JP2754689B2 - トリプトファナーゼ生産能を有する形質転換体およびl―トリプトファンの製造法 - Google Patents

トリプトファナーゼ生産能を有する形質転換体およびl―トリプトファンの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はトリプトファナーゼの生産を司る遺伝子を含
む組換え体DNAを有する形質転換体および、その形質転
換体を用いてトリプトファナーゼ反応によりL−トリプ
トファンを製造する方法に関する。
<従来の技術> L−トリプトファンの生産方法としては、ブレビバク
テリウム属、コリネバクテリウム属、バシルス属、エシ
エリキア属の菌株を用いた直接発酵法、およびエシエリ
キア属、プロビデンシア属(旧プロテウス属)などの菌
株を用いた酵素法による生産が知られている。酵素法に
よるL−トリプトファンの製造法としては、プロビデン
シア・レットゲリ(旧プロテウス・レッドゲリ、以下P.
rettgeriと略す)のトリプトファナーゼ(EC4、1.99.
1)(文献1)を用いた方法がすぐれた方法として知ら
れる。
<発明が解決しようとする課題> このトリプトファナーゼを生産するために遺伝子操作
を適用すればトリプトファナーゼの生産性の向上が期待
され、さらにL−トリプトファン生産性の向上が期待さ
れる。
本発明者らは、かかる状況に鑑み創意工夫を成し、P.
rettgeriのプラスミドを用いて、トリプトファナーゼ生
産を司る遺伝子をセルフクローニングし、トリプトファ
ナーゼ生産を司る遺伝子を有する複合プラスミドを作製
し、この複合プラスミドでプロビデンシア属の菌を形質
転換し、この性質転換体を用いて、トリプトファナーゼ
を生産させ、さらにトリプトファナーゼ反応によりL−
トリプトファン生産性を向上させることに成功し、かく
して本発明を完成させるに至った。
<課題を解決するための手段> すなわち本発明は、P.rettgeriのトリプトファナーゼ
生産を司る遺伝子を含有する組換え体DNAを有する形質
転換体、およびその形質転換体の培養物、菌体またはそ
の処理物をピルビン酸またはL−セリンに作用させて、
L−トリプトファンを生成蓄積せしめ、反応液からL−
トリプトファンを採取することを特徴とするL−トリプ
トファンの製造方法を提供するものである。
以下本発明に関し、遂次詳細に説明する。
ベクターとして使用するプラスミドはP.rettgeri由来
のものを用いる。たとえばP.rettgeri ATCC25932、ATCC
9919、ATCC29944から抽出できるが、P.rettgeri ATCC25
932から抽出したプラスミドpYU300によりP.rettgeri AT
CC21118を形質転換して得られたP.rettgeri ATCC21118
(pYU300)(微工研菌寄第8475号)からプラスミドpYU3
00を抽出し使用する方が便利である。
トリプトファナーゼ生産を司る遺伝子の供与菌とし
て、プロビテンシア属の菌を用いることができ、たとえ
ばP.rettgeri ATCCY29944を用いることができるがこの
株に限定されるものではない。染色体DNAの抽出は、た
とえば文献2などの通常の方法に従って行なうことがで
きる。この場合溶菌過程は30〜65℃、20〜60分で行なう
と、DNAの収量を高めることができるが、これに限定は
されない。
L−スレオニン発酵生産を司る遺伝子のセルフクロー
ニングは、たとえば文献3の欠損相補を用いたショット
ガン(Shot gun)法で行なう。宿主としてはP.rettgeri
のトリプトファナーゼ欠損性変異株を用いることができ
るが、大腸菌(E.coli)のトリプトファナーゼ欠損性変
異株を宿主として用い、さらにP.rettgeriにより形質転
換をしたものであってもよい。
染色体DNAの断片化やプラスミドのベクター化のため
の切断は、たとえばHind IIIのような制限酵素を用いた
通常の酵素反応で行なうことができる。DNAの断片とベ
クターとの連結は、たとえばT4DNAリガーゼのような酵
素を用いた通常のライゲーション反応で行なうことがで
き、また、宿主のコンピテント化と形質転換は、たとえ
ば文献4のような通常の方法が適用できる。形質転換体
のスクリーニングは宿主のトリプトファナーゼ欠損性の
マーカー・レスキュー(marker rescue)を指標として
行なえるが、ベクターの薬剤耐性の選択圧をもかけると
能率がよい。またベクターの制限末端は、たとえば文献
5のようなアルカリフォスファターゼ処理をしておく
と、ベクターの自己環化を防げる。
得られた形質転換体から組換え体プラスミドをたとえ
ば文献6の方法で抽出し、この組換え体プラスミドを用
いてトリプトファナーゼ生産性を有するP.rettgeri株を
形質転換する。形質転換体はプラスミドの有する薬剤耐
性もしくは高L−トリプトファン生産性を指標として選
抜する。宿トリプトファン生産に関しては公知の方法
(文献1)に従って行なうことができる。また、反応液
中に生成蓄積したL−トリプトファンの分離・精製は通
常の方法が適用できる。
本発明の形成転換体微生物を用いることにより、従来
知られているP.rettgeriトリプトファナーゼ生産菌を用
いる場合に比べ、L−トリプトファンの蓄積濃度が高い
