JPS5878590A - プラスミド含有微生物の培養方法 - Google Patents

プラスミド含有微生物の培養方法

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JPS5878590A
JPS5878590A JP17872581A JP17872581A JPS5878590A JP S5878590 A JPS5878590 A JP S5878590A JP 17872581 A JP17872581 A JP 17872581A JP 17872581 A JP17872581 A JP 17872581A JP S5878590 A JPS5878590 A JP S5878590A
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JP
Japan
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phage
plasmid
lysogenic
repressor
microorganism
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JP17872581A
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English (en)
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Toru Sumiya
徹 角谷
Keiji Matsumoto
圭司 松本
Koji Asahi
旭 孝司
Kiyoshi Watanabe
清 渡辺
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有用な遺伝情報を担うデオキシリポ核酸C以
下DNAと記す)フラグメントを含有するプラスミドを
微生物に形質転換し、有用な微生物を育成する場合にお
いて、溶原性ファージの溶原化の維持に必要な蛋白質(
以下レプレッサー蛋白質と記す)の遺伝情報を担うファ
ージDNAを同プラスミドに組み込み、レプレッサー蛋
白質あ遺伝情報を担うファージ遺伝子(以下レプレッサ
ー遺伝子と記す)DNAに変異を生じた溶原性ファージ
との関係を利用することにより、同プラスミドを含有す
る微生物を優先的に生育させる培養方法である。
近年、有用な遺伝情報を担うDNAフラグメントを含有
するプラスミドを微生物に形質転換し、有用な遺伝子産
物を微生物に生産させることによって微生物育種を行な
う試みがなされている。しかしながら、有用な遺伝情報
を担うDNAフラグメントを含有する組み換え型プラス
ミドは、微生物内では、一般に不安定であシ、脱落しや
すいことが知られている。したがって、上記方法で有用
遺伝子産物を工業的レベルで生産する場合、微生物内で
のプラスミドの不安定さは生産性の低下をまねくことに
なる。
この問題点を解決するため、プラスミドが脱落した菌株
が生存できない状況をつくることによってプラスミドを
含有する菌株のみを培養する方法がいくつか報告されて
いる(特開昭56−15696、特開昭55−1565
91 )。
その多くはプラスミド上に特定の抗生物質に対する耐性
を担う遺伝子を存在せしめ、培地中に上記特定の抗生物
質を添加する培養方法を用いたもの゛である。しかしな
がら抗生物質を添加する培養方法では、抗生物質を大量
に培養液中に添加し、なければならない点や、抗生物質
を除くための余分な精製過程を必要とする点など、工業
的に有利といえない。さらに培養後の排水中に含まれる
抗生物質によっておこる自然界での耐性菌の不必要な増
加をまねく恐れがある。
これに対して本発明者らは、溶原性ファージのレプレッ
サー遺伝子DNAを宿主微生物内で増殖可能なプラスミ
ドに組み込み、同宿主嶽生伝子変異株の共存下に培養す
