JPS62155081A - Novel microorganism and production of biotin by fermentation with said microorganism - Google Patents

Novel microorganism and production of biotin by fermentation with said microorganism

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Publication number
JPS62155081A
JPS62155081A JP60296646A JP29664685A JPS62155081A JP S62155081 A JPS62155081 A JP S62155081A JP 60296646 A JP60296646 A JP 60296646A JP 29664685 A JP29664685 A JP 29664685A JP S62155081 A JPS62155081 A JP S62155081A
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JP
Japan
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biotin
dna
strain
recombinant dna
plasmid
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JP60296646A
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Japanese (ja)
Inventor
Ouji Ifuku
伊福 欧二
Ichirou Tsuchinobu
土信 一郎
Tetsuo Sakamoto
哲夫 坂本
Jiro Kishimoto
治郎 岸本
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Shiseido Co Ltd
Original Assignee
Shiseido Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes

Abstract

PURPOSE:To stably produce biotin in high production efficiency, by introducing a specific plasmid to a mutant of E.coli inert to feedback inhibition with biotin and culturing the obtained microorganism. CONSTITUTION:A biotin-producing wild strain of Escherichia coli (EC) is mutated to obtain a biotin-requiring strain (BR). Separately, another EC strain is mutated to obtain a mutant strain (DRK) free from feedback inhibition with biotin. A DNA containing biotin operon is separated from the EC wild strain. The DNA is integrated in a vector DNA and the obtained recombinant DNA is introduced into the BR strain to obtain a biotin-producing microbial strain, from which a recombinant DNA plasmid is separated. The DNA plasmid corresponds to <=3760 base pairs downstream of a translation initiation point of a DNA carrying a genetic information of an enzyme converting a desthion biotin of a terminal of biotin operon to biotin. The recombinant DNA plasmid is introduced into a DRK strain and the resultant EC-DRK-332 strain is cultured in a medium to accumulate biotin.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は新規微生物及びそれを用いるビオチンの製造法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a novel microorganism and a method for producing biotin using the same.

[従来の技術] ビオチンは動植物、微生物にとって重要なビタミンの一
種である。
[Prior Art] Biotin is a type of vitamin that is important for animals, plants, and microorganisms.

従来微生物を用いたビオチンの製造法としては、バシル
ス属、クロモバクテリウム属、シュ−トモナス属、アー
スロバフタ−属等の微生物を用いる方法か知られている
。またこれら野生株に人工的に突然変異を生起せしめて
ビオチン生産能を付与する方法も提案されている。(特
開昭58−60996号wf&) [発明が解決しようとする問題点] しかしながら微生物を用いてビオチンを製造しようとす
る場合、野生株はビオチンによる強力なフィードバック
阻害機構の為(Y、Izumi、に、Ogata、Ad
v、Appl、旧crobia1. Vol、22,1
55−157.1977)ビオチンは極少量しか生成さ
れない。また変異株を用いる方法でも生成量は必ずしも
満足し得るものではなかった。
Conventionally, known methods for producing biotin using microorganisms include methods using microorganisms of the genus Bacillus, Chromobacterium, Schutomonas, Arthrobacterium, and the like. Furthermore, a method has also been proposed in which these wild strains are artificially mutated to impart biotin-producing ability. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 58-60996 wf&) [Problems to be Solved by the Invention] However, when trying to produce biotin using microorganisms, wild strains have a strong feedback inhibition mechanism by biotin (Y, Izumi, In,Ogata,Ad
v, Appl, former crobia1. Vol, 22, 1
55-157.1977) Biotin is produced in very small amounts. Furthermore, even with methods using mutant strains, the amount produced was not always satisfactory.

本発明名等はこれらの手法とは異なる遺伝子操作による
育種に着目し、ビオチン生産能の優れた微生物を得るべ
く鋭意研究を重ねた結果、エシェリヒア・コリ野生株を
人工的に変異きせることによりビオチンによるフィード
バック阻害が解除された変異株を取得し、該変異株より
ビオチンの生合成に関与する酵素の遺伝情報を担うDN
Aを単離し、次いて該DNAをベクターDNAに組み込
ませた組換えDNAプラスミドを得、該組換えDNAプ
ラスミドを前記変異株に導入することに成功するととも
に、かくして得られた微生物が優れたビオチン生産能を
有することを見い出し先に特許出願をした(特願昭60
−42928号)が、上記方法によると時として組換え
DNAプラスミド中に遺伝子欠失が起きる等の不安定な
状態にあった。
The name of the present invention focuses on breeding through genetic manipulation, which is different from these methods, and as a result of intensive research to obtain microorganisms with excellent biotin-producing ability, biotin can be produced by artificially mutating a wild strain of Escherichia coli. We obtained a mutant strain in which the feedback inhibition by
A was isolated, and then the DNA was integrated into vector DNA to obtain a recombinant DNA plasmid, and the recombinant DNA plasmid was successfully introduced into the mutant strain. After discovering that it had production capacity, I applied for a patent (patent application filed in 1986).
-42928), but when the above method was used, the recombinant DNA plasmid was in an unstable state where gene deletion sometimes occurred.

[問題点を解決するための手段1 上記の事情に鑑み、本発明者らはこれらの欠点を解決す
べく更に研究を重ねた結果、ビオチン生産能を有するエ
シェリヒア・コリ野生株から片側の末端が特定された塩
基対以下になるようにビオチンオペロンを取りだし、次
いで該ビオチンオペロンをベクターDNAに組み込ませ
た組換えDNAプラスミドを得、該組換えDNAプラス
ミドを、エシェリヒア・コリ野生株を人工的に変異させ
ることにより得たビオチンによるフィードバック阻害が
解除された変異株に導入することに成功するとともに、
かくして得られた微生物は前記した欠点もなく安定で、
優れたビオチン生産能を有することを見い出し、これら
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
[Means for Solving the Problems 1] In view of the above circumstances, the present inventors conducted further research to solve these shortcomings, and as a result, one end of the wild strain of Escherichia coli that has biotin-producing ability was obtained. The biotin operon is extracted so that the number of base pairs is below the specified number, and then a recombinant DNA plasmid is obtained in which the biotin operon is integrated into vector DNA, and the recombinant DNA plasmid is artificially mutated into a wild strain of Escherichia coli. In addition to successfully introducing biotin into a mutant strain in which feedback inhibition by biotin was released by
The microorganism thus obtained is stable without the above-mentioned drawbacks,
It was discovered that it has an excellent ability to produce biotin, and based on these findings, the present invention was completed.

すなわち本発明は、(1)ビオチン生産能を有するエシ
ェリヒア・コリより得たビオチンオペロンで該ビオチン
オペロンの片側の末端がデスチオビオチンからビオチン
への変換に関与する酵素の遺伝情報を担うDNAの翻訳
開始点から下流3760塩基対以下であるビオチンオペ
ロンをベクターDNAに組み込んだ組換えDNAプラス
ミドを、ビオチンによるフィードバック阻害が解除され
たエシェリヒア・コリ変異株に含有せしめてなる微生物
および(2)該微生物を培養し、培地中に生成蓄積され
たビオチンを採取することを特徴とするビオチンの製造
法である。
That is, the present invention provides (1) translation of a biotin operon obtained from Escherichia coli having the ability to produce biotin, in which one end of the biotin operon carries genetic information for an enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin; (2) a microorganism obtained by incorporating a recombinant DNA plasmid in which a biotin operon, which is 3760 base pairs or less downstream from the starting point, into the vector DNA, is contained in an Escherichia coli mutant strain in which feedback inhibition by biotin has been released; and (2) the microorganism This method of producing biotin is characterized by culturing and collecting biotin produced and accumulated in the medium.

以下に本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明で言うビオチンオペロンとは、ビオチン生合成に
関与する第1図に示すA、B、F、C。
The biotin operon referred to in the present invention refers to A, B, F, and C shown in FIG. 1, which are involved in biotin biosynthesis.

