JPS6156995B2 - - Google Patents

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JPS6156995B2
JPS6156995B2 JP56067061A JP6706181A JPS6156995B2 JP S6156995 B2 JPS6156995 B2 JP S6156995B2 JP 56067061 A JP56067061 A JP 56067061A JP 6706181 A JP6706181 A JP 6706181A JP S6156995 B2 JPS6156995 B2 JP S6156995B2
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JP
Japan
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medium
protoplasts
regeneration
agar
agarose
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Microbial Chemistry Research Foundation
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は放線菌に属する微生物の細胞から調製
されたプロトプラストを再生する方法、すなわち
プロトプラストの消失した細胞壁を再形成して細
胞壁を有する通常型の細胞に再生する方法に関
し、詳しく言えば、特殊組成をもちかつ重層構造
とされたプロトプラスト再生倍地を使用してプロ
トプラストを培養することによりプロトプラスト
を高い再生効率で再生することを特色としてい
る。 遺伝子工学において、或る種の微生物細胞から
プロトプラストを作り、これに外来のプラスミド
又は複合プラスミドをとり込ませてからプロトプ
ラストに細胞壁再形成させることにより、形質転
換した細胞を得ることから成る遺伝子組換え技術
は従来行われている。放線菌は抗生物質や生理活
性物質或いは特殊酵素の生産菌として、工業上重
要な微生物の一群であり、放線菌の遺伝子組換え
技術の分野でも種々の研究がなされている。大腸
菌はプロトプラストにしなくとも、塩化カルシウ
ムの存在下ではプラスミドを取り込むことができ
るが、放線菌は大腸菌のように外から与えたプラ
スミドを簡単に取り込まない。従つて、プラスミ
ドを取り込ませる宿主(ホスト)細胞として放線
菌を利用するためには、放線菌の細胞壁を先ず細
胞壁溶解酵素で処理することにより裸の状態に
し、すなわちプロトプラストの状態にしてからプ
ラスミドを取り込ませることが必要である。そし
てその後に、プロトプラストの再生、すなわち細
胞壁の再形成による通常形態の細胞の生成を行う
ことによつて、放線菌の形質転換株を得ることが
普通である。しかしながら、放線菌プロトプラス
トの再生に従来、慣用される再生培地を用いた場
合には、プロトプラストの再生率は極めて低く
(菌種によつては例外的に約40%程度の場合もあ
るが、通常2〜3%の再生率である)、それ故、
放線菌の形質転換株の細胞を収得できる収率が極
めて悪い。このことは放線菌の遺伝子組み換え技
術の発展に大きな障害となつていた。 本発明者は、高い再生率を与える放線菌プロト
プラストの再生法を確立すべく種々研究を行つた
が、従来再生培地に使用されたことのないコハク
酸アルカリ金属塩(好ましくはナトリウム塩)又
はそれに代えてシユークロースを添加され且つ従
来用いられた濃度より高い濃度でマグネシウム塩
(好ましくは塩化マグネシウム)及びカルシウム
塩(好ましくは塩化カルシウム)を含有させたプ
ロトプラスト再生培地を用い、また再生培地中に
含有される寒天又はアガロースの種類を選び、し
かも重層培養法とも呼ぶべき新しい培養手法で放
線菌プロトプラストを培養すると、従来法に比較
して5倍以上の再生率を示し、最高では90%以上
の値になることを知見した。この知見に基づいて
本発明を完成させた。 すなわち、本発明の要旨とするところは、放線
菌に属する微生物の細胞を細胞壁溶解酵素で処理
して得られたプロトプラストを、コハク酸アルカ
リ金属塩又はシユークロースと比較的高い濃度の
マグネシウム塩及びカルシウム塩と寒天又はアガ
ロースとその他常用の再生培地成分とを含むプロ
