JPS643475B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
本発明は新規リゾチーム感受性微生物ならびに
該微生物を用いるプロトプラストの調製法および
微生物の形質転換法に関する。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明は新規リゾチーム感受性微生物ならびに
該微生物を用いるプロトプラストの調製法および
微生物の形質転換法を提供する。
本発明の新規リゾチーム感受性微生物には、コ
リネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属
に属し、25μg/ml未満の濃度のリゾチームに感
受性を示す微生物があげられる。本発明微生物
は、培養中に抗生物質などの薬剤前処理を施さず
に、単にリゾチーム処理でその細胞壁を溶解除去
され、高張条件下でプロトプラスト化される。
試験管内でデオキシリボ核酸(DNA)をベク
タープラスミドDNAに組込ませ、それを微生物
細胞内に導入する遺伝子工学的技法は、最近非常
に注目されている。
遺伝子工学的技法によつて得られる形質転換細
胞は、ベクターの自律的複製に随伴して得られる
異種DNAの製造手段としても、また異種DNAを
細胞内に存在させることによつて細胞に価値ある
特性を付与する手段としても重要である。
この分野での研究の多くは大腸菌を宿主とする
系で行われているが、大腸菌以外の工業的に有用
な微生物、例えばアミラーゼなどの生産菌である
枯草菌、抗生物質などの生産菌である放線菌およ
び醸造用アルコールの生産菌である酵母などでも
「組換えDNA技法」を確立しようとの試みがなさ
れている。
遺伝子工学技法では、ベクタープラスミドを単
離したり、異種DNAを組込んだハイブリツドプ
ラスミドを解析するのに、培養細胞からのプラス
ミドの分離操作が必要であるが、それには、まず
細胞を破壊しなければならない。その破壊は
DNAのせん断を防止するために温和な条件で行
う必要があるので、超音波やフレンチプレス等の
機械的破壊法は適用できず、通常、細胞壁溶解酵
素を用いる方法で行われている。前記の組換え
DNA研究のなされている菌種にはいずれも目的
にかなう溶菌酵素があり、それらが使用されてい
る。
大腸菌や枯草菌など多くの細菌では、細菌細胞
壁溶解酵素リゾチームにより容易に細胞壁を溶解
除去できるが、リゾチームで溶解され難い細菌も
ある。このような細胞壁難溶解性の菌種では培養
中に高濃度のグリシンなどのアミノ酸やペニシリ
ンのような抗生物質に接触させて細胞をリゾチー
ム感受性化させ、しかる後にリゾチーム処理する
方法がとられている。
グルタミン酸、リジン等多くのアミノ酸の工業
生産に用いられるコリネバクテリウム属およびブ
レビバクテリウム属に属する菌種は、通常、細胞
壁がリゾチームに難溶解性であるので、従来、こ
れらの菌種では培養中にペニシリンのような抗生
物質を作用させた培養細胞にリゾチーム処理する
前記のごとき細胞壁除去法が使われてきた。しか
しながら、この方法は煩雑であるばかりでなく、
高張条件でリゾチーム処理することによつて生成
する細胞壁除去細胞(プロトプラストの正常細胞
への復帰能(再生能)が低いなどの欠点がある。
本発明者らはコリネバクテリウム属およびブレ
ビバクテリウム属菌種などの有用細菌において組
換えDNA技法を確立せんがために、これら菌種
の細胞壁の除去法について検索してきた。その一
法として、本出願人が特開昭54−122794号公報に
開示したコリネバクテリウム属およびブレビバク
テリウム属菌種のリゾチーム感受性菌株を用いて
リゾチームによる細胞壁の除去法を検討してきた
が、これらの菌株はいずれもリゾチーム非感受性
株と同様にペニシリン等の前処理なしにはリゾチ
ームでその細胞壁が溶解除去されなかつた。そこ
でさらに検討した結果、該公開公報記載のリゾチ
ーム感受性菌株よりさらに高度のリゾチーム感受
性度を有するリゾチーム超感受性菌株はその細胞
壁がペニシリン等で前処理することなくリゾチー
ムで溶解されることを見出した。さらに本発明者
らは、このような菌株を用いれば、細胞内からの
プラスミドの抽出が容易に行なえ、またリゾチー
ム処理で生成するプロトプラストの再生能が優れ
ているためプロトプラストを用いるDNAによる
形質転換を効率的に行わしめることができること
を見出し、本発明を完成するに至つた。
本発明のリゾチーム感受性株はコリネバクテリ
ウム属またはブレビバクテリウム属のリゾチーム
非感受性株(例えば野生株)またはリゾチーム低
感受性株を親株とし、これを変異誘導処理して取
得される。変異誘導の方法としては、紫外線照
射、放射線照射、変異誘起剤処理等の通常の方法
が用いられる。変異誘導された変異株から本発明
微生物のごときリゾチームに超感受性を有する菌
株(以下本発明のリゾチーム感受性株をリゾチー
ム超感受性株ということがある)を選択するに
は、親株が、完全に生育する極めて低濃度のリゾ
チーム(約25μg/ml未満)を含有する培地で生
育できなくて、リゾチーム無添加培地で生育でき
るものを選べばよい。
本発明の微生物の具体的例としては、コリネバ
クテリウム・グルタミクム225−106株(微工研菌
寄5945)を親株として誘導されたL−15株(微工
研菌寄5946)、コリネバクテリウム・ハーキユリ
スATCC13868を親株として誘導されたL−103株
(微工研菌寄5947)、ブレビバクテリウム・デイバ
リカツムATCC14020を親株として誘導されたL
−204株(微工研菌寄5948)およびブレビバクテ
リウム・ラクトフアーメンタムATCC13655を親
株として誘導されたL−312株(微工研条寄528)
があげられる。これらのリゾチーム超感受性株は
微生物工業技術研究所に寄託され上記のような微
工研菌寄がつけられている。さらに米国のアメリ
カン・タイプ・カルチヤー・コレクシヨンにも
ATCCNo.31833、31834、31866、31867および
31868としてそれぞれ寄託されている。
なお、コリネバクテリウム・グルタミクムと命
名した225−106株は土壌から分離した菌株で、そ
の菌学的性状は次の通りである。菌学的性質の検
討は“Manual of Microbiological Methods”
by the Socity of American Bacteriologist
Comittee or Bacteriological Technique(1957)
に記載された方法で行つた。
細胞形態
通常0.7〜1.0×1.0〜3.0ミクロンの楕円ある
いは短桿状であるが、培養条件により複数の細
胞が直鎖状あるいはV字型に連鎖したような多
形性を示す。グラム陽性、非運動性で胞子をつ
くらない。
富栄培養地での生育特性
寒天培地上での単集落は円状で、表面は光沢
をおび、色は淡黄色である。スラント上での生
育は同じく淡黄色で不透明である。寒天培地上
の穿刺培養では最上部で良く生育し、深部では
わずかに生育する。液体培養ではわずかに生育
し若干綿状に沈降する。
生理的性質
(1) 温度:至適温度は25〜37℃だが、42℃でか
すかに生育する、
(2) PH:至適PH7〜8だが、PH6〜9でも生育
可能である、
(3) 非耐熱性
(4) 好気性
(5) ゼラチンを液化しない、
(6) カゼインを分解代謝しない、
(7) インドール非産性、
(8) カタラーゼ陽性、
(9) 澱粉非同化性、
(10) グルコース、フラクトース、マンノース、
マルトースから酸を生成するが、キシロー
ス、ガラクトース、ラクトースおよびグリセ
ロースからは酸を生成しない、
(11) ビオチン要求性、
(12) ビオチン量制限培地では多量のグルタミン
酸を産生する、
(13) 高濃度ビオチン含有培地では乳酸および
α−ケトグルタール酸を産生する。
以上の結果は、J.Gen.Appl.Microbiol.73279〜
301(1967)に記載された細菌群と比較すると、コ
リネバクテリウム・グルタミクムに極めてよく一
致している。それゆえ、225−106株はコリネバク
テリウム・グルタミクムと同定された菌株であ
る。
リゾチーム非感受性のコリネバクテリウム属お
よびブレビバクテリウム属菌株から本発明のリゾ
チーム超感受性変異株を取得する方法について具
体的一例を以下に説明する。親株を栄養培地に植
菌し20〜35℃で振盪培養する。対数増殖期半ばで
培養を中止して集菌し、生理的食塩水で洗浄後、
適当なPH緩衝液(PH5.5〜8.0)、たとえばM/20
トリス−マレート緩衝液(PH6.0)に約1×107〜
1×109細胞/mlとなるように懸濁する。この懸
濁液に最終濃度200〜500μg/mlになるようにニ
トロソグアニジンを加え、20〜35℃で30分〜1時
間放置する。遠心分離により集菌し、同一緩衝液
で菌体を洗浄後、生理的食塩水に懸濁し、生理的
食塩水で適宜希釈して一定量を完全培地たとえば
富栄養培地(NB)に寒天1.8%を加えた培地上に
塗りつける。25〜35℃で1〜4日間培養し、生じ
たコロニーを栄養寒天培地と、2.5〜25μg/mlの
リゾチームを含有する栄養寒天培地とにレプリカ
塗布する。
レプリカ平板を25〜35℃で1〜4日間培養後、
栄養寒天培地で生育しリゾチーム含有寒天培地で
生育しない菌をリゾチーム超感受性変異株として
取得する。
上記の誘導株はいずれもこうして得られたリゾ
チーム超感受性変異株である。
リゾチーム超感受性変異株のリゾチーム感受性
度は対数増殖期の約104細胞相当を倍々系列の濃
度のリゾチームを含むNB寒天培地上に滴下接種
し、30℃で2日間培養後、菌の生育状態を観察す
ることによつて測定できる。菌の生育が全く認め
られない最小のリゾチーム濃度を菌のリゾチーム
感受性値(最小生育阻止濃度)として各親株と比
較した結果を第1表に示す。
本発明のリゾチーム超感受性変異株は前記の如
くリゾチーム2.5〜25μg/ml含有するNB寒天培
地上で生育できない菌株として選択することによ
つて得られるが、特開昭54−122794号公報に記載
されたコリネバクテリウム属およびブレビバクテ
リウム属菌種のリゾチーム感受性変異株はリゾチ
ーム200〜400μg/ml含有するNB寒天培地上で
生育できない菌株を選択して得られたものであ
り、両者は本質的に異つた性質を有する可能性が
ある。現に、それらの変異誘導の親株に用いたリ
ゾチーム非感受性菌株は上記リゾチーム感受性度
測定法により最小生育阻止濃度400〜800μg/ml
とほゞ同一であるにもかかわらず、本発明の微生
物のリゾチーム感受性値1.6〜3.2μg/mlは特開
昭54−122794号公報記載のリゾチーム感受性菌株
のリゾチーム感受性値25〜400μg/mlとは明ら
かに異つている。さらに前者ではペニシリンの前
処理なくして容易に細胞壁が溶解除去されること
に基づいて以下に説明する有用性を有すのに対
し、後者にはそれらの特性がないことから、リゾ
チーム超感受性菌株はリゾチーム感受性菌株とは
異質の菌株であることが明らかである。