D遺伝子及びA、8間に存在するそれらの遺伝子を発現
させるに必要な制御領域全てを含むDNA領域のことを
言う。なお、上記A、B、F、C。
This refers to a DNA region that includes all the control regions necessary to express the D gene and those genes that exist between A and 8. In addition, the above A, B, F, and C.

Dは夫々下、記の酵素の遺伝子情報を担うDNA領域を
表す。(J、 Mo1. Biol、 Vol、56.
53−62゜Aニア、8−ジアミノペラルゴン酸シンテ
ターゼB:デスチオビオチンからビオチンへの変換に関
与する酵素 Fニア−ケト−8−アミノペラルゴン酸シンテターゼ C:ピメリルCoAシンテターゼ D:デスチオビオチンシンテターゼ 「に 7′  の′。
D represents the DNA region that carries the genetic information of the enzymes listed below. (J, Mo1. Biol, Vol, 56.
53-62゜A nia, 8-diaminopelargonic acid synthetase B: Enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin F nia-keto-8-aminopelargonic acid synthetase C: Pimeryl CoA synthetase D: Desthiobiotin synthetase to 7′′.

まず、ビオチン生産能を有するエシェリヒア・コリ野生
株(例えばエシェリヒア・コリJA221 )に変異を
誘起せしめて、ビオチン要求株(以下、BR変異株と称
す。)を取得する。次にエシェリヒア・コリ野生株(例
えばエシェリヒア・コリW3110)に変異を誘起せし
めて、ビオチンによるフィードバック阻害が解除された
変異株(以下、DRK変異株と称す。)を取得する。変
異の誘起は通常の変異誘起処理、例えばN−メチル−N
’−ニトロ−N−ニトロソグアニジンのごとき変異誘起
剤で処理することにより実施することができる。BR変
異株の取得は変異誘起処理して得られた菌体を緩衝液で
適当に希釈後、ビオチンを含む最少培地寒天平板で培養
し、適当数(約50〜200(IW)のコロニーが出現
した平板を選び、ビオチン無添加の最少培地寒天平板に
レプリカして培養後、レプリカ平板をマスター平板と比
較し、レプリカ平板では生育しないコロニーをマスター
平板より釣の分離することにより行う。
First, a mutation is induced in an Escherichia coli wild strain (for example, Escherichia coli JA221) having biotin-producing ability to obtain a biotin-requiring strain (hereinafter referred to as a BR mutant strain). Next, mutations are induced in the Escherichia coli wild strain (for example, Escherichia coli W3110) to obtain a mutant strain in which feedback inhibition by biotin has been released (hereinafter referred to as a DRK mutant strain). Mutation can be induced using conventional mutagenesis treatments, such as N-methyl-N
This can be carried out by treatment with a mutagenic agent such as '-nitro-N-nitrosoguanidine. To obtain the BR mutant strain, the cells obtained by mutagenesis treatment are appropriately diluted with a buffer solution, and then cultured on a minimal medium agar plate containing biotin, and an appropriate number of colonies (approximately 50 to 200 (IW)) appear. Select the prepared plate, replicate it on a biotin-free minimal medium agar plate, culture it, compare the replica plate with the master plate, and isolate colonies that do not grow on the replica plate from the master plate.

このようにして得られたBR変異株には例えばエシェリ
ヒア・コリBR−4があげられる。本BR変異株はデス
チオビオチン添加最少培地でも生育できないことより、
デスチオビオチンからビオチンへの変換に関与する酵素
が欠損したことがゎがる。
Examples of the BR mutant strain thus obtained include Escherichia coli BR-4. Since this BR mutant strain cannot grow even on minimal medium supplemented with desthiobiotin,
This is caused by a deficiency in the enzyme involved in converting desthiobiotin to biotin.

また公知のBR変異株としては、例えばJ、 Bact
eriol、 、Vol、112 、830−839 
(1972)に記載のR876株、R874株、R87
3株、R877株、R875株(それぞれC遺伝子、F
遺伝子、A遺伝子、D遺伝子、B遺伝子が欠損した株)
があげられる。
In addition, known BR mutant strains include, for example, J, Bact
eriol, , Vol, 112, 830-839
R876 strain, R874 strain, R87 described in (1972)
3 strains, R877 strains, and R875 strains (C gene, F gene, respectively)
gene, A gene, D gene, B gene deleted strain)
can be given.

一方DRK変異株の取得は変異誘起処理して得られた菌
体を、緩衝液で適当に希釈後、上記のようにして得たB
R変異株と2.3.5− トリフェニルテトラゾリウム
クロリドとを含むビオチン無添加の最少培地寒天平板に
、一定量のビオチン無添加の最少寒天培地を重層して作
成した平板上で培養し、生じた小コロニーの下層がピン
ク色のゾーンを呈スル小コロニーを釣菌分離することに
よりおこなう。この原理は、ビオチンによるフィードバ
ック阻害が解除されたDRK変異株はビオチンを多量に
生産し、下層のBR変異株の生育を助け、その増殖に伴
い2,3.5− トリフェニルテトラゾリウムクロリド
が還元されピンク色のゾーンを呈することにある。従っ
て変異が誘発されなかった野生株ではこのような現象は
観察されない。このようにして得られたDRK変異株と
しては、例えばエシェリヒア・コリDRK−332(黴
工研菌寄第2989号)があげられる。
On the other hand, to obtain the DRK mutant strain, the bacterial cells obtained by mutagenesis treatment were appropriately diluted with a buffer solution, and the B.
R mutant strain and 2.3.5- A biotin-free minimal medium agar plate containing triphenyltetrazolium chloride was cultured on a plate prepared by overlaying a certain amount of biotin-free minimal agar medium. This is done by fishing out and isolating small colonies whose lower layer shows a pink zone. This principle is based on the fact that the DRK mutant strain, in which the feedback inhibition by biotin has been released, produces a large amount of biotin and helps the growth of the BR mutant strain in the lower layer, and as it grows, 2,3.5-triphenyltetrazolium chloride is reduced. The reason is that it exhibits a pink zone. Therefore, such a phenomenon is not observed in the wild strain in which no mutation has been induced. An example of the DRK mutant strain obtained in this manner is Escherichia coli DRK-332 (Kouken Bacterial Collection No. 2989).

本DRK−332株がオペレーター変異でないことは、
後述するような方法によりビオチンオペロンを単離精製
後、そのオペレーターを含む遺伝子発現の調節領域の塩
基配列を化学分解法(Methods in Enzy
mology Vol、65.499−580.198
0)またはジデオキシヌクレオチド酵素法(Metho
ds in Enzymology Vol、101.
20−78.1983)によって、野生株の同領域と比
較することにより確認することができる。つまり、野生
株の同領域と塩基配列が全く同じで有ればオペレーター
変異ではなく、おそらくリプレッサー変異であると推定
される。
The fact that this DRK-332 strain is not an operator mutation is that
After isolating and purifying the biotin operon by the method described below, the base sequence of the regulatory region for gene expression, including its operator, was extracted by chemical decomposition method (Methods in Enzyme).
mology Vol, 65.499-580.198
0) or dideoxynucleotide enzymatic method (Metho
ds in Enzymology Vol, 101.
20-78.1983), and can be confirmed by comparing with the same region of the wild strain. In other words, if the nucleotide sequence is exactly the same as the same region in the wild strain, it is presumed that it is not an operator mutation but probably a repressor mutation.

次いでビオチンオペロンを含むDNA (以下、染色体
DNAと称す。)を野生株から単離精製するには、例え
ばBiochim、 Biophys、 Acta V
ol、72゜619〜629 (1(163)に記載の
フェノール法等常法に従って行うことができる。
Next, in order to isolate and purify DNA containing the biotin operon (hereinafter referred to as chromosomal DNA) from the wild strain, for example, Biochim, Biophys, Acta V
It can be carried out according to a conventional method such as the phenol method described in 1 (163).

