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JP2857730B2 - Method of protein secretion by Bacillus subtilis strain - Google Patents
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JP2857730B2 - Method of protein secretion by Bacillus subtilis strain - Google Patents

Method of protein secretion by Bacillus subtilis strain

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JP2857730B2
JP2857730B2 JP30163592A JP30163592A JP2857730B2 JP 2857730 B2 JP2857730 B2 JP 2857730B2 JP 30163592 A JP30163592 A JP 30163592A JP 30163592 A JP30163592 A JP 30163592A JP 2857730 B2 JP2857730 B2 JP 2857730B2
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bacillus subtilis
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は所望の蛋白を高効率で分
泌生産させることが出来る枯草菌菌株を用いて蛋白を高
効率で分泌生産させる技術に関する。 【0002】本発明は更に特に菌体外中性プロテアーゼ
または/および菌体外アルカリ性プロテアーゼの活性を
低下させた枯草菌にバチルス属由来のプロテアーゼ産生
促進遺伝子を導入して得られる蛋白分解活性が親株と比
しさらに低下した宿主菌株と、プロテアーゼ遺伝子また
はそれに由来するDNA塩基配列に所望の蛋白の遺伝子
を結合して構築した組換えDNAを組み合わせることに
より所望の蛋白を高効率で分泌生産させる方法に関する
ものである. 【0003】 【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年組み
換えDNA技術により微生物を宿主として異種遺伝子を
発現させ、所望の異種遺伝子産物を生産することが可能
となった。宿主菌として通常、大腸菌、枯草菌等の細菌
あるいは酵母などが一般的に用いられている。近来、物
質生産の観点から異種蛋白を培養液上清中に分泌生産さ
せる試みが広く検討されているが、この場合の宿主微生
物としては元来プロテアーゼ、アミラーゼ等を菌体外に
多量に分泌生産する性質を有するバチルス属細菌が好ま
しいと考えられている。特にバチルス属細菌のなかでも
枯草菌は、遺伝学的・生化学的・分子生物学的・応用微
生物学的知見が多く得られておりかつ安全性も高いため
注目を集め、これにより異種蛋白の菌体外分泌のための
宿主−組換えDNA系をつくる努力がなされている。し
かしながら枯草菌を宿主として異種蛋白を分泌する試み
は、異種蛋白が特に高等真核生物由来のものである場合
その分泌量は極めて少ないため未だ産業的実施の見地か
らは充分なものとなっていない。この原因は、枯草菌宿
主中で真核生物由来の異種蛋白をコードする遺伝子から
のメッセンジャーRNA合成量は充分多いにも拘らず、
メッセンジャーRNAを翻訳することで出来る蛋白の分
泌量が少ないことから真核生物由来の異種蛋白は細胞内
あるいは分泌時に宿主枯草菌により分解されることによ
るとされている(参考文献1)。従来の知見からは、枯
草菌宿主菌株としては異種蛋白の分解防止のために菌体
外プロテアーゼ活性を低下させた株が望ましいと考えら
れるが、そのようにしてもこれまでに報告されている実
験結果からは未だ充分な量の高等真核生物由来の異種蛋
白を分泌することが出来る枯草菌菌株は知られていな
い。例えばパルヴァらは、菌体外プロテアーゼ活性を低
下させた枯草菌宿主を造成し、α−アミラーゼの分泌シ
グナルをコードする塩基配列のうしろにヒトインターフ
ェロン−α遺伝子を結合した組換えDNAを該宿主に導
入し、その結果得られた形質転換株を用いた研究で、イ
ンターフェロンを培地1L当たり105 単位分泌してい
る。この値はインターフェロン−αが培地1L当たり1
mg程度分泌されたことを示すが、α−アミラーゼ自身
の分泌量に比べると低い値となつているのである(参考
文献2)。またカワムラおよびドイによって中性プロテ
アーゼおよびアルカリ性両菌体外プロテアーゼ活性を低
下させた枯草菌DB104株の造成が報告されている
(参考文献3)。一方本発明者らは、中性・アルカリ性
両菌体外プロテアーゼ活性を低下させた菌株を宿主とし
てヒトインターフェロン−β、ヒト成長ホルモンを枯草
菌系で分泌生産した結果では、該株を用いているにもか
かわらずそれらの分泌量は期待する程多くなくそれぞれ
培地1L当たり10mg、30−50mgであり、しか
も培養時間の経過に伴い生産された異種蛋白が急激に分
解してしまうことを認めている(参考文献4)。このよ
うに単に菌体外アルカリ性、中性プロテアーゼ活性を低
下させた枯草菌を異種蛋白分泌用宿主としただでは所望
する高等真核生物由来の異種蛋白の充分な蓄積をなし得
ないのである。 【0004】 【課題を解決するための手段】この点に鑑み本発明者ら
は検討を重ねた結果、既に本発明者らによりプロテアー