The present invention relates to a novel lysozyme-sensitive microorganism, a method for preparing protoplasts using the microorganism, and a method for transforming the microorganism. The present invention will be explained in detail below. The present invention provides novel lysozyme-sensitive microorganisms and methods for preparing protoplasts and transforming microorganisms using the microorganisms. The novel lysozyme-sensitive microorganisms of the present invention include microorganisms that belong to the genus Corynebacterium or Brevibacterium and are sensitive to lysozyme at a concentration of less than 25 μg/ml. The microorganisms of the present invention are treated with lysozyme to simply dissolve and remove their cell walls without pretreatment with antibiotics or other drugs during culture, and are converted into protoplasts under hypertonic conditions. Genetic engineering techniques that incorporate deoxyribonucleic acid (DNA) into vector plasmid DNA in vitro and introduce it into microbial cells have recently attracted much attention. Transformed cells obtained by genetic engineering techniques can be used as a means of producing heterologous DNA accompanying the autonomous replication of vectors, and can be valuable to cells by allowing the heterologous DNA to exist within the cell. It is also important as a means of imparting properties. Most of the research in this field has been conducted using E. coli as the host, but other industrially useful microorganisms such as Bacillus subtilis, which is a producer of amylase, and bacteria that produce antibiotics, etc. Attempts are also being made to establish ``recombinant DNA techniques'' with actinomycetes and yeast, which are bacteria that produce brewing alcohol. Genetic engineering techniques require isolation of plasmids from cultured cells in order to isolate vector plasmids or analyze hybrid plasmids that have incorporated foreign DNA, but this requires first destroying the cells. No. Its destruction is
Since it is necessary to perform the process under mild conditions to prevent shearing of the DNA, mechanical destruction methods such as ultrasound and French press cannot be applied, and a method using a cell wall lytic enzyme is usually used. Recombination of the above
All bacterial species whose DNA has been studied have lytic enzymes that serve the purpose, and these are used. The cell walls of many bacteria, such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, can be easily dissolved and removed by the bacterial cell wall lytic enzyme lysozyme, but some bacteria are difficult to lyse with lysozyme. For such bacterial species with poorly soluble cell walls, methods are used to make the cells sensitive to lysozyme by exposing them to high concentrations of amino acids such as glycine or antibiotics such as penicillin during culture, and then treating the cells with lysozyme. . Bacterial species belonging to the genus Corynebacterium and Brevibacterium, which are used for the industrial production of many amino acids such as glutamic acid and lysine, usually have cell walls that are poorly soluble in lysozyme. The cell wall removal method described above has been used in which cultured cells treated with lysozyme have been treated with antibiotics such as penicillin. However, this method is not only complicated;
The cell wall-removed cells (protoplasts) generated by lysozyme treatment under hypertonic conditions have drawbacks such as low ability to return to normal cells (regeneration ability). In order to establish recombinant DNA techniques for useful bacteria such as Bacteria, we have searched for methods for removing the cell walls of these Bacteria.As one method, the present applicant disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 122794/1983. We have investigated cell wall removal methods using lysozyme using lysozyme-sensitive strains of Corynebacterium and Brevibacterium species, but these strains, like lysozyme-insensitive strains, did not require pretreatment with penicillin, etc. The cell wall was not dissolved and removed by lysozyme.As a result of further investigation, it was found that the cell wall of a lysozyme supersensitive strain that has a higher sensitivity to lysozyme than the lysozyme-sensitive strain described in the publication was pretreated with penicillin, etc. Furthermore, the present inventors found that by using such a strain, plasmids can be easily extracted from inside cells, and that the regenerative ability of protoplasts produced by lysozyme treatment can be improved. The present inventors discovered that lysozyme-sensitive strains of the genus Corynebacterium or Brevibacterium can efficiently transform DNA using protoplasts, leading to the completion of the present invention. It is obtained by mutagenesis treatment using a non-susceptible strain (for example, a wild strain) or a lysozyme-low sensitivity strain as a parent strain.Mutation induction methods include conventional methods such as ultraviolet irradiation, radiation irradiation, and mutagen treatment. To select a strain that is hypersensitive to lysozyme, such as the microorganism of the present invention (hereinafter, the lysozyme-sensitive strain of the present invention may be referred to as a lysozyme hypersensitive strain) from mutagenized mutant strains, the parent strain is What is necessary is to select a microorganism that cannot grow completely in a medium containing an extremely low concentration of lysozyme (less than about 25 μg/ml), but can grow in a lysozyme-free medium.Specific examples of the microorganisms of the present invention include: L-15 strain (FEI 5946) derived from Corynebacterium glutamicum strain 225-106 (FEI 5945) as a parent strain, and L- induced using Corynebacterium herkyulis ATCC13868 as a parent strain. Strain 103 (Feikoken Bacillus 5947), L derived from Brevibacterium deivalicatum ATCC14020 as the parent strain
-204 strain (Feikoken Bokuyori 5948) and L-312 strain (Feikoken Joyori 528) derived from Brevibacterium lactofamentum ATCC13655 as the parent strain
can be given. These lysozyme supersensitive strains have been deposited at the National Institute of Microbial Technology and have been assigned the Microbiological Research Institute as described above. Also included in the American Type Culture Collection in the United States.