次に得られた染色体DNAをベクターDNAに組み込ん
で組換えDNAを調整する。染色体DNAのベクターD
NAへの組み込みは常法に従って行うことができる。例
えば、染色体DNAおよびベクターDNAを制限エンド
ヌクレアーゼで切断して染色体DNA断片およびベクタ
ーDNA断片を調整したのち、両者の混合物をDNAリ
ガーゼで処理することにより行うことができる。ここで
用いられるベクターとしてはエシェリヒア・コリを宿主
とするpBR322プラスミド、コリシン(Co l 
)E1プラスミド、ラムダファージなど通常用いられる
ものが採用されうる。とりわけpBR322プラスミド
が好適に用いられる。また制限エンドヌクレアーゼとし
ては、例えば旧ndl11..EcoRT、 PstI
、BamHI等があげられるが、制限エンドヌクレアー
ゼの操作を浅く、即ちDNA1の切断が部分切断で止ま
るようにすれば多くの制限エンドヌクレアーゼが本実験
に使用できる。
Next, the obtained chromosomal DNA is incorporated into vector DNA to prepare recombinant DNA. Chromosomal DNA vector D
Incorporation into NA can be carried out according to conventional methods. For example, this can be carried out by cutting chromosomal DNA and vector DNA with a restriction endonuclease to prepare a chromosomal DNA fragment and a vector DNA fragment, and then treating a mixture of the two with DNA ligase. The vectors used here include the pBR322 plasmid, which uses Escherichia coli as a host, and colicin (Col
) E1 plasmid, lambda phage, and other commonly used plasmids can be employed. In particular, pBR322 plasmid is preferably used. Examples of restriction endonucleases include old ndl11. .. EcoRT, PstI
, BamHI, etc., but many restriction endonucleases can be used in this experiment as long as the manipulation of the restriction endonuclease is shallow, that is, the cleavage of DNA1 is made to stop at partial cleavage.

また2種類の制限エンドヌクレアーゼを併用することも
可能である。
It is also possible to use two types of restriction endonucleases together.

第1図にビオチンオペロンの制限エンドヌクレアーゼ切
断地図を示す。本発明で用いられる制限エンドヌクレア
ーゼは該図中に存在するものが特に好適に用いられる。
FIG. 1 shows a restriction endonuclease cleavage map of the biotin operon. As the restriction endonucleases used in the present invention, those shown in the diagram are particularly preferably used.

DNAリガーゼとしては、T4ファージ由来のDNAリ
ガーゼが好適に用いられる。
As the DNA ligase, DNA ligase derived from T4 phage is preferably used.

次に、上記のことくしで得た組換えDNAを常法例えば
[Mo1ec、 Gen、 Genet、、 Vol、
124.1−10 (1973) ]に記載のカルシウ
ム処理法によりBR変異株(例えばエシェリヒア・コリ
BR−4)に導入し、ビオチン無添加の最少培地寒天平
板上で培養することにより生じたコロニーを釣菌分離し
てビオチン生産能を有する菌株(即ちビオチンオペロン
又はビオチンオペロンの一部が組み込まれた組換えDN
Aプラスミドを含有した結果ビオチン要求性か回復した
菌株)を採取する。
Next, the recombinant DNA obtained in the above manner is subjected to a conventional method such as [Molec, Gen, Genet, Vol.
124.1-10 (1973)] into a BR mutant strain (e.g. Escherichia coli BR-4) and cultured on a minimal medium agar plate without the addition of biotin. A bacterial strain isolated from fish that has the ability to produce biotin (i.e., a biotin operon or a recombinant DNA into which a part of the biotin operon has been incorporated)
A strain containing the A plasmid that has recovered biotin auxotrophy) is collected.

次いで、上記方法で得られた組換えDNAプラスミド含
有菌株より組換えDNAプラスミドを単離する。
Next, a recombinant DNA plasmid is isolated from the recombinant DNA plasmid-containing bacterial strain obtained by the above method.

組換えDNAプラスミドの単離は常法に従って行うこと
かできる。例えばNucleic acid rese
arch、 Vol、7.1513−1523 (19
79)に記載のアルカリ抽出法かあげられる。
Isolation of recombinant DNA plasmids can be performed according to conventional methods. For example, Nucleic acid rese
arch, Vol, 7.1513-1523 (19
Examples include the alkaline extraction method described in 79).

このようにして得られた組換えDNAプラスミドにビオ
チンオペロンか含まれることは次のようにして確認する
ことができる。
It can be confirmed as follows that the recombinant DNA plasmid thus obtained contains the biotin operon.

即ち各ビオチン生合成酵素活性の欠損したエシェリヒア
・コリBR変異株に木組換えDNAプラスミドを導入す
ることによりビオチン要求性が回復きれることをもって
確認するものである。なお、組換えDNAプラスミドを
得る時に用いた制限エンドヌクレアーゼの種類によって
は、処理を完全に行った時などは、ビオチンオペロンの
全ては含まない即ち幾つかの遺伝子が欠落する場合があ
る。このような時は、異なる制限エンドヌクレアーゼを
用いて得られる規程かの組換えDNAプラスミドからの
再構成行い、結果としてビオチンオペロンを含む組換え
DNAプラスミドを得ることができる。
That is, this is confirmed by the fact that the biotin requirement can be completely restored by introducing a wood recombinant DNA plasmid into an Escherichia coli BR mutant strain deficient in each biotin biosynthetic enzyme activity. Depending on the type of restriction endonuclease used to obtain the recombinant DNA plasmid, the entire biotin operon may not be included, that is, some genes may be missing, when the treatment is complete. In such cases, reconstitution from a customary recombinant DNA plasmid obtained using different restriction endonucleases can be carried out, resulting in a recombinant DNA plasmid containing the biotin operon.

ここで用いた制限エンドヌクレアーゼの種類によっては
、ビオチンオペロンの片側の末端がデスチオビオチンか
らビオチンへの変換に関与する酵素の遺伝情報を担うD
NAの翻訳開始点から下流3760塩基対を超える場合
が存在する。この場合その部位より下流に存在する遺伝
子領域の為、得られた組換えDNAプラスミド中に遺伝
子欠失が起きるなど組換えDNAプラスミドの不安定ざ
がしばしば観察されるため、この不安定遺伝子領域を削
除しなくてはならない。デスチオビオチンからビオチン
への変換に関与する酵素の遺伝情報を担うDNAの翻訳
開始点は、第1図に示す制限エンドヌクレアーゼNco
Iの認識部位5°−CCATGG−3°(C:シトシン
、A:アデニン、T:チミン、Gニゲアニン)のATG
である(Nature Vol。
Depending on the type of restriction endonuclease used here, one end of the biotin operon carries the genetic information for the enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin.
There are cases where the length exceeds 3760 base pairs downstream from the NA translation start point. In this case, because the gene region exists downstream from that site, instability of the recombinant DNA plasmid is often observed, such as gene deletion occurring in the obtained recombinant DNA plasmid. must be deleted. The translation initiation site of the DNA that carries the genetic information for the enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin is the restriction endonuclease Nco shown in Figure 1.
ATG of I recognition site 5°-CCATGG-3° (C: cytosine, A: adenine, T: thymine, Gnigeanine)
(Nature Vol.

276.689−6’14.0178)。276.689-6'14.0178).

本特許で限定される領域はこのATGより3760塩基
対以下であれば良いが、ビオチンオペロン内つまり第1
図に示されるDa伝子領域以下であってはならないこと
は当然のことである。つまりビオチンオペロンの片側の
末端は、デスチオビオチンからビオチンへの変換に関与
する酵素の遺伝情報を担うDNAの翻訳開始点から下流
3603塩基対以上、3760塩基対以下であり、特に
好ましくは3664塩基対以上3760塩基対以下であ
る。
The region limited by this patent may be 3760 base pairs or less from this ATG, but it is within the biotin operon, that is, the first
It goes without saying that it should not be below the Da gene region shown in the figure. In other words, one end of the biotin operon is 3603 base pairs or more and 3760 base pairs or less downstream from the translation start point of the DNA that carries genetic information for the enzyme involved in converting desthiobiotin to biotin, and particularly preferably 3664 base pairs. The number of base pairs is greater than or equal to 3760 base pairs.