ゼ産生促進遺伝子(参考文献5)として単離された遺伝
子を、菌体外プロテアーゼ活性を低下させておいた枯草
菌に導入した場合は、蛋白分解活性の指標となるカゼイ
ン寒天培地上のハロー形成が予期に反し逆に抑制される
ことを見出し特許請求の範囲に記載の本発明を完成し
た。 【0005】実施例に示した本発明の効果を要約して述
べると、プロテアーゼ産生促進遺伝子を染色体中に有
し、菌体外中性プロテアーゼまたは/および菌体外アル
カリ性プロテアーゼの活性を低下させてある枯草菌へ、
ヒト成長ホルモン遺伝子をプロテアーゼ遺伝子のプロモ
ーター及びプレプロペプタイドコーディング領域に由来
するDNA塩基配列の下流に結合して構築した組換えD
NAを導入し、かくして得られた形質転換株を用いて、
培地1L当り200mgのヒト成長ホルモンを分泌生産
させることに成功している。そしてこの量は、親株であ
る菌体外アルカリ性・中性両プロテアーゼ活性を低下さ
せたのみの菌株を宿主とした場合の5〜10倍にも及ん
でいる。 【0006】以下本発明を詳細に説明する。バチルス属
細菌の菌体外プロテアーゼ産生促進遺伝子としては遺伝
学的な解析からその存在が知られている pap(参考文献
6)、sacQ(参考文献7)、hpr (参考文献8)等があ
る。本発明に用いるプロテアーゼの産生を促進する遺伝
子としてはこれら既知のものであっても新たに遺伝子組
換えの手法により単離されたものであっても、菌体外プ
ロテアーゼ活性を低下させた枯草菌に導入された場合に
カゼイン−寒天培地上でのハロー形成を親株であるプロ
テアーゼ欠損株に比し低く抑制するものであればよい。
実施の容易さからは遺伝子組換えの方法で単離されたも
のは即ちそのDNA塩基配列を手中に有する訳でより好
ましい。そして、その様なものの例として既に本発明者
らがバチルス・アミロリキファシエンス( B. amyloliq
uefaciens )からプロテアーゼ産生促進遺伝子として単
離するのに成功しているDNA塩基配列が特に好適に用
いられる(参考文献9)。 【0007】プロテアーゼ産生促進遺伝子を染色体DN
A中に導入して枯草菌形質転換体を造成するには該プロ
テアーゼ産生促進遺伝子のDNA塩基配列と枯草菌染色
体DNAの塩基配列の相同性を利用した通常の遺伝子的
組換えの方法を用いればよい。またそれ以外の方法でも
染色体DNA中にプロテアーゼ産生促進遺伝子を導入せ
しめることが可能であれば如何なる方法でもよい。 【0008】菌体外中性または/およびアルカル性プロ
テアーゼの活性を低下させた枯草菌はニトロソグアニジ
ン等の変異剤処理、UV照射、γ−線照射による変異処
理法あるいは遺伝子組換えの手法で得たプロテアーゼ遺
伝子を in vitro で欠失させ再度枯草菌中に導入する方
法およびそれらを組み合わせた方法で得ることが出来
る。遺伝子組換えの方法はより合目的に該プロテアーゼ
遺伝子自身に欠失を起こすことが出来る点でより好まし
い。なおこのような方法で造成した菌体外中性プロテア
ーゼまたは/および菌体外アルカリ性プロテアーゼの活
性を低下させた枯草菌菌株に上記のプロテアーゼ産生促
進遺伝子をプラスミドに含まれている状態あるいは染色
体に存在する状態で導入した場合、驚くべきことに導入
前に残存していたプロテアーゼ活性が導入により抑制さ
れることは、本発明の端緒として本発明者らにより見出
されたものである。 【0009】上記の如くに得たプロテアーゼ産生促進遺
伝子を染色体DNA中に有する枯草菌を宿主として所望
の異種蛋白を分泌生産するためにはバチルス属細菌の菌
体外プロテアーゼ遺伝子の発現・分泌を司どる領域、即
ちプロモーター、プレプロペプタイドコーティング領域
の下流に所望の異種蛋白をコードする遺伝子あるいはそ
れを含むDNA塩基配列を結合して構築した組換えDN
Aを該宿主中へ導入すればよい。ここで用いることので
きる組換えDNAとしては、本発明者らは既にヒトイン
ターフェロン−β分泌用の pPIF25 (参考文献10)等
を構築している。 【0010】バチルス・アミロリキファシエンス由来の
菌体外プロテアーゼ遺伝子としては、例としてバチルス
・アミロリキファシエンスの菌体外中性プロテアーゼ、
菌体外アルカリ性プロテアーゼ等を挙げることが出来
る。 【0011】上記の発現・分泌の為の組換えDNAを、
プロテアーゼ産生促進遺伝子が染色体DNA中に存在す
る枯草菌宿主に導入するには通常のプロトプラスト形質
転換法で実施可能である。 【0012】かくして得られた形質転換株を用い所望の
蛋白を得るにはその菌株を通常の方法で液体培養すれば
よい。 【0013】培養液からの所望の蛋白の調製は通常の方
法で培養上清から回収精製をおこなえば実施可能であ
る。特に本発明の方法を用いれば真核生物由来の異種蛋
白を枯草菌を宿主として従来達し得なかったレベルで分
泌生産出来るものであり、所望の蛋白の回収、精製はよ
り容易となるものである。 【0014】 【実施例】以下本発明を具体例で説明するが本発明はこ
の例により何ら限定されるものではない。 【0015】実施例1菌体外プロテアーゼ産生促進遺伝子を染色体DNA中に
有する枯草菌形質転換体の造成 菌体外中性プロテアーゼおよびアルカリ性プロテアーゼ
両者を欠損させた枯草菌 MT-400 株(FERM BP-1078)は、
その菌体外蛋白分解活性が野性株に比し5%以下となっ
ているものである。MT-400 株の染色体DNAへのプロ
テアーゼ産生促進遺伝子の導入は以下のように行った。
まず、バチルス・アミロリキファシエンスのプロテアー
ゼ産生促進遺伝子を含むプラスミド pNP181 (参考文献
11)を有する枯草菌 MT-0181株(FERM BP-343 )から