トプラスト再生用寒天培地の固化平板を下層とし
て有し、かつコハク酸アルカリ金属塩又はシユー
クロースと比較的高い濃度のマグネシウム塩及び
カルシウム塩と軟質寒天又はアガロースとその他
常用の再生培地成分とを含むプロトプラスト再生
用寒天又はアガロース培地を上層として有する重
層培地の上層内で及び/又は上層、下層の境界部
で培養することを特徴とする放線菌プロトプラス
トからの細胞再生方法にある。 本発明の方法で再生すべき放線菌プロトプラス
トは、放線菌、特にストレプトミセス属又はスト
プトバーチシリウム属に属する何れかの菌株の細
胞を細胞壁溶解酵素、例々えばリゾチームで処理
することによつて得られるものであり、放線菌プ
ロトプラストの調製は従来公知の方法の何れによ
つても行い得る。例えば、次の調製法を用い得
る。すなわち、放線菌の或る菌株の寒天斜面培養
物をグルコース−ポリペプトン−イースト培地)
以下GPY培地と称する)〔1.0%グルコース、0.4
%ポリペプトン、0.4%イーストエキス、0.4%
NaC,0.04%MgSO4・7H2O,0.1%K2HPO4
水溶液、PH7.2〕に接種し、28℃で2日間振とう
培養して種母を作り、これをグリセリン−ポリペ
プトン−イーストエキス−グリシン培地(以下
GPYG培地と称する)〔2〜4gのグリセリン、
1gのポリペプトン、4gのイーストエキス、1
〜15gのグリシン、0.5gのMgSO44・7H2O,2
gのKH2PO4,8gのNa2HPO4・12H2Oを1の
脱イオン水にとかした水溶液〕に植え継ぎ、28℃
で24〜26時間振とう培養し、その培養物を遠心分
離して菌体を集め、0.5Mシユークロース水溶液
で洗浄し、さらに遠心分離し、こうして得た洗滌
菌体を通称名P3培地〔70mMのNaC,5mMの
MgC,5mMのCaC,25mMのTES緩衝
液(PH7.4)(N.E.Good,Arch,Biochem.
Biophys.,96,653〜61(1962);C.A.57,
1269d(1962)参照)、0.5Mのシユークロースを
含む水溶液〕にけん濁させ、所要量のリゾチーム
(細胞壁溶解酵素の一種)を加え、28℃でゆるや
かに振とう培養する。位相差けん微鏡で観察し
て、細胞数の95%以上が細胞壁を消失するまです
なわちプロトプラストになるまで振とう培養を続
ける。その後に0℃で10分間、1500r.p.m.の遠心
分離にかけると、細胞壁の溶解しない細胞
(intact cells)が沈澱し、上澄液としてプロトプ
ラスト分画が集まる。この上澄液を0℃で10分
間、3500r.p.m.の遠心分離にかけると、プロトプ
ラストが沈澱部として集まるから、これを通称名
PWP培地〔70mMのNaC,10mMのMgC
20mMのCaC,25mMの前記TES緩衝液(PH
7.4),0.5Mのシユークロースを含む水溶液〕に
けん濁し、再び0℃で10分間、3500r.p.m.の遠心
分離にかけ、沈澱したプロトプラストを前記
PWP培地中に懸濁して洗滌プロトプラストとし
て保存する。 本発明の方法で用いる重層培地の上層及び下層
中に含有されるコハク酸アルカリ金属塩は、ナト
リウム塩又はカリウム塩であることができ、その
濃度は10〜18%(Wt/V,すなわち重量/容
量)の範囲であるのがよい。またマグネシウム塩
は塩化マグネシウム塩(MgC・6H2O)又は
硫酸マグネシウム(MgSO4・7H2O)であること
ができ、その濃度は0.4〜1.0%(Wt/V)である
のがよい。また、カルシウム塩は塩化カルシウム
であることができ、その濃度は0.2〜1.0%(Wt/
V)であるのがよい。これらの濃度は、従来常用
された一般の培地中のマグネシウム塩濃度が0.05
〜0.1%(Wt/V)でありカルシウム塩濃度が
0.001〜0.05%(Wt/V)であることに比べて高
いことが好ましい。本発明の重層培地の上層、下
層には、前述の成分の他に、放線菌プロトプラス
ト再生培地に常用される成分として、0.5〜2.0%
(Wt/V)のグルコース、0.2〜1.0%(Wt/V)
のポリペプトン、0.2〜1.0%(Wt/V)のイース
トエキスまた金属塩として0.02〜0.2%(Wt/
V)のKCまたはK2SO4,0.01〜0.05%(Wt/
V)のK2HPO4を配合することができる。また、
培地PHは6.5〜7.2に調整されるが、このために
0.25M TES緩衝液またはHEPES緩衝液〔N.E.