組換えDNAプラスミド中のD遺伝子下流の不必要遺伝
子領域の削除は、組換えDNAを適当な制限エンドヌク
レアーゼで切断後、切断点を起点としてエンドヌクレア
ーゼにより部分消化し、再結合後、BR変異株に導入し
て得ることができる。
To delete the unnecessary gene region downstream of the D gene in the recombinant DNA plasmid, the recombinant DNA is cut with an appropriate restriction endonuclease, then partially digested with the endonuclease starting from the cut point, and after religation, the BR mutant strain is extracted. can be obtained by introducing it into

上記のごとくして得た組換えDNAプラスミドを前記の
DRK変異株に導入すれば、組換えDNAプラスミド含
有DRK変異株を調整することができる。
By introducing the recombinant DNA plasmid obtained as described above into the DRK mutant strain described above, a DRK mutant strain containing the recombinant DNA plasmid can be prepared.

組換えDNAプラスミド含有DRK変異株はベクターの
持つ形質により、組換えDNAプラスミドを含有する菌
のクローンを選択的に生育せしめる寒天培地平板にて培
養し出現するコロニーとして取得することができる。
Depending on the characteristics of the vector, the DRK mutant strain containing the recombinant DNA plasmid can be obtained as colonies that appear by culturing on an agar plate that selectively grows bacterial clones containing the recombinant DNA plasmid.

かくして得られた組換えDNAプラスミド含有DRK変
異株すなわち本発明の新規微生物の例としては、例えば
エシェリヒア・コリDRK−332[pKHN31](
黴工研菌寄第 853ら  号)があげられる。
Examples of the thus obtained recombinant DNA plasmid-containing DRK mutant strain, that is, the novel microorganism of the present invention, include Escherichia coli DRK-332 [pKHN31] (
Koukoken Bacteria Serial No. 853 et al.).

上二しチ」Lo」ヨi 上記の如くして取得した本発明の微生物を培養すれば培
養液中にビオチンを著量生成蓄積する。
If the microorganism of the present invention obtained as described above is cultured, a significant amount of biotin will be produced and accumulated in the culture solution.

本発明に係る微生物の培養に際して用いられる培地とし
ては、炭素源、窒素源、無機物を含有する合成培地、ま
たは天然培地のいずれも使用可能である。炭素源として
は、グルコース、グリセリン、フラクトース、シューク
ロース、マルトース、マンノース、澱粉、澱粉加水分解
液、糖蜜などの炭水化物が使用でき、その使用量は0.
5〜5.0%程度が好ましい。また窒素源としては、ア
ンモニア、塩化アンモニウム、燐酸アンモニウム、硫酸
アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウムな
どの各種の無機および有機アンモニウム塩類あるいは肉
エキス、酵母エキス、コーンステイープリカー、カゼイ
ン加水分解物、脱脂大豆粕あるいはその消化物などの天
然有機窒素源が使用可能であり、その使用量は0.5〜
2.0%程度が好ましい。
As the medium used for culturing the microorganism according to the present invention, either a synthetic medium containing a carbon source, a nitrogen source, and an inorganic substance, or a natural medium can be used. As the carbon source, carbohydrates such as glucose, glycerin, fructose, sucrose, maltose, mannose, starch, starch hydrolyzate, and molasses can be used, and the amount used is 0.
About 5 to 5.0% is preferable. Nitrogen sources include various inorganic and organic ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium sulfate, ammonium carbonate, and ammonium acetate, or meat extract, yeast extract, cornstarch liquor, casein hydrolyzate, and defatted soybean meal. Alternatively, natural organic nitrogen sources such as its digested material can be used, and the amount used is 0.5~
About 2.0% is preferable.

天然有機窒素源の多くの場合は、窒素源であるとともに
炭素源にもなりうる。
Many natural organic nitrogen sources can be both nitrogen and carbon sources.

ざらに無機物としては、燐酸第一水素カリウム、燐酸第
二水素カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、
硫酸第一鉄、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸鋼、塩化
マンガン、塩化コバルト、モリブデン酸アンモン、硼酸
などが使用でき、その使用量は0.005〜0.5%程
度が好ましい。
Inorganic substances include potassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride,
Ferrous sulfate, calcium chloride, zinc chloride, steel sulfate, manganese chloride, cobalt chloride, ammonium molybdate, boric acid, etc. can be used, and the amount used is preferably about 0.005 to 0.5%.

また、造成された微生物に抗菌薬剤耐性か付与されてい
る場合には、該当する抗菌剤を培地に添加することによ
って汚染菌の混入を防ぐことができる。
In addition, if the created microorganism is endowed with antibacterial drug resistance, contamination with contaminating bacteria can be prevented by adding the corresponding antibacterial drug to the culture medium.

培養は振盪培養あるいは通気撹拌培養などの好気的条件
下で行うのが好ましい。培R?H度は25〜37℃か好
適であり、培養中の培地のpoは中性付近に維持するこ
とが望ましく、培養期間は通常16〜48時間程度で充
分である。培養を終了した後、培養液からのビオチンの
抽出精製にあたっては、ビオチンの諸性質を利用して一
般の天然物からの抽出精製法が応用できる。ずなわら、
培養物から菌体を除き活性炭に吸着させ、しかるのP)
溶出させイオン交換樹脂で精製するか、あるいは培養濾
液を直接イオン交換樹脂で処理して精製し、水またはア
ルコールより再結晶することによりビオチンを取得する
ことができる。
The culture is preferably carried out under aerobic conditions such as shaking culture or aerated agitation culture. Cultivation R? The H degree is preferably 25 to 37°C, the PO of the medium during culture is desirably maintained near neutrality, and the culture period is usually sufficient for about 16 to 48 hours. After completion of the culture, biotin can be extracted and purified from the culture solution using general extraction and purification methods from natural products, making use of the various properties of biotin. Zunawara,
Remove the bacterial cells from the culture and adsorb them onto activated carbon.
Biotin can be obtained by elution and purification with an ion exchange resin, or by directly treating and purifying the culture filtrate with an ion exchange resin, followed by recrystallization from water or alcohol.

[実施例] 次に実施例をあげて本発明をざらに詳細に説明するが、
本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。
[Example] Next, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.
The present invention is not limited to these examples.

実施例1 (1) D RK変異株の調整 ビオチン生産能を有する野生株エシェリヒア・コ!、I
 W3110(IFO12713) ヲL−培地(ペプ
トン10gz”l 。
Example 1 (1) Adjustment of D RK mutant strain Wild strain Escherichia co! having biotin-producing ability. , I
W3110 (IFO12713) WoL-medium (peptone 10 gz"l.

酵母エキス5g/1.グルコースIg/l、塩化ナトリ
ウム5g/ (L 、 p H7,2に調整)中37℃
で3時間振盪培養を行い、対数増殖期の菌体を実況後、
これをN−メチル−N″−ニトロ−N−ニトロソグアニ
ジン100μg/mLを含有するTM緩衝液(トリス−
塩基0.61%、マレイン酸0.5%、pH6,0に調
整)に懸濁し、37℃30分間静置し変異処理を行った
。菌体を実況後回懸濁液を、実況された105ce l
 l/ rrLのBR変異株エシェリヒア・コυBR−
4と50ug/meの2.3.5− トリフェニルテト
ラゾリウムクロリドを含む20mLのビオチン無添加の
最少培地寒天平板(グルコース5g/4.硫酸アンモニ
ウム4g/L、燐酸第二水素カリウム2g/i、燐酸第
−水素カリウムIg/l、硫酸マグネシウム・7水和物
0.18/L、ビタミンフリーのカザミノ酸4g/ l
 、寒天15g/l!、)に15+++eのビオチン無
添加最少寒天培地を重層しておいた通常の大きざのシャ
ーレ上に出現するコロニーが約50〜200個となるよ
うに塗抹した。37℃48時間培養後、出現した小コロ
ニーの下層がピンク色のゾーンを呈した1株を釣菌分離
し、ビオチンによるフィードバック阻害が解除されたD
RK変異株エシェリヒア・コリDRK−332(@”I
工研菌寄第8939   号)を取得した。
Yeast extract 5g/1. Glucose Ig/l, sodium chloride 5g/l (L, pH adjusted to 7.2) at 37°C
After culturing with shaking for 3 hours and observing the bacterial cells in the logarithmic growth phase,
This was mixed with a TM buffer (Tris-
The cells were suspended in 0.61% base, 0.5% maleic acid, adjusted to pH 6.0) and allowed to stand at 37° C. for 30 minutes to perform mutation treatment. After testing the bacterial cells, the suspension was tested at 105 cells.
l/rrL BR mutant strain Escherichia coυBR-
20 mL biotin-free minimal medium agar plates containing 4 and 50 ug/me of 2.3.5-triphenyltetrazolium chloride (glucose 5 g/4. - Potassium hydrogen Ig/l, magnesium sulfate heptahydrate 0.18/l, vitamin-free casamino acids 4g/l
, agar 15g/l! , ) was plated on a regular sized petri dish overlaid with 15+++e biotin-free minimal agar medium so that about 50 to 200 colonies would appear. D
RK mutant Escherichia coli DRK-332 (@”I
Koken Bibori No. 8939) was obtained.

