JPS6344889A - Gene to code biotin synthase and use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はデスチオビオチンからのビオチン生合成反応に
関与する遺伝情報をコードしたデオキシリポ核III
(DNA)及びその利用に関する。更に詳しくは、上記
DNA、該DNAを組込んだ組換えベクター、該組換え
ベクターを含有する細菌及び該細菌を用いるビオチンの
製造法に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to deoxyliponuclei III encoding genetic information involved in biotin biosynthesis reaction from desthiobiotin.
(DNA) and its use. More specifically, the present invention relates to the above DNA, a recombinant vector incorporating the DNA, a bacterium containing the recombinant vector, and a method for producing biotin using the bacterium.
(従来の技術)
ビオチンは、動物、植物、微生物等にとり必要なビタミ
ンで、遺伝子組変え技術の応用による工業的な生産が強
く望まれている物質である。ビオチン生合成反応に関与
する遺伝情報については、近年、大腸菌における解析が
進み[ジャーナル・オブ・バクテリオロジ−14,20
65(1967)、ジャーナル・オブ・バクテリオロジ
−±12.830 (1972) 、ネーチャー276
.689 (1978)など]、また、その解析結果を
利用した遺伝子組み変え技術の応用により大腸菌による
ビオチン生産技術の検討がなされている。(Prior Art) Biotin is a vitamin necessary for animals, plants, microorganisms, etc., and is a substance that is strongly desired to be produced industrially by applying genetic modification technology. In recent years, the genetic information involved in the biotin biosynthesis reaction has been analyzed in Escherichia coli [Journal of Bacteriology 14, 20]
65 (1967), Journal of Bacteriology-±12.830 (1972), Nature 276
.. 689 (1978), etc.], and biotin production technology using Escherichia coli is being investigated by applying genetic modification technology using the analysis results.
しかし、これらの方法は、例えばビオチン前駆体として
デスチオビオチンを利用する場合[特開昭61−149
091号]には12μ9/rrtl程度、また前駆体を
利用せずにグルコースを炭素源として使用する場合[特
開昭61−202686号]には2μg/rtft程度
であり、いずれの場合にもビオチン産生量が低いという
欠点を有している。However, these methods cannot be used, for example, when desthiobiotin is used as a biotin precursor [Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-149
No. 091], it is about 12μg/rrtl, and when glucose is used as a carbon source without using a precursor [JP-A-61-202686], it is about 2μg/rtft, and in both cases, biotin It has the disadvantage of low production.
一方、バチルス属に属する微生物を培養することにより
ビオチンを産生ずる方法も知られており、大腸菌に比較
してはるかに多量のビオチンを産生する菌も見い出され
ている(例えば特開昭56−160998号、同58−
60996号、同58−152495号など)。しかし
、バチルス属細菌のビオチン生合成に関与する遺伝情報
の解析は殆どなされておらず、それゆえ遺伝子組換え技
術にそれを応用することは極めて困難な状態にあった。On the other hand, a method of producing biotin by culturing microorganisms belonging to the genus Bacillus is also known, and some bacteria have been found that produce much more biotin than E. coli (for example, JP-A-56-160998). No. 58-
No. 60996, No. 58-152495, etc.). However, very little analysis of the genetic information involved in biotin biosynthesis in bacteria belonging to the genus Bacillus has been conducted, and therefore it has been extremely difficult to apply this information to genetic recombination technology.
(発明が解決しようとする問題点)
そこで本発明者らは、かかる従来技術の下でバチルス属
細菌からビオチン生合成に関与する遺伝情報を担うDN
Aを採取すべく鋭意検討の結果、ヒオチン生合成経路の
最終経路であるデスチオビオチンからビオチンを生合成
する反応に関与する遺伝情報を担うDNA (以下、ビ
オチン合成酵素をコードするDNAと称することがある
)の採取に成功し、かつそのDNAを組込んだ組換えベ
クターによって形質転換された細菌は高いビオチン産生
能を有することを見い出し、本発明を完成するに到った
。(Problems to be Solved by the Invention) Accordingly, the present inventors have developed a DNA that carries the genetic information involved in biotin biosynthesis from a Bacillus bacterium using the conventional technology.
As a result of intensive studies to collect A, we found that DNA that carries the genetic information involved in the reaction to biosynthesize biotin from desthiobiotin, which is the final pathway of the hyotine biosynthesis pathway (hereinafter referred to as DNA encoding biotin synthase) It was discovered that bacteria successfully harvested and transformed with a recombinant vector incorporating the DNA have a high ability to produce biotin, leading to the completion of the present invention.
(問題点を解決するための手段)
かくして本発明によれば、第一の発明として、ビオチン
産生能を有するバチルス属細菌由来のデスチオビオチン
からのビオチン生合成反応に関与する遺伝情報を担うD
NAが提供され、第二の発明として、そのDNA又はそ
のDNAとプロモーターを組み込んだ組換えベクターが
提供され、第三の発明として、その組換えベクターによ
って形質転換または形質導入された細菌が提供され、さ
らに第四の発明として、それら細菌の培養によりビオチ
ンを製造する方法が提供される。(Means for Solving the Problems) Thus, according to the present invention, as a first invention, D carrying genetic information involved in the biotin biosynthesis reaction from desthiobiotin derived from Bacillus bacteria having biotin-producing ability.
A second invention provides a recombinant vector incorporating the DNA or a promoter thereof, and a third invention provides a bacterium transformed or transduced with the recombinant vector. Furthermore, as a fourth invention, a method for producing biotin by culturing these bacteria is provided.
本発明において、ビオチン合成酵素をコードするDNA
を採取する目的に用いられる微生物は、バチルス属、と
くにバチルス・スフエリカスに属するビオチン生産菌、
すなわちビオチン生合成の酵素系を有している微生物で
ある限り、自然界から新たに分離された菌株でも既存の
培養菌株でもよく、また、これらの菌株を通常の微生物
突然変異誘発法(例えば、紫外線、X線、γ線照射など
の物理的処理やニトロソグアニジンなどの薬剤による化
学的処理による方法)で処理することによって得られた
菌株であっても良い。さらに、ビオチン産生能を高める
ために上記菌株にアクチヂアジン酸(すなわちアシドマ
イシン)または5−(2−チエニル)吉草酸のそれぞれ
単独、あるいは双方に対する耐性を付与した菌株などで
あっても良い。このような菌株の具体例としては、例え
ば、バチルス・スフエリカス(Bacillussph
aericus ) I F O3525や、そのN−
メチル−N′−二トローN−二トロソグアニジン処理変
異株(FERM P−6422、FERM BP−
1098、FERM P−6143)などが例示され
る。In the present invention, DNA encoding biotin synthase
Microorganisms used for the purpose of collecting biotin-producing bacteria belonging to the genus Bacillus, especially Bacillus sphaericus,
In other words, as long as the microorganism has an enzyme system for biotin biosynthesis, it may be a newly isolated strain from nature or an existing cultured strain. , physical treatment such as X-rays, γ-ray irradiation, or chemical treatment using drugs such as nitrosoguanidine). Furthermore, in order to increase biotin production ability, the above-mentioned bacterial strain may be made resistant to actidiazic acid (i.e., acidomycin) or 5-(2-thienyl)valeric acid, either alone or both. Specific examples of such strains include, for example, Bacillus sph.
aericus) IFO3525 and its N-
Methyl-N′-nitro N-nitrosoguanidine-treated mutants (FERM P-6422, FERM BP-
1098, FERM P-6143), etc.
これら細菌株からビオチン合成酵素をコードするDNA
を採取する方法については特に限定された方法を用いる
必要はなく、例えば上記細菌株から全DNAを常法によ
り単離精製し、制限酵素で切断した後、該制限酵素と同
じ接着末端をDNAに生じさせうる制限酵素で切断した
ベクターと酵素的に結合させ、得られた組換えベクター
を用いてデスチオビオチンス\らのビオチン生合成能を
欠失したビオチン要求性変異株を形質転換(又は形質導
入)し、得られた形質転換株の中からビオチン産生能を
付与された菌株を選択すれば良い。DNA encoding biotin synthase from these bacterial strains
There is no need to use a particularly limited method for collecting the DNA. For example, the total DNA from the above bacterial strain is isolated and purified using a conventional method, cut with a restriction enzyme, and then the same cohesive end as the restriction enzyme is attached to the DNA. The resulting recombinant vector is used to transform (or (transduction) and select a strain endowed with biotin-producing ability from the resulting transformed strains.
商談DNAには、同DNAと実質的に同一の機能を有す
る修飾されたDNA、即ち、塩基配列の一部が置換され
、挿入され又は欠失されたものであっても同一の機能を
有するものも当然含まれる。Business DNA includes modified DNA that has substantially the same function as the same DNA, that is, DNA that has the same function even if a part of the base sequence has been replaced, inserted, or deleted. Of course, it is also included.
更に上記DNAとしては、シャイン・ダルガノ配列、翻
訳開始コドン、翻訳終止コドンを含有しているものが好
ましく使用される。Furthermore, as the above-mentioned DNA, one containing a Shine-Dalgarno sequence, a translation start codon, and a translation stop codon is preferably used.
組換ベクターを構築するに際しては、プラスミドベクタ
ー、λ9を系ファージベクターなどが使用されるが、必
要に応じてプロモーターを同時に組込むことにより形質
転換又は形質導入された細菌のビオチオン産生能を向上
させることができる。When constructing a recombinant vector, plasmid vectors, λ9-based phage vectors, etc. are used, but if necessary, a promoter can be simultaneously incorporated to improve the biotion production ability of transformed or transduced bacteria. Can be done.
本発明において組換えベクターを構築するためのベクタ
ーとしては、前記ビオチン要求性変異株を形質転換(ま
たは形質導入)し得るものならどんなものでも良く、例
えばビオチン要求性変異株として大腸菌を用いる場合、
EK系プラスミドベクターとしてストリンゼント型のp
sclol。In the present invention, any vector for constructing a recombinant vector may be used as long as it can transform (or transduce) the biotin-requiring mutant strain. For example, when E. coli is used as the biotin-requiring mutant strain,
Stringent p as an EK-based plasmid vector
scroll.
pRK353.pRK646.pRK248゜pDF4
1など、リラックス型のものとしてCo l E 1
、 pVH51、pA’c105.R8F2124、
pCRl、pMB9.’ pBR313゜pBR322
,pBR324,pBR325゜1)BR327,pB
R32s、1)KY2289゜1)KY2700.1)
KN80.DKC7゜pKs158’、” pvK2o
o4.、 pACYCl。pRK353. pRK646. pRK248゜pDF4
1, Col E 1 as a relaxing type
, pVH51, pA'c105. R8F2124,
pCRl, pMB9. 'pBR313゜pBR322
, pBR324, pBR325゜1) BR327, pB
R32s, 1) KY2289゜1) KY2700.1)
KN80. DKC7゜pKs158', "pvK2o
o4. , pACYCl.
pAcyc1s4.puCs、1)UO3など、λgt
系ファージベクターとしてλat・λC9λgt・λB
、λWES・λC1λWES・λB。pAcycls4. puCs, 1) UO3, etc., λgt
λat, λC9λgt, λB as phage vectors
, λWES・λC1λWES・λB.
λZJv i r−λB′、λALO−λB。λZJv i r−λB′, λALO−λB.
λWES−T5622.λDamなどが用イラレる。こ
れらのベクターのなかではプラスミドベクターがとくに
賞月される。λWES-T5622. λDam etc. are used. Among these vectors, plasmid vectors are particularly prized.
また、当該組換えベクターに含まれるビオチン合成酵素
をコードするDNAは、上述の形質転換株中で機能する
プロモーター配列を有するD ’N A(尚、本明細書
及び特許請求の範囲の記載中プロモーターとはプロモー
ター配列を有するDNAを意味する。)の支配下で、か
つその下流に組み込まれている必要がある。Furthermore, the DNA encoding biotin synthase contained in the recombinant vector has a promoter sequence that functions in the above-mentioned transformed strain. means a DNA having a promoter sequence) and must be integrated downstream thereof.
本発明に使用しうるプロモーターとしては、天然のもの
でも人工合成のものでも、宿主細菌中で該プロモーター
が組み込まれている組換えベクターが機能しうるもので
あれば使用可能である。かかるプロモータ〜とじては、
大腸菌由来のj!acプロモーター、j!ppプロモー
ター、PLプロモーター、PRプロモーター、Trpプ
ロモーター、TaCプロモーターなどがエシェリヒア属
細菌を宿主とする場合に、バチルス属細菌由来のα−ア
ミラーゼプロモーター(例えば、ジャーナル・オブ・バ
イオケミストリー(J、 Biochem、 > 9
8 。The promoter that can be used in the present invention may be either natural or synthetic, as long as the recombinant vector into which the promoter is incorporated can function in the host bacterium. Such promoters are:
j! derived from Escherichia coli! ac promoter, j! pp promoter, PL promoter, PR promoter, Trp promoter, TaC promoter, etc. when using Escherichia bacteria as a host, α-amylase promoter derived from Bacillus bacteria (e.g., Journal of Biochemistry (J, Biochem, > 9
8.
P1147,1985年:ジャーナル・オブ・バクテリ
オロジ−(J、Bacteriol、) 158. I
)、 3−13 =
69.1984年:ジーン(G’ene)”23. p
、267゜1983年参照)、バチルス・リケニフオル
ミス由来のベニシリナーゼ・プロモーター、バチルス・
サチルス由来のTrpプロモーター、ファージ5PO2
の0.3に’bプロモーターなどがバチルス属細菌を宿
主とする場合に、またシュードモナス属細菌由来のカテ
コール−2,3−オキシゲナーゼプロモーターがシュー
ドモナス属細菌を宿主とする場合に使用可能と考えられ
る。天然のものとしては、組換えベクターとして使用す
るベクター中に含まれるものをそのま)利用しても良い
。P1147, 1985: Journal of Bacteriology (J, Bacteriol,) 158. I
), 3-13 = 69.1984: G'ene" 23. p
, 267° 1983), benicillinase promoter from Bacillus licheniformis,
Trp promoter from subtilis, phage 5PO2
0.3 and 'b promoters can be used when the host is Bacillus bacteria, and the catechol-2,3-oxygenase promoter derived from Pseudomonas bacteria can be used when the host is Pseudomonas bacteria. As for natural products, those contained in the vector used as a recombinant vector may be used as is.
また、上記ビオチン要求性変異株としては、バチルス属
の遺伝情報を担うDNAが該菌体内で発現可能な菌株で
あればいずれでも良く、そのような変異株は公知の方法
によって再現性よく得ることができる(例えばジャ−ナ
ル・オブ・バクテリオ0ジー(J、Bacteriol
) 115. p662.1973年:プロシーディ
ング・オブ・ナショナル・アカデミツク・サイエンス・
イン・USA(Pro、 Natl、 八cad、
Sci、 US^ )69. p2219.1
972年:ヴイロロジ−(Virology)生2゜D
474.1970年など)。In addition, the biotin-requiring mutant strain may be any strain as long as the DNA carrying the genetic information of the Bacillus genus can be expressed within the bacterial body, and such mutant strains can be obtained with good reproducibility by known methods. (e.g., Journal of Bacteriol.
