JPS63254985A - 組換dna、発現ベクター及びプラスミド、これらの製法及び誘発可能で抑制可能な外来遺伝子の発現法 - Google Patents

組換dna、発現ベクター及びプラスミド、これらの製法及び誘発可能で抑制可能な外来遺伝子の発現法

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JPS63254985A
JPS63254985A JP63073505A JP7350588A JPS63254985A JP S63254985 A JPS63254985 A JP S63254985A JP 63073505 A JP63073505 A JP 63073505A JP 7350588 A JP7350588 A JP 7350588A JP S63254985 A JPS63254985 A JP S63254985A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は組換DNA及び表現ベクター、これらの組換D
NA及び表現ベクターの製法並びに外来遺伝子のiWJ
!A可能で、抑制可能な表現のためのこれらの使用に関
する。
従来の技術 通用された遺伝子操作の及要な目的は組換DNAからの
蛋白質生産である。このためには、特別な部類のベクタ
ー、いわゆる表現ベクターが必要である。このベクター
は組換DNAのクロだ 一ン化、転移及び増殖のための構造的条件2けでなく、
蛋白質における表現のための構造的条件を有していなく
てはならない。このためにはこの組換えDNA−分子は
特別な調節配列、いわゆるプロモーターを必要とし、こ
れはりボゾームによる翻訳を完厄した蛋白質にする、R
NA中のDNA配クリの転写に作用する。
1種以上の遺伝子の転写のためのバクテリア由来RNA
−ポリメラーゼに結合しなけれはならないDNA−城t
−プロモーターと呼ぶ。このような多くのプロモーター
は構造的な共通点を有し、その意味は特に一定の蛋白質
との相互作用にあると思われる。細胞蛋白質又は他の分
子とのそのような相互作用によジブロモ−ターの活性の
抑制並ひに誘発が生じる。例えは、このための例ハラム
ダプロモーターP】とラムダリプレッサ1工との相互作
用である。
遺伝子操作による蛋白質の生産において、リプレッサー
又は誘発物質の存在又は添加により表現ベクター中に存
在するプロモーターを制御することができる場合、それ
は特に有利である。
しかしながら従来は、誘発物質の姫加により、又は温度
に敏感な微生物の使用及び正確に保持されm温度変化に
よってのみそのような抑制又は誘発を生せしめることが
可能であった。使用した誘発物質は多くの場合非常に高
く、誘発又は抑制のために通用した方法は複雑であり、
蛋白質の表現の制御のためには条件付きで好適である。
発明が解決しようとする課題 従って、本発明の課題はできるだけ容易な方法で所望の
遺伝子生成物の表現の制御差ひに高めた遺伝子生成物の
表現速度をできるだけ簡単な方法で可能とする組換DN
A及び表現ベクターを製迫することである。
課題を解決するための手段 ]ンセンサス配列: T    TTTCT       AA   T及び
DNA−配列GGN1oGCを有するプロモーター全含
有することを特徴とする組換DNAによりこの課題は解
決する。
DNA−コンセンサス配列の存在により、その後方にる
り、かつDNA−配列GGN1oGC金有するプロモー
ターが酸素により抑制され、これに対し嫌気性条件下に
ホルミエートによりd発さtしるということが生じる。
有利にDNA−コンセンサス配列15〜150塩基対が
プロモーターの制御下に表現される遺伝子の転写開始位
の上方に(すなわち5′−側に)存在し、この際プロモ
ーターはコンセンサス配列と転写開始位との間にある。
特に有利VCはコンセンサス配列80〜160塩基対は
転写開始位の前方にある。
プロモーターとして好適であるのはfdhF −プロモ
ーター、ヒドロrテーゼ表現に必須の転写重量のプロモ
ーター又はntrA−依存プロモーターの必須mg酸成
分おるが、これらは前記のDNA−配列を有している。
