JPS63251087A - Bialaphos-resistant gene and plasmid - Google Patents
Bialaphos-resistant gene and plasmidInfo
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- JPS63251087A JPS63251087A JP62087350A JP8735087A JPS63251087A JP S63251087 A JPS63251087 A JP S63251087A JP 62087350 A JP62087350 A JP 62087350A JP 8735087 A JP8735087 A JP 8735087A JP S63251087 A JPS63251087 A JP S63251087A
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Classifications
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- C12N9/10—Transferases (2.)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
産業上の利用分野
本発明は、ビアラホス耐性遺伝子およびそれを組込んだ
ハイブリッドプラスミドに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Background of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a bialaphos resistance gene and a hybrid plasmid incorporating the same.
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点放線菌は
、抗生物質をはじめとする有用物質の生産菌として微生
物工業に於て広く使用されている最も重要な醗酵微生物
である。Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention Actinomycetes are the most important fermenting microorganisms that are widely used in the microbial industry as producers of useful substances such as antibiotics.
ところで、ストレプトマイセス属に属する菌、特゛にス
トレプトマイセス・バイグロスコピカスS F 129
3 (Streptomyces hygroscop
icus 5F1293)株の好気培養によって生産さ
れる抗生物質(特公昭51−639号公報)はrsF1
293物質」あるいは「ビアラホス」という名称で知ら
れていて、農園芸用殺菌剤として(特開昭48−820
28号公報)および除草剤として(特公昭59−232
82号公報)有用なものである。特に、除草剤としての
用途に関しては、低残留性という特色によってこの化合
物は広範な使用が期待されている。ビアラホスはまた、
ヘルベチ力・キミ力・アクタ(Helvetica C
hifflica Acta) Vol、55゜Pa5
c、 1.224〜239.1972に記載されている
ホスフィノドリシル−アラニル−アラニン
(phosphinothricyl−alenyl−
alanine)と同一物質である。この文献中のスト
レプトマイセス・ビリドクロモゲネス(7M494 (
DSM40736として西ドイツのDeutsche
Sama+lung van Mikro−。By the way, bacteria belonging to the genus Streptomyces, especially Streptomyces bigroscopicus SF 129
3 (Streptomyces hygroscop
icus 5F1293) strain (Japanese Patent Publication No. 51-639) is rsF1.
It is known as ``Substance 293'' or ``Bialaphos,'' and is used as a fungicide for agricultural and horticultural purposes (Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-820
No. 28) and as a herbicide (Japanese Patent Publication No. 59-232)
No. 82) is useful. In particular, this compound is expected to find wide use as a herbicide due to its low residual properties. Bialajos also
Helvetica C
hifflica Acta) Vol, 55°Pa5
c, phosphinothricyl-alenyl-alanine described in 1.224-239.1972.
It is the same substance as alanine). Streptomyces viridochromogenes (7M494 (
Deutsche in West Germany as DSM40736
Sama+lung van Mikro-.
organismenに寄託されていて、これはJCM
4977 (詳細後記)と同菌株である)はビアラホス
を生産し、当然ながら本菌はビアラホスに対する自己耐
性を有している。It has been deposited with the organization, and this is JCM
4977 (details described later)) produces bialaphos, and naturally this bacterium has self-resistance to bialaphos.
このビアラホス耐性遺伝子を含むDNA断片を単離すれ
ば、放線菌の育種、ビアラホス耐性植物の創出あるいは
遺伝解析などに極めて価値ある結果が期待できる。If a DNA fragment containing this bialaphos-resistant gene is isolated, extremely valuable results can be expected for the breeding of actinomycetes, the creation of bialaphos-resistant plants, and genetic analysis.
問題点を解決するための手段
本発明者らは、放線菌を宿主として放線菌由来のプラス
ミドを用いた系でストレプトマイセス・ビリドクロモゲ
ネス染色体DNAからビアラホス耐性遺伝子を含むDN
A断片をそれぞれ単離すると共にビアラホス耐性という
遺伝的指標を有するプラスミドの構築に成功した。Means for Solving the Problems The present inventors developed a DNA containing the bialaphos resistance gene from Streptomyces viridochromogenes chromosomal DNA using a system using Streptomyces as a host and a plasmid derived from Streptomyces viridochromogenes.
We successfully isolated each of the A fragments and constructed a plasmid with a genetic indicator of bialaphos resistance.
すなわち、第一に、本発明によるビアラホス耐性遺伝子
は、下記の特性を有するものである。That is, firstly, the bialaphos resistance gene according to the present invention has the following characteristics.
(イ) この遺伝子は、ストレプトマイセスやピリドク
ロモゲネス(Streptomyces virldo
chro−Ilogenes )のDNAを制限酵素K
pnIで切断して得られる9、5キロベースの断片に対
応するDNA中に含まれる。(b) This gene is present in Streptomyces and Pyridochromogenes (Streptomyces virldo).
chloro-Ilogenes) DNA with restriction enzyme K.
It is contained in the DNA corresponding to the 9.5 kilobase fragment obtained by cutting with pnI.
(ロ) この遺伝子の制限酵素切断地図は、第1図の通
りである。(b) The restriction enzyme cleavage map of this gene is shown in Figure 1.
(ハ) この遺伝子は、デメチルホスフィノトリシンお
よびホスフィノトリシンをアセチル化する酵素をコード
する。(c) This gene encodes an enzyme that acetylates demethylphosphinothricin and phosphinothricin.
また、第二に、本発明によるビアラホス耐性遺伝子を有
する9、5キロベースのDNA断片は、ストレプトマイ
セス・ビリドクロモゲネスまたはその変異株のDNAを
制限酵素KpnIで切断して得られたもの、である。Second, the 9.5 kilobase DNA fragment having the bialaphos resistance gene according to the present invention is obtained by cleaving the DNA of Streptomyces viridochromogenes or its mutant strain with the restriction enzyme KpnI. , is.
さらにまた、第三に、本発明によるハイブリッドプラス
ミドは、下記の特性を有するビアラホス耐性遺伝子をベ
クタープラスミドに組込んでなるもの、である。Furthermore, thirdly, the hybrid plasmid according to the present invention is one in which a bialaphos resistance gene having the following characteristics is integrated into a vector plasmid.
