JPS619290A - プラスミド及びそれを有する細菌 - Google Patents

プラスミド及びそれを有する細菌

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JPS619290A
JPS619290A JP59128830A JP12883084A JPS619290A JP S619290 A JPS619290 A JP S619290A JP 59128830 A JP59128830 A JP 59128830A JP 12883084 A JP12883084 A JP 12883084A JP S619290 A JPS619290 A JP S619290A
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Shigeru Nakamori
茂 中森
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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、プラスミド及びそれを有する細菌に関し、
詳しくは、コリネ型細菌細胞内で増殖しうるプラスミド
ベクターとそれを有するコリネ型細菌に関する。
(従来の技術) コリネ型細菌は、ブレビバクテリウム・フラバム等のグ
ルタミン酸等のアミノ酸を大量に生産するものを含み、
工業的に極めて重要な微生物群である。
このようなコリネ型細菌を宿主として利用して、組換え
DNA技術によりこれらのコリネ型細菌の発酵生産物の
生産性を高めるため、既にいくつかのプラスミドベクタ
ーが開発されている(欧州特許出願公開0093611
 )。これらのプラスミドベクターはいずれもコリネ型
細菌細胞内で増殖できるクリプテイック(Crypti
e )プラスミドにグラスミド選別のだめのマーカー遺
伝子を挿入しようとするものであり、そのため、マーカ
ー遺伝子としす てエシェlヒア属又はバチルス属等由来の遺伝子をコリ
ネ型細菌のプラスミドに挿入したものである。従って、
コリネ型細菌にとっては、異種DNAが組み込まれたも
のであシ従ってこのよりなプラスミドベクターを使用す
ることは異種のDNAの組換え実験に属する。
(発明が解決しようとする問題点) 従ってこの発明の目的は、コリネ型細菌細胞内で増殖し
うるものであって、同種細菌由来のマーカー遺伝子を有
する同種のDNAのみから構成されるプラスミドベクタ
ーを得ることにある。
(問題点を解決するための手段) 斜上の問題点を解決するため本発明者は、コリネ型細菌
細胞内で増殖し、同細胞内に導入されたときトリメトプ
リム耐性を表現するプラスミドを造成した。ここでトリ
メトプリム耐性を表現する遺伝子は、コリネ型細菌由来
のものである。トリメトプリムはジヒドロ葉酸の構造類
似体であシ、ジヒドロ葉酸還元酵素に対する阻害剤であ
る。
コリネ型細菌細胞内に導入されたときトリメトプリム耐
性を表現する遺伝子は、以下のようにして得られる。先
ずコリネ型細菌より)リメトプリムに耐性を有する株を
選択するコリネ型細菌の野性株は通常トリメトプリムに
感受性であり、従ってトリメトプリム耐性株を得るには
変異株を誘導するのがよい。
トリメトプリム耐性変異株は、コリネ型細菌である親株
に、X−線、γ−線、紫外線等を照射するか、N−メチ
ル−N′−二トローN−二トロソグアニジン等の変異誘
起剤に曝した後、トリメトプリム耐性を獲得した株を選
別すればよい。トリメトプリム耐性を獲得した株は、例
えば最小培地(グルコ−づ2gA1t、硫安197di
、尿素帆25y/di、 KH2PO40,1g/di
、 MgSO4・7H200,0417di、サイアミ
ン塩酸塩200μIμ、ビオチン50μy/11寒天1
.59/d/を含み、声7.0に調整したもの)等の培
地を用い、これに100μWよシ好ましくは200μW
以上のトリメトプリムを添加し、この培地上に生育して
くる株を分離することによシ得られる。
トリメトプリム耐性を表現する遺伝子を分離する方法は
、コリネ型細菌のトリメトプリム耐性を表現する遺伝子
を有している株よシ、まず染色体遺伝子を抽出しく例え
ばH,5aito and K、 Miura+Bio
chem Biophys Acta 72619 (
1963)の方法が使用できる)、これを適当な制限酵
素で切断する。
染色体遺伝子を切断するには、切断反応時間等を調節し
て、切断の程度を調節すれば、巾広い種類   □の制
限酵素が使用できる。制限酵素によシ切断された染色体
遺伝子は、ついで、コリネ型細菌で増殖し得るプラスミ
ドベクターに接続し、得られた組換えDNAを用いてコ
リネ型細菌を形質転換せしめ、トリメトプリム耐性を保
有するにいたった菌株を分離し、それよシトリメトプリ