Gryczanらの方法に従い pNP181 を調製した。調製にあ
たっては1LのLB培地を用いて30℃で12時間培養し
た菌体を使用した。得られたプラスミドの一部は制限酵
素切断部位を調べ、このプラスミドが pNP181 であるこ
とを確認した。次に Saitoらの方法(参考文献15)に
従い MT-400 株のコンビテント細胞を調製した。得られ
たコンビテント細胞を含む培養液500μlに上述した
pNP181 を0.5μl添加し、37℃で1時間培養し
た。1時間後にその培養液500μl全量をカナマイシ
ン(5μg/ml)を含有した20mlのLB培地に添
加し、37℃で12時間培養した。その後菌体を遠心分
離で回収し、得られた菌体を20mlの Schaeffer胞子
形成培地(参考文献12)に添加して37℃で24時間
培養をつづけた。 その培養液の1.5mlをとり出し
70℃で10分間加熱後、104 倍、105 倍、106
倍に希釈し、TBAB培地(Difco 社製)に各希釈液100
μlをプレーティングした。このものを37℃で一夜培
養して得られたコロニーをTBAB培地およびカナマイシン
5μg含有TBAB培地に植継ぎ37℃で15時間培養し
た。 【0016】TBAB培地では生育し、カナマイシン含有TB
AB培地では生育しなかったコロニー200個を選びカゼ
イン培地(参考文献13)に植え37℃で60時間培養
した。60時間後にコロニーのまわりに形成されたハロ
ーの大きさを調べた結果、ひとつのコロニーを除いて全
部のコロニーのまわりに明確なハローが生じていた。ハ
ローを生じていない株( MT-430 と命名)をペンアッセ
イブロス(Difco 社製)を用いて液体培養すると、対数
増殖期の菌体は長く伸長する特徴を示した。この特徴は
pNP181 を有する枯草菌に普遍的にみられるものであ
る。 また pNP181 を有する MT-400 株は同様にハロー
を形成せず菌体の伸長をみせること、更にMT-430株(微
工研条寄第1079号、FERM BP-1079)にはプラスミドが存
在しなかったことから、MT-430株の染色体には pNP181
に含まれているプロテアーゼ産生促進遺伝子が存在する
ものと判断した。 【0017】またMT-430株の染色体DNAを用いて菌体
外プロテアーゼについては野性株である枯草菌を形質転
換すると大型のハローをカゼイン培地上に形成する形質
転換株が得られることを利用した遺伝学的解析によって
もプロテアーゼ産生促進遺伝子がMT-430株の染色体DN
Aに存在することが明らかとなった。 【0018】実施例2プロテアーゼ遺伝子にヒト成長ホルモン遺伝子を結合し
たヒト成長ホルモン分泌用組換えDNAのMT-430株への
導入 ヒト成長ホルモン分泌用組換えDNAとして B. amylol
iquefaciens の中性プロテアーゼ遺伝子のプロモータ
ー、プレペプタイドコーディング領域およびそれに続く
プロペプタイドコーディング領域の一部(21アミノ酸
をコードする63ヌクレオチドより成る)を有するDN
A塩基配列(配列表の配列番号:1)の下流に成熟ヒト
成長ホルモンをコードするDNA塩基配列を含むDNA
フラグメントを結合した phGH427(図1)を用いた。ph
GH427は既に本発明者により構築されていた B. amyloli
quefaciens 中性プロテアーゼクローン pNP150 (参考
文献14)の中性プロテアーゼ遺伝子のプレプロペプタ
イドコーディング領域中に存在する制限酵素 PvuI切断
部位からエキソヌクレアーゼ Bal31で加水分解して得
たDNAフラグメントにヒト成長ホルモン遺伝子を含む
DNAフラグメントを結合して構築したものである。pN
P150 は枯草菌 MT-0150株(微工研条寄第0150号、 FERM
BP-425) から常法に従い調製した。ヒト成長ホルモン
遺伝子の全DNA塩基配列は既に報告されているもので
あり、本実施例においては化学合成で得たヒト成長ホル
モン遺伝子を含むDNAフラグメントを使用した。phGH
427 のMT-430株への導入はプロトプラスト法に従い実施
した。得られたカナマイシン耐性形質転換株を50株選
び、その培養上清への成長ホルモンの分泌の有無を酵素
免疫測定法および免疫二重拡散法を用いて検定した結果
その全てが成長ホルモンを分泌生産していることが判明
した。尚、上記検定にはLB培地で30℃15時間振盪培
養した培養液の上清を用いた。得られた組換えDNAph
GH427を含むMT-430株(微工研条寄第1080号 FERM BP-10
80)を用いて次に成長ホルモンの菌体外分泌生産につい
て検討した。 【0019】実施例3組換えDNAphGH427 を含むMT-430株を用いたヒト成長
ホルモンの分泌生産 組換えDNAphGH427 を含むMT-430株および対照として
MT-400株にphGH427 を実施例2で述べたところと全く同
様にして導入した組換えDNAphGH427 を含むMT-400株
の両者を2倍濃度のLB培地(100ml)を用いて30
℃で17時間振盪培養した。17時間後の培養液から全
量の菌体を高速遠心分離により回収しその全部を新鮮な
2倍濃度のLB培地に懸濁し30℃で振盪培養を継続し
た。8時間後に組換えDNAphGH427 を含むMT-430株お
よび組換えDNAphGH427 を含むMT-400株の培養液濃度
(A660)はそれぞれ9.86および10.00であっ
た。また培養上清のpHはそれぞれ8.06、7.98で
あった。この培養上清を用いて酵素免疫測定法により培
地中の成長ホルモン濃度を測定した結果、MT-430株を宿
主とした場合は培地1L当り205mg、MT-400株を宿