(イ) この遺伝子は、ストレプトマイセス・ビリドク
ロモゲネス(Streptomyees vlrldo
chro−mogenes )のDNAを制限酵素Kp
nIで切断して得られる9、5キロベースの断片に対応
するDNA中に含まれる。(b) This gene is derived from Streptomyces viridochromogenes (Streptomyces vlrldo).
chromogenes) DNA with restriction enzyme Kp.
It is contained in the DNA corresponding to the 9.5 kilobase fragment obtained by cutting with nI.
(ロ) この遺伝子の制限酵素切断地図は、第1図の通
りである。(b) The restriction enzyme cleavage map of this gene is shown in Figure 1.
(ハ) この遺伝子は、デメチルホスフィノトリシンお
よびホスフィノド・リシンをアセチル化する酵素をコー
ドする。(c) This gene encodes an enzyme that acetylates demethylphosphinothricin and phosphinodolysine.
発明の効果
本発明によるビアラホス耐性マーカーを有するプラスミ
ドは、特に、抗生物質など有用物質の生産菌である放線
菌を宿主とする組換えDNA実験のベクターとして利用
することができる。このようなInk線菌宿主−ベクタ
ー系による組換えDNA実験によって放線菌の育種ある
いは遺伝解析などを行なうことにより、極めて価値ある
結果が期待できる。さらに、ビアラホス生産菌の生産性
向」二に利用することのみならず、ビアラホス耐性植物
の育種にも供することができる。Effects of the Invention The plasmid having the bialaphos resistance marker according to the present invention can be particularly used as a vector for recombinant DNA experiments using actinomycetes, which are producing bacteria of useful substances such as antibiotics, as a host. Extremely valuable results can be expected by conducting breeding or genetic analysis of actinomycetes through recombinant DNA experiments using such an Ink streptomycete host-vector system. Furthermore, it can be used not only to improve the productivity of bialaphos-producing bacteria, but also to breed bialaphos-resistant plants.
遺伝子等の定義
本発明は、ビアラホス耐性遺伝子、それを含むDNA断
片およびこのDNA断片の具体的な姿であるハイブリソ
ドブラスミト、に関するものである。Definition of Genes, etc. The present invention relates to a bialaphos resistance gene, a DNA fragment containing the gene, and a hybrid plasmid that is a specific form of this DNA fragment.
ビアラホス耐性遺伝子は、それ自身と17で、あるいは
それを含むDNA断片として、本発明で重要な意味を持
つものである。The bialaphos resistance gene itself or as a DNA fragment containing it has an important meaning in the present invention.
本発明によるビアラホス(以下、BAという)耐性遺伝
子は、ストレプトマイセス
ドクロモゲネスのDNAを制限酵素Kpn Iで切断1
7て得られる9.5キロベースの断片に対応するDNA
中に含まれ、またその制限酵素切断地図は第1図に示し
た通りのものである。The bialaphos (hereinafter referred to as BA) resistance gene according to the present invention is produced by cutting Streptomyces dochromogenes DNA with the restriction enzyme Kpn I.
DNA corresponding to the 9.5 kilobase fragment obtained by
The restriction enzyme cleavage map is as shown in FIG.
ここで、「S,ピリドクロモゲネスのDNAを制限酵素
Kpn Iで切断して得られる9.5キロベースの断片
に対応するDNAJとは、このK p n I切断断片
そのものの外に、それと同じ塩基配列のDNAおよびそ
の縮重異性体ならびにその遺伝的に等価な改変体をも意
味するものである。Here, "DNAJ, which corresponds to a 9.5 kilobase fragment obtained by cleaving S. pyridochromogenes DNA with the restriction enzyme Kpn I," means that in addition to this K pn I cut fragment itself, there are It also refers to DNA with the same base sequence, degenerate isomers thereof, and genetically equivalent variants thereof.
後者のDNAの具体例は、S,ピリドクロモゲネスの変
異株のKpnI−切断断片および合成りNAである。こ
こで、「縮重異性体」とは縮重関係にある塩基配列にお
いて異なる異性体を、また「遺伝的に等価な改変体」と
は塩基の置換、付加あるいは削除がなされていても帯有
遺伝情報に実質的に差がないDNAを意味するものであ
る。従って、そのようなりNA中に含まれるべき本発明
によるビアラホス耐性遺伝子も、その塩基配列に関し、
て同様の許容度を持つものである。Specific examples of the latter DNA are KpnI-cleaved fragments of mutant strains of S. pyridochromogenes and synthetic DNA. Here, "degenerate isomers" refer to isomers that differ in the base sequences that have a degenerate relationship, and "genetically equivalent variants" refer to isomers that differ in base sequences even if bases are substituted, added, or deleted. It refers to DNA with virtually no difference in genetic information. Therefore, the bialaphos resistance gene according to the present invention to be included in such NA also has
have similar tolerances.
本発明によるBA耐性遺伝子の好まし,い具体例は、S
.ピリドクロモゲネスまたはその変異株のDNAを制限
酵素KpnIで切断して得られる9、5キロベース(
k b )の断片に含まれるものである。本発明がこの
9,5kbの断片にも関することは、前記しまたところ
である。A preferred specific example of the BA resistance gene according to the present invention is S
.. 9.5 kilobases (
It is included in the fragment of k b ). As mentioned above, the present invention also relates to this 9.5 kb fragment.
この遺伝子はビアラホスの生合成中間体であるデメチル
ホスフィノトリシンおよびビアラホスの分解物であるホ
スフィノトリシンをアセチル化する酵素をコードする能
力を有する。この能力は、この遺伝子を含む放線菌ハイ
ブリッドプラスミドにより宿主放線菌を形質転換してB
A耐性株を得て、この組換体のデメチルホスフィノトリ
シンおよびホスフィノトリシンのアセチル化能を調べる
ことによって確認される(詳細後記)。This gene has the ability to encode an enzyme that acetylates demethylphosphinothricin, a biosynthetic intermediate of bialaphos, and phosphinothricin, a degradation product of bialaphos. This ability was demonstrated by transforming host Streptomyces with a Streptomyces hybrid plasmid containing this gene.