fdhF−プロモーターを便用てるのが有利である。
本発明のもう1つの課題は本発明による組換DNAを好
適なベクター中に組込んで貧有する表現ベクターでおる
。ベクターとしてはこの際通冨使用されるベクター、例
えばpBR522又はpUC−ベクターを便用てること
ができる。更に、本発明による表現ベクターはプロモー
ターの後方にポリリンカーを有しており、このポリリン
カーは多くの制限切断位の存在により任意の外来遺伝子
の組込みを容易にする。
本発明のもう1つの課題はシラスミドpBN80、DS
M 4073であジ、これはfdhF−遺伝子の上方域
*−240塩基から翻訳開始置割で含有することに%徴
とする。このfdhF−遺伝子の上方域に前記のDNA
−コンセンサス配列、並びにDNA配列()ONIOG
CQ有するfdhF−プロモーターを有する。このプラ
スミドはO2により抑制可能であり、嫌気性条件下にホ
ルミエートによシ誘発可能なテトラサイタリン抵抗性を
示す。
しかしながら、好適な制限ヌクレアーゼで切断し、かつ
他の外来遺伝子をこのシラスミド中に挿入し、かつこの
人埃を前記の方法で制御することも可能である。
本発明のもう1つの課題は本発明による組換DNAの製
法であり、この方法は02により抑制可能であシ、嫌気
性条件下にホルミエートによυ誘発可能である遺伝子を
含有する、微生物の遺伝子バンクからコンセンサス配列
を有するDNA配列を公知法で同定し、単離し、かつ好
適なプロモーターと結合することを特徴とする◎このD
NA−配列の同定のために、例えば指示遺伝子とのハイ
ブリッジ化又はカップリング及び好気性及び嫌気性条件
下での表現検査を実施することができる。
E、コリ、DSM2093、DSM 2102又はサル
七ネラ・テフイムリウム(Sa1monθllatyp
himurjum )、DSM 5 、# 4からDN
A−配列を単離てるのが有利である。組換DNAの製法
と同様にして、コンセンサス配列のみを含有するDNA
−7ラグメントのかわりに、コンセンサス配列並ひにD
NA−配列GGN1oGC’ k有するプロモーター全
含有する、ホルミエートにより誘発可能で02により抑
制可能な遺伝子の全上方域を単離することもできる。こ
のことは、fdhF−遺伝子の上方域又はヒドロrテー
ゼ表現に必須の転写単位の上方域を単離することによっ
ても有利に災施さnる。
本発明のもう1つの昧顕に本発明による組換DNA k
含有する、本発明による表現ベクターの製法でメジ、こ
の際前記のように単離した、コンセンサス配列全好適な
プロモータと結合して含有する、組換DNA−配夕IJ
 ’(r又はコンセンサス配列並ひにプロモーターを含
有する、ホルミエートにより誘発可能で、02により抑
制可能な遺伝子の上方域全場合により付加的にポリリン
カーと共に好lIMなベクター中に押入する。この際ベ
クターとしては前記のベクター並ひに外米遺伝子の表現
に常用の好適なベクターを挙げることができる。
プラスミドpBN 80、DAM 4073 pの本発
明による製法は、fdhF−遺伝子の上方域−240b
pから翻訳開始置割2pstl及びEgl [1で切断
したベクターpGA 43、DSM 4068 P中に
挿入することを特徴とする。
誘発可能で抑制可能な、遺伝子の表現のために前記のよ
うな組換DNA又は表現ベクターを本発明により使用す
る際に、誘発が味気性条件下にホルミエートにより、抑
制が02により行なわtしることを%徴とする。
この際この表現は、このためにエンテロバクテリアツエ
ー(Enterobacteriaceae )の好適
な微生物中で、有利にE、コリ又はサルモネラ・テフイ
ムリウム中で実施することができる。
表現をntrA 7’ラスである宿主菌株中で実施する
のが有利である。
ntrA−遺伝子生成物は微生物の嫌気的代謝で崖要な
役割上はた丁。丁なわち、ntrA−遺伝子生成物は、
RNA−ポリメラーゼ酵素のプロモーター選択ff:を
、本発明の組換DNA及び表現ベクター中に含有さ几る
コンセンサス配列及びプロモーター配列をより良好に知
ることができるように俊χるシグマファクターである。