(2)染色体DNAの調整 ビオチン生産能を有するエシェリヒア・コリv3110
を500mQ、のし−培地中37℃で3時間1辰盪培養
を行い、対数増殖期の菌体を巣洗後、フェノール法にょ
る通常のDNA抽出法によって抽出精製し、1.8mg
の染色体DNAを得た。
(2) Escherichia coli v3110 with chromosomal DNA regulation biotin production ability
500 mQ, cultured for 3 hours at 37°C in Noshi medium for 1 hour, washed the cells in the logarithmic growth phase, extracted and purified by the usual DNA extraction method using the phenol method, and obtained 1.8 mg.
Chromosomal DNA was obtained.

(3)ベクターDNAの調整 アンピシリン耐性およびテトラサイクリン耐性を有する
pBR322プラスミドDNAを次のように調整した。
(3) Preparation of vector DNA pBR322 plasmid DNA having ampicillin resistance and tetracycline resistance was prepared as follows.

まず、pBR322をプラスミドとして保有するエシェ
リヒア・コリに一12株の一種を、アンシピリン507
1g/ mL添加したL−培地10100O中で37℃
で培養し、対数増91a期に150Ltg/mllのク
ロラムフェニコールを添加してざらに一夜培養した。こ
の操作により細胞内にプラスミドDNAが多量に生産き
れる。
First, one of the 112 strains of Escherichia coli carrying pBR322 as a plasmid was injected with Ancipillin 507.
37°C in L-medium 10100O supplemented with 1g/mL
150 Ltg/ml of chloramphenicol was added at the logarithmic growth 91a phase, and cultured overnight in a colander. This operation allows a large amount of plasmid DNA to be produced within the cells.

クロラムフェニコール添加後、15時時間和菌体を集注
し、リゾチウムおよびソジウムドデシルサルフエートで
溶菌させ、次いで30000 X gで2時間遠心分離
して上清を得た。この上清液からプラスミドDNAを濃
縮後、リボ核酸分解酵素で37℃2時間処理し、ついで
セシウムクロリドーエチジウムブロミト平衡密度勾配遠
心法によって最終450 u gのpBR322プラス
ミドDNAを分画採取した。
After adding chloramphenicol, the cells were collected for 15 hours, lysed with lysotium and sodium dodecyl sulfate, and then centrifuged at 30,000 x g for 2 hours to obtain a supernatant. After concentrating plasmid DNA from this supernatant, it was treated with ribonuclease for 2 hours at 37°C, and then a final fraction of 450 μg of pBR322 plasmid DNA was collected by cesium chloride ethidium bromide equilibrium density gradient centrifugation.

(4)染色体DNA断片のベクターへの挿入(2)で得
たDNA2μgをとり、制限エンドヌクレアーゼpst
Iを加え30℃で3時間反応させ完全に切断した。また
(3)で調整したベクターDNA1.5μgをpstI
で完全に切断した。両反応液を各ノン65℃5分間の加
熱処理をした後、両反応液を混合し、ATP(アデノシ
ン三燐酸)およ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15℃16時間DN
A鎖の連結反応を行った。
(4) Inserting the chromosomal DNA fragment into the vector Take 2 μg of the DNA obtained in (2) and inject it with restriction endonuclease pst.
I was added and reacted at 30°C for 3 hours to completely cleave. In addition, 1.5 μg of the vector DNA prepared in (3) was added to pstI
completely severed. Both reaction solutions were heat-treated at 65°C for 5 minutes, then mixed, and DNA was ligated with T4 phage-derived DNA ligase at 15°C for 16 hours in the presence of ATP (adenosine triphosphate) and dithiothreitol.
A ligation reaction of chain A was performed.

同様に(2)で得た染色体DNA 2μgを2つの制限
エンドヌクレアーゼEcoRIおよびBamHIを用い
、同時に37℃3時間反応させ65℃5分間の熱処理後
、EcoRIおよびBam旧で完全に切断したベクター
DNAと混合し、DNAリガーゼ反応を15℃16時間
行った。反応後は夫々65℃5分間の熱処理後、反応液
に2倍容のエタノールを加えて連結反応後のDNAを沈
澱採取した。
Similarly, 2 μg of the chromosomal DNA obtained in (2) was simultaneously reacted with two restriction endonucleases, EcoRI and BamHI, at 37°C for 3 hours. After heat treatment at 65°C for 5 minutes, the vector DNA was completely digested with EcoRI and BamHI. The mixture was mixed and a DNA ligase reaction was performed at 15° C. for 16 hours. After each reaction was heat treated at 65° C. for 5 minutes, twice the volume of ethanol was added to the reaction solution to precipitate and collect the DNA after the ligation reaction.

(5)ビオチンオペロンまたはビオチンオペロンの一部
を含む組換えDNAによる形質転換エシェリヒア・コリ
JA221より変異誘導したビオチン要求株エシェリヒ
ア・コリBR−4をL−培地10mNに接種し、37℃
で4時間振盪培養を行い対数増殖期中期まで生育させた
後集菌し、これを塩化カルシウム50m)4を含むトリ
ス緩衝液(50mM、p)17゜0)で2回洗浄後、同
じ緩衝液1シに再懸濁させた。
(5) Transformation with recombinant DNA containing the biotin operon or a part of the biotin operon Escherichia coli BR-4, a biotin-auxotrophic strain mutagenized from Escherichia coli JA221, was inoculated into 10 mN of L-medium and incubated at 37°C.
After culturing with shaking for 4 hours and growing to the mid-logarithmic phase, the bacteria were collected, washed twice with Tris buffer (50mM, p) 17°0) containing calcium chloride 50m)4, and then washed twice with the same buffer. It was resuspended in 1 cup.

この′P濁液0 、2 mQ、に(4)のpstlを用
いて得た組換えDNA溶液を加え、0℃に30分保持し
た後、直ちに42℃2分間のヒートショックを与え、D
NAを細胞内に取り込ませた。ついでそれぞれの細胞懸
(vA液の一定量を新たなL−培地に摂取し、37℃2
時間静置培養を行った。それぞれ菌体を集注後、再懸濁
液を最少培地寒天平板に塗抹し、37℃2日間培養した
。生じたコロニーを釣菌し、形質転換を末エシェリヒア
・コリBR−4[pOFT53]を得た。
The recombinant DNA solution obtained using pstl in (4) was added to this 'P suspension at 0.2 mQ, kept at 0°C for 30 minutes, and immediately subjected to heat shock at 42°C for 2 minutes.
NA was taken into the cells. Then, a certain amount of each cell suspension (vA solution) was taken into fresh L-medium and incubated at 37°C.
Static culture was performed for hours. After each bacterial cell was collected, the resuspension was spread on a minimal medium agar plate and cultured at 37°C for 2 days. The resulting colony was picked and transformed to obtain Escherichia coli BR-4 [pOFT53].