This is confirmed by obtaining an A-resistant strain and examining the ability of this recombinant to acetylate demethylphosphinothricin and phosphinothricin (details will be described later).
遺伝子の生産
本発明によるBA耐性遺伝子は人工的に合成してもよい
が、S,ピリドクロモゲネスまたはその変異株から得る
のがふつうである。Gene Production The BA resistance gene according to the present invention may be artificially synthesized, but is usually obtained from S. pyridochromogenes or its mutants.
(]) 生生産
菌NA供与体としてのBA生産菌は、ストレプトマイセ
ス・ビリドクロモゲネスまたはその変異株である。(]) The BA-producing bacterium used as a live-producing bacterium NA donor is Streptomyces viridochromogenes or a mutant strain thereof.
S,ピリドクロモゲネスとしては、S.ピリドクロモゲ
ネスJCM4977がある。この菌は、理化学研究所微
生物系統保存施設にJCM4977として寄託されてい
て分譲可能な状態にある。この菌が公知のS.ピリドク
ロモゲネスTu494 (DSM40736)と同じで
あることは前記したところである。As S. pyridochromogenes, S. There is Pyridochromogenes JCM4977. This bacterium has been deposited as JCM4977 at the RIKEN Microbial System Storage Facility and is available for sale. This bacterium is a known S. As mentioned above, it is the same as Pyridochromogenes Tu494 (DSM40736).
S.ピリドクロモゲネスの変異株としては、本発明の性
質からいって、第1図に示した制限酵素切断地図を与え
るDNAを有するものであるべきである。S. In view of the nature of the present invention, the mutant strain of Pyridochromogenes should have a DNA that provides the restriction enzyme cleavage map shown in FIG.
(2) 遺伝子のクローニング
選んだBA生産菌の菌体より、全DNAを5DS−フェ
ノール法(M、G、 Sm1th et al :me
thods 1n Enzymology 12.54
5 (1967))などの公知の方法で抽出する。抽出
されたDNAを制限酵素KpnIで切断すれば、目的の
遺伝子含有DNA断片が各種のDNA断片と共に得られ
る。(2) Gene cloning Total DNA was extracted from the cells of the selected BA-producing bacteria using the 5DS-phenol method (M, G, Sm1th et al.
thods 1n Enzymology 12.54
5 (1967)). By cleaving the extracted DNA with the restriction enzyme KpnI, a DNA fragment containing the desired gene can be obtained together with various DNA fragments.
このようにして得られるDNA断片混合物から目的の遺
伝子含有断片を取出ししかもこれを多量に得るためには
、ベクターとしての適当なウィルス性または環状プラス
ミドへの組込みおよび生成ハイブリッドプラスミドによ
る宿主菌の形質転換、形質導入またはトランスフェクシ
ョンを含む遺伝子組換え技術を利用することができる。In order to extract the desired gene-containing fragment from the DNA fragment mixture obtained in this manner and to obtain it in large quantities, it is necessary to integrate it into an appropriate viral or circular plasmid as a vector and to transform a host bacterium with the generated hybrid plasmid. Genetic engineering techniques can be utilized, including transduction, transfection, or transfection.
一般的な遺伝子組換え技術に関しては、たとえば、高木
康敬編著「遺伝子操作実験法」 (講談社)を参照する
ことができる。Regarding general genetic recombination techniques, for example, you can refer to "Gene Manipulation Experimental Methods" (Kodansha), edited by Yasutaka Takagi.
そのような組換技術の一例を挙げれば、下記の通りであ
る。すなわち、上記の供与体DNAのKpn Iによる
切断の際にベクタープラスミドを共存させておいてこの
ベクタープラスミドも同時にKpn1部位で切断するか
、あるいはこのベクタープラスミドを別にKpnIで切
断しておいてから上記供与体DNAのKpnI切断物と
混合し、適当なりガーゼたとえばT4リガーゼで処理し
て、ベクタープラスミドにS、ピリドクロモゲネスJC
M4977のDNA断片を組込んだキメラプラスミドを
含むプラスミド混合物を得る。この場合に使用しつるベ
クタープラスミドとしては、KpnI切断部位を有して
いると共にKpnIで切断されたときに増殖可能な断片
を与えるものが一般に適当である。その由来は放線菌、
大腸菌、枯草菌その他の合目的的な微生物でありうるが
、具体例を挙げれば放線菌由来のものとしてpIJ70
2 (John Innes研究所より入手可能。文献
:J、 General lllIfcrob4o1o
gy、 129.2703−2714(1983) )
およびp I J 680 (John 1nnes研
究所より入手可能。文献: GeneLlc Mani
pulationof’ Strepto−myces
、 a 1aboratory LIIanual。An example of such a recombinant technique is as follows. That is, when the above donor DNA is cleaved with Kpn I, the vector plasmid is allowed to coexist and this vector plasmid is also cleaved at the Kpn1 site at the same time, or this vector plasmid is separately cleaved with Kpn I and then the above The vector plasmid is mixed with the KpnI cut of the donor DNA and treated with a suitable gauze, e.g. T4 ligase.
A plasmid mixture containing a chimeric plasmid incorporating the M4977 DNA fragment is obtained. As the vector plasmid used in this case, one that has a KpnI cleavage site and provides a propagable fragment when cut with KpnI is generally suitable. Its origin is actinomycetes,
It can be E. coli, Bacillus subtilis, or other purpose-oriented microorganisms, but a specific example is pIJ70, which is derived from actinomycetes.
2 (Available from John Innes Institute. Literature: J, General lllIfcrob4o1o
gy, 129.2703-2714 (1983))
and p I J 680 (available from John Innes Laboratory. Reference: GeneLlc Mani
Strepto-myces
, a 1 laboratory LII annual.
(1985)) 、その他がある。宿主菌から目的プラ
スミドを取得するには、上記文献の記載の技術その他遺
伝子組換えに慣用されているところに従えばよい。(1985)), and others. To obtain a target plasmid from a host bacterium, the techniques described in the above-mentioned documents and other techniques commonly used for genetic recombination may be followed.
