KR100201263B1 - Gene coding for esterase and novel microorganism containing said gene - Google Patents

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Abstract

세라티아 속 미생물로부터 유래된 에스테라제 코딩 유전자, 이 유전자를 함유하는 에스테라제 생산성이 높은 변이주, 벡터 플라스미드에 삽입된 상기 유전자를 함유하는 재조합 플라스미드, 이 재조합 플라스미드로 형질전환된 신규의 미생물, 및 상기한 바와 같은 변이주 또는 신규의 미생물을 배지에 배양시키고 세포내외에 생성된 에스테라제를 수집하는 것으로 구성된 에스테라제 생산방법. 에스테라제 생산성이 높은 변이주와 형질 전환된 신규의 미생물을 에스테라제 생산성이 우수하며 고순도의 목적하는 에스테라제를 대량으로 생산할 수 있다.Esterase coding genes derived from Serratia genus microorganisms, high yielding strains containing esterases containing the genes, recombinant plasmids containing the genes inserted into vector plasmids, novel microorganisms transformed with the recombinant plasmids, And culturing the mutant strain or the new microorganism as described above in a medium, and collecting the esterase produced intracellularly and externally. Variants with high esterase productivity and transformed novel microorganisms can produce a large amount of esterase with high esterase productivity and high purity.

Description

에스테라제 코딩 유전자 및 이 유전자를 함유하는 미생물Esterase coding genes and microorganisms containing the genes

제1도는 실시예 2에서 재조합 세포로부터 단리된 플라스미드 DNA pLIPE101의 제한 엔도뉴클레아제 지도를 나타낸다.1 shows a restriction endonuclease map of plasmid DNA pLIPE101 isolated from recombinant cells in Example 2. FIG.

제2도는 제한 엔도뉴클레아제 및 DNA 리가아제를 사용하여 플라스미드 DNA pLIPE101을 결실시킴으로써 제조된 플라스미드 DNA, pLIPE111, pLIPE121, pLIPE131, pLIPE141 및 pLIPE151 각각의 제한 엔도뉴클레아제 지도를 나타낸다.2 shows a restriction endonuclease map of plasmid DNA, pLIPE111, pLIPE121, pLIPE131, pLIPE141 and pLIPE151, respectively, prepared by deleting plasmid DNA pLIPE101 using restriction endonucleases and DNA ligase.

본 발명은 에스테라제 코딩 유전자, 이 유전자를 함유하는 재조합 플라스미드, 재조합플라스미드로 형질전환된 신규의 미생물, 및 이 미생물을 배양함으로써 에스테라제를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an esterase coding gene, a recombinant plasmid containing the gene, a novel microorganism transformed with a recombinant plasmid, and a method for producing an esterase by culturing the microorganism.

최근에, 가수분해반응에서 에스테라제와같은 효소의 이용이 종종 시도되어 왔다. 이러한 목적으로, 동물 (예: 돼지의 간, 돼지의 췌장등)유래의 에스테라제, 및 미생물 [1예: 아르트로박터 글로비포르미스(Arthrobacter globiformis), 게오트리쿰 칸디듐 (Geotrichum candidum), 칸디나 실린드라세아(Candida cylindracea), 슈도모나스 플루오레센스 (Pseudomonas fluorescens) 등] 유래의 에스테라제 등과 같이 여러가지 에스테라제가 공지되어 있다.Recently, the use of enzymes such as esterases in hydrolysis reactions has often been attempted. For this purpose, esterases derived from animals (eg pig liver, pig pancreas, etc.), and microorganisms [1 example: Arthrobacter globiformis, Geotrichum candidum , Esterases derived from Candida cylindracea, Pseudomonas fluorescens, and the like.

또한, 에스테라제가 리조푸스 델레마르 (Rhizopus delemar)(참조: 일본국특허 공개 제 87175/1991), 슈도모나스 프라기 (Pseudomonas fragi)[참조 문헌 : Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 141, 185 ∼ 190(1986)]와같은 미생물에 재조합DNA기술을 사용하여 수득됨이 공지되어 있다.Also, esterase is Rhizopus delemar (see Japanese Patent Publication No. 87175/1991), Pseudomonas fragi [Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 141, 185-190 (1986), are known to be obtained using recombinant DNA technology.

그러나, 공지의 에스테라제 또는 에스테라제를 생산하는, 공지의 방법은 여러가지 문제점이 있다. 예를들면, 동물 유래의 에스테라제는 매우 비싸다. 또한, 상기에 언급한 아르트로박터 (Arthrobacter), 게오트리쿰 (Geotrichum), 칸디다(Candida), 슈도모나스(Pseudomonas), 리조푸스(Rhizopus)속 미생물 유래의 에스태라제는 활성, 안정성 또는 륵이성 면에서 유리하지 못하거나, 또는 에스테라제-생산 미생물은 생산성이 높지 않다는문제점이 있다.However, known methods for producing known esterases or esterases have several problems. For example, esterases derived from animals are very expensive. In addition, the esterases derived from the above-mentioned Arthrobacter, Geotrichum, Candida, Pseudomonas, and Rhizopus microorganisms may be active, stable, or mutant. The disadvantage is that the esterase-producing microorganisms are not advantageous or that the productivity is not high.

여러가지 조사의 결과, 본 발명자들은 세라티아(Serratia)속의 미생물에 재조합 DNA 기술을 이용함으로써 목적하는 에스테라제를 우수하개 생산할 수 있음을 발견하였다. 즉, 본 발명자들은 세라티아 속의 미생물로부터 에스테라제 코딩 유전자를 수득하는데 성공하였으며, 이 유전자를 함유하는 재조합 플라스미드를 숙주 미생물에 도입함으로써 에스테라제 생산성이 현저하게 증가된 형질전환 미생물을 수득할 수 있음을 알아내었고, 또한 형질 전환된 미생물을 공업적규모로 사응함으로써 목적하는 에스테라제를 생산할수 있음을 알아내었다.As a result of various investigations, the present inventors have found that by using recombinant DNA technology in microorganisms of Serratia, excellent target esterase can be produced. That is, the present inventors have succeeded in obtaining an esterase coding gene from a microorganism of the genus Serratia, and by introducing a recombinant plasmid containing the gene into the host microorganism, a transformed microorganism with a markedly increased esterase productivity can be obtained. In addition, it was found that the desired esterase can be produced by adapting the transformed microorganism to an industrial scale.

본 발명의 목적은 세라티아 속의 미생물로 부터 유래된 에스테라제 코딩유전자를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 에스테라제 생산성이 높은 변이주를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 이 유전자를 벡터 플라스미드에 삽입함으로써 제조된 재조합 플라스미드를 제공하는 것이다. 본발명의 또다른 목적은 이 재조함 플라스미드를 함유하는 형질 전환 미생물을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 이 형질 전환미생물을 배양하고 미생물세포의 내외에 생성된 에스테라제를 수집함에 의한 에스테라제의 생산 방법을 재공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an esterase coding gene derived from a microorganism of the genus Serratia. Another object of the present invention is to provide a mutant strain having high esterase productivity. Another object of the present invention is to provide a recombinant plasmid prepared by inserting this gene into a vector plasmid. Another object of the present invention is to provide a transgenic microorganism containing the prepared plasmid. It is still another object of the present invention to provide a method for producing esterase by culturing the transgenic microorganism and collecting the esterase produced inside and outside the microbial cells.

본 발명의 세라티나 속의 미생물로부터 유래된 에스테라제 코딩 유전자는 오픈 리딩 프레임 (open reading frame) 을 가진 1839 염기쌍의 이중 가닥 DNA, 특히 하기의 SEQ ID NO:1 및 SEQ ID NO:2에 나타낸 뉴클레오티드 서열을 가진 DNA 이다.The esterase coding genes derived from the microorganisms of the genus Serratina of the present invention are 1839 base pairs of double stranded DNA with an open reading frame, in particular the nucleotides shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 below. DNA with sequence.