本発明の組換DNA又は表現ベクターの使用はntrA
−遺伝子の存在なしでも1J能であるか、ntrA遺伝
子生成物に外来遺伝子の表現勿者しく強化する。
ntrA″″である宿王凶株を使用てる時、それにもか
かわらず該細胞がntrA−遺伝子生成物を供給するた
めの2つの可酢性がある。可能性の1つはntrA−遺
伝子音、所望の外来遺伝子をも有する組換DNA又は表
現ベクター中に組込み、こうして外来遺伝子のL’et
jAとntrA遺伝子生成物の表現とt同時に達&する
か、又は宿主細胞中の付加的なベクター上にntrA−
遺伝子全組込むことでるる。ntrA−遺伝子の生成は
、n t、r A−遺伝千生*Wにより2″ラスの影響
ヲ受ける外米遺伝子の生地から独立している。
宿主細胞中に挿入するために、宿主細胞のそれに相応す
るntrA−遺伝子を組換DNA又は表現ベクターを介
して、又は付加的なベクター上で使用するのが有利であ
る。こうして異種のntrA−遺伝子生成物する除より
も明らかに艮好な結果が得られる(第1表、最終行)。
本発明による組換DNA及び衣説ベクターにより外来遺
伝子の表現?Il−制@することが容易な方法で可能で
める。こうして、例えは、使用した倣生物の好気性早期
成長期において、場合による外来遺伝子の表現の妨害を
抑さえる。後期対数的嫌気性成長期への移行において、
表現は微生物により生じたホルミエートにより誘発され
、倣生物の瓜長媒体中へのホルミエートの癌加により表
現の強化が達せられる。d発物負の炸加は異なる成長期
において細胞を外来遺伝子の表現のために刺激し、この
ことが更なるhX、長を場合により阻害し、かつ#I肥
自体にマイナスに影響することもめるのだが、前記のよ
うにしてこれらのことを回避することができる。嫌気性
故期対数的成艮勘において、和j胞は十分に處長し、最
適な密度を連取した。この際自動的に酸素限界が生じ、
発酵技術的Vこさらに強化又は制御されうる。微生物の
鍋い細胞密度により最適l外米遺伝子の懺現が達せらn
る。
非常に関心のめる蛋白質の生産のために本発明による表
現ベクター全使用すると、高価で複雑な幼発(誘発物置
の亦加、温度変換等)をもはや必晋としなくなるので、
安1曲で簡単な制御可能aか得られる。
実施例 次に図面と関連させて実施例につき本発明を詳細に祝明
する。
例 1 fdhF −1ac −Z −1181合プラスミドの
構造プラスミドpBN 2、DSM 4072 PのA
at It−7ラグメント(約1.5 kl) )、f
dhF −1e、c −Z−X合7′2スミh’ (P
roc、Natl、 Acad、 Sci。
USA 、第86巻(1986年)、第4650〜46
54貴を肖製用アガロース・グル電気原動によシ単離し
、異なる長さで、20℃でDNABa 131エキンヌ
クレアーゼ0.20 / pgと恒温保持する。DNA
−ポリメラーゼ(フレノウフラグメントンで突出する5
′−末端全光たした後、該フラグメントf EcoRI
−リンカ−(aoGAATTcc )と結合し、引き続
き制限エンドヌクレアーゼEcoRI及びBamHIで
消化する。調製用アガロース−グル電気原動によりフラ
グメントm合物7分離し、三つの大きなフラクション(
長さマーカーとして公知の大きさの制限フラグメントと
比較ンをrルから#5離する。このフラグメントをプラ
スミドpMC1403、DSM4067pのマルチリン
カ−位でクローン化操作した。この際レシピエンドとし
てニE、コリFM5M1、DSM 4066 P (M
C4100、fdhF 、  rec A 56.1a
c−) ’(使用する。上方域の5′−側から短かくし
たクローンがここから生じた。第2の工程においてに、
最も短かいクローン、pBN 208、DSM 406
9が単離され、EcoRIでの消化により線状となり、
DNA Ba1310.1U/μ9と共に20°Cで恒
温保持した。突出した5′−才端の充填の後、EcoR
r −IJンカー金再たひ結合させ、次にDNAをEc
oRI及びC1a!で切断した。一連のフラグメントが
生じ、これはEcoRI / C1a l−消化ベクタ