Good,Arch.Biochem.Biophys.,96,653〜61
(1962):C.A.,57,1269d(1962)参照〕を加
えるのが好ましい。重層培地の下層に含有される
寒天は通常のものでもよいが、上層に含有される
寒天又はアガロースは、普通の寒天よりも低いゲ
ル化(凝固)温度をもつものであつてコハク酸ナ
トリウムの存在下で38℃附近又はそれ以下で凝固
しない状態を保ち得る軟質品位のものであること
が必要であり、例々ば商品名「Low Melting
Point Agarose」(米国Bethesda Research La−
boratories,Inc.,製)又は「LGT Agarose」
(米国Miles Laboratories Inc.,製)であること
ができる。特に上層中の軟質寒天又はアガロース
量は0.3〜0.7%(Wt/V)の範囲であるのが好ま
しい。 本発明の重層培地の上層、下層に含有されるコ
ハク酸塩は10〜18%(Wt/V)のシユークロー
スと取代えることができる。但し、コハク酸塩と
シユークロースを混用することは避けた方がよ
い。 本発明の重層培地として適した培地には、R3
培地と名付けた下記の組成をもつものがある。
The present invention relates to a method for regenerating protoplasts prepared from cells of microorganisms belonging to actinomycetes, that is, a method for regenerating protoplasts into normal cells having a cell wall by re-forming the lost cell wall. It is characterized by the ability to regenerate protoplasts with high regeneration efficiency by culturing protoplasts using a protoplast regeneration medium that has a multilayered structure. In genetic engineering, genetic recombination consists of creating protoplasts from certain microbial cells, incorporating foreign plasmids or complex plasmids, and then allowing the protoplasts to reform their cell walls to obtain transformed cells. The technique is conventional. Actinomycetes are a group of industrially important microorganisms that produce antibiotics, physiologically active substances, and special enzymes, and various studies are being conducted in the field of gene recombination technology of actinomycetes. Escherichia coli can take in plasmids in the presence of calcium chloride without turning them into protoplasts, but actinomycetes do not easily take up externally given plasmids like E. coli. Therefore, in order to use actinomycetes as host cells into which plasmids are taken up, the cell wall of the actinomycetes is first treated with a cell wall lytic enzyme to make it naked, that is, to form a protoplast, and then the plasmid is transferred. It is necessary to incorporate it. Thereafter, a transformed strain of actinomycetes is usually obtained by regenerating protoplasts, that is, producing cells with a normal morphology by reforming the cell wall. However, when conventionally used regeneration media are used to regenerate actinomycete protoplasts, the regeneration rate of protoplasts is extremely low (depending on the bacterial species, the regeneration rate is approximately 40%, but usually (with a reproduction rate of 2-3%), therefore,
The yield of transformed cells of actinomycetes is extremely poor. This has been a major obstacle to the development of genetic recombination technology for actinomycetes. The present inventor has conducted various studies to establish a method for regenerating actinomycete protoplasts that provides a high regeneration rate. Instead, a protoplast regeneration medium supplemented with sucrose and containing magnesium salts (preferably magnesium chloride) and calcium salts (preferably calcium chloride) at concentrations higher than those conventionally used, and containing in the regeneration medium. When actinomycete protoplasts are cultured using a new type of agar or agarose, which can also be called a multilayer culture method, the regeneration rate is more than five times that of the conventional method, reaching a maximum value of more than 90%. I found out that it happens. The present invention was completed based on this knowledge. That is, the gist of the present invention is to treat protoplasts obtained by treating the cells of a microorganism belonging to actinomycetes with a cell wall lytic enzyme, by treating them with an alkali metal succinate or sucrose and relatively high concentrations of magnesium and calcium salts. and a solidified plate of an agar medium for protoplast regeneration containing agar or agarose and other commonly used regeneration medium components as the lower layer, and an alkali metal succinate or sucrose, a relatively high concentration of magnesium salts and calcium salts, and soft agar. or from actinomycete protoplasts, which are cultured in the upper layer of a multilayered medium having an agar for protoplast regeneration or an agarose medium as an upper layer containing agarose and other commonly used regeneration medium components, and/or at the boundary between the upper and lower layers. in cell regeneration methods. The actinomycete protoplasts to be regenerated by the method of the invention can be obtained by treating cells of any strain of actinomycetes, particularly those belonging to the genus Streptomyces or Stoptoverticillium, with cell wall lytic enzymes, e.g. lysozyme. Actinomycete protoplasts can be prepared by any conventionally known method. For example, the following preparation method can be used. That is, an agar slant culture of a certain strain of actinomycetes was placed on a glucose-polypeptone-yeast medium).
