JP5495469B2 - Method for batch replacement of host DNA in which the region to be replaced has been deleted in advance - Google Patents
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Description
本発明は、例えば枯草菌ゲノム等を宿主DNAとして、当該宿主DNAの所定の領域を供与体DNAの相当する領域にて置換する、宿主DNAの置換方法に関する。 The present invention relates to a host DNA replacement method in which, for example, a Bacillus subtilis genome or the like is used as a host DNA, and a predetermined region of the host DNA is replaced with a corresponding region of a donor DNA.
従来、形質転換方法としては、例えば、組換えプラスミドやDNA断片を大腸菌等の宿主に導入するコンピテントセル形質転換法(J. Bacterial. 93, 1925 (1967))が挙げられる。また、宿主に応じて、例えばプロトプラスト形質転換法、電気穿孔法(エレクトロポレーション法)、アグロバクテリウム法、パーティクルガン法、リン酸カルシウム法及びリポフェクション法等によって、組換えプラスミドやDNA断片を宿主に形質転換することができる。 Conventional transformation methods include, for example, competent cell transformation methods (J. Bacterial. 93, 1925 (1967)) in which recombinant plasmids or DNA fragments are introduced into a host such as Escherichia coli. Depending on the host, recombinant plasmids and DNA fragments can be transformed into the host by, for example, protoplast transformation, electroporation (electroporation), Agrobacterium, particle gun, calcium phosphate, and lipofection. Can be converted.
しかしながら、以上のような従来の形質転換方法では、例えば、100kb以上の大きなサイズのDNA断片を、宿主DNA中に導入することが困難であった。 However, in the conventional transformation method as described above, it has been difficult to introduce a DNA fragment having a large size of, for example, 100 kb or more into host DNA.
そこで、大きなサイズのDNA断片を宿主DNA中に導入すべく、LP(lysis of protoplasts)形質転換方法と呼ばれる形質転換方法が開発されている(非特許文献1及び2)。LP形質転換方法では、抽出したDNA断片や組換えプラスミドに代えて、例えば枯草菌(Bacillus subtilis)の菌株の細胞壁を溶解させたプロトプラストを供与体DNAとして、レシピエント菌株のコンピテントセルに供与する。添加されたプロトプラストは浸透圧ショックにより破壊され、培養液中に放出された供与体DNAがレシピエント菌株のコンピテントセルに取り込まれるものと考えられている。また、LP形質転換方法によれば、一般的な形質転換方法に比べて、導入すべきDNAの損傷は大幅に軽減する。LP形質転換方法を用いた場合には、100kb以上のDNA断片を、宿主DNAに導入することが比較的容易である。
Therefore, a transformation method called LP (lysis of protoplasts) transformation method has been developed in order to introduce a large-sized DNA fragment into host DNA (
しかしながら、LP形質転換方法では、目的のDNA断片のサイズが大きくなるほど、プロトプラストの供与体DNAとレシピエント菌株の宿主DNAとの間の相同領域において、複数箇所で相同組換えが生じる可能性がある。すなわち、LP形質転換方法では、大きなサイズの目的のDNA断片を宿主DNAに正確に導入することが困難であった。 However, in the LP transformation method, as the size of the target DNA fragment increases, homologous recombination may occur at multiple sites in the homologous region between the protoplast donor DNA and the recipient strain host DNA. . That is, with the LP transformation method, it has been difficult to accurately introduce a large-sized target DNA fragment into host DNA.
そこで、形質転換方法として、大きなサイズのDNA断片を宿主DNA中に正確に導入する方法が望まれている。 Therefore, a method for accurately introducing a large-sized DNA fragment into host DNA is desired as a transformation method.
本発明は、上述した実情に鑑み、大きなサイズのDNA断片を宿主DNA中に正確に導入する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for accurately introducing a large-sized DNA fragment into a host DNA in view of the above-described circumstances.
上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、宿主DNAの置換対象領域を一部又は全部欠失させた後に、供与体DNAと宿主DNAとの間の組換えを行うことで、供与体DNAの置換対象領域が宿主DNAに正確に導入されることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above problems, the donor DNA is recombined between the donor DNA and the host DNA after part or all of the replacement target region of the host DNA is deleted. It was found that the replacement target region was accurately introduced into the host DNA, and the present invention was completed.
本発明は以下を包含する。
(1)宿主DNAの置換対象領域を一部又は全部欠失させる第1工程と、供与体DNAと宿主DNAとの間の組換えを行う第2工程とを含み、第2工程では、供与体DNAの置換対象領域が宿主DNAに導入されることを特徴とする、宿主DNAの置換方法。
The present invention includes the following.
(1) It includes a first step of deleting part or all of the replacement target region of the host DNA, and a second step of recombination between the donor DNA and the host DNA. In the second step, the donor A method for replacing a host DNA, wherein a region to be replaced is introduced into the host DNA.
(2)上記第2工程後に、供与体DNA及び/又は宿主DNAに存在する選択マーカー遺伝子を指標に、供与体DNAの置換対象領域を有する形質転換体を選択する工程を含むことを特徴とする、(1)記載の宿主DNAの置換方法。 (2) After the second step, the method includes a step of selecting a transformant having a region to be replaced with donor DNA using a selection marker gene present in donor DNA and / or host DNA as an index. (1) The method for replacing a host DNA according to (1).
(3)上記供与体DNAがプロトプラストであり、且つ、上記宿主がコンピテントセルであることを特徴とする、(1)又は(2)記載の宿主DNAの置換方法。 (3) The method for replacing a host DNA according to (1) or (2), wherein the donor DNA is a protoplast and the host is a competent cell.
(4)上記宿主が枯草菌であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれか1記載の宿主DNAの置換方法。 (4) The host DNA replacement method according to any one of (1) to (3), wherein the host is Bacillus subtilis.
(5)上記供与体DNAの置換対象領域が20kb以上のDNAサイズであることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれか1記載の宿主DNAの置換方法。 (5) The host DNA replacement method according to any one of (1) to (4), wherein the donor DNA replacement target region has a DNA size of 20 kb or more.
(6)上記宿主DNAの置換対象領域は生育に必須な遺伝子を含み、且つ上記第1工程が以下の1)又は2)の方法によるものであることを特徴とする、(1)〜(5)のいずれか1記載の宿主DNAの置換方法。
1)宿主DNAの置換対象領域を少なくとも前記生育に必須な遺伝子を含むDNA断片にて置換する方法。
2)前記生育に必須な遺伝子以外の置換対象領域を欠失させる方法。
(6) The host DNA replacement target region contains a gene essential for growth, and the first step is performed by the following method 1) or 2): (1) to (5) The method for replacing a host DNA according to any one of (1).
1) A method of substituting a replacement target region of host DNA with a DNA fragment containing at least the gene essential for growth.
2) A method of deleting a replacement target region other than the gene essential for the growth.
(7)上記(1)〜(6)のいずれか1記載の宿主DNAの置換方法で置換対象領域が置換された形質転換体。 (7) A transformant in which the region to be replaced is replaced by the host DNA replacement method according to any one of (1) to (6) above.
本発明により、大きなサイズのDNA断片を宿主DNA中に正確に、すなわち一括して導入することができる宿主DNAの置換方法が提供される。本発明に係る宿主DNAの置換方法では、置換対象領域間での相同組換えが生じることなく、供与体DNAの置換対象領域を宿主DNA中に導入することができる。 According to the present invention, there is provided a method for replacing a host DNA capable of accurately introducing a large-sized DNA fragment into the host DNA, that is, collectively. In the host DNA replacement method according to the present invention, the replacement target region of the donor DNA can be introduced into the host DNA without causing homologous recombination between the replacement target regions.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る宿主DNAの置換方法は、宿主DNAにおける置換対象領域を供与体DNAにおける置換対象領域に置換する方法である。本方法においては、先ず、宿主DNAの置換対象領域を一部又は全部欠失させる。次に、置換対象領域の一部又は全部を欠失した宿主DNAと置換対象領域を有する供与体DNAとを、相同組換えが生じうる条件下に共存させる。このとき、宿主DNAには、供与体DNAの置換対象領域に対応する領域が実質的に、あるいは全く存在しないが、供与体DNAの置換対象領域の外側の領域に対応する領域は存在している。このため、宿主DNAと供与体DNAとは、置換対象領域の外側の領域で一組の鎖間交換構造を形成することとなる。この一組の鎖間交換構造が形成されることで、宿主DNAと供与体DNAとの間の二重交差の相同組換えが生じ、供与体DNAの置換対象領域を宿主DNAに導入することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The host DNA replacement method according to the present invention is a method of replacing a replacement target region in host DNA with a replacement target region in donor DNA. In this method, first, a part or all of the replacement target region of the host DNA is deleted. Next, the host DNA from which part or all of the replacement target region is deleted and the donor DNA having the replacement target region are allowed to coexist under conditions that allow homologous recombination to occur. At this time, the host DNA has substantially or no region corresponding to the replacement region of the donor DNA, but there is a region corresponding to the region outside the replacement region of the donor DNA. . For this reason, the host DNA and the donor DNA form a pair of interchain exchange structures in the region outside the replacement target region. By forming this pair of interstrand exchange structures, double crossover homologous recombination between the host DNA and the donor DNA occurs, and the replacement target region of the donor DNA can be introduced into the host DNA. it can.
ここで、置換対象領域とは、相同組換えによって置換される領域を意味する。従って、置換対象領域は、宿主DNA及び供与体DNAそれぞれに存在し、宿主DNAと供与体DNAとの間の相同組換え過程において一組の鎖間交換構造を形成する領域に挟まれる領域を意味する。なお、宿主DNAの置換対象領域及び供与体DNAの置換対象領域は、同一の塩基配列からなるものであっても良いし、異なる塩基配列を有するものであっても良い。例えば、供与体DNAの置換対象領域は、宿主DNAの置換対象領域の塩基配列に対して1〜数個の変異を導入した塩基配列からなるものであっても良いし、宿主DNAの置換対象領域に所定のDNA断片を導入したものであっても良い。ここでいう変異とは、例えば、1〜数個の塩基が他の塩基に置換されたもの、1〜数個の塩基が欠失されたもの、1〜数個の塩基が付加されたもの、又は1〜数個の遺伝子等の連続した塩基配列が欠失されたものを示す。 Here, the replacement target region means a region to be replaced by homologous recombination. Therefore, the region to be replaced means a region present in each of the host DNA and the donor DNA and sandwiched between regions that form a pair of interstrand exchange structures in the process of homologous recombination between the host DNA and the donor DNA. To do. The host DNA replacement target region and the donor DNA replacement target region may have the same base sequence, or may have different base sequences. For example, the replacement target region of the donor DNA may consist of a base sequence in which one to several mutations are introduced into the base sequence of the host DNA replacement target region, or the host DNA replacement target region. It may be one into which a predetermined DNA fragment is introduced. The mutation here is, for example, one in which one to several bases are replaced with another base, one in which one to several bases are deleted, one in which one to several bases are added, Or the thing from which the continuous base sequences, such as 1 to several genes, were deleted is shown.
また、本発明に係る宿主DNAの置換方法において、宿主DNAの置換対象領域を一部欠失させる場合における、宿主DNAの置換対象領域の一部とは、宿主DNAの置換対象領域において宿主の生育に必須な遺伝子(以下、「生育必須遺伝子」という)や、宿主DNAに残存させたい遺伝子を除く領域を意味する。ここで生育必須遺伝子としては、宿主の生育に必須な遺伝子であれば特に限定されないが、例えば枯草菌においては、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 4679 (2003)に示される生育に必須な271遺伝子が挙げられ、より具体的にはdnaA等のDNA複製に関与する遺伝子、rpoBやsigA等の転写に関与する遺伝子、fusやtufA等の翻訳に関与する遺伝子、またprsA等のタンパク質分泌に関与する遺伝子等が挙げられる。また、宿主DNAに残存させたい遺伝子は、何ら限定されず、生育に必須でない遺伝子を含む意味である。 Further, in the host DNA replacement method according to the present invention, when part of the host DNA replacement target region is deleted, part of the host DNA replacement target region is the growth of the host in the host DNA replacement target region. It means a region excluding genes essential for ligation (hereinafter referred to as “growth essential genes”) and genes desired to remain in the host DNA. The growth essential gene is not particularly limited as long as it is a gene essential for the growth of the host. For example, in Bacillus subtilis, the growth shown in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 4679 (2003) is used. 271 essential genes, more specifically genes involved in DNA replication such as dnaA, genes involved in transcription such as rpoB and sigA, genes involved in translation such as fus and tufA , and proteins such as prsA Examples include genes involved in secretion. Moreover, the gene which wants to remain | survive in host DNA is not limited at all, and means that a gene which is not essential for growth is included.
さらに、置換対象領域の外側の領域とは、一方の鎖を基準として、置換対象領域における3'末端側に続く領域と5'末端側に続く領域とを意味し、宿主DNAと供与体DNAとの間の相同組換え過程において一組の鎖間交換構造を形成する部位を含む領域を意味する。従って、宿主DNAにおける置換対象領域の外側の領域と供与体DNAにおける置換対象領域の外側の領域とは、鎖間交換構造を形成しうる程度に高い相同性を有していることが好ましい。 Further, the region outside the replacement target region means a region continuing to the 3 ′ end side and a region continuing to the 5 ′ end side in the replacement target region with respect to one strand, and includes host DNA and donor DNA. Means a region containing a site that forms a pair of interchain exchange structures in the process of homologous recombination. Therefore, it is preferable that the region outside the region to be replaced in the host DNA and the region outside the region to be replaced in the donor DNA have high homology to such an extent that an interchain exchange structure can be formed.
具体的に、宿主DNAにおける置換対象領域の外側の領域と供与体DNAにおける置換対象領域の外側の領域との相同性は、例えば、Lipman-Pearson法 (Science, 227, 1435, (1985))によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx-Win(ソフトウェア開発)のホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行うことに基づいて計算することができる。当該計算の結果によれば、宿主DNAにおける置換対象領域の外側の領域と供与体DNAにおける置換対象領域の外側の領域とは、60%以上の相同性を有していればよく、80%以上が好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましく、99%以上の相同性を有していることが最も好ましい。 Specifically, the homology between the region outside the region to be replaced in the host DNA and the region outside the region to be replaced in the donor DNA is determined by, for example, the Lipman-Pearson method (Science, 227, 1435, (1985)). Calculated. Specifically, using the homology analysis (Search homology) program of genetic information processing software Genetyx-Win (software development), the unit size to compare (ktup) can be calculated as 2 based on the analysis. . According to the result of the calculation, the region outside the replacement target region in the host DNA and the region outside the replacement target region in the donor DNA may have 60% or more homology, and 80% or more. 90% or more is more preferable, 95% or more is particularly preferable, and 99% or more homology is most preferable.
供与体DNAとは、宿主DNAに導入する目的の置換対象領域及び置換対象領域の外側の領域とを有するDNAを意味する。供与体DNAとしては、DNA断片、ゲノムの全体若しくはその一部、プラスミド、シャトルベクター、ヘルパープラスミド、ファージDNA、ウイルスベクター、BAC(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 8242(1990))及びYAC(Science 236, 806 (1987))など、更にはプラスミド、シャトルベクター、ヘルパープラスミド、ファージDNA、ウイルスベクター、BAC及びYACなどにクローニングされたDNA断片やゲノムDNAの一部等などが挙げられる。例えば、プラスミドとしては、大腸菌(Escherichia coli)由来のプラスミド(例えばpET30bなどのpET系、pBR322およびpBR325などのpBR系、pUC118、pUC119、pUC18およびpUC19などのpUC系、pBluescript等)、枯草菌(Bacillus subtilis)由来のプラスミド(例えばpUB110、pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13などのYEp系、YCp50などのYCp系等)などが挙げられる。またファージDNAとしては、λファージ(Charon4A、Charon21A、EMBL3、EMBL4、λgt10、λgt11、λZAP等)やPBS1ファージ(J. Bacteriol. 90, 1575 (1965))が挙げられる。さらに、レトロウイルス又はワクシニアウイルスなどの動物ウイルスベクター、カリフラワーモザイクウイルスなどの植物ウイルスベクター、またはバキュロウイルスなどの昆虫ウイルスベクターを用いることもできる。さらに、本発明に係る宿主DNAの置換方法において、以下に説明するLP形質転換方法を用いる場合には、例えば、枯草菌等の微生物自体を供与体DNAとして使用することができる。 Donor DNA means DNA having a target replacement target region to be introduced into host DNA and a region outside the replacement target region. Donor DNA includes DNA fragments, whole or part of genome, plasmid, shuttle vector, helper plasmid, phage DNA, viral vector, BAC (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 8242 (1990)) and Examples include YAC (Science 236, 806 (1987)), plasmids, shuttle vectors, helper plasmids, phage DNAs, viral vectors, DNA fragments cloned into BACs and YACs, parts of genomic DNA, and the like. For example, plasmids derived from Escherichia coli (for example, pET systems such as pET30b, pBR systems such as pBR322 and pBR325, pUC systems such as pUC118, pUC119, pUC18 and pUC19, pBluescript, etc.), Bacillus ( Bacillus ) subtilis ) -derived plasmids (eg, pUB110, pTP5, etc.), yeast-derived plasmids (eg, YEp systems such as YEp13, YCp systems such as YCp50, etc.) and the like. Examples of the phage DNA include λ phage (Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, λgt10, λgt11, λZAP, etc.) and PBS1 phage (J. Bacteriol. 90, 1575 (1965)). Furthermore, animal virus vectors such as retrovirus or vaccinia virus, plant virus vectors such as cauliflower mosaic virus, or insect virus vectors such as baculovirus can also be used. Furthermore, in the host DNA replacement method according to the present invention, when the LP transformation method described below is used, for example, microorganisms such as Bacillus subtilis can be used as donor DNA.
