RU2188233C2 - Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production - Google Patents

Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production Download PDF

Info

Publication number
RU2188233C2
RU2188233C2 RU2000127330/13A RU2000127330A RU2188233C2 RU 2188233 C2 RU2188233 C2 RU 2188233C2 RU 2000127330/13 A RU2000127330/13 A RU 2000127330/13A RU 2000127330 A RU2000127330 A RU 2000127330A RU 2188233 C2 RU2188233 C2 RU 2188233C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
colicin
bacillus subtilis
pbco1e2
hybrid
Prior art date
Application number
RU2000127330/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
мов М.А. Аз
М.А. Азямов
Original Assignee
Азямов Михаил Андреевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Азямов Михаил Андреевич filed Critical Азямов Михаил Андреевич
Priority to RU2000127330/13A priority Critical patent/RU2188233C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2188233C2 publication Critical patent/RU2188233C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: microbiology, veterinary medicine, biotechnology. SUBSTANCE: invention relates to the developed transformatory strain Bacillus subtilis producing hybrid colicin E2 showing ability to penetrate through cellular membranes of microorganisms being both the matrix strain Escherichia coli and strains Pseudomonas, Salmonella, Haemophilus, Streptococcus and inducing the endonuclease degradation of bacterial DNA. The strain can be used for the development of the veterinary preparation showing antibacterial and antioxidant properties. EFFECT: bacterial strain indicated above, valuable medicinal properties. 3 dwg

Description

Область использования: микробиология; ветеринарная медицина и биотехнология. Field of use: microbiology; Veterinary medicine and biotechnology.

В настоящее время известны продуцируемые E.coli и родственными бактериями антимикробные соединения - колицины, которые обладают активностью против этих бактерий [Плазмиды: методы /Под ред. К.Харди. - М.: Мир, 1990]. Основным недостатком известных колицинов является их низкая антибактериальная активность и отсутствие у них антиоксидантных свойств. Antimicrobial compounds produced by E. coli and related bacteria are currently known as colicins, which have activity against these bacteria [Plasmids: methods / Ed. C. Hardy. - M.: Mir, 1990]. The main disadvantage of known colicins is their low antibacterial activity and their lack of antioxidant properties.

Известен штамм E.coli M17/p Colap, используемый для получения пробиотического препарата (Пат. 2144954, RU). Данный штамм продуцирует колиции, который устойчив к умеренным дозам антибиотиков. В то же время недостатком данного штамма является продукция колицина, имеющего низкую антибактериальную активность и не обладающего антиоксидантными свойствами. Known strain of E. coli M17 / p Colap used to obtain a probiotic preparation (Pat. 2144954, RU). This strain produces colic, which is resistant to moderate doses of antibiotics. At the same time, the disadvantage of this strain is the production of colicin, which has low antibacterial activity and does not have antioxidant properties.

Известен штамм E.coli p.S5 - мутант универсального индикаторного штамма (заявка 94038721, RU). Данный штамм позволяет выявлять в комплексе с известными индикаторами единичный колицин Е1 и его комбинации. Однако данный штамм предназначен для индикации, и как штамм-продуцент колицина, обладающего антиоксидантным действием, не пригоден.Known strain of E. coli pS 5 - mutant universal indicator strain (application 94038721, RU). This strain allows you to identify in combination with known indicators of single colicin E1 and its combinations. However, this strain is intended for indication, and as a strain producing colicin, which has an antioxidant effect, is not suitable.

Задачей изобретения является создание трансформантного штамма Bacillus subtilis, продуцирующего гибридный колицин Е2, который обладает как антибактериальными, так и антиоксидантными свойствами. The objective of the invention is to provide a transformant strain of Bacillus subtilis producing hybrid colicin E2, which has both antibacterial and antioxidant properties.

Технический результат состоит в конструирования штамма Bacillus subtilis с введенной от E.coli плазмидой рВСо1Е2. The technical result consists in the construction of a strain of Bacillus subtilis introduced with E. coli plasmid pBCO1E2.

Указанная цель достигается тем, что с помощью генно-инженерных методов конструируют штамм Bacillus subtilis, продуцирующий гибридный колицин Е2, обладающий как антибактериальными, так и антиоксидантными свойствами. This goal is achieved by the fact that using genetic engineering methods to construct a strain of Bacillus subtilis producing hybrid colicin E2, which has both antibacterial and antioxidant properties.