主とした場合は培地1L当り30mgであった。免疫二
重拡散法の結果から組換えDNA phGH427を含むMT-430
株および組換えDNAphGH427 を含むMT-400株の分泌す
る成長ホルモンはヒト下垂体由来のものと区別できなか
った。また組換えDNAphGH427 を含むMT-430株を17
時間培養して得た上清100μlにトリクロル酢酸を添
加して得た沈澱を30μlのサンプルバッファーに再溶
解してSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供試
して培養上清中の蛋白を解析した結果、該培養上清に存
在する蛋白の20%〜30%が成長ホルモンであること
が判明した。 【0020】 【発明の効果】以上の結果からMT-430株およびプロテア
ーゼ遺伝子を用いた異種蛋白分泌用組換えDNAの組合
わせで得られる宿主−プラスミド系は、これまで達し得
なかった多量の異種蛋白の分泌生産を可能としているこ
とが示された。 【0021】(参考文献一覧) 1.Ulmanen.l.(1985) J.Bacteriol.,162 176-182 、Ya
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85. 15.Saito.H.et al,(1961),J.Gen.Appl.Microbiol,7
,243-252, 【0022】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for separating desired proteins with high efficiency.
Increase protein production using Bacillus subtilis strains that can be produced
The present invention relates to efficient secretory production technology. The invention more particularly relates to extracellular neutral proteases
Or / and the activity of extracellular alkaline protease
Bacillus-derived protease production in reduced Bacillus subtilis
Proteolytic activity obtained by introducing a promoter gene is
And reduced host strains and protease genes or
Is the DNA sequence of the desired protein
To combine the recombinant DNAs constructed by combining
A more efficient method for secretory production of desired proteins
Thing. [0003] 2. Description of the Related Art
Heterologous gene using microorganism as host by recombinant DNA technology
Can be expressed to produce the desired heterologous gene product
It became. Bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis as host bacteria
Alternatively, yeast and the like are generally used. These days, things
Heterologous protein is secreted into the culture supernatant from the viewpoint of quality production.
Attempts have been made to study the host microorganisms in this case.
Originally, protease, amylase, etc.
Bacillus spp.
Is believed to be new. Especially among Bacillus bacteria
Bacillus subtilis is used for genetic, biochemical, molecular biology,
Because a lot of biological knowledge has been obtained and the safety is high
Attention has been drawn up for the extracellular secretion of heterologous proteins
Efforts have been made to create a host-recombinant DNA system. I
An attempt to secrete heterologous proteins using Bacillus subtilis as a host
Means that the heterologous protein is derived, in particular, from higher eukaryotes.