ATCC No.31833, 31834, 31866, 31867 and
31868, respectively. The strain 225-106, named Corynebacterium glutamicum, was isolated from soil, and its mycological properties are as follows. For examination of mycological properties, refer to “Manual of Microbiological Methods”
by the Society of American Bacteriologist
Comittee or Bacteriological Technique (1957)
This was done using the method described in. Cell morphology Usually 0.7-1.0 x 1.0-3.0 microns elliptical or rod-shaped, but depending on the culture conditions, it shows pleomorphism in which multiple cells are linked in a linear or V-shape. Gram-positive, non-motile and does not produce spores. Growth characteristics on Fuei culture medium A single colony on an agar medium is circular, with a glossy surface and a pale yellow color. Growth on slants is also pale yellow and opaque. When puncture culture is carried out on agar medium, it grows well at the top and grows slightly in the deeper parts. In liquid culture, it grows slightly and settles in a slightly flocculent manner. Physiological properties (1) Temperature: The optimum temperature is 25-37℃, but it grows faintly at 42℃. (2) PH: The optimum temperature is 7-8, but it can also grow at PH 6-9. (3) Non-thermoresistant (4) Aerobic (5) Does not liquefy gelatin, (6) Does not degrade or metabolize casein, (7) Non-indole production, (8) Catalase positive, (9) Non-assimilable starch, (10) glucose, fructose, mannose,
Generates acid from maltose but not from xylose, galactose, lactose, and glycerose, (11) Requires biotin, (12) Produces large amounts of glutamic acid in biotin-limited media, (13) High concentration of biotin The containing medium produces lactic acid and α-ketoglutaric acid. The above results are based on J.Gen.Appl.Microbiol. 73 279~
301 (1967), it closely matches Corynebacterium glutamicum. Therefore, strain 225-106 is a strain identified as Corynebacterium glutamicum. A specific example of the method for obtaining the lysozyme hypersensitive mutant strain of the present invention from lysozyme-insensitive Corynebacterium and Brevibacterium strains will be described below. Inoculate the parent strain into a nutrient medium and culture with shaking at 20-35°C. Culture was stopped in the middle of the logarithmic growth phase, the bacteria were collected, and after washing with physiological saline,
Appropriate PH buffer (PH5.5-8.0), e.g. M/20
Approximately 1×10 7 to Tris-malate buffer (PH6.0)
Suspend at 1×10 9 cells/ml. Nitrosoguanidine is added to this suspension to give a final concentration of 200 to 500 μg/ml, and the suspension is left at 20 to 35° C. for 30 minutes to 1 hour. Collect bacteria by centrifugation, wash the cells with the same buffer, suspend in physiological saline, dilute appropriately with physiological saline, and add a certain amount of agar 1.8% to a complete medium, such as a rich medium (NB). Spread it on the medium with added. Cultivate at 25-35° C. for 1-4 days, and replica plate the resulting colonies onto a nutrient agar medium and a nutrient agar medium containing 2.5-25 μg/ml lysozyme. After culturing the replica plate at 25-35°C for 1-4 days,
A bacterium that grows on a nutrient agar medium but does not grow on a lysozyme-containing agar medium is obtained as a lysozyme hypersensitive mutant. The above-mentioned derivative strains are all lysozyme hypersensitive mutant strains obtained in this way. The lysozyme sensitivity of the lysozyme hypersensitive mutant strain is determined by dropwise inoculating the equivalent of approximately 10 4 cells in the logarithmic growth phase onto an NB agar medium containing multiple concentrations of lysozyme, and after culturing at 30°C for 2 days, the growth status of the bacteria was determined. It can be measured by observation. The minimum lysozyme concentration at which no bacterial growth is observed is defined as the bacterial lysozyme susceptibility value (minimum growth-inhibitory concentration), and the results are shown in Table 1 when compared with each parent strain. The lysozyme supersensitive mutant strain of the present invention can be obtained by selecting a strain that cannot grow on an NB agar medium containing 2.5 to 25 μg/ml of lysozyme as described above, but it is described in JP-A-54-122794. Lysozyme-sensitive mutant strains of Corynebacterium and Brevibacterium species were obtained by selecting strains that cannot grow on NB agar medium containing 200 to 400 μg/ml of lysozyme, and both are essentially May have different properties. In fact, the lysozyme-insensitive strain used as the parent strain for these mutations has a minimum growth inhibitory concentration of 400 to 800 μg/ml using the above lysozyme sensitivity measurement method.
Although the microorganism of the present invention has a lysozyme sensitivity value of 1.6 to 3.2 μg/ml, it is different from the lysozyme sensitivity value of 25 to 400 μg/ml of the lysozyme susceptible strain described in JP-A-54-122794. It's clearly different. Furthermore, the former has the usefulness described below based on the fact that the cell wall is easily dissolved and removed without pretreatment with penicillin, whereas the latter does not have these characteristics, so lysozyme hypersensitive strains are It is clear that this strain is different from the lysozyme-sensitive strain.
【表】
リゾチームで容易に細胞壁が溶解除去される本
発明の微生物の有用性は、(1)細胞壁が除去された
プロトプラストの再生能が優れていることに基づ
き、そのプロトプラストを用いることによつて
DNAによる効率的な形質転換を可能ならしめ、
(2)細胞中からのプラスミドのようなDNAの抽出
分離を容易にする、などの点にある。以下詳細に
説明する。
(1) 本発明微生物からのプロトプラストの調製お
よび該プロトプラストを用いるDNAによる形
質転換
プロトプラストの調製は単に培養増殖させた
細胞を直接リゾチーム処理することによつて行
われる。培地は菌が増殖できるものであればよ
く、例えば栄養培地NBを用いる。培地に菌を
接種し、25〜37℃で振盪培養して対数期の中期
あるいは後期まで培養し細胞を集菌する。次い
で適当な高張培地に最終濃度0.2〜10mg/mlの