Штамм Bacillus subtilis pBColE2 депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Научно-исследовательского института сельского хозяйства Северо-востока России им. Н.В. Рудницкого под регистрационным номером В-771. The strain Bacillus subtilis pBColE2 is deposited in the All-Russian collection of microorganisms of the Research Institute of Agriculture of North-East Russia named after N.V. Rudnitsky under registration number B-771.

Сущность патентуемого генно-инженерного решения поясняется следующей схемой, где на фиг.1 показана схема конструирования гибридной плазмиды pBColE2, а на фиг.2 - получения плазмидного клона в Bacillus subtilis, который содержит участок геномной ДНК Е. соli. The essence of the patented genetic engineering solution is illustrated by the following scheme, where Fig. 1 shows the construction scheme of the hybrid plasmid pBColE2, and Fig. 2 shows the preparation of a plasmid clone in Bacillus subtilis that contains a portion of E. coli genomic DNA.

В основе патентуемой конструкции штамма лежат следующие положения. The patented strain design is based on the following provisions.

На первом этапе конструирования штамма Bacillus subtilis на основе плазмид рСо1Е2-Р9 и pBR 322 известными методами (Sihavy T.I, Berman M.L. Experiments with Gene Fusichs, 1984, Corol Spring harbor Laboratory Press, New York, p.78-126) конструируют гибридную плазмиду pBColE2 (фиг.1). At the first stage of the construction of the Bacillus subtilis strain based on pCo1E2-P9 and pBR 322 plasmids, the hybrid plasmid pBColE2 was constructed using known methods (Sihavy TI, Berman ML Experiments with Gene Fusichs, 1984, Corol Spring harbor Laboratory Press, New York, p. 78-126). (figure 1).

Хозяином исходной плазмиды рСоlЕ2-Р9 является штамм E.coli BZB 2125. При этом для этой плазмиды известны ее нуклеотидная последовательность, функции всех ее генетических элементов, регуляция их активности. Плазмида детерминирует синтез колицина Е2, который губительно действует на клетки родственных бактерий E.coli, расщепляя их ДНК до низкомолекулярных олигонуклеотидов. Плазмида pBR322 является стартовым материалом в конструировании новых векторов, каждый из которых имеет более 10 уникальных рестрикционных сайтов в pBR322. The host plasmid pColE2-P9 is hosted by E. coli strain BZB 2125. Moreover, its nucleotide sequence, the functions of all its genetic elements, and the regulation of their activity are known for this plasmid. The plasmid determines the synthesis of colicin E2, which has a detrimental effect on the cells of related bacteria E.coli, splitting their DNA into low molecular weight oligonucleotides. Plasmid pBR322 is the starting material in the construction of new vectors, each of which has more than 10 unique restriction sites in pBR322.

Рестрикцию сайта PStl, детерминирующего устойчивость к ампициллину, как один из генетических маркеров конструируемого штамма, проводят ферментом EcoR1. Используя эндонуклеазу рестрикции Bsplu11.2, вырезают фрагмент Cna из плазмиды рСо1Е2-Р9, не затрагивая других генетических элементов плазмиды. Затем лигируют фрагмент Cna с фрагментом плазмиды pBR322 Bacillus subtilis, лишенной области Pst I. Restriction of the site of PStl, which determines the resistance to ampicillin, as one of the genetic markers of the constructed strain, is carried out by the enzyme EcoR1. Using the Bsplu11.2 restriction endonuclease, a Cna fragment was excised from the pCo1E2-P9 plasmid without affecting the other genetic elements of the plasmid. The Cna fragment is then ligated with the fragment of plasmid pBR322 of Bacillus subtilis lacking the Pst I.

В результате получают неконъюгативную и немобилизуемую плазмиду рВСо1Е2, детерминирующую синтез колицина Е2 штаммом Bacillus subtilis. The result is a non-conjugative and non-mobilizable plasmid pBCo1E2, which determines the synthesis of colicin E2 by a strain of Bacillus subtilis.

