感受性テトラサイクリン耐性グルタミ
ン酸非要求性を示す大腸菌の細胞を分離した。分離した
細胞は目的のGDH産生遺伝子を保持しており、これを
エシェリヒア・コリ(Escherichia col
i) K 12  P A 340 (pAG103)
と命名した。分離した大腸菌を培養してGDH産生遺伝
子をクローニングした。
分離した大腸菌のGDH活性を、下記の方法で測定する
ことにより、クローニングした遺伝子がG D H産生
遺伝子であることを確認した。合成液体培地(KH2P
O413,6gIQ、 K2So、 2.61g#l、
MgSO4・7H,00,2gIQ 、 CaCf1.
10 mgIQ 、 Fe50.”711□00.5 
mgIQ、グルコース4g/R,NH4+13gIQ、
L−スレオニン0.3 mM、L−ロイシン0.3 m
M、L−ヒスチジン0.1 mM、L−アルギニン0.
6 mM、チアミン0.05 mM、 pH7,2) 
100mQに、エシェリヒア・コリ(Escheric
hia coli)K12PA340 (pAG103
)を植菌し、37℃で一日培養した。
該大腸菌を集菌後、2mΩのTM緩衝液(50mMトリ
ス(Tris)−HCQ、lQmM2−メルカプトエタ
ノール、pH7,6)に懸濁した。これを超音波処理し
た後、14000 rpm (20000g)で20分
間遠心分離して、細胞抽出液(粗酵素液)を調製した。
尚、エシェリヒア・コリ(Escherichia c
oli) K 12PA340やエシェリヒア・コリ(
Escheriehia翌旦) Kl 2  PA34
0  (pBR325)を培養する場合には、前記合成
液体培地に、10mMグルタミン酸ナトリウムを添加し
た。
GDH活性は、2.5 IIIQの酵素反応液(50m
Mトリス(Tris)−HCQ、40 mM NH4C
Q、 0.25 mM NADPH15mMα−ケトグ
ルタル酸、10〜100μQ細胞抽出液、pH7,6)
の340 nmの吸光度の減少を、日立製作所製分光光
度計(228型)で測定することにより求めた。また細
胞抽出液の蛋白質濃度の測定にはローリ−(Lowry
)ら〔オー、エイチ、ローリ−(0,H,LoofV)
 t エン、ジェイ、ローウェブロー(N、J、 Ro
webrough)、アール、ジェイ2ランダル(R。
J、Randall) T ジェイ、パイオル、ケム(
J、 Biol。
Chem、) 193巻265頁(1951年)〕の方
法を用いた。
尚、上記測定の標準蛋白質として、牛血清アルブミン(
和光紬薬工業社より購入)を用いた。
結果を第1表に示す。
第  1  表 注=(1)反応液中の蛋白質1 mgが、1分間に酸化
した還元型β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
リン酸(β−Nicotinamide adenin
edinucleotide phosphate 、
 reduced form。
以下NADPHと略す)の量(マイクロモル)で表示し
である。
(2)イー・コリ ジェネティック ストックセンター
(E、 coli Genetic 5tock Ce
nter)。
〔デパートメントオブヒニーマンジェネティックス、エ
ールユニバーシティ、スクールオブメジシン、333、
シーダーストリート、ピー、オー、ボックス3333、
ニューヘイブン、コネチカット06510、アメリカ合
衆国(Department of Human Ge
netics、 YaleUniversity、 5
chool of Medicine、333 Ced
erStreet  P、0. Box 3333. 
New Haven、 Con−necticut 0
6510  U、S、A、))のバーバラシェイパツク
マン(Barbara J、 Bachmann)より
分譲されたエシェリヒア・コリ(Escherichi
acoli) K12の変異菌株である。尚、上記機関
からは、誰でも菌株の分譲を受けることができる。本菌
株は、GDHとグルタミン酸合成酵素とを共に欠損して
いる。
第1表のGDH比活性測定結果より、エシェリヒア・コ
リ(Escherichia coli)  K 12
  P A 340 (pAG103)は、極めて高い
GDH比活性を有していた。
(6)複合プラスミドpAG 103の分離と解析プラ
スミドpBR325で形質転換されたエシェリヒア、コ
リに12 PA340株の代わりにエシェリヒア・コリ
(Escherichia co旦)K12  PA3
40(pAG103)を用いる以外は前記実施例1工程
(2)と実質的に同じ方法でプラスミドpAG103の
DNAを分離精製して150μgのプラスミドpAG1
03のDNAを得た。このDNA  0.3μgに、過
剰の制限酵素(EcoRI、BamHl、 BglI[
、Hindmにッポンジーン社より購入)、Pstl(
ベセスダリチーチラボラトジー社、米国より購入)、5
acl(宝酒造株式会社より購入)、5allにッポン
ジーン社より購入LXbaIにッポンジーン社より購入
)、Xho I (宝酒造株式会社より購入)〕を、そ
れぞれの適正条件にて反応させ、その消化した試料を常
法に従い1%(ν/V)アガロースゲル電気泳動、およ
び4%(w/v)ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供
した。泳動の終ったゲルを1μg / m Qエチジウ
ムブロマイド水溶液に浸漬して3O分間染色した後、紫
外線をゲルに照射して生成したDNA断片に対応するバ
ンドの数を判定し、各断片の泳動距離から各々の分子の
長さを算出した。尚、分子の長さは、アガロースゲル電
気泳動の場合は同一アガロースゲル上で同時に電気泳動
したラムダファージ(λphage) D N A に
ッポンジーン社より購入)の制限酵素1(ind mに
よる消化によって得られる既知の分子の長さ断片の泳動
距離との比較により、またポリアクリルアミドゲル電気
泳動の場合は同一ポリアクリルアミドゲル上で同時に電
気泳動したファイエックス174フアージ(φX174
ρhage) D N Aの制限酵素Hae mによる
消化によって得られる既知の分子の長さの断片(ベセス
ダリチーチラボラトジー社、米国より購入)の泳動距離