ることによってプラスミドを含有する微生物を優先的に
培養することに成功した。
すなわち本培養方法は、プラスミドを含有する微生物を
培養する場合、本プラスミド上に組み込んだレプレッサ
ー遺伝子の発現によシ培地中に共存するレプレッサー遺
伝子変異ファージに耐性を示し、同ファージの感染が成
立しないので生育できるが、プラスミドの脱落した微生
物はレプレッサー遺伝子変異ファージに感受性になり同
ファージの感染が成立、死滅し、その結果培地中で生存
している微生物は、殆んどがプラスミドを含有している
という原理を利用したものである。
上記の本培養方法を用いることによって、抗生物質の添
加を行なう培養方法に比べてコスト的に安価に培養でき
、かつ培養後の精製工程等の処理についても問題は少な
ぐなる。さらに、抗生物質の添加を行なう培養方法に比
べて微生物の生育が非常に速い点は注目すべき特徴であ
る。また本培養方法では、微生物の生育可能な培地なら
ば、どのような培地を用いてもよいことも利点の一つで
ある。
したがって、レプレッサー遺伝子DNAフラグメントを
組み込んだプラスミドに、有用な遺伝子DNAフラグメ
ントを組み込み、本培養方法を用いて培養を行なえば、
同プラスミドを含有する微生物を優先的に増殖させるこ
とができ、醗酵生産における生産性の低下を防ぐことが
できる。
本培養方法は、溶原性フ、アージとその宿主微生物、例
えば細菌ではニジエリシア・コリ(Escherich
ia coli )とその溶原性ファージφ80.λ、
ス    等、枯草菌とその溶原性ファージρ11.φ
105等、放線菌ではノカルディアーメデイテラニ(N
ocardia melterraneiATCC″′
13685)とその溶原性ファージβ、r等の関係にあ
る微生物に応用可能である。さらに、今後発見される溶
原性ファージとその宿主にも応用可能と考えられる。溶
原性ファージのレプレッサー遺伝子変異株、例えばレプ
レッサー欠損株、レプレッサ一温度感受性株などはファ
ージ粒子を変異処理、例えば紫外線照射、NTG処理等
を行なうことによって容易に得ることができる。スファ
ージではレプレッサー欠損株の単離[A、’ D、カイ
ゼル(p、、D、 Ka:Lser )+ヴイロロジー
(virology ) i5巻、42ページ(195
7))が行なわれている。
溶原性ファージの精製とDNA の抽出は、従来から知
られているセシウムクロライド密度勾配遠心法とローリ
ング法(F、フランケルCF、Frankel ) +
プロシーデインダス・オブ命ザ・ナショナル・アカデミ
−・オブ・サイエンスU、 S、A (proceea
lngs of the NattnalAcadem
y of 5ciences U、 S、A ) 49
巻、366ページ(1963))を用いればよい。
溶原性ファージのレプレッサー遺伝子をプラスミドに組
み込むには、ファージDNA とプラスミドDNAを制
限エンドヌクレアーゼで処理した後にDNA連結酵素を
用いて両者を結合させればよい。制限エンドヌクレアー
ゼはプラスミドを開裂できるような酵素であればどのよ
うなものでもよいが、レプレッサー遺伝子を分断しない
ものが、望ましい。またプラスミドとしてり、 微生物
o菌体内で自己増殖しうるプラスミド、例えば細菌では
ニジエリシア・ヨリノpBR322、pSC!101等
、枯草菌のpUBllo。
IITP 5等、k 線菌ではストレプトマイセス・セ
リカラーCStreptomycθs coelico
lor )のpsc1psc! 2等であればどのよう
なものでもよい。こうして得られた溶原性ファージのレ
プレッサー遺伝子を組み込んだプラスミドを、宿主微生
物ずれも使用できる。−例としてニジエリシア・コリで
は、塩化カルシウム処理を行なった細胞とプラスミドD
NAを反応させる方法[F、ポリバー等(F、 Eol
iver et al、 ) I  ジーン(Gene
 ) 2巻、95ベージい977))、枯ラスト化した