全く同様の方法で(4)の2つの制限エンドヌクレアー
ゼEcoRIおよびBam[を用いて得た組換えDN 
A i8′液により形質転換株エシェリヒア・コリBR
−4[pBDR72]を得た。
Recombinant DNA obtained using the two restriction endonucleases EcoRI and Bam in (4) in exactly the same way
Escherichia coli BR transformed with Ai8' solution
-4[pBDR72] was obtained.

得られた形質転換株エシェリヒア・コリBR−4[pO
FT53]およびエシェリヒア・コリBR−4[pBD
R72]をそれぞれL−培地100m1中で培養し、(
3)と同様にしてクロラムフェニコール処理を行った。
The obtained transformed strain Escherichia coli BR-4 [pO
FT53] and Escherichia coli BR-4 [pBD
R72] were cultured in 100 ml of L-medium, and (
Chloramphenicol treatment was performed in the same manner as in 3).

菌体を集注後、アルカリ法(Nucleic Ac1d
s Re5earch 、ヱ+ 1513〜1523 
、1979 )により、エシェリヒア・コリBR−4[
pOFT53]から組換えDNAプラスミドpOFT5
3を、エシェリヒア・コリBR−4[pBDR?2]か
ら組換えプラスミドpBDR72を多量に得た。
After collecting the bacterial cells, the alkaline method (Nucleic Ac1d
sRe5earch, E+ 1513-1523
, 1979), Escherichia coli BR-4 [
pOFT53] to recombinant DNA plasmid pOFT5
3 to Escherichia coli BR-4 [pBDR? A large amount of recombinant plasmid pBDR72 was obtained from [2].

組換えDNAプラスミドpOFT53およびpBDR7
2を種々の制限エンドヌクレアーゼで処理後、制限エン
ドヌクレアーゼ切断パターンを第1図のビオチンオペロ
ンの制限エンドヌクレアーゼ切断地図と比較したところ
、組換えDNAプラスミドpOFT53は第1図のビオ
チンオペロンの2つのpsTIではきよれる領域約53
80塩基対が、また組換えDNAプラスミドpBDR7
2は第1図のビオチンオペロンのBam1lI 、 E
coRIではきまれる領域約5450塩基対が含まれて
いた。
Recombinant DNA plasmids pOFT53 and pBDR7
After treating 2 with various restriction endonucleases, the restriction endonuclease cleavage pattern was compared with the restriction endonuclease cleavage map of the biotin operon in Figure 1, and it was found that the recombinant DNA plasmid pOFT53 has two psTIs of the biotin operon in Figure 1. Now, the clean area is about 53
80 base pairs, also recombinant DNA plasmid pBDR7
2 is Bam1lI, E of the biotin operon in Figure 1.
It contained a region of approximately 5450 base pairs that is separated by coRI.

(6)組換えDNAプラスミドpBDR72中の不必要
遺伝子領域を削除した組換えDNAプラスミドの造成 (5)で得られた組換えDNAプラスミドpBDR−7
2を2μgとり、制限エンドヌクレアーゼEcoRIで
完全に切断後、切断点を起点としてエンドヌクレアーゼ
Ba131により部分消化し、フェノール処理で反応を
完全に止めた後、2倍容のエタノールを加えてDNΔを
沈戯採取した。得られたDNA断片の末端にHindl
l[リンカ−をT4ファージ由来のDNAリガーゼの作
用で連結させた。次に該反応液に制限エンドヌクレアー
ゼHindll[とBam旧を添加し完全に切断後、ア
ガロース電気泳動(アガロース1%、70V)にかけエ
チジウムプロミドで染色後、約4.5Kbから約5.2
Kbに相当するDNA断片を含むゲル片を紫外線照射下
で切り出し、このゲルを透析チューブに入れて再度電気
泳動を行いゲルよりDNAを抽出した。抽出後フェノー
ル処理で残存するアガロースを除去した後、2倍容のエ
タノールを加えてDNAを沈め採取した。
(6) Construction of a recombinant DNA plasmid by deleting unnecessary gene regions in recombinant DNA plasmid pBDR72 Recombinant DNA plasmid pBDR-7 obtained in (5)
Take 2 μg of 2, complete cleavage with restriction endonuclease EcoRI, partially digest with endonuclease Ba131 starting from the cleavage point, completely stop the reaction with phenol treatment, and precipitate DNAΔ by adding 2 volumes of ethanol. I picked it up. Hindl was added to the end of the obtained DNA fragment.
The linker was ligated by the action of DNA ligase derived from T4 phage. Next, restriction endonucleases Hindll and Bam were added to the reaction solution to completely cleave the reaction solution, and then subjected to agarose electrophoresis (agarose 1%, 70V) and stained with ethidium bromide.
A gel piece containing a DNA fragment corresponding to Kb was cut out under ultraviolet irradiation, this gel was placed in a dialysis tube, electrophoresis was performed again, and DNA was extracted from the gel. After extraction, remaining agarose was removed by phenol treatment, and then 2 volumes of ethanol was added to submerge the DNA and collect it.

得られた約4.5Kbから約5.2Kbに分布するDN
A断片と、別に2つの制限エンドヌクレアーゼ旧nd1
11、BamHIで切断しアガロース電気泳動後同様の
方法でゲルから回収して得られた約4.OKbのpBR
322ベクターDNA断片とを混合し、T4ファージ由
来のDNAリガーゼで連結反応を行った。
The obtained DN distributed from about 4.5 Kb to about 5.2 Kb
A fragment and two other restriction endonucleases, old nd1
11. Approximately 4.4. OKb pBR
322 vector DNA fragment was mixed, and a ligation reaction was performed using DNA ligase derived from T4 phage.

次いで65℃5分間の熱処理後、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
Next, after heat treatment at 65° C. for 5 minutes, twice the volume of ethanol was added to the reaction solution, and the DNA after the completion of the ligation reaction was collected by precipitation.

゛得られた種々の大きざのDNA断片をもつ組換えDN
AをBR変異株エシェリヒア・コリBR−4株に(5)
と同様の方法で形質転換し、ビオチン無添加の最少寒天
培地平板上で生じたコロニーを釣菌した。
゛Recombinant DNA with DNA fragments of various sizes obtained
A to BR mutant Escherichia coli BR-4 strain (5)
Transformation was performed in the same manner as described above, and colonies produced on a minimal agar plate without addition of biotin were harvested.

組換えffNAプラスミドの安定性を見る為に、得られ
た種々のコロニーをアンピシリン添加(50μg/鑓)
ビオチン無添加の最少寒天培地上で3度稙継いだ後、各
コロニーより(5)と同様の方法により組換えDNAプ
ラスミドを抽出し、適当な制限エンドヌクレアーゼを用
い、制限エンドヌクレアーゼ切断パターンを調べ欠失し
た遺伝子領域を含む組換えDNAプラスミドの混在の有
無など組換えDNAプラスミドの安定性を見た結果を第
1表に示す。
To check the stability of the recombinant ffNA plasmid, various colonies obtained were treated with ampicillin (50 μg/drill).
After incubating three times on a biotin-free minimal agar medium, extract the recombinant DNA plasmid from each colony using the same method as in (5), and examine the restriction endonuclease cleavage pattern using an appropriate restriction endonuclease. Table 1 shows the results of examining the stability of the recombinant DNA plasmid, including the presence or absence of the recombinant DNA plasmid containing the deleted gene region.