宿主DNAとは、供与体DNAの置換対象領域が導入される対象となる領域(置換対象領域)及び置換対象領域の外側の領域を有するDNAを意味する。宿主DNAとしては、所定の生物におけるゲノムDNA及びミトコンドリアDNA等を挙げることができる。宿主としては、枯草菌等のバチルス属、大腸菌等のエッシェリヒア属及びシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属に属する細菌、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)及びシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等の酵母、COS細胞及びCHO細胞等の動物細胞、Sf9等の昆虫細胞、並びにイネ科(イネ(Oryza sativa)、トウモロコシ(Zea mays))、アブラナ科(シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana))、ナス科(タバコ(Nicotiana tabacum)及びマメ科(ダイズ(Glycine max))等の植物が挙げられる。特に、枯草菌が好ましい。 The host DNA means DNA having a region (substitution target region) into which a donor DNA replacement target region is introduced and a region outside the replacement target region. Examples of host DNA include genomic DNA and mitochondrial DNA in a predetermined organism. Examples of the host include bacteria belonging to the genus Bacillus such as Bacillus subtilis, Escherichia such as Escherichia coli and Pseudomonas putida, Pseudomonas putida, Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe Yeast, COS cells and CHO cells, insect cells such as Sf9, and Gramineae ( Oryza sativa , corn ( Zea mays )), Brassicaceae ( Arabidopsis thaliana )), Solanum (Tobacco) ( Nicotiana tabacum ) and legumes (soybean ( Glycine max )), etc. Bacillus subtilis is particularly preferable.
一方、本発明に係る置換方法では、従来正確に置換することが困難であった大きなサイズのDNAであっても正確に置換することが可能である。本発明に係る置換方法では、宿主DNA及び供与体DNAの置換対象領域のサイズは、特に限定されない。従来のLP形質転換法によれば、下記の比較例に示すように置換対象領域のサイズが大きくなるとドナー菌株の置換対象領域の両端の領域がレシピエント菌株に導入された場合に、間に挟まれた領域が同時にレシピエント菌株に保持される割合(同時転換率)は下がってしまう。一方、本発明に係る置換方法では、置換対象領域のサイズによらず同時転換率は100%となるので、置換対象領域のサイズが大きくなるほど改善効果は高くなる。よって、本発明では、宿主DNA及び供与体DNAの置換対象領域のサイズは、20kb以上が好ましく、30kb以上がより好ましく、60kb以上が特に好ましく、100kb以上が最も好ましい。また、例えば枯草菌のゲノムにて生育必須遺伝子を含まない連続した領域で最大の領域は、dltA遺伝子〜yycH遺伝子間の約200kbである(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 4679 (2003) )。この観点から生育必須遺伝子を削除しないことを考慮し、宿主DNA及び供与体DNAの置換対象領域のサイズは、200kb以下が好ましく、180kb以下がより好ましく、160kb以下が特に好ましく、140kb以下が最も好ましい。さらに、宿主DNAの置換対象領域のサイズは、供与体DNAの置換対象領域と同程度か、遺伝子領域の欠失等により小さくなっている場合には何ら問題はなく、また塩基配列の挿入等により供与体DNAの置換対象領域より大きくなっている場合にも問題は生じない。例えば、当該供与体DNAと宿主DNAとの間における置換対象領域間のサイズ差は、200kb以下、好ましくは140kb以下、より好ましくは100kb以下、特に好ましくは20kb以下とすることができる。 On the other hand, with the replacement method according to the present invention, it is possible to accurately replace even a large size DNA, which has conventionally been difficult to accurately replace. In the replacement method according to the present invention, the size of the replacement target region of the host DNA and donor DNA is not particularly limited. According to the conventional LP transformation method, as shown in the following comparative example, when the size of the replacement target region increases, the regions at both ends of the replacement target region of the donor strain are sandwiched between the recipient strains. The ratio (simultaneous conversion rate) at which the cultivated region is simultaneously retained in the recipient strain decreases. On the other hand, in the replacement method according to the present invention, since the simultaneous conversion rate is 100% regardless of the size of the replacement target region, the improvement effect increases as the size of the replacement target region increases. Therefore, in the present invention, the size of the replacement target region of the host DNA and donor DNA is preferably 20 kb or more, more preferably 30 kb or more, particularly preferably 60 kb or more, and most preferably 100 kb or more. For example, the largest continuous region that does not contain a growth essential gene in the Bacillus subtilis genome is about 200 kb between the dltA gene and the yycH gene (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 4679 ( 2003)). In consideration of not deleting a growth essential gene from this viewpoint, the size of the replacement target region of the host DNA and donor DNA is preferably 200 kb or less, more preferably 180 kb or less, particularly preferably 160 kb or less, and most preferably 140 kb or less. . Furthermore, there is no problem if the size of the host DNA replacement target region is the same as that of the donor DNA replacement target region or is reduced due to deletion of the gene region, etc. There is no problem even when the region is larger than the region to be replaced in the donor DNA. For example, the size difference between the substitution target regions between the donor DNA and the host DNA can be 200 kb or less, preferably 140 kb or less, more preferably 100 kb or less, and particularly preferably 20 kb or less.
本発明に係る宿主DNAの置換方法において、相同組換えが生じる条件下にて、宿主DNAは置換対象領域を有していないため、供与体DNAと宿主DNAが近接したとしても、置換対象領域の内部に鎖間交換構造を形成することがない。従って、本発明に係る宿主DNAの置換方法によれば、置換対象領域の外側の領域においてのみ相同組換えが生じ、供与体DNAの置換対象領域を確実に宿主DNAに導入することができる。また、本発明に係る宿主DNAの置換方法によれば、置換対象領域が20kbp以上、特に140kbp以上といった長さを有する場合においても、置換対象領域内部に相同組換えが生じず、一括して確実に供与体DNAの置換対象領域を宿主DNAに導入することができる。 In the method for replacing a host DNA according to the present invention, since the host DNA does not have a region to be replaced under conditions in which homologous recombination occurs, even if the donor DNA and the host DNA are close to each other, No interchain exchange structure is formed inside. Therefore, according to the host DNA replacement method of the present invention, homologous recombination occurs only in the region outside the replacement target region, and the replacement target region of the donor DNA can be reliably introduced into the host DNA. In addition, according to the host DNA replacement method of the present invention, even when the replacement target region has a length of 20 kbp or more, particularly 140 kbp or more, homologous recombination does not occur in the replacement target region, and it is ensured collectively. In addition, the replacement target region of the donor DNA can be introduced into the host DNA.
さらに、本発明に係る宿主DNAの置換方法では、供与体DNA及び/又は宿主DNAに存在する選択マーカー遺伝子を指標に、供与体DNAの置換対象領域を有する形質転換体を選択することができる。当該選択マーカー遺伝子を利用することで、置換対象領域の外側の領域以外の相同部位間等の望ましくない箇所での相同組換えにより生じた形質転換体を排除し、供与体DNAの置換対象領域を有する形質転換体を確実に選択することができる。ここで、選択マーカー遺伝子としては、特に限定されるものではないが、例えば、薬剤耐性遺伝子(クロラムフェニコール耐性遺伝子、エリスロマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子及びブラストサイジンS耐性遺伝子等)が挙げられる。さらに、栄養要求性に関連する遺伝子の欠損等を選択マーカー遺伝子として使用することが可能である。供与体DNA又は宿主DNAにおける選択マーカー遺伝子の存在位置は、選択の方法に応じて、適宜決定することができる。 Furthermore, in the host DNA replacement method according to the present invention, a transformant having a donor DNA replacement target region can be selected using the donor DNA and / or the selection marker gene present in the host DNA as an index. By using the selectable marker gene, the transformant generated by homologous recombination at an undesired site such as between homologous sites other than the region outside the region to be replaced is excluded, and the region to be replaced in the donor DNA is excluded. The transformant which has can be selected reliably. Here, the selection marker gene is not particularly limited, and examples thereof include drug resistance genes (chloramphenicol resistance gene, erythromycin resistance gene, neomycin resistance gene, spectinomycin resistance gene, tetracycline resistance gene and blast Saidin S resistance gene etc.). Furthermore, it is possible to use a gene defect associated with auxotrophy as a selection marker gene. The location of the selection marker gene in the donor DNA or host DNA can be appropriately determined according to the selection method.
例えば、供与体DNAの置換対象領域内部或いは末端に薬剤耐性遺伝子が存在する場合には、当該薬剤耐性を指標に供与体DNAの置換対象領域が導入された宿主DNA(形質転換体)を選択することができる。一方、宿主DNAにおいて、置換対象領域を欠失させると同時に、又は置換対象領域を欠失させた後に、置換対象領域の部位に薬剤耐性遺伝子を導入する。次いで、本発明に係る宿主DNAの置換方法によれば、置換対象領域の外側の領域においてのみ相同組換えが生じ、宿主DNAに存在する薬剤耐性遺伝子が供与体DNAの置換対象領域に置換されることとなる。従って、当該薬剤感受性を指標に供与体DNAの置換対象領域が導入された宿主DNAを選択することができる。 For example, when a drug resistance gene is present in or at the end of the donor DNA replacement target region, the host DNA (transformant) into which the donor DNA replacement target region has been introduced is selected using the drug resistance as an index. be able to. On the other hand, in the host DNA, the drug resistance gene is introduced into the site of the replacement target region simultaneously with the deletion of the replacement target region or after the replacement target region is deleted. Next, according to the host DNA replacement method of the present invention, homologous recombination occurs only in the region outside the replacement target region, and the drug resistance gene present in the host DNA is replaced with the replacement target region of the donor DNA. It will be. Therefore, host DNA into which a donor DNA replacement target region has been introduced can be selected using the drug sensitivity as an index.
あるいは、以下に説明するLP形質転換方法を利用する場合、供与体DNAであるプロトプラスト溶液中に完全にはプロトプラスト化していない細胞が含まれることがある。そのため、供与体DNAに含まれる選択マーカー遺伝子のみを指標として形質転換体の選択を試みると、ドナー菌株そのものが選択されてしまうことがある。そこで、宿主DNAの置換対象領域及び置換対象領域の外側の領域以外の位置に存在させた選択マーカー遺伝子による選択を組み合わせることで、宿主DNAの置換対象領域の部位に供与体DNAの置換対象領域が導入された形質転換体を確実に選択することが出来る。また宿主DNAの置換対象領域及び置換対象領域の外側の領域以外の位置に薬剤耐性遺伝子等の選択マーカー遺伝子を存在させることで、置換対象領域の外側の領域以外の箇所で相同組換えが生じていない形質転換体を選択することができる。特に、宿主DNAの置換対象領域及び置換対象領域の外側の領域以外の位置に選択マーカー遺伝子を存在させると共に供与体DNAの適切な位置に選択マーカー遺伝子を存在させることが好ましい。供与体DNAの選択マーカー遺伝子を存在させる位置は、置換対象領域の内部又は末端が好ましく、特に末端が好ましい。 Alternatively, when the LP transformation method described below is used, cells that are not completely protoplasted may be contained in the protoplast solution that is the donor DNA. Therefore, when the selection of the transformant is attempted using only the selection marker gene contained in the donor DNA as an index, the donor strain itself may be selected. Therefore, by combining selection with a selectable marker gene that is present at a position other than the region to be replaced in the host DNA and the region outside the region to be replaced, the region to be replaced in the donor DNA is located at the site of the region to be replaced in the host DNA. The introduced transformant can be reliably selected. In addition, the presence of a selection marker gene such as a drug resistance gene at a position other than the replacement target region and the region outside the replacement target region of the host DNA causes homologous recombination at a location other than the region outside the replacement target region. No transformants can be selected. In particular, it is preferable that the selection marker gene is present at a position other than the replacement target region of the host DNA and the region outside the replacement target region and the selection marker gene is present at an appropriate position of the donor DNA. The position where the selection marker gene of the donor DNA is present is preferably within or at the end of the replacement target region, and particularly preferably at the end.
例示として、図1に枯草菌の供与体DNA又は宿主DNAへの薬剤耐性遺伝子の導入方法を示す。図1において、枯草菌の供与体DNA又は宿主DNA上には、連続して存在する遺伝子A、遺伝子B及び遺伝子Cが存在するものとする。一方、プラスミドには、薬剤耐性遺伝子が存在するものとする。なお、供与体DNA又は宿主DNAにおいて、5’側から3’側への方向は、一方の鎖を基準として遺伝子Aから遺伝子Cへの方向であるものとする。 As an example, FIG. 1 shows a method for introducing a drug resistance gene into Bacillus subtilis donor DNA or host DNA. In FIG. 1, it is assumed that gene A, gene B, and gene C exist in succession on the donor DNA or host DNA of Bacillus subtilis. On the other hand, a drug resistance gene is present in the plasmid. In the donor DNA or host DNA, the direction from the 5 'side to the 3' side is the direction from the gene A to the gene C with reference to one strand.
先ず、当該供与体DNA又は宿主DNAを鋳型とし、遺伝子Aの5'末端部分に基づいて設計したプライマー1と、遺伝子Aの3'末端部分及び薬剤耐性遺伝子の5'末端部分に基づいて設計したプライマー2とのプライマーセットを用いたPCRにより遺伝子A及び薬剤耐性遺伝子の5'末端部分を有するPCR産物Aを調製する。同様に、当該供与体DNA又は宿主DNAを鋳型とし、遺伝子Cの5'末端部分及び薬剤耐性遺伝子の3'末端部分に基づいて設計したプライマー5と、遺伝子Cの3'末端部分に基づいて設計したプライマー6とのプライマーセットを用いたPCRにより、遺伝子C及び薬剤耐性遺伝子の3'末端部分を有するPCR産物Cを調製する。一方、薬剤耐性遺伝子が存在するプラスミドを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子に基づいて設計したプライマーセット(プライマー3及び4)を用いたPCRにより、薬剤耐性遺伝子のPCR産物Bを調製する。次いで、得られたPCR産物A、B及びCを混合して鋳型とし、プライマーセット(プライマー1及び6)を用いたSOE(splicing by overlap extension)-PCR(Gene, 77, 61, (1989))を行う。SOE-PCRの結果、上記3個のPCR産物がPCR産物A、B及びCの順に含まれるPCR産物Dが得られる。
First, using the donor DNA or the host DNA as a template, the
さらに、得られたPCR産物Dを用いて枯草菌の形質転換(例えば、コンピテントセル形質転換法(J. Bacterial. 93, 1925 (1967)))を行うことで、PCR産物Dと供与体DNA又は宿主DNAとの間で、遺伝子A領域及び遺伝子C領域における二重交差の相同組換えが生じる(図1では、相同組換えの態様を実線で示す)。その結果、当該供与体DNA又は宿主DNA上に存在する遺伝子Bが欠失し、且つPCR産物Dに存在する薬剤耐性遺伝子を、当該遺伝子B領域に導入することができる。 Furthermore, by performing transformation of Bacillus subtilis using the obtained PCR product D (for example, competent cell transformation method (J. Bacterial. 93, 1925 (1967))), PCR product D and donor DNA are obtained. Alternatively, double crossover homologous recombination occurs in the gene A region and the gene C region with the host DNA (in FIG. 1, the mode of homologous recombination is indicated by a solid line). As a result, the gene B present on the donor DNA or host DNA is deleted, and the drug resistance gene present in the PCR product D can be introduced into the gene B region.
一方、本発明に係る宿主DNAの置換方法に使用することができる宿主DNAの置換対象領域を全部欠失させる方法としては、例えば、上述した枯草菌の供与体DNA又は宿主DNAへの薬剤耐性遺伝子の導入方法と同様の方法等が挙げられる。 On the other hand, examples of a method for deleting all of the host DNA replacement target regions that can be used in the host DNA replacement method according to the present invention include, for example, the aforementioned Bacillus subtilis donor DNA or host DNA resistance gene. The method similar to the introduction method of, etc. are mentioned.
以下に、宿主DNAの置換対象領域を全部欠失させる方法の例示として、上述した枯草菌の供与体DNA又は宿主DNAへの薬剤耐性遺伝子の導入方法と同様の方法を図2に基づいて説明する。なお、図2において、置換対象領域の外側の領域を「隣接領域(L)」及び「隣接領域(R)」と表記する。一方、プラスミドには、薬剤耐性遺伝子が存在するものとする。また、宿主DNAにおいて、5’側から3’側への方向は、一方の鎖を基準として隣接領域(L)から隣接領域(R)への方向であるものとする。 In the following, as an example of a method for deleting the entire region to be replaced in the host DNA, a method similar to the method for introducing the drug resistance gene into the donor DNA or host DNA of Bacillus subtilis described above will be described with reference to FIG. . In FIG. 2, areas outside the replacement target area are denoted as “adjacent area (L)” and “adjacent area (R)”. On the other hand, a drug resistance gene is present in the plasmid. In the host DNA, the direction from the 5 'side to the 3' side is the direction from the adjacent region (L) to the adjacent region (R) with respect to one strand.