次に、得られたプラスミド混合物により宿主菌を形質転
換させる。宿主菌としては、用いるベクターの種類に応
じて、放線菌、大腸菌、枯草菌その他の微生物の中から
適当なもの、就中形質転換効率がよく、BAに対する感
受性の高いもの、を選べばよい。ベクターが放線菌プラ
スミドである場合の宿主菌としては放線菌が使用される
が、その場合の具体例としてはS、リビダンス66(微
工研菌寄第6982号)が挙げられる。Next, host bacteria are transformed with the obtained plasmid mixture. Depending on the type of vector used, suitable host bacteria may be selected from among actinomycetes, Escherichia coli, Bacillus subtilis, and other microorganisms, particularly those with high transformation efficiency and high sensitivity to BA. When the vector is an actinomycete plasmid, an actinobacterium is used as the host bacterium, and specific examples in this case include S. Lividans 66 (Feikoken Bacteria No. 6982).
BA生産菌のDNA断片を組込んだベクターを宿主菌に
導入するためには、宿主菌やベクターの種類によって最
も効率のよい方法が選ばれるが、放線菌のプラスミドベ
クターを使用する場合は、宿主菌のプロトプラストを形
質転換するのが最も一般的な方法である。In order to introduce a vector incorporating a DNA fragment of a BA-producing bacterium into a host bacterium, the most efficient method is selected depending on the host bacterium and the type of vector. The most common method is to transform bacterial protoplasts.
形質転換によって得られた組換え体の選別には、用いる
ベクターの保有す・る遺伝的指標、例えば、抗生物質耐
性、ポック形成(M、J、 Bibb et al
:Mofec、 Gen、 Ger+et、 154.
155 (1977)、 Nature274、39g
(197g))等が利用できる。The selection of recombinants obtained by transformation involves genetic indicators possessed by the vector used, such as antibiotic resistance, pock formation (M, J, Bibb et al.
: Mofec, Gen, Ger+et, 154.
155 (1977), Nature274, 39g
(197g)) etc. can be used.
このようにして得られた組換え体よりBA耐性遺伝子を
含むものを選別するためには、BA耐性の発現によって
生じたBA耐性株の選別を行なうのが最も効率的である
。そのためには、先ず、BAの宿主菌に対する最小阻止
濃度を調べ、その濃度以上のBAを含む選択培地で生育
するクローンを選別する。In order to select those containing the BA resistance gene from the recombinants thus obtained, it is most efficient to select BA-resistant strains produced by expression of BA resistance. To do this, first, the minimum inhibitory concentration of BA against the host bacteria is determined, and clones that grow on a selective medium containing BA at or above this concentration are selected.
得られたBA耐性クローンを培養し、菌体より公知の方
法(Hansen et al : J、 Bacte
riol、、 135゜227、 (1978)’]に
よってプラスミドを単離、制限酵素処理によって挿入D
NA断片を取り出し、アガロースゲル電気泳動によって
BA耐性遺伝子を含むDNA断片を単離することができ
る。なお、BA耐性遺伝子のクローンであることの確認
は、単離したプラスミドを再び宿主菌に導入してBA耐
性の発現を調べることによって行えばよい。The obtained BA-resistant clones were cultured and cultured using known methods (Hansen et al.: J, Bacte.
riol, 135°227, (1978)'] and inserted D by restriction enzyme treatment.
The NA fragment can be removed and a DNA fragment containing the BA resistance gene can be isolated by agarose gel electrophoresis. In addition, confirmation that it is a clone of the BA resistance gene may be performed by reintroducing the isolated plasmid into the host bacterium and examining the expression of BA resistance.
得られたDNA断片を名種制限酵素によって更に切断し
、アガロ−・スゲル咀気泳動を行なって各断片の大きさ
を分析することにより、−制限酵素切断地図を作成する
ことができ、更に各断片を適当なベクターに組込んで、
再クローニングを行なうことにより、BAA性遺伝子の
構造解析を行なって、その特性を明らかにすることがで
きる。本発明のBAA性遺伝子を含むDNAの制限酵素
切断地図が第1図に示す折りであることは前記したとこ
ろである。By further cutting the obtained DNA fragments with selected restriction enzymes and analyzing the size of each fragment by performing agarose gel pneumophoresis, it is possible to create a restriction enzyme cleavage map. Incorporate the fragment into an appropriate vector,
By recloning, the structure of the BAA gene can be analyzed and its characteristics can be clarified. As mentioned above, the restriction enzyme cleavage map of the DNA containing the BAA gene of the present invention has the fold shown in FIG.
ハイブリッドプラスミド
本発明によるハイブリッドプラスミドは、上記1−1た
ところのBAA性遺伝子を含むものである。Hybrid Plasmid The hybrid plasmid according to the present invention contains the BAA gene described in 1-1 above.
BA酎外性遺伝子組込むべきベクターブラスミi・が放
線菌プラスミドである場合の本発明ハイブリッドプラス
ミドの具体例は、クローニングに関連して既に前記した
通りである。Specific examples of the hybrid plasmid of the present invention in which the vector Blasmii into which the BA exogenous gene is to be integrated are actinomycete plasmids are as already described above in connection with cloning.
本発明によるハイブリッドプラスミドの具体例の一つは
、pMS853−1である。pMS 853−コは、放
線菌プラスミドp I J 680(5,3kb)にB
AA性遺伝子を含む9.5k bのD N A 1lf
i ’J”+を連結してなる放線菌プラスミド(14,
7kb)である(第2図)。このプラスミドは、それに
よって形質転換された菌として微工研に寄託されている
(詳細後記)。One specific example of a hybrid plasmid according to the invention is pMS853-1. pMS 853-co is a B.
9.5kb DNA 1lf containing AA gene
Actinomycete plasmid (14,
7kb) (Figure 2). This plasmid has been deposited as a bacterium transformed with it at the Microtech Institute (details will be described later).
これらのBAA性プラスミドは、それぞれで対応宿主菌
を形質転換させると、宿主菌にBA耐性を発現させるこ
とができる。たとえば、本発明のBAA性遺伝子を含む
DNA断片を放線菌プラスミドp I J 680に組
込んだpMS85B−1(第2図)でストレプトマイセ
ス・リビダンス66を形質転換させると、1000μg
; / mlのBA耐性を示す組換え体か得られた。When these BAA plasmids are transformed into corresponding host bacteria, they can cause the host bacteria to express BA resistance. For example, when Streptomyces lividans 66 is transformed with pMS85B-1 (Fig. 2), in which a DNA fragment containing the BAA gene of the present invention is integrated into Streptomyces plasmid p I J 680, 1000 μg of Streptomyces lividans 66 is transformed.