Very low secretion, is it still an industrial practice?
Are not enough. This is caused by Bacillus subtilis
Primarily from genes encoding heterologous proteins from eukaryotes
Despite the large amount of messenger RNA synthesis,
How much protein can be translated by translating messenger RNA
Due to low abundance, eukaryotic heterologous proteins are intracellular
Or by being degraded by the host Bacillus subtilis during secretion.
(Ref. 1). According to previous knowledge,
As a host strain of Bacillus subtilis, cells are used to prevent the degradation of heterologous proteins.
Strains with reduced protease activity
However, even if this is done,
The experimental results show that a sufficient amount of heterologous protein from higher eukaryotes is still present.
No Bacillus subtilis strain capable of secreting white is known
No. Parva et al., For example, reduced extracellular protease activity.
A Bacillus subtilis host was established to secrete α-amylase.
The human interface after the base sequence encoding the signal
And introducing the recombinant DNA linked to the
In a study using the resulting transformant,
Interferon at a rate of 10FiveUnit secretion
You. This value indicates that interferon-α is 1 / L of medium.
mg-secreted, but α-amylase itself
It is lower than the secretion amount of
Reference 2). Also, Kawamura and Doi provide neutral protection.
Reduces both ase and alkaline extracellular protease activity
The creation of a depleted B. subtilis DB104 strain has been reported.
(Reference 3). On the other hand, the present inventors have
Using a strain with reduced extracellular protease activity as a host
With human interferon-β, human growth hormone
As a result of secretory production in the bacterial system,
Regardless, their secretions are not as large as expected
10 mg, 30-50 mg per liter of medium,
As the culture time elapses, the heterologous proteins produced
I understand that I understand it (Reference 4). This
Low extracellular alkaline and neutral protease activity
It is desirable to use B. subtilis as a host for secreting heterologous proteins
Sufficient accumulation of heterologous proteins from higher eukaryotes
There is no. [0004] SUMMARY OF THE INVENTION In view of this point, the inventors of the present invention have proposed a method for solving the above problems.
As a result of repeated studies, the inventors have already
Inheritance isolated as a zea production-promoting gene (Reference 5)
Bacterial grass with reduced extracellular protease activity
When introduced into bacteria, casei is an indicator of proteolytic activity.
Halo formation on an agar plate is unexpectedly suppressed
It was found that the present invention described in the claims was completed.
Was. The effects of the present invention shown in the embodiments will be summarized and described.
In other words, there is a protease production promoting gene in the chromosome.
And extracellular neutral protease and / or extracellular
To Bacillus subtilis, which has reduced the activity of potassium protease,
Promote human growth hormone gene to protease gene
Derived from protein and pre-propeptide coding region
Recombinant D constructed by binding downstream of the DNA base sequence
Using the transformant obtained by introducing NA and thus obtained,
Secretion production of 200mg human growth hormone per liter of medium
Have been successful. And this amount is the parent stock
Reduced both extracellular alkaline and neutral protease activity
5 to 10 times as high as when only a strain is used as a host
In. Hereinafter, the present invention will be described in detail. Bacillus
Inherited as a gene promoting bacterial extracellular protease production in bacteria
Pap whose existence is known from biological analysis
6), sacQ (Ref. 7), hpr (Ref. 8), etc.
You. Genetics that promote the production of the protease used in the present invention
Even if these children are known, they are newly
Even if isolated by a replacement technique,
When introduced into Bacillus subtilis with reduced Rotase activity
Halo formation on casein-agar medium was determined by the parental pro
What is necessary is just to suppress as low as the casease-deficient strain.
Because of the ease of implementation, it was
That is, it is better to have the DNA sequence in hand.
Good. And as an example of such a thing, the inventor has already
La Bacillus amyloriqifaciens (B. amyloliq
uefaciens) as a protease production promoting gene
DNA base sequences that have been successfully released are particularly suitable for use.
(Ref. 9). [0007] The protease production promoting gene is
A to construct a B. subtilis transformant by introducing it into
DNA sequence of the protease-promoting gene and Bacillus subtilis staining
Normal genetics using homology of body DNA base sequences
A recombination method may be used. Also in other ways
Introduce a protease production promoting gene into chromosomal DNA
Any method is possible as long as it can be tightened. Extracellular neutral and / or alkaline pro
Bacillus subtilis with reduced activity of thease is nitrosoguanidinium
Mutagen treatment by UV irradiation, γ-ray irradiation
Protease residue obtained by the method of genetic or genetic recombination
For deleting the gene in vitro and re-introducing it into B. subtilis
Methods and methods that combine them
You. The method of gene recombination is more suitably
More preferred because it can cause deletions in the gene itself
No. The extracellular neutral protea produced by such a method
Activity of protease and / or extracellular alkaline protease
Bacillus subtilis strains with reduced
The condition that the forward gene is contained in the plasmid or staining
Surprisingly introduced when introduced in the body
Previously remaining protease activity is suppressed by the introduction.