) 115. p662.1973: Proceedings of National Academic Science
In USA (Pro, Natl, 8 cad,
Sci, US^)69. p2219.1
972: Virology Birth 2°D
474.1970, etc.).
例えばエシェリヒア・コリC600[プロシーディング
・オブ・ナチュラル・アカデミイ・オブ・サイエンスヱ
1 4579(1974)]を、ジャーナル・オブ・バ
クテリオロジ−11930(1967)記載の方法に準
じて変異誘導処理して得られるデスチオビオチンからビ
オチンへの生合成能の欠如した菌株(以下、エシェリヒ
ア・コリに3と呼ぶ)を利用することができる。For example, Escherichia coli C600 [Proceedings of the Natural Academy of Sciences Vol. 1 4579 (1974)] is subjected to mutation induction treatment according to the method described in the Journal of Bacteriology 11930 (1967). A strain lacking the ability to biosynthesize desthiobiotin into biotin (hereinafter referred to as Escherichia coli 3) can be used.
形質転換の方法についてもなんら限定すべきものではな
く、例えば、ビオチン要求性変異株として上記エシェリ
ヒア・コリに3を用いる場合は塩化カルシウムで菌体を
処理する常法に従って実施しうる(例えばジャーナル・
オブ・モレキュラー会バイオロジーiユ、154 (1
970)参照)。The method of transformation is not limited in any way; for example, when using Escherichia coli 3 as a biotin-requiring mutant strain, it can be carried out according to the conventional method of treating the bacterial cells with calcium chloride (for example, in the journal
Of Molecular Society Biology IU, 154 (1
970)).
かくして得られるビオチン要求性変異株の形質転換体の
中から、バチルス属細菌由来のビオチン合成酵素をコー
ドするDNAが組み込まれた組換えベクターによって新
たにビオチン産生能を付与された菌株を選択する場合は
、例えば、親株のビオチン要求性変異株が成育可能な培
地の組成から、ビオチンが実質的に除去された培地を用
いて、該形質転換株をスクリーニングし、該培地で生育
可能な菌株を選択すれば良い。From among the transformants of the biotin-requiring mutant strains thus obtained, a strain newly endowed with biotin-producing ability is selected by a recombinant vector into which DNA encoding a biotin synthase derived from a Bacillus bacterium is integrated. For example, from the composition of the medium in which the biotin-requiring mutant strain of the parent strain can grow, the transformed strain is screened using a medium in which biotin has been substantially removed, and a strain that can grow in the medium is selected. Just do it.
こうして得られる一例示形質転換菌株をエシェリヒア・
コリに3 (pSBOl)と命名し、またエシェリヒア
・コリに3 (1)SBOl )の培養菌体から単離さ
れたるハイブリッドプラスミドをpSBOlと命名した
。このI)SBOlは後記実施例1に示すごとく、バシ
ルス・スフエリカス由来のDNA断片をプラスミドpB
R322に挿入したものであり、その制限酵素切断点地
図を第1図に示す。第1図からpsBOl中に含まれる
ビオチンの生合成に関与する遺伝情報を担うDNAは、
MboIに始まり、Hi ndll、 Hi ndll
。An exemplary transformed strain thus obtained is Escherichia
The hybrid plasmid isolated from the cultured bacterial cells of Escherichia coli 3 (1) SBOl was named pSBOl. As shown in Example 1 below, this I)SBOl is a DNA fragment derived from Bacillus sphaericus and plasmid pB.
It was inserted into R322, and the restriction enzyme breakpoint map is shown in FIG. From Figure 1, the DNA that carries the genetic information involved in the biosynthesis of biotin contained in psBOl is
Starting with MboI, Hindll, Hindll
.
EcoRl、Saj!1.HtndllI、PstI。EcoRl, Saj! 1. HtndllI, PstI.
EcoRl、BamHIの順に並ぶ約8.2kbのDN
A断片(第1図中の斜線を付した部分)中に存在するこ
とが理解されよう。なお、この地図中のMboIは出発
点を示すものであり、この部位以外にMboIが存する
可能性を否定するものではない。Approximately 8.2kb DN arranged in the order of EcoRl and BamHI
It will be understood that it is present in the A fragment (the shaded area in FIG. 1). Note that MboI in this map indicates the starting point, and does not deny the possibility that MboI exists in locations other than this location.
むろん本発明に含まれるビオチン合成酵素をコードする
DNAを組み込んだ組換えベクターは、psBOlに限
るものではない。例えば、pSBOIのもつ固有の制限
酵素切断サイトを利用し、前記DNAを組み込んだプラ
スミドを新たにpsBOlから誘導することも可能であ
り、具体的にはI) S、B 01を、例えば、制限酵
素[C0RIで完全分解したあと、酵素的な再結合反応
を実施し、得られたプラスミド混合物を用いてデスチオ
ビオチンからビオチンへの生合成能の欠如した菌株を形
質転換し、得られた形質転換株の中からビオチン産生能
を付与された菌株で、pSBOIよりも小型のプラスミ
ドを持つ菌株を選択すれば良い。Of course, the recombinant vector incorporating the DNA encoding biotin synthase included in the present invention is not limited to psBOl. For example, it is possible to newly derive a plasmid incorporating the DNA from psBOI by utilizing the unique restriction enzyme cleavage site of pSBOI. [After complete degradation with C0RI, an enzymatic recombination reaction was performed, and the resulting plasmid mixture was used to transform a strain lacking the ability to biosynthesize desthiobiotin to biotin. Among the strains, a strain that has been endowed with biotin-producing ability and that has a plasmid smaller than pSBOI may be selected.
こうして得られる一例示形質転換菌株をエシェリヒア・
コリに31psBO3)と命名し、またその培養菌株か
ら単離されるハイブリッドプラスミドをpsBO3と命
名した。DSBO3の制限酵素切断点地図は第2図に示
すとうりであり、ビオチン合成酵素をコードするDNA
は、MboIにはじまりHi ndT[1,Hi nd
l[[、EcoRI。An exemplary transformed strain thus obtained is Escherichia
The hybrid plasmid isolated from the cultured strain was named psBO3. The restriction enzyme breakpoint map of DSBO3 is shown in Figure 2, and the DNA encoding biotin synthase
starts with MboI and HindT[1, Hind
l[[, EcoRI.
BamHIの順に並ぶ約4.5kbのDNA断片(第2
図中の斜線を付した部分)中に存在することが理解され
よう。なお、この約4.5kbのDNA断片はもとの約
8.2kbのDNA断片中の約3.5kb(F)部分(
すなわちMbOIからEC0RIまでの部分)と約1k
bの部分(すなわちEC0RIがらB a rrL)l
Jまでの部分)が結合したものであるが、約1kbの
DNA11分を別途1)BR322に組込み、それをビ
オチン要求性変異株に形質転換したところ、ビオチン産
生能を示さなかったことがら、ビオチン合成酵素をコー
ドする部分はMboIがらEC0RIまでの約 −3,
5kbの断片中に存在することが確認された。Approximately 4.5 kb DNA fragments arranged in the order of BamHI (second
It will be understood that this is present in the shaded area in the figure. This approximately 4.5 kb DNA fragment is the approximately 3.5 kb (F) portion of the original approximately 8.2 kb DNA fragment (
That is, the part from MbOI to EC0RI) and about 1k
Part b (i.e. EC0RI to B a rrL)
However, when 11 pieces of approximately 1 kb of DNA were separately integrated into 1) BR322 and transformed into a biotin-requiring mutant strain, it did not show biotin-producing ability. The part encoding the synthase is about -3 from MboI to EC0RI.
It was confirmed that it existed in a 5 kb fragment.
同様にpsBO3を、例えば、制限酵素HindI[[
で完全分解し、@ i ndllで切断した他のベクタ
ーと酵素的な再結合を実施し、得られた形質転換菌株の
中からビオチン産生能を付与された菌株を選択すること
によってより小型のプラスミドを持つ菌株を得ることが
できる。Similarly, psBO3 is added to the restriction enzyme HindI[[
A smaller plasmid was created by completely decomposing the vector with @i ndll and enzymatically recombining it with another vector cut with @i ndll, and selecting a strain endowed with biotin-producing ability from among the resulting transformed strains. It is possible to obtain strains with
こうして得られる形質転換株の例としては、エシェリヒ
ア・コリに3 (pSBl 6)が挙げられる。この形
質転換株中に存在するプラスミド1)SB16の制限酵
素切断地図は第3図に示すとうりであり、そのなかに組
み込まれたバチルス属細菌由来のDNA断片の制限酵素
切断地図は第4図に示すとうりである。この結果からビ
オチン合成酵素をコードするDNAは、1ylbo :
[に始まりTaqI、Rsal、Mael、、MaeI
[[。An example of a transformed strain thus obtained is Escherichia coli 3 (pSBl 6). The restriction enzyme cleavage map of plasmid 1) SB16 present in this transformed strain is as shown in Figure 3, and the restriction enzyme cleavage map of the DNA fragment derived from Bacillus bacteria incorporated therein is shown in Figure 4. As shown in . From this result, the DNA encoding biotin synthase is 1ylbo:
[starts with TaqI, Rsal, Mael, MaeI
[[.
Taql、RsaI、Mbol、M、ael[[。Taql, RsaI, Mbol, M, ael [[.
MboI、Hi ncil[、TaqI、TaQI。MboI, Hincil[, TaqI, TaQI.
TaQl、Hi ndll[の順に並ぶ約1.5kbの
NDA断片中に存在することが理解されよう。It will be understood that it is present in an approximately 1.5 kb NDA fragment arranged in the following order: TaQl, Hindll.
この約1.5kbDNA断片について後記実施例3に示
す方法に従って配列分析を行った結果、その塩基配列は
第5図に示すとうりであることが判明した。この配列は
MboI側の5′−末端からHi ndllI側の3′
−末端へ向って−っの大きなオーブンリーディングフレ
ームを保有する。原核生物の翻訳開始コドンのひとつで
あるGTG配列(アニュアル・レビュー・オブ・マイク
ロバイオロジー(Ann、 Rev、旧crobiol
) ■、 p 365.1981年)は、5′末端か
ら282−284番目に存在し、翻訳終止コドンTAA
が存在する1 278−1280番目迄、332のコド
ンがGTGにつながっている。このGTGの上流の26
5−278番目にシヤイン−ダルガノ配列が存在する。Sequence analysis of this approximately 1.5 kb DNA fragment was performed according to the method shown in Example 3 below, and the nucleotide sequence was found to be as shown in FIG. This sequence extends from the 5'-end on the MboI side to the 3'-end on the HindllI side.
It has a large open reading frame towards the end. GTG sequence, one of the translation initiation codons of prokaryotes (Annual Review of Microbiology (Ann, Rev, formerly known as crobiol))
) ■, p 365.1981) is located at positions 282-284 from the 5' end, and is the translation stop codon TAA.
332 codons are connected to GTG from 1278th to 1280th, where . 26 upstream of this GTG
A Shein-Dalgarno sequence is present at positions 5-278.
・
このDNA断片によってコードされるアミノ酸配列はそ
の塩基配列から第5図のごとく演えきできる。このよう
なアミノ酸配列を有するポリペプチドは331個のアミ
ノ酸から構成され、その分子量は36888ダルトンと
計算される。この場合、転写開始コドンGTGによって
コードされるメチオニンが残存し、332個のアミノ酸
からなる場合もありえる。このポリペプチドが細菌内に
おいてデスチオビオチンからビオチンを生合成する酵素
として機能する。- The amino acid sequence encoded by this DNA fragment can be determined from its base sequence as shown in Figure 5. A polypeptide having such an amino acid sequence is composed of 331 amino acids, and its molecular weight is calculated to be 36,888 daltons. In this case, methionine encoded by the transcription initiation codon GTG remains and may consist of 332 amino acids. This polypeptide functions as an enzyme that biosynthesizes biotin from desthiobiotin in bacteria.
ところでバチルス属細菌では、同一の機能を有する酵素
であっても、そのアミノ酸配列が種によって異なる例が
知られている(ジャーナル・オブ・バクテリオロジー(
J、 Bacteriol) 1ifl。By the way, in bacteria of the genus Bacillus, it is known that even enzymes with the same function have different amino acid sequences depending on the species (Journal of Bacteriology).
J, Bacteriol) 1ifl.
p369.1984年)。こうした例ではアミノ酸の一
部が置換されたり、欠失したり、または挿入されており
、ときには塩基配列・の変化はあってもアミノ酸配列そ
のものは全く変わらない場合もある。従って、バチルス
・スフエリカス以外の他の種から採取したビオチン合成
酵素をコードするDNAの塩基配列と、その配列から演
えきできるアミノ酸配列は、第5図の塩基配列やアミノ
酸配列と若干異なることもありうる。熱論、このDNA
断片のアミノ酸配列や塩基配列を人為的に変更する場合
もありえる。具体的には後記実施例6に示すごとく、開
始配列GTGを開始配列ATGとする場合などであるが
、いずれの場合においてもDNA断片中にコードされる
ポリペプチドがビオチン合成酵素として実質的に同一の
機能する範囲において、修飾されたもの、即ち、アミノ
酸配列や塩基配列が置換、挿入、欠失する場合も本発明
に含まれる。変更の限界は必ずしも一様ではないが、第
5図の塩基配列とハイブリダイズするものであればビオ
チン合成酵素として機能するものと予想される。p369.1984). In these examples, some amino acids have been substituted, deleted, or inserted, and in some cases, even though the base sequence has changed, the amino acid sequence itself has not changed at all. Therefore, the base sequence of DNA encoding biotin synthase collected from species other than Bacillus sphaericus and the amino acid sequence that can be determined from that sequence may differ slightly from the base sequence and amino acid sequence shown in Figure 5. sell. Passionate, this DNA
It is also possible that the amino acid sequence or base sequence of the fragment may be artificially changed. Specifically, as shown in Example 6 below, the initiation sequence GTG is used as the initiation sequence ATG, but in any case, the polypeptide encoded in the DNA fragment is substantially the same as biotin synthase. Modifications, ie, substitutions, insertions, or deletions of amino acid sequences or base sequences, are also included in the present invention. Although the limits of modification are not necessarily uniform, it is expected that anything that hybridizes with the base sequence shown in FIG. 5 will function as a biotin synthase.
本発明において用いられる組換えベクターの宿主として
は、エシェリヒアφコリなどのエシェリヒア属細菌、バ
チルス・サチルス、バチルス・スフエリカスな′どのバ
チルス属細菌、あるいはシュードモナス・プチダ、シュ
ードモナス・アルギノーザなどのシュードモナス属細菌
などを用いることができる。Hosts for the recombinant vectors used in the present invention include bacteria of the genus Escherichia such as Escherichia φ coli, bacteria of the genus Bacillus such as Bacillus subtilis and Bacillus sphaericus, or bacteria of the genus Pseudomonas such as Pseudomonas putida and Pseudomonas aeruginosa. can be used.