との比較により算出した。更に、複数の制限酵素処理に
よって生じた消化断片を解析することにより、プラスミ
ド分子中の各制限酵素切断部位を決定した。
その結果、プラスミドpAG103は、第1図の制限酵
素地図で示される構造を有し、ベクターpBR325の
制限酵素EcoRT、切断部位に約5.4キロベースの
外来のEcoRI断片が組込まれていた。このEc。
RI断片が、コリネバクテリウム・メラセコラ(蝕■朋
脂区1妖四)elassecola) 801 (微工
研条寄第558号)由来のGDH産生遺伝子を含むDN
A断片である。第1図においてプラスミドの分子量は、
キロベース(kb)で表示しである。図中の記号は、後
で纏めて記す制限酵素であり、プラスミド上のその位置
は、その制限酵素切断部位を示す。その横に付した数字
は、制限酵素EcoRIの一方の切断部位を基準とした
プラスミド上での位置をキロベースで表示したものであ
る。また、PBR325−(A)はプラスミドpBR3
25をEcoRIで開環したDNA断片を示し、DNA
−(A)は本発明のGDH産生遺伝子を含むDNA断片
(約5.4キロベース)を示す。
プラスミドPAG103 DNAをプラスミドPBR3
25の代わりに用いる以外は前記実施例1工程(2)と
実質的に同様の方法でエシェリヒア・コリ(Esche
richia coli) K12 PA340を形質
転換して形質転換体を得た。得られた形質転換体を薬剤
耐性及び栄養要求性に関して調べた結果、調べた形質転
換株は、全てテトラサイクリン耐性アンピシリン耐性ク
ロラムフェニコール感受性グルタミン酸非要求性であっ
た。更に、該形質転換株について、それらが保有するプ
ラスミドを解析した結果、それらのプラスミドは、供与
プラスミドと比べて制限酵素切断様式で同一と判定され
るプラスミドであった。
(7) G D H産生遺伝子を含む約5.4キロベー
スのDNA断片の分離 前記実施例1工程(6)で調製したプラスミドpAG1
03(7)DNA20μgLニ一対シテ、100単位の
制限酵素EcoRI 、 5afl Iをそれぞれ加え
て、50mMトリス(Tris)−Hf、Q(pH7,
4)、10d Mg5O,、100mMNaCΩの緩衝
液100μQ中で、37℃にて2時間反応させた。消化
して得られた試料は、ベセスダ・リサーチ・ラボラトリ
−社、米国より購入したLMPアガロース(Agaro
se)を使用し、4℃で電気泳動を行なう以外は前記と
同様の方法により、1%アガロースゲル電気泳動に供し
た。次に、アガロースゲルをエチジウムブロマイドで染
色して紫外線照射下に置き、GDH産生遺伝子を含む約
5.4キロベースのDNA断片の存在を確認し、その付
近のアガロースゲルを切り出した。切り出したアガロー
スゲルにその重量の3倍量のTE緩衝液を加えて、65
℃で10分間保持し、アガロースゲルを完全にTE緩衝
液に溶解した。次に、等容のフェノールを添加して、攪
拌の後、水層を回収した。該水層に等容のフェノール・
クロロホルム(1:1.v/v)液を添加して、攪拌の
後、水層を回収した。得られた水層に等容のクロロホル
ムを添加して、攪拌の後、水層を回収した。得られた水
層に酢酸ナトリウムを最終濃度300mMになるように
添加し、更に2倍容のエタノールを加えて攪拌の後、−
30℃にて3時間保持した。
その後、10000 rpm (9000g)で室温で
10分間遠心分離して、DNAの沈澱を回収した。次に
、得られた沈澱を減圧乾燥後、GDH産生遺伝子を含む
約5.4キロベースのDNA断片を約2μg取得した。
(8) G D H産生遺伝子を含む約5.4キロベ一
スDNA断片の縮ノJ)化 前記実施例1工程(2)で調製したベクターpBR32
5DNA1.3μgに対して15単位の制限酵素Eco
RIと18単位の制限酵素BamHIとを加えて、50
 mMトリス(Tris)−HCQ(pH7,4)、 
10 mM MgSO4゜100 mM  NaCQを
含有する緩衝液75μfl中で37℃にて1時間反応さ
せた。そこへ等容のフェノール・クロロホルム(1: 
1  v/v)液を添加して攪拌の後、水層を回収した
。更に等容のクロロホルムを添加して攪拌の後、水層を
回収した。
そこへ酢酸ナトリウムを最終濃度300mMになるよう
に加え、次に2倍容のエタノールを添加して、−30℃
で3時間保持した後、12000 rpm(8900g
)で室温で10分間遠心分離してDNAの沈殿を回収し
、これを減圧乾燥した(DNA試料■)。
前記実施例1工程(6)で調製したプラスミドpAG1
03のDNA1.6μgに対して、15単位の制限酵素
EcoRIを加えて50mM  トリス(Tris)−
HCn (pH7,4)10 mM MgSO4,10
0trrM NaCQを含む緩衝液6oμa中で37℃
にて1時間反応させた。そこへ酢酸ナトリウムを最終濃
度300 mMになるように加えて、次に2倍容のエタ
ノールを添加して、−30℃で3時間保持した後、12
000 rpm (8900g)で室温で10分間遠心
分離してDNAの沈殿を回収し、これを減圧乾燥した。
このDNA全量に対して、0゜6単位の制限酵素Bam
HIを加えて、 10mM トリス(Tris)−HC
Q(pH7,4)、10 mM MgSO4,50mM
 NaCQ 。
1 mMジチオトレイトール(Dithiothrei
tol)の緩衝液60μα中で37℃にて1時間反応さ
せた。そこへフェノール・クロロホルム(1:1 v/
v)液を添加して攪拌の後、水層を回収した。更に等容
のクロロホルムを添加して攪拌の後、水層を回収した。
そこへ酢酸ナトリウムを最終濃度300 mMになるよ
うに加え、次に2倍容のエタノールを添加して、−30
℃で3時間保持した後、12000 rpm (890
0g)で室温で10分間遠心分離してDNAの沈殿を回
収し、これを減圧乾燥した(DNA試料■)。
前記のDNA試料IとDNA試料■との全量に対して、
3単位のT4ファージDNAリガーゼを、50mM ト
リス(Tris)−HCQ (pH7,4)、10 m
M MgCQ 2゜10 mMジチオトレイトール(D
ithiothreitol) 。
1 mMスペルミジン(Spermidine)、 1
 mM ATP、 0.1mg/m Q BSAを含む