細胞とポリエチレングライコールの共存下に、プラスミ
ドDNA を導入させる方法〔C,アナグツストポラス
等(、C、Anagnostopoulosetal、
)、  ジャーナル・オプ・バクテリオロジー(Jou
rnal of Bacteriology ) 81
巻、741ページ(1961))、  白、チャン’J
 (S、 changetal、)、モレキュラー・ジ
ェネラル・ジェネテイクス(Mo1ecular Ge
neral Genetics )168巻111ペー
ジ(1979)) 、放線菌では7’l:l)フラスト
化した細胞に、ポリエチレングライコール共存下で、プ
ラスミドDNAを反応させる方法CM、:r、ビプ等(
M、 J、Bi’bb et al、 )。
ネイチャー(Natu’re ) 274巻、398ペ
ージ(197B ))等を用いればよい。上記方法によ
す、レプレッサー遺伝子を組み込んだプラスミドによっ
て形質転換された形質転換株は、溶原性ファージのレプ
レッサー欠損株に対して耐性を示し、同ファージのヴイ
ルレント変異株に対して感受性を示すので容易に選択で
きる。
このようにして得られる形質転換株を、レプレッサー遺
伝子に変異を有する溶原性ファージの共存下に培養すれ
ば、プラスミドを含有する微生物のみが生育するので、
プラスミド上に有用遺伝子があれば醗酵生産において高
い生産性が期待できる。
次に、実施例を記載して本発明を説明する。
実施例1 ニジエリシア・コリ(Kschericia coli
 )の溶原性ファージφ80のレプレッサー遺伝子(以
下CI遺伝子と記す)DtJA フラグメントをプラス
ミドに組み込み、ニジエリシア・コリを宿主として形質
転換し、生じた組換え型プラスミドを保有する形質転換
株を、CI遺伝子に変異を有するφ80ファージの共存
下に培養したところ、プラスミドを含有する宿主の優先
的な培養が可能であった。
(1)CI遺伝子に変異を有するφ80ファージ(φ8
00工)の取得 ニジエリシア・コリW3110を宿主としてφ80ファ
ージを増殖させ、溶菌液(6X1010PFU/I/)
を得た。この溶菌液から25000Xf。
60分の遠心によりファージ粒子を集め、10mMMg
SO4溶液に懸濁した。約I X 10 ’ PFU/
klのファージ溶液に紫外線(東芝15’WUV la
mp )を501の距離で6分間照射した。この時のフ
ァージの生存率は0.7%であった。このファージを、
あらかじめ紫外線を短時間(30秒)照射したW311
0に感染させ、軟寒天上テフラークを形成させた。レプ
レッサー欠損株(以下φ80C工と記す)は透明なプラ
ークを形成するファージとして単離した。
(2)  φ80のCI遺伝子のクローニングニジエリ
シア・コリW3110を宿主としてφ80ファージを増
殖させ、溶菌液(6×1010PFU/111)を得た
。この溶菌液から25000Xf。
60分の遠心によ如ファージ粒子を集め、さらにセシウ
ムクロライド−密度勾配遠心法によってファ−ジ溶液を
精製した。得られたファージ粒子をローリング法で抽出
することによリφ80DNAを得た。
テトラサイクリン耐性及びアンピシリン耐性遺伝子を有
するpBR322をベクタープラスミドとして用いた。
pBR522の調製は既知の方法〔D、B、フレウェル
(D、 B、 Clewell )。
ジャーナル・オプ・バクテリオロジー(JOurnao
f Bacteriology ) 110巻、667
ページ(1972)]に従った。すなわちI)B Rs
 22を含有するW31101u下t311o(、BR
322)と記す)を05%カザミノ酸、02%グルコー
ス、’0.1%酵母エキスを含む無機塩培地(Na2H
POa  6g、  KHIPO4!+f−Na1l 
 o、5LNH4Cj 1 F )を111O純水に溶
解し、120″c1気圧20分間で殺菌を行なった後、
別に同条件で殺菌した0、01 M caclRと0.