これら宿主を形質転換(又は形質導入)してビオチオン
産生能に優れた形質転換体を得るためには、前述の如く
、宿主細菌中で複製可能であることが必要であることに
加え、ビオチン生合成反応に関与する遺伝情報をコード
したDNAは、宿主細菌中で機能しうるプロモーターの
支配下にある形態で組み込まれている必要がある。プロ
モータ−は上記DNAの上流に組み込まれるのであるが
、DNAに近接した距離に存在することが好ましく、具
体的には300塩基以内、更に好ましくは150塩基以
内に組み込まれる。In order to transform (or transduce) these hosts and obtain transformants with excellent biothion production ability, in addition to being able to replicate in the host bacteria as described above, biotin production is required. DNA encoding genetic information involved in the synthetic reaction must be integrated under the control of a promoter that can function in the host bacterium. The promoter is incorporated upstream of the DNA, preferably within close proximity to the DNA, specifically within 300 bases, more preferably within 150 bases.
プロモーターの支配下で該DNAを含む組換えプラスミ
ドベクターは次のような手順により調製される。例えば
、pssoi、pSBO3、DSB16、I)SB10
3などを始めとする該DNAを含むプラスミドから該D
NAを含む領域を制限酵素により切断し、例えばTr・
pプロモーターを利用する場合にはpDR720(Ge
ne20゜231 (1982))のプロモーター配列
の下流にこの切断されたDNAを挿入すれば良い。宿主
エシェリヒア属細菌についてはエシェリヒア・コリC6
00、同JM103.同MC169、CAGl 138
.JE8476、GC4670゜AB1899、JE8
475、GW5229など遺伝子工学分野で多用される
細菌はむろんのこと、自然界から新たに分離された菌株
でも既存の培養菌株でもよく、また、これらの菌株を通
常の微生物突然変異誘発法で処理することによって得ら
れた菌株でも良いが、特にMCl69など菌体内プロテ
アーゼ活性の弱い大腸菌が賞月される。こうして得られ
る組換えベクターの例として第6図に示されるpsB3
01が挙げられ、Trpプロモーターの支配下にそれと
近接してビオチン合成酵素をコードするDNAが組み込
まれていることが理解できる。A recombinant plasmid vector containing the DNA under the control of a promoter is prepared by the following procedure. For example, pssoi, pSBO3, DSB16, I) SB10
From the plasmid containing the DNA such as 3 etc.
The region containing NA is cut with a restriction enzyme, for example, Tr.
When using the p promoter, pDR720 (Ge
This cut DNA may be inserted downstream of the promoter sequence of ne20°231 (1982)). For the host Escherichia bacteria, Escherichia coli C6
00, same JM103. Same MC169, CAGl 138
.. JE8476, GC4670゜AB1899, JE8
Not only bacteria frequently used in the field of genetic engineering such as GW5229 and GW5229, but also strains newly isolated from nature or existing cultured strains may be used, and these strains can be treated with ordinary microbial mutagenesis methods. E. coli strains with weak intracellular protease activity, such as MCl69, are particularly preferred. As an example of the recombinant vector thus obtained, psB3 is shown in FIG.
01, and it can be seen that the DNA encoding biotin synthase is integrated under the control of the Trp promoter and adjacent thereto.
また、宿主をバチルス属細菌とする場合には既に述べた
如くプロモーターとしては例えばバチルス属細菌で一般
的に機能すると考えられるバチルス・リケニホルミスや
バチルス・ステアロサーモフィラスのα−アミラーゼ・
プロモーターなどを利用することができる。また、これ
らプロモーターに前記DNAを接続する場合、第5図に
示すDNA断片中の翻訳開始コドンGTG配列を含む5
′側配列を当該プロモーターの3′側配列と同一にする
ために、実施例6に示すごとく合成リンカ−などを使用
しても良い。もちろん、バチルス属細菌を宿主とする場
合には、完成した組換えベフタ−が当該宿主の中で複製
できるものである必要があり、そのためには当該ベクタ
ーの一部にpLJBl 10などバチルス属細菌で一般
的に複製可能と考えられるプラスミドの複製開始領域が
含まれていなければならない。In addition, when the host is a bacterium of the genus Bacillus, the promoter may be, for example, α-amylase of Bacillus licheniformis or Bacillus stearothermophilus, which is thought to generally function in bacteria of the genus Bacillus.
You can use promoters, etc. In addition, when connecting the above-mentioned DNA to these promoters, the DNA fragment containing the translation initiation codon GTG sequence shown in FIG.
In order to make the 3' sequence identical to the 3' sequence of the promoter, a synthetic linker or the like may be used as shown in Example 6. Of course, when using a Bacillus bacterium as a host, the completed recombinant vector must be able to replicate in the host, and for this, a part of the vector must contain a Bacillus bacterium such as pLJBl 10. It must contain the replication initiation region of a plasmid that is generally considered to be capable of replication.
宿主バチルス属細菌に関して言えば遺伝子工学分野で多
用されるバチルス・サチルスに分類される細菌はむろん
のこと、ビオチン生合成反応に関与する遺伝情報、例え
ば同゛物質合成酵素をコードするDNAを採取する目的
に用いることのできるバチルス・スフエリカスに属する
ビオチン生産菌なではすべて本発明の目的に使用するこ
とができる。こうして得られる組換えベクターの例とし
ては第8図に示されるpBHB13が挙げられる。As for the host bacteria of the genus Bacillus, of course bacteria classified as Bacillus subtilis, which are often used in the field of genetic engineering, are collected, as well as genetic information involved in the biotin biosynthesis reaction, such as DNA encoding the same substance synthase. All biotin-producing bacteria belonging to Bacillus sphaericus that can be used for the purpose of the present invention can be used for the purpose of the present invention. An example of the recombinant vector thus obtained is pBHB13 shown in FIG.
このベクターはバチルス・リケニホルミス由来のα−ア
ミラーゼ・プロモーターの支配下にピオチン合成酵素を
コードするDNAが組み込まれており、しかもpUBl
loの複製開始領域をもつことが理解できる。This vector has a DNA encoding pyotin synthase integrated under the control of the α-amylase promoter derived from Bacillus licheniformis, and pUBl
It can be understood that this has a lo replication initiation region.
同様に、宿主をシュードモナス属細菌とする場合には、
該プロモーターとしてはカテコール−2゜3−オキシゲ
ナーゼ・プロモーターなどを利用し、組換えベクターの
一部にプラスミドR8F1010とその誘導体[イン・
ブラスミズ・オブ・メディカル、エンバイロナメンタル
・アンド・コマーシャル・インボータンス(In Pl
asmids ofMedical、 Environ
mental and CommercialInpo
rtance )、 p411.1979年]の複製開
始領域を含ませれば良い。Similarly, when the host is a Pseudomonas bacterium,
A catechol-2゜3-oxygenase promoter or the like is used as the promoter, and plasmid R8F1010 and its derivative [in.
Blasmes of Medical, Environmental and Commercial Invoices (In Pl.
asmids of Medical, Environ
mental and CommercialInpo
rtance), p411.1979].
本発明においては、以上に述べた方法で得られる組換え
ベクターを用いてそれぞれ対応する宿主菌を形質転換し
形質転換体を得るわけであるが、その際採用する形質転
換方法については、エシェリヒア属細菌、バチルス属細
菌、シュードモナス属細菌のそれぞれに応じた常法に従
えば良く、例えばバチルス属細菌バチルス・スフエリカ
スを形質転換する場合には、ジャーナル・オブ・ジェネ
ラル・マイクロバイオロジー130.203(1984
)記載の方法に準じて形質転換を行えば良い。In the present invention, the recombinant vectors obtained by the method described above are used to transform the corresponding host bacteria to obtain transformants. For example, when transforming Bacillus sphaericus, the method described in Journal of General Microbiology 130.203 (1984
Transformation may be performed according to the method described in ).
本発明においては、このようにして得られた形質転換体
を培養しビオチンを産生させ、産生じたビオチンを分離
・精製するビオチンの製造法もまた提供される。ビオチ
ンの産生にあたっては前記組換えベクターを用いて形質
転換しようとする宿主菌体がデスチオビオチン生産能を
有するか否かによって、培養時に使用する培地に添加す
るビオチン前駆体が異なってくる。例えばデスチオビオ
チン生産能を実質的に有しないエシェリヒア属細菌をp
sB301で形質転換した形質転換体を培養してビオチ
ンを製造しようとする場合には実施例7に示すように培
地、にデスチオビオチンを添加する必要がある。一方、
バチルス・スフエリカス1FO3525やバチルス・ス
フエリカスNCl89370などのごときビメリン酸や
アゼライン酸の、゛ようなデスチオビオチン前駆体を資
化してデスチオビオチンを生産することのできる細菌を
宿主とする場合には、必ずしもデスチオビオチンを添加
する必要がなく、デスチオビオチン前駆体としてのビメ
リン酸やアゼライン酸を培地に添加するだけでも良い。The present invention also provides a method for producing biotin, which involves culturing the transformant thus obtained to produce biotin, and separating and purifying the produced biotin. When producing biotin, the biotin precursor to be added to the medium used during culture differs depending on whether the host cell to be transformed using the recombinant vector has the ability to produce desthiobiotin. For example, if a bacterium of the genus Escherichia that does not substantially have the ability to produce desthiobiotin is
When producing biotin by culturing a transformant transformed with sB301, it is necessary to add desthiobiotin to the medium as shown in Example 7. on the other hand,
When using as a host bacteria such as Bacillus sphaericus 1FO3525 and Bacillus sphaericus NCl89370, which can assimilate desthiobiotin precursors such as bimelic acid and azelaic acid to produce desthiobiotin, There is no need to add desthiobiotin, and it is sufficient to simply add vimelic acid or azelaic acid as a desthiobiotin precursor to the medium.
デスチオビオチンやその前駆体の添加量はとくに制限さ
れず、宿主菌体のビオチン産生能に応じて適宜選択すれ
ばよい。The amount of desthiobiotin or its precursor to be added is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the biotin-producing ability of the host cell.
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でも使用可能である。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、マンドース、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る。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
、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、脱脂大豆粕やその消化物などの天然
有機窒素源などが使用可能である。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
。さらに無機物としては、燐酸第一水素カリウム、燐酸
第二カリウム、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、硫酸銅、塩化マ
ンガン、塩化コバルト、モリブデン酸アンモニウム、硫
酸などが使用で、きる。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, mandose, mannose, starch, starch hydrolyzate, and molasses can be used. Nitrogen sources include ammonia, various inorganic and organic ammonium salts such as ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium sulfate, ammonium carbonate, and ammonium acetate, meat extract, yeast extract, corn staple liquor, casein hydrolyzate, and defatted soybean meal. Natural organic nitrogen sources such as carbon dioxide and its digested products can be used. Many natural organic nitrogen sources can be both nitrogen and carbon sources. Furthermore, inorganic substances used include potassium hydrogen phosphate, dipotassium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, calcium chloride, zinc chloride, copper sulfate, manganese chloride, cobalt chloride, ammonium molybdate, and sulfuric acid. can.
また、造成された微生物に抗菌薬剤耐性が付与されてい
る場合には、該当する抗菌剤を培地に添加することによ
り、微生物の所有する抗菌薬剤耐性をマーカーとするプ
ラスミドDNAの脱落を防止するとともに汚染菌の混入
を防ぐことができる。In addition, if the created microorganism is endowed with antibacterial drug resistance, by adding the corresponding antibacterial agent to the culture medium, it is possible to prevent the plasmid DNA that has the antibacterial drug resistance possessed by the microorganism from being shed as a marker. Contamination with contaminating bacteria can be prevented.
さらにデスチオビオチン前駆体からビオチンを主台・成
する過程において一部もしく全部の反応が培地中のビオ
チンによって抑制される場合は、ビオチンを除去した培
地を使うことが好ましい。またビオチンによるフィード
バックレブレツション作用を回避するために、デスチオ
ビオチン前駆体の添加を菌体の対数増殖期の末期に行う
ことが好ましい(特公昭61−3295’9参照)。Furthermore, if part or all of the reaction in the process of forming biotin from the desthiobiotin precursor is inhibited by biotin in the medium, it is preferable to use a medium from which biotin has been removed. Furthermore, in order to avoid the feedback repression effect caused by biotin, it is preferable to add the desthiobiotin precursor at the end of the logarithmic growth phase of the bacterial cells (see Japanese Patent Publication No. 61-3295'9).
培養は振盪培養あるいは通気攪拌培養などの好気的条件
下で行うのが好ましく、通常20〜45℃で1日から5
日程度行なわれる・。・その際、ビオチン合成酵素遺伝
子を転写するプロモーターが、適度に働く条件が必要で
あり、例えばエシェリヒア属細菌においてTrp・プロ
モーターを用いる場合には・インドールアクリル酸を添
加することにより、プロモーターの転写活性を誘導する
こと・ができる。Cultivation is preferably carried out under aerobic conditions such as shaking culture or aerated agitation culture, usually at 20 to 45°C for 1 to 5 days.
It will be held for about a day.・In this case, conditions are required for the promoter that transcribes the biotin synthase gene to function appropriately. For example, when using the Trp promoter in Escherichia bacteria, ・By adding indole acrylic acid, the transcriptional activity of the promoter can be increased. It is possible to induce
(発明の効果)
かくして本発明によれば、ビオチン産生能を有するバチ
ルス属細菌由□来のビオチン合成酵素をコードするDN
A断片が提供され、そのDNA断片を組み込んだ組換え
ベクターで細菌を形質転換(・または形質導入)するこ
とにより、ビオチン産生能に優れた細菌を得ることがで
き、さらにそれら細菌を培養して効率よくビオチンを製
造する方法が提供されることになる。(Effects of the Invention) Thus, according to the present invention, a DN encoding a biotin synthase derived from a Bacillus bacterium having biotin-producing ability.
By providing the A fragment and transforming (or transducing) bacteria with a recombinant vector incorporating the DNA fragment, bacteria with excellent biotin-producing ability can be obtained, and these bacteria can be further cultured. A method for efficiently producing biotin will be provided.
(実施例)
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する
。(Example) The present invention will be described in more detail with reference to Examples below.
実施例1.9
(1)全DNA断片の調製
バチルス争スフエリカスIFO3525のアクヂチアジ
ン酸及び5−(2−チエニル)−吉草酸併用耐性株(F
ERM BP−1098)を11のLB培地(バクト
ドリプトン1%、イーストイクストラクト0.5%、N
aCJ!1%、グルコース0.1%:pH7,5に調整
)中28℃で約5時間振盪培養を行ない、対数増殖期に
菌体を遠心分離により集めた。この菌体からフェノール
法[バイオケミ・バイオフイズ・アクタ(Bioche
m。Example 1.9 (1) Preparation of total DNA fragments Bacillus sphaericus IFO3525 resistant strain in combination with aquithiazine acid and 5-(2-thienyl)-valeric acid (F
ERM BP-1098) and 11 LB medium (Bactodryptone 1%, Yeast Extract 0.5%, N
aCJ! 1% glucose, 0.1% glucose (adjusted to pH 7.5), shaking culture was carried out at 28° C. for about 5 hours, and the bacterial cells were collected by centrifugation in the logarithmic growth phase. From this bacterial cell, the phenol method [Biochem Biophys Acta (Bioche
m.
B111)he’s、 Acta) L2.619〜.
1973年1により全DNAを抽出、I!製し、最終的
に全DNA3.OIRgを得た。B111) he's, Acta) L2.619~.
Total DNA was extracted by 1 in 1973, I! Finally, total DNA3. OIRg was obtained.