緩衝液100μQ中で、15℃にて一晩作用させた。そ
の後、70℃にて10分間加熱することにより、反応を
停止させた。
得られたりガーゼ反応液を用いて、前記実施例1工程(
4)と実質的に同様の方法により、エシェリヒア・コリ
(Escherichia coli) Kl 2  
PA340の形質転換操作を行った。その結果、アンピ
シリン耐性でグルタミン酸非要求性を示す形質転換体を
多数得ることができた。これらの形質転換体について、
前記実施例1工程(6)と実質的に同様の方法により、
各形質転換体の保有するプラスミドを分離し解析した。
得られたプラスミドをプラスミドpAG112と命名し
た。プラスミドpAG112を保持する形質転換体の菌
株について、前記実施例1工程(5)と実質的に同様の
方法によりGDH活性を測定した結果、極めて高いGD
H比活性が認められた。
プラスミドPAG112は第2図の制限酵素地図で示さ
れる構造を有し、ベクターpBR325の約4.4キロ
ベースのBamHI −EcoRI断片と、約3.1キ
ロベースの外来のBamHI −EcoRI断片とが結
合してできた組換え体DNAであった。この約3.1キ
ロベースの外来のBamHI −EcoRI断片が、コ
リネバクテリウム・メラセコラ(Cor nebact
erium melasse−cola)801(微工
研条寄第558号)由来のGDH産生遺伝子を含むDN
A断片である。第2図においてpBR325−(B)は
pBR325由来のDNA断片(約4.4キロベース)
を示し、DNA−(B)は本発明のGDH産生遺伝子を
含むDNA断片(約3.1キロベース)を示す。
プラスミドPAG112をプラスミドpBR325の代
わりに用いる以外は前記実施例1工程(2)と実質的に
同様の方法で、エシェリヒア・コリ(Escheri−
4すa coli)K12 PA340を形質転換した
。得られた形質転換体を薬剤耐性及び栄養要求性に関し
て調べた結果、調べた形質転換体は、全てアンピシリン
耐性グルタミン酸非要求性であった。更に、得られた形
質転換体について、それらが保有するプラスミドを解析
した結果、それらのプラスミドは、供与プラスミドと比
べて制限酵素切断様式で同一と判定されるプラスミドで
あった。
(9)GDH産生遺伝子を含む約3.1キロベースのD
NA断片の分離 前記実施例1工程(8)で調製したプラスミドpAG1
12のDNA  50μgに対して、200単位の制限
酵素EcoRIを加えて、50IIIMトリス(Tri
s)−)ICQ (pH7,4)、 10 mM Mg
SO4,100mM NaCQを含む緩衝液100μΩ
中で、37℃にて2時間反応させた。
そこへ酢酸ナトリウムを最終濃度300mMになるよう
に加えて、次に2倍容のエタノールを添加して、−30
’Cで3時間保持した後、 12000 rpm(89
00g )で10分間遠心分離してDNAの沈澱を回収
し、これを減圧乾燥した。このDNA全量に対して、6
単位の制限酵素BamHIを加えて、10 mMトリス
(Tris)−HCQ (pH7,4)、10 mM 
Mg5O,、50mM NaCQ、  1 n+Mジチ
オトレイトール(Dithio−threitol)の
緩衝液IQOμQ中で、37℃にて、1時間反応させた
。そこへ等容のフェノール・クロロホルム(1: 1 
、 v/v)液を添加して攪拌の後。
水層を回収した。更に等容のクロロホルムを添加して攪
拌の後、水層を回収した。そこへ酢酸ナトリウムを最終
濃度300mMになるように加え、次に2倍容のエタノ
ールを添加して、−30℃で3時間保持した後、120
00 rpm(8900g )で室温で10分間遠心分
離してDNAの沈澱を回収し、これを減圧乾燥した。こ
れを100μQのTE緩衝液に溶かした後、このDNA
断片混合液より、前記実施例1工程(7)と実質的に同
様の方法を用いて、GDH産生遺伝子を含む約3.1キ
ロベースのDNA断片を、約0.5μg取得した。
(以下余白) (10) G D H産生遺伝子を含む約3.2キロベ
ースのDNA断片の分離。
前記実施例1工程(6)で調製したプラスミドpAG1
03のDNA20μgに対して100単位の制限酵素E
coRI 、 Xba Iを加えて、50m)4 トリ
ス(Tris)−HCI(pH7,4)、10mM M
g5O,、100mM NaC1の緩衝液100μΩ中
で、37℃にて2時間反応させた。消化した試料は、前
記実施例1工程(7)と実質的に同様の方法により、1
%アガロースゲル電気泳動に供し、約3.2キロベース
のDNA断片の存在を確認し、その付近のアガロースゲ
ルを切り出した。切り出したアガロースゲルより、前記
実施例1工程(7)と実質的に同様の方法によりDNA
を抽出した。その結果、GDH産生遺伝子を含む約3.
2キロベースのDNA断片を約2μg取得した。
(11)GDH産生遺伝子を含む約3.5キロベースの
DNA断片の分離 前記実施例1工程(6)で調製した□プラスミドpAG
103のDNA  20μgに対して100単位の制限
酵素EcoRI 、 Xho Iを加えて、50mMト
リス(Tris)−MCI(pH7、4)、10 IM
  Mg5o、、 100 mMNaClの緩衝液10
0μ12中で、37℃にて2時間反応させた。消化した
試料は、前記実施例1工程(7)と実質的に同様の方法
により、アガロースゲル電気泳動に供し、約3.5キロ
ベースのDNA断片の存在を確認し、その付近のアガロ
ースゲルを切り出した。切り出したアガロースゲルより
、前記実施例1工程(7)と実質的に同様の方法により
DNAを抽出した。その結果、GDH産生遺伝子を含む
約3.5キロベースのDNA断片を約3μg取得した。
(12) G D H産生遺伝子を含む約4.5キロベ
ースのDNA断片の分離 前記実施例1工程(6)で調製したプラスミドpAG1
03ノDNA 40 p gニ対シテ、100単位の制
限酵素BgQUを加えて、10mMトリス(Tris)
−HCI(pH7,4)、10 mM MgSO4,1
mMジチオトレイトール(Dithiothreito
l)を含む緩衝液100μQ中で、37℃にて4時間反
応させた。次に得られた反応液に酢酸ナトリウムを最終
濃度300mMになるように添加し、更に2倍容のエタ
ノールを加えて攪拌の後、−30℃にて3時間保持した