Has been found by the present inventors as a starting point of the present invention.
It was done. The protease production promoter obtained as described above
Bacillus subtilis with gene in chromosomal DNA is desired as host
Bacillus spp.
Area responsible for expression and secretion of extracorporeal protease gene
Promoter, pre-propeptide coating region
Downstream of the gene encoding the desired heterologous protein or
DNA constructed by combining DNA base sequences containing
A may be introduced into the host. Because it is used here
As recombinant DNA that can be cut, the present inventors have already
PPIF25 for terferon-β secretion (Reference 10), etc.
Is building. [0010] Bacillus amyloliquefaciens
Examples of extracellular protease genes include Bacillus
Extracellular neutral protease of amyloliquefaciens,
Extracellular alkaline protease, etc.
You. [0011] The recombinant DNA for expression and secretion described above is
Protease production promoting gene is present in chromosomal DNA
Normal protoplast trait for introduction into Bacillus subtilis hosts
The conversion method can be implemented. Using the transformant thus obtained,
In order to obtain the protein, the strain should be cultured in the usual manner in liquid culture.
Good. Preparation of a desired protein from a culture solution is performed by a conventional method.
The method can be performed by recovering and purifying from the culture supernatant
You. In particular, heterologous proteins derived from eukaryotes can be
Using white as a host, Bacillus subtilis
Lactic acid can be produced, and recovery and purification of the desired protein
It will be easier. [0014] The present invention will be described below with reference to specific examples.
Is not limited by the example. Embodiment 1Extracellular protease production promoting gene in chromosomal DNA
Of Bacillus subtilis transformant Extracellular neutral protease and alkaline protease
Bacillus subtilis MT-400 strain (FERM BP-1078),
Its extracellular proteolytic activity is less than 5% of that of the wild-type strain.
Is what it is. Prototype of chromosomal DNA of MT-400 strain
The introduction of the thease production promoting gene was carried out as follows.
First, the Bacillus amyloliquefaciens protea
Plasmid pNP181 containing zea production-promoting gene (References
Bacillus subtilis MT-0181 strain (FERM BP-343) having 11)
 PNP181 was prepared according to the method of Gryczan et al. For preparation
Incubate for 12 hours at 30 ° C using 1 L of LB medium.
Were used. Part of the obtained plasmid is a restriction enzyme
Check the cleavage site and confirm that this plasmid is pNP181.
And confirmed. Next, the method of Saito et al.
Accordingly, the competent cells of the MT-400 strain were prepared. Obtained
500 μl of the culture solution containing the competent cells
 Add 0.5 μl of pNP181 and incubate at 37 ° C for 1 hour.
Was. One hour later, the entire 500 μl of the culture solution was
To 20 ml of LB medium containing 5 μg / ml
And cultured at 37 ° C. for 12 hours. Then, centrifuge the cells
Separate and collect the resulting cells in 20 ml of Schaeffer spores.
24 hours at 37 ° C by adding to the formation medium (Ref. 12)
Culture was continued. Take 1.5 ml of the culture
After heating at 70 ° C for 10 minutes, 10FourTimes 10FiveTimes 106
After diluting 1 fold, add 100 mL of each diluted solution to TBAB medium (Difco).
μl was plated. Incubate this at 37 ° C overnight.
The colonies obtained after the culture were cultured in TBAB medium and kanamycin.
Subculture into TBAB medium containing 5 μg and culture at 37 ° C for 15 hours
Was. The kanamycin-containing TB grows on the TBAB medium.
Select 200 colonies that did not grow on AB medium
Planted in In medium (Ref. 13) and cultured at 37 ° C for 60 hours
did. Halo formed around colonies after 60 hours
As a result of examining the size of
There was a clear halo around some colonies. C
A strain that does not produce rho (named MT-430)
When liquid culture is performed using Ibros (manufactured by Difco), the logarithm is
The cells in the growth phase showed a characteristic of elongation. This feature
 It is commonly found in Bacillus subtilis with pNP181.
You. Similarly, MT-400 strain with pNP181
Growth of the cells without formation of the strain, and the strain MT-430 (micro
Plasmids are present in Kokenjo No. 1079, FERM BP-1079).
PNP181 on the chromosome of the MT-430 strain
There is a protease production promoting gene contained in
Judged that. [0017] In addition, bacterial cells were obtained using the chromosomal DNA of the MT-430 strain.
Transformation of Bacillus subtilis, a wild strain, for exoprotease
A trait that forms a large halo on casein medium when converted
By genetic analysis using the fact that transformants are obtained
The protease production promoting gene is the chromosome DN of the MT-430 strain.