得られた全DNA500μqをとり、制限エンドヌクレ
アーゼMboIを加え、37℃、30分間反応させて部
分的に切断し、次いで反応物をアガロースゲル電気泳動
にかけ、約4kbから約10kbのDNA断片を回収し
た。500 μq of the obtained total DNA was taken, restriction endonuclease MboI was added, and the reaction mixture was allowed to react at 37°C for 30 minutes to partially cleave it.Then, the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis, and DNA fragments ranging from about 4 kb to about 10 kb were recovered. .
(2) ベクターpBR322の切断アンピシリン耐
性、テトラサイクリン耐性をマーカーとしてもつpBR
322(市販品、ファルマシア社Ia)を制限エンドヌ
クレアーゼ3μmHIで完全分解せしめた後、アルカリ
ホスファターゼで処理した。(2) Cleavage of vector pBR322 pBR with ampicillin resistance and tetracycline resistance as markers
322 (commercial product, Pharmacia Ia) was completely degraded with restriction endonuclease 3 μm HI, and then treated with alkaline phosphatase.
(3)再結合反応
(1)テ調製しりD N A断片(0,1μg)および
(2)でm製した開裂されたpBR322(0,1μ9
)を10mHMO(、J! 、1118 ATPお
よび10118デチオスレイトールを含むpH7,4の
50IllHトリス−塩酸中でT4DNAリガーゼ0.
3単位と共に混合し、4℃で一晩反応させることによっ
てDNA断片をI)BR322に組込んだハイブリッド
プラスミドを得た。(3) Recombination reaction (1) The prepared DNA fragment (0.1 μg) and the cleaved pBR322 (0.1 μg) prepared in (2)
) with 10 m HMO (, J!, T4 DNA ligase 0.0.
A hybrid plasmid in which the DNA fragment was integrated into I) BR322 was obtained by mixing with 3 units and reacting overnight at 4°C.
(4) ハイブリッドプラスミドの大腸菌への導入エ
シェリヒア・コリ[)Hl [モレキュラー・クローニ
ング・ア・ラボラトリイ・マニュアル(Nolecul
ar Cloning A、Laboratory
Manual ) p 。(4) Introduction of hybrid plasmid into Escherichia coli [)Hl [Molecular Cloning A Laboratory Manual (Nolecul)]
ar Cloning A, Laboratory
Manual) p.
505.1982年]を100aeのφ培地(イースト
イクストラクト0.5%、バクトドリプトン2%、MG
SO40,5%:EIH7,6に調整)中37℃で約5
時間振盪培養今行ない、対数増殖期に菌体を遠心分、W
tにより集めた。この菌体をtfb I液(30111
8酢酸カリウム、100mMRbCj!、10mHCa
CJ!2.50mMMnCJ 、15%グリセリン:
pH5,8に調整)401dで洗浄し、得られた菌体を
trb m液(10mHMOP8.75mHCaCj!
2.10mMRbCオ、15%グリセリン;pH6,5
に調整)10mに懸濁し、0℃で90分間静置し、許容
(コンピテント)細胞とした。505.1982] in 100 ae of φ medium (yeast extract 0.5%, Bactodrypton 2%, MG
SO40.5%: adjusted to EIH7.6) at 37℃ about 5
Perform a shaking culture for a period of time, centrifuge the bacterial cells during the logarithmic growth phase, and
Collected by t. This bacterial cell was treated with TFB I solution (30111
8 Potassium acetate, 100mMRbCj! , 10 mHCa
CJ! 2.50mMnCJ, 15% glycerin:
Adjust the pH to 5.8) and wash with 401d, and wash the resulting bacterial cells with trb m solution (10mHMOP8.75mHCaCj!).
2.10mMRbCO, 15% glycerin; pH 6.5
(adjusted to) 10 m and left at 0° C. for 90 minutes to obtain competent cells.
この許容細胞懸濁液0.2mに(3)で得たハイブリッ
ドプラスミド0.1μjを加えて0℃で30分間静置し
た。42℃で90秒間保った後、φ培地0.8#d!を
加えて37℃で1時間培養したのち、この培養液0.1
−を100μSF/meアンピシリンを含むLB培地の
1.5%寒天培地に塗抹し、37℃にて一晩培養した。0.1 μj of the hybrid plasmid obtained in (3) was added to 0.2 m of this permissive cell suspension and allowed to stand at 0° C. for 30 minutes. After keeping at 42°C for 90 seconds, φ medium 0.8#d! was added and cultured at 37°C for 1 hour, and 0.1
- was spread on a 1.5% agar medium of LB medium containing 100 μSF/me ampicillin, and cultured overnight at 37°C.
次いで、出現したコロニー約2.50011爪楊枝で釣
菌し、15μg/Idlテトラサイクリンを含むLB培
地の1.5%寒天培地に植菌し、37℃にて一晩培養し
た。これより、アンピシリンを含む培地上にて生育可、
能であり、テトラサイクリ−33−:
ンを含む培地上では生育不可能なアンピシリン耐性、テ
トラサイクリン感受性株約1000株を得た。Next, about 2.50011 colonies that appeared were picked with a toothpick, inoculated onto a 1.5% agar medium of LB medium containing 15 μg/Idl tetracycline, and cultured at 37° C. overnight. From this, it can be grown on a medium containing ampicillin.
Approximately 1,000 ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive strains, which were able to grow on a medium containing tetracycline-33-, were obtained.
(5) ハイブリッドブラスミ1ド♀単離かくして得
られたアンピシリン耐性、テトラサイクリン感受性株を
5つのグループに分け(その各グループは約200の異
なるハイブリッドプラスミドを含む)、50μ9のアン
ピシリンを含むLB培地50d中で37℃で一晩振盪竺
養を行ない、遠心分離により菌体を集めた。この菌体か
らビルンボイム(Birnboim)とドーリ−(Do
ly)の方法[ヌクレイツク・アシド・リサーチ(Nu
cleic Ac1d Res、 > 7.1513〜
. (1979)]によりプラスミドDNAを抽出し
た。このようにして得られたプラスミドDNAは、ベク
ターであるpBR322にバチルス・スフエリカスIF
Q3525より得た様々なりNA断片が挿入されたもの
であり、このハイブリッドプラスミドDNA群における
挿入DNA断片の平均鎖長は約6kbであった。(5) Isolation of hybrid plasmids 1 The thus obtained ampicillin-resistant, tetracycline-sensitive strains were divided into 5 groups (each group containing about 200 different hybrid plasmids) and incubated in 50 d of LB medium containing 50 μ9 of ampicillin. The cells were incubated with shaking at 37° C. overnight, and the bacterial cells were collected by centrifugation. From this bacterial body, Birnboim and Dory
ly) method [Nucreitsk Acid Research (Nu
cleic Ac1d Res, > 7.1513~
.. (1979)] to extract plasmid DNA. The plasmid DNA thus obtained was added to the vector pBR322 with Bacillus sphaericus IF.
Various NA fragments obtained from Q3525 were inserted, and the average length of the inserted DNA fragments in this hybrid plasmid DNA group was about 6 kb.
(6) ビオチン要求性大腸菌へのハイブリッドプラ
スミドの導入
エシェリヒア・コリC600からパイ(Pai )とり
ヒシュタイン(Lichstein )の方法[ジャー
ナル・オブ・バクテリオロジー(J、 Bacteri
ol )94、p1930.1967年]に準じてN−
メチル−N’ −ニトロ−N−ニトロソグアニジンで変
異誘導処理し、デスチオビオチン(DTB)からビオチ
ンへの生合成能を欠失した変異株エシェリヒア・コリに
3を得た。これを1001111!のLB培地中37℃
で約2時開平振盪培養し、対□数増殖期に菌体を遠心分
離により集めた。この菌体をクシュナ−(Kushne
r )の方法[ジエネテイツク・エンジニアリング(a
enetic Enoineerina ) p 。(6) Introduction of hybrid plasmid into biotin-auxotrophic E. coli Escherichia coli C600 to Pai and Lichstein's method [Journal of Bacteriology (J, Bacteri.
ol) 94, p1930.1967] N-
A mutant strain of Escherichia coli lacking the ability to biosynthesize desthiobiotin (DTB) to biotin was obtained by mutation induction treatment with methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine. This is 1001111! in LB medium at 37°C
The cells were cultured with open shaking for about 2 hours, and the cells were collected by centrifugation at the logarithmic growth phase. This bacterial body is called Kushner.
r) method [Genetics Engineering (a
enetic Enoineerina) p.
17.1978年]により許容細胞とした。17.1978] and were considered permissive cells.
次に(5)で得たハイブリッドプラスミドDNA群を各
グループごとに0.1μ9ずつ上記許容細胞懸濁液0.
2dに加えて0℃で30分門静置した。Next, the hybrid plasmid DNA group obtained in (5) was added to each group by 0.1μ9 of the above permissive cell suspension.
In addition to 2 d, the tube was allowed to stand at 0°C for 30 minutes.
43.5℃で30秒間保った後、LB培地1.8−を加
えて37℃で1時間培養したのち、遠心分離によって集
菌した。この菌体をo、85%NaCfで2回洗浄した
後、o、85%NaCf111dに懸濁した。次に菌体
懸濁液0.1dを50μg/Idアンピシリンを含むO
A培地[グリセリン2%、カザミノII(ビタミンフリ
゛−)1%、K2 HP’040.2%、KH2PO4
0,1%、MGSO4・7H200,005%、
FeSO4・7H200,001%、
MnSO4−4〜6820 0.001%、チアミン塩
酸塩0.00001%]の1.5%寒天培地に塗抹し、
37℃にて二晩培養した。生じた2つのコロニーはアン
ピシリン耐性、ビオチン非要求性であり、かくして目的
とするビオチンの生合成に関与する遺伝情報を担うDN
Aを組込んだハイブリッドプラスミドによる形質転換株
2株を得た。After keeping at 43.5°C for 30 seconds, LB medium 1.8- was added and cultured at 37°C for 1 hour, followed by centrifugation to collect bacteria. After washing the bacterial cells twice with 85% NaCf, they were suspended in 85% NaCf111d. Next, 0.1 d of the bacterial cell suspension was added to O containing 50 μg/Id ampicillin.
A medium [glycerin 2%, Casamino II (vitamin free) 1%, K2 HP'040.2%, KH2PO4
0.1%, MGSO4.7H200,005%, FeSO4.7H200,001%, MnSO4-4-6820 0.001%, thiamine hydrochloride 0.00001%] on a 1.5% agar medium,
The cells were cultured at 37°C for two nights. The two colonies that emerged were ampicillin resistant and non-biotin auxotrophic, thus containing DNA carrying genetic information involved in the biosynthesis of biotin.
Two transformed strains using the hybrid plasmid incorporating A were obtained.
(7) ハイブリッドプラスミドの解析(6)で得ら
れた形質転換株2株を50μ9/rdアンピシリンを含
むCA培地5#Il!中で一晩振盪培養して遠心分離で
集菌後、前述のビルンボイムとド一り−の方法によりハ
イブリッドプラスミドDNAを抽出した。(7) Hybrid plasmid analysis The two transformants obtained in (6) were placed in CA medium 5#Il! containing 50μ9/rd ampicillin! After culturing with shaking overnight in a microcentrifuge and collecting bacteria by centrifugation, hybrid plasmid DNA was extracted by the method of Birnboim and Doll, described above.
それぞれの株から得られたハイブリッドプラスミドDN
Aは、共に全鎖長的12.5kbであり、約8.2kb
のDNA断片が挿入されていた。この2つのハイブリッ
ドプラスミドDNAについて、各種の制限エンドヌクレ
アーゼ(BamHI、)1indl[[、PStI、E
coRI、3aj!I)による切断パターンを作成し比
較したところ、まったく同一のパターンを有しているこ
とから2つのハイブリッドプラスミドDNAは同一のも
のであることが判明した。なお、このハイブリッドプラ
スミドはBQJ!II、xhO工、KDnIによる切断
点を有していないことも確認された。このハイブリッド
プラスミドDNAをI)SBOlと命名し、その制限エ
ンドヌクレアーゼ切断地図を第1図に示す。なお、第1
図中の数字はbpの概略値を示したものである。Hybrid plasmid DNA obtained from each strain
A has a total chain length of 12.5 kb, approximately 8.2 kb
A DNA fragment was inserted. For these two hybrid plasmid DNAs, various restriction endonucleases (BamHI, )1indl[[, PStI, E
coRI, 3aj! When cleavage patterns according to I) were prepared and compared, it was found that the two hybrid plasmid DNAs were identical because they had exactly the same patterns. Furthermore, this hybrid plasmid is BQJ! It was also confirmed that there were no cut points caused by II, xhO, or KDnI. This hybrid plasmid DNA was named I) SBO1, and its restriction endonuclease cleavage map is shown in FIG. In addition, the first
The numbers in the figure indicate approximate values of bp.
次にpsBO1プラスミドDNAに挿入されているDN
A断片がバチルス・スフエリカスIFO3525のDN
A断片であることを証明する為に、サザン・ハイブリダ
イゼーションを行なった。まず、(1)で抽出、精製し
た全DNAを制限エンドヌクレアーゼEcoRIで切断
せしめたのち、生成物をアガロースゲル電気泳動にかけ
、サザン(5outhern)の方法[ジャーナル・オ
ブ・モレキュラ・バイオロジー(J、Ho1. Rio
t、) 98 、1) 503.1975年]によりニ
ド0セルO−スフイルターに移行した。これとは別にp
$801プラスミドDNA1μびを Pにより標識して
プローブDNAとした。調製はリグビー(Riaby
)らの方法[ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオ
ロジー(J、Ho1. Biol ) 113. p2
37.1977年]に従ってニックトランスレージジョ
ンにより行ない、114X10 CDm/μ9DNA
の比活性を有するプローブDNAを得た。このプローブ
DNA0.1μグを使用して、先に用意したニトロセル
ロースフィルターに対して以下の手順に従いハイブリダ
イゼーションを行なった。まずフィルターとSSC(0
,15MNaCJ!。Next, the DNA inserted into psBO1 plasmid DNA
Fragment A is the DN of Bacillus sphaericus IFO3525
Southern hybridization was performed to prove that it was an A fragment. First, the total DNA extracted and purified in (1) was cleaved with restriction endonuclease EcoRI, and the product was subjected to agarose gel electrophoresis using the Southern method [Journal of Molecular Biology (J. Ho1. Rio
t,) 98, 1) 503.1975], it was transferred to Nido 0 Cell O-Sfilter. Apart from this p
One micrometer of $801 plasmid DNA was labeled with P and used as probe DNA. Preparation is by Riaby
) et al. [Journal of Molecular Biology (J, Ho1. Biol) 113. p2
114X10 CDm/μ9 DNA by nick translation according to [37.1977]
A probe DNA having a specific activity of . Using 0.1 μg of this probe DNA, hybridization was performed on the previously prepared nitrocellulose filter according to the following procedure. First, filter and SSC (0
, 15MNaCJ! .
0.015Mクエン酸ナトリウム)の6倍濃縮液とoe
nhardt液(0,02%ウシ血清アルブミン、0.
02%ポリビニールピロリドン、0.02%フィコール
)からなる予備的ハイブリダイゼーションバッファー2
0dに熱処理したサケ精子DNAを20μg/lli!