。その後、12000rpm(8900g ) テ室温
1’io分間遠心分離してDNAの沈殿を回収し、減圧
乾燥した。このDNA全量に対して、100単位の制限
酵素にEcoRIを加えて、50mM トリス(Tri
s)−HCI (pH7,4)、10mM Mg5O,
、100mM NaC1を含む緩衝液100μα中で、
37℃にて4時間反応させた。
消化した試料は、前記実施例1工程(7)と実質的に同
様の方法により、アガロースゲル電気泳動に供し、約2
.9キロベースと約1.6キロベースのDNA断片の存
在をそれぞれ確認し、DNA断片を含んだアガロースゲ
ルをそれぞれ切り出した。
切り出したアガロースゲルより、前記実施例1工程(7
)と実質的に同様の方法によりDNAを、それぞれ抽出
した。その結果、GDH産生遺伝子を含む約4.5キロ
ベースのDNA断片を、約2.9キロベースのDNA断
片と約1.6キロベースのDNA断片として、それぞれ
約2μgと約1μg取得した。
実施例2 本実施例では、グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来の
GDH産生遺伝子を含むDNA断片を、該細菌のベクタ
ーに組込んで組換え体DNAを得。
得られた組換え体DNAを大量に産生できる形質転換体
を作成した。グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のG
DH産生遺伝子を含むDNA断片としては、前記実施例
]、工程(7)で調製したGDH産生遺伝子を含む約5
.4キロベースのEcoRI断片を使用した。グルタミ
ン酸生産性コリネ型細菌のベクタープラスミドとしては
、プラスミドpAG50を使用した。プラスミド PA
G50は、該細菌のプラスミドpAG1及びPAG3よ
り、後述する方法により作成されたベクタープラスミド
である。プラスミドpAG1は、コリネバクテリム・メ
ラセコラ(Cor nebacterium mela
ssecola) 22243 (微工研条寄第560
号)より分離されたテトラサイクリン耐性プラスミドで
ある。プラスミドρAG3は、コリネバクテリウム・メ
ラセコラ($ bacterium ll1elassecola) 
22220 (微工研条寄第559号)より分離された
クリプテイックプラスミドである。
(1)プラスミドPAG50の作成と該プラスミド保有
コリネバクテリウム・メラセコラ(並■nabacte
riummelassecola) 801 (pAG
50)からの該プラスミドの分離 プラスミドpAG50は、次の方法で作成した。先ずプ
ラスミドρAGIを縮小化してプラスミドpAG14を
作成し、該プラスミドよりテトラサイクリン耐性遺伝子
を含むDNA断片を分離した。次に該DNA断片をプラ
スミドp、AG3に組込んでプラスミドPAG50を作
成した。以下、上述の操作について詳細に説明する。
■コリネバクテリウム・メラセコラ(7terium 
melassecola) 22243 (微工研条寄
第560号)菌体からのプラスミドPAGIの分離上記
菌株を、半合成培地((NH4)2SO410g、尿素
3 g、 K2HPO41g、 NaC050mg、M
gSO4−7H20400■、MnSO4・4−6H,
02mg、FeSO4・4−6H202■、グルコース
20 g、ビオチン50μg、チア°ミン塩酸塩200
μg、酵母エキス1gを純水に溶かしてIQとし、pH
7,2に調整した培地〕で、32℃、1晩振盪培養し、
得られた培養液8mQを200mQの前記半合成培地に
移植して、32℃で5時間振盪培養した。
培養液から菌体を集菌し、リゾチウム液〔50mHグル
コース、10 mM EDTA、 25 mM トリス
(ヒドロキシメチル)アミノメタン(Tris (hy
droxymethyl)−aminomethar+
Q:Tris〕、10[8g/IIIQリゾチウム(シ
グマ社、米国より購入)、pH8,0)10 rnQに
懸濁し42℃で1時間反応させた。本反応液にアルカリ
−ドデシル硫酸ナト1ノウム(Sodium Dode
cyl−sulfte以下SDSと略す)液(0,2N
 Na0t(,1%(w/v) 5O3320mQを添
加攪拌の後、水中に5分装置いた。次に本反応液に、氷
冷した酢酸カリウム溶液(5M酢酸カリウム水溶液60
mQ、酢酸11.5raQ、純水28.5mQの混合液
)15mQを添加攪拌の後、水中に10分分間−て溶菌
物を得た。溶菌物の全量を遠心管に移し、4℃、5分間
、12.000 rpm(13000g)の遠心分離を
行い、上澄液を回収した。
これを等容のフェノール・クロロホルム液(1:1)で
抽出して水層を回収した。これに2倍容のエタノールを
添加攪拌して、5分間室温に置き、20℃で10分間、
10,000 rpm(11,000g)の遠心分離を
行い沈殿を得た。得られた沈殿を、70%(v/v)エ
タノール水溶液で洗浄の後減圧乾燥して、TE緩衝液[
10mM トリス、1 mM EDTA、 p+17.
5)20mQ中に溶解した。この液に、10mg/++
+Qエチジウムブロマイド水溶液1.2 mgと塩化セ
シウム23゜6gとを加えて静かに溶解し、40,00
0 rpm(100,000g)15℃で48時間遠心
分離した。紫外線照射により遠心チューブ中、2本のバ
ンドが見出され、下方のバンドを遠心チューブの側壁か
ら注射器で抜き取ることにより、プラスミドρAGIを
得た。次いでこの分画液を等容量のイソプロピルアルコ
ールで4回抽出した。抽出物からエチジウムブロマイド
を除去し、その後にTE緩衝液に対して透析して、DN
A濃度50/jg/m12のプラスミドpAG1の透析
完了液1mQを得た。
■プラスミドpAG1の試験管内DNA組換え。
前記実施例2工程(1)−ので調製したプラスミドPA
GIのDNA0.5μgに対して10単位の制限酵素E
coRIを加え、50IIIMトリス(Tris)−H
CQ (pH7,4)、10 mM Mg5O,、10
0mM NaCQの緩衝液40μΩ中で、37℃にて2
時間反応させた。その後70℃で10分間加熱して反応
を停止させた。この反応液20μQと3単位のT4ファ
ージDNAリガーゼにッポンジーン社より購入)とを、
50mM トリス(Tris)−HCQ (p)17.