A. Embodiment 2Human growth hormone gene linked to protease gene
Of recombinant DNA for human growth hormone secretion into MT-430 strain
Introduction As recombinant DNA for human growth hormone secretionB. amylol
iquefaciensPromoter for the neutral protease gene
-, Prepeptid coding region and following
Part of the peptide coding region (21 amino acids
Consisting of 63 nucleotides)
Mature human downstream of the A base sequence (SEQ ID NO: 1 in the sequence listing)
DNA containing DNA sequence encoding growth hormone
The phGH427 (FIG. 1) to which the fragments were linked was used. ph
GH427 was already built by the inventorB. amyloli
quefaciensNeutral protease clone pNP150 (reference
Reference 14) Pre-propepter of neutral protease gene
Restriction enzymes present in the idcoding regionPvuI cutting
Exonuclease from siteBalObtained by hydrolysis at 31
DNA fragment containing human growth hormone gene
It is constructed by joining DNA fragments. pN
P150 is Bacillus subtilis MT-0150 strain (Microtechnical Laboratories No. 0150, FERM
 BP-425) according to a conventional method. Human growth hormone
The complete DNA base sequence of the gene has already been reported.
In this example, human growth hormones obtained by chemical synthesis were used.
A DNA fragment containing the mon gene was used. phGH
Introduction of 427 into MT-430 strain according to the protoplast method
did. 50 obtained kanamycin resistant transformants were selected
And the presence or absence of growth hormone secretion into the culture supernatant
Results of assay using immunoassay and immunodiffusion method
It turns out that all of them secrete and produce growth hormone
did. For the above assay, shake culture was performed at 30 ° C for 15 hours in LB medium.
The supernatant of the cultured culture was used. Obtained recombinant DNAph
MT-430 strain including GH427 (Microtechnical Research and Development No. 1080 FERM BP-10
80) to determine the extracellular production of growth hormone.
Examined. Embodiment 3Human growth using MT-430 strain containing recombinant DNAphGH427
Hormone secretory production MT-430 strain containing recombinant DNAphGH427 and as control
PhGH427 was added to the MT-400 strain exactly as described in Example 2.
MT-400 strain containing recombinant DNAphGH427 introduced as above
Using a double concentration LB medium (100 ml).
Shaking culture was performed at 17 ° C. for 17 hours. From the culture solution after 17 hours,
A large amount of cells are collected by high-speed centrifugation, and
Suspend the cells in double concentration LB medium and continue shaking culture at 30 ° C.
Was. Eight hours later, the MT-430 strain containing the recombinant DNAphGH427 and
Concentration of MT-400 strain containing recombinant and recombinant DNAphGH427
(A660) were 9.86 and 10.00, respectively.
Was. The pH of the culture supernatant was 8.06 and 7.98, respectively.
there were. Using this culture supernatant, culture by enzyme immunoassay is performed.
As a result of measuring the growth hormone concentration in the ground, MT-430 strain
Mainly, 205 mg / L of medium, MT-400 strain
The main case was 30 mg per liter of medium. Immunity
MT-430 containing recombinant DNA phGH427 from double diffusion method
Strain and MT-400 strain containing recombinant DNAphGH427
Growth hormone indistinguishable from human pituitary gland?
Was. In addition, 17 MT-430 strains containing recombinant DNAphGH427
Trichloroacetic acid was added to 100 μl of the supernatant
The resulting precipitate was redissolved in 30 μl of sample buffer.
Resolve and test for SDS-polyacrylamide gel electrophoresis
Analysis of the protein in the culture supernatant
20% -30% of the protein present is growth hormone
There was found. [0020] According to the above results, the MT-430 strain and the protea
Of recombinant DNA for the secretion of heterologous proteins using a lyse gene
The resulting host-plasmid system can be achieved to date.