となるように加えて得られた混液とを用い65℃で4時
間予備的ハイブリダイゼーションを行なった。その後、
SSCの6倍濃縮液とDenhardt液、0.5%S
DSからなるハイブリダイゼーションバッファー20m
に熱処理したサケ精子DNAを50μ9/rdとなるよ
うに加え、熱処理したプローブDNA0.1μ9を更に
加えて、67℃で1晩ハイブリダイゼーシヨンした。次
いでフィルターをハイブリダイゼーションバッファーで
よく洗い、更にSSCの6倍濃縮液中65℃で30分間
洗い、SSCの2倍濃縮液中65℃で30分間洗い、こ
れを2回繰返した後風乾後オートラジオグラフィーした
。この結果、全DNA中にこのプローブDNAに対して
反応する断片があることが11認され、pSBO1プラ
スミドDNA中の約8.2kb挿入DNA断片はバチル
ス・スフエリカスIFO3525のDNA断片であるこ
とが証明された。0.015M sodium citrate) 6x concentrate and oe
nhardt solution (0.02% bovine serum albumin, 0.02% bovine serum albumin,
Preliminary hybridization buffer 2 consisting of 0.02% polyvinyl pyrrolidone, 0.02% Ficoll)
20μg/lli of salmon sperm DNA heat-treated to 0d!
Preliminary hybridization was carried out at 65° C. for 4 hours using the resulting mixture. after that,
6x concentrated solution of SSC and Denhardt solution, 0.5% S
20m hybridization buffer consisting of DS
Heat-treated salmon sperm DNA was added to the solution at a concentration of 50 μ9/rd, 0.1 μ9 of heat-treated probe DNA was further added, and hybridization was carried out at 67° C. overnight. The filter was then thoroughly washed with hybridization buffer, further washed in a 6x concentrated solution of SSC at 65°C for 30 minutes, and washed in a 2x concentrated solution of SSC at 65°C for 30 minutes, repeated twice, air-dried, and autoradiated. I graphed it. As a result, it was confirmed that there was a fragment that reacted with this probe DNA in all the DNA, and the approximately 8.2 kb inserted DNA fragment in the pSBO1 plasmid DNA was proved to be a DNA fragment of Bacillus sphaericus IFO3525. Ta.
一方、エシェリヒア・コリのビオチンオペロンをプロー
ブとしてギブス(Gibbs )らの方法[プロシーデ
ィング・オブ・ナショナル・アカデミツクφサイエンス
・イン・U S A (Proc、 Natl。On the other hand, using the Escherichia coli biotin operon as a probe, the method of Gibbs et al. [Proceedings of National Academy of Sciences in USA (Proc, Natl.
Acad、 Sci、 USA)迂ユ、p3365.1
984年]に従って、バチルス・スフエリカスI FO
3525全[)NAのEcoR工切5Ili片に対し、
サザン・ハイブリダイゼーションを実施したが、DNA
間に相補性があればハイブリダイズする条件下でもハイ
ブリダイズしなかったので、エシェリヒア・コリのビオ
チンオペロンとバチルス・スフエリカスのDNAとの間
では相補性が極めて低い事、それ故1)SBOlの挿入
DNA断片はエシェリヒア・コリのものとは大きく異な
る事が判明した。Acad, Sci, USA), p3365.1
984], Bacillus sphaericus I FO
For 3525 full [)NA EcoR cutting 5Ili piece,
Southern hybridization was performed, but the DNA
They did not hybridize even under the conditions under which hybridization would occur if there was complementarity between them. Therefore, the complementarity between the biotin operon of Escherichia coli and the DNA of Bacillus sphaericus is extremely low. Therefore, 1) insertion of SBO1. The DNA fragment turned out to be very different from that of Escherichia coli.
(8)形質転換の再現性の確認
1)SBO1プラスミドDNAを用いて(6)で述べた
方法によりエシェリヒア・コリに3を再度形質= 40
−
転換したところ、psBOlをプラスミドとして所有す
るエシェリヒア・コリに3すべてがアンピシリン耐性、
ビオチン非要求性となった。これより、psBO1プラ
スミドDNAはエシェリヒア・コリに3のデスチオビオ
チンからビオチンへの生合成能欠失を相補しうる遺伝情
報を持ったバチルス・スフエリカスI’FO3525の
DNA断片を少なくとも所有していることが判明した。(8) Confirmation of reproducibility of transformation 1) Re-transform 3 into Escherichia coli by the method described in (6) using SBO1 plasmid DNA = 40
- When transformed, all three were ampicillin resistant to Escherichia coli carrying psBOl as a plasmid.
Biotin is not required. This indicates that psBO1 plasmid DNA possesses at least a DNA fragment of Bacillus sphaericus I'FO3525, which has genetic information that can complement Escherichia coli's lack of ability to biosynthesize desthiobiotin to biotin in 3. There was found.
このpSBO1SBO1プラスミドDNAミドとして所
有するエシェリヒア・コリに3をエシェリヒア・コリに
3 (psBOl )と命名した。なお、この菌はFE
RM BP−1099として微工研に寄託されている
。This pSBO1SBO1 plasmid DNA was named Escherichia coli 3 (psBOl). In addition, this bacterium is FE
It has been deposited with the Institute of Fine Technology as RM BP-1099.
実施例2゜
(1) ハイブリッドプラスミドの再構築実施例1で
得たpsBO1プラスミドDNAIμグな制限エンドヌ
クレアーゼEC0RIで完全分解し、得られた3種のD
NA断片の混合物1μ9を10mHMQCj!2.1+
118 ATPおよび10mHデチオスレイトールを
含むElf(7,4の50mHt−リス−塩酸中でT4
DNAリガーゼ3単位と共に混合し、4℃で一晩反応さ
せることにより再結合を行った。Example 2゜(1) Reconstruction of hybrid plasmid The psBO1 plasmid DNA obtained in Example 1 was completely digested with the restriction endonuclease EC0RI, and the three types of D
1 μ9 of the mixture of NA fragments to 10 mHMQCj! 2.1+
T4 in 50 mH t-Lis-HCl of Elf (7,4) containing 118 ATP and 10 mH dethiothreitol.
Religion was performed by mixing with 3 units of DNA ligase and reacting overnight at 4°C.
(2) ビオチン要求性大腸菌の形質転換上記のT4
DNAリガーゼによる反応混合物0.1μ9を用いるこ
と以外は実施例1の(6)と同様にしてハイブリッドプ
ラスミドによる形質転換株を得た。(2) Transformation of biotin-auxotrophic E. coli T4 described above
A transformed strain using the hybrid plasmid was obtained in the same manner as in Example 1 (6) except that 0.1 μ9 of the DNA ligase reaction mixture was used.
(3)ハイブリッドプラスミドの解析
(2)で得られた形質転換株を50μg/rdアンピシ
リンを含むCA培地5#ll!中で一晩振盪培養して遠
心分離で集菌後、前述のビルンボイムとドーリ−の方法
によりハイブリッドプラスミドDNAを抽出した。抽出
したプラスミドDNAのうち最小のものは、全鎖長的8
.8Stbであり、pSBO1SBO1プラスミドDN
A、7kbのEC0R1切断断片が欠落したものであっ
た。このハイブリッドプラスミドをpSBO3と命名し
、その制限エンドヌクレアーゼ切断地図を第2図に示す
。(3) Hybrid plasmid analysis The transformant obtained in (2) was added to 5 #ll of CA medium containing 50 μg/rd ampicillin! After culturing with shaking overnight in a microcentrifuge and collecting bacteria by centrifugation, hybrid plasmid DNA was extracted by the method of Birnboim and Doorley described above. The smallest of the extracted plasmid DNAs has a total chain length of 8
.. 8Stb, pSBO1SBO1 plasmid DNA
A, the 7 kb EC0R1 cleavage fragment was missing. This hybrid plasmid was named pSBO3, and its restriction endonuclease cleavage map is shown in FIG.
このpSBO3プラスミドDNAを所有する工シエリヒ
ア・コリに3をエシェリヒア・コリに3(psBO3)
と命名した。(FERM P−8369)。3 to Escherichia coli that owns this pSBO3 plasmid DNA (psBO3)
It was named. (FERM P-8369).
実施例3゜
(1) ハイブリッドプラスミドの再構築実施例2で
得たpsBO3プラスミドDNA3μグを制限エンドヌ
クレアーゼHi ndll[で完全分解した。これとは
別にI)BR3221μ9を制限エンドヌクレアーゼH
i ndl[[で完全分解した。次いで1)SBO3を
切断して得られた3種のDNA断片の混合物(1μg)
と開裂されたpBR322<1u9)を10mHMaC
j!2.1mHATPおよび1Qn+Hデチオスレイト
ールを含むpH7,4の50IIIMトリスー塩酸中で
T4DNAリガーゼ3単位と共に混合し、反応混合物を
調製した。これを夫々4℃で一晩反応させることによっ
てハイブリッドプラスミドを得た。Example 3 (1) Reconstruction of hybrid plasmid 3 μg of psBO3 plasmid DNA obtained in Example 2 was completely digested with restriction endonuclease Hindll. Separately, I) BR3221μ9 was added to restriction endonuclease H
Completely decomposed with indl[[. Next, 1) A mixture of three types of DNA fragments obtained by cutting SBO3 (1 μg)
pBR322<1u9) cleaved with 10 mHMaC
j! A reaction mixture was prepared by mixing with 3 units of T4 DNA ligase in 50IIIM Tris-HCl, pH 7.4, containing 2.1 mHATP and 1Qn+H dethiothreitol. A hybrid plasmid was obtained by reacting each of these overnight at 4°C.
(2) ビオチン要求性大腸菌の形質転換上記の反応
混合物1μ9を用いること以外は実施例1の(6)と同
様にしてハイブリッドプラスミドによる形質転換株を得
た。(2) Transformation of biotin-requiring Escherichia coli A transformed strain using the hybrid plasmid was obtained in the same manner as in Example 1 (6) except that 1 μ9 of the above reaction mixture was used.
(3) ハイブリッドプラスミドの解析(2)で得ら
れた形質転換株を50μg/1lEi!アンピシリンを
含むCA培地5d中で一晩振盪培養して遠心分離で集菌
後、前述のビルンボイムとドーリ−の方法によりハイブ
リッドプラスミドDNAを抽出した。抽出したプラスミ
ドDNAのうち最小のものは全鎖長的6.2kbであっ
た。このプラスミドはI)SBO3DNAの約2.0k
bh+ndm切断断片が挿入されたものであり、psB
16と命名した。その制限エンドヌクレアーゼ切断地図
は第3図に示すとうりである。(3) Hybrid plasmid analysis The transformant obtained in (2) was added at 50μg/1lEi! After overnight shaking culture in CA medium 5d containing ampicillin and harvesting by centrifugation, hybrid plasmid DNA was extracted by the method of Birnboim and Dory described above. The smallest of the extracted plasmid DNAs had a total chain length of 6.2 kb. This plasmid contains approximately 2.0k of I) SBO3 DNA.
bh+ndm cleavage fragment was inserted, and psB
It was named 16. The restriction endonuclease cleavage map is shown in FIG.
この挿入断片中に含まれるバチルス舎スフエリカスIF
03525由来のDNA断片はMboIからH+ nd
l[[までの約1.5kbであり、その詳細な制限エン
ドヌクレアーゼ切断地図は第4図に示すとうりである。Bacillus sphaericus IF contained in this inserted fragment
The DNA fragment derived from 03525 is MboI to H+ nd
The detailed restriction endonuclease cleavage map is shown in FIG. 4.
この約1.5kbDNA断片をさらに調査するためにM
13ファージを用いたメツシングらの方法[ジーン(G
ene)19.I)269.1982年。To further investigate this approximately 1.5 kb DNA fragment, M.
Metzing et al.'s method using phage 13 [Gene (G
ene)19. I) 269.1982.
サイエンス(Science ) 214. l)12
05.1981年1により配列分析を行った。その塩基
配列は第5図に示すとうりであり、MboI側の5′末
端からHindllI側の3′末端に向かって一つの大
きなオーブンリーディングフレームを保有し、具体的に
は5′末端から第282〜284番目の翻訳開始コドン
GTGに続いて332のコドンがつながっている。また
翻訳開始コドンの上流の塩基配列とバチルス・ズブチル
スについて既知の168リボゾームRNAの配列とを対
比することにより、第265〜278番目の配列がシヤ
イン−ダルガノ配列に相当することが′MI認できた。Science 214. l)12
Sequence analysis was performed according to 05.1981. Its base sequence is as shown in Figure 5, and it has one large open reading frame from the 5' end on the MboI side to the 3' end on the HindllI side, specifically from the 5' end to the 282nd 332 codons are connected following the translation initiation codon GTG at position 284. Furthermore, by comparing the nucleotide sequence upstream of the translation initiation codon with the known sequence of 168 ribosomal RNA for Bacillus subtilis, we were able to confirm that the sequence from positions 265 to 278 corresponds to the Sheain-Dalgarno sequence. .
なおpSB16プラスミドDNAを所有するエシェリヒ
ア・コリに3をエシェリヒア・コリに3(psB16)
と命名した。In addition, 3 for Escherichia coli that has pSB16 plasmid DNA and 3 for Escherichia coli (psB16)
It was named.
実施例4゜
エシェリヒア・コリに3 (DSBOl ’) 、エシ
ェリヒア・コリに3 (pSBO3) 、エシェリヒア
・コリに3 (psB16)及びpBR322をプラス
ミドとして所有するエシェリヒア・コリC600(pB
R322)の4種の菌株を、50μg/dのアンピシリ
ンと10μSF/dのDL−デスチオビオチンを含むG
P培地[グリセリン2%、プロテオース・ペプトン3%
、カザミノ酸(ビタミンフリー)0.5%、K HP
O40,1%、KCjt 0.05%、MnSO4・
、7)1 0 0.05%、MnSO4・4〜6H
O0,001%、Fe50 ・7日200.001%、
チアミン塩酸塩0.000002%、pH7,0]3−
にそれぞれ植菌し、37℃で4日間振盪培養した。Example 4 Escherichia coli C600 (pB
R322) was treated with G containing 50 μg/d ampicillin and 10 μSF/d DL-desthiobiotin.
P medium [glycerin 2%, proteose peptone 3%
, Casamino Acid (Vitamin Free) 0.5%, K HP
O40.1%, KCjt 0.05%, MnSO4・
, 7) 10 0.05%, MnSO4・4~6H
O0,001%, Fe50 ・7 days 200.001%,
Thiamine hydrochloride 0.000002%, pH 7.0]3-
The cells were each inoculated and cultured with shaking at 37°C for 4 days.
培養後、培養液1dを遠芯分離して菌体を沈殿させ、そ
の上清を試験管に移した。次いで、この上清を120℃
で30分間処理後、ラクトバシルス・ブランクラム(L
actobacillus plantarumATC
C8014)による微生物定量法により上清中に蓄積し
たビオチンを定量した。各々の菌株によるビオチンの蓄
積量を第1表に示す。After culturing, the culture solution 1d was centrifuged to precipitate the bacterial cells, and the supernatant was transferred to a test tube. Next, this supernatant was heated to 120°C.
After treatment for 30 minutes with Lactobacillus blankrum (L
actobacillus plantarumATC
Biotin accumulated in the supernatant was quantified using a microbial assay method using C8014). Table 1 shows the amount of biotin accumulated by each strain.