4)、10 mM MgCQ 2.10 mMジチオト
レイトール(Dithiothreitol)、1 m
Mスペルミジン(Spermidins)、1 mM 
ATP、 0.1mg/+aQBSA(ベセスダリチー
チラボラトジー社、米国より購入)の緩衝液50μQ中
で15℃にて1晩反応させた。
(以下余白) ■プラスミドpAG14の取得 (プラスミドのキユアリング) コリネバクテリウム・メラセコラ(並■nebac−t
erium melassecola) 22243 
(微工研条寄第560号)をLG培地(トリプトンLo
g、酵母エキス5 g、 NaCQ 5 g、グルコー
ス2gを純水に溶かしてIQとし、pH7,2に調整し
た培地)5mQに一白金耳植菌して、37℃で1晩振盪
培養した。
この培養液を無菌水で希釈してLG寒天培地(LG培地
に1.5重量%の寒天を添加した培地)に塗布し、32
℃で2日間培養した。生じたコロニー100個を取り、
テトラサイクリン10 μg/mQを含有するLG寒天
培地に釣菌した。32℃で2日間培養して2株のテトラ
サイクリン感受性株を選択した。得られた2株のテトラ
サイクリン感受性株について、前記と同様なプラスミド
の単離法によりプラスミドPAGIの存在を調べた。そ
の結果得られた2株のテトラサイクリン感受性株は、い
ずれもプラスミドを保持していないプラスミドキュアー
ト(Plasmid−cured)株であった。これら
の−方の株を以後の形質転換実験の宿主として用いた。
(形質転換) コリネバクテリウム・メラセコラ(Corynebac
−terium melassecola) 2224
3 (微工研条寄第560号)より前記の操作で分離し
たプラスミドキュアート株を、前記半合成培地で32℃
、12時間振盪培養し、その培養液0.5mMを同じ半
合成培地50 mρに植菌して32℃で振盪培養した。
日立製作所製分光光度計(228型)で波長660nm
における吸光度(OD)を測定し、ODが0゜2になっ
た時点で培養液にペニシリンGを0.3単位/mQの濃
度になるように添加した。添加後頁に32℃で1.5時
間培養を続けた。
その培養液より集菌し、R培地〔グルコース5g、カザ
ミノ酸10 g、酵母エキス10 g 、 K2HP 
040.35 g、 KH2PO40,15g、シュー
クロース1.37 g、N−1〜リス(ハイドロキシメ
チル)メチル−2−アミノエタンスルホン酸(T E 
S : N−Tris(hydroxy−methyl
)methyl−2−aminoethansulfo
nic acid)5.73 g、 MgC(120,
95g、 CaCQ、 1.11 gを純水に溶かして
IQとし、NaOHでPI(7,2に調整した培地〕5
mQに懸濁した。この菌濡濁液4.5rr+Qに、3m
g/mn濃度のりゾチウムを含有するR培地(ミリポア
フィルタ−で除菌した)0.5mMを添加して、35℃
で5時間静置し反応させてプロトプラスト化細胞を得た
。反応混合物を7.00Orpm(4500K)で5℃
で7分間遠心分離してプロトプラスト化した細胞を回収
し、R培地5爪Ωに懸濁した。同様の操作を更にもう一
度行った後、R培地5+nQに再懸濁してプロトプラス
ト懸濁液とした。
前記実施例2工程(1)−■で得られたりガーゼ反応液
50 μQと2倍濃度TSMC液(73MC液は、TE
S25 IIN、シュークロース0.4M、MgCQ、
 10 mM、CaCQ230fl1Mを含み、NaO
HでpH7,2に調整した水溶液である)50μQとの
混合液を上記プロトプラスト懸濁液0.5 mΩに添加
混合した。その後頁にPEG液(73MC液にポリエチ
レングリコール6.000(Polyethylene
 glycol 6000)を40%(w/v)濃度に
溶解する31.5mMを添加してゆるやかに混和し、2
分間室温で静置した。その後R−PVP液〔R培地にポ
リビニルピロリドン(P V P : Po1y−vi
nyl pyrroLidone)40 g/ Qを添
加する)5mMを添加して、4.00Orpm(180
0g)で室温で10分間遠心分離して上澄液を除去した
。同様の遠心分離条件で洗浄操作を更にもう一度行いプ
ロトプラストを沈殿として得た。得られたプロトプラス
トを0.5mMのR−PVP液にゆるやかに懸濁した。
得られた懸濁液を3時間、30’Cに保った後、R−p
vp液で希釈し、希釈懸濁液を得た。一定量の希釈懸濁
液をテトラサイタリン10μg/m(l濃度を含む再生
培地に植菌した。再生培地はR培地ニPVP 40 g
/ill、寒天15g/Qを添加シテ得られる下層寒天
培地と、その上に重層された、PvP40gIQ、寒天
6gIQを添加して得られる上層寒天培地とからなる重
層寒天培地である。植苗はプロトプラスト懸濁液を溶け
た上層寒天培地3mQと混合して、下層寒天培地上に重
層することにより行なった。植菌した再生培地を32℃
で4日間培養してテトラサイクリン耐性形質転換株を得
た。
出現したテトラサイクリン耐性形質転換株から任意に1
0株を選び、テトラサイクリン1oμg/mQ濃度を含
むLG寒天培地上で純化した後、実施例1工程(1)で
プラスミドρAGIを分離した方法と実質的に同様の方
法により、各菌株からプラスミドを分離した。各プラス
ミドDNA0.5μgに対して前記実施例1工程(6)
の方法により、各プラスミド中の制限酵素切断部位を決
定した。その結果、プラスミドpAG14を取得した。
このプラスミドDNAを用いて、前記と実質的に同様な
方法で、コリネバクテリウム・メラセコラ(Coryn
ebactsric+m melassecola) 
22243 (微工研条寄第560号)のプラスミドキ
ュアート株を形質転換した。得られたテトラサイクリン
耐性株について、それらが保有するプラスミドを解析し
た結果、それらのプラスミドは、供与プラスミドと比べ
て、制限酵素切断様式で同一と判定されるプラスミドで
あった。
■プラスミドPAG14からのテトラサイクリン耐性遺
伝子を含むDNA断片の分離 前記実施例2工程(1)−〇で調製したプラスミドpA
G14のDNA20μgに対して、100単位の制限酵
素BamHI 、 Bgl■をそれぞれ加えて、 10
 mM トリス(Tris)−HCQ (pH7,4)
、10 mM Mg5O,、50mMNaCQ、1 m
Mジチオトレイトール(Dithio−threito
l)の緩衝液100mu中で、37℃にて2時間反応さ
せた。消化した試料は、前記実施例1工程(6)の方法
により、1%アガロースゲル電気泳動に供した。ただし
、ベセスダ・リサーチ・ラボラトリ−社、米国より購入
したLMP  アガロース(Agarose)を使用し
、4℃で電気泳動した。
次に、エチジウムブロマイドで染色したアガロースを紫
