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JPH025393B2 - - Google Patents
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JPH025393B2 - - Google Patents

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JPH025393B2
JPH025393B2 JP56098770A JP9877081A JPH025393B2 JP H025393 B2 JPH025393 B2 JP H025393B2 JP 56098770 A JP56098770 A JP 56098770A JP 9877081 A JP9877081 A JP 9877081A JP H025393 B2 JPH025393 B2 JP H025393B2
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bacillus subtilis
plasmid
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gene
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Fujio Kawamura
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    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
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Description

【発明の詳細な説明】 〔〕 発明の背景 技術分野 本発明は、枯草菌の形質転換に関する。さらに
具体的には、本発明は、使用するプラスミドの種
類および形質転換発現操作に特徴を有する枯草菌
の形質転換に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [] BACKGROUND OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to the transformation of Bacillus subtilis. More specifically, the present invention relates to the transformation of Bacillus subtilis, which is characterized by the type of plasmid used and the transformation expression operation.

最近の分子生物学の発展によつて、細菌に有用
物質産生遺伝子を組込んで該細菌に該有用物質産
生能を賦与する技術、すなわち所謂遺伝子組換え
ないし形質転換技術、が現実のものとなりつつあ
る。この場合の形質転換されるべき細菌、すなわ
ち宿主菌、としては太陽菌が主として用いられて
おり、この宿主に対して外来遺伝子を導入すべき
ベクターに関しても検討が多く行なわれて種々の
宿主−ベクター系が開発されている。
With the recent development of molecular biology, technology for endowing bacteria with the ability to produce useful substances by incorporating them into bacteria, that is, so-called genetic recombination or transformation technology, is becoming a reality. be. In this case, the bacterium to be transformed, that is, the host bacterium, is mainly used as Sunbacterium, and many studies have been conducted on vectors to introduce foreign genes into this host, and various hosts and vectors have been used. system is being developed.

ところで、太陽菌はグラム陰性菌であるが、細
菌にはその外にグラム陽性菌も存在するので、グ
ラム陽性菌、特に枯草菌、についても適当な宿主
−ベクター系が開発されれば裨益するところは大
きい。単に宿主の種類が増えたというだけではな
く、グラム陰性菌では発現し難い形質の発現が可
能となることが期待されるからであり、また枯草
菌のようなグラム陽性菌に属する微生物はアミノ
酸、呈味成分、抗生物質あるいは各種酵素などの
大量生産に使用されてきたことを通じてその工業
的大量培養には長い経験と技術が蓄積されてお
り、また枯草菌は動植物に対して病原性を示さな
いうえヒト等の動物の腸管内での寄生性が無いた
め安全に取扱える微生物だからである。
By the way, Bacillus solarium is a Gram-negative bacterium, but Gram-positive bacteria also exist, so it would be beneficial to develop a suitable host-vector system for Gram-positive bacteria, especially Bacillus subtilis. is big. This is not only due to an increase in the number of host types, but also because it is expected that it will be possible to express traits that are difficult to express in Gram-negative bacteria.In addition, microorganisms belonging to Gram-positive bacteria such as Bacillus subtilis are expected to be able to express traits that are difficult to express in Gram-negative bacteria. Bacillus subtilis has been used for the mass production of flavor components, antibiotics, and various enzymes, and a long period of experience and technology has been accumulated in its industrial mass cultivation, and Bacillus subtilis is not pathogenic to animals or plants. Moreover, it is a microorganism that can be safely handled because it is not parasitic in the intestinal tract of animals such as humans.

〔〕 発明の概要 要 旨 本発明は上記の点に解決を与えることを目的と
し、枯草菌用ベクターとして有用なハイブリツド
プラスミドを提供することによつてこの目的を達
成しようとするものである。
[] Summary of the Invention The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and attempts to achieve this purpose by providing a hybrid plasmid useful as a vector for Bacillus subtilis.

従つて、本発明によるハイブリツドプラスミド
は、宿主となるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝
子部分と相同なDNAの断片と、枯草菌で増殖可
能なプラスミド由来のDNAの断片と、を含み、
上記の第一のDNAは宿主染色体の相同部分との
組換えによる相補性により、ヒスチジン非要求性
遺伝子を形成するものであり、宿主枯草菌で増殖
可能なものであること、を特徴とするものであ
る。
Therefore, the hybrid plasmid according to the present invention contains a DNA fragment homologous to the hisA - gene portion of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be a host, and a DNA fragment derived from a plasmid that can be propagated in Bacillus subtilis,
The above-mentioned first DNA is characterized in that it forms a non-histidine auxotrophic gene through complementarity through recombination with a homologous portion of the host chromosome, and is capable of propagating in the host Bacillus subtilis. It is.