На втором этапе (фиг.2) осуществляют получение плазмидного клона Bacillus subtilis, который содержит участок геномной ДНК Е. coli K12, соседствующий со вставкой Тn 917. Для этого осуществляют лигирование продуктов расщепления при низкой концентрации ДНК Е. coli для перевода фрагментов в кольцевую форму и дальнейшей трансформации в штамм Bacillus subtilis. При этом фермент рестрикции EcoRI расположен внутри последовательностей плазмиды pBR322, а полученные клоны содержат участки геномной ДНК за пределами ближайшего к вставке Тn 917 сайта узнавания, использованного фермента EcoRI. In the second step (Fig. 2), the plasmid clone Bacillus subtilis is obtained, which contains a portion of the genomic DNA of E. coli K12 adjacent to the Tn 917 insert. To do this, ligation of the cleavage products is carried out at a low concentration of E. coli DNA to transfer fragments into a ring form and further transformation into a strain of Bacillus subtilis. In this case, the EcoRI restriction enzyme is located inside the sequences of the plasmid pBR322, and the obtained clones contain sections of genomic DNA beyond the recognition site used by the EcoRI enzyme closest to the Tn 917 insert.

При клонировании участков, содержащих вставку Тn 917, которая несет ген erm, используют штамм Bacillus subtilis рВСо1Е2. Рекомбинационную интеграцию последовательностей pBR322 в геномную вставку Тn 917 Bacillus subtilis проводят по методике Youngman P., Zuber P., Perkins J.B. (1985, Science, 228, р. 284-285). When cloning sites containing the insert Tn 917, which carries the erm gene, use a strain of Bacillus subtilis pBCO1E2. The recombination integration of pBR322 sequences into the genomic insert of Tn 917 Bacillus subtilis was carried out according to the method of Youngman P., Zuber P., Perkins J.B. (1985, Science, 228, p. 284-285).

Таким образом, получают штамм Bacillus subtilis рВСо1Е2, продуцирующий гибридный колицин Е2. Thus, a strain of Bacillus subtilis pBCO1E2, producing hybrid colicin E2, is obtained.

Штамм имеет следующие характеристики. The strain has the following characteristics.

Морфология. Грамположительныe короткие тонкие подвижные палочки 3х5 мкм, споры овальные 0,6•0,9 мкм расположены эксцентрально. Morphology. Gram-positive short thin movable rods 3x5 microns, spores oval 0.6 • 0.9 microns located eccentrically.

Культурально-физиологические признаки. Cultural and physiological signs.

На мясопептонном агаре или агаре Хоттингера через 36...40 ч роста при 37oС - сухие шероховатые мелкоморщинистые бесцветные колонии с матовым или беловатым оттенком.On meat and peptone agar or Hottinger agar after 36 ... 40 h of growth at 37 o C - dry, rough, fine-wrinkled, colorless colonies with a matte or whitish hue.

В мясопептонном бульоне с 5% NaCl или бульоне Хоттингера через 20...24 ч роста при 37oС - мощная складчатая поверхностная пленка.In meat and peptone broth with 5% NaCl or Hottinger broth after 20 ... 24 h of growth at 37 o C - a powerful folded surface film.

Отношение к температуре и рН среды. Relation to temperature and pH.

Хорошо растет при температуре 35-40oС и при рН 6,8...7,2 ед.рН.It grows well at a temperature of 35-40 o C and at a pH of 6.8 ... 7.2 units of N.

Биохимические свойства. Biochemical properties.

Ферментирует (разжижает) желатину, гидролизует крахмал, образует кислоту из глюкозы и сахарозы без газа, не расщепляет тирозин, казеин, арабинозу, ксилозу, маннит. Образует щелочь на цитратно-солевом агаре. Ferment (dilutes) gelatin, hydrolyzes starch, forms acid from glucose and sucrose without gas, does not break down tyrosine, casein, arabinose, xylose, mannitol. Forms an alkali on citrate-salt agar.

Отношение к антибиотикам. Attitude to antibiotics.

Устойчив к ампициллину в концентрациях до 120 мкг/мл и тетрациклину - до 170 мкг/мл. Устойчив к бриллиантовой зелени в концентрациях до 70 мг/мл. It is resistant to ampicillin in concentrations up to 120 μg / ml and tetracycline up to 170 μg / ml. Resistant to diamond greens in concentrations up to 70 mg / ml.