リゾチームを含む液に懸濁する。高張培地とし
ては、例えばSSM培地〔グルコース20g、
(NH4)2SO410g、尿素3g、酵母エキス1g、
KH2PO41g、MgCl2・6H2O0.4g、FeSO4・
7H2O10mg、MnSO4・4〜6H2O0.2mg、
ZnSO4・7H2O0.9mg、CuSO4・5H2O0.4mg、
Na2B4O7・10H2O0.09mg、(NH4)6MO7O24・
4H2O0.04mg、ビオチン30μg、サイアミン塩酸
塩1mgを純水1に含み、PH7.2に調整した培
地〕の2倍希釈液中に0.4Mシヨ糖、0.01M
MgCl2・6H2Oを含み、PH7.0〜8.5に調整した培
地PFMを使用することができる。30〜37℃で
反応することによつて正常細胞は次第にプロト
プラスト化され、その程度は光学顕微鏡で観察
できる。ほとんどの細胞がプロトプラスト化さ
れるに要する時間は菌株によつて異なるが、前
記条件で0.5〜8時間である。リゾチーム作用
後、この菌懸濁液中の低張条件で破裂死せずに
生残する正常細胞はリゾチーム処理に供試した
初発の正常細胞の10-4以下にすることができ
る。
このようにして調製されるプロトプラストは
適当な高張寒天培地上でコロニー形成能(再生
能)を有する。高張寒天培地としては、例えば
RCGP培地〔グルコース5g、カゼインハイド
ロライゼート5g、酵母エキス2.5g、
K2HPO43.5g、KH2PO41.5g、MgCl2・
6H2O0.41g、FeSO4・7H2O10mg、MnSO4・
4〜6H2O2mg、ZnSO4・7H2O0.9mg、
(NH4)6MO7O24・4H2O0.04mg、ビオチン30μ
g、サイアミン塩酸塩2mg、コハク酸二ナトリ
ウム135g、ポリビニルピロリドン(分子量
10000)30gを純水1に含み、PH7.2に調整し
た培地〕を用いることができる。RCGP培地で
のプロトプラストの再生は、菌株、リゾチーム
処理濃度および処理時間によつて若干異なる
が、リゾチーム処理供試初発正常細胞あたり20
〜70%の効率である。また再生コロニーの出現
が認められるに要する培養日数は菌株で差があ
るが、釣菌できるまでの大きさになるのは5〜
7日である。
以上のような特性をもつ該微生物から得られ
るプロトプラストのDNAによる形質転換は、
ポリエチレングリコール(PEG)またはポリ
ビニルアルコール(PVA)と二価金属陽イオ
ンとを共存する高張条件下で該プロトプラスト
とDNAとを混合処理することによつて行われ
る。形質転換株は、前記のプロトプラスト再生
と同様にRCGP培地のごとき高張寒天培地上で
プロトプラストを再生させ、正常細胞として取
得される。形質転換株は供与DNAに由来する
遺伝子が菌に付与する特徴的形質に基いて選択
することができる。この選択は高張寒天培地上
で再生と同時に行つてもよく、あるいは一旦非
選択的に再生させてから再生細胞を集め普通の
低張寒天培地上で行つてもよい。
このような方法を適用して通常のプラスミド
DNAで形質転換した場合、形質転換株は再生
菌あたり10-4〜10-6の頻度で得られる。
形質転換については後記実施例に具体例を述
べる。
(2) 形質転換株からのプラスミドDNAの単離
菌が増殖できる培地、例えばNB培地で培養
し、集菌後、リゾチームを作用させて細胞壁を
溶解させる。溶菌物からは、例えばBiochim
Biophys.Acta、383 457−463(1975)に記載
されたような通常用いられる方法によりプラス
ミドを容易に濃縮分離できる。
使用するリゾチームの濃度は、対象の菌株に
より異なるが通常0.1〜10mg/mlの濃度で行う。
グルタミン酸、リジン等多くのアミノ酸の工
業的発酵生産に用いられるコリネバクテリウム
属およびブレビバクテリウム属菌種への組換え
DNA技法の適用は、それらの菌種あるいはそ
の他の微生物からアミノ酸などの有用物質の生
合成あるいはその調節に関与する遺伝子をクロ
ーン化し、その遺伝情報の増巾に基づく生合成
系の強化により有用物質の生産量を増大させた
り、さらには動植物の遺伝子をクローン化し、
その遺伝情報の発現により有用なペプタイドを
これらの菌種を用いて生産させ得る可能性があ
り、産業上極めて有用である。本発明のリゾチ
ーム超感受性微生物は、組換えDNA技法導入
の前提条件となる細胞中からのプラスミド等の
DNAの抽出分離、DNAによる細胞の形質転換
などを効率的に行わしめることを可能にし、そ
れゆえコリネバクテリウム属およびブレビバク
テリウム属における組換えDNA技法の適用を
容易ならしめるものである。
本発明者らは、本発明微生物がさらに組換え
DNA技法における安全な宿主微生物として有用
であることを見出した。
組み換えDNA手法において安全なホスト(宿
主)−ベクタ−系の確立がまず第一に要求される。
安全なホストの条件としては病原性がきわめて弱
いこと、人体に寄生しないこと、自然環境に放出
された場合速やかに死滅することなどが挙げられ
る。最初に組み換えDNA技法に用いられた大腸
菌は本来人体寄生性であり、その安全性について
は議論のあるところであつたが、少なくとも長年
実験室で継代培養されてきたK−12株について
は、その寄生性、病原性は著しく低下しているこ
とが判りB1ホストとして認定された。このK−
12株を人体に投与した場合数日にわたり菌の排出
がみられ総回収率は約1%前後と報告されている
(サイエンス209巻391〜394頁1980年)。
組み換えDNA技法をアミノ酸・核酸・抗生物
質などの生産菌に拡大していく場合、これら微生
物の多くは土壌より分離されたもので、人体への
寄生性は低いと考えられるが、なかには人体消化
管内の条件に耐え増殖しないまでも、そのまま生
きて回収される場合も考えられる。ころした菌株
の安全性をさらに増すためには、消化管内の条件
で死滅するような性質を人為的に附与することが
考えられる。B2ホストでは自然環境下に放置し
ても死滅するような脆弱な性質を附与することが
行なわれている。
本発明のリゾチーム感受性微生物について動物
の消化管内での生存テストを行なつたところ、動
物の消化管内で著しく死滅しやすいことを見出し
た。すなわち、ddY系の雄マウス(体重19g±
1)一群2匹に1匹当り約3〜5×109の下記微
生物を経口投与して、腸内に残存する菌数と糞便
中に排握される菌数を、それぞれの10%ホモジエ
ネートを適当希釈NB平板培地にまいて測定し
た。第2表に示す如く、本発明のリゾチーム感受
性菌株は、親株に比べ著しく死滅して排握され腸
内での生存菌数も著しく減少していることがわか
る。[Table] The usefulness of the microorganism of the present invention whose cell wall is easily dissolved and removed by lysozyme is based on (1) the excellent regeneration ability of protoplasts from which the cell wall has been removed;
Enabling efficient transformation with DNA,
(2) It facilitates the extraction and separation of DNA such as plasmids from cells. This will be explained in detail below. (1) Preparation of protoplasts from the microorganism of the present invention and transformation with DNA using the protoplasts Protoplasts are prepared simply by directly treating cells grown in culture with lysozyme. The medium may be any medium that allows the bacteria to grow; for example, nutrient medium NB is used. Bacteria are inoculated into a medium and cultured with shaking at 25 to 37°C until the middle or late logarithmic phase to collect the cells. Then, it is suspended in a suitable hypertonic medium containing lysozyme at a final concentration of 0.2 to 10 mg/ml. As a hypertonic medium, for example, SSM medium [glucose 20g,
(NH 4 ) 2 SO 4 10g, urea 3g, yeast extract 1g,
KH 2 PO 4 1g, MgCl 2・6H 2 O 0.4g, FeSO 4・
7H2O10mg , MnSO4・4 ~ 6H2O0.2mg ,
ZnSO 4・7H 2 O0.9mg, CuSO 4・5H 2 O0.4mg,
Na 2 B 4 O 7・10H 2 O 0.09 mg, (NH 4 ) 6 MO 7 O 24・
0.4M sucrose, 0.01M in a 2-fold dilution of a medium containing 0.04 mg of 4H 2 O, 30 μg of biotin, and 1 mg of thiamine hydrochloride in 1 part of pure water and adjusted to pH 7.2.
A medium PFM containing MgCl 2 .6H 2 O and adjusted to pH 7.0 to 8.5 can be used. By reacting at 30-37°C, normal cells gradually become protoplasts, and the extent of this can be observed with a light microscope. The time required for most cells to become protoplasts varies depending on the strain, but is 0.5 to 8 hours under the above conditions. After the action of lysozyme, the number of normal cells that survive without bursting to death under the hypotonic conditions in this bacterial suspension can be reduced to 10 -4 or less of the initial normal cells subjected to lysozyme treatment. The protoplasts prepared in this manner have the ability to form colonies (regenerate) on a suitable hypertonic agar medium. As a hypertonic agar medium, for example,
RCGP medium [glucose 5g, casein hydrolysate 5g, yeast extract 2.5g,
K 2 HPO 4 3.5g, KH 2 PO 4 1.5g, MgCl 2・
6H 2 O 0.41g, FeSO 4・7H 2 O 10mg, MnSO 4・
4~ 6H2O2mg , ZnSO4・7H2O0.9mg ,
( NH4 ) 6MO7O24・4H2O0.04mg , biotin 30μ
g, thiamine hydrochloride 2 mg, disodium succinate 135 g, polyvinylpyrrolidone (molecular weight
10000) containing 30g in 1 part of pure water and adjusting the pH to 7.2] can be used. Protoplast regeneration in RCGP medium varies slightly depending on the bacterial strain, lysozyme treatment concentration, and treatment time, but approximately 20 protoplasts per lysozyme-treated initial normal cell.