이러한 에스테라제 코딩 유전자의 도너 (donor)미생물로는 에스테라제 생산성을 가진 세라티아속에 속하는 미생물이면 어느것이나 포함되며, 예를 들면. 세라티아 마르세센스 (Serratia marsescens) Sr41(FERM BP-487), 세라티아 리쿠에파시엔스 (Serratia liquefaciens) ATCC 27592, 세라티아 마르세센스 ATCC 13880, 세라티아 마르세센스 14764, 세라티아 마르세센스 ATCC 19180, 세라티아 마르세센스 ATCC 21074, 세라티아 마르세센스 ATCC 27117, 세라티아 마르세센스 ATCC 21212 등이 있다.Donor microorganisms of such esterase coding genes include any microorganism belonging to the genus Serratia with esterase productivity. Serratia marsescens Sr41 (FERM BP-487), Serratia liquefaciens ATCC 27592, Serratia marcesense ATCC 13880, Serratia marsesense 14764, Serratia marsense ATCC 19180, Serra Tia Marsense ATCC 21074, Serratia Marsense ATCC 27117, and Serratia Marsense ATCC 21212.

도너 미생물에는 각종 아미노산 -요구주, 각종 핵산 -요구주, 각종 비타민 - 요구주 등과 같은 야생 균주 유래의 변이주 [예: 세라티아 마르세센스 M-1(FERM BP-4068) 도 포함된다. 이 세라티아 마르세센스 M-1은 친주인 세라티아 마르세센스 Sr4l 보다 에스테라제 생산성이 2배 이상 높으며 SEQ ID NO2 DNA 서열에 의해 코딩된 에스테라제 유전자를 함유한다. 변이주 M-I은 친주인 세라티아 마르세센스 Sr4l (FERM BP-487) 를 아데르부르그(Aderbrug) 등의 방법 [참고 문헌 : Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 18. 788 (1965)] 에 따라서 N - 매틸 - N' - 니트로 - N - 니트로소구아니딘 (NTG)로 처리하고, 이렇게 처리된 미생물을 유화 트리글리세리드를 함유하는 한천 배지상애서 배양하고 가장 큰 투명대 (clear zone) 가 형성된 주위의 콜로니를 수집함으로써 수득할수있다. 동일한 방법으로,친주 세라티아 마르세센스 Sr4l 로 부터 에스테라제 생산성이 1.5배 이상높은 또다른 변이주 세라티아 마르세센스G205를 수득할 수 있다.Donor microorganisms also include mutant strains derived from wild strains such as various amino acids-demand strains, various nucleic acid-demand strains, various vitamins-demand strains, such as Serratia marsense M-1 (FERM BP-4068). This Serratia Marsense M-1 is more than two times higher in esterase productivity than its parent, Serratia Marsense Sr4l, and contains an esterase gene encoded by the SEQ ID NO2 DNA sequence. The mutant M-I was used as the method of Aderbrug et al., Which is the parent strain of Serratia marcesense Sr4l (FERM BP-487). [Reference: Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 18. 788 (1965)] according to N-matyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), and the microorganisms thus treated are cultured in agar medium containing emulsified triglycerides and It can be obtained by collecting colonies around the formed clear zone. In the same way, another variant strain Serratia marcesense G205, which is at least 1.5 times higher in esterase productivity, can be obtained from parent strain Serratia marsense Sr4l.

에스테라제 코딩 유전자가 삽입된 벡터 플라스미드로는 형질 전환된 새포중에서 복제가능한 플라스미드라면 어느것이나 포함되나, 바람직한것은 카피 수 (copy number) 가 1 ∼ 수천이고 암피실린, 카나마이신, 클로르암페너콜과 같은 항생제에 대한 내성 마커를 함유하며, 또한 lac, tac드 또는 trp 과 같은 적당한 프로모터를 함유하는 플라스미드가 바람직하다. 또한, 벡터 플라스미드는 par 및 parB 와 같은 플라스미드 안정화 유전자도 함유할 수 있다.The vector plasmid into which the esterase coding gene has been inserted includes any plasmid that can be replicated in the transformed cell, but is preferred for antibiotics such as ampicillin, kanamycin, and chloramphenacol with a copy number of 1 to thousands. Preference is given to plasmids which contain resistance markers for and which also contain suitable promoters such as lac, tac or trp. Vector plasmids may also contain plasmid stabilizing genes such as par and parB.

이들 벡터 플라스미드로는 예를들면, pLG339 [Gene, Yol. 18, 332(1982)], pBR322 [Gene, Vol. 2, 95 (1977)], pUB18 [Gene, Vol. 33, 103(1985)], pUC19 [Gene, ,Vol. 33, 103 (1985)], pHSG298 [Gene, Vol. 61, 63(1987)], pHSG299 [Gene, Vol. 61, 63 (1987)] 등이 있다.These vector plasmids are described, for example, in pLG339 [Gene, Yol. 18, 332 (1982), pBR322 [Gene, Vol. 2, 95 (1977), pUB18 [Gene, Vol. 33, 103 (1985), pUC19 [Gene,, Vol. 33, 103 (1985)], pHSG298 [Gene, Vol. 61, 63 (1987)], pHSG299 [Gene, Vol. 61, 63 (1987).

상기한 벡터 플라스미드는 시판중인 것을 구입하거나, 또는 투명 용해질법 (참조: 야스유끼 다까기, Procedure for Experiment in Genetic Engineering , page 125, Kodansha 출판, 1980), 또는 알칼리 용균법 [참조: 마니아티스 등, Molecular Cloning , page 368, Cold Spring Harhor Laboratory, U.S.A. (1982)]과같은 통상적인 방법에의해 이러한 플라스미드를 함유하는 미겡물 새포로부터 수득할 수 있다.The vector plasmids described above may be purchased commercially, or may be prepared using a transparent lysate method (see, for example, Yasuyuki, Procedure for Experiment in Genetic Engineering, page 125, published by Kodansha, 1980), or an alkaline lysis method (maniatis et al., Molecular Cloning, page 368, Cold Spring Harhor Laboratory, USA (1982) by conventional methods such as can be obtained from the microorganisms containing such plasmid.

숙주 미생물 (플라스미드의 재조합과 목적하는 에스테라제 발현 모두를 위한 미생물) 로는 재조합 플라스미드로 형질 전환될 수 있으며 그 안에서 플라스미드를 복제할수있고, 플라스미드상에서 유전자를 발현할수있으며 작용성 단백질을 생산할 수 있는 미생물이면 어느것이나 포함된다. 이러한 숙주 미생물로는 예를들면, 세라티아 속 또는 에스케리키아 속에 속하는 미생물, 특히, 세라티아 마르세센스 Sr4l, 및 세라티아 마르세센스 M-1, 세라티아 마르세센스 TT392와같이 그로부터 유도된 여러가지 변이주(참조:Journal of Bacteriology, Vol. 161, 1 (1985)], 또는 에스케리키아 콜리 Kl2DH5 [참조: 마니아티스 등, Molecular Cloning , 2nd vol., A1O, Cold Spring Harbor Laboratory, U.S.A. (1989)] 이 있다.Host microorganisms (microorganisms for both recombination of plasmids and expression of the desired esterase) can be transformed into recombinant plasmids, which can replicate plasmids, express genes on plasmids and produce functional proteins. If anything is included. Such host microorganisms include, for example, microorganisms belonging to the genus Serratia or Escherichia, in particular from various strains derived therefrom, such as Serratia marsense Sr4l, and Serratia marsense M-1, Serratia marsense TT392. See Journal of Bacteriology, Vol. 161, 1 (1985), or Escherichia coli Kl2DH5 (Maniatis et al., Molecular Cloning, 2nd vol., A1O, Cold Spring Harbor Laboratory, USA (1989)). .

에스테라제 코딩 유전자를 함유하는 염색체 DNA는 미생물세포를 리소짐과 추가로 계면활성제 (예: 소듐 라우릴 술페이트, 소듐N -라우로일 사르코시네이트등)로 처리하고, 이렇게 처리된 세포를 유기 응매 (예:페놀, 클로로포름, 디에틸 에테르 등) 로 추출하여 단백질을 제거한 후, DNA를 에탄을로 침전시키는 공지의 방법에 의해 상기 유전자를 함유하는 미생물로 부터 쉽게 수득할 수 있다 [참조: Journal of Molecular Biology, vol. 3, 208(1961), 및 Biochimica et Biophysica Acta, vol. 72. 619 (1963)].Chromosomal DNA containing esterase coding genes treat microbial cells with lysozymes and additional surfactants (eg, sodium lauryl sulfate, sodium N-lauroyl sarcosinate, etc.) and treat the cells thus treated. After removal of the protein by extraction with an organic coagulant (e.g., phenol, chloroform, diethyl ether, etc.), it can be easily obtained from a microorganism containing the gene by a known method of precipitating DNA with ethane. Journal of Molecular Biology, vol. 3, 208 (1961), and Biochimica et Biophysica Acta, vol. 72. 619 (1963).