当該宿主DNAを鋳型とし、隣接領域(L)の5'末端部分に基づいて設計したプライマー1と、隣接領域(L)の3'末端部分及び薬剤耐性遺伝子の5'末端部分に基づいて設計したプライマー2とのプライマーセットを用いたPCRにより隣接領域(L)及び薬剤耐性遺伝子の5'末端部分を有するPCR産物を調製する。同様に、宿主DNAを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子の3'末端部分及び隣接領域(R)の5'末端部分に基づいて設計したプライマー5と、隣接領域(R)の3'末端部分に基づいて設計したプライマー6とのプライマーセットを用いたPCRにより、隣接領域(R)及び薬剤耐性遺伝子の3'末端部分を有するPCR産物を調製する。一方、薬剤耐性遺伝子が存在するプラスミドを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子に基づいて設計したプライマーセット(プライマー3及び4)を用いたPCRにより、薬剤耐性遺伝子のPCR産物を調製する。次いで、得られた上記3つのPCR産物を混合して鋳型とし、プライマーセット(プライマー1及び6)を用いたSOE-PCRにより、上記3個のPCR産物が、隣接領域(L)、薬剤耐性遺伝子及び隣接領域(R)の順に連結したPCR産物を得る。
Using the host DNA as a template, designed based on the
さらに、得られたPCR産物を用いて宿主DNAを有する宿主(例えば、枯草菌)の形質転換を行うことで、PCR産物と宿主DNAとの間で、隣接領域(L)及び隣接領域(R)における二重交差の相同組換えが生じる(図2では、相同組換えの態様を実線で示す)。その結果、宿主DNA上に存在する置換対象領域を全部欠失させ、且つ薬剤耐性遺伝子を、当該置換対象領域の部位に導入することができる。あるいは、上述のPCR産物の調製に用いる各プライマー配列中に適当な制限酵素切断配列を施しておく。次いで、得られた各PCR産物を、プライマー配列中の制限酵素切断配列に対応した制限酵素で切断し、適当なプラスミドベクターに順次挿入する。このようにして、上述の隣接領域(L)、薬剤耐性遺伝子及び隣接領域(R)の順に連結したPCR産物を用いて作製されたDNA断片を組み込んだプラスミドを構築することができる。次に、構築したプラスミドを用いて宿主DNA(宿主)を形質転換し、宿主DNAの置換対象領域を全部欠失させ、且つ薬剤耐性遺伝子を、当該置換対象領域の部位に導入することができる。 Furthermore, by transforming a host having host DNA (for example, Bacillus subtilis) using the obtained PCR product, an adjacent region (L) and an adjacent region (R) are obtained between the PCR product and the host DNA. Double crossover homologous recombination occurs in FIG. 2 (FIG. 2 shows the mode of homologous recombination as a solid line). As a result, it is possible to delete all of the replacement target region present on the host DNA and introduce the drug resistance gene into the site of the replacement target region. Alternatively, an appropriate restriction enzyme cleavage sequence is provided in each primer sequence used for the preparation of the above PCR product. Next, each of the obtained PCR products is cleaved with a restriction enzyme corresponding to the restriction enzyme cleavage sequence in the primer sequence, and sequentially inserted into an appropriate plasmid vector. In this way, it is possible to construct a plasmid incorporating a DNA fragment prepared using a PCR product in which the above-mentioned flanking region (L), drug resistance gene and flanking region (R) are linked in this order. Next, host DNA (host) can be transformed using the constructed plasmid, the host DNA replacement target region can be completely deleted, and a drug resistance gene can be introduced into the replacement target region.
以上のような方法により、宿主DNAの置換対象領域を全部欠失させることができる。
あるいは、本発明に係る宿主DNAの置換方法においては、宿主DNAの置換対象領域を一部欠失させる。例えば、置換対象領域内の生育必須遺伝子を含むプラスミドを用いて宿主の形質転換を図2に示した方法に準じて行う。当該形質転換によれば、宿主DNAにおいて、置換対象領域内に存在する生育必須遺伝子が残存し、その他の置換対象領域は欠失されることとなる。
By the method as described above, the entire region to be replaced in the host DNA can be deleted.
Alternatively, in the host DNA replacement method according to the present invention, part of the host DNA replacement target region is deleted. For example, host transformation is performed according to the method shown in FIG. 2 using a plasmid containing a growth essential gene in the replacement target region. According to the transformation, in the host DNA, a growth essential gene existing in the replacement target region remains, and the other replacement target regions are deleted.
より具体的に、宿主DNAの置換対象領域を一部欠失させる方法の例を、図3及び4に示す。図3及び4において、置換対象領域の外側の領域を「隣接領域(L)」及び「隣接領域(R)」と表記する。一方、プラスミドには、薬剤耐性遺伝子が存在するものとする。また、宿主DNAにおいて、5’側から3’側への方向は、一方の鎖を基準として隣接領域(L)から隣接領域(R)への方向であるものとする。さらに、相同組換えの態様を実線で示す。 More specifically, FIGS. 3 and 4 show an example of a method for partially deleting the replacement target region of the host DNA. 3 and 4, the areas outside the replacement target area are denoted as “adjacent area (L)” and “adjacent area (R)”. On the other hand, a drug resistance gene is present in the plasmid. In the host DNA, the direction from the 5 'side to the 3' side is the direction from the adjacent region (L) to the adjacent region (R) with respect to one strand. Furthermore, the mode of homologous recombination is shown by a solid line.
図3に示す方法では、宿主DNAの置換対象領域における生育必須遺伝子を本来の配向とは逆の配向で残存させるとともに、当該生育必須遺伝子以外のその他の置換対象領域を欠失させる。先ず、当該宿主DNAを鋳型とし、隣接領域(L)の5'末端部分に基づいて設計したプライマー1と、隣接領域(L)の3'末端部分及び生育必須遺伝子の3'末端部分に基づいて設計したプライマー2とのプライマーセットを用いたPCRにより隣接領域(L)及び生育必須遺伝子の3'末端部分を有するPCR産物を調製する。同様に、宿主DNAを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子の3'末端部分及び隣接領域(R)の5'末端部分に基づいて設計したプライマー7と、隣接領域(R)の3'末端部分に基づいて設計したプライマー8とのプライマーセットを用いたPCRにより、隣接領域(R)及び薬剤耐性遺伝子の3'末端部分を有するPCR産物を調製する。さらに、宿主DNAを鋳型とし、生育必須遺伝子の5'末端部分及び薬剤耐性遺伝子の5'末端部分に基づいて設計したプライマー3と生育必須遺伝子の3'末端部分に基づいて設計したプライマー4とのプライマーセットを用いたPCRにより、生育必須遺伝子及び薬剤耐性遺伝子の5'末端部分を有するPCR産物を調製する。一方、薬剤耐性遺伝子が存在するプラスミドを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子に基づいて設計したプライマーセット(プライマー5及び6)を用いたPCRにより、薬剤耐性遺伝子のPCR産物を調製する。次いで、得られた上記4つのPCR産物を混合して鋳型とし、プライマーセット(プライマー1及び8)を用いたSOE-PCRにより、上記4個のPCR産物が、隣接領域(L)、生育必須遺伝子、薬剤耐性遺伝子及び隣接領域(R)の順に連結したPCR産物を得る。なお、PCR産物では、生育必須遺伝子は隣接領域(L)及び(R)に対して本来の配向と逆の配向で存在する。次いで、得られたPCR産物を用いて宿主DNAを有する宿主(例えば、枯草菌)の形質転換を行う。当該形質転換において、隣接領域(L)及び隣接領域(R)における二重交差の相同組換えが生じる。その結果、宿主DNAにおいて、置換対象領域内に存在する生育必須遺伝子が、宿主DNA中の他の領域に対して本来の配向とは逆の配向で残存し、その他の置換対象領域は欠失されることとなる。
In the method shown in FIG. 3, the essential growth genes in the replacement target region of the host DNA are left in an orientation opposite to the original orientation, and other replacement target regions other than the essential growth gene are deleted. First, using the host DNA as a template,
一方、図4に示す方法では、宿主DNAにおいて置換対象領域中の生育必須遺伝子の上流側と下流側の欠失を2段階に分けて行い、当該生育必須遺伝子以外のその他の置換対象領域を欠失させる。先ず、第1段階では、当該宿主DNAを鋳型とし、隣接領域(L)の5'末端部分に基づいて設計したプライマー1と、隣接領域(L)の3'末端部分及び薬剤耐性遺伝子Aの5'末端部分に基づいて設計したプライマー2とのプライマーセットを用いたPCRにより隣接領域(L)及び薬剤耐性遺伝子Aの5'末端部分を有するPCR産物を調製する。同様に、宿主DNAを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子Aの3'末端部分及び生育必須遺伝子の5'末端部分に基づいて設計したプライマー5と、生育必須遺伝子の3'末端部分に基づいて設計したプライマー6とのプライマーセットを用いたPCRにより、生育必須遺伝子及び薬剤耐性遺伝子Aの3'末端部分を有するPCR産物を調製する。一方、薬剤耐性遺伝子Aが存在するプラスミドを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子Aに基づいて設計したプライマーセット(プライマー3及び4)を用いたPCRにより、薬剤耐性遺伝子AのPCR産物を調製する。次いで、得られた上記3つのPCR産物を混合して鋳型とし、プライマーセット(プライマー1及び6)を用いたSOE-PCRにより、上記3個のPCR産物が、隣接領域(L)、薬剤耐性遺伝子A及び生育必須遺伝子の順に連結したPCR産物を得る。さらに、得られたPCR産物を用いて宿主DNAを有する宿主(例えば、枯草菌)の形質転換を行う。当該形質転換において、隣接領域(L)及び生育必須遺伝子における二重交差の相同組換えが生じる。その結果、宿主DNAにおいて、隣接領域(L)と生育必須遺伝子との間の領域(すなわち、生育必須遺伝子の上流に存在する置換対象領域)が欠失されることとなる。
On the other hand, in the method shown in FIG. 4, the upstream and downstream deletions of the essential growth gene in the replacement target region are divided into two stages in the host DNA, and other replacement target regions other than the essential growth gene are missing. To lose. First, in the first stage, using the host DNA as a template,
第2段階では、第1段階で得られた宿主DNAを鋳型とし、生育必須遺伝子の5'末端部分に基づいて設計したプライマー7と、生育必須遺伝子の3'末端部分及び薬剤耐性遺伝子Bの5'末端部分に基づいて設計したプライマー8とのプライマーセットを用いたPCRにより生育必須遺伝子及び薬剤耐性遺伝子Bの5'末端部分を有するPCR産物を調製する。同様に、当該宿主DNAを鋳型とし、隣接領域(R)の5'末端部分及び薬剤耐性遺伝子Bの3'末端部分に基づいて設計したプライマー11と、隣接領域(R)の3'末端部分に基づいて設計したプライマー12とのプライマーセットを用いたPCRにより、隣接領域(R)及び薬剤耐性遺伝子Bの3'末端部分を有するPCR産物を調製する。一方、薬剤耐性遺伝子Bが存在するプラスミドを鋳型とし、薬剤耐性遺伝子Bに基づいて設計したプライマーセット(プライマー9及び10)を用いたPCRにより、薬剤耐性遺伝子BのPCR産物を調製する。次いで、得られた上記3つのPCR産物を混合して鋳型とし、プライマーセット(プライマー7及び12)を用いたSOE-PCRにより、上記3個のPCR産物が、生育必須遺伝子、薬剤耐性遺伝子B及び隣接領域(R)の順に連結したPCR産物を得る。さらに、得られたPCR産物を用いて第1段階で得られた宿主DNAを有する宿主(例えば、枯草菌)の形質転換を行う。当該形質転換において、生育必須遺伝子及び隣接領域(R)における二重交差の相同組換えが生じる。その結果、宿主DNAにおいて、生育必須遺伝子と隣接領域(R)との間の領域(すなわち、生育必須遺伝子の下流に存在する置換対象領域)が欠失されることとなる。以上に説明した2段階による置換対象領域中の生育必須遺伝子の上流側と下流側の欠失を行うことで、宿主DNAにおいて、置換対象領域内に存在する生育必須遺伝子が残存し、その他の置換対象領域は欠失されることとなる。なお、宿主DNAの置換対象領域において生育必須遺伝子が置換対象領域の末端に存在する場合には、当該生育必須遺伝子の上流又は下流のみの欠失を行うことで、生育必須遺伝子以外のその他の置換対象領域を欠失させることができる。 In the second stage, using the host DNA obtained in the first stage as a template, primer 7 designed based on the 5 ′ end portion of the essential growth gene, 3 ′ end portion of the essential growth gene and 5 of the drug resistance gene B A PCR product having the 5 'end portion of the growth essential gene and drug resistance gene B is prepared by PCR using a primer set with primer 8 designed based on the' end portion. Similarly, using the host DNA as a template, primer 11 designed based on the 5 ′ end portion of the adjacent region (R) and the 3 ′ end portion of the drug resistance gene B and the 3 ′ end portion of the adjacent region (R) A PCR product having a flanking region (R) and the 3 ′ end portion of drug resistance gene B is prepared by PCR using a primer set with primer 12 designed based on the above. On the other hand, a PCR product of drug resistance gene B is prepared by PCR using a primer set (primers 9 and 10) designed based on drug resistance gene B using a plasmid containing drug resistance gene B as a template. Next, the three PCR products obtained were mixed and used as a template, and by SOE-PCR using a primer set (primers 7 and 12), the three PCR products were converted into a growth essential gene, a drug resistance gene B and A PCR product ligated in the order of the adjacent regions (R) is obtained. Further, a host (for example, Bacillus subtilis) having the host DNA obtained in the first step is transformed using the obtained PCR product. In the transformation, double crossover homologous recombination occurs in the essential growth gene and the adjacent region (R). As a result, a region between the growth essential gene and the adjacent region (R) in the host DNA (that is, a replacement target region existing downstream of the growth essential gene) is deleted. By performing upstream and downstream deletion of essential growth genes in the replacement target region in the two-steps described above, the essential growth genes existing in the replacement target region remain in the host DNA, and other substitutions are made. The region of interest will be deleted. In addition, when a growth essential gene is present at the end of the replacement target region in the replacement target region of the host DNA, other substitutions other than the growth essential gene can be performed by deleting only upstream or downstream of the growth essential gene. The region of interest can be deleted.
次いで、本発明に係る宿主DNAの置換方法では、相同組換えが生じる条件下に供与体DNAと宿主DNAとを近接させ、供与体DNAにおける置換対象領域の外側の領域と、宿主DNAにおける欠失した置換対象領域の外側の領域との間で二重交差の相同組換えを生じさせ、供与体DNAの置換対象領域を宿主DNAの欠失した置換対象領域の部位に導入する。ここで、相同組換えが生じる条件下とは、宿主が本来的に有している組換え反応に関与する酵素等の機能を失っていない状態を意味する。供与体DNAと宿主DNAとの間の組換え方法としては、例えば、一般的なコンピテントセル形質転換方法(J. Bacterial. 93, 1925 (1967))、プロトプラスト形質転換法(Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979))、エレクトロポレーション法(FEMS Microbiol. Lett. 55, 135 (1990))またはLP形質転換方法(非特許文献1及び2)が挙げられる。この中でもプロトプラスト化した細胞を供与体DNAとしてコンピテントセル形質転換を行うLP形質転換方法が特に好ましい。LP形質転換方法によれば、一般的な形質転換方法に比べて、供与体DNAの損傷を大幅に軽減することができる。
Next, in the host DNA replacement method according to the present invention, the donor DNA and the host DNA are brought into close proximity under conditions under which homologous recombination occurs, and the region outside the replacement target region in the donor DNA and the deletion in the host DNA A double crossover homologous recombination is generated with a region outside the replacement target region, and the replacement target region of the donor DNA is introduced into the site of the replacement target region in the host DNA. Here, the conditions under which homologous recombination occurs means a state in which the function of an enzyme involved in the recombination reaction inherently possessed by the host is not lost. Examples of the recombination method between the donor DNA and the host DNA include, for example, a general competent cell transformation method (J. Bacterial. 93, 1925 (1967)) and a protoplast transformation method (Mol. Gen. Genet 168, 111 (1979)), electroporation method (FEMS Microbiol. Lett. 55, 135 (1990)) or LP transformation method (
供与体DNAを有するドナー菌株を用いた宿主DNAを有するレシピエント菌株のLP形質転換を、図5に基づいて説明する。なお、図5において、置換対象領域の外側の領域を「隣接領域(L)」及び「隣接領域(R)」と表記する。 LP transformation of recipient strains with host DNA using donor strains with donor DNA is described based on FIG. In FIG. 5, regions outside the replacement target region are denoted as “adjacent region (L)” and “adjacent region (R)”.
図5に示すように、例えば、供与体DNAに、ネオマイシン耐性遺伝子(Ne)及びテトラサイクリン耐性遺伝子(Tc)が組み込まれていた場合には、供与体DNAには、ネオマイシン耐性遺伝子(Ne)及びテトラサイクリン耐性遺伝子(Tc)が存在する。 As shown in FIG. 5, for example, when the neomycin resistance gene (Ne) and the tetracycline resistance gene (Tc) are incorporated in the donor DNA, the donor DNA contains the neomycin resistance gene (Ne) and the tetracycline. There is a resistance gene (Tc).
一方、図5に示すように、置換対象領域を欠失した宿主DNAには、供与体DNAに存在する薬剤耐性遺伝子とは異なる薬剤耐性遺伝子(例えば、クロラムフェニコール耐性遺伝子(Cm))を欠失した置換対象領域の部位に存在させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the host DNA lacking the region to be replaced contains a drug resistance gene (eg, chloramphenicol resistance gene (Cm)) different from the drug resistance gene present in the donor DNA. It can exist at the site of the replacement target region that has been deleted.
供与体DNAを有するドナー菌株を用いた宿主DNAを有するレシピエント菌株に対するLP形質転換では、まずドナー菌株からプロトプラストを調製する。ドナー菌株からのプロトプラストの調製は、Changらの方法(Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979))に従って以下のように行うことができる。 In LP transformation of a recipient strain having a host DNA using a donor strain having a donor DNA, protoplasts are first prepared from the donor strain. Protoplasts can be prepared from donor strains according to the method of Chang et al. (Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979)) as follows.