外線照射下に置き、テトラサイクリン耐性遺伝子を含む
約3.1キロベースのDNA断片の存在を確認し、その
付近のアガロースゲルを切り出した。切り出したアガロ
ースにその重量の3倍量のTEB衝液を加えて、65℃
で10分間保持し、アガロースゲルを完全に溶かした。
次に等容のフェノールを添加して、攪拌の後、水層を回
収した。得られた水層に等容のフェノール・クロロホル
ム(1: 1)液を添加して、攪拌の後、水層を回収し
た。得られた水層に等容のクロロホルムを添加して、攪
拌の後、水層を回収した。得られた水層に、酢酸ナトリ
ウムを最終濃度300 mMになるように添加し、更に
2倍容のエタノールにて3時間保持した。その後、10
,000 rpm(9,000g)で室温で10分間遠
心分離して、DNAの沈殿を回収し、得られた沈殿を減
圧乾燥した。
■プラスミドpAG3の調製と制限酵素BamHI処理 前記実施例2工程(1)−■の方法により、コリネバク
テリウム・メラセコラ(並■朋α臣頃吐已melass
ecola) 22220 (微工研条寄第559号)
から分離精製したプラスミドpAG3のDNA4μgに
対して、20単位の制限酵素BamHIを加えて、10
 mM  トリス(Tris)−HCQ (pH7,4
)、10 mM MgSO4,50mM NaCQ、l
 mMジチオトレイトール(Dithiothreit
ol)の緩衝液100mff中で、37℃にて2時間反
応させた。そこへ等容のフェノール・クロロホルム(1
: 1)液を添加して攪拌の後、水層を回収した。更に
等容のクロロホルムを添加して攪拌の後、水層を回収し
た。そこへ酢酸ナトリウムを最終濃度300鱈になるよ
うに加え、次に2倍容のエタノールを添加して、−30
℃にて3時間保持した後、12.00Orpm(890
0g)で室温で10分間遠心分離してDNAの沈殿を回
収し、これを減圧乾燥した。
■プラスミドpAG50の取得 前記実施例2工程(1)−■及び■で調製した夫々のD
NA全量と3単位のT4ファージDNAリガーゼとを5
0IIIMトリス(Tris)−HCQ (pH7,4
)、10 mM MgCQz、10 mMジチオトレイ
トール(Dithiothreitol)、1 mMス
ペルミジン(Sper−midine)、L mM A
TP、0.1111g/III Q BSAを含む緩衝
液50μQ中で、15℃にて一晩反応させた。その後7
0℃にて10分間加熱して反応を停止させた。
得られたりガーゼ反応液50μQを用いて、前記実施例
2工程(1)−〇と同じ形質転換操作によりコリネバク
テリウム・メラセコラ(販互朋bacteri四mel
assecola) 801 (微工研条寄第558号
)のテトラサイクリン耐性形質転換株を取得した。ただ
し、再生培地による培養は、7日間とした。得られたテ
トラサイクリン耐性形質転換株について、前記実施例2
工程(1)の方法により、各株の保有するプラスミドを
分離し、前記実施例1工程(6)の方法によりそれぞれ
のプラスミドを解析した。得られたプラスミドをpAG
50と命名した。
このプラスミドDNAを用いて、前記と実質的に同様の
方法で、コリネバクテリウム・メラセコラ(Car n
ebacterium melassecola) 8
01 (微工研条寄第558号)を形質転換してテトラ
サイクリン耐性形質転換体を得た。得られたテトラサイ
クリン耐性形質転換体について、それらが保有するプラ
スミドを解析した結果、それらのプラスミドは、供与プ
ラスミドと比べて制限酵素切断様式で同一と判定される
プラスミドであった。
(2)プラスミドPA05にのGDH産生遺伝子を含む
DNA断片の組込み 前記実施例2工程(1)−■で調製したプラスミドpA
G50のDNA 5 ttgに対して、制限酵素Eco
RIを15単位加えて、50mMトリス(Tris)−
HCQ (pH7゜4)、10 mM Mg5O,、1
00mM NaCQを含む緩衝液60μΩ中で37℃に
て2時間反応させた。その後、70℃で10分間加熱し
て、反応を停止させた。
この液に酢酸ナトリウムを最終濃度300 mMになる
様に加え、更に2倍容のエタノールを添加して、−30
℃にて3時間保持した。次に12.000 rpm(8
゜900 g)で室温で10分間遠心分離してDNA沈
殿を回収し、得られた沈殿を減圧乾燥した。得られた試
料をBAPT緩衝液(50IIIMトリス(Tris)
−HCQ、PH8,4) 200 IQに溶解し、バク
チリアル・アルカリ・ホスファターゼ(Bacteir
al alkaline phos−phatase)
 (宝酒造株式会社より購入)を1単位添加して65℃
にて30分間反応させた。更に該酵素を1単位添加して
、65℃にて30分間反応させた。その後1反応液に等
容のTHE緩衝液で飽和したフェノールを加え、混合し
た後、 12.00Orpm(8,900g)で10分
間遠心分離して水層を回収し、更にもう1回同じ操作を
繰り返した。次に水層に等容のフェノール・クロロホル
ム(1:1、V/■)液を添加して混合した後、12.
00Orpm(8,900g)で10分間遠心分離し、
水層を回収した。更に水層に等容のクロロホルムを添加
して攪拌したi。
12.000 rpm(8,900g)で室温で10分
間遠心分離し、水層を回収した。得られた水層に酢酸ナ
トリウムを最終濃度300 mMになる様に加え、2倍
容のエタノールを添加し攪拌した後、−30℃にて3時
間保持した。その後、12.000 rpm(8,90
0g)で室温で10分間遠心分離し、DNA沈殿を回収
した。これを減圧乾燥した。このDNA全量と前記実施
例1工程(7)で調製したDNA 1 μgと3単位の
T4ファージDNAリガーゼにッポンジーン社より購入
)とを、50mMトリス(Tris)−HCQ (pH
7,4)、10mM MgC1,、10n+Mジチオト
レイトール(Dithio−threitol)、1 
mMスペルミジン(Spermidine)、1mM 
ATP、0.1 mg/m Q BSA(ベセスダリチ
ーチラボラトジー社、米国より購入)の緩衝液50μΩ
中で、15℃にて一晩反応させた。その後、70℃にて
10分間加熱することにより、反応を停止させた。
(3)GDH産生遺伝子を含有した複合プラスミドpA
G1001の取得 コリネバクテリウム・メラセコラ(蝕■nebac−t
erium melassecola) 801 (微
工研条寄第558号)を、前記半合成培地で32℃、1
2時間振盪培養し、その培養液0.5mQを同じ半合成
培地5011IQに植菌して32℃で振盪培養した。日
立製作所製分光光度計(228型)で波長660 nm
における吸光度(OD)を測定し、ODが0.2になっ
た時点で培養液にペニシリンGを0.3単位/IIIQ
の濃度になるように添加した。これを更に32℃で1.