에스테라제 코딩 유전자를 함유하는 염색체 DNA 와 벡터 플라스미드를 포함하는 재조합플라스미드는 염색체DNA와 플라스미드DNA를 적당한 제한 엔도뉴클레아제 (예: EcoRl, BamHl, Hindlll, Sall 등) 로 절단하고, 필요하다면 생성물을 말단트랜스퍼라제 또는 DNA폴리머라제로 처리한후, 생성물을 DNA 리가아제 (예: T4 DNA 리가아제, 이. 콜리 DNA 리가아제 등) 로 처리하는 통상적인 방법에 의해 쉽게 제조할 수 있다 [참조: Methods in Enzymology, vol. 68, 41 (1979), 및 야스유끼 다까기, Procedure for Experiment in Genetic Engineering , page 135, Kodansha 출판, 1980].Recombinant plasmids comprising chromosomal DNA and vector plasmids containing esterase coding genes are digested with appropriate restriction endonucleases (e.g. EcoRl, BamHl, Hindlll, Sall, etc.) and, if necessary, the product. Can be readily prepared by conventional methods of treatment with terminal transferases or DNA polymerases and then the product with DNA ligase (e.g., T4 DNA ligase, E. coli DNA ligase, etc.). Methods in Enzymology, vol. 68, 41 (1979), and Yasuyuki Takagi, Procedure for Experiment in Genetic Engineering, page 135, published by Kodansha, 1980].

상기 방법에 의해 수득된 재조합 플라스미드 혼합물로부터 에스테라제 유전자를 함유하는 목적하는 재조합 플라스미드의 선택은 하기와 같이 행할 수 있다.Selection of the desired recombinant plasmid containing the esterase gene from the recombinant plasmid mixture obtained by the above method can be carried out as follows.

제한 엔도뉴클레아제가 결핍되어 있으며 에스테라제 활성이 없는 미생물 세포 (예: 에스케리키아 콜리 Kl2 DH5)를 상기의 재조합 플라스미드의 혼합물로 형질 전환시키고, 이렇게 형질전환된 세포를 유화트리글리세리드를 함유하는 한천 배지, 예를들면 폴리옥시에틸렌 세틸 알콜 에테르 (Brij 58) 로 유화된 트리부티린과 규정된 농도의 항생제를 함유하는 영양한천배지상에 펼쳐 놓는다. 30 ∼ 37℃에서 1 ∼ 2일간 배양한후, 큰투명대가 형성된 주위의 형질전환체의 콜로니를 단리한다.Microbial cells that lack restriction endonucleases and lack esterase activity (e.g. Escherichia coli Kl2 DH5) are transformed with a mixture of the above recombinant plasmids, and the transformed cells are agar containing emulsified triglycerides. The medium is spread over a nutrient agar medium containing tributyrin emulsified with polyoxyethylene cetyl alcohol ether (Brij 58) and a defined concentration of antibiotics. After 1 to 2 days of incubation at 30 to 37 ° C, colonies of transformants around the large transparent bands are isolated.

재조합 플라스미드를 숙주 미생물에 도입하는 것은 예를들면, 숙주 세포를 저온에서 염화칼슘수용액으로 처리하여 세포의 막투과성을 증가시킨후 재조합 플라스미드를 숙주 세포에 도입하는 방법 [참조: Journal of Molecular Biology, Vol. 53, 159 (1970)], 또는 전기 동공법과 같은 통상적인 방법으로 행할 수 있다.Introduction of recombinant plasmids into host microorganisms may be accomplished by, for example, treating host cells with aqueous calcium chloride solution at low temperatures to increase cell permeability and then introducing the recombinant plasmids into host cells [Journal of Molecular Biology, Vol. 53, 159 (1970)], or conventional methods such as electroporation.

이어서, 알칼리 용균법 에 의해 형질전환체로부터 플라스미드DNA를 추출하여 에스테라제 코딩 유전자를 함유하는 재조합 플라스미드를 수득한다.The plasmid DNA is then extracted from the transformant by alkaline lysis to obtain a recombinant plasmid containing the esterase coding gene.

형질전환을 효율적으로 행하기 위해, 수득된 재조합 플라스미드를, 제한 엔도뉴클레아제가 결핍되어 있으며 에스테라제 발현에 사용되는 숙주미생물과 동일한 종인 미생물 중에서 변경시킨다. 즉, 사용되는 숙주 미생물이 세라티아 마르세센스 Sr4l 일때, 상기의 수득된 재조합 플라스미드를 제한 효소 결핍주인 세라티아 마르세센스 TT392 에 도입시킨다. 이렇게 변형된 재조합 플라스미드를 미생물로부터 단리한다.In order to efficiently perform transformation, the resulting recombinant plasmid is altered among microorganisms which are the same species as the host microorganisms lacking restriction endonucleases and used for expression of esterases. That is, when the host microorganism used is Serratia marsense Sr4l, the obtained recombinant plasmid is introduced into the Seratia marsense TT392 restriction strain. This modified recombinant plasmid is isolated from the microorganism.

이어서 변형된 재조합플라스미드를 숙주미생물에 도입하여 목적하는 에스테라제 제조에 적당한 목적하는 형질전환체를 수득한다.The modified recombinant plasmid is then introduced into the host microorganism to obtain the desired transformant suitable for preparing the desired esterase.

재조합 플라스미드를 숙주 미생물에 도입하는 것은 다까기 & 기즈미법에 의해 쉽게 행할 수 있다[참조: Journal of Bacteriology, Vol. 161. 1 (1985)].Introduction of recombinant plasmids into host microorganisms can be easily carried out by the Dakagi & Gizumi method [Journal of Bacteriology, Vol. 161. 1 (1985).

형질전환에 사용되는 숙주 미생물로는 상기의 미생물이 있으나 에스테라제 생산성이 높은 균주가 바람직하다. 목적하는 형질전환체는 항생제내성을 발현하는 콜로니를 단리함으로써 수득될수있다.Host microorganisms used for transformation include the above microorganisms, but a high esterase productivity strain is preferable. Desired transformants can be obtained by isolating colonies that express antibiotic resistance.

상기한 방법에의해 수득된 형질전환미생물은 예를들면, 에스테라제 유전자를 함유하는 2.8kb Sa1Il-BamHl DNA단편과 pUC19로 구성된 재조합 플라스미드를 세라티아 마르세센스 Sr41에 도입함으로써 수득된 세라티아 마르세센스 TA5025 (FERM BP-4067): 에스테라제 유전자를 함유하는 4.Okb Sall DNA단편과 pBR322로 구성된 재조합 플라스미드를 세라티아 마르세센스 Sr4l에 도입함으로써 수득된 세라티아 마르세센스 TBE101이 있다. 이들 형질전환된 균주는 모두 숙주미생물 세라티아 마르세센스 Sr41와 동일한 형태학적 특성을 가지고 있다.The transforming microorganism obtained by the above-mentioned method is, for example, Ceratia marsense obtained by introducing a recombinant plasmid composed of a 2.8 kb Sa1Il-BamHl DNA fragment containing an esterase gene and pUC19 into Serratia marsense Sr41. TA5025 (FERM BP-4067): There is a Serratia marsense TBE101 obtained by introducing a recombinant plasmid consisting of 4.Okb Sall DNA fragment containing an esterase gene and pBR322 into Serratia marsense Sr4l. All of these transformed strains have the same morphological characteristics as the host microorganism Serratia marsense Sr41.

상기한 형질전환된 미생물을 사용한 에스테라제의 생산은 배지중에 미생물을 배양하고 미생물세포내외의 에스테라제를 수집함으로써 수행된다.The production of esterases using the transformed microorganisms is carried out by culturing the microorganisms in the medium and collecting the esterases inside and outside the microbial cells.