A recombinant showing BA resistance of 1/ml was obtained.
実施例1
ストレプトマイセス・ビリドクロモゲネスJCM497
7をS−1培地(2%ソルブルスターチ、1.0%ペプ
トン、0.3%ミートエキストラクト、0.05%K
2 HP O4、pH7,0)]Om1に植菌し、28
℃で24−48時間培養し、これを雑菌とし、てMyc
l地に5%植菌量で植えついだ。MYG培地は、1%マ
ルトエキス、0.4%イーストエキス、2.0%グルコ
ース、pH7,0(80ml)にグリシン2%を添加し
たものである。これを28℃で24時間振盪培養に付1
.1.10,000Xg/10分間の遠心分離で集菌し
た。この菌体からスミス等の公知の方法(Method
s in Enzymology 12.545. (
1987) )で全DNAを抽出精製15、TESLバ
ッファー(10mM Tris−HCI pH8,
0,1mM EDTA、2.5mM NaC1)で
透析し7て、供与体DNAとした。Example 1 Streptomyces viridochromogenes JCM497
7 in S-1 medium (2% soluble starch, 1.0% peptone, 0.3% meat extract, 0.05% K
2 HP O4, pH 7,0)] inoculated into Om1, 28
After culturing at ℃ for 24-48 hours, this was used as a miscellaneous bacteria, and Myc
The seeds were planted at a 5% inoculum level. MYG medium is 1% malt extract, 0.4% yeast extract, 2.0% glucose, pH 7.0 (80 ml) with 2% glycine added. This was incubated with shaking at 28°C for 24 hours.
.. 1. Bacteria were collected by centrifugation at 10,000×g/10 minutes. From this bacterial cell, the known method of Smith et al.
s in Enzymology 12.545. (
15, TESL buffer (10mM Tris-HCI pH8,
It was dialyzed against 0.1mM EDTA, 2.5mM NaCl) to obtain donor DNA.
この様にして得た供与体DNAl0μgを、総ff12
00μg20mM Tris−HCI pH7,4
,10mM MgCl2.10 m M β−メル
カプトエタノール組成の反応液中で制限酵素K p n
I 10単位を加えて、37℃で2時間反応させた
。0 μg of the donor DNA obtained in this way was added to a total of ff12
00μg20mM Tris-HCI pH7,4
, 10mM MgCl2. Restriction enzyme K p n in a reaction solution with a composition of 10 mM β-mercaptoethanol.
10 units of I were added and reacted at 37°C for 2 hours.
プラスミドpIJ680DNA 2μgを、総量40
μgの20mM Tris−HCI pH7,4,
10m M M g Cl 2.10mM βメル
カプトエタノール組成の反応液中で制限酵素KpnI
2単位を加えて、37℃で2時間反応させた。Plasmid pIJ680 DNA 2μg, total amount 40
μg of 20mM Tris-HCI pH 7.4,
Restriction enzyme KpnI in a reaction solution with a composition of 10mM M g Cl 2.10mM β-mercaptoethanol
Two units were added and reacted at 37°C for 2 hours.
これを70℃で10分間加熱して酵素を失活させてから
、1 / 20 量のIM Tris−HCIpH9
,0を添加し、カーフ・インテスチン・アルカライン・
ホスファターゼ(c、i、a、p、)を10単位加えて
、37℃で60分間反応を行なった。This was heated at 70°C for 10 minutes to inactivate the enzyme, and then 1/20 amount of IM Tris-HCI pH9
, 0, calf, intestin, alkaline,
10 units of phosphatase (c, i, a, p,) were added and the reaction was carried out at 37°C for 60 minutes.
供与体DNA及びプラスミドDNAの反応液のそれぞれ
にTESHバッファー(0,2MTris−HCI
pH8,0,20mMEDTA、50mM NaCl
)が飽和したフェノール溶液を等量づつ加えて1分間娠
盪し、両方の液を合併し、た。これを10010000
X分間の遠心分離後、」二層(水層)をパスツールピペ
ットで取り出した。TESH buffer (0.2M Tris-HCI) was added to each of the donor DNA and plasmid DNA reaction solutions.
pH8, 0, 20mM EDTA, 50mM NaCl
) was added in equal volumes, stirred for 1 minute, and both solutions were combined. This is 10010000
After centrifugation for X minutes, the second (aqueous) layer was removed with a Pasteur pipette.
DNAを含むこの水層部分をエチルエーテル抽出に付し
、フェノールを除去り、てから等量のエタノールを加え
、−80℃に2時間放置後、10010000X分間の
遠心分離でDNAを沈殿させた。This aqueous layer containing DNA was subjected to ethyl ether extraction to remove phenol, then an equal amount of ethanol was added, and after being left at -80°C for 2 hours, the DNA was precipitated by centrifugation at 10010000X minutes.
この様にして得たDNAを500μgのエタノールで洗
浄し、減圧下で乾燥してから、50Mgの加熱滅菌した
純水に溶解した。このDNAを70℃で10分間加熱処
理し、ついで室温まで除冷し、バッファー(0,66M
Tris−HCI pH7,6,66m M
M g CI 2.0.1Mジチオスレイトール、10
mM ATP)5μgとT4リガーゼ5μN (1
単位)とを加えて22℃で4時間反応させて、p I
J 680とストレプトマイセス・ビリドクロモゲネス
DNAとの組換え体DNAを調製した。The DNA thus obtained was washed with 500 μg of ethanol, dried under reduced pressure, and then dissolved in 50 Mg of heat-sterilized pure water. This DNA was heat-treated at 70°C for 10 minutes, then slowly cooled to room temperature, and buffer (0.66M
Tris-HCI pH7,6,66mM
M g CI 2.0.1M dithiothreitol, 10
5 μg of mM ATP) and 5 μN of T4 ligase (1
unit) and reacted at 22°C for 4 hours to obtain p I
Recombinant DNA of J680 and Streptomyces viridochromogenes DNA was prepared.