ばかりでなく、培養時間が短縮できる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。
実施例1 (1)プラスミドの抽出分離 P.rettgeri ATCC21118(pYU300)(微工研菌寄第8475
号)をLB培地(トリプトン1%、酵母エキス0.5%、塩
化ナトリウム1%、pH7.5)1中37℃、17時間好気培
養した菌体を15mgリゾチーム塩酸塩を含んだ3mlの0.5M
NaCl−0.1MEDTA−50mMTris・HCl(pH8)に懸濁し、37
℃、15分間インキュベートした後、凍結融解し次に25ml
の0.1MTris・HCl(pH9)−1%SDS−0.1M NaClを加え60
℃、20分インキュベートし溶解した。溶菌液を30,000rp
m、30分間遠心して得た上済に10mg/ml RNaseAの10μ
を添加し、37℃、1時間インキュベートした後、フェノ
ール抽出、エタノール沈澱により粗DNAを得た。これを
バイオゲル・カラムクロマトグラフィーとセシウムクロ
ライド−エチジウムブロマイド密度勾配平衡遠心にか
け、55μgのプラスミドDNA(pYU300)を得た。
プラスミドpYU300の長さは4.2Kbで薬剤耐性はTcR、Cm
Rであった。またpYU300の制限地図は第1図に示すとお
りである。
(2)染色体DNAの抽出 1のLB培地で培養したP.rettgeri ATCC29944の菌体
を第1項の方法で溶解した後、Saito−Miuraの方法(文
献2)を用いて4mgの染色体DNAを得た。
(3)制限酵素によるDNAの消化と分画 文献6の反応条件下0.25μg/μの(2)で取得した
DNAを0.12unit/μの制限酵素Hind IIIで2時間分解し
た分解物(DNA量で125μg)を12mlの10−40%ショ糖密
度勾配中遠心し0.5mlずつ分画採取した。遠心は日立RPS
40Tローターを用い、20℃、25,000rpm24時間行なった。
電気泳動で各画分のDNAの長さを測定し、2〜10Kbの画
分をプラスミドに連結した。制限酵素は宝酒造(株)製
を用い、活性単位は付属説明書の定義によった。
(4)ベクターDNAの調整 宝酒造(株)製のpBR322を、制限酵素Hind IIIで完全
分解した後、文献5に従いアルカリフォスターゼ処理を
施した。
(5)宿主の作製 5mlのLB培地中で37℃、3時間培養した対数期のE.col
iMM294を文献8に従い、TM緩衝液中で100μg/mlのNTGを
用いて変異誘発した後、インドール生産性テストを指標
として本株のトリプトファナーゼ欠損性変異株を単離し
た。
(6)DNAの連結と形質転換 (3)で得たDNA断片10μgと、(4)で得たPBR322
プラスミドベクターDNA10μgとを、文献5の方法を基
に0.5単位のT4DNAトリガーゼと共に100μの6mMMgCl2
−6mMβ−メルカプトエタノール−0.5mMATP−6mMTris・
HCl(pH7.6)中で14℃一晩インキュベートした後、この
反応液の10μを(5)で作製したE.coliの宿主を文献
4の方法でコンピテント化した菌液200μと混ぜ4
℃、45分間、次いで42℃、90秒間、そして4℃、1分間
インキュベートした後、LB培地を加えて1mlとし、37
℃、1時間振とう培養して形質転換を行なった。
(7)スクリーニング 前項(6)で調整した形質転換体ミクスチャーの菌を
30μg/mlのアンピシリンを含むL−トリプトファンを単
一窒素源とした最小培地(0.2%グルコース、0.2%KH2P
O4、0.7K2HPO4、0.01%MgSO4・7H2O、0.05%クエン酸ソ
ーダ、L−トリプトファン1g/上に撒き、37℃での静
置培養で形質転換体の選択培養を行なった。培養3日目
で生じたコロニーを再度クロラムフェニコールを含む最
小培地に移植して増殖能を再確認した後、文献6の方法
に従い、プラスミドを抽出し、Hind IIIの消化物を電気
泳動にかけた。プラスミド中のインサートDNAの長さが
3.6KbであるPBR322の複合体プラスミドをみとめ、pUS04
と名づけた。pUS04を図2に示した。
(8)トリプトファナーゼ遺伝子のpYU300へのクローニ
ング pUS04を含んだE.coliから(1)の方法でpUS04を抽出
し、pYU300とともに(4)の方法で制限酵素Hind III用
い完全分解し、次いで(6)の方法でDNAを連結し、コ
ンピテント化したE.coliの宿主を形質転換した。
(9)スクリーニング (8)で調整した形質転換体ミクスチャーの菌を7.5
μg/mlのクロラムフェニコールを含む(7)に示したL
−Trpを単一窒素源とした最小培地を用い(7)と同様
にスクリーニングを行なった。
スクリーニングから得られた菌株より、(7)と同様
にプラスミドを抽出し、Hind III消化物の電気泳動によ
る確認の結果、プラスミド中のインサートDNAの長さが
3.6KbであるpYU300の複合体プラスミドを認め、pUS301
と名づけた。なお、pUS301を図3に示した。
(10)pUS301のP.rettgeri ATCC29944への形質転換 (9)で得たpUS301を含むE.coliより(1)の方法で
pUS301を抽出し、文献4の方法でコンピテント化したP.