에스테라제 생산에 사용되는 배지로는 미생물이 성장할수있는 통상적인 배지이면 어느것이나 포함된다. 적당한 배지는 당류 (예: 글루코스,슈크로스, 당밀 등), 유기산 (애: 푸마르산, 시트르산등), 알콜 (예: 글리세롤등) 또는 아미노산 (예: 알라닌, 글루타민, 아스파라진등)과같은 탄소원 및 무기 암모늄염 (예: 황산암모늄, 염화암모늄 등), 우레아, 펩톤,콘스팁 리쿼, 효모추출액, 카제인 가수분해물등과 같은 질소원을 함유한다.The medium used for the production of esterase includes any conventional medium in which microorganisms can grow. Suitable media include carbon sources such as sugars (e.g. glucose, sucrose, molasses, etc.), organic acids (e.g. fumaric acid, citric acid, etc.), alcohols (e.g. glycerol, etc.) or amino acids (e.g. alanine, glutamine, asparagine, etc.) and Nitrogen sources such as inorganic ammonium salts (e.g. ammonium sulfate, ammonium chloride, etc.), urea, peptone, cornsip liquor, yeast extract, casein hydrolysates and the like.

탄소원은 일반적으로 배지의 총중량에 대하여 1 ∼ 15중량%의 양으로 함유되며, 질소원은 일반적으로 배지의 총 중량에 대하여 0.1 - 2.0 증량 %의 양으로 함유된다. 배지는 추가로 무기염 (예: 인산염, 마그네슘염,칼륨염, 칼슘염 등)및/또는 금속이온 (예: 철, 망간, 구리, 아연 등)을 적당한 양으로 임의로 함유할 수 있다. 합성 배지의 경우에는, 추가로 비타민 또는 아미노산과, 또한 에스테라제 생산용유도제 (예: 식물성 오일,계면활성제 등), 발포억제제, 미생물내의 재조합 플라스미드를 안정화시키는 데 적당한 항생물질을 함유할 수 있다. 배지는 pH 5 ∼ 8 로 조절하는 것이 바람직하다.The carbon source is generally contained in an amount of 1 to 15% by weight relative to the total weight of the medium, and the nitrogen source is generally contained in an amount of 0.1 to 2.0% by weight relative to the total weight of the medium. The medium may further optionally contain an inorganic salt (eg phosphate, magnesium salt, potassium salt, calcium salt, etc.) and / or metal ions (eg iron, manganese, copper, zinc, etc.) in an appropriate amount. In the case of a synthetic medium, it may further contain vitamins or amino acids and antibiotics suitable for stabilizing esterase production inducers (e.g. vegetable oils, surfactants, etc.), foam inhibitors, recombinant plasmids in microorganisms. . It is preferable to adjust a medium to pH 5-8.

형질전환된 미생물의 배양은 통상적인 방법으로 수행된다. 예를들면, 미생물을 배지에 접종하고 진탕 배양, 호기 배양, 정치 배양등으로 배양한다. 배양 조건은 배지의 종류 및 배양 방법에 따라 변할 수 있으나, 미생물 생육에 적당한 어떠한 조건도 될 수 있으며, 일반적으로 초기 pH 5 ∼ 8, 20 ∼ 40℃에서 1 ∼ 2일이다.Cultivation of the transformed microorganism is carried out in a conventional manner. For example, microorganisms are inoculated into a medium and cultured with shaking culture, aerobic culture, stationary culture, and the like. The culture conditions may vary depending on the type of medium and the culture method, but may be any conditions suitable for the growth of microorganisms, and are generally 1 to 2 days at an initial pH of 5 to 8 and 20 to 40 ° C.

배양세포의 내외에 생성된 에스테라제는 통상적인 방법으로 수집한다. 예를들면, 배지중에 함유된 에스테라제는 무기염을 사용한 염석, 유기용매를 사용한 침전법, 이온교환수지 및 각종 컬럼크로마토그래피를 사용한 흡착 또는 탈착법, 겔 여과법, 단백질 - 침전제의 사용, 또는 이러한 방법등의 조합에 의해 수집된다. 세포중에 축적된 에스테라제는 먼저 마찰성 붕괴 장치 (DynoMill) 와 같은 물리적 방법 또는 리소짐을 사용한 처리와 같은 화학적 방법에 의해 새포를 파괴시킨 후, 상기와 같은 방법에 의해 세포 추출물 증의 에스테라제를 수집한다.Esterases produced in and around cultured cells are collected by conventional methods. For example, esterases contained in the medium may be salted out using inorganic salts, precipitation using organic solvents, adsorption or desorption using ion exchange resins and various column chromatography, gel filtration, use of protein-precipitating agents, or Collected by a combination of these methods. The esterase accumulated in the cells is first destroyed by a physical method such as a frictional decay device (DynoMill) or a chemical method such as treatment with lysozyme, and then the esterase of the cell extractor is removed by the method described above. Collect.

본 발명의 에스테라제 코딩 유전자는 본 명세서중에 상세하게 기재된 DNA서 열에만 한정된 것이 아니라 삽입, 결실, 치환과 같이 서열 증의 변형에 의해 수득된 DNA 서열을 가진 어떠한 유전자도 포함된다. 즉, 에스테라제 유전자는, 본 명세서 중에 상세하게 기재된 에스테라제 유전자의 DNA서열을 기준으로 하여 고안된 합성변이 DNA 프라이머, 또는 포름산, 히드라진 술파이트와 같은 화학적 돌연변이제를 사용하여 시험관 속에서 직접 인위적으로 변형될 수 있다. 또한, 변이 유전자는 에스테라제 생산주를 NTG 또는 UV로 처리함으로써 수득될 수 있다.The esterase coding gene of the present invention is not limited to the DNA sequences described in detail herein, but includes any gene having a DNA sequence obtained by modification of sequencing such as insertion, deletion, and substitution. That is, the esterase gene is artificially directly in vitro using synthetic mutant DNA primers designed based on the DNA sequence of the esterase gene described in detail herein, or chemical mutants such as formic acid and hydrazine sulfite. It can be transformed into. In addition, mutant genes can be obtained by treating esterase producers with NTG or UV.

본 발명을 하기의 실시예에 의해 예시할 것이나 여기에 한정되는 것으로 여기지 않아야 한다.The invention will be illustrated by the following examples which should not be construed as being limited thereto.

실시예에서, 에스테라제 활성은 편리한 방법으로 측정한다 (리파아제 키트 (Lipase Kit)S 사용, Dainippon Pharmaceutical Co., Lt,d., Japan 제조). PH 8.0, 37℃ 에서 20분 동안 (기질로서) 올리브유 증에서 생성물을 효소반응 시키고, 이어서 형성된 지방산의 양을 측정하는 것으로 구성된 또다른 방법으로도 측정한다. 에스테라제 활성의 단위는 1분당 형성된 지방산의 μmol로 나타낸다. 또한, 실시예에서 사용된 배지는 하기의 조성을 갖는다 (여기에서, 특별한 언급이 없는한, % 는 w/v %이다).In the Examples, the esterase activity is measured by a convenient method (using Lipase Kit S, manufactured by Dainippon Pharmaceutical Co., Lt, d., Japan). Another method consists in enzymatically reacting the product in olive oil (as substrate) at pH 8.0, 37 ° C. for 20 minutes, and then measuring the amount of fatty acid formed. Units of esterase activity are expressed in μmol of fatty acid formed per minute. In addition, the medium used in the Example has the following composition (wherein% is w / v% unless there is particular notice).

LB배지 : 1% 의 박토트립톤 (Difco제조), 0.5%의 박토효모추출액(Difco 제조), 및 0.5%의 염화나트륨LB medium: 1% bactotrypton (manufactured by Difco), 0.5% bacterium yeast extract (manufactured by Difco), and 0.5% sodium chloride

LBG 평판배지 : 1%의 박토트립톤 (Difco 제조). 0.5 %의 박토 효모 추출액 (Difco제조). 0.5 %의 염화나트륨, 및 1.0%의 겔란고무 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. , Japan. 제조).LBG plate medium: 1% bactotriptone (manufactured by Difco). 0.5% bacterium yeast extract (manufactured by Difco). 0.5% sodium chloride, and 1.0% gellan rubber (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Japan.).