ドナー菌株を、LB培地において37℃で、例えば生育度(OD600)の値が1程度になるまで振盪培養する。振盪培養後、培養液から遠心分離によって集めた菌体を、4mg/mLリゾチーム (Sigma)を含むSMMP(3.50% Antibiotic Medium3 (Difco)、17.15% スクロース、0.16% マレイン酸二ナトリウム、0.20% 塩化マグネシウム6水和物、0.10% ウシ血清アルブミン (pH6.5に調整))緩衝液に懸濁し、37℃で1〜2時間インキュベーションする。インキュベーション後、遠心分離によってプロトプラストを集めてSMMP緩衝液に再懸濁する。さらに、形質転換効率及び置換対象領域の外側の領域以外の箇所で相同組換えが生じる虞れを考慮して、適宜、その懸濁液を濃縮又は希釈することができる。例えば、再懸濁後の上記懸濁液をSMMP緩衝液で1〜100倍(例えば10倍)濃縮、又は1〜1,000,000倍(例えば10倍)希釈したものを、プロトプラスト懸濁液として使用することができる。一般的には、得られた再懸濁後の上記懸濁液をSMMP緩衝液で1〜100倍希釈したものをプロトプラスト懸濁液として使用することできる。
The donor strain is cultured with shaking in LB medium at 37 ° C. until, for example, the degree of growth (OD 600 ) is about 1. After shaking culture, the cells collected by centrifugation from the culture were used as SMMP (3.50% Antibiotic Medium 3 (Difco) containing 4 mg / mL lysozyme (Sigma), 17.15% sucrose, 0.16% disodium maleate, 0.20% magnesium chloride. Suspend in hexahydrate, 0.10% bovine serum albumin (adjusted to pH 6.5)) buffer and incubate at 37 ° C. for 1-2 hours. After incubation, the protoplasts are collected by centrifugation and resuspended in SMMP buffer. Furthermore, the suspension can be appropriately concentrated or diluted in consideration of the transformation efficiency and the possibility of homologous recombination occurring at locations other than the region outside the region to be replaced. For example, the above suspension after resuspension is concentrated 1 to 100 times (for example, 10 times) or diluted 1 to 1,000,000 times (for example, 10 times) with SMMP buffer, and used as a protoplast suspension. Can do. In general, a suspension obtained by diluting the obtained suspension after resuspension with an
一方、レシピエント菌株のコンピテントセルの調製は、例えば、Anagnostopoulosらの方法(J.Bacteriol. 81, 741 (1961))に従って以下のように行うことができる。 On the other hand, a competent cell of a recipient strain can be prepared, for example, according to the method of Anagnostopoulos et al. (J. Bacteriol. 81, 741 (1961)) as follows.
レシピエント菌株を、SPI培地(0.20% 硫酸アンモニウム、1.40% リン酸水素二カリウム、0.60% リン酸二水素カリウム、0.10% クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50% グルコース、0.02% カザミノ酸 (Difco)、5mM 硫酸マグネシウム、0.25μM 塩化マンガン、50μg/ml トリプトファン)において37℃で、例えば生育度(OD600)の値が1程度になるまで振盪培養する。振盪培養後、培養液の一部を9倍量のSPII培地(0.20% 硫酸アンモニウム、1.40% リン酸水素二カリウム、0.60% リン酸二水素カリウム、0.10% クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50% グルコース、0.01% カザミノ酸 (Difco)、5mM 硫酸マグネシウム、0.40μM 塩化マンガン、5μg/ml トリプトファン)に接種し、更に例えば生育度(OD600)の値が0.4程度になるまで振盪培養することで、レシピエント菌株のコンピテントセルを調製することができる。 Recipient strains in SPI medium (0.20% ammonium sulfate, 1.40% dipotassium hydrogen phosphate, 0.60% potassium dihydrogen phosphate, 0.10% trisodium citrate dihydrate, 0.50% glucose, 0.02% casamino acid (Difco) , 5 mM magnesium sulfate, 0.25 μM manganese chloride, 50 μg / ml tryptophan) at 37 ° C. with shaking until, for example, the degree of growth (OD 600 ) is about 1. After shaking culture, a portion of the culture broth was added to 9 times the amount of SPII medium (0.20% ammonium sulfate, 1.40% dipotassium hydrogen phosphate, 0.60% potassium dihydrogen phosphate, 0.10% trisodium citrate dihydrate, 0.50% By inoculating glucose, 0.01% casamino acid (Difco), 5 mM magnesium sulfate, 0.40 μM manganese chloride, 5 μg / ml tryptophan), and further, for example, by shaking culture until the value of growth (OD 600 ) is about 0.4, Competent cells of the recipient strain can be prepared.
次いで、プロトプラスト懸濁液を、レシピエント菌株のコンピテントセルに添加する。添加するプロトプラスト懸濁液量は特に限定されないが、レシピエント菌株のコンピテントセルに対して1/10000〜10倍、好ましくは1/10〜1倍とすることができる。添加されたプロトプラストは浸透圧ショックにより破壊され、培養液中に放出された供与体DNAがレシピエント菌株のコンピテントセルに取り込まれるものと考えられている。 The protoplast suspension is then added to the competent cell of the recipient strain. The amount of the protoplast suspension to be added is not particularly limited, but may be 1/10000 to 10 times, preferably 1/10 to 1 times the competent cell of the recipient strain. The added protoplast is considered to be destroyed by osmotic shock, and the donor DNA released into the culture medium is taken up into the competent cell of the recipient strain.
以上のようにドナー菌株とレシピエント菌株との間でLP形質転換が行われると、供与体DNAと宿主DNAとが近接することとなる。また、レシピエント菌株が本来的に有している相同組換えに関与する酵素の作用によって、供与体DNA及び宿主DNAに存在する置換対象領域の外側の領域間で一組の鎖間交換構造が形成され、二重交差の相同組換えが生じる(図5では、相同組換えの態様を実線で示す)。その結果、供与体DNA中の置換対象領域が、宿主DNA中の欠失した置換対象領域の部位に導入される。形質転換体は、供与体DNAの置換対象領域に挿入した薬剤耐性遺伝子(図5では、ネオマイシン耐性遺伝子(Ne)、テトラサイクリン耐性遺伝子(Tc))に基づく薬剤耐性を指標に選択することができる。また、図5に示すように、宿主DNAにおいて、欠失した置換対象領域の部位に存在する他の薬剤耐性遺伝子(例えば、クロラムフェニコール耐性遺伝子)に基づく薬剤感受性を指標に、形質転換体を選択することができる。あるいは、形質転換体における相同組換えは、供与体DNAに由来する置換対象領域を対象としたPCRを行うことで確認することができる。 As described above, when LP transformation is performed between a donor strain and a recipient strain, donor DNA and host DNA are brought into close proximity. In addition, due to the action of the enzyme involved in the homologous recombination inherent in the recipient strain, a pair of interchain exchange structures is formed between the regions outside the replacement target region present in the donor DNA and the host DNA. Formed, resulting in double crossover homologous recombination (FIG. 5 shows the mode of homologous recombination in solid lines). As a result, the replacement target region in the donor DNA is introduced into the deleted replacement target region in the host DNA. The transformant can be selected using as an index the drug resistance based on the drug resistance gene (in FIG. 5, neomycin resistance gene (Ne), tetracycline resistance gene (Tc)) inserted in the donor DNA replacement target region. In addition, as shown in FIG. 5, in the host DNA, the transformant using the drug sensitivity based on another drug resistance gene (eg, chloramphenicol resistance gene) present at the site of the replacement target region deleted as an index. Can be selected. Alternatively, homologous recombination in the transformant can be confirmed by performing PCR on the replacement target region derived from the donor DNA.
一方、宿主DNA又は供与体DNAにおいて、LP形質転換前に予め置換対象領域外の遺伝子を欠失させておく。次いで、LP形質転換後、形質転換体のDNAにおいて、欠失した遺伝子の存在の有無をPCRにおいて確認することで、置換対象領域の外側の領域以外の箇所で相同組換えが生じていないことを確認することができる。 On the other hand, in the host DNA or donor DNA, genes outside the region to be replaced are deleted in advance before LP transformation. Next, after LP transformation, by confirming the presence or absence of the deleted gene in the DNA of the transformant by PCR, it is confirmed that no homologous recombination has occurred in any place other than the region outside the replacement target region. Can be confirmed.
得られた形質転換体のDNAにおいて、供与体DNA由来の置換対象領域は、本来の配向で置換されることとなる。 In the obtained transformant DNA, the replacement target region derived from the donor DNA is replaced in the original orientation.
なお、図3及び4に基づいて説明した方法等を用いて宿主DNAの置換対象領域内に生育必須遺伝子を残存させた場合には、生育必須遺伝子は置換対象領域の外側の領域に比較して遥かに短いことから、本来と同じ配向で残存しても、宿主DNAと供与体DNAとの相同組換えにおいて、宿主DNAの置換対象領域内に残存させた生育必須遺伝子と供与体DNAの置換対象領域に存在する生育必須遺伝子との間で鎖間交換構造が形成され、相同組換えが起こる可能性は極めて低い。また、図3に示す方法により、宿主DNAの置換対象領域内に生育必須遺伝子を本来の配向とは逆の配向で残存させた場合には、宿主DNAと供与体DNAとの相同組換えにおいて、置換対象領域の外側の領域が互いに相同な位置関係にある場合、宿主DNAの置換対象領域内に残存させた生育必須遺伝子と供与体DNAの置換対象領域に存在する生育必須遺伝子とは非相同であるため、当該生育必須遺伝子間で相同組換えは生じない。 In addition, when the essential growth gene is left in the replacement target region of the host DNA using the method described based on FIGS. 3 and 4, the essential growth gene is compared with the region outside the replacement target region. Because it is far shorter, even if it remains in the same orientation as the original, in the homologous recombination between the host DNA and the donor DNA, the replacement target of the donor essential DNA and the donor DNA that remains in the replacement target region of the host DNA It is extremely unlikely that homologous recombination will occur because an interchain exchange structure is formed with a growth essential gene present in the region. In addition, when the essential growth gene is left in the reverse orientation of the original orientation in the host DNA replacement target region by the method shown in FIG. 3, in the homologous recombination between the host DNA and the donor DNA, When the region outside the replacement target region is homologous to each other, the growth essential gene remaining in the replacement target region of the host DNA and the growth essential gene present in the replacement target region of the donor DNA are not homologous. Thus, homologous recombination does not occur between the essential growth genes.
以上のように説明した本発明に係る置換方法によれば、大きなサイズのDNA断片を宿主DNA中に一括して確実に導入することができる。また、本発明に係る置換方法では、宿主DNAの置換対象領域を事前に欠失させるので、置換対象領域内部での相同組換えが生じることなく、供与体DNAの置換対象領域を宿主DNA中に導入することができる。 According to the substitution method according to the present invention described above, a large-sized DNA fragment can be reliably and collectively introduced into host DNA. In addition, in the replacement method according to the present invention, the replacement target region of the host DNA is deleted in advance, so that the replacement target region of the donor DNA is introduced into the host DNA without causing homologous recombination within the replacement target region. Can be introduced.
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to these Examples.
以下の比較例及び実施例におけるDNA断片増幅のためのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)には、GeneAmp PCR System(アプライドバイオシステムズ)を使用し、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ)と付属の試薬類を用いてDNA増幅を行った。PCRの反応液組成は、適宜希釈した鋳型DNAを1μL、センス及びアンチセンスプライマーを各々20pmol及びPyrobest DNA Polymeraseを2.5U添加して、反応液総量を50μLとした。PCRの反応条件は、98℃で10秒間、55℃で30秒間及び72℃で1〜5分間(目的増幅産物に応じて調整。目安は1kbあたり1分間)の3段階の温度変化を30回繰り返した後、72℃で5分間反応させることにより行った。なお、PCRにおいて用いたプライマーは、以下の表1に示すプライマーである。 For polymerase chain reaction (PCR) for DNA fragment amplification in the following comparative examples and examples, GeneAmp PCR System (Applied Biosystems) is used, and Pyrobest DNA Polymerase (Takara Bio) and attached reagents are used. DNA amplification was performed. The PCR reaction solution composition was 1 μL of appropriately diluted template DNA, 20 pmol of sense and antisense primers and 2.5 U of Pyrobest DNA Polymerase, respectively, and the total amount of the reaction solution was 50 μL. PCR reaction conditions were 98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 1 to 5 minutes (adjusted according to the target amplification product, 1 minute per 1 kb). After repeating, the reaction was carried out at 72 ° C. for 5 minutes. The primers used in PCR are those shown in Table 1 below.
また、以下の比較例及び実施例において、遺伝子の上流・下流とは、複製開始点からの位置ではなく、上流とは各操作・工程において対象として捉えている遺伝子の開始コドンの5’側に続く領域を示し、一方、下流とは各操作・工程において対象として捉えている遺伝子の終始コドンの3’側に続く領域を示す。 Further, in the following comparative examples and examples, upstream and downstream of a gene are not positions from the replication start point, but upstream is on the 5 ′ side of the start codon of the gene captured as a target in each operation / step. On the other hand, the downstream region indicates the region continuing on the 3 ′ side of the stop codon of the gene captured as a target in each operation / step.
さらに、以下の比較例及び実施例における各遺伝子及び遺伝子領域の名称は、Nature, 390, 249-256, (1997) で報告され、JAFAN: Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB)でインターネット公開(http://bacillus.genome.ad.jp/、2004年3月10日更新)された枯草菌ゲノムデータに基づいて記載している。 Furthermore, the names of the genes and gene regions in the following comparative examples and examples were reported in Nature, 390, 249-256, (1997), and published on the JAFAN: Japan Functional Analysis Network for Bacillus subtilis (BSORF DB). (Http://bacillus.genome.ad.jp/, updated on March 10, 2004).
〔比較例1〕 従来のLP形質転換
(1) ドナー菌株(D4-1株、D4-3株及びD4-4株)の作製
以下、図6に基づいて、ドナー菌株(D4-1株、D4-3株及びD4-4株)の作製を説明する。なお、各薬剤耐性遺伝子は、下記に示すプラスミドに由来する。クロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子:pC194、エリスロマイシン(Em)耐性遺伝子:pMutinT3、ネオマイシン(Ne)耐性遺伝子:pUB110、及びテトラサイクリン(Tc)耐性遺伝子:pHY300PLK。
[Comparative Example 1] Conventional LP transformation
(1) Preparation of donor strains (D4-1 strain, D4-3 strain and D4-4 strain) Based on FIG. 6, the donor strains (D4-1 strain, D4-3 strain and D4-4 strain) were The production will be described. Each drug resistance gene is derived from the plasmid shown below. Chloramphenicol (Cm) resistance gene: pC194, erythromycin (Em) resistance gene: pMutinT3, neomycin (Ne) resistance gene: pUB110, and tetracycline (Tc) resistance gene: pHY300PLK.
1−1.D4-1株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したDlytf(配列番号1)及びDlytcmr(配列番号2)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のlytT遺伝子の下流に隣接する1.0kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、Dlytcmf(配列番号3)及びDlytr(配列番号4)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のlytS遺伝子の上流に隣接する1.0kb断片(B)をPCRにより増幅した。なお、枯草菌168株由来のゲノムDNAにおいて、lytT遺伝子とlytS遺伝子とは連続して存在する(図6では、lytTSと表記)。
1-1. Preparation of strain D4-1 Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 as a template and using the primer set of Dlytf (SEQ ID NO: 1) and Dlytcmr (SEQ ID NO: 2) shown in Table 1, the lytT gene in the genome A downstream 1.0 kb fragment (A) was amplified by PCR. In addition, a 1.0 kb fragment (B) adjacent to the upstream of the lytS gene in the genome was amplified by PCR using the above genomic DNA as a template and the primer set of Dlytcmf (SEQ ID NO: 3) and Dlytr (SEQ ID NO: 4). . In the genomic DNA derived from Bacillus subtilis 168 strain, the lytT gene and the lytS gene are present continuously (indicated as lytTS in FIG. 6).
さらに、プラスミドpC194 (J. Bacteriol. 150 (2) 815 (1982)) DNAを鋳型とし、表1に示したcatf(配列番号5)及びcatr(配列番号6)のプライマーセットを用いて、0.9kbのクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using plasmid pC194 (J. Bacteriol. 150 (2) 815 (1982)) DNA as a template, and using the catf (SEQ ID NO: 5) and catr (SEQ ID NO: 6) primer sets shown in Table 1, 0.9 kb The chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) was prepared by PCR.
次に、得られた1.0kb断片(A)、1.0kb断片(B)及びCm耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したDlytf(配列番号1)とDlytr(配列番号4)のプライマーセットを用いたSOE(splicing by overlap extension)-PCR法(Gene, 77, 61, (1989))を行うことによって、3断片が1.0kb断片(A)、Cm耐性遺伝子領域(C)、1.0kb断片(B)の順に含まれる2.9kbのDNA断片を得た。 Next, 3 fragments of the obtained 1.0 kb fragment (A), 1.0 kb fragment (B) and Cm resistance gene region (C) were mixed and used as templates to prepare Dlytf (SEQ ID NO: 1) and Dlytr shown in Table 1. By performing SOE (splicing by overlap extension) -PCR method (Gene, 77, 61, (1989)) using the primer set of (SEQ ID NO: 4), 3 fragments became 1.0 kb fragment (A), Cm resistance gene A 2.9 kb DNA fragment contained in the order of region (C) and 1.0 kb fragment (B) was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法(J. Bacterial. 93, 1925 (1967))によって、得られたDNA断片を用いて、枯草菌168株の形質転換を行った。形質転換後、クロラムフェニコール(10μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, the Bacillus subtilis 168 strain was transformed using the obtained DNA fragment by the competent cell transformation method (J. Bacterial. 93, 1925 (1967)). After transformation, colonies that grew on the LB agar medium containing chloramphenicol (10 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したDlytf(配列番号1)とcatr(配列番号6)及びcatf(配列番号5)とDlytr(配列番号4)の各プライマーセットを用いたPCRによって、lytT及びlytS遺伝子が欠失し、相同組換えによりlytT及びlytS遺伝子がCm耐性遺伝子(Cmマーカー)に置換していることの確認を行った。このようにして得られた菌株を168CM株と命名した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and the primer sets of Dlytf (SEQ ID NO: 1) and catr (SEQ ID NO: 6) and catf (SEQ ID NO: 5) and Dlytr (SEQ ID NO: 4) shown in Table 1 were used. by PCR using, LytT and lytS genes are deleted, LytT and lytS gene was confirmed that replaced the Cm resistance gene (Cm marker) by homologous recombination. The strain thus obtained was named 168CM strain.