このDNAによる宿主菌ストレプトマイセス・リビダン
ス66 (LolIlovskaya et at :
Genetlcs。The host bacterium Streptomyces lividans 66 (LolIlovskaya et at:
Genetlcs.
88、341.(1971))の形質転換は、チェイタ
−等の公知の方法(Curr、 Topics Mic
robfol、 rmmar+o1.。88, 341. (1971)) was transformed using the known method of Chater et al. (Curr, Topics Mic
robfol, rmmar+o1. .
96、69 (1981) )により行なった。すなわ
ち、80m1のYEME培地(34%ショ糖、0.3%
イーストエキストラクト、0. 5%バクトペプトン、
0.3%マルトエキストラクト、1%グルコース、5m
M MgC1つ、0.5%グリシン、pH7,0)に
ストレプトマイセスφリビダンス66を接種して32°
Cで36時間振盪培養を行ない、110000Xの遠心
分離で菌糸を集めて10%ショ糖溶液で1回洗浄したの
ち、10m1のP培地(0,3Mショ糖、1.4mM
K S O10mMM g CI 2.0.4mM2
4ゝ
KHPO25mM CaCl2.25mM2 4ゝ
TBS 緩衝液、pH7,2,11500但微量元素
溶液)に懸濁させた。次いで、最終濃度1mg/mlに
なるように卵白り、ゾチームを加え、32℃に60分間
保温してプロトプラストを形成させ、プロトプラスト化
しなかった菌糸は綿ン濾過て除去した。800X、/7
分間の遠心分離によってプロトプラストを集め、P培地
で1回洗浄してから2mlのP培地にP4濁させた(微
量元素溶液の組成(1リツトル中):40mg Zn
C1つ、200mg FeC1・6H0,10mg
CuCl2・2H20,10mg Mn C12・
4 H20,10mg Na2B407e 10H20
−10mg(NH4)6Mo7024・4H2o)。プ
ロトプラスト液100μN、3/24度に調製したP−
マレイン酸緩衝n(2,5%ショ糖、1.4mMK2S
o4.11500量微量元素溶液、100mMcac1
2.50mM Tris−マレイン酸、pH8,0)
100μg、組換え体DNA溶液50μgおよび375
μgのポリエチレングリコール溶成(ポリエチレングリ
コール#1000 33%/P−マレイン酸緩衝液)を
混合し、1分間室温放置後、P培地5mlで稀釈し、8
00 X g / 10分間の遠心分離でプロトプラス
トを集め、2mlのP培地に懸濁させた。このプロトプ
ラスト液を0.1mlずつ20枚の直径9cm円形円形
プラスチック製ジトリ調製したR2YE寒天培地(0,
3Mショ糖、1.4mM
K S O50rnM M g C12,1%グル
コ2 4ゝ
一ス、0.01%カザミノ酸、1150量微量元素溶液
、0.4mM KH2PO4,20mMCa C12
,0,3%プロリン、25mMTES緩衝液、pH7,
2,5mM NaOH。96, 69 (1981)). That is, 80 ml of YEME medium (34% sucrose, 0.3%
Yeast extract, 0. 5% bactopeptone,
0.3% malt extract, 1% glucose, 5m
Streptomyces φlividans 66 was inoculated into MgC (1 MgC, 0.5% glycine, pH 7,0) at 32°
After culturing with shaking for 36 hours at C, mycelia were collected by centrifugation at 110,000X and washed once with 10% sucrose solution, followed by 10ml of P medium (0.3M sucrose, 1.4mM KSO, 10mM gCI2). .0.4mM2
4ゝKHPO25mM CaCl2.25mM2 4ゝTBS buffer, pH 7.2, 11500 (trace element solution). Next, egg white and zozyme were added to the final concentration of 1 mg/ml, and the mixture was kept at 32° C. for 60 minutes to form protoplasts. Mycelia that did not form into protoplasts were removed by filtration with cotton. 800X, /7
Protoplasts were collected by centrifugation for 1 min, washed once with P medium and then suspended in 2 ml of P medium (composition of trace element solution (in 1 liter): 40 mg Zn
1 C, 200mg FeC1・6H0, 10mg
CuCl2・2H20, 10mg Mn C12・
4 H20, 10mg Na2B407e 10H20
-10 mg (NH4)6Mo7024.4H2o). Protoplast solution 100 μN, P- prepared at 3/24 degrees
Maleate buffer n (2.5% sucrose, 1.4mM K2S
o4.11500 amount trace element solution, 100mMcac1
2.50mM Tris-maleic acid, pH 8.0)
100μg, recombinant DNA solution 50μg and 375
Mix µg of polyethylene glycol solution (polyethylene glycol #1000 33%/P-maleic acid buffer), let stand at room temperature for 1 minute, dilute with 5 ml of P medium,
Protoplasts were collected by centrifugation at 00 × g/10 min and suspended in 2 ml of P medium. This protoplast solution was poured onto 20 R2YE agar plates (0, 0,
3M sucrose, 1.4mM KSO50rnM Mg C12, 1% gluco2 4 ml, 0.01% Casamino acids, 1150 trace element solution, 0.4mM KH2PO4, 20mMCa C12
, 0.3% proline, 25mM TES buffer, pH 7,
2.5mM NaOH.
0.5%イーストエキストラクト、2.2%寒天)にそ
れぞれ塗布して31℃で1日培養後、チオストレプトン
200μg/mlを含む滅菌水を重層し、さらに4日間
培養した。プロトプラストから再生した寒天培地上の菌
を、ビアラホス100μg−/mlを含む最小培地(0
,75%ソルブルスターチ、0.075% KH2PO
4,0,0025%Mg5O−7H,0,0,13%
N a N O3、0,000025% CoC1・6
H20゜1/400量微量元素溶液、1.5%寒天、p
H7,0)にビロード布を用いてそれぞれレプリカして
、31℃で2日間培養した。この結果、総類16個のビ
アラホス耐性クローン株が得られ、選択培地上のこれら
のコロニーをそれぞれエーゼでかき取り、ガラス製ボッ
ターホモジナイザーを用いて滅菌水0.1〜0.2ml
に分散させ、これをR2YE培地にに塗布して31℃で
5日間培養した。0.5% yeast extract, 2.2% agar) and cultured at 31° C. for 1 day, then overlaid with sterile water containing 200 μg/ml of thiostrepton and cultured for an additional 4 days. Bacteria regenerated from protoplasts on an agar medium were grown in a minimal medium containing 100 μg/ml of bialaphos (0
, 75% soluble starch, 0.075% KH2PO
4,0,0025%Mg5O-7H,0,0,13%
N a N O3, 0,000025% CoC1・6
H20゜1/400 amount trace element solution, 1.5% agar, p
H7,0) using velvet cloth and cultured for 2 days at 31°C. As a result, a total of 16 bialaphos-resistant clones were obtained, and each of these colonies on the selective medium was scraped off with Aze and mixed with 0.1-0.2 ml of sterile water using a glass Botter homogenizer.