第1表には、組換えDNAプラスミドに含まれるビオチ
ンオペロンの片側の末端をデスチオビオチンからビオチ
ンへの変換に関与する酵素の遺伝情報を担うDNAの翻
訳開始点(制限エンドヌクレアーゼNco Iのi、l
 Bg1部位5°−CCA T G G−3’のAT 
G ”)からの距離(塩基対数: bp)で示す。この
塩基対はジデオキシヌクレオチド酵素法(Method
sin Enzymology Vol、101.20
−78.1983)によって確認した。また各コロニー
より抽出きれた組換えDNAプラスミドを(5)と同様
の方法によりBR変異株の一種R877(D遺伝子が欠
損した株)へ形質転換して、ビオチン要求性が回復する
がどうか調べた結果も同時に示した。結果から明らかな
ようにビオチンオペロンの片側の末端は、デスチオビオ
チンからビオチンへの変換に関与する酵素の遺伝情報を
担うDNAの翻訳開始点から下流3760塩基対以下で
あることか組換えDNAプラスミドの安定性には必須で
ある。またビオチン要求株R877のビオチン要求性の
回復の結果からビオチンオペロンの片側の末端は、デス
チオビオチンからビオチンへの変換に関与する酵素の遺
伝情報を担うDNAの翻訳開始点から下流3603塩基
対以上であることが好ましく、転写終結点を考慮すると
、特に好ましくは3664塩基対以上である。
Table 1 shows that one end of the biotin operon contained in the recombinant DNA plasmid is the translation initiation site of the DNA that carries the genetic information for the enzyme involved in converting desthiobiotin to biotin (i of the restriction endonuclease Nco I). ,l
Bg1 site 5°-CCA T G G-3' AT
The distance (number of base pairs: bp) from
sin Enzymology Vol, 101.20
-78.1983). In addition, the recombinant DNA plasmid extracted from each colony was transformed into R877, a type of BR mutant strain (a strain lacking the D gene), using the same method as in (5), to examine whether biotin requirement was restored. The results were also shown at the same time. As is clear from the results, one end of the biotin operon is less than 3760 base pairs downstream from the translation start point of the DNA that carries the genetic information for the enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin. is essential for the stability of Furthermore, as a result of the restoration of biotin auxotrophy in the biotin auxotroph strain R877, one end of the biotin operon is located at least 3603 base pairs downstream from the translation start point of the DNA that carries the genetic information for the enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin. The length is preferably 3664 base pairs or more, especially considering the transcription termination point.

(以下余白) 第1表 (以下余白) 四′ −々ドの  −1− O二遺伝子欠失など全く起きず安定であった。(Margin below) Table 1 (Margin below) 4′-d-1- It was stable, with no O2 gene deletion occurring.

×:3回のtli継ぎで遺伝子欠失をもつ組換えDNA
プラスミドが混在した。
×: Recombinant DNA with gene deletion after three tli passages
Plasmids were mixed.

一ζオ」L之Jし丸株   のロ′ +ニビオチン要求性の回復が見られた。1 ζ O' L no J and round stock B' + Recovery of nibiotin requirement was observed.

−:ビオヂン要求性の回復が見られなかった。−: Recovery of biodin requirement was not observed.

(7)ビオチンオペロンを含む組換えDNAプラスミド
の造成 (5)で得られた形質転換株エシェリヒア・コリBR−
4[pOFT53]および(6)で得られたエシェリヒ
ア・コリBR−4[pBDR91]をそれぞれL−培地
100rnt中で培養し、(3)と同様にしてクロラム
フェニコール処理を行った。菌体を実況後、アルカリ法
(Nucleic Ac1ds Re5earch 、
 Z 、 1513−1523 、1979)により、
エシェリヒア・コリBR−4[pOFT53]から組換
えDNAプラスミドpOFT53を、エシェリヒア・コ
リBR−4[pBDR’)1]から組換えDNAプラス
ミドpBDR91を多量に得た。
(7) Construction of recombinant DNA plasmid containing biotin operon Transformant strain Escherichia coli BR- obtained in (5)
4 [pOFT53] and Escherichia coli BR-4 [pBDR91] obtained in (6) were each cultured in 100rnt of L-medium, and treated with chloramphenicol in the same manner as in (3). After observing the bacterial cells, the alkaline method (Nucleic Ac1ds Research,
Z, 1513-1523, 1979),
A large amount of recombinant DNA plasmid pOFT53 was obtained from Escherichia coli BR-4 [pOFT53], and a large amount of recombinant DNA plasmid pBDR91 was obtained from Escherichia coli BR-4 [pBDR')1].

組換えDNAプラスミドpOFT53を2μgとり、制
限エンドヌクレアーゼKpn Iで完全に切断後、フェ
ノール処理で反応を止め、2倍容のエタノールを加えて
DNAを沈澱採取した。得られたDNA断片の末端に旧
ndlllリンカ−をT4ファージ由来のDNAリガー
ゼの作用で連結させな。次に該反応液に制限エンドヌク
レアーゼ旧ndll[とNcoIを添加し完全に切断後
、アガロース電気泳動(アガロース1%、70V)にか
けエチジウムブロマイドで染色後、約2.2KbのDN
A断片を含むゲル片を紫外線照射下で切りだし、このゲ
ル片を透析チューブに入れて再度電気泳動を行ないゲル
よりDNAを抽出した。抽出後フェノール処理で残存す
るアガロースを除去した後、2倍容のエタノールを加え
てDNAを沈澱採取した。別にpBDR91を2つの制
限エンドヌクレアーゼ旧nd III 、 Healで
切断しアガロース電気泳動後同様の方法でゲルから回収
して得られた約3.7KbのDNA断片と、さらに制限
エンドヌクレアーゼl1indlllで完全に切断して
得られたpBR322ヘクターDNA断片を調整した。
2 μg of recombinant DNA plasmid pOFT53 was taken, and after complete cleavage with restriction endonuclease Kpn I, the reaction was stopped with phenol treatment, and 2 volumes of ethanol was added to precipitate and collect the DNA. The old ndllll linker is ligated to the end of the obtained DNA fragment using the action of T4 phage-derived DNA ligase. Next, restriction endonuclease old ndll [and NcoI] were added to the reaction solution to completely cleave the reaction solution, and then subjected to agarose electrophoresis (agarose 1%, 70 V) and stained with ethidium bromide.
A gel piece containing the A fragment was cut out under ultraviolet irradiation, this gel piece was placed in a dialysis tube, electrophoresis was performed again, and DNA was extracted from the gel. After extraction, remaining agarose was removed by phenol treatment, and then 2 volumes of ethanol was added to precipitate and collect the DNA. Separately, pBDR91 was cut with two restriction endonucleases, old nd III and Heal, and after agarose electrophoresis, a DNA fragment of approximately 3.7 Kb obtained by recovering from the gel in the same manner was further cut completely with restriction endonuclease l1indll. The resulting pBR322 hector DNA fragment was prepared.

上記3つのDNA断片を混合し、T4DNAファージ由
来のDNAリガーゼで連結反応を行なった。
The above three DNA fragments were mixed and a ligation reaction was performed using DNA ligase derived from T4 DNA phage.

次いで65℃5分間の熱処理後、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
Next, after heat treatment at 65° C. for 5 minutes, twice the volume of ethanol was added to the reaction solution, and the DNA after the completion of the ligation reaction was collected by precipitation.

得られた組換えDNAをBR変異株エシェリヒア・コリ
BR−4株に(5)と同様の方法で形質転換し、ビオチ
ン無添加の最少寒天培地上で生じたコロニー即ちエシェ
リヒア・コリBR−4[pKHN31]を釣菌し、その
性質を調べたところ、アンピシリン剛性、テトラサイク
リン感受性であった。
The obtained recombinant DNA was transformed into the BR mutant Escherichia coli BR-4 strain in the same manner as in (5), and colonies generated on a minimal agar medium without addition of biotin, that is, Escherichia coli BR-4 [ pKHN31] was caught and its properties were investigated, and it was found to be ampicillin-rigid and tetracycline-sensitive.

この形質転換株エシェリヒア・コリBR−4[pKHN
31]より前述と同様のアルカリ法で組換えDNAプラ
スミドを抽出し、得られた組換えDNAプラスミドpK
IIN31をざらに前述のビオチンオペロンに含ま−れ
る遺伝子の夫々が欠損したBR変異株に(5)と同様の
方法により形質転換した。結果を第2表に示した。
This transformed strain Escherichia coli BR-4 [pKHN
31] by the same alkaline method as described above, and the obtained recombinant DNA plasmid pK
IIN31 was roughly transformed into a BR mutant strain deficient in each of the genes contained in the biotin operon described above in the same manner as in (5). The results are shown in Table 2.