次に、図6に示すように、168CM株に対して、lytT遺伝子の下流側に30kb離れたyshB及びyshA遺伝子のエリスロマイシン耐性遺伝子(Emマーカー)による置換を、上記CmマーカーによるlytT遺伝子及びlytS遺伝子の置換と同様の方法で行った。なお、168CM株のゲノムDNAにおいて、yshB遺伝子とyshA遺伝子とは連続して存在する(図6では、yshBAと表記)。同様に、図6に示すように、leuD遺伝子、leuC遺伝子、leuB遺伝子及びleuA遺伝子の4遺伝子(図6では、leuDCBAと表記)を、テトラサイクリン耐性遺伝子(Tcマーカー)にて置換し、一方、argH遺伝子及びargG遺伝子(図6では、argHGと表記)をネオマイシン耐性遺伝子(Neマーカー)にて置換して、最終的にD4-1株を作製した。 Next, as shown in FIG. 6, with respect to 168CM strain, displacement by erythromycin resistance gene yshB and yshA genes apart 30kb downstream of LytT gene (Em marker), LytT gene and lytS gene by the Cm marker This was carried out in the same manner as in the replacement. In the genomic DNA of the 168CM strain, the yshB gene and the yshA gene are present continuously (indicated as yshBA in FIG. 6). Similarly, as shown in FIG. 6, four genes of leuD gene, leuC gene, leuB gene and leuA gene (indicated as leuDCBA in FIG. 6) are replaced with a tetracycline resistance gene (Tc marker), while argH (in Figure 6, denoted as ArgHG) gene and argG gene was replaced with the neomycin resistance gene (Ne marker) and finally to prepare a D4-1 strain.
なお、Emマーカー領域は、pMutinT3 (Microbiology 144, 3079 (1998))を鋳型として調製した。Tcマーカー領域はpHY300PLK(ヤクルト社)を鋳型として調製した。また、Neマーカーは、表1に示したrneof(配列番号23)とrepUr-Nm(配列番号24)とのプライマーセット及び鋳型としてプラスミドpUB110(Plasmid 15, 93 (1986))を用いて調製したrepU遺伝子プロモーター領域を含む0.4kb断片と、表1に示したNmUf-rep(配列番号25)とneor(配列番号26)とのプライマーセット及び鋳型としてプラスミドpUB110を用いて調製したネオマイシン耐性遺伝子の構造遺伝子領域を含む0.8kb断片とを混合して鋳型とし、表1に示したプライマーrneof(配列番号23)及びneor(配列番号26)を用いたSOE-PCRを行うことによって調製した。 The Em marker region was prepared using pMutinT3 (Microbiology 144, 3079 (1998)) as a template. The Tc marker region was prepared using pHY300PLK (Yakult) as a template. The Ne marker was prepared using repU prepared using the primer set of rneof (SEQ ID NO: 23) and repUr-Nm (SEQ ID NO: 24) shown in Table 1 and plasmid pUB110 (Plasmid 15, 93 (1986)) as a template. Structural gene of neomycin resistance gene prepared using 0.4 kb fragment including gene promoter region, primer set of NmUf-rep (SEQ ID NO: 25) and neor (SEQ ID NO: 26) shown in Table 1 and plasmid pUB110 as template A 0.8 kb fragment containing the region was mixed and used as a template, and prepared by performing SOE-PCR using the primers rneof (SEQ ID NO: 23) and neor (SEQ ID NO: 26) shown in Table 1.
上述したそれぞれ2又は4個の遺伝子の欠失を伴う薬剤耐性遺伝子(薬剤マーカー)のゲノム上への挿入に用いたプライマーの塩基配列を表1に示した。また、表2において、各2又は4個の遺伝子の欠失及び薬剤マーカーの挿入に使用したプライマーを、上記lytT遺伝子及びlytS遺伝子の欠失とそれに伴うCmマーカー挿入を行った際に用いたプライマーと対応させて示した。 Table 1 shows the base sequences of the primers used for inserting the drug resistance genes (drug markers) with deletion of 2 or 4 genes, respectively, onto the genome. Also, in Table 2, the primers used for the deletion of 2 or 4 genes and the insertion of drug markers are the primers used for the deletion of the lytT gene and the lytS gene and the accompanying insertion of the Cm marker. It was shown corresponding to.
1−2.D4-3株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したysfCUf(配列番号27)及びysfCTcr(配列番号28)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のysfC遺伝子の上流に隣接する領域とysfC遺伝子の5’側1.0kb領域とを含む2.0kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、ysfCTcf(配列番号29)及びysfCDr(配列番号30)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のysfC遺伝子の下流に隣接する領域とysfC遺伝子の3’側0.1kb領域とを含む2.0kb断片(B)をPCRにより増幅した。
1-2. Preparation of D4-3 strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, and using the ysfCUf (SEQ ID NO: 27) and ysfCTcr (SEQ ID NO: 28) primer sets shown in Table 1, the ysfC gene in the genome A 2.0 kb fragment (A) containing an upstream adjacent region and a 5 kb 1.0 kb region of the ysfC gene was amplified by PCR. Further, using the genomic DNA as a template and using a primer set of ysfCTcf (SEQ ID NO: 29) and ysfCDr (SEQ ID NO: 30), a region adjacent to the downstream of the ysfC gene in the genome and a 0.1 kb region on the 3 ′ side of the ysfC gene A 2.0 kb fragment (B) containing and was amplified by PCR.
さらに、プラスミドpHY300PLK DNAを鋳型とし、表1に示したtetf(配列番号17)及びtetr(配列番号18)のプライマーセットを用いて、1.6kbのテトラサイクリン(Tc)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using the plasmid pHY300PLK DNA as a template and the primer set of tetf (SEQ ID NO: 17) and tetr (SEQ ID NO: 18) shown in Table 1, a 1.6 kb tetracycline (Tc) resistance gene region (C) was obtained by PCR. Prepared.
次に、得られた2.0kb断片(A)、2.0kb断片(B)及びTc耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したysfCUf(配列番号27)及びysfCDr(配列番号30)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が2.0kb断片(A)、Tc耐性遺伝子領域(C)、2.0kb断片(B)の順に含まれる5.6kbのDNA断片を得た。 Next, the obtained 2.0 kb fragment (A), 2.0 kb fragment (B), and 3 fragments of the Tc resistance gene region (C) were mixed and used as templates to prepare ysfCUf (SEQ ID NO: 27) and ysfCDr shown in Table 1. A 5.6 kb DNA fragment containing 3 fragments in the order of 2.0 kb fragment (A), Tc resistance gene region (C), and 2.0 kb fragment (B) by the SOE-PCR method using the primer set of (SEQ ID NO: 30) Got.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、168CM株の形質転換を行った。形質転換後、テトラサイクリン(15μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Further, the 168CM strain was transformed with the obtained DNA fragment by a competent cell transformation method. After transformation, colonies that grew on LB agar medium containing tetracycline (15 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したysfCUf(配列番号27)とtetr(配列番号18)及びtetf(配列番号17)とysfCDr(配列番号30)の各プライマーセットを用いたPCRによって、ysfC遺伝子部位にTc耐性遺伝子(Tcマーカー)が挿入していることの確認を行った。このようにして得られた菌株を168CT株と命名した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and each primer set of ysfCUf (SEQ ID NO: 27), tetr (SEQ ID NO: 18), tetf (SEQ ID NO: 17) and ysfCDr (SEQ ID NO: 30) shown in Table 1 was obtained. The PCR used confirmed that a Tc resistance gene (Tc marker) had been inserted into the ysfC gene site. The strain thus obtained was named 168CT strain.
次に、図6に示すように、168CT株に対して、araD遺伝子領域へのネオマイシン耐性遺伝子(Neマーカー)の挿入を、ysfC遺伝子領域へのTcマーカーの挿入と同様の方法で行い、168CTN株を構築した。さらに、168CTN株に対して、ysdC遺伝子領域へのエリスロマイシン耐性遺伝子(Emマーカー)の挿入を行い、最終的にD4-3株を作製した。 Next, as shown in FIG. 6, the insertion of the neomycin resistance gene (Ne marker) into the araD gene region was performed on the 168CT strain in the same manner as the insertion of the Tc marker into the ysfC gene region. Built. Furthermore, an erythromycin resistance gene (Em marker) was inserted into the ysdC gene region for the 168CTN strain, and the D4-3 strain was finally produced.
上述した各遺伝子領域への薬剤マーカーの挿入に用いたプライマーの塩基配列を表1に示した。また、表3において、各遺伝子領域への薬剤マーカーの挿入に用いた各プライマーを、上記ysfC遺伝子領域へのTcマーカー挿入を行った際に用いたプライマーと対応させて示した。 Table 1 shows the base sequences of the primers used for inserting the drug marker into each gene region described above. Further, in Table 3, each primer used for inserting the drug marker into each gene region is shown in correspondence with the primer used when the Tc marker was inserted into the ysfC gene region.
1−3.D4-4株の作製
図6に示すように、D4-1株の構築と同様に、上記168CTN株に対して、yshB遺伝子及びyshA遺伝子(図6では、yshBAと表記)のエリスロマイシン耐性遺伝子(Emマーカー)による置換を行い、D4-4株を作製した。
1-3. Production of D4-4 strain As shown in FIG. 6, the erythromycin resistance gene (Em) of yshB gene and yshA gene (shown as yshBA in FIG. 6) was compared with the above-mentioned 168CTN strain in the same manner as the construction of D4-1 strain. D4-4 strain was prepared by replacement with a marker.
(2) レシピエント菌株の作製
図7に基づいて、レシピエント菌株168SP株の作製を説明する。
(2) Production of Recipient Strain Production of the recipient strain 168SP is described based on FIG.
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したeprUf(配列番号39)及びeprSpr(配列番号40)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のepr遺伝子の上流に隣接する1.0kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、eprSpf(配列番号41)及びeprDr(配列番号42)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のepr遺伝子の下流に隣接する1.0kb断片(B)をPCRにより増幅した。 Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, using the primer set of eprUf (SEQ ID NO: 39) and eprSpr (SEQ ID NO: 40) shown in Table 1, 1.0 kb adjacent to the upstream of the epr gene in the genome Fragment (A) was amplified by PCR. Furthermore, using the genomic DNA as a template, a 1.0 kb fragment (B) adjacent to the downstream of the epr gene in the genome was amplified by PCR using the eprSpf (SEQ ID NO: 41) and eprDr (SEQ ID NO: 42) primer sets. .
さらに、プラスミドpDG1727 DNAを鋳型とし、表1に示したspf(配列番号43)及びspr(配列番号44)のプライマーセットを用いて、1.2kbのスペクチノマイシン(Sp)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using the plasmid pDG1727 DNA as a template and using the spf (SEQ ID NO: 43) and spr (SEQ ID NO: 44) primer sets shown in Table 1, a 1.2 kb spectinomycin (Sp) resistance gene region (C) was obtained. Prepared by PCR.
次に、図7に示すように、得られた1.0kb断片(A)、1.0kb断片(B)及びSp耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したeprUf(配列番号39)及びeprDr(配列番号42)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が1.0kb断片(A)、Sp耐性遺伝子領域(C)、1.0kb断片(B)の順に含まれる3.2kbのDNA断片を得た。 Next, as shown in FIG. 7, three fragments of the obtained 1.0 kb fragment (A), 1.0 kb fragment (B) and Sp resistant gene region (C) were mixed and used as a template to prepare the eprUf shown in Table 1. By the SOE-PCR method using the primer set of (SEQ ID NO: 39) and eprDr (SEQ ID NO: 42), the 3 fragments were 1.0 kb fragment (A), Sp resistant gene region (C), and 1.0 kb fragment (B) in this order. The included 3.2 kb DNA fragment was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、168株の形質転換を行った。形質転換後、スペクチノマイシン(100μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, 168 strains were transformed using the obtained DNA fragment by a competent cell transformation method. After the transformation, colonies that grew on the LB agar medium containing spectinomycin (100 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、PCRによってepr遺伝子がSp耐性遺伝子(Spマーカー)に置換していることを確認した。以上のようにして、レシピエント菌株168SP株を作製した。なお、枯草菌168株のゲノムDNAにおいて、epr遺伝子は、ゲノムにおいて、図6に示すargHG遺伝子から上流に925kb離れた位置に存在する。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and it was confirmed by PCR that the epr gene was replaced with the Sp resistance gene (Sp marker). The recipient strain 168SP was prepared as described above. In the genomic DNA of Bacillus subtilis 168 strain, the epr gene is present in the genome at a position 925 kb upstream from the argHG gene shown in FIG.
(3) ドナー菌株からのプロトプラストの調製
ドナー菌株からのプロトプラストの調製は、Changらの方法(Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979))に従って以下のように行った。
(3) Preparation of Protoplast from Donor Strain Protoplasts from a donor strain were prepared as follows according to the method of Chang et al. (Mol. Gen. Genet. 168, 111 (1979)).
ドナー菌株(D4-1株、D4-3株、D4-4株)を、LB培地において37℃で、生育度(OD600)の値が1になるまで振盪培養した。振盪培養後、培養液1mLから遠心分離によって菌体を回収した。菌体を4mg/mLリゾチームを含む0.5mLのSMMP(3.50% Antibiotic Medium3 (Difco)、17.15% スクロース、0.16% マレイン酸二ナトリウム、0.20% 塩化マグネシウム6水和物及び0.10% ウシ血清アルブミン (pH6.5に調整))緩衝液に懸濁し、37℃で2時間インキュベーションした。インキュベーション後、遠心分離によってプロトプラストを回収し、0.5mLのSMMP緩衝液に再懸濁した。更にその懸濁液をSMMPにて10倍希釈して、後述のLP形質転換における供与体DNAとして使用した。
Donor strains (D4-1 strain, D4-3 strain, D4-4 strain) were cultured by shaking in LB medium at 37 ° C. until the degree of growth (OD 600 ) was 1. After shaking culture, the cells were collected from 1 mL of the culture solution by centrifugation. 0.5 mL SMMP (3.50% Antibiotic Medium 3 (Difco), 17.15% sucrose, 0.16% disodium maleate, 0.20% magnesium chloride hexahydrate and 0.10% bovine serum albumin (
(4) ドナー菌株とレシピエント菌株とのゲノムDNAにおける相同領域についての説明
ドナー菌株とレシピエント菌株とのゲノムDNAでは、導入した薬剤耐性遺伝子及び薬剤耐性遺伝子導入と同時に欠失した遺伝子以外の全ての領域が同一である。
(4) Explanation of the homologous region in the genomic DNA of the donor strain and the recipient strain In the genomic DNA of the donor strain and the recipient strain, all except the introduced drug resistance gene and the gene deleted simultaneously with the introduction of the drug resistance gene Are the same area.
(5) LP形質転換
Akamatsuら(非特許文献2)の方法に従って、LP形質転換を行った。本方法は、抽出したDNAに代えて、上記(3)のようにドナー菌株より調製したプロトプラストを供与体DNAとしてレシピエント菌株のコンピテントセルに与えることを特徴とする。
(5) LP transformation
LP transformation was performed according to the method of Akamatsu et al. This method is characterized in that, instead of the extracted DNA, a protoplast prepared from a donor strain as described in (3) above is provided as a donor DNA to a competent cell of a recipient strain.
コンピテントセル形質転換法によって作製したレシピエント菌株168SPのコンピテントセル培養液1mLに、それぞれD4-1株、D4-3株及びD4-4株のプロトプラスト溶液0.1mLを加え、以後は通常の形質転換処理を行った。なお、浸透圧ショックによって、コンピテントセル培養液中でドナー菌株のプロトプラストが破壊され、培養液中に放出されたゲノムDNAがレシピエント菌株168SPのコンピテントセルに取り込まれるものと考えられている。 Add 0.1 mL of D4-1, D4-3, and D4-4 protoplasts to 1 mL of the recipient cell 168SP competent cell culture prepared by the competent cell transformation method. Conversion processing was performed. It is considered that the protoplast of the donor strain is destroyed in the competent cell culture solution by osmotic shock, and the genomic DNA released into the culture solution is taken into the competent cell of the recipient strain 168SP.