(hereinafter referred to as GPY medium) [1.0% glucose, 0.4
% polypeptone, 0.4% yeast extract, 0.4%
Aqueous solution of NaC, 0.04% MgSO 4 7H 2 O, 0.1% K 2 HPO 4 , pH 7.2] was inoculated and cultured with shaking at 28°C for 2 days to prepare a seed mother. Extract-glycine medium (hereinafter
(referred to as GPYG medium) [2-4 g of glycerin,
1g polypeptone, 4g yeast extract, 1
~15g glycine, 0.5g MgSO447H2O ,2
1 g of KH 2 PO 4 , 8 g of Na 2 HPO 4 .12H 2 O dissolved in 1 part of deionized water] and grown at 28°C.
The culture was cultured with shaking for 24 to 26 hours, and the culture was centrifuged to collect bacterial cells, washed with a 0.5 M sucrose aqueous solution, and further centrifuged. NaC, 5mM
MgC 2 , 5mM CaC 2 , 25mM TES buffer (PH7.4) (NEGood, Arch, Biochem.
Biophys., 96, 653-61 (1962); CA57,
1269d (1962)), suspend in an aqueous solution containing 0.5M sucrose], add the required amount of lysozyme (a type of cell wall lytic enzyme), and culture with gentle shaking at 28°C. Continue the shaking culture until at least 95% of the cells have lost their cell walls, that is, become protoplasts when observed using a phase contrast microscope. When the mixture is then centrifuged at 1500 rpm for 10 minutes at 0°C, intact cells with undissolved cell walls precipitate, and the protoplast fraction is collected as a supernatant. When this supernatant is centrifuged at 3500 rpm for 10 minutes at 0°C, protoplasts collect as a precipitate, hence the common name.
PWP medium [70mM NaC, 10mM MgC 2 .
20mM CaC 2 , 25mM TES buffer (PH
7.4), an aqueous solution containing 0.5M sucrose], and centrifuged at 3500 rpm for 10 minutes at 0°C again, and the precipitated protoplasts were
Suspend in PWP medium and store as washed protoplasts. The alkali metal succinate salt contained in the upper and lower layers of the multilayer medium used in the method of the present invention can be a sodium salt or a potassium salt, and its concentration is 10 to 18% (Wt/V, i.e., weight/ (capacity) range. Further, the magnesium salt can be magnesium chloride salt (MgC 2 .6H 2 O) or magnesium sulfate (MgSO 4 .7H 2 O), and its concentration is preferably 0.4 to 1.0% (Wt/V). Also, the calcium salt can be calcium chloride, the concentration of which is 0.2-1.0% (Wt/
V) is better. These concentrations are higher than the magnesium salt concentration in conventionally used general media, which is 0.05.
~0.1% (Wt/V) and calcium salt concentration
It is preferably higher than 0.001 to 0.05% (Wt/V). In addition to the above-mentioned components, the upper and lower layers of the multilayer culture medium of the present invention contain 0.5 to 2.0% of components commonly used in actinomycete protoplast regeneration media.
(Wt/V) glucose, 0.2-1.0% (Wt/V)
of polypeptone, 0.2-1.0% (Wt/V) yeast extract and 0.02-0.2% (Wt/V) as metal salts.