~70% efficiency. In addition, the number of culture days required for the appearance of regenerated colonies varies depending on the strain, but the number of days required for the culture to grow to the point where colonies can be caught is 5 to 5 days.
It is the 7th. Transformation of protoplasts obtained from the microorganism with the above characteristics with DNA,
This is carried out by mixing the protoplasts and DNA under hypertonic conditions in the coexistence of polyethylene glycol (PEG) or polyvinyl alcohol (PVA) and divalent metal cations. The transformed strain is obtained as normal cells by regenerating protoplasts on a hypertonic agar medium such as RCGP medium in the same manner as the protoplast regeneration described above. Transformants can be selected based on the characteristic traits imparted to the bacterium by genes derived from the donor DNA. This selection may be performed simultaneously with regeneration on a hypertonic agar medium, or it may be performed once non-selectively regenerated and then the regenerated cells collected and performed on an ordinary hypotonic agar medium. Applying this method to normal plasmids
When transformed with DNA, transformed strains are obtained at a frequency of 10 -4 to 10 -6 per regenerating strain. Specific examples of transformation will be described in Examples below. (2) Isolation of plasmid DNA from transformed strain Culture in a medium in which bacteria can grow, such as NB medium, and after harvesting, lysozyme is applied to dissolve the cell wall. From lysates, e.g. Biochim
Plasmids can be easily concentrated and isolated by commonly used methods such as those described in Biophys. Acta, 383 457-463 (1975). The concentration of lysozyme used varies depending on the target bacterial strain, but is usually 0.1 to 10 mg/ml. Recombination to Corynebacterium and Brevibacterium species used for industrial fermentation production of many amino acids such as glutamic acid and lysine
The application of DNA technology involves cloning genes involved in the biosynthesis or regulation of useful substances such as amino acids from these bacterial species or other microorganisms, and strengthening the biosynthetic system based on the amplification of that genetic information. Increasing the production of plants, and even cloning the genes of animals and plants,
There is a possibility that useful peptides can be produced using these bacterial species by expressing the genetic information, and this is extremely useful industrially. The lysozyme supersensitive microorganism of the present invention is capable of absorbing plasmids, etc. from cells, which is a prerequisite for introducing recombinant DNA technology.
It enables efficient extraction and separation of DNA, transformation of cells with DNA, etc., and therefore facilitates the application of recombinant DNA techniques in the genus Corynebacterium and Brevibacterium. The present inventors have discovered that the microorganism of the present invention is further recombinant.
It has been found useful as a safe host microorganism in DNA techniques. The first requirement in recombinant DNA techniques is the establishment of a safe host-vector system.
Conditions for a safe host include that it has extremely low pathogenicity, does not parasitize the human body, and quickly dies when released into the natural environment. Escherichia coli, which was first used in recombinant DNA techniques, was originally parasitic to the human body, and its safety was controversial, but at least the K-12 strain, which had been subcultured in the laboratory for many years, was parasitic. It was found that the parasitism and pathogenicity were significantly reduced, and it was certified as a B1 host. This K-
When 12 strains are administered to humans, bacteria are excreted over several days, and the total recovery rate is reported to be around 1% (Science 209, pp. 391-394, 1980). When applying recombinant DNA techniques to microorganisms that produce amino acids, nucleic acids, antibiotics, etc., many of these microorganisms have been isolated from soil and are thought to have low parasitic potential to the human body; It is conceivable that even if they can withstand these conditions and do not proliferate, they may be recovered alive. In order to further increase the safety of the harvested bacterial strains, it is conceivable to artificially give them the property that they will die under conditions within the gastrointestinal tract. B2 hosts are given a fragile property that allows them to die even if left in the natural environment. When the lysozyme-sensitive microorganism of the present invention was subjected to a survival test in the gastrointestinal tract of animals, it was found that it was extremely easy to die in the gastrointestinal tract of animals. In other words, ddY male mice (body weight 19g ±
1) Orally administer approximately 3 to 5 x 10 9 of the following microorganisms per animal to a group of two animals, and measure the number of bacteria remaining in the intestines and the number of bacteria excreted in feces by adding 10% homogenate of each. Appropriate dilutions were spread on NB plate medium and measured. As shown in Table 2, it can be seen that the lysozyme-sensitive bacterial strain of the present invention is significantly killed and eliminated compared to the parent strain, and the number of viable bacteria in the intestine is also significantly reduced.
【表】
さらに本発明のリゾチーム感受性菌株の種々薬
剤に対する性質を調べたところ、種々の抗生物質
に感受性になつていることを見出した。
すなわち、対数増殖期の約104細胞相当を倍々
系列の濃度の薬剤を含むNB寒天培地上に滴下接
種し、30℃で2日間培養後、菌の生育状態を観察
することにより本発明微生物の感受性を調べた結
果、第3表に示すごとく、ペニシリンG、リフア
ンピシリンなどに極めて感受性であることがわか
つた。このことは、種々の薬剤で親株より殺菌、
静菌しやすいことを示唆しており、組換えDNA
のベクターとして薬剤耐性プラスミドを用いる場
合の薬剤抵抗性の増大を緩和する効用もあること
を示している。[Table] Furthermore, when the properties of the lysozyme-sensitive bacterial strain of the present invention against various drugs were investigated, it was found that the strain was sensitive to various antibiotics. That is, the microorganism of the present invention was inoculated dropwise into an NB agar medium containing about 10 4 cells in the logarithmic growth phase, and cultured at 30°C for 2 days, and the growth state of the microorganism was observed. As a result of examining the susceptibility, it was found to be extremely sensitive to penicillin G, rifampicillin, etc., as shown in Table 3. This means that various drugs can be used to sterilize the parent strain,
This suggests that it is easy to bacteriostatic, and recombinant DNA
This study also shows that the use of drug-resistant plasmids as vectors has the effect of alleviating the increase in drug resistance.
【表】
以上のごとく、本発明のリゾチーム感受性微生
物が、動物の消化管内で著しく死滅しやすく、さ
らに種々の薬剤に対して感受性になつていること
は、該微生物が組換えDNA用宿主微生物として
好ましい性質を有することを示している。
実施例 1
リゾチーム超感受性変異株の製造
コリネバクテリウム・グルタミクム225−106、
コリネバクテリウム・ハーキユリスATCC13868、
ブレビバクテリウム・デイバリカツム
ATCC14020およびブレビバクテリウム・ラクト
フアーメンタムATCC13655をNB培地(粉末ブ
イヨン20g、酵母エキス5gを純水1に含み、
PH7.2に調整した培地)に植菌し、30℃で振盪培
養する。対数増殖期半ばで培養を中止して集菌
し、生理的食塩水で洗浄後、M/20トリス・マレ
ート緩衝液(PH6.0)に約5×108細胞/mlとなる
ように懸濁する。
この懸濁液に最終濃度400μg/mlになるよう
にニトロソグアニジンを加え、25℃で30分間放置
する。遠心分離により集菌し、同一緩衝液で菌体
を洗浄後、生理的食塩水に懸濁し、生理的食塩水
で適宜希釈して一定量をNB寒天培地とに塗りつ
ける。
30℃で2日間培養し、生じたコロニーを栄養寒
天培地と12.5μg/mlの卵白リゾチーム(生化学
工業社製、6回再結物)を含有するNB寒天培地
にレプリカ塗布する。レプリカ平板を30℃で2日
間培養後、NB寒天培地で生育し、リゾチーム含
有寒天培地で生育しない菌をリゾチーム超感受性
変異株として取得する。[Table] As described above, the lysozyme-sensitive microorganism of the present invention is extremely easy to die in the gastrointestinal tract of animals, and is also susceptible to various drugs. This indicates that it has favorable properties. Example 1 Production of lysozyme hypersensitive mutant Corynebacterium glutamicum 225-106,
Corynebacterium hercyulis ATCC13868,
Brevibacterium deivalikatum
ATCC14020 and Brevibacterium lactofamentum ATCC13655 in NB medium (20 g of powdered bouillon, 5 g of yeast extract in 1 part of pure water,
Inoculate the cells into a medium (adjusted to pH 7.2) and culture with shaking at 30°C. The culture was stopped in the middle of the logarithmic growth phase, the bacteria were collected, washed with physiological saline, and suspended in M/20 Tris-malate buffer (PH6.0) to a density of approximately 5 x 10 8 cells/ml. do. Nitrosoguanidine was added to this suspension to give a final concentration of 400 μg/ml, and the suspension was left at 25° C. for 30 minutes. Collect bacteria by centrifugation, wash the cells with the same buffer, suspend in physiological saline, dilute appropriately with physiological saline, and spread a certain amount onto an NB agar medium. After culturing at 30° C. for 2 days, the resulting colonies are replica plated onto a nutrient agar medium and an NB agar medium containing 12.5 μg/ml egg white lysozyme (Seikagaku Corporation, 6-time reconsolidation). After culturing the replica plate at 30°C for 2 days, bacteria that grow on NB agar medium but do not grow on lysozyme-containing agar medium are obtained as lysozyme hypersensitive mutants.