(6) 薬剤耐性を指標とした形質転換体の選択及び同時転換率の測定
上記(5)のようにLP形質転換を行った後、薬剤耐性を指標として形質転換体を選択した。なお、通常、薬剤耐性に基づく形質転換体の選択の際には、供与体DNA中の薬剤耐性遺伝子と同時にレシピエント菌株が有する薬剤耐性遺伝子を利用する。これによって供与体DNA中の薬剤耐性遺伝子のみを指標にした場合に現れるプロトプラスト化せずに残存するドナー菌株(非形質転換体)由来のコロニー形成を抑制することができる。また以下に述べる同時転換率測定の際には、供与体DNA中の複数の薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤を同時に含む寒天培地を利用できればより簡便であるが、3種類以上の薬剤を含む培地上でのコロニー形成率は著しく低下する。そこで、形質転換体の取得の際には、レシピエント菌株とドナー菌株が有する各々1つずつの薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤を含む寒天培地を使用した。
(6) Selection of transformants using drug resistance as an index and measurement of co-conversion rate After performing LP transformation as described in (5) above, transformants were selected using drug resistance as an index. Usually, when selecting a transformant based on drug resistance, the drug resistance gene of the recipient strain is used simultaneously with the drug resistance gene in the donor DNA. As a result, colony formation derived from a donor strain (non-transformant) remaining without protoplasting that appears when only the drug resistance gene in the donor DNA is used as an index can be suppressed. In addition, in the simultaneous conversion rate measurement described below, it is more convenient if an agar medium simultaneously containing drugs corresponding to a plurality of drug resistance genes in the donor DNA can be used, but on a medium containing three or more drugs. The colony formation rate is significantly reduced. Therefore, when obtaining the transformant, an agar medium containing a drug corresponding to each one drug resistance gene of the recipient strain and the donor strain was used.
ここでは、レシピエント菌株として168SP株、ドナー菌株としてD4-1株を用いた際のLP形質転換に基づいて、LP形質転換による同時転換率の測定について示す。 Here, it shows about the measurement of the simultaneous conversion rate by LP transformation based on LP transformation at the time of using 168SP strain as a recipient strain and D4-1 strain as a donor strain.
まず、168SP株に導入したSpマーカーと、ドナー菌株D4-1に導入したTcマーカーとを利用して形質転換体500個を選択した。次に、得られた形質転換体についてCmマーカーの有無をクロラムフェニコール(Cm)耐性を指標に調べたところ、98個がCm耐性であった。さらに、Tc及びCm耐性を有している形質転換体について、Emマーカーの有無をエリスロマイシン(Em)耐性を指標に調べたところ、18個がEm耐性であった。ここで、Tc及びCm耐性を有している形質転換体数に対するTc、Cm及びEm耐性を有している形質転換体数の比率((Tc、Cm及びEm耐性)÷(Tc及びCm耐性)×100%)は18%であった。なお、図6に示すように、当該値が100%ではないということは、TcマーカーとCmマーカーとの間の領域(60kb間)でも相同組換えが生じていることを意味する。以上のように、ドナー菌株の置換対象領域の両端の領域がレシピエント菌株に導入された場合に、間に挟まれた領域が同時にレシピエント菌株に保持される割合(同時転換率)を求めた。すなわち、供与体DNA上の2つの薬剤マーカーを指標に選択した形質転換体数に対し、それら2つのマーカーに挟まれた第3の薬剤耐性マーカーも同時に保持している形質転換体数の割合を同時転換率とした。上記の結果より、60kb間の同時転換率は18%と算出された。 First, 500 transformants were selected using the Sp marker introduced into the 168SP strain and the Tc marker introduced into the donor strain D4-1. Next, when the obtained transformants were examined for the presence or absence of a Cm marker using chloramphenicol (Cm) resistance as an index, 98 were Cm resistant. Furthermore, when transformants having Tc and Cm resistance were examined for the presence or absence of the Em marker using erythromycin (Em) resistance as an index, 18 were Em resistant. Here, the ratio of the number of transformants having Tc, Cm and Em resistance to the number of transformants having Tc and Cm resistance ((Tc, Cm and Em resistance) ÷ (Tc and Cm resistance) × 100%) was 18%. As shown in FIG. 6, the fact that the value is not 100% means that homologous recombination has occurred even in the region (between 60 kb) between the Tc marker and the Cm marker. As described above, when the regions at both ends of the replacement target region of the donor strain were introduced into the recipient strain, the ratio (simultaneous conversion rate) that the region sandwiched between them was simultaneously retained in the recipient strain was determined. . That is, for the number of transformants selected using two drug markers on the donor DNA as an index, the ratio of the number of transformants simultaneously holding the third drug resistance marker sandwiched between these two markers Simultaneous conversion rate. From the above results, the simultaneous conversion rate between 60 kb was calculated to be 18%.
図6に示すように、同様に、D4-1株を用いて、TcマーカーからNeマーカーまでの120kb間の領域についての同時転換率を求めた。さらに、D4-1株を用いた場合と同様に、ドナー菌株としてD4-3株を用いた場合には、10kb間(NeマーカーからCmマーカーまで)と20kb間(TcマーカーからCmマーカーまで)の領域について、さらにドナー菌株としてD4-4株を用いた場合に、20kb間(TcマーカーからCmマーカーまで)と30kb間(EmマーカーからCmマーカーまで)の領域についての同時転換率を求めた。 As shown in FIG. 6, similarly, using the D4-1 strain, the simultaneous conversion rate was determined for the region between 120 kb from the Tc marker to the Ne marker. Furthermore, as in the case of using the D4-1 strain, when using the D4-3 strain as a donor strain, it is between 10 kb (from Ne marker to Cm marker) and between 20 kb (from Tc marker to Cm marker). Regarding the region, when the D4-4 strain was further used as the donor strain, the simultaneous conversion rate was determined for the region between 20 kb (from Tc marker to Cm marker) and 30 kb (from Em marker to Cm marker).
(7) 同時転換率の評価及び結果
上記(6)で測定した10kbから120kbまでの各断片の同時転換率の結果を、表4に示す。
(7) Evaluation and results of simultaneous conversion rate Table 4 shows the results of the simultaneous conversion rate of each fragment from 10 kb to 120 kb measured in (6) above.
表4に示すように、20kbまでは、90%以上の同時転換率を示したが、それ以上の距離では、顕著な同時転換率の低下が確認された。すなわち、従来のLP形質転換法では、20kb以上の一括同時置換に際して、改善の余地があることが示された。 As shown in Table 4, a simultaneous conversion rate of 90% or more was shown up to 20 kb, but a significant decrease in the simultaneous conversion rate was confirmed at a distance of more than 20 kb. That is, it was shown that there is room for improvement in the conventional LP transformation method for simultaneous simultaneous replacement of 20 kb or more.
〔実施例1〕 本発明に係る宿主DNAの置換方法−長さの異なる置換対象領域(PBSX領域、Pro7領域及びSPβ領域)の導入
(1) ドナー菌株の作製(XNT株、7NE株及びSPT株)
1−1.XNT株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したxNeUf(配列番号45)及びxNeUr(配列番号46)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のxlyB遺伝子の上流に隣接する領域とxlyB遺伝子の5’側領域0.08kbとを含む1.5kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、xNeDf(配列番号47)及びxNeDr(配列番号48)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のxlyB遺伝子の下流に隣接する領域とxlyB遺伝子の3’側領域0.8kbとを含む1.5kb断片(B)をPCRにより増幅した。
[Example 1] Host DNA replacement method according to the present invention-introduction of replacement target regions (PBSX region, Pro7 region and SPβ region) having different lengths
(1) Preparation of donor strain (XNT strain, 7NE strain and SPT strain)
1-1. Preparation of XNT strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, and using primer set of xNeUf (SEQ ID NO: 45) and xNeUr (SEQ ID NO: 46) shown in Table 1, upstream of xlyB gene in the genome A 1.5 kb fragment (A) containing the adjacent region and the 5 ′ region 0.08 kb of the xlyB gene was amplified by PCR. In addition, using the genomic DNA as a template and a primer set of xNeDf (SEQ ID NO: 47) and xNeDr (SEQ ID NO: 48), the region adjacent to the downstream of the xlyB gene in the genome and the 3 ′ region 0.8 kb of the xlyB gene A 1.5 kb fragment (B) containing was amplified by PCR.
さらに、比較例1の(1)1-1と同様に、表1に示したrneof(配列番号23)及びneor(配列番号26)のプライマーセットを用いて、1.3kbのネオマイシン(Ne)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Further, as in (1) 1-1 of Comparative Example 1, a 1.3 kb neomycin (Ne) resistance gene was used using the primer set of rneof (SEQ ID NO: 23) and neor (SEQ ID NO: 26) shown in Table 1. Region (C) was prepared by PCR.
次に、得られた1.5kb断片(A)、1.5kb断片(B)及びネオマイシン(Ne)耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したxNeUf(配列番号45)及びxNeDr(配列番号48)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が1.5kb断片(A)、ネオマイシン(Ne)耐性遺伝子領域(C)、1.5kb断片(B)の順に含まれる4.3kbのDNA断片を得た。 Next, the obtained 1.5 kb fragment (A), 1.5 kb fragment (B) and neomycin (Ne) resistance gene region (C) 3 fragments were mixed and used as a template to prepare xNeUf (SEQ ID NO: 45) shown in Table 1. ) And xNeDr (SEQ ID NO: 48) primer set, SOE-PCR method included 3 fragments in the order of 1.5 kb fragment (A), neomycin (Ne) resistance gene region (C), 1.5 kb fragment (B) A 4.3 kb DNA fragment was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、枯草菌168株の形質転換を行った。形質転換後、ネオマイシン(20μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, Bacillus subtilis 168 strain was transformed with the obtained DNA fragment by a competent cell transformation method. After transformation, colonies grown on LB agar medium containing neomycin (20 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したxNeUf(配列番号45)とneor(配列番号26)及びrneof(配列番号23)とxNeDr(配列番号48)の各プライマーセットを用いたPCRを行って、xlyB遺伝子領域にネオマイシン耐性遺伝子が挿入されていることを確認した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and each primer set of xNeUf (SEQ ID NO: 45), neor (SEQ ID NO: 26), rneof (SEQ ID NO: 23) and xNeDr (SEQ ID NO: 48) shown in Table 1 was used. The used PCR was performed to confirm that the neomycin resistance gene was inserted into the xlyB gene region.
次に、Neマーカーを挿入した株に対して、Neマーカーの挿入と同様の方法で、テトラサイクリン(Tc)マーカーのxkdK遺伝子領域への挿入を行い、XNT株を構築した。なお、Tcマーカーを挿入する際に用いたプライマーの塩基配列を表1に示した。また、表5において、Tcマーカーの挿入に使用したプライマーを、Neマーカー挿入の際に用いたプライマーと対応させて示した。 Next, a tetracycline (Tc) marker was inserted into the xkdK gene region of the strain in which the Ne marker was inserted in the same manner as in the insertion of the Ne marker to construct an XNT strain. Table 1 shows the base sequences of the primers used when inserting the Tc marker. In Table 5, the primers used for inserting the Tc marker are shown in correspondence with the primers used for inserting the Ne marker.
1−2.7NE株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示した7NeUf(配列番号53)及び7NeUr(配列番号54)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のprophage 7の領域内に存在するyrkM遺伝子の上流に隣接する領域とyrkM遺伝子の5’側0.04kbとを含む1.5kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、7NeDf(配列番号55)及び7NeDr(配列番号56)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のprophage 7の領域内に存在するyrkM遺伝子の下流に隣接する領域とyrkM遺伝子の3’側0.02kbとを含む1.5kb断片(B)をPCRにより増幅した。
1-2. Preparation of 7NE strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, using the 7NeUf (SEQ ID NO: 53) and 7NeUr (SEQ ID NO: 54) primer sets shown in Table 1, the prophage in the genome A 1.5 kb fragment (A) containing a region adjacent to the upstream of the yrkM gene present in the region 7 and the 5 ′ side 0.04 kb of the yrkM gene was amplified by PCR. Further, using the genomic DNA as a template, and using a primer set of 7NeDf (SEQ ID NO: 55) and 7NeDr (SEQ ID NO: 56), a region adjacent to the downstream of the yrkM gene in the region of property 7 in the genome and yrkM A 1.5 kb fragment (B) containing 0.02 kb on the 3 ′ side of the gene was amplified by PCR.
さらに、前述の比較例1の(1)1−1と同様に、表1に示したrneof(配列番号23)及びneor(配列番号26)のプライマーセットを用いて、1.3kbのネオマイシン(Ne)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Further, in the same manner as (1) 1-1 of Comparative Example 1 described above, a 1.3 kb neomycin (Ne) was prepared using the primer set of rneof (SEQ ID NO: 23) and neor (SEQ ID NO: 26) shown in Table 1. The resistance gene region (C) was prepared by PCR.
次に、得られた1.5kb断片(A)、1.5kb断片(B)及びネオマイシン(Ne)耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示した7NeUf(配列番号53)及び7NeDr(配列番号56)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が1.5kb断片(A)、ネオマイシン(Ne)耐性遺伝子領域(C)、1.5kb断片(B)の順に含まれる4.3kbのDNA断片を得た。 Next, the obtained 3 kb fragment (A), 1.5 kb fragment (B) and neomycin (Ne) resistance gene region (C) were mixed and used as a template to prepare 7NeUf (SEQ ID NO: 53) shown in Table 1. ) And 7NeDr (SEQ ID NO: 56) using the SOE-PCR method, 3 fragments are included in the order of 1.5 kb fragment (A), neomycin (Ne) resistance gene region (C), 1.5 kb fragment (B). A 4.3 kb DNA fragment was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、枯草菌168株の形質転換を行った。形質転換後、ネオマイシン(20μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, Bacillus subtilis 168 strain was transformed with the obtained DNA fragment by a competent cell transformation method. After transformation, colonies grown on LB agar medium containing neomycin (20 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示した7NeUf(配列番号53)とneor(配列番号26)及びrneof(配列番号23)と7NeDr(配列番号56)の各プライマーセットを用いたPCRによって、yrkM遺伝子領域にネオマイシン耐性遺伝子(Neマーカー)が挿入されていることを確認した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and each primer set of 7NeUf (SEQ ID NO: 53), neor (SEQ ID NO: 26), rneof (SEQ ID NO: 23) and 7NeDr (SEQ ID NO: 56) shown in Table 1 was used. It was confirmed by the PCR used that a neomycin resistance gene (Ne marker) was inserted into the yrkM gene region.
次に、Neマーカーを挿入した株に対して、Neマーカーの挿入と同様の方法で、エリスロマイシン耐性遺伝子(Emマーカー)のyraK遺伝子領域への挿入を行い、7NE株を構築した。なお、Emマーカーを挿入する際に用いたプライマーの塩基配列を表1に示した。また、表6において、Emマーカーを挿入する際に用いたプライマーを、Neマーカー挿入の際に用いたプライマーと対応させて示した。 Next, the erythromycin resistance gene (Em marker) was inserted into the yraK gene region of the strain into which the Ne marker had been inserted in the same manner as the Ne marker, thereby constructing the 7NE strain. Table 1 shows the base sequences of the primers used for inserting the Em marker. In Table 6, the primers used for inserting the Em marker are shown in correspondence with the primers used for inserting the Ne marker.
1−3.SPT株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したyokBUf(配列番号61)及びyokBUr(配列番号62)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のSPβの領域内に存在するyokB遺伝子の下流に隣接する2kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したyokBDf(配列番号63)及びyokBDr(配列番号64)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のSPβの領域内に存在するyokB遺伝子の上流に隣接する領域とyokB遺伝子の5’側0.1kbとを含む2kb断片(B)をPCRにより増幅した。
1-3. Preparation of SPT strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template and using the primer set of yokBUf (SEQ ID NO: 61) and yokBUr (SEQ ID NO: 62) shown in Table 1, within the region of SPβ in the
さらに、プラスミドpHY300PLK DNAを鋳型とし、表1に示したtetf(配列番号17)及びtetr(配列番号18)のプライマーセットを用いて、1.6kbのテトラサイクリン(Tc)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using the plasmid pHY300PLK DNA as a template and the primer set of tetf (SEQ ID NO: 17) and tetr (SEQ ID NO: 18) shown in Table 1, a 1.6 kb tetracycline (Tc) resistance gene region (C) was obtained by PCR. Prepared.
次に、得られた2kb断片(A)、2kb断片(B)及びテトラサイクリン(Tc)耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したyokBUf(配列番号61)及びyokBDr(配列番号64)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が2kb断片(A)、テトラサイクリン(Tc)耐性遺伝子領域(C)、2kb断片(B)の順に含まれる5.6kbのDNA断片を得た。 Next, the obtained 2 kb fragment (A), 2 kb fragment (B) and tetracycline (Tc) resistance gene region (C) 3 fragments were mixed and used as a template to prepare yokBUf (SEQ ID NO: 61) shown in Table 1 and According to the SOE-PCR method using a primer set of yokBDr (SEQ ID NO: 64), 3 fragments are contained in the order of 2 kb fragment (A), tetracycline (Tc) resistance gene region (C), and 2 kb fragment (B). A DNA fragment was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、枯草菌168株の形質転換を行った。形質転換後、テトラサイクリン(15μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, Bacillus subtilis 168 strain was transformed with the obtained DNA fragment by a competent cell transformation method. After transformation, colonies that grew on LB agar medium containing tetracycline (15 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したyokBUf(配列番号61)とtetr(配列番号18)及びtetf(配列番号17)とyokBDr(配列番号64)の各プライマーセットを用いたPCRによって、yokB遺伝子領域にテトラサイクリン耐性遺伝子が挿入されていることを確認し、SPT株を作製した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and each primer set of yokBUf (SEQ ID NO: 61), tetr (SEQ ID NO: 18), tetf (SEQ ID NO: 17) and yokBDr (SEQ ID NO: 64) shown in Table 1 was extracted. It was confirmed by PCR that the tetracycline resistance gene was inserted into the yokB gene region, and an SPT strain was prepared.