第2表 第2表から明らかなように組換えDNAプラスミドP 
K HN 31が形質転換された全てのBR変異株にビ
オヂン要求性の回復が見られたことより、ここで造成さ
れた組換えDNAプラスミドpKHN31にはビオチン
オペロンが含有されていることがわかる。
As is clear from Table 2, the recombinant DNA plasmid P
Recovery of biotin auxotrophy was observed in all BR mutant strains transformed with K HN 31, indicating that the recombinant DNA plasmid pKHN31 constructed here contains a biotin operon.

(8)ビオチンオペロンを含む組換えDNAプラスミド
のエシェリヒア・コリDRK−332への形質転換光に
得られた組換えDNAプラスミドpKHN31を(5)
と同様の方法でエシェリヒア・コリDRK332に形質
転換し、アンピシリン5011g/m!!を含むし一培
地寒天平板上で生じたコロニーを分離し、エシエ’) 
ヒア・コ’) DRK−332[pKIIN31] (
?a 工?iJT I¥j ?r ’j35&/)第 
     号)を取得した。
(8) Transformation of the recombinant DNA plasmid containing the biotin operon into Escherichia coli DRK-332 (5)
Escherichia coli DRK332 was transformed using the same method as above, and ampicillin 5011 g/m! ! Isolate the resulting colonies on a single medium agar plate containing Ethie')
Here Ko') DRK-332[pKIIN31] (
? a Engineering? iJT I¥j? r'j35&/)th
No.) was obtained.

実施例2 (培地組成) グルコース            5.0g硫酸アン
モニウム         4.0gカザミノ酸(ビタ
ミンフリー)    4.0 g燐酸第二水素カリウム
       2.0g燐酸第一水素カリウム    
   1.0g硫酸マグネシウム・7水和物    0
.1gイオン交換水           1000+
nL上記組成の培地(pH7,0)に第3表に示す菌株
を接種し、37℃で20時間振盪培養した。培養終了後
、遠心分離により菌体を除去後、培養液に生成蓄積きれ
たビオチン量をラクトバシリス・プランダラム(Lac
tbacillus plantarum 、ATCC
8014)による微生物定量法により行った。その結果
を第3表に示した。
Example 2 (Medium composition) Glucose 5.0g Ammonium sulfate 4.0g Casamino acids (vitamin free) 4.0g Potassium dihydrogen phosphate 2.0g Potassium hydrogen phosphate
1.0g Magnesium sulfate heptahydrate 0
.. 1g ion exchange water 1000+
The strains shown in Table 3 were inoculated into a medium (pH 7.0) having the above composition and cultured with shaking at 37°C for 20 hours. After the culture is completed, the bacterial cells are removed by centrifugation, and the amount of biotin produced and accumulated in the culture solution is collected by Lactobacillus prandarum (Lactobacillus prandarum).
tbacillus plantarum, ATCC
8014) using the microbial quantitative method. The results are shown in Table 3.

第3表 実施例3 (培地組成) グルコース            5.0g硫酸アン
モニウム         5.0g酵母エキス   
         5.0gプロテオースペブトン(D
irco)    5.0 g塩化ナトリウム    
      5.0g燐酸第二水素カリウム     
  4.0g硫酸マグネシウム・7水和物    1.
0 gイオン交換水           1000 
mぐ上記組成の培地(pl+7.o)に第4表に示す菌
株を接種し、37℃で20時間振盪培養した。培養終了
後、遠心分離により菌体を除去後、培養(々に生成蓄積
されたビオチン量を実施例2と同様の微生物定量法によ
り行った。その結果を第4表に示した。
Table 3 Example 3 (Medium composition) Glucose 5.0g Ammonium sulfate 5.0g Yeast extract
5.0g proteose pebtone (D
irco) 5.0 g sodium chloride
5.0g Potassium dihydrogen phosphate
4.0g Magnesium sulfate heptahydrate 1.
0 g ion exchange water 1000
The strains shown in Table 4 were inoculated into a medium (pl+7.o) having the above composition, and cultured with shaking at 37°C for 20 hours. After the culture was completed, the bacterial cells were removed by centrifugation, and the amount of biotin produced and accumulated during each culture was determined using the same microbial assay method as in Example 2. The results are shown in Table 4.

第4表Table 4

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はビオチンオペロンを形成する5つの遺伝子領域
と、その中および近辺に存在する制限エンドヌクレアー
ゼ切断部位を示す図面である。 第2図は実施例1の(6)に示す組換えDNAブラスミ
l”pBDR72の不必要遺伝子領域を削除した組換え
DNAプラスミドの造成方法を示す図面である。 第3図は実施例1の(7)に示す組換えDNAプラスミ
ドpKtlf131の造成方法を示す図面である。 特許出願人  F貼1;会社資生堂 (第21刃 よ 〜 ↓εcoRIt7Fm’j ↓8a131Q分填イC−
FIG. 1 is a drawing showing the five gene regions forming the biotin operon and the restriction endonuclease cleavage sites present in and near them. FIG. 2 is a diagram showing a method for constructing a recombinant DNA plasmid in which unnecessary gene regions of the recombinant DNA plasmid pBDR72 shown in (6) of Example 1 have been deleted. FIG. This is a drawing showing the method for constructing the recombinant DNA plasmid pKtlf131 shown in 7). Patent applicant F 1; Company Shiseido (21st blade~ ↓εcoRIt7Fm'j ↓8a131Q filling C-

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ビオチン生産能を有するエシェリヒア・コリ(E
scherichia coli)より得たビオチンオ
ペロンで該ビオチンオペロンの片側の末端がデスチオビ
オチンからビオチンへの変換に関与する酵素の遺伝情報
を担うデオキシリボ核酸(DNA)の翻訳開始点から下
流3760塩基対以下であるビオチンオペロンをベクタ
ーDNAに組み込んだ組換えDNAプラスミドを、ビオ
チンによるフィードバック阻害が解除されたエシェリヒ
ア・コリ変異株に含有せしめてなる微生物。
(1) Escherichia coli (E
A biotin operon obtained from Scherichia coli, in which one end of the biotin operon is located 3,760 base pairs downstream from the translation start point of deoxyribonucleic acid (DNA), which carries the genetic information for the enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin. A microorganism in which a recombinant DNA plasmid in which a certain biotin operon is incorporated into vector DNA is contained in an Escherichia coli mutant strain in which feedback inhibition by biotin has been released.
(2)ビオチン生産能を有するエシェリヒア・コリより
得たビオチンオペロンで該ビオチンオペロンの片側の末
端がデスチオビオチンからビオチンへの変換に関与する
酵素の遺伝情報を担うデオキシリボ核酸(DNA)の翻
訳開始点から下流3760塩基対以下であるビオチンオ
ペロンをベクターDNAに組み込んだ組換えDNAプラ
スミドを、ビオチンによるフィードバック阻害が解除さ
れたエシェリヒア・コリ変異株に含有せしめてなる微生
物を培養し、培地中に生成蓄積されたビオチンを採取す
ることを特徴とするビオチンの製造法。
(2) One end of the biotin operon obtained from Escherichia coli, which has the ability to produce biotin, initiates the translation of deoxyribonucleic acid (DNA), which carries the genetic information for the enzyme involved in the conversion of desthiobiotin to biotin. A microorganism containing a recombinant DNA plasmid in which a biotin operon, which is 3760 base pairs or less downstream from the point, is incorporated into the vector DNA, is contained in an Escherichia coli mutant strain in which feedback inhibition by biotin has been released, and a microorganism is produced in the medium. A method for producing biotin, which comprises collecting accumulated biotin.
(3)ベクターがエシェリヒア・コリを宿主とするpB
R322プラスミドである特許請求の範囲第一項記載の
微生物または特許請求の範囲第二項記載の製造法。
(3) pB whose vector hosts Escherichia coli
The microorganism according to claim 1 or the production method according to claim 2, which is an R322 plasmid.
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