ーpMC1403、DSM 4067 p中にバックク
ローン化した。得られたプラスミVを新たにE、コリ菌
株FM911中で形質転換した。両方のクローン、pB
N210、DSM4070F、及びpBN 211、D
SM4071Pを*離した。
菌株2M911中でプラスミドpBN 2、pBN20
8、pBN 210、pBN 211、pMc1403
の形質転換を主にコーヘン(Cohen )等により記
載さnた方法(Cohen 等者、1977年、PNA
S第69巻:第2110〜2114貞ンにより実施した
: 早期対数期細胞全o ’cに冷却しfcvkに集め、引
き続き氷冷CaCt2 (50mM)での処理を行なっ
た。DNSの添加kO℃で行ない、がっOoCで45分
間恒温保持した後、熱衝撃(4分間、43 ’O) k
実施する。室温に冷却した後、この細胞を表現型発埃の
ために67℃で1時間完全場地中で恒温保持する。デラ
スミ)−” pBN 2、pBN 208、pBN 2
10、pBN 211、pMC1406におけるアンピ
シリン抵抗による選択はアンピシリン100μM/II
Ltでプレート上で行なう。
ベクターとfdhF −DNA−フラグメントとの正確
な結合位置、すなわちEcoRI −’)ンカーの位置
はマキサム(Maxam )及びイルバート(G11b
ert )の方法(Methods of Enzym
ology。
第65巻、第499〜560員、1980年)に従って
、DNA−配列決定により実施された。
第1a図及び第1b図中には5′上方域を含むfdhF
−遺伝子のヌクレオチド配列が示さノしている(第1b
図には第1a図にh0載され7’C配列の続きの配列が
示されている)。ATGは翻訳の開始位を示す。図面か
らプラスミドpBN 208、pBN 210及びpB
N 211に関する残ったfdhF−域を知ることがで
きる。
例  2 −lグラミ)=pBN 208、pBN 210及びp
BN211のβ−ガラクトシダーゼ−表現の比較例1に
員己叔したようにして得られたfahF −1ac Z
−融合プラスミドを嫌気性及び好気性成長条件下にβ−
ガラクトシダーゼ活性の表現に関して央峡した。β−ガ
ラクトシダーゼ活性はJ 、H,ミ ラ − (Min
er  ;  Experjments  jn  m
ole−cular genetjcs 、Col S
prjngHarbor Labo−ratory 、
 Co1d SpringHarbor + New 
York(1972年ン)によジ測定し、比活性kit
算した。結果は第2図に示す。第2図のA部分中には嫌
気性条件下での表現の結果を、8815分中には好気注
戟長条件下での表現の結果全示す。
横座標には欠失の位置を示すが、これは翻訳開始fil
 (位置+1)創のエコ・リンカ−の位置を衣わ丁。−
240におけるエコ・リンカ−はグラ。
スミドpBN 208であり、−210はプラスミドp
BN 210及び−143はプラスミドpBN211で
ある。ニトレートt” 10 mmotの墓で、ホルミ
エートk 3 D mmotの最終濃度でざト加する。
例  6 プラスミドpBN 80 、  DSM 4073 P
の製造プラスミドpBN 208の1.111cbBa
mHI /PstIフラグメンlt−調製用rk電気激
動で単離し、引き続き制限エンドヌクレアーゼPst 
I及びBgluで切断されたベクターpGA 46゜D
SM 4068 P中にクローン化操作する。組換プラ
スミド中でこれによジβ−ラクタマーゼ遺伝子が再徊成
される。結合したプラスミドpBN80、DSM407
3 pks プラスミドpBN 2、pBN 208、
pBN 210、pBN 211及びpMC1406に
関して例1でi已載したように、E。
コ!J FM 911中で形質転換した。従って、組換
グラスミVでの形質転換による選択はクロラムフェニコ
ールa抗(30μg/酊>及びyンビシリン抵抗(10
0μ&/!nt)により行なわれた。得られたクローン
は好気性及び嫌気性条件下にそのテトラサイクリン抵抗
に関して調べた。燐酸塩緩衝(pi−17)完全培地(
0,8%グルコース含有)含有するグレート上で、該ク