rettgeri ATCC29944へ(6)と同様に形質転換した。
(11)スクリーニング 前項(10)で調整した形室転換体ミクスチャーの菌を
クロラムフェニコール5μg/mlを含んだLB寒天培地上に
撒き、37℃での静置培養での形室転換体の選択培養を行
なった。培養1日後で生じたコロニーを再度クロラムフ
ェニコールを含んだLB培地で増殖能を再確認した後、プ
ラスミドを抽出し、Hind III消化物を電気泳動でpUS301
の確認を行なった。
(12)トリプトファナーゼ反応によるL−トリプトファ
ンの生産 (培養) P.rettgeri ATCC29944、P.rettgeri ATCC299
44(pUS301)をLB10mlを含んだ試験管で37℃、24時振盪
培養した。上記培養液を表1に示した100ml培地を入れ
た1エーレンマイヤーフラスコに入れ、30℃、16時間
回路振盪培養した。
培養後、低速遠心(100rpm5分)で菌体以外の固型物
を除去した後、高速遠心(6000rpm10分)で集菌した。
上記菌体に表2の反応用液を添加し、さらにイノシン
14gを添加し、30℃24時間振盪した。
反応後、NaOHでpHを10〜11に調整し、1〜2時間撹拌
後一定量にメスアップし、ロイコノストック・メセンデ
ロイテスATCC8042を用いたバイオアッセイ法により生成
L−トリプトファン量を定量した。その結果を表3に示
す。
表3に示したようにピルビン酸ナトリウム、L−セリ
ンのどちらを基質とした場合も非形質転換株に比べ、約
3倍のL−トリプトファン生成量を示した。
〈発明の効果〉 本発明によれば、トリプトファナーゼの生産性の向上
した形質転換体を得取することが可能となり、L−トリ
プトファンの生産を著しく向上させることができる。
参考文献 1.H.Nakazawa et al:FEBS Lett 25 43(1972) 2.斉藤日向:蛋白質・核酸・酸素 11、446〜450(196
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p3455〜3459(1974) 4.重定勝哉:細胞工学2、616〜626(1983) 5.R.W.Davisら編:Advanced Bacterial Genetics,A Manu
al for Genetic Engineering p738〜739(1980) 6.H.C.Birnboim and J.Doly:Nucleic Acid Res 7,1513
〜1523(1979) 7.T.Maniatisら編:Molecular Cloning,A Laboratory Ma
nual p86〜96(1982) Cold Spring Harbor Laborator
y,New York 8.石川辰夫編“微生物遺伝子学実験法"p86〜88(1982)
共立出版
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスミドpYU300の制限地図を、第2図はプラ
スミドpUS04の制限地図を、第3図はプラスミドpUS301
の制限地図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12R 1:37) (C12N 15/09 C12R 1:37) (56)参考文献 特開 昭63−28393(JP,A) 特開 昭62−91176(JP,A) 特開 昭62−91192(JP,A) 特開 昭63−209589(JP,A) 特開 昭63−222682(JP,A) 特表 昭62−502934(JP,A) FEBS Letter,Vol.25 (1972) P.43 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 1/21 C12N 15/60 C12N 9/88 C12P 13/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トリプトファナーゼ生産を司る遺伝子を含
    む組換え体DNAを有するプロビデンシア属の菌の形質転
    換体。
  2. 【請求項2】トリプトファナーゼ生産を司る遺伝子がプ
    ロビデンシア属の菌株由来である請求項(1)記載の形
    質転換体。
  3. 【請求項3】請求項(1)記載の形質転換体の培養物、
    菌体またはその処理物をピルビン酸またはL−セリンに
    作用させてL−トリプトファンを生成蓄積せしめ、反応
    液からL−トリプトファンを採取することを特徴とする
    L−トリプトファンの製造法。
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