第1表
第1表の結果から、本発明の微生物はエシェリヒア・コ
リC600(DBR322)に比べ大量のヒオチンを培
地中に蓄積することが明らかである。From the results shown in Table 1, it is clear that the microorganism of the present invention accumulates a large amount of hyotine in the medium compared to Escherichia coli C600 (DBR322).
47 一
実施例5゜
(1)ハイブリッドプラスミドosB103の構築実施
例3で用いたpBR322に代えてアンピシリン耐性を
マーカーとしてもっ1)UO3(市販品、ファルマシア
社製)を用いること以外は実施例3と同様にして実験を
行い、pSB16の場合と同様に約2.OkbのDNA
断片を挿入した全鎖長的4.6kbのハイブリッドプラ
スミド(psB103)を得た(第6図参照)。このp
SB103によって形質転換されたエシェリヒア・コリ
に3をニジエリコア・コリに3 (pSB103)と命
名した。47 Example 5゜(1) Construction of hybrid plasmid osB103 The same procedure as Example 3 was performed except that 1) UO3 (commercial product, manufactured by Pharmacia) was used as a marker for ampicillin resistance in place of pBR322 used in Example 3. An experiment was conducted in the same manner, and approximately 2. Okb's DNA
A hybrid plasmid (psB103) with a total chain length of 4.6 kb into which the fragment had been inserted was obtained (see Figure 6). This p
Escherichia coli 3 transformed by SB103 was named E. coli 3 (pSB103).
(2) ハイブリッドプラスミドpsB301の構築
(第6図参照)
Trpオペロンのプロモーターオペレーター領域にbi
o3遺伝子を直結するために以下の操作を行った。ps
B103を制限エンドヌクレアーゼMaeIで完全分解
せしめた後、分解したDNA断片(2,0/lzg)を
30mM酢酸ナトリウム(pH4,5)、250mHN
aCj!、1mMZnS04.5%グリセロール中で8
1ヌクレア一ゼ1単位と混合し、37℃、30分間反応
させることによってDNA断片の両端末を平滑にした。(2) Construction of hybrid plasmid psB301 (see Figure 6)
The following operation was performed to directly connect the o3 gene. ps
After completely digesting B103 with restriction endonuclease MaeI, the digested DNA fragment (2,0/lzg) was dissolved in 30mM sodium acetate (pH 4,5) and 250mHN.
aCj! , 8 in 1mM ZnS0 4.5% glycerol
Both ends of the DNA fragment were made blunt by mixing with 1 unit of nuclease and reacting at 37°C for 30 minutes.
次いで反応物をアガロースゲル電気泳動にかけ、約2,
1kbのDNA断片を回収した。The reaction was then subjected to agarose gel electrophoresis for approximately 2,
A 1 kb DNA fragment was recovered.
一方Trpオペロンのプロモーターオペレーターを含み
、アンピシリン耐性をマーカーとしてもつpDR720
(市販品、ファルマ、シア社製)を制限エンドヌクレア
ーゼSmaIで完全分解せしめた後、アルカリホスファ
ターゼで処理した。On the other hand, pDR720 contains the Trp operon promoter operator and has ampicillin resistance as a marker.
(Commercial product, Pharma, manufactured by Sia) was completely digested with restriction endonuclease SmaI and then treated with alkaline phosphatase.
アガロースゲルより回収した約2.1kbのDNA断片
(0,1μg)と開裂されたpDR720(0,1μg
)を10mHMQCj! 、1mNATPおよび10
IIIMデチオスレイトールを含むDH7,4の501
118トリス−塩酸中でT4DNAリガーゼ2単位と共
に混合し、15℃で4時間反応させることによってハイ
ブリッドプラスミドを含む反応混合物を得た。Approximately 2.1 kb DNA fragment (0.1 μg) recovered from agarose gel and cleaved pDR720 (0.1 μg)
) to 10mHMQCj! , 1mNATP and 10
501 of DH7,4 containing IIIM dethiothreitol
A reaction mixture containing the hybrid plasmid was obtained by mixing with 2 units of T4 DNA ligase in 118 Tris-HCl and reacting at 15° C. for 4 hours.
この反応混合物0.2μグを用いること以外は実側1の
(6)と同様にしてハイブリッドプラスミドによる形質
転換株を得た。A transformed strain using the hybrid plasmid was obtained in the same manner as in Part 1 (6) except that 0.2 μg of this reaction mixture was used.
得られた形質転換株を50μg/dアンピシリンを含む
LB培地3d中で一晩振盪培養して遠心分離で集菌後、
ビルンボイムとドーリ−の方法によりハイブリッドプラ
スミドDNAを抽出した。The obtained transformed strain was cultured with shaking overnight in LB medium 3d containing 50 μg/d ampicillin, and the cells were collected by centrifugation.
Hybrid plasmid DNA was extracted by the method of Birnboim and Doorley.
抽出、したプラスミドDNAのうち最小のものは全鎖長
的′6.1kbであった。このプラスミドはTrpプロ
モーターの転写開始部位の約70塩基下流からバチルス
・スフエリカス由来のビオチン合成酵素遺伝子の翻訳間
・始コドンGTGが始まっていた。これをpsB301
と命名した。The smallest of the extracted plasmid DNAs had a total chain length of 6.1 kb. In this plasmid, the inter-translation start codon GTG of the biotin synthase gene derived from Bacillus sphaericus began approximately 70 bases downstream of the transcription start site of the Trp promoter. This is psB301
It was named.
マンデル(Hande l )とセガ・(旧aa)の方
法しジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(
J、Ho1.Biol、)53. p154.1970
年]に準じて、エシェリヒア・コリMC169[ジャー
ナル・オブ・バクテリオロジー、143.p852.1
980年]をpSB301で形質転換し、得られた形質
転換体をエシェリヒア・コリMC169(psB301
)と命名したわ 、実施例6゜
バチルス・リケニフオルミスのα−アミラーゼ遺伝子プ
ロモーター領域にビオチン合成酵素遺伝子を直結するた
めに以下の操作を行った。Handel and SEGA (formerly AA) method and Journal of Molecular Biology (
J, Ho1. Biol, ) 53. p154.1970
According to Escherichia Coli MC169 [Journal of Bacteriology, 143. p852.1
980] with pSB301, and the resulting transformant was transformed into Escherichia coli MC169 (psB301
), Example 6 The following operation was performed to directly link the biotin synthase gene to the α-amylase gene promoter region of Bacillus licheniformis.
(1) p B HB 10の構築
psB103を制限エンドヌクレアーゼHindl[[
で完全分解せしめた後、反応物をアガロースゲル電気泳
動にかけ、約2.0に、b(7)DNA断片を回収した
。このDNA断片2.0μグに制限エンドヌクレアーゼ
Maelを加え、45℃、10分間反応させて部分的に
切断し、次いで反応物をアガロースゲル電気泳動にかけ
、約1,2kbのDNA断片を回収した。(1) Construction of pBHB10 psB103 was purified using restriction endonuclease Hindl [
After complete digestion, the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis, and a b(7) DNA fragment of approximately 2.0 was recovered. Restriction endonuclease Mael was added to 2.0 μg of this DNA fragment, and the reaction was carried out at 45° C. for 10 minutes to partially cleave it.The reaction product was then subjected to agarose gel electrophoresis, and a DNA fragment of approximately 1.2 kb was recovered.
一方、全自動合成@ (Genet A−m、日本ゼオ
ン社製)を用いて第7図に示すごときオリゴヌクレオチ
ドのフラグメントBbOj!−1とBbQj!−2を得
た。このうち、Bboj!−1フラグメント1μ3を5
0mHt−リス塩酸(pH7,6) 、10m)4Ma
Cj!2.5mMジチオスレイトール、0.1mHスペ
ルミジン中でATPおよびT4ポリヌクレオチドカイネ
ース1単位を用いて、37℃、30分間反応させて5′
−末端の水酸基をリン酸化したのち、BbQJ!−2フ
ラグメント1μqを加え、アニ−リグさせた。On the other hand, the oligonucleotide fragment BbOj! as shown in FIG. -1 and BbQj! -2 was obtained. Among these, Bboj! -1 fragment 1μ3 to 5
0mHt-Lith hydrochloric acid (pH 7,6), 10m) 4Ma
Cj! The 5'
- After phosphorylating the terminal hydroxyl group, BbQJ! 1 μq of -2 fragment was added and annealed.
次いで、アンピシリン耐性をマーカーとしてもつI)U
Cl3(市販品、ファルマシア社製)を制限エンドヌク
レアーゼBamHIとHindl[[で完全分解せしめ
た後、アルカリホスファターゼで処理した。Next, I) U with ampicillin resistance as a marker
Cl3 (commercial product, manufactured by Pharmacia) was completely degraded with restriction endonucleases BamHI and Hindl, and then treated with alkaline phosphatase.
開裂された約2.7kbのpUcl 8DNA断片1μ
9と先にアニーリングした合成フラグメントe10mH
MOCj! 、1mHATP#にび10mHデチオス
レイトールを含むpH7,4の50mMトリス−塩酸中
でT4DNAリガーゼ2単位と共に混合し、15℃で2
時間反応させ、反応物をアガロースゲル電気泳動にかけ
、約2.7kbのDNA断片を回収した。次いで、回収
したDNA断片(0,4μg)と先に調製した約1.2
kbのDNA断片(0,015μg)を上記と同じ組成
の反応液中でT4DNAリガーゼ2単位と共に混合し、
15℃で3時間反応させた。1μ of the cleaved approximately 2.7kb pUcl8 DNA fragment
Synthetic fragment e10mH previously annealed with 9
MOCj! , 1 mHATP# was mixed with 2 units of T4 DNA ligase in 50 mM Tris-HCl, pH 7.4 containing 10 mH dethiothreitol, and incubated at 15°C for 2 hours.
After reacting for an hour, the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis, and a DNA fragment of approximately 2.7 kb was recovered. Next, the recovered DNA fragment (0.4 μg) and the previously prepared approximately 1.2
kb DNA fragment (0,015 μg) was mixed with 2 units of T4 DNA ligase in a reaction solution with the same composition as above,
The reaction was carried out at 15°C for 3 hours.
この反応混合物を用いること以外は実施例1の(6)と
同様にしてハイブリッドプラスミドによる形質転換株を
得た。A transformed strain using the hybrid plasmid was obtained in the same manner as in Example 1 (6) except that this reaction mixture was used.
得られた形質転換株を50μg/Idアンピシリンを含
むLB培地3d中て一晩振盪培養して遠心分離で集菌後
、ビルンボイムとドーリ−の方法によりハイブリッドプ
ラスミドDNAを抽出した。The obtained transformant was cultured with shaking overnight in 3 d of LB medium containing 50 μg/Id ampicillin, and after harvesting by centrifugation, hybrid plasmid DNA was extracted by the method of Birnboim and Dory.
抽出した各々のプラスミドDNAを制限エンドヌクレア
ーゼBamHIと)l i ndl[[で完全分解せし
めた後、アガロースゲル電気泳動にかけたところ、合成
りNAとバチルス・スフエリカス由来のpSBl 03
から調製した約1.2kbのDNA断片を含む約1.3
kbのDNA断片とpLICl 8由来の2.7kbの
2断片からなる約4.OkbのプラスミドDNAを得た
。これをpBH810と命名した。Each extracted plasmid DNA was completely digested with restriction endonuclease BamHI and )lindl[[, and then subjected to agarose gel electrophoresis.
Approximately 1.3 kb containing a DNA fragment of approximately 1.2 kb prepared from
Approximately 4.kb DNA fragment and two 2.7kb fragments derived from pLICl 8. Plasmid DNA of Okb was obtained. This was named pBH810.
(21D LJ C18−A Pの構築pUc18を制
限エンドヌクレアーゼNdeIで完全分解せしめた後、
開裂せしめたDNA断片(2,0μ9)を3QmH酢酸
ナトリウム(pH4,5)、250mHNaC,e、1
mMZnSO4,5%グリセロール中で81ヌクレア一
ゼ1単位と混合し、37℃、30分間反応させることに
よってDNA断片の両末端を平滑にした。(Construction of 21D LJ C18-AP After completely digesting pUc18 with restriction endonuclease NdeI,
The cleaved DNA fragment (2.0 μ9) was dissolved in 3Q mH sodium acetate (pH 4,5), 250 mH NaC, 1
Both ends of the DNA fragment were made blunt by mixing with 1 unit of 81 nuclease in mM ZnSO4, 5% glycerol and reacting at 37°C for 30 minutes.
次いで反応物(1,O・μg)を10mNMgCJ!
、l+HATP及び10mMデチオスL/イトールを
含むDH7,4の50mHトリス塩酸中でT4DNAリ
ガーゼ5単位と共に混合し、4℃で一晩反応させること
により、再度、環化させしめた。Then, the reactant (1,0 μg) was added to 10 mNMgCJ!
The mixture was mixed with 5 units of T4 DNA ligase in 50 mH Tris-HCl at DH 7.4 containing 1+HATP and 10 mM dethios L/itol, and cyclized again by reacting overnight at 4°C.
マンデルとヒガの方法に準じて、この反応混合物により
エシェリヒア・コリC600を形質転換した。アンピシ
リン50μg/dを含むLB寒天培地上に生育した形質
転換株より抽出したプラスミドDNAは、DLJCI
8からNdeI切断部位が除去された約2.7kbのプ
ラスミドであり、pUcl B−Nと命名した。This reaction mixture was used to transform Escherichia coli C600 according to the method of Mandel and Higa. Plasmid DNA extracted from a transformant grown on an LB agar medium containing 50 μg/d of ampicillin was DLJCI
It is a plasmid of approximately 2.7 kb in which the NdeI cleavage site was removed from pUcl BN, and was named pUcl BN.
このpLJCl 8−Nを制限エンドヌクレアーゼEC
0RIとPStIで完全分解して得た断片と、バチルス
・リケニフオルミスのEcoRI−PstI切断部位を
有し、かっα−アミラーゼ遺伝子プロモーター領域を含
む約1.1kbのDNA断片とを10mM MOCJ
! 、1mM ATPおよび10mM0mMブチオ
スレイトールpH7,4の5011IMトリスー塩酸緩
衝液中でT4DNAリガーゼ1単位と共に混合し、15
℃で2時間反応させた。This pLJCl 8-N was subjected to restriction endonuclease EC.
The fragment obtained by complete digestion with 0RI and PStI and the approximately 1.1 kb DNA fragment having the EcoRI-PstI cleavage site of Bacillus licheniformis and containing the α-amylase gene promoter region were combined with 10 mM MOCJ.
! , 1mM ATP and 10mM buthiothreitol pH 7.4 mixed with 1 unit of T4 DNA ligase in 5011IM Tris-HCl buffer, pH 7.4,
The reaction was carried out at ℃ for 2 hours.