ム耐性を表現する遺伝子を分離できる。
この際用いられるコリネ型細菌は、トリメトプリムに感
受性のものでアシ、従って、トリメトプリム耐性を表現
する遺伝子を有する形質転換株は、上述の通りトリメト
プリム耐性株として得られる。
コリネ型細菌は好気性、グラム陽性桿菌であり、非抗酸
性でパーデース・マニュアル・オブ・デターミネティブ
バクテリオロジー第8版599頁(1974)に記載さ
れている。その内、特に以下に例示するよりなL−グル
タミン酸を大量に生産するものが知られていて、これら
はいずれも同−mに属するものと考えられる。
ブレビバクテリウム・ディパリカタム    ATCC
14020ブレビバクテリウム・サラカロリティクム 
ATCC14066プレビパクテリウム・インマリオフ
ィルム  ATCC14068ブレビバクテリウム・ラ
クトファーメンタム ATCC13869ブレビバクテ
リウム・ロゼラム       ATCC13825グ
レヒハクテリウム・フラバム       ATCC1
3826プレピパクテリウム・チオグニタリス    
ATCC19240コリネバクテリウム・アセトアジド
フィルムATCC13870コリネバクテリウム・アセ
トグルタミクム  ATCC15806コリネパクテリ
ウム・カルナエ       ATCC15991コリ
ネバクテリウム・グルタミクム     ATCC13
032,13060コリネバクテリウム・リリウム  
     ATCC15990コリネバクテリウム・メ
ラセコーラ     ATCC17965ミクロバクテ
リウム・アンモニアフィラム  ATCC15354コ
リネ型細菌には上記のようなグルタミン酸生産性を有す
るもののほかに、グルタミン酸生産性を失った変異株及
び他の変異株も含まれる。
コリネ型細菌細胞内で増殖しうるようなプラスミドとす
るためには、トリメトプリム耐性を表現する遺伝子はコ
リネ型細菌細胞内で増殖しりるノラスミドの複製開始領
域DNAと接続される。複製開始領域DNAとしては、
コリネ型細菌細胞内で増殖しうるプラスミドの野性型の
ものの全部又はその複製開始領域を含むDNA断片が使
用できる。更にこれら野性型グラスミド又はその複製開
始領域を含むDNA断片にコリネ型細菌由来のDNAが
接続されたものも複製開始領域DNAとして使用できる
コリネ型細菌細胞内で増殖しうる野性型プラスミドとし
ては、特開昭58−67699に記載されているp、に
M2B5、pAM 286、特開昭58−77895に
記載されているpHM1519、特開昭57−1345
00に記載されているpCG 1、特開昭58−351
97に記載されているpCG 2、特開昭57−183
799に記載されているpCG4、pcc 11等が知
られている。
複製開始領域DNAを有するプラスミドは、トリメトプ
リム耐性を表現するDNAと接続するため、・1   
染色体遺伝子を切断した際に用いられた制限酵素によシ
切断される。染色体DNA切断フラグメント及び切断さ
れたプラスミドDNAはそのまま、あるいは必要があれ
ばそれぞれの両端に相補的な塩基配列を有するオリゴヌ
クレオチドを接続せしめて、ついでプラスミドDNAと
染色体DNAフラグメントとのライダージョン反応に付
される。
このようにして得られた、染色体DNAとグラスミドD
NAとの組換えDNAをコリネ型細菌に属する受容菌へ
導入するには、エシェリヒア・コリに−12について報
告されている様な(Mandel 、 M。
and Hlga + A。、 J、 Mo1. Ri
ot、 、 53159(1970))受容菌細胞を塩
化カルシウムで処理してDNAの透過性を増す方法、ま
たバチルス・ズブチリスについて報告されている様に(
Dunean + C,H,、Wilson+G、A、
 and Young + F、E、 + Gene 
t 1 + 153(1977))細胞がDNAを取シ
込み得る様になる増殖段階(いわゆるコンピテントセル
)に導入する方法にょ9可能である。あるいは、バチル
ス・ズブチリス、放線菌類および酵母について知られて
いる様に(Chang * S、 and Choen
 + S、N、’ ! Mo1ee、 Gen。
Genetl−リ58 、111(1979) : B
ibb 、 M、J、 、 Ward。
J、M、 and Hopwood + O,A、 +
Nature + 274 + 398(1978):
 Hinnen  * A、e Hicks  *  
J、B、and Fink。
G、R,e Proe、Natl、Acad、Sci、
USA  、75 1929(1978))、DNA受
容菌を、プラスミドDNAを容易に取シ込−むプロトプ
ラストまたはスフェロプラストにしてプラスミドをDN
A受容菌に導入することも可能である。
プロトプラスト法では上記のバチルス・ズブチリスにお