(2) ゲノムDNA上の各置換対象領域の削除によるレシピエント菌株の作製(ΔPBSX株、ΔPro7株及びΔSPβ株)
2−1.ΔPBSX株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したpbsxFW(配列番号65)及びpbsx/cmr(配列番号66)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のxlyB遺伝子の上流に隣接する3.1kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したpbsx/cmf(配列番号67)及びpbsxRV(配列番号68)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のxlyA遺伝子の下流に隣接する3.3kb断片(B)をPCRにより増幅した。なお枯草菌168株由来のゲノムDNAにおいて、xlyB遺伝子及びxlyA遺伝子は、prophage PBSX領域のそれぞれの末端に位置する遺伝子である。
(2) Preparation of recipient strains by deleting each replacement target region on genomic DNA (ΔPBSX strain, ΔPro7 strain and ΔSPβ strain)
2-1. Preparation of ΔPBSX strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, and using pbsxFW (SEQ ID NO: 65) and pbsx / cmr (SEQ ID NO: 66) primer sets shown in Table 1, the xlyB gene in the genome An upstream adjacent 3.1 kb fragment (A) was amplified by PCR. In addition, using the genomic DNA as a template and a primer set of pbsx / cmf (SEQ ID NO: 67) and pbsxRV (SEQ ID NO: 68) shown in Table 1, a 3.3 kb fragment adjacent to the downstream of the xlyA gene in the genome ( B) was amplified by PCR. In the genomic DNA derived from Bacillus subtilis 168, the xlyB gene and the xlyA gene are genes located at the respective ends of the prophage PBSX region.
さらに、プラスミドpC194 DNAを鋳型とし、表1に示したcatf(配列番号5)及びcatr(配列番号6)のプライマーセットを用いて、0.9kbのクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using the plasmid pC194 DNA as a template and the primer set of catf (SEQ ID NO: 5) and catr (SEQ ID NO: 6) shown in Table 1, a 0.9 kb chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) Was prepared by PCR.
次に、得られた3.1kb断片(A)、3.3kb断片(B)及びクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したpbsxFW(配列番号65)及びpbsxRV(配列番号68)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が3.1kb断片(A)、クロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)、3.3kb断片(B)の順に含まれる7.3kbのDNA断片を得た。 Next, the obtained 3.1 kb fragment (A), 3.3 kb fragment (B) and chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) 3 fragments were mixed and used as a template to obtain pbsxFW ( 3 fragments were 3.1 kb fragment (A), chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C), 3.3 kb fragment by SOE-PCR using the primer set of SEQ ID NO: 65) and pbsxRV (SEQ ID NO: 68) A 7.3 kb DNA fragment contained in the order of (B) was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、比較例1の(2)で作製した枯草菌168SP株の形質転換を行った。形質転換後、クロラムフェニコール(10μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, the Bacillus subtilis 168SP strain prepared in (2) of Comparative Example 1 was transformed by the competent cell transformation method using the obtained DNA fragment. After transformation, colonies that grew on the LB agar medium containing chloramphenicol (10 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したpbsxFW(配列番号65)とcatr(配列番号6)及びcatf(配列番号5)とpbsxRV(配列番号68)の各プライマーセットを用いたPCRによって、PBSX領域が欠失し、相同組換えによりPBSX領域がクロラムフェニコール耐性遺伝子に置換していることの確認を行った。このようにして得られた菌株をΔPBSX株と命名した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and each primer set of pbsxFW (SEQ ID NO: 65) and catr (SEQ ID NO: 6) and catf (SEQ ID NO: 5) and pbsxRV (SEQ ID NO: 68) shown in Table 1 was used. It was confirmed by the PCR used that the PBSX region was deleted and the PBSX region was replaced with the chloramphenicol resistance gene by homologous recombination. The strain thus obtained was named ΔPBSX strain.
2−2.ΔPro7株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したpro7U2500F(配列番号69)及びpro7CMUCR(配列番号70)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のyrkM遺伝子の上流に隣接する2.5kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したpro7CMCDF(配列番号71)及びpro7D2500R(配列番号72)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のyraK遺伝子の下流に隣接する2.5kb断片(B)をPCRにより増幅した。なお、枯草菌168株由来のゲノムDNAにおいて、yrkM遺伝子及びyraK遺伝子は、prophage7(Pro7)領域のそれぞれの末端に位置する遺伝子である。
2-2. Preparation of ΔPro7 strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template and using the primer set of pro7U2500F (SEQ ID NO: 69) and pro7CMUCR (SEQ ID NO: 70) shown in Table 1, upstream of yrkM gene in the genome An adjacent 2.5 kb fragment (A) was amplified by PCR. In addition, using the genomic DNA as a template and a primer set of pro7CMCDF (SEQ ID NO: 71) and pro7D2500R (SEQ ID NO: 72) shown in Table 1, a 2.5 kb fragment (B) adjacent to the downstream of the yraK gene in the genome Was amplified by PCR. In the genomic DNA derived from Bacillus subtilis 168, the yrkM gene and yraK gene are genes located at the respective ends of the prophage7 (Pro7) region.
さらに、プラスミドpC194 DNAを鋳型とし、表1に示したcatf(配列番号5)及びcatr(配列番号6)のプライマーセットを用いて、0.9kbのクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using the plasmid pC194 DNA as a template and the primer set of catf (SEQ ID NO: 5) and catr (SEQ ID NO: 6) shown in Table 1, a 0.9 kb chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) Was prepared by PCR.
次に、得られた2.5kb断片(A)、2.5kb断片(B)及びクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したpro7U2500F(配列番号69)及びpro7D2500R(配列番号72)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が2.5kb断片(A)、クロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)、2.5kb断片(B)の順に含まれる5.9kbのDNA断片を得た。 Next, 3 fragments of the obtained 2.5 kb fragment (A), 2.5 kb fragment (B) and chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) were mixed and used as a template to produce pro7U2500F ( 3 fragments were 2.5 kb fragment (A), chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C), 2.5 kb fragment by SOE-PCR method using primer set of SEQ ID NO: 69) and pro7D2500R (SEQ ID NO: 72) A 5.9 kb DNA fragment contained in the order of (B) was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、比較例1の(2)で作製した枯草菌168SP株の形質転換を行った。形質転換後、クロラムフェニコール(10μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, the Bacillus subtilis 168SP strain prepared in (2) of Comparative Example 1 was transformed by the competent cell transformation method using the obtained DNA fragment. After transformation, colonies that grew on the LB agar medium containing chloramphenicol (10 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したpro7U2500F(配列番号69)とpro7CMCR(配列番号73)及びpro7CMCF(配列番号74)とpro7D2500R(配列番号72)の各プライマーセットを用いたPCRを行い、Pro7領域の欠失及びクロラムフェニコール耐性遺伝子の挿入を確認し、ΔPro7株を作製した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and each primer set of pro7U2500F (SEQ ID NO: 69), pro7CMCR (SEQ ID NO: 73), pro7CMCF (SEQ ID NO: 74) and pro7D2500R (SEQ ID NO: 72) shown in Table 1 was obtained. PCR was performed to confirm the deletion of the Pro7 region and the insertion of the chloramphenicol resistance gene, and a ΔPro7 strain was prepared.
2−3.ΔSPβ株の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したspbfw(配列番号75)及びspb/cmr(配列番号76)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のyotN遺伝子の下流に隣接する1.0kb断片(A)をPCRにより増幅した。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したspb/cmf(配列番号77)及びspbrv(配列番号78)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のyokA遺伝子の下流に隣接する1.0kb断片(B)をPCRにより増幅した。なお、枯草菌168株由来のゲノムDNAにおいて、yotN遺伝子及びyokA遺伝子は、prophage SPβ(SPβ)領域のそれぞれの末端に位置する遺伝子である。yotN遺伝子及びyokA遺伝子の3’側がいずれもSPβ領域の外側に位置するため、SPβ領域の外側は当該遺伝子のそれぞれの下流に隣接する領域となる。
2-3. Production of ΔSPβ strain Using genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, and using the spbfw (SEQ ID NO: 75) and spb / cmr (SEQ ID NO: 76) primer sets shown in Table 1, the yotN gene in the genome A downstream 1.0 kb fragment (A) was amplified by PCR. In addition, using the genomic DNA as a template and a primer set of spb / cmf (SEQ ID NO: 77) and spbrv (SEQ ID NO: 78) shown in Table 1, a 1.0 kb fragment adjacent to the downstream of the yokA gene in the genome ( B) was amplified by PCR. In the genomic DNA derived from Bacillus subtilis 168 strain, the yotN gene and yokA gene are genes located at the respective ends of the prophage SPβ (SPβ) region. Since both the yotN gene and the 3 ′ side of the yokA gene are located outside the SPβ region, the outside of the SPβ region is a region adjacent to each downstream of the gene.
さらに、プラスミドpC194 DNAを鋳型とし、表1に示したcatf(配列番号5)及びcatr(配列番号6)のプライマーセットを用いて、0.9kbのクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)をPCRにより調製した。 Furthermore, using the plasmid pC194 DNA as a template and the primer set of catf (SEQ ID NO: 5) and catr (SEQ ID NO: 6) shown in Table 1, a 0.9 kb chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) Was prepared by PCR.
次に、得られた1.0kb断片(A)、1.0kb断片(B)及びクロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)の3断片を混合して鋳型として、表1に示したspbfw(配列番号75)及びspbrv(配列番号78)のプライマーセットを用いたSOE-PCR法によって、3断片が1.0kb断片(A)、クロラムフェニコール(Cm)耐性遺伝子領域(C)、1.0kb断片(B)の順に含まれる2.9kbのDNA断片を得た。 Next, 3 fragments of the obtained 1.0 kb fragment (A), 1.0 kb fragment (B) and chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C) were mixed and used as a template as a spbfw ( 3 fragments were 1.0 kb fragment (A), chloramphenicol (Cm) resistance gene region (C), 1.0 kb fragment by SOE-PCR using the primer set of SEQ ID NO: 75) and spbrv (SEQ ID NO: 78) A 2.9 kb DNA fragment contained in the order of (B) was obtained.
さらに、コンピテントセル形質転換法によって、得られたDNA断片を用いて、比較例1の(2)で作製した枯草菌168SP株の形質転換を行った。形質転換後、クロラムフェニコール(10μg/mL)を含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。 Furthermore, the Bacillus subtilis 168SP strain prepared in (2) of Comparative Example 1 was transformed by the competent cell transformation method using the obtained DNA fragment. After transformation, colonies that grew on the LB agar medium containing chloramphenicol (10 μg / mL) were isolated as transformants.
得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、表1に示したspbfw(配列番号75)とcatr(配列番号6)及びcatf(配列番号5)とspbrv(配列番号78)の各プライマーセットを用いたPCRによって、SPβ領域の欠失及びクロラムフェニコール耐性遺伝子の挿入を確認し、ΔSPβ株を作製した。 The genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and the primer sets of spbfw (SEQ ID NO: 75) and catr (SEQ ID NO: 6) and catf (SEQ ID NO: 5) and spbrv (SEQ ID NO: 78) shown in Table 1 were used. By the PCR used, deletion of the SPβ region and insertion of the chloramphenicol resistance gene were confirmed, and a ΔSPβ strain was prepared.
(3) ドナー菌株からのプロトプラストの作製
ドナー菌株XNT株、7NE株及びSPT株を用いて、比較例1の(3)と同様の方法でプロトプラストの作製を行った。ただし、リゾチーム処理後に回収し、SMMP緩衝液に再懸濁したプロトプラスト溶液は、XNT株と7NE株についてはさらにSMMP緩衝液で100倍希釈したものを、SPT株については5倍希釈したものを、後述のLP形質転換に用いた。
(3) Production of Protoplast from Donor Strain Protoplasts were produced in the same manner as (3) of Comparative Example 1 using donor strains XNT strain, 7NE strain and SPT strain. However, the protoplast solution recovered after lysozyme treatment and resuspended in the SMMP buffer was further diluted 100-fold with SMMP buffer for the XNT and 7NE strains, and diluted 5-fold for the SPT strain. It used for LP transformation mentioned later.
(4) ドナー菌株とレシピエント菌株とのゲノムDNAにおける相同領域についての説明
ドナー菌株としてXNT株を用いた場合には、レシピエント菌株としてΔPBSX株を用いた。図8は、ドナー菌株XNT株とレシピエント菌株ΔPBSX株とのゲノムDNAにおけるPBSX領域周辺の構造を示す。図8に示すように、ΔPBSX株のゲノムDNAにおいて、約30kbのPBSX領域が欠失されている。従って、XNT株とΔPBSX株とのゲノムDNA間では、当該PBSX領域中の相同領域は存在しないが、当該領域以外の全ての領域については完全に同一である。なお、PBSX領域とは、枯草菌ゲノム上のxlyB遺伝子−xlyA遺伝子間の36遺伝子から成るprophage PBSX領域を意味する。
(4) Explanation of homologous region in genomic DNA of donor strain and recipient strain When XNT strain was used as the donor strain, ΔPBSX strain was used as the recipient strain. FIG. 8 shows the structure around the PBSX region in the genomic DNA of donor strain XNT and recipient strain ΔPBSX. As shown in FIG. 8, the PBSX region of about 30 kb is deleted in the genomic DNA of the ΔPBSX strain. Therefore, there is no homologous region in the PBSX region between the genomic DNAs of the XNT strain and the ΔPBSX strain, but all regions other than the region are completely the same. The PBSX region means a prophage PBSX region comprising 36 genes between the xlyB gene and the xlyA gene on the Bacillus subtilis genome.
また、ドナー菌株として7NE株を用いた場合には、レシピエント菌株としてΔPro7株を用いた。図9は、ドナー菌株7NE株とレシピエント菌株ΔPro7株とのゲノムDNAにおけるPro7領域周辺の構造を示す。図9に示すように、ΔPro7株のゲノムDNAにおいて、約42kbのPro7領域が欠失されている。従って、7NE株とΔPro7株とのゲノムDNA間では、当該Pro7領域中の相同領域は存在しないが、当該領域以外の全ての領域については完全に同一である。なお、Pro7領域とは、枯草菌ゲノム上のyrkM遺伝子−yraK遺伝子間の46遺伝子から成るprophage 7領域を意味する。 In addition, when the 7NE strain was used as the donor strain, the ΔPro7 strain was used as the recipient strain. FIG. 9 shows the structure around the Pro7 region in the genomic DNA of the donor strain 7NE and the recipient strain ΔPro7. As shown in FIG. 9, the Pro7 region of about 42 kb is deleted in the genomic DNA of the ΔPro7 strain. Therefore, there is no homologous region in the Pro7 region between the genomic DNAs of the 7NE strain and the ΔPro7 strain, but all regions other than the region are completely identical. The Pro7 region means a prophage 7 region comprising 46 genes between the yrkM gene and the yraK gene on the Bacillus subtilis genome.
さらに、ドナー菌株としてSPT株を用いた場合には、レシピエント菌株としてΔSPβ株を用いた。図10は、ドナー菌株SPT株とレシピエント菌株ΔSPβ株とのゲノムDNAにおけるSPβ領域周辺の構造を示す。図10に示すように、ΔSPβ株のゲノムDNAにおいて、約134kbのSPβ領域が欠失されている。従って、SPT株とΔSPβ株とのゲノムDNA間では、当該SPβ領域中の相同領域は存在しないが、当該領域以外の全ての領域については完全に同一である。なお、SPβ領域とは、枯草菌ゲノム上のyotN遺伝子−yraK遺伝子間の185遺伝子から成るprophage SPβ領域を意味する。 Further, when the SPT strain was used as the donor strain, the ΔSPβ strain was used as the recipient strain. FIG. 10 shows the structure around the SPβ region in the genomic DNA of the donor strain SPT and the recipient strain ΔSPβ. As shown in FIG. 10, the SPβ region of about 134 kb is deleted in the genomic DNA of the ΔSPβ strain. Accordingly, there is no homologous region in the SPβ region between the genomic DNAs of the SPT strain and ΔSPβ strain, but all regions other than the region are completely identical. The SPβ region means a prophage SPβ region comprising 185 genes between the yotN gene and the yraK gene on the Bacillus subtilis genome.
以上の各々の場合で、欠失領域(置換対象領域)の外側の領域での相同組換えは可能であるが、欠失領域内での相同組換えは起こり得ない。 In each of the above cases, homologous recombination is possible in the region outside the deletion region (substitution target region), but homologous recombination cannot occur in the deletion region.
(5) LP形質転換
LP形質転換は、前述の比較例1の(5)と同様の方法で行った。ドナー菌株XNT株に対しレシピエント菌株ΔPBSXを用い、またドナー菌株7NE株に対しレシピエント菌株ΔPro7株、さらにドナー菌株SPT株に対しレシピエント菌株ΔSPβ株を用いて、形質転換を行った。
(5) LP transformation
LP transformation was carried out in the same manner as (5) of Comparative Example 1 described above. Transformation was performed using the recipient strain ΔPBSX for the donor strain XNT, the recipient strain ΔPro7 for the donor strain 7NE, and the recipient strain ΔSPβ for the donor strain SPT.
(6) 薬剤耐性を指標とした形質転換体の選択
6−1.XNT株(ドナー菌株)を用いた際のΔPBSX株(レシピエント菌株)の形質転換体
図8に示すように、XNT株(ドナー菌株)を用いてΔPBSX株(レシピエント菌株)を形質転換した際には、XNT株が有するNeマーカー(xlyB遺伝子領域に挿入)及びΔPBSX株が有するSpマーカー(epr遺伝子領域に挿入)を指標に形質転換体の選択を行った。すなわち、スぺクチノマイシン(100μg/ml)とネオマイシン(20μg/ml)とを含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。次にXNT株が有するもう一つの薬剤耐性遺伝子であるTcマーカー(xkdK遺伝子領域に挿入)を指標に、上記で得られた形質転換体50個についてレプリカ法を用いて、全ての形質転換体がテトラサイクリン耐性であることを確認した。さらに、当該50個の形質転換体が全てクロラムフェニコール感受性であることを確認した。すなわち、ΔPBSX株のゲノムDNAのPBSX領域に挿入したCmマーカーが欠失したことを確認した。
(6) Selection of transformants using drug resistance as an index
6-1. Transformant of ΔPBSX strain (recipient strain) when using XNT strain (donor strain) As shown in FIG. 8, when transforming ΔPBSX strain (recipient strain) using XNT strain (donor strain) the were selected for Ne marker (XlyB inserted gene region) and ΔPBSX strain (inserted epr gene region) Sp markers with the transformants indicators with the XNT strain. That is, colonies that grew on an LB agar medium containing spectinomycin (100 μg / ml) and neomycin (20 μg / ml) were isolated as transformants. Next, using the Tc marker (inserted into the xkdK gene region), which is another drug resistance gene possessed by the XNT strain, as an index, all the transformants were obtained using the replica method for the 50 transformants obtained above. It was confirmed to be tetracycline resistant. Furthermore, it was confirmed that all 50 transformants were sensitive to chloramphenicol. That is, it was confirmed that the Cm marker inserted into the PBSX region of the genomic DNA of the ΔPBSX strain was deleted.