This was spread on R2YE medium and cultured at 31°C for 5 days.
jすられた16株のビアラホスM性ストレプトマイセス
・リビダンス66を各々80m1のYEME培地に接種
し、31℃で21」間振盪した培養菌体からハンセン等
による公知の方法(J、 Baeteriol。16 strains of Bialaphos M Streptomyces lividans 66 were each inoculated into 80 ml of YEME medium, and the cultured cells were shaken for 21 minutes at 31°C using the known method by Hansen et al. (J, Baeteriol.
135、227 (1978))でプラスミドを抽出し
た。これらのプラスミドにより再びストレプトマイセス
・リビダンス60を形質転換させた場合、いずれもビア
ラホス耐性が発現した。16株から得たプラスミドを1
11限酵素K p n Iで切断し、0.8%アガロー
ス電気泳動により調べたところ、いずれも5.2kbの
plJ680(但しK り n I小断片かなくなって
いる)の他に、9.5kbの共通なりNA断片が認めら
れた。更に、これらのプラスミドをBa口IHI、Ps
tIなどの制限酵素で切断して詳しく調べたところ、9
.5kbのD N A断片がプラスミドp I J 6
80に対して組込まれている方向性は一定ではなかった
。しかし1.9.5kb DNAの挿入方向が異なる
2種類のプラスミドで形質転換したストレプトマイセス
・リビダンス66のビアラホスに対する耐性塵は、いず
れも1000μz / mlであって、挿入方向の違い
による耐性塵の変化はなかった。135, 227 (1978)). When Streptomyces lividans 60 was transformed again with these plasmids, resistance to bialaphos was expressed in all cases. 1 plasmid obtained from 16 strains
When cleaved with the restriction enzyme K pn I and examined by 0.8% agarose electrophoresis, in addition to the 5.2 kb plJ680 (however, the K pn I small fragment is missing), the 9.5 kb A common NA fragment was observed. Furthermore, these plasmids were transformed into BaIHI, Ps
When I cut it with a restriction enzyme such as tI and examined it in detail, I found that 9
.. The 5kb DNA fragment is plasmid pIJ6
The directionality built in for 80 was not constant. However, the resistance to bialaphos of Streptomyces lividans 66 transformed with two types of plasmids with different insertion directions of 1.9.5 kb DNA was 1000 μz / ml, and the resistance to bialaphos was 1000 μz / ml. There was no change.
9.5kb DNAにコードされるビアラホス耐性遺
伝子をビアラホス耐性遺伝子として第1図にD N A
断片の制限酵素地図を、またこのDNA断片を組込んだ
pIJ680をp M S B 53−1と命名して第
2図にその制限酵素地図を示した。The bialaphos resistance gene encoded by the 9.5kb DNA is shown in Figure 1 as the bialaphos resistance gene.
The restriction enzyme map of the fragment and pIJ680 into which this DNA fragment was incorporated was named pMS B 53-1, and its restriction enzyme map is shown in FIG.
ビアラホス耐性遺伝子のビアラホス耐性機構を調べるた
めに、ストレプトマイセス・リビダンス66 (pMS
853−1)(微工研菌寄第9278号)を80nnl
のY E M E培地で31’Cで2日間振盪培養し1
、遠心分離することにより、3gの湿潤菌体を得た。こ
の菌体を緩衝液(50mM Tris−HCI、pH7
,0,5μPv1β−メルカプトエタノール)で1回洗
浄し、同緩衝液7.5mlに懸濁後、3分間超音破砕機
で処理し、30000xg/30分間の遠心分離による
上清を粗酵素液とした。この粗酵素液について、デメチ
ルホスフィノトリシンおよびホスフィノトリシンを基質
としてアセチル化酵素の活性を調べた。すなわち、O,
IM!−リス塩酸、pH7,5,0、4mg、z’m1
5. 5’ −ジチオビス−2−ニトロ安息香酸、0
.1mMアセチルコエンザイムA1Q 、 l m
Mデメチルホスフィノトリシンあるいはホスフィノトリ
シン、粗酵素液の反応系で37°Cて反応させると、ア
セチル化酵素活性能が検出できた。In order to investigate the resistance mechanism of bialaphos resistance gene, Streptomyces lividans 66 (pMS
853-1) (Feikoken Bibori No. 9278) to 80nnl
Cultured with shaking in YEME medium at 31'C for 2 days.
, 3 g of wet bacterial cells were obtained by centrifugation. The cells were soaked in a buffer solution (50mM Tris-HCI, pH 7).
, 0.5 μPv1 β-mercaptoethanol), suspended in 7.5 ml of the same buffer, treated with an ultrasonic crusher for 3 minutes, and centrifuged at 30,000 x g for 30 minutes. The supernatant was used as the crude enzyme solution. did. The acetylase activity of this crude enzyme solution was examined using demethylphosphinothricin and phosphinothricin as substrates. That is, O,
IM! -Lis hydrochloric acid, pH 7, 5, 0, 4 mg, z'm1
5. 5'-dithiobis-2-nitrobenzoic acid, 0
.. 1mM acetyl coenzyme A1Q, lm
When the reaction was carried out at 37°C in a reaction system containing M-demethylphosphinothricin or phosphinothricin and a crude enzyme solution, acetyltransferase activity could be detected.