ローンは好気性条件下にテトラサイタリン感作性である
。嫌気性条件下にはテトラサイクリン抵抗性で表現し、
ホルミエート(30mM)で酵発される。これに対して
、ニトレート50mMの存在下で嫌気性条件下で、クロ
ーンはテトラサイタリン感作性である。
例  4 fdhF −1acZ−融合遺伝子の表現に関するnt
rA−突然装具の効果 ntrA−遺伝子中での突然変異の影響を調べるために
、fdhF −1acZ−融合遺伝子を含有するプラス
ミドpBN 208、DAM 4069で形質転換され
た、2釉の異なるE、コリ菌株中でβ−ガラクトシダー
ゼ活性1−[気性及び好気性条件下に調べた。このため
にはntrA fラスであるE、コリ凶株FM 909
、DSM 4279並ひにntrAマイナスでめるE、
コリ菌株BN 950、DSM 4278を使用する。
E、コリ菌株を、グルタミン0.2%(W/V)及び提
示量のホルミエート又はニトレートを言上するTGYE
P培地、p)16.5 (Begg 等、1977年、
FEMS Mj kro−bjol、 Let、 2 
: 47〜57 頁)中で培養した。
史に、菌株BN 950 、 DSM 4278奮6つ
の七の他のプラスミド、すなわちpBN 17 、DS
M4280 P % ])BN 18 (例6参照〕、
及びpBN61、DSM 4281 pで形質転換した
。両方のプラスミドpBN 17及びpBN 18はタ
レブシエラ・デノイモニアx (Klebsiela 
pneumOr>ja6 )からのntrA−遺伝子を
異なる方向づけでベクター中に組込んで含有する。グラ
スミP pBN61はE、コリからのntrA−遺伝子
全ベクター中に挿入して含有する。これハE、コIJ 
−DNAからの2.7 k′bの大きさの7ラグメント
をベクターpACYC184(、T、 Bacterj
ol、 134 (1978)、第1141〜1156
頁)のBamHI−切断位に挿入することによシ製輩さ
れる。この形質転換した菌株に関しても、E、コリ菌株
の提示した培養培地中でβ−ガラクトシダーゼの表現に
関して試験し、結果を第1衣に示した。
例 5 pBN 17の製造 プラスミドpMM 17の01aI−フラグメント1.
96kb(配列: Nucl、 Acjds Res、
第16巻(1985)、第7607〜7620頁)tC
laI−切防位中のベクターpへ〇Yc 184 (J
−Bacterjol、第164巻、1978年、第1
141〜1156貞)中にクローン化操作する。このw
 ntrA−遺伝子を含有し、かつEcoRVでの処理
に2いて長さ1.35kl)/750m)及び6.83
kbの7ラグメントに切断されるベクターpBN17 
(DSM 4280 p )が得られる。
例  6 pBN 18の製造 pBN 18はpBN 17と同様に逆の方向つけでn
 t r A−遺伝子を有しており、かつC1aIでの
pBN 17の切断及び引きM < T、 −+)ガー
ゼでの結合により製造される。
プラスミドpBN 18にEcoRVでの処理によシ長
さ1.35kl)/1501)及び4.43 kbのフ
ラグメントが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1a図及び第1b図は5′−上方域を言むfdhF−
遺伝子のヌクレオチド配列を示す図であり;第21¥1
は嫌気性培養条件(A)下及び好気性培養条件CB)下
にプラスミドpBN 208、pBN 210及びpB
N 211の表埃によるβ−ガラクトシダーゼ活性を示
すグラフ図でおる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、コンセンサス配列: ▲数式、化学式、表等があります▼ 及びDNA−配列GGN_1_0GCを有するプロモー
    ターを含有することを特徴とする組換DNA。 2、コンセンサス−配列15〜150塩基対がプロモー
    ターの制御下に表現される遺伝子の転写開始位から上方
    に、かつプロモーターがコンセンサス配列と転写開始位