【表】【table】
【表】
実施例 2
本発明微生物のリゾチームによる細胞壁溶解除
去と生成プロトプラストの再生
コリネバクテリウム・グルタミクム225−106、
コリネバクテリウム・ハーキユリスATCC13868、
ブレビバクテリウム・デイバリカツム
ATCC14020、ブレビバクテリウム・ラクトフア
ーメンタムATCC13655および、それらから誘導
され実施例1で得られたリゾチーム超感受性変異
株の種培養を、NB培地に植菌し、30℃で振盪培
養する。東京光電比色計で660nmにおける吸光
度(OD)を測定し、OD0.6になつた時点で、生
理的食塩水で適当に希釈して一定量をNB寒天培
地に塗布し、初発の正常細胞数を測定すると同時
に、培養液から細胞を集菌し、該細胞をRCGP培
地に1mg/mlのリゾチームを含む液(PH7.6)に
約109細胞/mlとなる様に懸濁し、L型試験管に
移して30℃でゆるやかに振盪反応する。
5時間後細胞を2500×gで10分間遠心分離して
回収し、前記PFM培地に懸濁して2回遠心洗浄
後、等容量のPFM培地に再懸濁してプロトプラ
スト菌液を調製した。この一部をとり、一つは
RCGP培地で適当に希釈して一定量をRCGP寒天
培地へ塗布接種し、もう一つは生理的食塩水で適
当に希釈してNB寒天培地へ塗布接種し30℃で培
養して、各々高張条件、低張条件でのコロニー形
成可能菌数(cfu/ml)を求めた。低張条件での
生成コロニー数は、培養2日目に測定した(さら
に培養しても数は増加しない)。高張条件での生
成コロニー数は、それ以上培養しても再生コロニ
ーが増加しない7日目に測定した。これらの結果
を第3表に示す。[Table] Example 2 Cell wall lysis removal and regeneration of generated protoplasts by lysozyme of the microorganism of the present invention Corynebacterium glutamicum 225-106,
Corynebacterium hercyulis ATCC13868,
Brevibacterium deivalikatum
Seed cultures of ATCC14020, Brevibacterium lactofamentum ATCC13655, and the lysozyme hypersensitive mutant derived therefrom obtained in Example 1 are inoculated into NB medium and cultured with shaking at 30°C. Measure the absorbance (OD) at 660 nm with a Tokyo Photoden colorimeter, and when the OD reaches 0.6, dilute it appropriately with physiological saline and apply a certain amount to the NB agar medium to determine the initial normal cell count. At the same time as the measurement, cells were collected from the culture solution, suspended in RCGP medium containing 1 mg/ml lysozyme (PH7.6) to a concentration of approximately 10 9 cells/ml, and subjected to the L-type test. Transfer to a tube and incubate with gentle shaking at 30°C. After 5 hours, the cells were collected by centrifugation at 2500 xg for 10 minutes, suspended in the PFM medium, washed twice by centrifugation, and resuspended in an equal volume of PFM medium to prepare a protoplast bacterial solution. Take a part of this, one is
Appropriately diluted with RCGP medium, a certain amount was inoculated onto RCGP agar medium, and the other was appropriately diluted with physiological saline, applied onto NB agar medium, and cultured at 30°C, each under hypertonic conditions. The number of bacteria capable of forming colonies (cfu/ml) under hypotonic conditions was determined. The number of colonies formed under hypotonic conditions was measured on the second day of culture (the number does not increase with further culture). The number of colonies formed under hypertonic conditions was measured on the 7th day when the number of regenerated colonies did not increase even after further culturing. These results are shown in Table 3.
【表】
いずれの親株も、リゾチームを作用させても顕
微鏡で短桿状の正常細胞しかみられず、球状のプ
ロトプラストの生成は観察されない。また低張条
件でのコロニー形成数もリゾチーム処理前とほと
んど変わらなかつた。一方、リゾチーム超感受性
菌株は、リゾチームの細胞壁溶解作用によりプロ
トプラスト化され、プロトプラストの破裂死する
低張条件で生育可能な残存菌数(浸透圧シヨツク
抵抗性の非プロトプラスト細胞と考えられる)
は、リゾチーム処理供試菌数あたり10-4〜10-6で
あつた。これらのプロトプラストは、高張条件で
はコロニー形成能を有し、その再生効率はリゾチ
ーム処理供試菌数に対して20〜70%であつた。一
旦再生したコロニーはNB寒天培地上で生育でき
る正常細胞であつた。
実施例 3
本発明微生物から得られるプロトプラストのプ
ラスミドpCG4DNAによる形質転換
(1) プラスミドpCG4の分離
本実施例において形質転換に使用するプラス
ミドpCG4は、pCG4の保有菌であるコリネバク
テリウム・グルタミクム225−250(微工研菌寄
第5939号)の培養菌体から次のように抽出分離
した。コリネバクテリウム・グルタミクム225
−250をNB培地で培養した種培養5mlを、400
ml半合成培地SSMに接種して30℃で振盪培養
する。東京光電比色計で660nmにおける吸光
度(OD)を測定し、OD0.2になつた時点で、
培養液中0.5単位/mlの濃度になるようにペニ
シリンを添加する。さらに30℃で培養を継続
し、OD約0.6になるまで生育させる。
培養液から菌体を集菌し、TES緩衝液
〔0.03Mトリス(ヒドロキシメチル)アミノメ
タン(トリス)、0.005Mエチレンジアミン四酢
酸二ナトリウム(EDTA)0.05M NaCl:PH
8.0〕で洗浄後、リゾチーム液(25%シヨ糖、
0.1M NaCl、0.05Mトリス、0.8mg/mlリゾチ
ーム、PH8.0)で10mlに懸濁し、37℃で4時間
反応させる。反応液に、5M NaCl2.4ml、0.5M
EDTA(PH8.5)0.6ml、4%ラウリル硫酸ナト
リウムと0.7M NaClからなる溶液4.4mlを順次
添加し、緩やかに混和してから氷水中に15時間
置く。溶菌物全量を遠心管に移し、4℃で60分
間、69400×gの遠心分離にかけ上澄液をとる。
これに重量百分率10%相当のPEG6000を加え、
静かに混和して溶解後氷水中に置く。16時間
後、1500×gで10分間遠心分離してペレツトを
回収する。TES緩衝液5mlを加えて、ペレツ
トを静かに再溶解してから1.5mg/mlエチジウ
ムブロマイド2mlを添加し、これに塩化セシウ
ムを加えて静かに溶解し、密度を1.580に合わ
せる。この溶液を105000×g、18℃で48時間遠
心分離する。この密度勾配遠心により、共有結
合で閉じられた環状DNAは、紫外線ランプを
照射することによつて遠心チユーブ中下方の密
度の高いバンドとして見出される。このバンド
を注射器で遠心チユーブの側面から抜きとるこ
とによつて、プラスミドpCG4が分離される。
次いで分画液を等容量のイソプロピルアルコー
ル液〔容量百分率90%イソプロピルアルコー
ル、10%TES緩衝液(この混液中に飽和溶解
量の塩化セシウムを含む)〕で5回処理してエ
チジウムブロマイドを抽出除去し、しかる後
に、TES緩衝液に対して透析する。このよう
にして15μgのプラスミドpCG4が得られる。
プラスミドpCG4は約19メガダルトンの分子
量を有し、ストレプトマイシンおよびまたはス
ペクチノマイシンに耐性を示す遺伝子を有し、
かつ分子中にEcoR、BamH、Hind、
PstおよびSalによる切断部位をそれぞれ
4、7、9、6および6個有している新規プラ
スミドである。
(2) プロトプラストの形質転換
形質転換は、実施例2と同様に調製したリゾ
チーム処理細胞を用いて行つた。プロトプラス
ト菌液0.5mlを小試験管にとり、2500×gで5
分間遠心分離し、TSMC緩衝液〔10mM塩化
マグネシウム、30mM塩化カルシウム、50mM
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(ト
リス)、400mMシヨ糖、PH7.5〕1mlに再懸濁
して遠心洗浄する。沈降したプロトプラストに
0.1mlのTSMC緩衝液を加え、ゆるやかに振つ
て再懸濁する。これに上記の2倍高濃度の
TSMC緩衝液と1対1に混合したpCG4DNA
液0.1ml(0.2μgDNA含有)を加えて混和し、
次いでTSMC緩衝液中に20%PEG6000を含む
液0.8mlを添加してゆるやかに混合する。3分
後、RCGP培地2mlを添加し、2500×gで5分
間遠心分離にかけて上澄み液を除去し、沈降し
たプロトプラストを1mlのRCGP培地に懸濁し
てからRCGP培地で数段階に希釈し、一定量を
スペクチノマイシン400μg/mlを含むRCGP寒
天培地に塗沫する。
同時にコロニー形成可能菌数を知るために、
RCGP寒天培地にも高希釈度の液を一定量塗沫
する。30℃で6日間培養して出現したコロニー
数を測定する。
スペクチノマイシン含有RCGP培地で生じた
コロニーをとり、12.5μg/mlのストレプトマ
イシンを含むNB寒天培地に塗りつけ、30℃で
2日培養してストレプトマイシン耐性形質の同
時獲得を調べた。交差耐性を示した株を無作為
に選び、実施例4に示す方法でプラスミドを単
離した。