5時間培養を続けた。
その培養液より菌体を集菌し、R培地〔グルコース5g
、カザミノ酸10 g、酵母エキス10 g、K、1(
PO40,35g、 KH,PO40,15g、シュー
クロース1.37g、N−トリス(ハイドロキシメチル
)メチル−2−アミノエタンスルホン酸(TES:N−
Tris(hydroxymethyl)methyl
 −2−aminoethan−sulfonic a
cid) 5.73 g、 MgCn20.95 g、
 CaCQ21.11 gを純水に溶かしてIQとし、
NaOHでPH7,2に調整した培地)5mΩに懸濁し
た。この菌懸濁液4.5mQに、3 mg/mQ濃度の
りゾチウムを含有するR培地(ミリポアフィルタ−で除
菌した)0.511IQを添加して、35℃で5時間静
置反応させてプロトプラスト化細胞を得た。反応混合物
を7.00Orpm(4,500g)、5℃で7分間遠
心分離してプロトプラスト化した細胞を回収し、R培地
5+mQに懸濁した。同様の操作を更にもう一度行った
後、R培地5ロΩに再懸濁してプロトプラスト菌懸濁液
とした。
前記実施例2工程(2)で得られたりガーゼ反応液50
μQと前述の2倍濃度TSMC液50μQとの混合液を
上記プロトプラスト菌懸濁液0.5+++Qに添加混合
した。その後頁に前述のPEG液1.5mAを添加して
ゆるやかに混和し、2分間室温で静置した。その後R−
PVP液5IlIQを添加して、4,000 rpm 
(1800g)で10分間遠心分離して上澄液を除去し
た。同様の遠心分離条件で洗浄操作を更にもう一度行っ
た後、沈降したプロトプラストを0.5m12のR−P
VP液でゆるやかに懸濁した。
3時間、30℃に保った後、R−PVP液で希釈し、そ
の一定量をテトラサイクリン10μg/mQ濃度を含む
前述の再生培地の溶けた上層寒天培地3mffと混合し
て、下層寒天培地上に重層し、32℃で7日間培養した
得られたテトラサイクリン耐性形質転換体を、テトラサ
イクリン1oμg/lllI2を含むLG寒天培地(L
−寒天培地にグルコース5gIQを添加した培地)上で
純化した後、各菌株から前記実施例2工程(1)−■の
方法により、プラスミドを分離し、前記実施例1工程(
6)の方法によりそれらのプラスミドを解析した。得ら
れたプラスミドをプラスミドpAG1001と命名した
。プラスミドpAG1001は、第7図に示した様に、
プラスミドpAG50の制限酵素EcoRI切断部位に
、グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のGDH産生遺
伝子を含む約5゜4キロベースのDNA断片が組込まれ
た複合プラスミドである。
(以下余白) (4)プラスミドPAG100I保有菌株のGDH活性
測定 プラスミドpAG、1001を保有するコリネバクテリ
ウム0メラセコラ(Corynebacterium 
melassecola)801を、テトラサイクリン
10μg/mQ含有前記糖蜜培地50mflで、32℃
にて一晩培養した。
この培養液より菌体を集菌し、0.8%NaC1水溶液
29m Qで2回洗浄後、MES緩衝液(50mM 2
−(モルフォリノ)エタンスルホン酸(以下MESと略
す)、10mMMnSO4,10mM EDTA、pH
7,0) 10 m Hに懸濁した。これを、ブラウン
社製(西独)のMSKセルホモジナイザー(85302
1型)で処理した後、L4000rpm(20000g
 )で室温で20分間遠心分離して細胞抽出液(粗酵素
液)を調製した。
GDH活性は、3.OmQの酵素反応液(100mMト
リス(Tris)−HCI(pH8,1)、5+oM 
a−ケトゲルタール酸、10 mM (NH4)2So
、、 0.15 mM NADPH150μQ細胞抽出
液〕の340nmの吸光度の減少を日立製作所製分光光
度計(228型)で測定することにより求めた。また、
細胞抽出液の蛋白質濃度の測定には、前記実施例1工程
(5)の方法を用いた。結果を第2表に示す。
(5)プラスミドPAG100Iの縮小化前記実施例2
工程(3)で調製したプラスミドPAG100IのDN
A  5μgに対して制限酵素Xba 1を15単位加
えて、50mM トリス(Tris)−HCI(pH7
,4) 、  10  mM MgSO4,100mM
 NaC1を含む緩衝液50μα中で、37℃にて2時
間反応させた。その後、70℃にて1o分間加熱するこ
とにより、反応を停止させた。次にこの反応液に2倍容
のエタノールを添加して、−30℃で3時間保持した後
、12000 rpm (8900g)で室温で10分
間遠心分離してDNAの沈殿を回収し、減圧乾燥した。
このDNA全量と3単位のT4ファージDNAリガーゼ
とを、50IIIMトリス(Tris)−HCI(pH
7,4)、10 mM MgC1,,10mMジチオト
レイトール、1 mMスペルミジン、1 mMATP、
0.1mg/mQBSAの緩衝液50μfl中で、15
℃にて一晩反応させた。その後70℃にて10分間加熱
することにより、反応を停止させた。
このリガーゼ反応液を用いて、前記実施例2工程(3)
の方法によりコリネバクテリウム・メラセコラ(Cor
 nebacterium melassecola)
 801 (微工研条寄第558号)を形質転換した。
得られたテトラサイクリン耐性形質転換体を、テトラサ
イクリン10μg/m+2を含む前記LG寒天培地上で
純化した後、各株から前記実施例2工程(1)−■の方
法と実質的に同様の方法によりプラスミドを分離し、前
記実施例1工程(6)と実質的に同様の方法によりそれ
らのプラスミドを解析した。得られたプラスミドをプラ
スミドρAG1002と命名した。
第8図に示した様に、プラスミドpAG1002は、プ
ラスミドpAG1001の約3.1キロベ・−スのXb
a I断片が欠失したプラスミドである。
コリネバクテリウム・メラセコラ(7 terium melassecola) 801 (
p A G 1002 )について、前記実施例2工程
(4)の方法によりGDH活性を測定した結果を前記工
程(4)の結果とともに示す。第2表から明らかな様に
プラスミドpAG1001及びpAG1002を保有す
る細胞では、プラスミドを保有しない細胞及びプラスミ
ドρAG50を保有する細胞に比べて高いGDH比活性
が認められた。尚プラスミドを保有しない細胞(コリネ
バクテリウム・メラセコラ801)はテトラサイクリン
を含有しない培地で培養した。
第2表 注1)第1表の注1)と同じ。
注2)コリネバクテリウム・メラセコラ(如n凹二ba
cterium melassecola) 801゜
本菌株は、微生物工業技術研究所に、微工研条寄第55
8号として寄託されている。
尚、本文中で用いた制限酵素の名称は、次の菌種から得