V) KC or K 2 SO 4 , 0.01-0.05% (Wt/
V) K 2 HPO 4 can be blended. Also,
The medium PH is adjusted to 6.5-7.2, for this
0.25M TES buffer or HEPES buffer [NE
Good, Arch.Biochem.Biophys., 96, 653-61
(1962): CA, 57, 1269d (1962)]. The agar contained in the lower layer of the multilayer medium may be ordinary agar, but the agar or agarose contained in the upper layer must have a gelling (solidification) temperature lower than that of ordinary agar and must contain sodium succinate. It must be of a soft quality that can maintain a non-solid state at around 38℃ or below.
Point Agarose” (Bethesda Research La−
boratories, Inc.) or “LGT Agarose”
(manufactured by Miles Laboratories Inc., USA). In particular, the amount of soft agar or agarose in the upper layer is preferably in the range of 0.3 to 0.7% (Wt/V). The succinate contained in the upper and lower layers of the multilayer culture medium of the present invention can be replaced with 10 to 18% (Wt/V) sucrose. However, it is best to avoid mixing succinate and sucrose. Culture media suitable as the multilayer culture medium of the present invention include R 3
There is a medium which has the following composition.

【表】 以上の成分を脱イオン水にて1に調整する。 更に重層培地の別の組成例では、前記R3培地
中のポリペプトン、イーストエキスの代りにアス
パラギン、プロリン、コハク酸アンモンが使用さ
れる。 プロトプラストの再生操作を行うに当つては、
先づ本発明の重層培地のうちの下層になる寒天平
板を固化し作り、その上に、再生すべきプロトプ
ラストを播いてから、38℃以下の温度に保ち且つ
固化してない軟質寒天又はアガロース培地を上層
として乗せる。固化してない状態で上層培地をプ
ロトプラストと良く混ぜ、次に上層培地も固化し
た状態で一般的には25〜30℃の温度、好ましく28
℃の温度でプロトプラストを3〜15日間培養す
る。 この際、上層の表面を風乾もしくは乾燥剤で乾
燥させると、乾燥を行わない場合に比べてプロト
プラストの再生率が向上することが認められた。 培養3〜4日目で、プロトプラスト中に混入し
ていたインタクト(intact)細胞に由来するコロ
ニーが出現し、その後に、培養8〜12日目にプロ
トプラストの再生で得られた細胞のコロニー(再
生コロニー)が出現する。 この再生コロニーを常法で採取する。 本発明で示された再生方法は遺伝子操作の一つ
である細胞融合にも応用される。すなわち、2種
類の細胞を各々プロトプラストとし細胞融合を行
なわせた後、再生させる場合に本発明の方法を基
本技術として利用することができる。また、形質
転換操作への応用としては、形質転換後の再生方
法として利用できるだけでなく、本発明による再
生操作をプラスミドを含む放線菌に適用すること
によりプラスミドを含有しない又は選択的に有す
る宿主細胞を作ることもできる。 例えば後記実施例(イ)、(ロ)で示した方法によりス
トレプトミセス・カスガエンシスMB−273株の
自然分離株18a株からプロトプラストを調製し、
本発明の重層法で培養することにより得られる再
生コロニーの菌学的性質はMB273株と18A株の中
間的性状であつた。それらのプラスミド構成を調
べたところ、大きく二群に分けられ、その内の一
つはプラスミドpSK3の他pSK2も多量に含まれて
いたがpSK1は見出せなかつた。もう一つの群で
はプラスミドpSK1、2、3はまつたく検出され
なかつた。このプラスミドを含有しない菌株
(M518株と命名)は形質転換に用いる宿主細胞と
して適しものである。 さらに本発明の再生方法により得られた放線
菌、例えばストレプトミセス・カスガエンシス
MB−273−18a由来の前記M518株(プラスミドを
含有しない菌株)が宿主細胞として利用される際
にも病原性と寄生性がなくて安全性を示すことが
本発明者らにより確認されている。すなわち、
ICF系のマウス(SPF1群20匹)に免疫抑制剤、
コーチゾンを投与し、M518株の1×107CFUを注
射し、コーチゾン非投与群と比較したが、両群と