いて使用されている方法でも充分高い頻度を得ることが
できるし、特開昭57−183799に記載されたコリ
ネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属のプロト
シラストにポリエチレングリコールまたはポリビニルア
ルコールと二価金属イオンとの存在下にDNAをとり込
ませる方法も当然利用できる。ポリエチレングリコール
またはポリビニルアルコールのかわシに、カルブキシメ
チルセルロース、デキストラン、フィコール、ゾルロニ
ックF68(セルパ社)などの添加によってDNAのと
9込みを促進させる方法でも同等の結果が得られる。
形質転換の後、トリメトプリム耐性を獲得した菌株を所
望の形質転換株として分離する。このような形質転換株
は、トリメトプリム耐性を表現する遺伝子が組み込まれ
ている組換えDNAを有している。組換えDNAを単離
する方法は、例えば形質転換株をリゾチーム・SD8処
理により溶菌させ、フェノール処理ののち、2容のエタ
ノールを加えてDNAを沈殿回収する。
(作用) このようにして得られたコリネ型細菌細胞内で増殖し同
細胞内に導入されたときトリメトプリム耐性を表現する
プラスミドは、異種のDNAを含んでいないので、コリ
ネ型細菌由来の遺伝子を挿入してコリネ型細菌によシ発
現させるのに特に適し□ ている。挿入、発現される遺
伝子としては、アミノ酸生合成に関与する遺伝子等が考
えられる。
〈実施例1〉 (1)  ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム
CMG培地(dプ) y 1 god’、酵母エキス1
 gAlt %グルコース帆5 l/di、及びNaC
tO,5g/diを含み、pH7,2に調整したもの)
に植菌し、30℃で約3時間振盪培養を行ない、対数増
殖期の菌体を集めた。この菌体をリゾチーム・SDSで
溶菌させたのち、通常のフェノール処理法により、染色
体DNAを抽出精製し、最終的に3.0myのDNAを
得た。
(2)  ベクターとしてpAM 330を用いた。p
AM330は次の様にして調製した。
t スpAM 330をプラスミドとして保有するブレ
ビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC138
69を10(IJのCMG培地に接種し、30℃で対数
増殖期後期まで培養したのち、リゾチームSDS処理に
よシ溶菌させ、30,000 X 、930分の超遠心
によシ上清を得た。フェノール処理ののち、2容のエタ
ノールを加えてDNAを沈澱物として回収した。これを
少量のTEN緩衝液(20mMトリス塩酸塩、20 m
M NaC1、1mM EDTA (pH8,0)に溶
解後、アガロースダル電気泳動にかけ分離後、切シ出し
てpAM 330プラスミドDNA約15μgを得た。
(3)  (1)で得た染色体DNA 20μgと(2
)で得たプラスミドDNA 10μgとを制限エンドヌ
クレアー−1!#Mb。
■でそれぞれを37℃、30分間処理し、部分切断した
。65℃、10分の熱処理後、両反応液を混合し、AT
P及びジチオスレイトール存在下、T4ファージ由来の
DNAリガーゼによって10℃。
24時間DNA鎖の連結反応を行った。65℃、5分の
熱処理後、反応液に2倍容のエタノールを加えて連結反
応終了後のDNAを沈澱採取した。
(4)トリメトプリム感受性のブレビバクテリウム・ラ
クトファーメンタムAJ 12036を受容菌として用
いた。
形質転換の方法としては、ゾロドプラストトランスフォ
ーメーション法を用いた。まず、菌株を5ゴのCMG液
体培地で対数増殖期の初期まで培養し、ペニシリンGを
0.6ユニツ)/rnl添加後、さらに1.5時間振盪
培養し、遠心分離により菌体を集め、菌体を帆5Mシュ
ークロース、20mMマレ   ゛イン酸、20mM塩
化マグネシウム、3.5%−eナツセイブo ス(Di
fco )からなるSMMP培地(pH6,5)0.5
1nj!で洗浄した。次いで10−lのリゾチームを含
むSMMP培地に懸濁し30℃で20時間プロトプラス
ト化を図った。6000xg、10分間遠心分離後、プ
ロトゲラストをSMMPで洗浄しQ、5mlのSMMP
に再度懸濁した。この様にして得られたゾロドプラスト
と(3)で調製したDNA 10μsを5mM EDT
A存在下で混合し、ポリエチレングリコールを最終濃度
が30俤になる様に添加した後、DNAをゾロドプラス
トに取シ込ませる為に室温に2分間放置した。このプロ
トプラストをSMMP 培地1 mlで洗浄後、SMM
P培地1rLlに再懸濁し、形質発現の為、30℃で2
時間培養した。この培養1tpH7−0のプロトシラス
ト再生培地上に塗布した。ゾロトノラスト再生培地は蒸