これらの結果を第4表にまとめて示した。[Table] Even when lysozyme is applied to both parent strains, only short rod-shaped normal cells are observed under a microscope, and no production of spherical protoplasts is observed. Furthermore, the number of colonies formed under hypotonic conditions was almost the same as that before lysozyme treatment. On the other hand, lysozyme supersensitive strains are converted into protoplasts by the cell wall lytic action of lysozyme, and the number of remaining bacteria that can grow in hypotonic conditions where the protoplasts rupture and die (they are considered to be non-protoplast cells resistant to osmotic shock).
was 10 -4 to 10 -6 per number of lysozyme-treated test bacteria. These protoplasts had colony forming ability under hypertonic conditions, and their regeneration efficiency was 20 to 70% of the number of lysozyme-treated test bacteria. Once regenerated colonies were normal cells that could grow on NB agar medium. Example 3 Transformation of protoplasts obtained from the microorganism of the present invention with plasmid pCG4DNA (1) Isolation of plasmid pCG4 Plasmid pCG4 used for transformation in this example was Corynebacterium glutamicum 225-250, which is a carrier of pCG4. (Feikoken Bacterial Serial No. 5939) was extracted and isolated from the cultured bacterial cells as follows. Corynebacterium glutamicum 225
-250 in NB medium, 5 ml of seed culture was added to 400
ml semi-synthetic medium SSM and culture with shaking at 30°C. Measure the absorbance (OD) at 660nm with a Tokyo Photoden colorimeter, and when the OD reaches 0.2,
Add penicillin to a concentration of 0.5 units/ml in the culture medium. Further culture is continued at 30°C until the OD reaches approximately 0.6. Collect bacterial cells from the culture solution and add them to TES buffer [0.03M tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris), 0.005M disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA), 0.05M NaCl:PH
8.0], then lysozyme solution (25% sucrose,
Suspend in 10 ml with 0.1 M NaCl, 0.05 M Tris, 0.8 mg/ml lysozyme, pH 8.0) and react at 37°C for 4 hours. To the reaction solution, 2.4ml of 5M NaCl, 0.5M
Add 0.6 ml of EDTA (PH 8.5), 4.4 ml of a solution consisting of 4% sodium lauryl sulfate and 0.7 M NaCl in sequence, mix gently, and then place in ice water for 15 hours. Transfer the entire amount of the lysate to a centrifuge tube, centrifuge at 69,400 xg for 60 minutes at 4°C, and collect the supernatant.
Add PEG6000 equivalent to 10% weight percentage to this,
Mix gently and place in ice water after dissolving. After 16 hours, collect the pellet by centrifugation at 1500 xg for 10 minutes. Add 5 ml of TES buffer, gently redissolve the pellet, then add 2 ml of 1.5 mg/ml ethidium bromide, add cesium chloride, gently dissolve, and adjust the density to 1.580. This solution is centrifuged at 105,000 xg and 18°C for 48 hours. Through this density gradient centrifugation, the covalently closed circular DNA is found as a dense band in the lower part of the centrifuge tube by irradiation with an ultraviolet lamp. Plasmid pCG4 is isolated by extracting this band from the side of the centrifuge tube with a syringe.
Next, the fractionated solution was treated five times with an equal volume of isopropyl alcohol solution [volume percentage 90% isopropyl alcohol, 10% TES buffer (this mixture contains a saturated amount of cesium chloride)] to extract and remove ethidium bromide. and then dialyzed against TES buffer. In this way, 15 μg of plasmid pCG4 is obtained. Plasmid pCG4 has a molecular weight of approximately 19 megadaltons, contains a gene showing resistance to streptomycin and/or spectinomycin,
and EcoR, BamH, Hind,
This is a new plasmid having 4, 7, 9, 6, and 6 cleavage sites for Pst and Sal, respectively. (2) Transformation of protoplasts Transformation was performed using lysozyme-treated cells prepared in the same manner as in Example 2. Transfer 0.5 ml of protoplast bacteria solution to a small test tube and test at 2500 x g for 5 minutes.
Centrifuge for 1 minute, then use TSMC buffer [10mM magnesium chloride, 30mM calcium chloride, 50mM
Resuspend in 1 ml of Tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris), 400 mM sucrose, pH 7.5 and wash by centrifugation. to the precipitated protoplasts.
Add 0.1 ml of TSMC buffer and resuspend by shaking gently. This is combined with twice the concentration above.
pCG4DNA mixed 1:1 with TSMC buffer
Add 0.1ml of solution (containing 0.2μg DNA) and mix.
Next, add 0.8 ml of a solution containing 20% PEG6000 in TSMC buffer and mix gently. After 3 minutes, 2 ml of RCGP medium was added, centrifuged at 2500 x g for 5 minutes to remove the supernatant, and the precipitated protoplasts were suspended in 1 ml of RCGP medium, diluted in several stages with RCGP medium, and aliquoted into a fixed amount. smear onto RCGP agar medium containing 400 μg/ml spectinomycin. In order to know the number of bacteria that can form colonies at the same time,
Spread a certain amount of the highly diluted solution onto the RCGP agar medium. Culture at 30°C for 6 days and measure the number of colonies that appear. Colonies generated on RCGP medium containing spectinomycin were taken, spread on NB agar medium containing 12.5 μg/ml streptomycin, and cultured at 30° C. for 2 days to examine simultaneous acquisition of streptomycin resistance. Strains that showed cross-resistance were randomly selected, and plasmids were isolated by the method shown in Example 4. These results are summarized in Table 4.