も死亡例は皆無で体重の変化にも有意の差は認め
られなかつた。ウイスター系ラツト(SPF)に
M518株の1×109CFUを経口投与したが、投与後
14日目まで糞便中から生菌は検出されず、生菌は
ラツトの消化管内で急速に死滅するものと思われ
る。またカニクイザル15頭による実験でも病原性
や寄生性は検出されず、この再生法により作られ
たM518株は宿主細胞として充分な安全性を有し
ていることが示された。 次に本発明の方法を実施例について説明する。 実施例 1 (イ) プロトプラストの調製 ストレプトミセス・カスガエンシスMB273
−C4株(奈良県吉野山で採取した土壌試料か
ら分離菌)(微工研菌寄第5938号)から自然分
離で得られた変異株MB273−18a株を、前記
GPY培地に接種し28℃に2日間振とう培養し
て種母を得た。次にこれを前記したGPYG培地
に植え継ぎ、28℃で26時間振とう培養した。そ
の培養物の8mlをとり、8000r.p.m.の遠心分離
に15分間かけて菌体(ほゞ0.2g)を集めた。
この菌体を前記P3培地の8ml(L字管内)中
にけん濁させ、12mg/mlのリゾチームの0.2ml
を添加して28℃で30〜40分間ゆるやかに振とう
した。細胞数の95%以上がプロトプラストにな
つたことを位相差顕微鏡で確認した。培養液全
体を0℃に冷却して1500r.p.m.の遠心分離に10
分間かけると、インタクト細胞が沈澱した。上
澄液としてプロトプラストが集まるから、これ
を0℃で更に3500r.p.m.の遠心分離に10分間か
けた。沈澱したプロトプラストを取り、前記
PWP培地の8mlを加えて0℃で10分間、3500r.
p.m.の遠心分離にかけて洗滌操作を行つた。
沈澱したプロトプラストをPWP培地の8mlに
懸濁し、洗滌プロトプラストとして収得した。 (ロ) プロトプラストの再性 前記(イ)で調製されたストレプトミセス・カス
ガエンシスMB273−18a株のプロトプラストの
懸濁液をとり、PWP培地で希釈して2×103
個/mlのプロトプラストを含む希釈懸濁液を作
る。これらの0.1mlを下層用のR3培地の固化し
た寒天平板の上に流し展開させ、その上に、上
層用のR3培地(固化してないが但し38℃又は
それよりも以下の温度に保持)4mlを流し込
み、プロトプラストとよく混合してから28℃で
上層も固化させた。上表面を風乾もしくは乾燥
剤にて乾燥させてから28℃でプロトプラストを
培養する。培養3〜4日後に、プロトプラスト
に混在していた少量のインタクト細胞に由来す
るコロニーが出現し、さらに培養8〜12日後に
プロトプラストの再生コロニーが出現した。培
養12日目に再生コロニー数を算え、プロトプラ
ストの再生率を次式で計算した。 再生率=再生コロニー数/供試プロトプラスト数×10
0 (ハ) 上記のMB−273−18a株の代りに、ストレプ
トミセス・フラジアエKCC S−0579株
(ISP5063)、ストレプトミセス・ニベウス
ISP5088株(NRRL 2466)、ストレプトミセ
ス・カナミセチクスAt−533(ATCC
12853);ストレプトミセス・フミダス
ISP5263(ATCC12760)、及びストレプトバー
チシリウム・マシユーエンセISP5221
(TCC23934)を用い、前項(イ)と同様にしてプ
ロトプラストを調製し、また前項(ロ)と同様にプ
ロトプラストを再生して再生率を計算した。 (ニ) 比較のため、各プロトプラストを従来の再生
方法で再生して再生率を計算した。比較試験で
用いた従来の再生培地はR1培地又はR2培地と
呼ばれる下記の組成のものである。
[Table] Adjust the above ingredients to 1 with deionized water. Furthermore, in another composition example of the multilayer medium, asparagine, proline, and ammonium succinate are used in place of polypeptone and yeast extract in the R3 medium. When performing protoplast regeneration operations,
First, an agar plate that will be the lower layer of the multilayer culture medium of the present invention is solidified and prepared, and the protoplasts to be regenerated are sown on it, and then a soft agar or agarose medium that is not solidified and kept at a temperature of 38°C or less is prepared. Place as the upper layer. Mix the upper layer medium well with the protoplasts in an unsolidified state, and then mix the upper layer medium in a solidified state, generally at a temperature of 25 to 30°C, preferably 28°C.