Полученный штамм Bacillus subtilis с трансформированной Col-плазмидой при культивировании в жидкой питательной среде, состоящей из триптона, дрожжевого экстракта, глюкозы и калия фосфорнокислого двузамещенного [Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. проф. Д.Г. Звягинцева. - М., изд-во МГУ, 1991] продуцирует гибридные белки, содержащие участки колицинового полипептида. При этом в процессе культивирования гибридные белки высвобождаются в среду, облегчая быструю очистку больших количеств колицина Е2. Выход гибридного колицина Е2 составляет до 10 мг/мл. The obtained strain of Bacillus subtilis with a transformed Col plasmid when cultured in a liquid nutrient medium consisting of tryptone, yeast extract, glucose and potassium phosphate disubstituted [Methods of soil microbiology and biochemistry / Ed. prof. D.G. Zvyagintsev. - M., publishing house of Moscow State University, 1991] produces hybrid proteins containing sections of the colicin polypeptide. Moreover, during the cultivation process, hybrid proteins are released into the medium, facilitating the rapid purification of large quantities of colicin E2. The yield of hybrid colicin E2 is up to 10 mg / ml.

Гибридный колицин Е2 обладает одновременно антибактериальным и антиоксидантным действием, поскольку проникает через клеточные мембраны бактерий как матричного штамма Е. coli К12, а также штаммов Pseudomonas, Salmonella, Haemophilus, Pasteurella, Streptococcus и вызывает эндонуклеазную деградацию бактериальной ДНК, то есть не отличается видовой специфичностью, при общей высокой бактерицидности. Hybrid colicin E2 has both antibacterial and antioxidant effects, since it penetrates through the cell membranes of bacteria as a matrix strain of E. coli K12, as well as strains of Pseudomonas, Salmonella, Haemophilus, Pasteurella, Streptococcus and causes endonuclease degradation of bacterial DNA, i.e. it does not differ in species specificity with a general high bactericidal activity.

Экспериментально установлено, что гибридный колицин Е2 имеет молекулярную массу 78 кДа и отличается от колицина Е2 (97 кДа), продуцируемого штаммами Е.coli (фиг.3). При этом показано, что гибридный колицин Е2 состоит из двух полипептидных субъединиц - собственно бактериоцина с молекулярной массой 68 кДа и белка иммунности с молекулярной массой 10 кДа. It was experimentally established that hybrid colicin E2 has a molecular weight of 78 kDa and differs from colicin E2 (97 kDa) produced by E. coli strains (Fig. 3). It was shown that hybrid colicin E2 consists of two polypeptide subunits - bacteriocin proper with a molecular weight of 68 kDa and an immune protein with a molecular weight of 10 kDa.

Изобретение иллюстрируется примерами, которые характеризуют гибридный колицин Е2, как обладающий антибактериальными и антиоксидантными свойствами. The invention is illustrated by examples that characterize hybrid colicin E2, as having antibacterial and antioxidant properties.

Пример 1. При изучении действия гибридного колицияа Е2 на перевиваемые культуры клеток альвеолярных макрофагов получены данные о выработке макрофагами антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы в количестве 1400 ед. через 18 часов после инокуляции гибридного колицина Е2. Это подтверждает, что макрофаги имеют специфические рецепторы клеточной поверхности для связывания гибридного колицииа Е2. Example 1. When studying the effect of hybrid E2 colitis on transplantable cell cultures of alveolar macrophages, data were obtained on macrophage production of the antioxidant enzyme superoxide dismutase in the amount of 1400 units. 18 hours after inoculation of hybrid colicin E2. This confirms that macrophages have specific cell surface receptors for binding to the hybrid E2 colony.

Пример 2. Поскольку при изучении токсичности гибридного колицина Е2 на белых мышах было установлено отсутствие токсинообразования у созданного штамма Bacillus subtilis рВСо1Е2 (LD50=(12768,2±291,6) мг/кг), в ряде хозяйств была проведена практическая апробация ветеринарного препарата на его основе. В частности, при пастереллезе телят в возрасте 2...4 мес. был применен гибридный колицин Е2 в виде инъекционного раствора, в дозе 20 мг на 10 кг веса один раз в сутки, в течение трех дней. Болело 60 животных, наблюдался падеж телят (13 голов). Через 3 дня после лечения колицином в подопытной группе падеж прекратился, а продолжительность течения болезни сократилась с 20 до 3-х дней. В течение двух последующих месяцев случаев заболевания телят в подопытной группе не повторялось. При этом после трех инъекций гибридного колицина Е2 уровень иммуноглобулинов класса G1 в сыворотке крови телят в среднем повысился с (9,0±0,1) до (10,5±0,5) г/л, класса G2 - с (11,6±0,16) до (12,9±0,1) г/л. Количество В-лимфоцитов в крови повысилось с (6,8±0,7) до (10,2+0,6)%(Р<0,05).Example 2. Since the study of the toxicity of hybrid colicin E2 in white mice showed the absence of toxin formation in the created strain of Bacillus subtilis pBCO1E2 (LD 50 = (12768.2 ± 291.6) mg / kg), a veterinary preparation was tested in a number of households based on it. In particular, with pasteurellosis of calves aged 2 ... 4 months. hybrid colicin E2 was used as an injectable solution, at a dose of 20 mg per 10 kg of weight once a day, for three days. 60 animals were sick, calf mortality was observed (13 animals). 3 days after treatment with colicin in the experimental group, the case stopped, and the duration of the disease was reduced from 20 to 3 days. Over the next two months, cases of calf disease in the experimental group did not recur. After three injections of hybrid colicin E2, the level of class G1 immunoglobulins in the blood serum of calves increased on average from (9.0 ± 0.1) to (10.5 ± 0.5) g / l, class G2 - from (11, 6 ± 0.16) to (12.9 ± 0.1) g / l. The number of B-lymphocytes in the blood increased from (6.8 ± 0.7) to (10.2 + 0.6)% (P <0.05).