留水1tあたシトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタ
ン12I。
KCl O,5g、グルコース10 p 、 MgCl
2・6H20B−L 11  、CaC42・2H20
2−2g 、ペプトン4g、粉末酵母エキス4g1カザ
ミノ酸(Difco社)1y。
K2)IPO40,2、!9、コハク酸ナトリウム13
5g、寒天8g及びトリメトプリム(Sigma社)2
54/Illを含む。
30℃で1週間培養後、約100個のコロニーが出現し
てきたので、これをトリメトプリムを含む最小培地(2
チグルコース、1tI)硫酸アンモニウム、0.25%
尿素、0,1%シん酸二水素カリウム、0.04%硫酸
マグネシウム7水塩、2ppm鉄イオン、2ppmマン
ガンイオン、200μgμサイアミン塩酸塩、50μ9
μビオチン、PH7,01寒天1.8%、トリメトプリ
ム50μ、9,4+)にレプリカし、トリメトプリム耐
性1株を得た。
(5)  これらの株よシ(2)で述べた方法により、
溶菌液を調製し、アガロースダル電気泳動法により、プ
ラスミドDNAを検出したところ、ベクターの(6) 
 AJ 12147が有するプラスミド(1)AJ 2
28 )上にトリメトゲリム耐性遺伝子が存在すること
を確認するため、このプラスミドDNAを用いブレビバ
クテリウム・ラクトファーメンタムAJ 12036を
再度、形質転換した。
生じたトリメトプリム耐性を有するコロニーのうちそれ
ぞれ10個を釣9上げアガロース電気泳動法によりプラ
スミドDNAを検出したところ、これらのいずれにもp
AJ 228と同じ大きさのプラスミドが存在してい1
゜上記組換えプラスミド上にトリメトプリム耐性を表現
する遺伝子が存在することが明らかとなった。
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムAJ 12
146は、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム
AJ 12036をi、o o oμgAlのN−メチ
ル−N′−二トローN−二トロングアニジンに0℃にて
20分間接触せしめて変異処理し、最小培地(グルコー
ス297泡、硫安1に包、尿素帆25み儒・KH2PO
40,I Vdl 、 MgSO4・7H200,04
EIAI、サイアミン塩酸塩200μgμ、ビオチン5
0μgμ、2 ppm鉄イオン、2ppmマンガンイオ
ン、寒天1.5gAIgを含み、pH7,01c調整し
たもの)にトリメトプリム100μに佃を加えた培地で
生育しうる背 菌株として分離したものである。
AJ 12036は、AJ・12147よシ宿主細胞を
損うことなく宿主細胞中の複合プラスミドを除去すると
とによシ容易に得られる。即ち、グラスミドは宿主より
自然に失なわれることもあるし、「除去」操作によって
除くこともできる( Bact、 R6V、 。
亜、 +361−405 (1972))。除去操作の
一例は以下の通りである:宿主の生育を不完全に阻害す
る濃度(2−50μW)のアクリジンオレンジを含む培
地に、1 ml当り約10.細胞程度になる様に少量の
菌株を接種し宿主菌の生育を不完全に阻害してから27
−37℃で一夜培養する(J、 Bacteriol、
+88 、261 (1964)) 、培養液を寒天培
地に塗布し、27−37℃で一夜培養する。
培地上に出現したコロニーのうち、トリメトプリム(5
0μ97fnl)に感受性を示す株プラスミドが除去さ
れている株で即ち、AJ 12036である。
(7)  PAJ 228 DNAの性質(a)  p
AJ 228の分子量の決定はアガロースダル電気泳動
によった。
アガロースダル電気泳動はシャー7°(P、A、 5h
arp)    ’らの方法(Biochemistr
y 12 、3055 (1973))によ、p、o、
s%rルを用い、ダル長さα当、9.5Vで15時間、
定電圧で泳動した。分子量はpAJ 228を1ケ所切
断する制限酵素C1a 10.5ユニツトをpAJ 2
280.5μIに37℃、1時間反応させ、切断し、直
線状にした後、分子量既知の分子量マーカー、λファー
ジのHind mフラグメント(BRL社)との移動度
の比較によって算出し、5.1Mdと計算された。
また、同様の方法で市販されている各種制限酵素による
切断箇所を第1表に示した。