트리부티린 -함유 LBG평판 배지 : 0.5 v/v %의 트리부티린, 0.5% 의 폴리옥시에틸렌 세틸 알콜 에테르, 및 0.005%의 암피실린 함유 LBG평판 배지.Tributyrin-containing LBG flat media: 0.5 v / v% tributyrin, 0.5% polyoxyethylene cetyl alcohol ether, and 0.005% ampicillin containing LBG flat media.

에스테라제 생성 배지 : 1.0% 의 덱스트린, 2.0% 의 미스트 (meast,), 0.2%의 황산암모늄, 0.1 %의 인산2수소나트륨, 0.05%의 황산마그네슘 6수화물, 0.01%의 염화칼슘2수화물, 0.001%의 황산 제 1철 7수화물, 0.5% 의 트윈 (Tween) 80, 및 0.1%의 콜로린.Esterase production medium: 1.0% dextrin, 2.0% mist, 0.2% ammonium sulfate, 0.1% sodium dihydrogenphosphate, 0.05% magnesium sulfate hexahydrate, 0.01% calcium chloride dihydrate, 0.001 % Ferrous sulfate heptahydrate, 0.5% Tween 80, and 0.1% choline.

[실시예 1]Example 1

(1) 에스테라제 코딩 유전자 함유 염색체 DNA 의 제조;(1) preparation of chromosomal DNA containing esterase coding genes;

세라티아 마르세센스 Sr4l (FERM BP-487) 을 30℃ 의 LB 배지 (200m1) 에서 하룻밤동안 호기적 진탕배양을 행한후, 원심 분리매 의해 세포를 수집한다. 세포를 0.9% 염화나트륨 수용액 (200m1) 중에 1회 현탁시킨 후 이들을 세척하기 위해 원심 분리에 의해 수집한다. 이렇게 세척된 세포를 200mg의 리소짐을 함유하는 50mM 트리스 - HC1 - 50mM 디소듐 에틸렌디아민 테트라아세테이트수용액 (pH 7.5, 200m1)에 현탁시키고, 혼합물을 실온에서 1시간동안 정치시킨다.Seratia marcesense Sr4l (FERM BP-487) is subjected to aerobic shaking culture overnight in LB medium (200 ml) at 30 ° C., and then cells are collected by centrifugation medium. The cells are suspended once in 0.9% aqueous sodium chloride solution (200 ml) and then collected by centrifugation to wash them. The cells thus washed are suspended in 50 mM Tris-HC1-50 mM disodium ethylenediamine tetraacetate aqueous solution (pH 7.5, 200 ml) containing 200 mg of lysozyme, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 1 hour.

혼합물에 0.5% 농도로 소듐 라우릴 술페이트를 가하고, 여기에 추가로 프로테나제 K를 가하고, 흔합물을 50℃에서 3시간동안 온화하개 진탕하여 세포를 용균시킨다. 혼합물을 10mM트리스 - HC1 - lmM 디소듐 에틸렌디아민 테트라아세테이트 수응액 (pH 8.0) (이하, TE 라 한다) 으로 포화된 동량의 패놀로 2회 추출하고, 이어서 TE -포화페놀과 클로로포름의 동부피의 혼합물로 2회 추출한 후, 생성된 수성상을 에탄올로 침전시킨다. 침전물을 TE 중에 용해시켜 에스테라제코딩유전자를 함유하는 염색체 DNA 2.5mg을 포함하는 TE 용액을 제조한다.To the mixture is added sodium lauryl sulphate at a concentration of 0.5%, followed by additional proteinase K, and the mixture is lysed at 50 ° C. for 3 hours to lyse the cells. The mixture was extracted twice with the same amount of panol saturated with 10 mM Tris-HC1-lmM disodium ethylenediamine tetraacetate aqueous solution (pH 8.0) (hereinafter referred to as TE), followed by a mixture of TE-saturated phenol and eastern blood of chloroform After extraction twice with, the resulting aqueous phase is precipitated with ethanol. The precipitate is dissolved in TE to prepare a TE solution comprising 2.5 mg of chromosomal DNA containing an esterase encoding gene.

(2) 재조합 플라스미드 DNA 의 제조:(2) Preparation of Recombinant Plasmid DNA:

상기 (1) 에서 제조된 염색체 DNA (20μg) 을 제한 엔도뉴클레아제 Sa1I으로 완전히 분해시키고, 이를 TE -포화페놀과 클로로포름의 동부피의 혼합물로 2회 추출한다. 혼합물에 0.5부피의 7.5M암모늄 아세테이트를 가하고, 2배 부피의 에탄올로 원심 분리하여 DNA 를 회수한다.The chromosomal DNA (20 μg) prepared in (1) above was completely digested with restriction endonuclease Sa1I and extracted twice with a mixture of TE-saturated phenol and eastern blood of chloroform. 0.5 volume of 7.5 M ammonium acetate is added to the mixture and centrifuged with 2 volumes of ethanol to recover DNA.

상기와 동일한 제한효소로 완전히 분해된 플라스미드벡터 pUC19 의 DNA(0.5μg)를 56℃에서 1시간동안 알칼리 포스파타제 (Takara Shuzo Co.,Ltd., Japan, 제조: 0.4단위) 로 처리함으로써 탈인산화시키고, 생성물을TE-포화 페놀과 클로로포름의 동일 부피의 혼합물로 2회 추출하고, 여기에 0.5부피의 7.5M암모늄 아세테이트률 가한후, 2부피의 에탄올로 침전시킴으로써 벡터 플라스미드DNA를 회수한다. 이렇게 수득된 탈인산화플라스미드 백터를 상기에서 수득한 염색체 .DNA (3μg) 와 혼합하고 4℃ 에서 16시간동안 DNA 결찰 키트 (Takara Shuzo Co., Ltd. 제조) 로 결찰시켜 재조합 플라스미드 DNA 를 수득한다.DNA (0.5 μg) of the plasmid vector pUC19 completely digested with the same restriction enzyme was dephosphorylated by treatment with alkaline phosphatase (Takara Shuzo Co., Ltd., Japan, manufactured by 0.4 units) for 1 hour at 56 ° C., The product is extracted twice with an equal volume mixture of TE-saturated phenol and chloroform, to which 0.5 volume of 7.5 M ammonium acetate rate is added, followed by precipitation with 2 volumes of ethanol to recover the vector plasmid DNA. The dephosphorylated plasmid vector thus obtained was mixed with the chromosome .DNA (3 μg) obtained above and ligated with a DNA ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) at 4 ° C. for 16 hours to obtain recombinant plasmid DNA.

(3) 재조합 플라스미드를 사용한 형질전환과 이. 콜리 숙주를 사용한 콜로니 뱅크의 제조(3) transformation with recombinant plasmid and E. coli. Preparation of Colony Banks Using Collie Host

이. 콜리 DH 5세포를 하나한 (Hanahan) 방법으로 처리하고 [참조: Journal of Molecular Biology, Vol. 166, 557 (1983)] 여기에 상기 (2) 에서 수득한 플라스미드DNA를 함유하는 반응혼합물을 가함으로써 형질전환을 행한다. 이렁게 처리한 세포를 암피실린 (50μg/㎖)을 함유하는 LBG 평판 배지 상에 펼져 놓고, 이를 37℃에서 하룻밤 배양하여 세라티아 마르세센스 Sr4l의 염색체DNA단편이 삽입된 재조합플라스미드를 함유하는 형질전환체(약 20,000주)를 수득한다.this. Coli DH 5 cells were treated by Hanahan method and described in Journal of Molecular Biology, Vol. 166, 557 (1983)] The transformation is carried out by adding a reaction mixture containing the plasmid DNA obtained in the above (2). The treated cells were spread on LBG plate medium containing ampicillin (50 μg / ml) and incubated overnight at 37 ° C. to transform cells containing recombinant plasmid containing the chromosomal DNA fragment of Serratia marsense Sr4l. (About 20,000 weeks) is obtained.