1MMfSO。
をそれぞれ10 g/づつ加えた培地を用いて37でテ
培養を行なツタ。W 3” 110 (pER322)
 2>(対数増殖期まで増殖したときに170/Jg/
mlになるようにクロラムフェニコールをffi加L、
さらに17時間37″Cで培養を行なうた。集菌後、リ
ゾチーム−Brij 5B−デオキシコール酸処理によ
って溶菌させ、48000Xf、 30分の遠心後、上
清を得た。この上清からフェノール処理、エタノール沈
殿によりプラスミドDNAを濃縮しセシウムクロライド
ーエチ1  ジウムブロマイド平衡、密度勾配遠心法に
よって精製、BE322 DNhを得た。
φ80DNA0.9μfとpBR322DNA 0.7
11fに制限エンドヌクレアーゼの一種であるKcoR
工を57′cで3時間作用させてDNA鎖を切断した。
65℃5分間の熱処理後、ATP;ジチオスレイトール
存在下、 ’r、ファージDNAリガーゼによって10
で19時間のDNA鎖連結反応を行なった。反応液に2
倍量のエタノールを加えてDNA を沈殿させ遠心によ
ってDNAを回収した。
連結後のDNAを0.1 M Oal1g処理によって
調製したW311”′0株のコンピテント細胞懸濁液に
加え、0℃1時間反応させた後、42t″75秒の処理
を行なった。その後、L培地、(バクトドリプトンIQ
f、バクト酵母エキス5 f、 Na1l  1o I
を11(D純水に溶解した培地)を加え37 ”Cで2
時間培養した。次にmoj−1になるようにφ8oc工
を感染させ、さらに15分間培養後2Qpf、/mlア
ンピシリン、15μfl / g/テトラサイクリンを
含有するL培地プレートに接種した。!17℃で一夜培
養後′47個のコロニーが出現した。各コロニーを純粋
に分離後、47株すべてが両薬剤耐性と、φ8oc工耐
性、φ80 Vir W&受性の性質を有することを確
認した。これら47株すべてがφ80のC工遺伝子がp
 B R322にEQQR工部位で挿入されているプラ
スミドを含有していた。とのうち、1.7メガダルトン
のC工遺伝子フラグメントが唯一 BR322に組み込
まれているプラスミドをpKN319と呼ぶ。pKN5
19は上記 BR322の調製法に準じて精製した。
(3)プラスミド、、KN319の安定性W1110株
のコンピテント細胞懸濁液を0.1M Ca1J4処′
理にょシ調製しpKN319を加え□℃1時間反応させ
た。次にL培地を加え37’CI 20分間培養した後
、20μ9 / mlアンピシリン、15μflmlテ
トラサイクリンを含有するL培地プレートに接種した。
67℃で一夜培養後、pKN319の形質転換株W31
10(pKN319 ) 〔FERM BP −68]
を分離した。
第1表は、500 m/フラスコ内にL培地50weを
分注した培養器に02%の培養液を接種し、37℃で培
養を行ない5回線種を行なった時のプラスミド含有株の
割合(%)を示したものである。共存させるφSOC工
(6,3X1010ppu/gl)は初回の培養時にの
み2 ml添加した。プラスミド含有株は、本プラスミ
ド上にテトラサイクリン耐性とアンピシリン耐性遺伝子
を有しているので両薬剤耐性を示す。よってプラスミド
含有株の割合(%)は、各線種時にL培地プレート上で
コロニーを分離した後、100株を15μI / te
lテトラサイクリン、20μ9 / mlアンピシリン
を含むL培地プレートに移植し、同培地上での生育の有
無をφ80(:!Ic7)影響を受けないプラスミド含
有株として用いた。
第1表から明らかなようにφ80C工の添加によってプ
ラスミド含有株が優先的に生育していることが明らかで
ある。なお、各線種時にφ80”CIの添加を行なえば
、さらによい成績が得られる。
第  1  表 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 代理人弁理士浅野真−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶原性ファージの溶原化の維持に必要な蛋白質の
    遺伝情報を担うファージ遺伝子デオキシリポ核酸フラグ
    メントを、同ファージの宿主微生物内で増殖可能なプラ
    スミドに組み込′み、同宿主機生物に含有せしめ、同フ
    ァージの溶原化の維持に必要な蛋白質の遺伝情報に変異
    の生じた変異ファージの共存下に培養することを特徴と
    するプラスミド含有微生物の培養方法。
  2. (2)宿主微生物がニジエリシア(Escherich
    ia )属に属する微生物である特許請求の範囲第1項
    記載の培養方法。
  3. (3)溶原性ファージがφ80である特許請求の範囲第
    1項記載の培養方法。
JP17872581A 1981-11-06 1981-11-06 プラスミド含有微生物の培養方法 Pending JPS5878590A (ja)

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