マンデルとヒガの方法に準じて、この反応混合物により
エシェリヒア・コリC600を形質転換した。アンピシ
リン50μg/−を含むLB寒天培地上に生育した形質
転換株を50μg/Id、のアンピシリンを含むLB培
地3d中で一晩振盪培養して遠心分離で集菌後、ビルン
ボイムとドーリ−の方法によりプラスミドDNAを抽出
した。抽出した各々のプラスミドDNAを制限エンドヌ
クレアーゼEC0RIとPstIで完全分解せしめた後
、アガロースゲル電気泳動にかけたところ、バチルス・
リケニフォルミス由来の約1.1kbのDNA断片とD
tJCl 8−N由来の約2.7kbのDNA断片から
成る約3.8kbのプラスミドDNAを得た。これをp
Uc18−APと命名した。This reaction mixture was used to transform Escherichia coli C600 according to the method of Mandel and Higa. The transformed strain grown on LB agar medium containing 50 μg/Id of ampicillin was cultured with shaking overnight in LB medium 3d containing 50 μg/Id of ampicillin, and after harvesting by centrifugation, the method of Birnboim and Dory was used. Plasmid DNA was extracted. Each extracted plasmid DNA was completely digested with restriction endonucleases EC0RI and PstI, and then subjected to agarose gel electrophoresis.
Approximately 1.1 kb DNA fragment derived from Licheniformis and D
Approximately 3.8 kb plasmid DNA consisting of an approximately 2.7 kb DNA fragment derived from tJCl 8-N was obtained. This is p
It was named Uc18-AP.
+3) D B HB 11の構築
1)BH810を制限エンドヌクレアーゼHindlで
完全分解せしめた後、切断したDNA断片6.0μ9に
制限エンドヌクレアーゼNdeIを加え、37℃、5分
間反応させて部分的に切断し、次いで反応物をアガロー
スゲル電気泳動にかけ、約1.3kbのDNA断片を回
収した。+3) Construction of DB HB 11 1) After completely degrading BH810 with restriction endonuclease Hindl, restriction endonuclease NdeI was added to the cut DNA fragment 6.0 μ9, and the reaction was carried out at 37°C for 5 minutes to partially cut it. Then, the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, and a DNA fragment of approximately 1.3 kb was recovered.
このDNA断片(0,1μg)およびpuc18−AP
を制限エンドヌクレアーゼNdeIとHi ndI[[
で完全分解せしめて得られたDNA断片を10mHMg
Cj! 、l+HATPおよび10mHデチオスレイ
トー)Ltヲ含ムpH7、4(7) 50mHトリス塩
酸中でT4DNAリガーゼ1単位と共に混合し、15℃
、2時間反応させた。This DNA fragment (0.1 μg) and puc18-AP
using the restriction endonucleases NdeI and HindI [[
The DNA fragments obtained by complete digestion with 10mHMg
Cj! , l + HATP and 10 mH dethiothreitol), pH 7, 4 (7), mixed with 1 unit of T4 DNA ligase in 50 mH Tris-HCl and incubated at 15°C.
, and reacted for 2 hours.
マンデルとヒガの方法に準じて、この反応混合物により
エシェリヒア・コリC600を形質転換した。アンピシ
リン50μg/d、を含む[B寒天培地上に生育した形
質転換株を50μg/Idのアンピシリンを含むLB培
地3III!!中で一晩振盪培養して遠心分離で集菌後
、ビルンボイムとドーリ−の方法によりプラスミドDN
Aを抽出した。抽出した各々のプラスミドDNAを制限
エンドヌクレアーゼEC0RIとHindllで完全分
解せしめた後、アガロースゲル電気泳動にかけたところ
、α−アミラーゼ遺伝子のプロモーター領域とビオチン
合成酵素遺伝子を含む約2.4kbのDNA断片とpL
ICl 8−N由来の約2.6kbDNA断片から成る
約5.OkbのプラスミドDNAを得た。This reaction mixture was used to transform Escherichia coli C600 according to the method of Mandel and Higa. Ampicillin 50 μg/d [LB medium 3III containing 50 μg/Id ampicillin for transformed strains grown on B agar medium! ! After culturing with shaking overnight in
A was extracted. After completely digesting each extracted plasmid DNA with restriction endonucleases EC0RI and Hindll, it was subjected to agarose gel electrophoresis, and an approximately 2.4 kb DNA fragment containing the promoter region of the α-amylase gene and the biotin synthase gene was found. pL
Approx. Plasmid DNA of Okb was obtained.
これをpB)IBIIと命名した。This was named pB)IBII.
このpBHBl 1上のα−アミラーゼ遺伝子のプロモ
ーター領域とビオチン合成酵素をコードする領域の結合
部を中心にM13ファージを用いたメツシングらの方法
によりDNA配列の分析を行った。その塩基配列は第9
図に示す通りであり、バチルス・リケニフオルミスのα
−アミラーゼ遺伝子プロモーター配列、シヤイン−ダル
ガノ(SD)配列及び翻訳開始コドンATGにバチルス
・スフエリカスのビオチン合成酵素をコードするオープ
ン・リープインク・フレーム(0,R。The DNA sequence was analyzed by the method of Metssing et al. using M13 phage, focusing on the junction between the α-amylase gene promoter region and the biotin synthase encoding region on pBHBl 1. The base sequence is number 9
As shown in the figure, α of Bacillus licheniformis
- An open leap ink frame (0,R) encoding Bacillus sphaericus biotin synthase in the amylase gene promoter sequence, the Shein-Dalgarno (SD) sequence, and the translation initiation codon ATG.
F)から翻訳開始コドンGTGを除いた配列が結合され
ていることが理解されよう。It will be understood that the sequence from F) except for the translation initiation codon GTG is linked.
+4) p B HB 13の構築
1)BH811とバチルス属で複製可能であり、カナマ
イシン耐性をマーカーとしてもつプラスミドptJB1
10(ジャーナル・オブ・バクテリオロジー(J、 B
acteriol、 > 134、P318.1978
年〕を制限エンドヌクレアーゼEC0RIで完全分解せ
しめた後、開裂したpBH810’(0,2μg)と開
裂したpUBl 10 (0,2μg)を10mHMQ
C,e 、1aHATPおよび10mM0mMブチオ
スレイトール1)87.4の50mHトリス塩酸中でT
4DNAリガーゼ2単位と共に混合し、15℃、2時間
反応させた。+4) Construction of pB HB 13 1) Plasmid ptJB1 that is replicable in BH811 and Bacillus and has kanamycin resistance as a marker
10 (Journal of Bacteriology (J, B
acteriol, > 134, P318.1978
] was completely digested with restriction endonuclease EC0RI, and then the cleaved pBH810' (0.2 μg) and the cleaved pUBl 10 (0.2 μg) were added to 10 mHMQ.
C,e, 1aHATP and 10mM buthiothreitol 1) 87.4T in 50mH Tris-HCl
The mixture was mixed with 2 units of 4 DNA ligase and reacted at 15°C for 2 hours.
マンデルとヒガの方法に準じて、この反応混合物により
エシェリヒア・コリC600を形質転換した。アンビシ
リ、ン50μ9/atl!を含むLB寒天培地上に生育
した約400ケのコロニーをカナマイシン10μ9/d
!を含むLB寒天培地上にレプリカしたところ、52株
のアンピシリン耐性、カナマイシン耐性(Km )を
示す形質転換株が得られた。これらをそれぞれカナマイ
シン10μ3/meを含むLB培地3d!中で一晩振盪
培養して遠心分離で集菌後、ビルンボイムとドーリ−の
方法によりプラスミド11)NAを抽出した。抽出した
プラスミドDNAのうち最小のものは全額長約9.5k
bであった。このプラスミドは、pB、HB11とpU
Blloからなるハイブリッドプラスミドであり、エシ
ェリヒア属とバチルス属のどちらでも複製可能なシャト
ルベクターであり、これをpBH813と命名した(第
8図参照)。This reaction mixture was used to transform Escherichia coli C600 according to the method of Mandel and Higa. Ambishiri, N50μ9/atl! Approximately 400 colonies grown on LB agar medium containing kanamycin 10μ9/d
! When replicated on an LB agar medium containing 52 strains, 52 transformants showing ampicillin resistance and kanamycin resistance (Km) were obtained. LB medium containing 10μ3/me of kanamycin each! After culturing with shaking overnight in a microcentrifuge and collecting the bacteria by centrifugation, plasmid 11) NA was extracted by the method of Birnboim and Dory. The smallest of the extracted plasmid DNAs has a total length of approximately 9.5k.
It was b. This plasmid consists of pB, HB11 and pU.
This is a hybrid plasmid consisting of Blo, a shuttle vector that can be replicated in both Escherichia and Bacillus, and was named pBH813 (see Figure 8).
(5)バチルス・スフエリカスの形質転換バチルス・ス
フエリカスNGIB9370を50IdのPB培地(デ
イフ]・アンティバイオティック・メディウムNo、3
1.、75%)中37℃で対数増殖中期まで振盪培養
を行ない、菌体を遠心分離により集めた。この菌体をS
MMP液[2XSMM(IM庶糖、4QmHリンゴ酸ナ
トリウム、40mHMQCj! ・6H20,pH6
,5)に4XPB(デイフコ・アンティバイオティック
・メデイラムNo、37%)を等量ずつ混合したもの]
にBSAを1%添加した溶液5mに懸濁し、アセチルム
ラミゾイスを0.3塔/aeとなるように添加した後、
37℃、45分間反応させた。菌体を遠心分離によって
集めた後、SMMPによって二度洗浄し、1afSMM
Pに懸濁してプロトプラスト液とした。(5) Transformation of Bacillus sphaericus Bacillus sphaericus NGIB9370 was added to 50Id of PB medium (Daf)/antibiotic medium No. 3
1. , 75%) at 37° C. until the mid-logarithmic growth phase, and the bacterial cells were collected by centrifugation. This bacterial body is S
MMP solution [2XSMM (IM sucrose, 4QmH sodium malate, 40mHMQCj! ・6H20, pH6
, 5) mixed with equal amounts of 4XPB (Difco Antibiotic Medilum No., 37%)]
was suspended in 5 m of a solution containing 1% BSA, and acetyl muramizois was added at a rate of 0.3 towers/ae.
The reaction was carried out at 37°C for 45 minutes. After collecting the bacterial cells by centrifugation, they were washed twice with SMMP, and 1afSMM
The cells were suspended in P to prepare a protoplast solution.
このプロトプラスト液0.51dにエシェリヒア・コリ
より調製したDBH813を1μグ加えて1.5−の4
0%PEG6000 (ポリエチレングリコール600
0)40gに2XSMM50dを加え、100aeに蒸
留水でメスアップしたもの)を加え、静かに懸濁後、室
温で2分間放置、5Illi!のSMVPを加え希釈し
た後、遠心分離により集菌した。この菌体をBSAが1
%添加されているSMV P 1 mgに懸濁後、30
℃で1時間半静置培養後、この培養液0.1#!l!を
150μ9/dカナマイシンを含むDM4培地[寒天0
.8%、カザミノNo、5%、イーストイクストラクト
0.5%、0.33Mコ八りへ! (DH7,3)、に
2HPO40,35%、KH2PO40,15%、グリ
セリン0.5%、0.02M
Moc1.0.01%B、SAIに塗抹し、37℃にて
3日間から1週間培養した。1 μg of DBH813 prepared from Escherichia coli was added to 0.51 d of this protoplast solution, and 1.5-4
0% PEG6000 (polyethylene glycol 600
0) Add 2XSMM50d to 40g, dilute to 100ae with distilled water), suspend gently, and leave at room temperature for 2 minutes. After diluting by adding SMVP, the bacteria were collected by centrifugation. BSA is 1
After suspending in 1 mg of SMV P containing 30%
After statically culturing at ℃ for 1.5 hours, this culture solution was 0.1#! l! DM4 medium containing 150 μ9/d kanamycin [agar 0
.. 8%, Casamino No. 5%, East Extract 0.5%, 0.33M Kohachi! (DH7,3), 2HPO40.35%, KH2PO40.15%, glycerin 0.5%, 0.02M Moc1.0.01%B was smeared on SAI, and cultured at 37°C for 3 days to 1 week. .
次いで、出現したコロニーを爪楊枝で釣菌し、10gg
/dカナマイシンを含むGP培地に植菌し、37℃にて
一晩振盪培養を行ない、遠心分離により菌体を集めた。Next, the colonies that appeared were picked out using toothpicks, and 10g
The cells were inoculated into GP medium containing /d kanamycin, cultured with shaking overnight at 37°C, and the bacterial cells were collected by centrifugation.
この菌体からビルンボイムとドーリ−の方法によりプラ
スミドDNAを抽出した。このようにして得られたプラ
スミド[)NAの制限エンドヌクレアーゼ切断パターン
を調べたところ、エシェリヒア・コリより抽出したpB
HB13と同一のパターンを示し、バ・チルス・スフエ
リカスNCIB9370にI)BHB13が導入された
ことが確認された。ただし、pBHB13上に存在する
制限エンドヌクレアーゼ13 amHI切断部位は、バ
チルス・スフエリカスNCIB9370菌体内のメチラ
ーゼにより修飾されたことによって、制限エンドヌクレ
アーゼBam)IIでは切断されない。pBH813に
よ 61 一
つで形質転換されたバチルス・スフエリカスNCIB9
370をバチルス−スフエリカスNCIB9370 (
pBH813)と命名した。Plasmid DNA was extracted from this bacterial cell by the method of Birnboim and Doorley. When the restriction endonuclease cleavage pattern of the plasmid [)NA thus obtained was examined, it was found that pB
It showed the same pattern as HB13, and it was confirmed that I) BHB13 was introduced into Bacillus sphaericus NCIB9370. However, the restriction endonuclease 13 amHI cleavage site present on pBHB13 is modified by methylase within Bacillus sphaericus NCIB9370 cells and is therefore not cleaved by restriction endonuclease Bam) II. Bacillus sphaericus NCIB9 transformed with pBH813
370 to Bacillus sphaericus NCIB9370 (
pBH813).
またバチルス・スフエリ力・スNCIB9370にかえ
てバチルス・スフエリカスIFO3525を用い、バチ
ルス・スフエリカスNCIB9370 (pBHB13
)より抽出したpBHB13で形質転換する以外は、上
記と同様の方法によって得られた形質転換株をバチルス
・スフエリカスI FO3525(pB)lB13)と
命名した。In addition, Bacillus sphaericus IFO3525 was used instead of Bacillus sphaericus NCIB9370, and Bacillus sphaericus NCIB9370 (pBHB13
The transformed strain obtained by the same method as above except that it was transformed with pBHB13 extracted from B.
同様にpUBI 10によって形質転換されたバチルス
・スフエリカスN0IB9370とバチルス・スフエリ
カスIFO3525をそれぞれバチルス・スフエリカス
NCIB9370 (pLJBllo)、バチルス・ス
フエリカスIFO3525(pLJBllo)と命名し
た。Bacillus sphaericus N0IB9370 and Bacillus sphaericus IFO3525, which were similarly transformed with pUBI 10, were named Bacillus sphaericus NCIB9370 (pLJBllo) and Bacillus sphaericus IFO3525 (pLJBllo), respectively.