The secretory production of large amounts of heterologous proteins
Was shown. (List of references) 1. Ulmanen.l. (1985) J. Bacteriol.,162176-182, Ya
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85. 15. Saito.H. Et al, (1961), J. Gen. Appl. Microbiol,7
, 243-252, [0022]

【図面の簡単な説明】 【図1】phGH427 の構造を示す図である。 【符号の説明】 斜線部 中性プロテアーゼ遺伝子に由来する部分 Pm プロモーター prepro プレプロペプタイドコーディング領域に由来
する部分 hGH ヒト成長ホルモン遺伝子を含むDNAフラグ
メント 【配列表】 配列番号:1 配列の長さ:144 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名: バチルス アミロリキファシエンス(Bacillus
amyloliquefaciens) 存在位置:1-114 配列の特徴 1-81 S sig peptide 82-114 S pepide 配列 1 5 10 15 Met Gly Leu Gly Lys Lys Leu Ser Ser Ala Val Ala Ala Ser Phe Met GTG GGT TTA GGT AAG AAA TTG TCT AGT GCT GTA GCC GCT TCC TTT ATG 48 20 25 30 Ser Leu Thr Ile Ser Leu Pro Gly Val Gln Ala Ala Glu Asn Pro Gln AGT TTA ACC ATC AGT CTG CCG GGT GTT CAG GCC GCT GAG AAT CCT CAG 96 35 40 45 Leu Lys Glu Asn Leu Thr Asn Phe Val Pro Lys His Ser Leu Val Gln CTT AAA GAA AAT CTG ACG AAC TTT GTA CCG AAG CAT TCT TTG GTG CAA 144
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the structure of phGH427. [Description of Symbols] Shaded area Partial Pm promoter derived from neutral protease gene prepro Partial hGH DNA fragment containing human growth hormone gene derived from prepropeptide coding region [Sequence Table] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 144 sequences Type: Number of nucleic acid strands: Double-stranded topology: Type of linear sequence: Genomic DNA Origin organism: Bacillus amyloliquefaciens (Bacillus)
amyloliquefaciens) Location: 1-114 Sequence characteristics 1-81 S sig peptide 82-114 S pepide sequence 1 5 10 15 Met Gly Leu Gly Lys Lys Leu Ser Ser Ala Val Ala Ala Ser Phe Met GTG GGT TTA GGT AAG AAA TTG TCT AGT GCT GTA GCC GCT TCC TTT ATG 48 20 25 30 Ser Leu Thr Ile Ser Leu Pro Gly Val Gln Ala Ala Glu Asn Pro Gln AGT TTA ACC ATC AGT CTG CCG GGT GTT CAG GCC GCT GAG AAT CCT CAG 96 35 40 45 Leu Lys Glu Asn Leu Thr Asn Phe Val Pro Lys His Ser Leu Val Gln CTT AAA GAA AAT CTG ACG AAC TTT GTA CCG AAG CAT TCT TTG GTG CAA 144

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12P 21/02 C12R 1:125) 審査官 小暮 道明──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI (C12P 21/02 C12R 1: 125) Examiner Michiaki Kogure

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.枯草菌の菌体外中性プロテアーゼまたは/および菌
体外アルカリ性プロテアーゼの活性を低下させた株の染
色体に、バチルス・アミロリキファシエンス由来の菌体
外プロテアーゼ産生促進遺伝子を導入することにより、
残存する菌体外プロテアーゼ活性をさらに低下させた枯
草菌菌株へ、バチルス・アミロリキファシエンス由来の
菌体外プロテアーゼ遺伝子またはそれに由来するDNA
塩基配列に所望の蛋白をコードする遺伝子を結合して構
築した発現・分泌用組換えDNAを導入して所望の蛋白
を分泌生産させる方法。 2.バチルス・アミロリキファシエンス由来の菌体外プ
ロテアーゼ遺伝子またはそれに由来するDNA塩基配列
がバチルス・アミロリキファシエンス由来の中性プロテ
アーゼ遺伝子であることを特徴とする請求項1に記載の
方法。 3.バチルス・アミロリキファシエンス由来の菌体外プ
ロテアーゼ遺伝子またはそれに由来するDNA塩基配列
に所望の蛋白をコードする遺伝子を結合して構築した発
現・分泌用組換えDNAを枯草菌のプロテアーゼ欠損株
の染色体に、バチルス・アミロリキファシエンス由来の
菌体外プロテアーゼ産生促進遺伝子を導入することによ
り、菌体外プロテアーゼ活性を低下させた枯草菌菌株が
組換えDNAphGH427を含むMT−430株であ
ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
(57) [Claims] By introducing a Bacillus amyloliquefaciens-derived extracellular protease production promoting gene into the chromosome of a strain in which the activity of Bacillus subtilis extracellular neutral protease or / and extracellular alkaline protease has been reduced,
To a Bacillus subtilis strain in which the remaining extracellular protease activity is further reduced, a Bacillus amyloliquefaciens-derived extracellular protease gene or DNA derived therefrom
A method in which a recombinant DNA for expression and secretion constructed by binding a gene encoding a desired protein to a base sequence is introduced to secrete and produce the desired protein. 2. The method according to claim 1, wherein the extracellular protease gene derived from Bacillus amyloliquefaciens or a DNA base sequence derived therefrom is a neutral protease gene derived from Bacillus amyloliquefaciens. 3. Bacillus amyloliquefaciens-derived extracellular protease gene or a DNA sequence derived therefrom linked to a gene encoding a desired protein, and a recombinant DNA for expression and secretion constructed using the chromosome of a protease-deficient strain of Bacillus subtilis Characterized in that the Bacillus subtilis strain whose extracellular protease activity has been reduced by introducing a Bacillus amyloliquefaciens-derived extracellular protease production promoting gene is the MT-430 strain containing recombinant DNAphGH427. The method according to claim 1, wherein
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