(4) 에스테라제코딩유전자를 함유하는 형질전환체의 분리 및 확인 에스테라제 생산주가 트리부티린 -함유 LBG평판 배지에 접종될때, 배지에 생성된 에스테라제는 트리부티린을 분해하여 지방산을 생산하고, 이에 의해 콜로니주위의 트리글리세리드유화액이 변형되어 콜로니주위에 원형의투명대를 형성한다. 이러한 현상을 이용함으로써, 형질전환체의 스크리닝을 행한다.(4) Isolation and Identification of Transformants Containing Esterase-Encoding Genes When esterase producers are inoculated in tributyrin-containing LBG flat medium, the esterase produced in the medium decomposes tributyrin to produce fatty acids. The triglyceride emulsion around the colonies is deformed thereby to form a circular transparent band around the colonies. By using such a phenomenon, the transformant is screened.

상기 (3)에서 수득된 형질전환체 (약 20,000주)를 트리부티린 -함유 LBG평판 배지에 접종하고, 이를 37℃ 에서 하룻밤 배양하여, 이에 의해 Sa1I의 DNA 뱅크로 부터 투명대를 형성하는 군주를 분리한다.The transformant obtained in (3) (about 20,000 strains) was inoculated in a tributyrin-containing LBG plate medium and incubated overnight at 37 ° C, whereby a monarch forming a zona pellucida from the DNA bank of Sa1I was obtained. Separate.

세라티아 마르세센스 Sr4l 을 트리부티린 - 함유 LBG 평판 배지에 접종하고 37℃에서 하룻밤 배양하였을때는 투명대의 형성이 관찰되나, 형질전환 되지 않은 이. 콜리DH5 및 플라스미드벡터 pUC19를 운반하는 이.콜리DH5를 트리부티린 -함유 LBG평판 배지에 접종하고 37℃에서 하룻밤 배양하였을 때는 투명대가 형성되지 않기 때문에 투명대의 형성은 에스테라제 활성 때문일 것이다.Inoculation of Seratia marsense Sr4l into tributyrin-containing LBG plate medium and incubation at 37 ° C. overnight showed formation of a zona pellucida. The formation of a zona pellucida may be due to esterase activity since no zona pellucida is formed when E. coli DH 5 carrying coli DH 5 and plasmid vector pUC19 are inoculated into tributyrin-containing LBG plate medium and incubated overnight at 37 ° C.

또한, 투명대를 형성할 수 있는 형질전환체는 암피실린 (200μg/m1)을 함유하는 LB 배지 (60m1) 내에서 37℃ 에서 하룻밤동안 호기적 진탕 배양에 의해 배양하고, 세포를 수집하고 200m1 트리스 - HCI 완층 용액 (pH 8.0, 20m1)중에 현탁시킨다. 초음파 처리에 의해 세포를 파괴시킨후, 편리한 방법으로 혼합물의 에스테라제 활성을 측정한다. 그 결과, 에스테라제 활성은 1.5 × 103단위임이 관찰되었다.In addition, transformants capable of forming a zona pellucida were cultured by aerobic shaking culture overnight at 37 ° C. in LB medium (60 ml) containing ampicillin (200 μg / m 1), cells were collected and 200 ml Tris-HCI Suspension in complete layer solution (pH 8.0, 20m1). After disrupting the cells by sonication, the esterase activity of the mixture is measured in a convenient way. As a result, it was observed that the esterase activity was 1.5 × 10 3 units.

또한, 상기의 수득한 흔합물을 SDS 폴리아크릴아미드 겔을 이용한 전기영동을 행한다. 그 결과, 생성물은 세라티어 마르세센스 Sr-41의 배양 상층액으로 부터 수득된 부분 정제 표준 에스테라제에서와 동일한 위치에 새로운 밴드를 나타내며, 이는 벡터 플라스미드만을 함유하는 이.콜리DH5로 부터의 생성물에는 나타나지 않은 것이다.In addition, the obtained mixture is subjected to electrophoresis using SDS polyacrylamide gel. As a result, the product shows a new band at the same position as in the partially purified standard esterase obtained from the culture supernatant of Cerratier marsense Sr-41, which is a product from E. coli DH5 containing only a vector plasmid Does not appear.

[실시예 2]Example 2

플라스미드의 분석 :Analysis of plasmids:

플라스미드 DMA 를 통상적인 방법 [참조: 마니아티스 등, Molecular Cloning , page 368, Cold Spring Harbor Lahoratory, U.S.A. (1982)] 에 의해 실시예 1-(4) 에서 수득된 형질 전환체 세포로부터 제조하고, 각종의. 제한 엔도뉴클레아제로 절단한후 아가로스겔 전기영동한다. 그결과, 이 플라스미드 (이하, pLIPE101 이라 한다) 가 약 4.0kb 의 Sa1I DNA 단편을 함유함을 확인하였다.Plasmid DMA is routinely described by Maniatis et al., Molecular Cloning, page 368, Cold Spring Harbor Lahoratory, U.S.A. (1982)], which were prepared from the transformant cells obtained in Example 1- (4). Agarose gel electrophoresis after cleavage with restriction endonucleases. As a result, it was confirmed that this plasmid (hereinafter referred to as pLIPE101) contained a Sa1I DNA fragment of about 4.0 kb.

pLIPE101 중에 함유된 약 4.0kb 의 재조합 DNA 단편의 제한 엔도뉴클레아제 지도를 첨부한 제 1 도에 나타내었다.A restriction endonuclease map of about 4.0 kb of recombinant DNA fragment contained in pLIPE101 is shown in FIG.

플라스미드pLIPE101 의 약 4.0kb 의 Sa1I DNA 단편을 각종의 제한 엔도뉴클레아제로 절단하고, 각 DNA 단편을 플라스미드 벡터 pUC19 에 서브클론한 후, 이것으로 이. 콜리를 형질전환시킨다. 형질전환체를 상기와 동일한 방법으로 트리부티린 -함유 LBG 평판 배지에서 배양하고 투명대가 형성되었는지의 여부를 관찰한다.Approximately 4.0 kb of the Sa1I DNA fragment of plasmid pLIPE101 was digested with various restriction endonucleases, and each DNA fragment was subcloned into plasmid vector pUC19. Transform the coli. Transformants were cultured in tributyrin-containing LBG plate medium in the same manner as above and observed whether a zona pellucida was formed.

각 DNA단편의 제한엔도뉴클레아제지도를 첨부한 제2도에 나타내었다. 약 2.8kb 의 Sa1I-BamHl DNA 단편을 함유한 플라스미드 (pLIPE111)로 형질전환된 이. 콜리DH5와 약 2.6kb 의 Sa1I-BstPI DNA 단편을 함유한 플라스미드 (pLIPE121) 로 형질전환된 균주에 있어서는 투명대의 형성과 에스테라제 활성이 관찰되었다 (편리한 방법으로 측정함). 그러나, 약 1.9kb의 Sa1I-Pvu1I DNA 단편을 함유하는 플라스미드 (pLIPE131), 약 1.7kb 의 Sall-BstPI DNA단편을 함유하는 플라스미드 (pLIPE141), 및 약 3.6kb의Clal-Sall DNA 단편을 함유하는 플라스미드 (pLIPE151) 로 형질전환된 이.콜리 DH5에 있어서는 투명대의 형성도 에스테라제 활성도 관찰되지 않았다.The restriction endonuclease map of each DNA fragment is shown in FIG. E. transformed with a plasmid (pLIPE111) containing a Sa1I-BamHl DNA fragment of about 2.8 kb. In the strain transformed with plasmid (pLIPE121) containing Coli DH5 and a Sa1I-BstPI DNA fragment of about 2.6 kb, formation of a zona pellucida and esterase activity was observed (measured by a convenient method). However, a plasmid containing about 1.9 kb of Sa1I-Pvu1I DNA fragment (pLIPE131), a plasmid containing about 1.7 kb of Sall-BstPI DNA fragment (pLIPE141), and a plasmid containing about 3.6 kb of Clal-Sall DNA fragment. In E. coli DH5 transformed with (pLIPE151), neither formation of a zona pellucida nor esterase activity was observed.

(편리한 방법으로 측정함).(Measured in a convenient way).

상기의 결과로부터 세라티아 마르세센스 Sr4l유래의 에스테라제 코딩 유전자가 약 2.6kb 의 Sall-BstPI 단편에 존재함을 알아내었다.From the above results, it was found that the esterase coding gene derived from Serratia marcesense Sr4l was present in the Sall-BstPI fragment of about 2.6 kb.