られる制限酵素の略称である。
EcoRI :エシエリヒア・コリRYI3(Esch
erichia9旦RY13) BamHI :バチルス・アミロリクエファシェンスH
(Bacillus am 1oliquefacie
ns H)BglI[:バチルス・グロビギイ(Bac
illus〔妙■■) Haem:ヘモフィラス・エジプティウス(奥咀堅り回
現徂彰獲ガ佳ハ胆) Bind m :ヘモフィラス・インフルエンザRd(
Haemophilus 1nfulenzaa Rd
)Pst I :プロビデンシア・スチニーアーティー
164(Providencia 5tuartii 
164)Sac I :ストレプトマイセス・アクロモ
ゲネス(Stre tow ass achromo 
enes)SaQl:ストレプトマイセス・アルバスG
(Streptomyces albus G)Xba
 I :キサントモナス・バドリ(Xantho+ao
nasbadrii) Xho I :キサントモナス・ホルシコラ(発明の効
果) 既存の宿主ベクター系を用いて、そのベクターに本発明
のDNA断片を組み込み、その宿主に本発明のDNA断
片を組み込んだ組換え体DNAを移入することにより、
GDH活性活性強化前種することができる。また、本発
明のDNA断片を細胞に移入したでけでは本発明のGD
H遺伝子が発現しない菌種においても、そのGDH構造
遺伝子をその菌種で発現するプロモーターの下流に接続
することにより、本発明のGDH産生遺伝子を発現させ
、高GDH活性株を育種することができる。
そして、高GDH活性株を育種することにより、微生物
による物質(アミノ酸、蛋白質等)生産を、改善するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、プラスミドpAG103の制限酵素地図であ
る。第2図は、プラスミドpAG112の制限酵素地図
である。第1図及び第2図においてPBR325−(A
)はプラスミドpBR325をEcoRIで開環したD
NA断片を示し、pBR325−(B)はプラスミドρ
BR325由来のDNA断片を示す。またD N A 
−(A)は本発明のGDH産生遺伝子を含むDNA断片
(約5.4キロベース)を示し、D N A −(B)
は本発明のGDH産生遺伝子を含むDNA断片(約3.
1キロベース)を示す。第3図は、プラスミドpAG1
の制限酵素地図である。第4図は、プラスミドpAG3
の制限酵素地図である。第5図は、プラスミドpAG1
4の制限酵素地図である。第6図は、プラスミドPAG
50の制限酵素地図である。第7図は、プラスミドpA
G1001の制限酵素地図である。第8図は。 プラスミドρAG1002の制限酵素地図である。図中
において、pAG50− (A)はプラスミドpAG5
0をEcoRIで開環したDNA断片を示し、pAG5
0− (B)は、プラスミドPA050由来のDNA断
片を示す。またDNA−(C)は、本発明のGDH産生
遺伝子を含むDNA断片(約3.2キロベース)を示す
。 プラスミド分子の長さは、キロベース(Kb)で表示し
である。図中記号は、発明の詳細な説明に記した制限酵
素基であり、プラスミド上のその位置は、その制限酵素
切断部位を示す。その横に付した数字は、第1図、第2
図、第3図、第4図、第5図、第6図、第7図及び第8
図において、それぞれ制限酵素EcoRI 、EcoR
I 、Xba I 、 Hindm、Xba I 、 
BaigHI 、 EcoRI 、 EcoRIの切断
部位を基準としたプラスミド上での位置を、キロベース
で表示したものである。 特許出願人 旭化成工業株式会社 第1図 第2図 Xba工(2,47 第7図

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のグルタミ
    ン酸デヒドロゲナーゼ(Glutamate dehy
    −drogenase:GDH)産生遺伝子を含むDN
    A断片。
  2. (2)該DNA断片が、コリネバクテリウム属細菌由来
    であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
    のDNA断片。
  3. (3)グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のグルタミ
    ン酸デヒドロゲナーゼ(Glutamate dehy
    −drogenase:GDH)産生遺伝子を含むDN
    A断片(A)と細胞内での自律複製に必要な遺伝子を含
    むDNA断片(B)とを含む組換え体DNA。
  4. (4)該DNA断片(A)が、コリネバクテリウム属細
    菌由来であることを特徴とする特許請求の範囲第(3)
    項記載の組換え体DNA。
  5. (5)該DNA断片(B)が、大腸菌の宿主−ベクター
    系で用いられるベクターを含有することを特徴とする特
    許請求の範囲第(3)項記載の組換え体DNA。
  6. (6)該DNA断片(B)が、グルタミン酸生産性コリ
    ネ型細菌の宿主−ベクター系で用いられるベクターを含
    有することを特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載
    の組換え体DNA。
  7. (7)グルタミン酸生産性コリネ型細菌由来のグルタミ
    ン酸デヒドロゲナーゼ(Glutamate dehy
    −drogenase:GDH)産生遺伝子を含むDN
    A断片(A)と細胞内での自律複製に必要な遺伝子を含
    むDNA断片(B)とを含む組換え体DNAを保有した
    細胞。
  8. (8)該DNA断片(A)が、コリネバクテリウム属細
    菌由来であることを特徴とする特許請求の範囲第(7)
    項記載の細胞。
  9. (9)該DNA断片(B)が、大腸菌の宿主−ベクター
    系で用いられるベクターを含有することを特徴とする特
    許請求の範囲第(7)項記載の細胞。
  10. (10)該DNA断片(B)が、グルタミン酸生産性コ
    リネ型細菌の宿主−ベクター系で用いられるベクターを
    含有することを特徴とする特許請求の範囲第(7)項記
    載の細胞。
  11. (11)該細胞が、エシェリヒア属細菌であることを特
    徴とする特許請求の範囲第(7)項記載の細胞。
  12. (12)該細胞が、グルタミン酸生産性コリネ型細菌で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第(7)項記載の
    細胞。
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