また、得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、PCRによる確認を後述の(7)のように行った。 Further, genomic DNA of the obtained transformant was extracted and confirmed by PCR as described in (7) below.
6−2.7NE株(ドナー菌株)を用いた際のΔPro7株(レシピエント菌株)の形質転換体
図9に示すように、7NE株(ドナー菌株)を用いてΔPro7株(レシピエント菌株)を形質転換した際には、7NE株が有するNeマーカー(yrkM遺伝子領域に挿入)及びΔPro7株が有するSpマーカー(epr遺伝子領域に挿入)を指標に形質転換体の選択を行った。すなわち、スぺクチノマイシン(100μg/ml)とネオマイシン(20μg/ml)とを含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。次に7NE株が有するもう一つの薬剤耐性遺伝子であるEmマーカー(yraK遺伝子領域に挿入)を指標に、上記で得られた形質転換体50個についてレプリカ法を用いて、全ての形質転換体がエリスロマイシン耐性であることを確認した。さらに、当該50個の形質転換体が全てクロラムフェニコール感受性であることを確認した。すなわち、ΔPro7株のゲノムDNAのPro7領域に挿入したCmマーカーが欠失したことを確認した。
6-2. Transformant of ΔPro7 strain (recipient strain) when using 7NE strain (donor strain) As shown in FIG. 9, ΔPro7 strain (recipient strain) is transformed using 7NE strain (donor strain). At the time of transformation, transformants were selected using the Ne marker of 7NE strain (inserted into the yrkM gene region) and the Sp marker of ΔPro7 strain (inserted into the epr gene region) as indices. That is, colonies that grew on an LB agar medium containing spectinomycin (100 μg / ml) and neomycin (20 μg / ml) were isolated as transformants. Next, using the Em marker (inserted into the yraK gene region), which is another drug resistance gene possessed by the 7NE strain, as an index, all the transformants were obtained using the replica method for the 50 transformants obtained above. Confirmed resistance to erythromycin. Furthermore, it was confirmed that all 50 transformants were sensitive to chloramphenicol. That is, it was confirmed that the Cm marker inserted into the Pro7 region of the genomic DNA of the ΔPro7 strain was deleted.
また、得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、PCRによる確認を後述の(7)のように行った。 Further, genomic DNA of the obtained transformant was extracted and confirmed by PCR as described in (7) below.
6−3.SPT株(ドナー菌株)を用いた際のΔSPβ株(レシピエント菌株)の形質転換体
図10に示すように、SPT株(ドナー菌株)を用いてΔSPβ株(レシピエント菌株)を形質転換した際には、SPT株が有するTcマーカー(ykoB遺伝子領域に挿入)及びΔSPβ株が有するSpマーカー(epr遺伝子領域に挿入)を指標に形質転換体の選択を行った。すなわち、スぺクチノマイシン(100μg/ml)とネオマイシン(20μg/ml)とを含むLB寒天培地上に生育したコロニーを形質転換体として分離した。次に、上記で得られた形質転換体50個についてレプリカ法を用いて、クロラムフェニコール感受性であることを確認した。すなわち、ΔSPβ株のゲノムDNAのSPβ領域に挿入したCmマーカーが欠失したことを確認した。
6-3. Transformant of ΔSPβ strain (recipient strain) when using SPT strain (donor strain) As shown in FIG. 10, when transforming ΔSPβ strain (recipient strain) using SPT strain (donor strain) For selection, transformants were selected using the Tc marker possessed by the SPT strain (inserted into the ykoB gene region) and the Sp marker possessed by the ΔSPβ strain (inserted into the epr gene region) as indices. That is, colonies that grew on an LB agar medium containing spectinomycin (100 μg / ml) and neomycin (20 μg / ml) were isolated as transformants. Next, 50 transformants obtained above were confirmed to be sensitive to chloramphenicol using the replica method. That is, it was confirmed that the Cm marker inserted into the SPβ region of the genomic DNA of the ΔSPβ strain was deleted.
また、得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、PCRによる確認を後述の(7)のように行った。 Further, genomic DNA of the obtained transformant was extracted and confirmed by PCR as described in (7) below.
(7) 形質転換体における相同組換えに関するPCR確認
上記(6)で得られた形質転換体のゲノムDNAについてPCRによる確認を行った。
7−1.XNT株(ドナー菌株)を用いた際のΔPBSX株(レシピエント菌株)の形質転換体
XNT株(ドナー菌株)を用いてΔPBSX株(レシピエント菌株)を形質転換した際に得られた形質転換体のゲノムDNAについて、rneof(配列番号23)とxNeDr(配列番号48)、tetf(配列番号17)とxTcDr(配列番号52)、及びxEmUf(配列番号79)とxEmDr(配列番号80)の各プライマーセットを用いてPCRを行った。なお、それぞれのプライマーセットを用いることにより増幅されるPCR産物は、図8に示す、F1(rneof(配列番号23)とxNeDr(配列番号48)とのプライマーセット)、F2(tetf(配列番号17)とxTcDr(配列番号52)とのプライマーセット)及びF3(xEmUf(配列番号79)とxEmDr(配列番号80)とのプライマーセット)の位置に相当する。
(7) Confirmation of PCR for homologous recombination in transformant Confirmation by PCR was performed on the genomic DNA of the transformant obtained in (6) above.
7-1. Transformant of ΔPBSX strain (recipient strain) when using XNT strain (donor strain)
Regarding the genomic DNA of the transformant obtained by transforming ΔPBSX strain (recipient strain) with XNT strain (donor strain), rneof (SEQ ID NO: 23), xNeDr (SEQ ID NO: 48), tetf (sequence) PCR was performed using each primer set of No. 17) and xTcDr (SEQ ID NO: 52) and xEmUf (SEQ ID NO: 79) and xEmDr (SEQ ID NO: 80). The PCR products amplified by using each primer set are shown in FIG. 8 as F1 (primer set of rneof (SEQ ID NO: 23) and xNeDr (SEQ ID NO: 48)), F2 (tetf (SEQ ID NO: 17). ) And xTcDr (SEQ ID NO: 52)) and F3 (xEmUf (SEQ ID NO: 79) and xEmDr (SEQ ID NO: 80) primer set).
PCRの結果(電気泳動写真)を図11に示す。図11に示すように、ΔPBSX株において欠失されていたPBSX領域が復帰した際に得られると予想されるそれぞれF1(2.8kb)、F2(3.1kb)及びF3(3.0kb)のDNA断片の増幅を確認した。なお、形質転換体IとIIとは、得られた異なる形質転換体である。このPCRの結果と上記薬剤耐性確認の結果より、レシピエント菌株ΔPBSXのPBSX領域が存在した位置にドナー菌株XNTのPBSX領域が完全に導入されたことが確認された。なお、ドナー菌株XNTのPBSX領域の両端の領域がレシピエント菌株ΔPBSXに導入された場合に、間に挟まれた領域が同時にレシピエント菌株ΔPBSXに保持される割合を示す同時転換率は100%であった。 The PCR results (electrophoresis photograph) are shown in FIG. As shown in FIG. 11, DNA fragments of F1 (2.8 kb), F2 (3.1 kb) and F3 (3.0 kb), which are expected to be obtained when the PBSX region deleted in the ΔPBSX strain was restored, respectively. Amplification was confirmed. Transformants I and II are different transformants obtained. From the PCR results and the drug resistance confirmation results, it was confirmed that the PBSX region of the donor strain XNT was completely introduced at the position where the PBSX region of the recipient strain ΔPBSX was present. In addition, when both ends of the PBSX region of the donor strain XNT are introduced into the recipient strain ΔPBSX, the simultaneous conversion rate indicating the ratio that the region sandwiched between them is simultaneously retained in the recipient strain ΔPBSX is 100%. there were.
7−2.7NE株(ドナー菌株)を用いた際のΔPro7株(レシピエント菌株)の形質転換体
7NE株(ドナー菌株)を用いてΔPro7株(レシピエント菌株)を形質転換した際に得られた形質転換体のゲノムDNAについて、rneof(配列番号23)と7NeDr(配列番号56)、7TcUf(配列番号81)と7TcDr(配列番号82)、及び7EmUf(配列番号57)とemr2(配列番号12)の各プライマーセットを用いてPCRを行った。なお、それぞれのプライマーセットを用いることにより増幅されるPCR産物は、図9に示す、F1(rneof(配列番号23)と7NeDr(配列番号56)とのプライマーセット)、F2(7TcUf(配列番号81)と7TcDr(配列番号82)とのプライマーセット)及びF3(7EmUf(配列番号57)とemr2(配列番号12)とのプライマーセット)の位置に相当する。
7-2. Transformant of ΔPro7 strain (recipient strain) when 7NE strain (donor strain) is used
Regarding the genomic DNA of the transformant obtained by transforming ΔPro7 strain (recipient strain) with 7NE strain (donor strain), rneof (SEQ ID NO: 23), 7NeDr (SEQ ID NO: 56), 7TcUf (sequence) No. 81) and 7TcDr (SEQ ID NO: 82), and 7EmUf (SEQ ID NO: 57) and emr2 (SEQ ID NO: 12) were used for PCR. The PCR products amplified by using each primer set are shown in FIG. 9 as F1 (primer set of rneof (SEQ ID NO: 23) and 7NeDr (SEQ ID NO: 56)), F2 (7TcUf (SEQ ID NO: 81)). ) And 7TcDr (SEQ ID NO: 82)) and F3 (7EmUf (SEQ ID NO: 57) and emr2 (SEQ ID NO: 12) primer set).
PCRの結果(電気泳動写真)を図12に示す。図12に示すように、ΔPro7株において欠失されていたPro7領域が復帰した際に得られると予想されるそれぞれF1(2.8kb)、F2(3.0kb)及びF3(2.8kb)のDNA断片の増幅を確認した。なお、形質転換体IとIIとは、得られた異なる形質転換体である。このPCRの結果と上記薬剤耐性確認の結果より、レシピエント菌株ΔPro7のPro7領域が存在した位置にドナー菌株7NEのPro7領域が完全に導入されたことが確認された。なお、ドナー菌株7NEのPro7領域の両端の領域がレシピエント菌株ΔPro7に導入された場合に、間に挟まれた領域が同時にレシピエント菌株ΔPro7に保持される割合を示す同時転換率は100%であった。 The PCR results (electrophoresis photograph) are shown in FIG. As shown in FIG. 12, F1 (2.8 kb), F2 (3.0 kb) and F3 (2.8 kb) DNA fragments, which are expected to be obtained when the Pro7 region deleted in the ΔPro7 strain is restored, are obtained. Amplification was confirmed. Transformants I and II are different transformants obtained. From the PCR results and the drug resistance confirmation results, it was confirmed that the Pro7 region of the donor strain 7NE was completely introduced at the position where the Pro7 region of the recipient strain ΔPro7 was present. In addition, when the regions at both ends of the Pro7 region of donor strain 7NE were introduced into recipient strain ΔPro7, the simultaneous conversion rate indicating the proportion of the region sandwiched between them simultaneously retained in recipient strain ΔPro7 was 100%. there were.
7−3.SPT株(ドナー菌株)を用いた際のΔSPβ株(レシピエント菌株)の形質転換体
SPT株(ドナー菌株)を用いてΔSPβ株(レシピエント菌株)を形質転換した際に得られた形質転換体ゲノムDNAについて、tetf(配列番号17)とtetr(配列番号18)、yotMUf(配列番号83)とyotMUr(配列番号84)、yokBUf(配列番号61)とyokBUr(配列番号62)、35kf(配列番号85)と35kr(配列番号86)、70kf(配列番号87)と70kr(配列番号88)、及び105kf(配列番号89)と105kr(配列番号90)の各プライマーセットを用いてPCRを行った。なお、それぞれのプライマーセットを用いることにより増幅されるPCR産物は、図10に示す、F1(tetf(配列番号17)とtetr(配列番号18)とのプライマーセット)、F2(yotMUf(配列番号83)とyotMUr(配列番号84)とのプライマーセット)、F3(yokBUf(配列番号61)とyokBUr(配列番号62)とのプライマーセット)、F4(35kf(配列番号85)と35kr(配列番号86)とのプライマーセット)、F5(70kf(配列番号87)と70kr(配列番号88)とのプライマーセット)、及びF6(105kf(配列番号89)と105kr(配列番号90)とのプライマーセット)の位置に相当する。
7-3. Transformant of ΔSPβ strain (recipient strain) when using SPT strain (donor strain)
About transformant genomic DNA obtained when transforming ΔSPβ strain (recipient strain) using SPT strain (donor strain), tetf (SEQ ID NO: 17), tetr (SEQ ID NO: 18), yotMUf (SEQ ID NO: 83) and yotMUr (SEQ ID NO: 84), yokBUf (SEQ ID NO: 61) and yokBUr (SEQ ID NO: 62), 35kf (SEQ ID NO: 85) and 35kr (SEQ ID NO: 86), 70kf (SEQ ID NO: 87) and 70kr (SEQ ID NO: 88) ), And 105 kf (SEQ ID NO: 89) and 105kr (SEQ ID NO: 90) primer sets were used for PCR. The PCR products amplified by using each primer set are F1 (primer set of tetf (SEQ ID NO: 17) and tetr (SEQ ID NO: 18)) and F2 (yotMUf (SEQ ID NO: 83) shown in FIG. ) And yotMUr (SEQ ID NO: 84)), F3 (primer set of yokBUf (SEQ ID NO: 61) and yokBUr (SEQ ID NO: 62)), F4 (35kf (SEQ ID NO: 85) and 35kr (SEQ ID NO: 86)) Position of F5 (primer set of 70 kf (SEQ ID NO: 87) and 70kr (SEQ ID NO: 88)) and F6 (primer set of 105 kf (SEQ ID NO: 89) and 105kr (SEQ ID NO: 90)) It corresponds to.
PCRの結果(電気泳動写真)を図13に示す。図13に示すように、ΔSPβ株において欠失されていたSPβ領域が復帰した際に得られると予想されるそれぞれF1(1.6kb)、F2(2.0kb)、F3(1.8kb)、F4(2.0kb)、F5(2.0kb)及びF6(2.0kb)のDNA断片の増幅を確認した。なお、形質転換体IとIIとは、得られた異なる形質転換体である。このPCRの結果と上記薬剤耐性確認の結果より、レシピエント菌株ΔSPβのSPβ領域が存在した位置にドナー菌株SPTのSPβ領域が完全に導入されたことが確認された。なお、ドナー菌株SPTのSPβ領域の両端の領域がレシピエント菌株ΔSPβに導入された場合に、間に挟まれた領域が同時にレシピエント菌株ΔSPβに保持される割合を示す同時転換率は100%であった。 The PCR results (electrophoresis photograph) are shown in FIG. As shown in FIG. 13, F1 (1.6 kb), F2 (2.0 kb), F3 (1.8 kb), F4 (2.0 kb) expected to be obtained when the SPβ region deleted in the ΔSPβ strain was restored. Amplification of DNA fragments of kb), F5 (2.0 kb) and F6 (2.0 kb) was confirmed. Transformants I and II are different transformants obtained. From the PCR results and the drug resistance confirmation results, it was confirmed that the SPβ region of the donor strain SPT was completely introduced at the position where the SPβ region of the recipient strain ΔSPβ was present. In addition, when the regions at both ends of the SPβ region of the donor strain SPT are introduced into the recipient strain ΔSPβ, the simultaneous conversion rate indicating the ratio that the region sandwiched between them is simultaneously retained in the recipient strain ΔSPβ is 100%. there were.
配列番号1〜90は、プライマーである。 Sequence number 1-90 is a primer.
Claims (6)
宿主DNAの置換対象領域を一部又は全部欠失させる第1工程と、
供与体DNAと宿主DNAとの間の組換えを行う第2工程とを含み、
第2工程では、供与体DNAの置換対象領域が宿主DNAに導入されることを特徴とする、宿主DNAの置換方法。 In the replacement of the replacement target region of the donor DNA comprising the replacement target region consisting of a base sequence introduced with one to several mutations into the base sequence of the host DNA replacement target region, and the host DNA replacement target region,
A first step of deleting part or all of the region to be replaced in the host DNA;
A second step of recombination between the donor DNA and the host DNA,
In the second step, a host DNA replacement method, wherein a replacement target region of donor DNA is introduced into host DNA.
1)宿主DNAの置換対象領域を少なくとも前記生育に必須な遺伝子を含むDNA断片にて置換する方法。
2)前記生育に必須な遺伝子以外の置換対象領域を欠失させる方法。 The replacement target region of the host DNA contains a gene essential for growth, and the first step is performed by the following method 1) or 2): A method for replacing the host DNA according to Item.
1) A method of substituting a replacement target region of host DNA with a DNA fragment containing at least the gene essential for growth.
2) A method of deleting a replacement target region other than the gene essential for the growth.
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