[실시예 3]Example 3

클론 DNA 의 분석:Analysis of clone DNA:

[뉴클레오티드 서열의 결정][Determination of Nucleotide Sequences]

재조합 플라스미드 pLIPE121 킬로베이스 텔리션 키트 (Kilobase Deletion Kit Takara Shuzo Co. , Ltd제조)로 처리하여 각종 결실 플라스미드를 제조한다. 이렇게 수득된 플라스미드에 프라이머를 어니일링하고, 생거 (Sanger) 등의 디데옥시 사슬 종결법에 따라 DNA 플리머 라제의 클레노우 단편을 사용하여 상보적 사슬 [( α -32p) dCTP (14.8x106Bq/pmol, 74x104Bq)로 라벨됨]을 합성하고 [참고 문헌: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 74,5463 (1977)], 8% 우레아 - 변형 폴리아크릴아미드겔 및 방사선사진법을 사용한 전기 영동법의 데이타를 근거로 하여 그의 뉴클레오티드 서열을 결정 한다.Various deletion plasmids are prepared by treatment with the recombinant plasmid pLIPE121 Kilobase Deletion Kit (manufactured by Kilobase Deletion Kit Takara Shuzo Co., Ltd). The primers were annealed to the plasmid thus obtained, and complementary chain [(α -32p) dCTP (14.8x10 6 Bq) was prepared using cleno fragments of DNA plymerase according to dideoxy chain termination method such as Sanger et al. / pmol, labeled 74 × 10 4 Bq)] and [Ref. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 74,5463 (1977)], its nucleotide sequence is determined based on 8% urea-modified polyacrylamide gel and electrophoretic data using radiographs.

그 결과, 세라티아 마르세센스 Sr4l 유래의 에스테라제 코딩 유전자의 DNA 서열은 개시 코돈 ATG 에서코돈 GCC 까지 1839 염기쌍으로 구성되어있다.As a result, the DNA sequence of the esterase coding gene derived from Serratia marsense Sr4l is composed of 1839 base pairs from the start codon ATG to the codon GCC.

그외에, 뉴클레오티드로 부터 결정된 아미노산 서열을 SEQ ID NO:3에 나타내었다. 이 아미노산 서열의 N-말단 Met 은 세라티아와 유래 에스테라제의 정재된 효소 생성물의 아미노산 서열 N- 말단에서는 발견되지 않았으며, 이는 세포중에 존재하는 메티오닌 아미노팹티다제에 의해 세포중에 생성된 단백질로부터 N-말단메티오닌이 제거됨으로 인한것이다. 더욱이, 세라티아 유래의 에스테라제가 세포외 효소일지라도, 이는 분비 단백질의 N-말단에 일반적으로 존재하는 시그날 펩티드는 가지고 있지 않다.In addition, amino acid sequences determined from nucleotides are shown in SEQ ID NO: 3. The N-terminal Met of this amino acid sequence was not found at the N-terminus of the amino acid sequence of the purified enzyme product of Serratia and derived esterases, a protein produced in the cell by methionine aminofabtidase present in the cell. This is due to the removal of N-terminal methionine from. Moreover, although the esterase derived from Serratia is an extracellular enzyme, it does not have a signal peptide generally present at the N-terminus of the secreted protein.

[실시예 4]Example 4

세리티아 마르세센스 Sr4l (FERM BP-487) 을 영양 배지 (글루코스 0.5 %, 팹톤 1.0%, 고기 추출물 0.3% , 효모추출물 1.0%, 및 염화나트윰 0.5%, pH 7.0, 3ml)에서 하룻밤 배양하고, 수득한 배양액 (0.1ml)를 상기한 바와 동일한 신선한 영양 배지 (3ml)에 접종하고, 이를 30℃에서 3시간동안 배양하고, 여기에 0.1mg/ml 농도의 NTG 를 가한 후 추가로 30분등안 배양한다. 배양 브로스를 원심 분리하고 수득된 세포를 생리적 염수로 3회 세척한다 (원심 분리법에 의해). 이렇게 수득된 세포를 생리적 염수에 현탁시키고, 1 ∼ 1000세포/1플레이트의 양으로 트리부티린 0.5 %, 글루코스 2% 및 EDTA 2mM 을 함유하는 LBG 플레이트 상에 펼쳐놓는다. 30℃ 에서 1시간동안 배양후, 큰투명대를 형성한 콜로니를 수집하여 세라티아 마르세센스 M-1 균주 (FERM P-12833) 를 수득한다. 이렇게 수득된 변이주 (1백금이) 를 암피실린 (500μg/㎕) 을 함유하는 에스테라제 - 생성 배지에 접종하고 30℃ 에서 20시간동안 왕복 진탕 배양시킨다 (진탕 나비 7cm, 120 rpm). 배양 브로스를 원심 분리하여 약80 × 103단위/ml의 에스테라제활성을 가진 상층액을 수득한다 (편리한 방법으로 측정). 이 균주는 숙주 친주인 세라티아 마르세센스 Sr4l 보다 에스테라제 생산성이 약 2.5배 높다.Certia marcesense Sr4l (FERM BP-487) was incubated overnight in nutrient medium (0.5% glucose, 1.0% fabton, 0.3% meat extract, 1.0% yeast extract, and 0.5% sodium chloride, pH 7.0, 3 ml), The obtained culture solution (0.1 ml) was inoculated in the same fresh nutrient medium (3 ml) as described above, which was incubated at 30 ° C. for 3 hours, to which 0.1 mg / ml of NTG was added, followed by further 30 minutes of incubation. do. The culture broth is centrifuged and the cells obtained are washed three times with physiological saline (by centrifugation). The cells thus obtained are suspended in physiological saline and spread on LBG plates containing 0.5% tributyrin 0.5%, glucose 2% and EDTA 2 mM in amounts of 1-1000 cells / 1 plate. After 1 hour of incubation at 30 ° C., colonies forming a large transparent zone are collected to obtain a Serratia marsense M-1 strain (FERM P-12833). The thus obtained mutant strain (Platinum Platinum) was inoculated into esterase-producing medium containing ampicillin (500 μg / μl) and reciprocally shake cultured at 30 ° C. for 20 hours (shaking butterfly 7 cm, 120 rpm). The culture broth is centrifuged to obtain a supernatant with esterase activity of about 80 × 10 3 units / ml (measured by convenient method). This strain is about 2.5 times higher in esterase productivity than the host parent Ceratia marcesense Sr4l.

실시예1 ∼ 3에 기재된 바와 동일한 방법으로, 상기한 세라티아 마르 센스 M-1 로 부터 염색체 DNA를 분리하고 서열을 분석한다. 그 결과, SEQ ID NO:2에 나타낸 바와같은 뉴클레오티드서열을 갖는다. 상기로 부터 명백한 바와같이, 서열은 9번째 염기가 다르다는것을 제외하고는 세라티아 마르세센스 Sr4l로부터 수득한DNA서열과 동일하며, 즉, 개시 코돈 ATG 로 부터 코돈 GCC 까지 1839 염기쌍으로 구성되어 있다. 이로부터 결정된 아미노산 서열은 SEQ NO:1 로 부터. 추론된 것과 동일하다.In the same manner as described in Examples 1 to 3, chromosomal DNA is isolated from Serratia marsense M-1 described above and the sequence is analyzed. As a result, it has a nucleotide sequence as shown in SEQ ID NO: 2. As is evident from the above, the sequence is identical to the DNA sequence obtained from Serratia marcesense Sr4l, except that the ninth base is different, ie, it consists of 1839 base pairs from the start codon ATG to the codon GCC. The amino acid sequence determined therefrom is determined from SEQ NO: 1. Same as inferred.