Culture the protoplasts for 3-15 days at a temperature of °C. At this time, it was observed that when the surface of the upper layer was air-dried or dried with a desiccant, the regeneration rate of protoplasts was improved compared to when no drying was performed. On the 3rd to 4th day of culture, colonies derived from intact cells that had been mixed in the protoplasts appeared, and then on the 8th to 12th day of culture, colonies of cells obtained by regeneration of protoplasts (regenerated) appeared. colonies) appear. This regenerated colony is collected using a conventional method. The regeneration method shown in the present invention can also be applied to cell fusion, which is one type of genetic manipulation. That is, the method of the present invention can be used as a basic technique when two types of cells are respectively used as protoplasts and cell fusion is performed and then regenerated. In addition, as an application to transformation operations, it can be used not only as a regeneration method after transformation, but also by applying the regeneration operation according to the present invention to actinomycetes containing plasmids, to host cells that do not contain plasmids or that selectively have plasmids. You can also make For example, protoplasts are prepared from the naturally isolated strain 18a of Streptomyces kasugaensis MB-273 by the method shown in Examples (a) and (b) below,
The mycological properties of the regenerated colonies obtained by culturing using the multilayer method of the present invention were intermediate between those of the MB273 strain and the 18A strain. When we investigated their plasmid composition, they were roughly divided into two groups, one of which contained large amounts of plasmid pSK3 and pSK2, but no pSK1 was found. In the other group, plasmids pSK1, pSK2, and 3 were not detected at all. A strain that does not contain this plasmid (designated strain M518) is suitable as a host cell for transformation. Furthermore, actinomycetes obtained by the regeneration method of the present invention, such as Streptomyces kasugaensis
The present inventors have confirmed that the M518 strain derived from MB-273-18a (a strain that does not contain a plasmid) exhibits safety as it is free of pathogenicity and parasitism when used as a host cell. . That is,
Immunosuppressants were administered to ICF mice (20 mice in SPF1 group).
Cortisone was administered and 1×10 7 CFU of the M518 strain was injected, and the animals were compared with a non-cortisone-administered group, but there were no deaths in either group, and no significant difference was observed in changes in body weight. Wistar type rat (SPF)
1 × 10 9 CFU of M518 strain was orally administered, but after administration
No viable bacteria were detected in the feces until the 14th day, suggesting that the viable bacteria die rapidly within the rat's digestive tract. In addition, no pathogenicity or parasiticity was detected in experiments using 15 cynomolgus monkeys, indicating that the M518 strain created by this regeneration method has sufficient safety as a host cell. Next, the method of the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 (a) Preparation of protoplasts Streptomyces kasugaensis MB273
- The mutant strain MB273-18a obtained by natural isolation from the C4 strain (isolated from a soil sample collected at Yoshinoyama, Nara Prefecture) (Feikoken Bibori No. 5938) was
It was inoculated into GPY medium and cultured with shaking at 28°C for 2 days to obtain a seed mother. Next, this was subcultured into the above-mentioned GPYG medium and cultured with shaking at 28°C for 26 hours. 8 ml of the culture was taken and centrifuged at 8000 rpm for 15 minutes to collect bacterial cells (approximately 0.2 g).
This bacterial cell was suspended in 8 ml of the above P3 medium (in an L-shaped tube), and 0.2 ml of 12 mg/ml lysozyme was added.
was added and gently shaken at 28°C for 30 to 40 minutes. It was confirmed using a phase contrast microscope that more than 95% of the cells had become protoplasts. The entire culture solution was cooled to 0°C and centrifuged at 1500 rpm for 10 minutes.
After 5 minutes, intact cells were precipitated. The protoplasts were collected as a supernatant, which was further centrifuged at 3500 rpm for 10 minutes at 0°C. The precipitated protoplasts were taken and
Add 8 ml of PWP medium and incubate at 0°C for 10 minutes at 3500 rpm.