第1表 制限酵素     切断箇所の数 Ava  I         5 BamHI’         0 Bet  I         4 Bgl  II         0 BstE n         3 C1a  I         1 gcoRI         0 Hae  If         4 Hindlll         2 Hpa  II Kpn  I         0 M1u  I         2 M8t  I         I Pit  l         0 Pvu  I         0 8al  I         0 8ea  I         2 Sma  l         1 sph  l         l 5st  l         0 8st  II         0 Xba’ l         I Xma  I         I Xor  If         0 (b)  PAJ 228 DNAの制限酵素切断地図
の作成制限酵素はBRLの市販品を使用し、制限酵素に
よるpAJ 228 DNAの切断は、少なくとも3倍
過剰以上の酵素を使用して、各酵素毎に指定された条件
で行なった。制限酵素切断地図作成のためにプラスミド
DNAを1種以上の制限酵素で切断する場合には、第1
の制限酵素切断断片を分離用アガロースデルよりタナ力
らの方法(T、 Tanaka、 r B。
Weiablum、 J、 Bacteriol、 +
 121 + 354 (1975))によシ単離後、
エタノール沈澱によシ濃縮し第2の制限酵素で切断した
。切断断片をアガロースダル電気泳動にかけ、分子量を
算出し、制限酵素切断地図を作成した。
(c)  pAJ 228のコピー数の測定pAJ 2
28を保持するブレビバクテリウム・ラクトファーメン
タムAJ 12147をトリメトプリム50μWを含む
5ゴのCMG液体培地に接種し、30℃で一晩培養後、
その0.I FrLlをトリメトプリム50μに何を含
む5dのCMG液体培地に再度接種した。
30℃で対数増殖期の初期まで培養し1000μWにな
るようにアンピシリンを添加後、さらに2時間培養し、
遠心分離によシ菌体を集め109/Mのリゾチームを含
むトリス・EDTA−NaCtバッファー1.5Mに懸
濁し37℃で2時間インキュベート後、SDS (最終
濃度4%)を添加し65℃、20分間溶菌した。プロト
プラストは完全に溶菌したことを確認した後、フェノー
ル抽出し、ついで2倍量のエタノールを加え一20℃で
DNA沈澱させ、沈澱物を少量のトリス・EDTA−N
aCtバッファーに懸濁した。このDNA溶液をリボヌ
クレアーゼで処理(リゾヌクレアーゼ1 s o tt
Vfnlで37℃、60分間反応)後、再度フェノール
抽出し、ついで2倍量のエタノールを加え、−20℃で
DNA沈澱させ、沈澱物を少量のトリス・EDTA−N
aCtバッファーに懸濁後0.8%のアガロースゲル電
気泳動にかけ、泳動ネガフィルムをデンシトメーターに
かけ、染色体DNAとプラスミドDNAの割合を測定し
、染色体DNAの分子量を3.OX 10  ダルトン
、pAJ228 ヲ5.OX 10  ダルトンとして
計算によ多コピー数を求めたところ、染色体あたり16
コピー存在することか判明した。同様の方法で求めたP
AM330のコピー数も15コピーであっ・た。
実施例2 実施例1に示したプロトプラスト形質転換法を用いて、
コリネバクテリウム・グルタミヵム(ATCC1306
0)をpAJ 228を用いて形質転換した後、トリメ
トノリム耐性で選択し、形質転換株を得た。
また、アガロース電気泳動にょシ、形質転換株がpAJ
 228を有していることを確認した。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスミドpAJ 228の制限酵素切断地図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コリネ型細菌細胞内で増殖し同細胞内に導入され
    たときトリメトプリム耐性を表現するプラスミド。
  2. (2)コリネ型細菌細胞内で増殖し同細胞内に導入され
    たときトリメトプリム耐性を表現するプラスミドを有す
    るコリネ型細菌。
JP59128830A 1984-06-22 1984-06-22 プラスミド及びそれを有する細菌 Granted JPS619290A (ja)

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JP59128830A JPS619290A (ja) 1984-06-22 1984-06-22 プラスミド及びそれを有する細菌
EP19850107645 EP0169377B1 (en) 1984-06-22 1985-06-20 Plasmid and bacteria containing the same
DE8585107645T DE3585341D1 (de) 1984-06-22 1985-06-20 Plasmid und die es enthaltenden bakterien.

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