関連微生物の寄託
本発明によるビアラホス耐性遺伝子を組込んだプラスミ
ドによって形質転換された微生物、すなわちストレプト
マイセス・リビダンス66(pMS853−1)は、微
工研菌寄9278号として工業技術院微生物工業技術研
究所(微工研)に寄託されている。この微生物の菌学的
性質は、導入されているプラスミドpMS853−1に
基因するものを除けば、ホスト微生物のストレプトマイ
セス・リビダンス66のそれと変らない。このストレプ
トマイセス・リビダンス66の菌学的性質は、特開昭5
9−175889号公報及び’J、 orVlrolo
gy、 9 、258 (1972)に開示されており
、またこの微生物は微工研菌寄6982号として微工研
に寄託されている。Deposit of related microorganisms The microorganism transformed by the plasmid incorporating the bialaphos resistance gene according to the present invention, namely Streptomyces lividans 66 (pMS853-1), was submitted to the Agency of Industrial Science and Technology Microbiology Technology as No. 9278. It has been deposited at the Research Institute (Feikoken). The mycological properties of this microorganism are the same as those of the host microorganism Streptomyces lividans 66, except for those caused by the introduced plasmid pMS853-1. The mycological properties of Streptomyces lividans 66 were published in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5
9-175889 and 'J, orVlrolo
gy, 9, 258 (1972), and this microorganism has been deposited with the National Institute of Fine Arts and Technology as No. 6982.
本発明によるビアラホス耐性遺伝子の供与体であるスト
レプトマイセス・ビリドクロモゲネスJCM4977は
、理化学研究所微生物系統保存施設に寄託されていて、
分譲可能な状態にある。Streptomyces viridochromogenes JCM4977, which is the donor of the bialaphos resistance gene according to the present invention, has been deposited at the RIKEN Microbial System Collection Facility, and
It is available for sale.
第1図は、本発明によるビアラホス耐性遺伝子の制限酵
素切断地図を示す説明図である。
第2図は、本発明によるプラスミドI) M S 85
3−1の制限酵素切断地図を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a restriction enzyme cleavage map of the bialaphos resistance gene according to the present invention. FIG. 2 shows the plasmid according to the invention I) M S 85
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a restriction enzyme cleavage map of No. 3-1.
Claims (1)
モゲネス(Streptomyces viridoc
hro−mogenes)のDNAを制限酵素Kpn
I で切断して得られる9.5キロベースの断片に対応す
るDNA中に含まれる。 (ロ)この遺伝子の制限酵素切断地図は、第1図の通り
である。 (ハ)この遺伝子は、デメチルホスフィノトリシンおよ
びホスフィノトリシンをアセチル化する酵素をコードす
る。 2、遺伝子を含むDNAが、ストレプトマイセス・ビリ
ドクロモゲネスまたはその変異株由来のものである、特
許請求の範囲第1項記載のビアラホス耐性遺伝子。 3、ストレプトマイセス・ビリドクロモゲネスまたはそ
の変異株のDNAを制限酵素Kpn I で切断して得ら
れた、ビアラホス耐性遺伝子を有する9.5キロベース
のDNA断片。 4、下記の特性を有するビアラホス耐性遺伝子をベクタ
ープラスミドに組込んでなるハイブリッドプラスミド。 (イ)この遺伝子はストレプトマイセス・ビリドクロモ
ゲネス(Streptomyces viridoch
romo−genes)のDNAを制限酵素Kpn I
で切断して得られる9.5キロベースの断片に対応する
DNA中に含まれる。 (ロ)この遺伝子の制限酵素切断地図は、第1図の通り
である。 (ハ)この遺伝子は、デメチルホスフィノトリシンおよ
びホスフィノトリシンをアセチル化する酵素をコードす
る。 5、ベクタープラスミドが放線菌プラスミドである、特
許請求の範囲第4項記載のハイブリッドプラスミド。 6、ビアラホス耐性遺伝子が、ストレプトマイセス・ビ
リドクロモゲネスまたはその変異株のDNAを制限酵素
Kpn I で切断して得た9.5キロベースのDNA断
片の形で組込まれている、特許請求の範囲第4〜5項の
いずれか1項に記載のハイブリッドプラスミド。[Claims] 1. A bialaphos resistance gene having the following characteristics. (b) This gene is derived from Streptomyces viridochromogenes (Streptomyces viridochromogenes).
hro-mogenes) DNA with the restriction enzyme Kpn.
It is contained in the DNA corresponding to the 9.5 kilobase fragment obtained by cutting with I. (b) The restriction enzyme cleavage map of this gene is shown in Figure 1. (c) This gene encodes an enzyme that acetylates demethylphosphinothricin and phosphinothricin. 2. The bialaphos resistance gene according to claim 1, wherein the DNA containing the gene is derived from Streptomyces viridochromogenes or a mutant strain thereof. 3. A 9.5 kilobase DNA fragment containing a bialaphos resistance gene obtained by cleaving the DNA of Streptomyces viridochromogenes or its mutant strain with the restriction enzyme Kpn I. 4. A hybrid plasmid obtained by incorporating a bialaphos resistance gene having the following characteristics into a vector plasmid. (b) This gene is derived from Streptomyces viridochromogenes (Streptomyces viridochromogenes).
romo-genes) using the restriction enzyme Kpn I
It is included in the DNA corresponding to the 9.5 kilobase fragment obtained by cutting with. (b) The restriction enzyme cleavage map of this gene is shown in Figure 1. (c) This gene encodes an enzyme that acetylates demethylphosphinothricin and phosphinothricin. 5. The hybrid plasmid according to claim 4, wherein the vector plasmid is an actinomycete plasmid. 6. A patent claim in which the bialaphos resistance gene is incorporated in the form of a 9.5 kilobase DNA fragment obtained by cleaving the DNA of Streptomyces viridochromogenes or its mutant strain with the restriction enzyme Kpn I. The hybrid plasmid according to any one of items 4 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62087350A JPS63251087A (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Bialaphos-resistant gene and plasmid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62087350A JPS63251087A (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Bialaphos-resistant gene and plasmid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63251087A true JPS63251087A (en) | 1988-10-18 |
Family
ID=13912427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62087350A Pending JPS63251087A (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Bialaphos-resistant gene and plasmid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63251087A (en) |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP62087350A patent/JPS63251087A/en active Pending
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