    との間に存在する請求項1記載の組換DNA。 3、コンセンサス配列80〜130bpが転写開始位の
    前に存在する請求項2記載の組換 4、ヒドロゲナーゼ表現に必須な転写単位のプロモータ
    ー又はfdhF−プロモーターを含有する請求項1から
    3までのいずれか1項記載の組換DNA。 5、ntrA−依存プロモーターの必須構成成分を含有
    する請求項1から3までのいずれか1項記載の組換DN
    A。 6、請求項1から5による組換DNAを好適なベクター
    中に組み込んで含有することを特徴とする表現ベクター
    。 7、外来遺伝子の組込みのためにポリリンカーを付加的
    に含有する請求項6記載の表現ベクター。 8、fdhF−プロモーターを含めてfdhF−の上方
    域−240bpから翻訳開始位までを含有することを特
    徴とするプラスミドpBN80、DSM4073P 9、O_2により抑制可能であり、嫌気性条件下にホル
    ミエートにより誘発可能である遺伝子を含有する微生物
    の遺伝子バンクからコンセンサス配列を有するDNA−
    配列を公知法により同定し、単離し、かつ好適なプロモ
    ーターと結合することを特徴とする請求項1から5まで
    のいずれか1項記載の組換DNAの製法。 10、エンテロ・バクテリアツエーの群からの微生物の
    遺伝子バンクからDNA−配列を単離する請求項9記載
    の方法。 11、E.コリ、DSM2093又は2102、又はサ
    ルモネラ・チフイムリウム、DSM554からDNA−
    配列を単離する請求項10記載の方法。 12、コンセンサス配列及びプロモーターを含有する、
    ホルミエートにより誘発可能で、O_2により抑制可能
    な遺伝子の全上方域を単離する請求項9から11までの
    いずれか1項記載の方法。 13、fdhF−遺伝子の上方域を単離する請求項12
    記載の方法。 14、ヒドロゲナーゼ表現に関して必須の転写単位のプ
    ロモーターの上方域を単離する請求項12記載の方法。 15、コンセンサス配列及びプロモーターを含有する単
    離組換DNA−配列を場合によりポリリンカーと共に好
    適なベクター中に挿入することを特徴とする請求項6又
    は7による表現ベクターを製造するための請求項9から
    14までのいずれか1項記載の方法。 16、−240bpから翻訳開始位までのfdhF−遺
    伝子の上方域Pst I 及びBglIIで切断したベクタ
    ーpGA46、DSM4068P中に組込むことを特徴
    とする請求項8によるプラスミドpBN80、DSM4
    073Pを製造するための請求項13記載の方法。 17、請求項1から5又は8のいずれか1項による組換
    DNA又は請求項6又は7による表現ベクターを使用し
    、誘発が嫌気性条件下にホルミエートにより、抑制がO
    _2により生じることを特徴とする誘発可能で、抑制可
    能な外来遺伝子の表現法。 18、E.コリ又はサルモネラ・チフイリウム中で表現
    を実施する請求項17記載の表現法。 19、ntr_Aプラスである宿主菌株中で実施する請
    求項17又は18記載の表現法。 20、表現をntr_A^−である宿主菌株中で実施し
    、かつntr_A−遺伝子を組換DNA又は表現ベクタ
    ー中に組込む請求項17又は18記載の表現法。 21、ntr_A^−である宿主菌株を使用し、付加的
    なベクター上のntr_A−遺伝子を宿主細胞中に挿入
    する請求項17又は18記載の表現法。 22、宿主細胞のそれに相応するntr_A−遺伝子を
    使用する請求項20又は21記載の表現法。
JP63073505A 1987-03-31 1988-03-29 組換dna、発現ベクター及びプラスミド、これらの製法及び誘発可能で抑制可能な外来遺伝子の発現法 Expired - Lifetime JPH0829099B2 (ja)

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