A washing operation was performed by centrifugation of pm.
The precipitated protoplasts were suspended in 8 ml of PWP medium to obtain washed protoplasts. (b) Regeneration of protoplasts Take the protoplast suspension of Streptomyces kasugaensis strain MB273-18a prepared in (a) above, dilute it with PWP medium, and dilute it to 2×10 3
Make a diluted suspension containing protoplasts/ml. Pour 0.1 ml of these onto a solidified agar plate of R 3 medium for the lower layer, and spread on top of that agar plate with R 3 medium for the upper layer (not solidified, but at a temperature of 38°C or lower). After pouring 4 ml of (retention) and mixing well with the protoplasts, the upper layer was also solidified at 28°C. After drying the upper surface with air or using a desiccant, culture the protoplasts at 28°C. After 3 to 4 days of culture, colonies derived from a small amount of intact cells mixed with the protoplasts appeared, and after 8 to 12 days of culture, regenerated colonies of protoplasts appeared. The number of regenerated colonies was counted on the 12th day of culture, and the regeneration rate of protoplasts was calculated using the following formula. Regeneration rate = number of regenerated colonies / number of sample protoplasts x 10
0 (c) Instead of the above MB-273-18a strain, Streptomyces fradiae KCC strain S-0579 (ISP5063), Streptomyces niveus
ISP5088 strain (NRRL 2466), Streptomyces kanamyceticus At-533 (ATCC
12853); Streptomyces fumidus
ISP5263 (ATCC12760), and Streptoberticillium machiuense ISP5221
(TCC23934), protoplasts were prepared in the same manner as in the previous section (a), and the protoplasts were regenerated and the regeneration rate was calculated in the same manner as in the previous section (b). (d) For comparison, each protoplast was regenerated using a conventional regeneration method and the regeneration rate was calculated. The conventional regeneration medium used in the comparative test is called R 1 medium or R 2 medium and has the following composition.

【表】 従来法による比較試験では、上記のR1又は
R2培地を単層として固化させその上にプロト
プラストを播きそして28℃で培養した。 上記の各試験の結果を要約して次に表示する。
[Table] In the comparative test using the conventional method, the above R 1 or
The R2 medium was solidified as a monolayer, on which protoplasts were seeded and cultured at 28°C. The results of each of the above tests are summarized and presented below.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 放線菌に属する微生物の細胞を細胞壁溶解酵
素で処理して得られたプロトプラストを、コハク
酸アルカリ金属塩又はシユークロースと比較的高
い濃度のマグネシウム塩及びカルシウム塩と寒天
又はアガロースとその他常用の再生培地成分とを
含むプロトプラスト再生用寒天培地の固化平板を
下層として有し、かつコハク酸アルカリ金属塩又
はシユークロースと比較的高い濃度のマグネシウ
ム塩及びカルシウム塩と軟質寒天又はアガロース
とその他常用の再生培地成分とを含むプロトプラ
スト再生用寒天又はアガロース培地を上層として
有する重層培地の上層内で及び/又は上層、下層
の境界部で培養することを特徴とする放線菌プロ
トプラストからの細胞再生方法。 2 培養の開始に先立ち、上層の表面を風乾もし
くは乾燥剤により乾燥させる特許請求の範囲第1
項記載の方法。
[Claims] 1. Protoplasts obtained by treating cells of a microorganism belonging to actinomycetes with a cell wall lytic enzyme are treated with an alkali metal succinate or sucrose, relatively high concentrations of magnesium and calcium salts, and agar or agarose. and other commonly used regeneration medium components, as the lower layer, a solidified plate of an agar medium for protoplast regeneration, and an alkali metal succinate or sucrose, a relatively high concentration of magnesium salts and calcium salts, soft agar or agarose, and others. A method for regenerating cells from actinomycete protoplasts, which comprises culturing in the upper layer of a multilayer medium having an agar or agarose medium for protoplast regeneration as an upper layer and/or at the boundary between the upper and lower layers, which contains commonly used regeneration medium components. . 2. Prior to the start of culture, the surface of the upper layer is air-dried or dried with a desiccant. Claim 1
The method described in section.
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