実施例7
エシェリヒア・コリMC169(、pSB301 )及
びpDR720をプラスミドとして所有するエシェリヒ
ア・コリM0169 (pDR720)の2種の菌株を
、50μg/1tdlのアンピシリンと100μ9/1
dのDL−デスチオビオチン(GTB)を含むPC培地
(グリセリン2%、プロテオース・ペプトン5%、カザ
ミノ酸2%、K2HPO40,1%、KCj!0.05
%、Mo2O3・7HOO,05%、MnSO4・4〜
6HOO,001%、FeSO4・7H200,001
%、pH7,0>の1.2倍濃度培地3dにそれぞれ植
菌し、37℃で1時間振盪培養後、Trpプロモーター
を誘IIするためにインドールアクリル酸を16.7μ
97udlどなるように添加し、さらに37℃で1晩振
盪培養した。Example 7 Two strains of Escherichia coli MC169 (pSB301) and Escherichia coli M0169 (pDR720) having pDR720 as plasmids were treated with 50 μg/1 tdl of ampicillin and 100 μ9/1
d PC medium containing DL-desthiobiotin (GTB) (2% glycerin, 5% proteose peptone, 2% casamino acids, 0.1% K2HPO4, KCj!0.05
%, Mo2O3・7HOO,05%, MnSO4・4~6HOO,001%, FeSO4・7H200,001
%, pH 7.0 > 1.2 times concentration medium 3d, and after culturing with shaking at 37°C for 1 hour, 16.7μ of indole acrylic acid was added to induce the Trp promoter.
A total of 97 udl was added, and the culture was further incubated overnight at 37°C with shaking.
培養後、培養液1mを遠心分離して菌体を沈澱させ、そ
の上清を試験管に移した。次いで、この上清を120℃
で30分間処理後、ラクトバチルス・プランタラムによ
る微生物定置法により上清中に蓄積したビオチンを定量
した。各々の菌株によるビオチンの蓄積量を第2表に示
す。After culturing, 1 m of the culture solution was centrifuged to precipitate the bacterial cells, and the supernatant was transferred to a test tube. Next, this supernatant was heated to 120°C.
After treatment for 30 minutes, biotin accumulated in the supernatant was quantified by microbial immobilization using Lactobacillus plantarum. Table 2 shows the amount of biotin accumulated by each strain.
第2表
第2表の結果から、本発明の微生物はエシェリヒア・コ
リMC169(DDR720)に比べ大量のビオチンを
培地中に蓄積することが明らかである。From the results shown in Table 2, it is clear that the microorganism of the present invention accumulates a large amount of biotin in the medium compared to Escherichia coli MC169 (DDR720).
なお、本発明に係る微生物のビオチン蓄積量は、エシェ
リヒア・コリの種々のビオチン高産生変異株(たとえば
特開昭61−149091号、特開昭61−20268
6号)と比較しても高い値を示しており眠のことからバ
チルで属細菌に由来するどオチンの産生に関与する遺伝
子の有用性が理解されよう。Note that the biotin accumulation amount of the microorganism according to the present invention is based on various biotin-producing mutant strains of Escherichia coli (for example, JP-A-61-149091, JP-A-61-20268).
This value is high even when compared to No. 6), which indicates the usefulness of the gene involved in the production of phlegm, which is derived from Bacillus genus Bacteria and is related to sleep.
実施例8゜
バチルス・スフエリカスNCIB9370(pBHB1
3)、バチルス・スフエリカスNCIB9370 (p
LJBl 10)、バチルス・スフエリカスIFO35
25(pBH813)及びバチルス・スフエリカスIF
O3525(pUBl 10)の4種の菌株をGP培地
3dにそれぞれ植菌し、28℃で一晩振盪培養後、対数
増殖期の末期に25μg/−となるようにDL−DTB
を添加するか、または、500μg/dとなるようにビ
メリン酸を添加し、37℃で2日間振盪培養した。Example 8 Bacillus sphaericus NCIB9370 (pBHB1
3), Bacillus sphaericus NCIB9370 (p
LJBl 10), Bacillus sphaericus IFO35
25 (pBH813) and Bacillus sphaericus IF
Four types of strains of O3525 (pUBl 10) were inoculated into GP medium 3d, and after culturing with shaking at 28°C overnight, DL-DTB was added at a concentration of 25 μg/- at the end of the logarithmic growth phase.
or vimelic acid was added at a concentration of 500 μg/d, and cultured with shaking at 37° C. for 2 days.
培養後、培養上清をラクトバチルス・ブランクラムによ
るビオチンの微生物定置法により測定した。各々の菌株
と前駆体によるビオチンの蓄積量を第3表に示す。After culturing, the culture supernatant was assayed for biotin using Lactobacillus blankrum using a microbial emplacement method. Table 3 shows the amount of biotin accumulated by each strain and precursor.
− 66 〜
第3表の結果から、本発明の微生物は、DL−〇TBを
前駆体とした場合と同様にビメリン酸を前駆体としてビ
オチンを生産することが理解されよう。- 66 ~ From the results in Table 3, it will be understood that the microorganism of the present invention produces biotin using vimelic acid as a precursor in the same way as when DL-TB is used as a precursor.
第1図〜第3図はそれぞれpSBO1プラスミドDNA
、psBO3プラスミドDNA及びDSB16プラスミ
ドDNAの制限エンドヌクレアーゼ切断地図を示し、第
4図〜第5図はそれぞれpsB16に挿入されたバチル
ス属細菌由来のDNA断片の制限エンドヌクレアーゼ切
断地図、塩基配列及びアミノ酸配列を示す。第6図、第
8図はそれぞれpsB301プラスミドDNA。
DBHB13プラスミドDNAの造成方法を示す。
第7図は合成りNA BboA−1及びBbgj!−
2の塩基配列を示し、第9図はα−アミラーゼプロモー
ター領域とビオチン合成酵素遺伝子の結合部位の配列を
示す。Figures 1 to 3 are pSBO1 plasmid DNA.
, shows the restriction endonuclease cleavage maps of psBO3 plasmid DNA and DSB16 plasmid DNA, and FIGS. 4 to 5 show the restriction endonuclease cleavage maps, nucleotide sequence, and amino acid sequence of the DNA fragment derived from Bacillus bacteria inserted into psB16, respectively. shows. Figures 6 and 8 show psB301 plasmid DNA, respectively. A method for constructing DBHB13 plasmid DNA is shown. Figure 7 shows the synthetic NA BboA-1 and Bbgj! −
Figure 9 shows the sequence of the binding site between the α-amylase promoter region and the biotin synthase gene.
Claims (30)
スチオビオチンからのビオチン生合成反応に関与する遺
伝子情報をコードしているDNA。(1) DNA encoding genetic information involved in biotin biosynthesis reaction from desthiobiotin derived from Bacillus bacteria having biotin-producing ability.
と実質的に同一の機能を有するアミノ酸配列をコードす
るものである特許請求の範囲第1項記載のDNA。(2) The DNA according to claim 1, wherein the DNA encodes the amino acid sequence shown in FIG. 5 or an amino acid sequence having substantially the same function.
目から第1277番目に相当する塩基配列またはそれと
実質的に同一の機能を持つ塩基配列を有するものである
特許請求の範囲第2項記載のDNA。(3) Claim 2 in which the DNA has a base sequence corresponding to positions 285 to 1277 in the base sequence shown in FIG. 5 or a base sequence having substantially the same function as the base sequence. DNA described in section.
と実質的に同一の機能を有するアミノ酸配列をコードし
、かつその上流に翻訳開始コドン、その下流に翻訳終止
コドンを有するものである特許請求の範囲第1項記載の
DNA。(4) A patent claim in which the DNA encodes the amino acid sequence shown in Figure 5 or an amino acid sequence having substantially the same function as that, and has a translation initiation codon upstream thereof and a translation termination codon downstream thereof The DNA according to the range item 1.
と実質的に同一の機能を有するアミノ酸配列をコードし
、その上流にシヤイン−ダルガノ配列及び翻訳開始コド
ン、その下流に翻訳終止コドンを有するものである特許
請求の範囲第1項記載のDNA。(5) The DNA encodes the amino acid sequence shown in Figure 5 or an amino acid sequence having substantially the same function as that, and has a Shein-Dalgarno sequence and a translation start codon upstream thereof, and a translation stop codon downstream thereof. The DNA according to claim 1.
AATGTである特許請求の範囲第5項記載のDNA。(6) The sheain-Dalgarno sequence is GAAAAGGGAG
The DNA according to claim 5, which is AATGT.
目から第1280番目に相当する塩基配列またはそれと
実質的に同一の機能を有する塩基配列である特許請求の
範囲第5項記載のDNA。(7) The DNA according to claim 5, wherein the DNA is a base sequence corresponding to positions 265 to 1280 in the base sequence shown in FIG. 5, or a base sequence having substantially the same function as the base sequence. DNA.
スチオビオチンからのビオチン生合成反応に関与する遺
伝情報をコードしたDNAを組み込んだ組換えベクタ−
。(8) A recombinant vector incorporating DNA encoding genetic information involved in biotin biosynthesis reaction from desthiobiotin derived from Bacillus bacteria capable of producing biotin.
.
と実質的に同一の機能を有するアミノ酸配列をコードす
るものである特許請求の範囲第8項記載の組換えベクタ
ー。(9) The recombinant vector according to claim 8, wherein the DNA encodes the amino acid sequence shown in FIG. 5 or an amino acid sequence having substantially the same function.
番目から第1277番目に相当する塩基配列またはそれ
と実質的に同一の機能を持つ塩基配列を有するものであ
る特許請求の範囲第9項記載の組換えベクター。(10) The DNA is at position 285 in the base sequence shown in Figure 5.
10. The recombinant vector according to claim 9, which has a base sequence corresponding to positions 1 to 1277 or a base sequence having substantially the same function as the base sequence.
して組み込まれている特許請求の範囲第8項記載の組換
えベクター。(11) The recombinant vector according to claim 8, wherein the DNA is integrated under the control of a promoter and in close proximity thereto.
属またはシュードモナス属の細菌中で機能するものであ
る特許請求の範囲第11項記載の組換えベクター。(12) The recombinant vector according to claim 11, wherein the promoter functions in bacteria of the genus Escherichia, Bacillus, or Pseudomonas.
8項記載の組換えベクター。(13) The recombinant vector according to claim 8, wherein the vector is a plasmid.
デスチオビオチンからのビオチン生合成反応に関与する
遺伝情報をコードしたDNAを組み込んだ組換えベクタ
ーによつて形質転換又は形質導入された細菌。(14) A bacterium transformed or transduced with a recombinant vector incorporating DNA encoding genetic information involved in biotin biosynthesis reaction from desthiobiotin derived from a Bacillus bacterium capable of producing biotin.
れと近接して該DNAを組み込んだものである特許請求
の範囲第14項記載の細菌。(15) The bacterium according to claim 14, wherein the recombinant vector incorporates the DNA under the control of a promoter and in close proximity thereto.
ードモナス属に属するものである特許請求の範囲第14
項記載の細菌。(16) Claim 14, wherein the bacteria belong to the genus Escherichia, Bacillus, or Pseudomonas.
Bacteria listed in section.
ある特許請求の範囲第16項記載の細菌。(17) The bacterium according to claim 16, wherein the bacterium has the ability to produce desthiobiotin.
ーターは同属に属する細菌中で機能するものである特許
請求の範囲第15項記載の細菌。(18) The bacterium according to claim 15, wherein the bacterium belongs to the genus Escherichia, and the promoter functions in bacteria belonging to the same genus.
ーは同属に属する細菌中で機能するものである特許請求
の範囲第15項記載の細菌。(19) The bacterium according to claim 15, wherein the bacterium belongs to the genus Bacillus, and the promoter functions in bacteria belonging to the same genus.
れと実質的に同一の機能を有するアミノ酸配列をコード
するものである特許請求の範囲第14項記載の細菌。(20) The bacterium according to claim 14, wherein the DNA encodes the amino acid sequence shown in FIG. 5 or an amino acid sequence having substantially the same function.
番目から第1277番目に相当する塩基配列またはそれ
と実質的に同一の機能を有するものである特許請求の範
囲第20項記載の細菌。(21) The DNA is at position 285 in the base sequence shown in Figure 5.
21. The bacterium according to claim 20, which has a base sequence corresponding to positions 1 to 1277 or functions substantially the same as the base sequence.
ある特許請求の範囲第14項記載の細菌。(22) The bacterium according to claim 14, wherein the recombinant vector is a hybrid plasmid.
デスチオビオチンからのビオチン生合成反応に関与する
遺伝情報をコードしたDNAを組み込んだ組換えベクタ
ーによつて形質転換又は形質導入され細菌をビオチン生
合成の前駆体の存在下に適当な炭素源を含有する培地で
培養し、ビオチンを産生させ、産生されたビオチンを分
離、精製することよりなるビオチンの製造法。(23) A bacterium that is transformed or transduced with a recombinant vector incorporating DNA encoding genetic information involved in biotin biosynthesis reaction from desthiobiotin derived from a Bacillus bacterium capable of producing biotin. A method for producing biotin, which comprises culturing in a medium containing a suitable carbon source in the presence of a synthetic precursor to produce biotin, and separating and purifying the produced biotin.
それと近接して該DNAを組み込んだものである特許請
求の範囲第23項記載の方法。(24) The recombinant vector is under the control of a promoter,
24. The method according to claim 23, wherein said DNA is incorporated in close proximity thereto.
ュードモナス属に属するものである特許請求の範囲第2
3項記載の方法。(25) Claim 2 in which the bacterium belongs to the genus Escherichia, Bacillus, or Pseudomonas.
The method described in Section 3.
の範囲第23項記載の方法。(26) The method according to claim 23, wherein the precursor is desthiobiotin.
、かつ前記形質転換又は形質導入された細菌がデスチオ
ビオチン産性能を有するものである特許請求の範囲第2
3項記載の方法。(27) Claim 2, wherein the precursor is vimelic acid or azelaic acid, and the transformed or transduced bacterium has the ability to produce desthiobiotin.
The method described in Section 3.
それと近接して該DNAを組み込んだものである特許請
求の範囲第27項記載の方法。(28) The recombinant vector is under the control of a promoter,
28. The method according to claim 27, wherein said DNA is incorporated in close proximity thereto.
ルス属に属する細菌である特許請求の範囲第27項記載
の方法。(29) The method according to claim 27, wherein the bacteria having the ability to produce desthiobiotin is a bacterium belonging to the genus Bacillus.
リカスに属する菌株である特許請求の範囲第29項記載
の方法。(30) The method according to claim 29, wherein the bacterium belonging to the genus Bacillus is a strain belonging to the genus Bacillus sphaericus.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873786578 DE3786578T2 (en) | 1986-03-25 | 1987-01-28 | Gene encoding biotin synthetase and its use. |
EP19870300716 EP0240105B1 (en) | 1986-03-25 | 1987-01-28 | A gene coding for biotin synthetase and utilization thereof |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9572486 | 1986-04-24 | ||
JP61-95724 | 1986-04-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6344889A true JPS6344889A (en) | 1988-02-25 |
Family
ID=14145420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62004404A Pending JPS6344889A (en) | 1986-03-25 | 1987-01-12 | Gene to code biotin synthase and use thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6344889A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62275684A (en) * | 1985-07-29 | 1987-11-30 | Nippon Zeon Co Ltd | Recombinant vector and bacterial cell containing same |
-
1987
- 1987-01-12 JP JP62004404A patent/JPS6344889A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62275684A (en) * | 1985-07-29 | 1987-11-30 | Nippon Zeon Co Ltd | Recombinant vector and bacterial cell containing same |
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