Приведенное описание способа конструирования патентуемого штамма достаточно для его повторного получения и промышленного применения. The above description of the method of constructing a patentable strain is sufficient for its re-production and industrial use.

Claims (1)

Штамм бактерий Bacillus subtilis pBcolE2-B771 пpoдyцeнт гибридного колицина Е2, используемый для получения ветеринарного препарата. The bacterial strain Bacillus subtilis pBcolE2-B771 is a hybrid colicin E2 product used to obtain a veterinary preparation.
RU2000127330/13A 2000-10-30 2000-10-30 Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production RU2188233C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127330/13A RU2188233C2 (en) 2000-10-30 2000-10-30 Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127330/13A RU2188233C2 (en) 2000-10-30 2000-10-30 Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2188233C2 true RU2188233C2 (en) 2002-08-27

Family

ID=20241616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000127330/13A RU2188233C2 (en) 2000-10-30 2000-10-30 Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2188233C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101640325B1 (en) Production of butanol from carbon monoxide by a recombinant microorganism
Bahl et al. IV. Molecular biology of S-layers
JPS6143989A (en) Recombined dna plasmid and its production and holding bacteria
CN106459953A (en) Method for producing recombinant proteins using recombinant brevibacillus
CN108728473B (en) Recombinant vector and recombinant strain for expressing helicobacter pylori NapA protein, and preparation method and application thereof
AU2024201593A1 (en) A genetically modified Lactobacillus and uses thereof
Gowland et al. Transfer and stability of drug resistance plasmids in Escherichia coli K12
CN106967659A (en) A kind of structure and fermentation process of the antibiotic-free resistance recombined bacillus subtilis for expressing glutamate decarboxylase
KR20200106171A (en) Auxotrophic strain of Staphylococcus bacteria
WO2020118435A1 (en) Cis conjugative plasmid system
Pilehchian et al. Fusion of Clostridium perfringens type D and B epsilon and beta toxin genes and it’s cloning in E. coli
JP2010011852A (en) Bacterial pheromone and use thereof
Mallavia et al. The genetics of Coxiella burnetii: etiologic agent of Q fever and chronic endocarditis
CN101223275B (en) Method for extracellular production of target protein by co-expression of OmpF and target protein
HU194316B (en) Process for preparing alpha-l human leukocyte interferone
JPS62163694A (en) Different structural form transformation method of host bacillus bacteria
WO2017181920A1 (en) Method for preparing recombinant human granulocyte colony-stimulating factor
CN111117942A (en) Genetic engineering bacterium for producing lincomycin and construction method and application thereof
RU2188233C2 (en) Strain of bacterium bacillus subtilis pbco1e2 as producer of colicin e2 used for veterinary preparation production
KR100457879B1 (en) Plasmid originated from Bifidobacterium, recombinant expression vector using the plasmid and transformation method
CN116669557A (en) Control of microorganisms in a microbial community
CN100395328C (en) Plasmid-free clone of E. coli strain DSM 6601
US7053196B2 (en) Ketogulonigenium endogenous plasmids
CN114164159B (en) Bivalent vaccine for preventing and treating salmonicida and Edwardsiella tarda infection of fish, and preparation method and application thereof
US6503748B2 (en) Endogenous ketogulonigenium plasmid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031031