[실시예 5]Example 5

에스테라제 생산성이 높은 균주의 제조:Preparation of Esterase High Productivity Strains:

플라스미드 pLIPElll 을 제한 엔도뉴클레아제 - 결핍 균주, 세라티아 마르세센스 TT392 에 도입하여 형질 전환주를 수득한다. 세라티아 마르세센스를 사용하여 변형된 pLIPElll플라스미드 DNA를 알칼리 용균법에 의해 형질 전환주의 세포로부터 추출한다. 이어서, 세라티아 마르세센스 Sr4l 세포를 전기동공법에의해 상기에서 수득한 플라스미드 DNA로 형질전환시켜 형질 전환체 세라티아 마르세센스 TA5025 (FERM P-12607) 을 수득한다. 수득한 형질전환체 (1백금이) 를 암피실린 (500μg/m1) 을 함유하는 에스테라제- 생성배지에 접종하고 30℃ 에서 20시간동안 왕복 진탕 배양시킨다 (진탕 나비 7cm,120rpm). 배양 브로스를 원심 분리하여 에스테라제이 약 1.9 × 105단위/ml 인 상층액을 수득한다 (편리한 방법으로 측정). 이 균주는 숙주 균주인 세라티아 마르세센스 Sr4l 보다 에스테라제 생산성이 약 6배가 높다.The plasmid pLIPElll was introduced into a restriction endonuclease-deficient strain, Serratia marcesense TT392 to obtain a transformant. Modified pLIPElll plasmid DNA using Serratia marsense is extracted from the cells of the transformant by alkaline lysis. Subsequently, Serratia marsense Sr4l cells are transformed with the plasmid DNA obtained above by electroporation to obtain transformant Serratia marsenses TA5025 (FERM P-12607). The resulting transformant (Platinum Platinum) was inoculated into an esterase-producing medium containing ampicillin (500 µg / m1) and reciprocated shaking culture at 30 ° C. for 20 hours (shaking butterfly 7 cm, 120 rpm). Centrifugation of the culture broth yields a supernatant of about 1.9 x 10 5 units / ml esterase (measured by convenient method). This strain has about 6 times higher esterase productivity than the host strain Serratia marsense Sr4l.

[실시예 6]Example 6

에스테라제의 생산: 암피실린 (500μg/㎖)을 함유하는 에스테라제 - 생성 배지 (20ℓ) 를 30부피의 자아 발효조에 넣고 살균한다. 그 이전에, 상기의 세라티아 마르세센스 TA5025 를 상기와 동일한 방법으로 30℃에서 20시간동안 왕복 진탕 배양에 의해 동일한 배지에서 배양한다. 이렇게 수득한 전배양 브로스(200m1) 를 상기의 배지에 접종하고 200rpm. 0.5vvm 의 교반하에 18시간동안 30℃에서 통기하에 배양한다. 배양 브로스를 원심 분리하여 세포를 제거하고, 상층액 (18ℓ) 을 한외여과기 (AIL-1010, Asahi Chemical Industry Co. . Lt,d. 제조)로 농측하여 에스테라제 활성이1.7 x 106단위/ml 인 조 효소용액 (200㎖) 을 수득한다 (편리한 방법에 의해 측정).Production of Esterase: Esterase-containing medium (20 L) containing ampicillin (500 μg / mL) was added to 30 Put into a volume of ego fermenter and sterilize. Prior to this, the Serratia marsense TA5025 is incubated in the same medium by reciprocating shaking culture at 30 ° C. for 20 hours in the same manner as above. The preculture broth (200 ml) thus obtained was inoculated in the medium and 200 rpm. Incubate under aeration at 30 ° C. for 18 hours under agitation of 0.5vvm. Cells were removed by centrifugation of the culture broth, and the supernatant (18 L) was concentrated with an ultrafilter (AIL-1010, manufactured by Asahi Chemical Industry Co .. Lt, d.) To obtain esterase activity of 1.7 x 10 6 units / A crude enzyme solution (200 ml) is obtained (measured by a convenient method).

[실시예 7]Example 7

에스테라제의 생산:Production of esterases:

에스테라제 - 생성 배지(20ℓ) 를 30부피의 자아 발효조에 넣고 살균한다. 이전에, 세라티아 마르세센스 M-1 을 상기와 동일한 방법으로 30℃에서 20시간동안 왕복 진탕 배양에 의해 동일한 배지에서 배양한다. 이렇게 수득한 전배양브로스를 상기의 배지에서 접종하고 200rpm, 0.5vvm에서18시간동안 교반하에 30℃에서 통기하에 배양한다. 배양 브로스를 원심 분리하여 세포를 제거하고, 상층액 (18)을 한외여과기 (AIL-1010, Asahi Chemical Industry Co., Ltd. 제조) 로 농축하여 에스테라제 활성이 7.9 × 105단위/ml 인 조 효소용액 (2000m1) 을 수득한다 (편리한 방법에 의해 측정).Esterase-Production Medium (20ℓ) 30 Put into a volume of ego fermenter and sterilize. Previously, Serratia marcesense M-1 is incubated in the same medium by reciprocating shaking culture at 30 ° C. for 20 hours in the same manner as above. The preculture broth thus obtained is inoculated in the above medium and incubated under aeration at 30 ° C. under stirring at 200 rpm for 0.5 hours at 0.5 vpm. The cells are removed by centrifugation of the culture broth, and the supernatant (18 ) Was concentrated using an ultrafilter (AIL-1010, manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) to obtain a crude enzyme solution (2000m1) having an esterase activity of 7.9 × 10 5 units / ml (measured by a convenient method). ).

본 발명의 에스테라제 코딩 유전자가 삽입된 재조합 플라스미드를 함유하는 형질전환체 및 변이주는 에스테라제 생산성이 우수하고, 형질전환체의 배양으로 순도가 높은 목적하는 에스테라제를 대량으로 수득할 수 있다.Transformants and mutants containing the recombinant plasmid inserted with the esterase coding gene of the present invention are excellent in esterase productivity, and can be obtained in large quantities with the desired esterase with high purity by culturing the transformant. have.

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Claims (9)

SEQ ID NO : 1 또는 SEQ ID NO: 2 에 나타낸 DNA 서열을 가지는 세라티아 속 미생물로부터 유래된 에스테라제 코딩 유전자.An esterase coding gene derived from a Serratia genus microorganism having the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 2 에 나타낸 DNA 서열을 가지는 세라티아 속 미생물로부터 유래된 에스테라제 코딩 유전자를 함유하는 벡터 플라스미드를 포함하는 재조합 플라스미드.A recombinant plasmid comprising a vector plasmid containing an esterase coding gene derived from a Serratia genus microorganism having the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 2 에 나타낸 DNA 서열을 가지는 세라티아 미생물로부터 유래된 에스테라제 코딩 유전자를 함유하는 벡터 플라스미드를 포함하는 재조합 플라스미드를 함유하는 형질전환체.A transformant containing a recombinant plasmid comprising a vector plasmid containing an esterase coding gene derived from Serratia microorganism having the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. 제3항에 있어서, 숙주 미생물이 세라티아 속 미생물 또는 에스케리키아 속 미생물인 형질 전환체.The transformant of claim 3, wherein the host microorganism is a Serratia microorganism or an Escherichia microorganism. 형질전환체 세라티아 마르세센스 TA5025 (FERM BP-4067).Transformant Serratia marsense TA5025 (FERM BP-4067). 재조합 플라스미드로 형질전환된 미생물을 배양하고 (이플라스미드는 SEQ ID NO: 1 또는 SEQ ID NO: 2 에 나타낸 DNA 서열을 가지는 세라티아 속 미생물로부터 유래된 에스테라제 코딩 유전자를 함유하는 벡터 플라스미드를 포함함), 세포의 내외에 생성된 에스테라제를 수집함을 특징으로 하는 에스테라제 생산 방법.Culture the microorganism transformed with the recombinant plasmid (the plasmid comprises a vector plasmid containing an esterase coding gene derived from a Serratia microorganism having the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2) Esterase production method characterized in that the collection of the esterase produced in and outside the cells. SEQ ID NO: 2 에 나타낸 DNA 서열을 갖는 유전자를 함유하는 세라티아 속의 미생물.A microorganism of the genus Serratia containing a gene having the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 2. 상기 제7항에서 언급한 미생물을 배지에 배양하고, 세포의 내외에 생성된 에스테라제를 수집함을 특징으로 하는 에스테라제 생산 방법.Esterase production method characterized in that the culture of the microorganisms mentioned in claim 7 in the medium, and collects the esterase produced in and around the cells. 변이주 세라티아 마르세센스 M-1 (FERM BP-4068).Variant Serratia marsense M-1 (FERM BP-4068).
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