【表】【table】
【表】
** 括弧内は試験株数。
*** この菌株ではスペクチノマイシン耐性菌は得
られなかつた。
リゾチーム非感受性の親株をリゾチーム処理し
た細胞で出現したスペクチノマイシン耐性株は、
ストレプトマイシン交差耐性を示さず、さらに前
記の225−250株と同様にプラスミドを単離した
が、pCG4の存在は認められなかつた。一方、リ
ゾチーム超感受性菌株をリゾチーム処理した細胞
で出現したスペクチノマイシン耐性株はストレプ
トマイシン交差耐性を有し、それらの株から分離
されるプラスミドは、制限酵素Hindで消化後
アガロース電気泳動にかけてわかる生成DNA断
片がpCG4と同一であつた。
上記のようにして得られたpCG4の形質転換株
の微工研寄託受理番号を第7表に示す。[Table] ** Number of test strains is in parentheses.
*** No spectinomycin-resistant bacteria were obtained with this strain.
The spectinomycin-resistant strain that emerged from the lysozyme-insensitive parent strain was treated with lysozyme.
It did not show streptomycin cross-resistance, and a plasmid was isolated in the same manner as for the 225-250 strain described above, but no pCG4 was detected. On the other hand, spectinomycin-resistant strains that emerge from cells treated with lysozyme from lysozyme-hypersensitive strains have streptomycin cross-resistance, and the plasmids isolated from these strains are digested with the restriction enzyme Hind and then subjected to agarose electrophoresis. The fragment was identical to pCG4. Table 7 shows the deposited accession numbers of the pCG4 transformants obtained as described above.
【表】
実施例 4
プラスミドを保有する微生物からのプラスミド
の単離
実施例3で取得したpCG4の形質転換株である
コリネバクテリウム・グルタミクムL15/pCG4、
コリネバクテリウム・ハーキユリスL103/
pCG4、ブレビバクテリウム・デイバリカツム
L204/pCG4およびブレビバクテリウム・ラクト
フアーメンタムL312/pCG4をNB培地で培養し
た種培養5mlを400mlNB培地に植菌し、30℃で
12時間振盪培養する。
培養液から菌体を集菌し、TES緩衝液で洗滌
後、リゾチーム液(25%シヨ糖、0.1M NaCl、
0.05Mトリス、0.8mg/mlリゾチーム:PH8)10
mlに懸濁し、37℃で1時間反応させる。反応液に
5M NaCl2.4ml、0.5M EDTA(PH8.5)0.6ml、4
%ラウリル硫酸ナトリウムと0.7M NaClからな
る溶液4.4mlを順次添加し、緩やかに混和してか
ら氷水中に15時間置く。溶菌物全量を遠心管に移
し、4℃で60分間、69400×gの遠心分離にかけ
上澄液をとる。これに重量百分率10%相当の
PEG6000を加え、静かに混和して溶解後氷水中
に置く。16時間後、1500×gで10分間遠心してペ
レツトを回収する。TES緩衝液5mlを加えてペ
レツトを再溶解してから1.5mg/mlエチジウムブ
ロマイド2mlを添加する。これに塩化セシウムを
加えて溶解し、密度を1580に合わせる。この溶液
を実施例3に記載したのと同一条件で密度勾配遠
心にかけ、プラスミドを分画採取する。分画液を
実施例3と同様にイソプロピルアルコール液処理
によりエチジウムブロマイドを抽出除去した後、
TES緩衝液に対して透析する。
このようにしてpCG4を保有するいずれのリゾ
チーム超感受性株からも15〜30μgのpCG4DNA
が得られた。[Table] Example 4 Isolation of plasmids from microorganisms harboring plasmids Corynebacterium glutamicum L15/pCG4, a transformed strain of pCG4 obtained in Example 3,
Corynebacterium hercyulis L103/
pCG4, Brevibacterium deivaricatum
5 ml of seed culture of L204/pCG4 and Brevibacterium lactofamentum L312/pCG4 cultured in NB medium was inoculated into 400 ml of NB medium, and incubated at 30℃.
Incubate with shaking for 12 hours. Collect bacteria from the culture solution, wash with TES buffer, and add to lysozyme solution (25% sucrose, 0.1M NaCl,
0.05M Tris, 0.8mg/ml lysozyme: PH8) 10
ml and react at 37°C for 1 hour. to the reaction solution
5M NaCl2.4ml, 0.5M EDTA (PH8.5) 0.6ml, 4
4.4 ml of a solution consisting of % sodium lauryl sulfate and 0.7 M NaCl are sequentially added, mixed gently and placed in ice water for 15 hours. Transfer the entire amount of the lysate to a centrifuge tube, centrifuge at 69,400 xg for 60 minutes at 4°C, and collect the supernatant. This is equivalent to a weight percentage of 10%.
Add PEG6000, mix gently and place in ice water after dissolving. After 16 hours, collect the pellet by centrifugation at 1500 xg for 10 minutes. Redissolve the pellet by adding 5 ml of TES buffer and then add 2 ml of 1.5 mg/ml ethidium bromide. Add cesium chloride to this, dissolve it, and adjust the density to 1580. This solution is subjected to density gradient centrifugation under the same conditions as described in Example 3, and the plasmid is fractionated. After extracting and removing ethidium bromide by treating the fractionated solution with isopropyl alcohol solution in the same manner as in Example 3,
Dialyze against TES buffer. In this way, 15 to 30 μg of pCG4 DNA was collected from any lysozyme hypersensitive strain harboring pCG4.
was gotten.
Claims (1)
バクテリウム・デイバリカツムまたはブレビバク
テリウム・ラクトフアーメンタムに属し、リゾチ
ームに感受性を示す新規リゾチーム感受性微生
物。 2 該微生物がコリネバクテリウム・ハーキユリ
スL−103(微工研菌寄5947、ATCC31866)、ブレ
ビバクテリウム・デイバリカツムL−204(微工研
菌寄5948、ATCC31867)およびブレビバクテリ
ウム・ラクトフオーメンタムL−312(微工研条寄
528、ATCC31868)から選ばれる微生物であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の微生
物。[Scope of Claims] 1. A novel lysozyme-sensitive microorganism that belongs to Corynebacterium herkyulis, Brevibacterium deivalicatum or Brevibacterium lactofamentum and is sensitive to lysozyme. 2. The microorganisms are Corynebacterium hercyulis L-103 (FEI 5947, ATCC 31866), Brevibacterium deivaricatum L-204 (FEI 5948, ATCC 31867), and Brevibacterium lactoformentum L −312 (Feikoken Joyori)
528, ATCC 31868).
Priority Applications (8)
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CA000401782A CA1185197A (en) | 1981-04-30 | 1982-04-27 | Lysozyme-sensitive microorganism |
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IL65650A IL65650A0 (en) | 1981-04-30 | 1982-04-29 | Lysozyme-sensitive microorganisms and processes for the preparation thereof |
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DE198282103677T DE64680T1 (en) | 1981-04-30 | 1982-04-29 | LYSOCYME-SENSITIVE MICROORGANISM. |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
JPS57186489A JPS57186489A (en) | 1982-11-16 |
JPS643475B2 true JPS643475B2 (en) | 1989-01-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6577781A Granted JPS57186489A (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | Novel lysozyme sensitive bacterium |
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Country | Link |
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JP (1) | JPS57186489A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5856678A (en) * | 1981-09-25 | 1983-04-04 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | Novel lysozyme-sensitive microorganism |
JP2967996B2 (en) | 1989-06-06 | 1999-10-25 | 協和醗酵工業株式会社 | Method for producing L-tryptophan |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55114293A (en) * | 1979-02-22 | 1980-09-03 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | Production of l-glutamic acid |
-
1981
- 1981-04-30 JP JP6577781A patent/JPS57186489A/en active Granted
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