また、このハイブリツドプラスミドを使用する
方法に係る本発明による枯草菌のDNA組換法は、
宿主となるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝子部
分と相同なDNAの断片と、枯草菌で増殖可能な
プラスミド由来のDNAの断片と、を含み、上記
の第一のDNAは宿主染色体の相同部分との組換
えによる相補性により、ヒスチジン非要求性遺伝
子を形成するものであり、宿主枯草菌で増殖可能
なものであるところのハイブリツドプラスミド
を、組換能を有する宿主枯草菌に形質転換法によ
つて導入して、宿主枯草菌の染色体に該ハイブリ
ツドプラスミドが多重に組込まれた染色体組込み
形質転換体を生成させ、この染色体組込み形質転
換体を選別すること、を特徴とするものである。
In addition, the Bacillus subtilis DNA recombination method according to the present invention using this hybrid plasmid is as follows:
It contains a DNA fragment homologous to the hisA - gene part of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be the host, and a DNA fragment derived from a plasmid that can be propagated in Bacillus subtilis, and the first DNA mentioned above is a homologous part of the host chromosome. The hybrid plasmid, which forms a non-histidine auxotrophic gene through complementation through recombination with the host Bacillus subtilis and can be propagated in the host Bacillus subtilis, is transformed into the host Bacillus subtilis which has recombination ability. The method is characterized in that the hybrid plasmid is introduced into the host Bacillus subtilis to produce a chromosomally integrated transformant in which the hybrid plasmid is integrated multiple times into the chromosome of the host Bacillus subtilis, and the chromosomally integrated transformant is selected.

ここで、「染色体組込み形質転換体」とは、宿
主染色体へハイブリツドプラスミドが組込まれた
形質転換体を意味する。
Here, the term "chromosomally integrated transformant" means a transformant in which a hybrid plasmid has been integrated into the host chromosome.

効 果 本発明によれば取扱い上安全な枯草菌について
の新規な宿主−ベクター系が提供されるのである
が、本発明のハイブリツドプラスミドによれば高
い頻度で枯草菌の形質転換が行なわれ、それによ
つて宿主染色体上にこのハイブリツドプラスミド
が同一方向に40コピー以上も多重に組込まれる。
Effects According to the present invention, a novel host-vector system for Bacillus subtilis that is safe to handle is provided, but the hybrid plasmid of the present invention allows Bacillus subtilis to be transformed with high frequency, and Therefore, more than 40 copies of this hybrid plasmid are integrated onto the host chromosome in the same direction.

従来、枯草菌のコンピテントな条件下での
DNA組換えは供与一本鎖DNAと受容菌染色体の
二重交叉によるといわれている。しかし、本発明
での組換えは宿主菌の対数増殖期におきており、
プラスミドは所謂キヤンベル型組換えによつて宿
主染色体に連続して同一方向に多重に組込まれて
いる。この事実は、従来の知見からは予測されな
かつたことである。
Traditionally, Bacillus subtilis was used under competent conditions.
DNA recombination is said to be due to double crossover between the donor single-stranded DNA and the recipient bacterial chromosome. However, the recombination in the present invention occurs during the logarithmic growth phase of the host bacteria,
Plasmids are continuously integrated into the host chromosome multiple times in the same direction by so-called Campbell-type recombination. This fact was not predicted from conventional knowledge.

このように、本発明ではベクターとなるべきハ
イブリツドプラスミドが宿主枯草菌の染色体中に
多重に組込まれるから、このベクターに有用遺伝
子たとえば生理活性ポリペプチド産生遺伝子を組
込んだ場合はこの有用遺伝子が宿主染色体上に増
幅された状態で存在することになり、従つて有用
遺伝子の形質発現が効率よく行なわれることが期
待できる。特に、本発明ハイブリツドプラスミド
の代表例であるpUB HA31(詳細後記)は分子量
が4.1メガダルトン(Md)と小さいから、有用遺
伝子の多重組込みは有効に行なわれよう。また、
このプラスミドは染色体中に組込まれていること
に相当して、この形質転換体菌株の保存中にある
いは外部環境により脱落することが少なくて安定
であるので、菌株取扱上も有利である。
As described above, in the present invention, the hybrid plasmid to be a vector is integrated multiple times into the chromosome of the host Bacillus subtilis, so when a useful gene, such as a bioactive polypeptide producing gene, is integrated into this vector, this useful gene is integrated into the host Bacillus subtilis chromosome. It will exist in an amplified state on the chromosome, and therefore it can be expected that the expression of useful genes will be carried out efficiently. In particular, since pUB HA31 (details described below), which is a representative example of the hybrid plasmid of the present invention, has a small molecular weight of 4.1 megadaltons (Md), multiple integration of useful genes will be carried out effectively. Also,
Since this plasmid is integrated into the chromosome, it is stable and less likely to fall off during storage of the transformant strain or due to the external environment, which is advantageous in handling the strain.

〔〕 発明の具体的説明 1 ハイブリツドプラスミド (1) 定義 (1) 構造 本発明によるハイブリツドプラスミド
は、宿主となるべき枯草菌の染色体の
hisA-遺伝子部分と相同なDNAの断片と、
枯草菌で増殖可能なプラスミド由来の
DNAの断片と、を含むものである。ここ
で、第一のDNA、すなわち宿主となるべ
き枯草菌のhisA-遺伝子部分と相同な
DNA、は宿主染色体の相同部分との組換
えによる相補正によりヒスチジン非要求性
遺伝子を形成するもの、すなわち生成され
る染色体組込み形質転換体にその選別に有
用なヒスチジン非要求性の形質を発現させ
ることができるものである。このハイブリ
ツドプラスミドは、宿主枯草菌で増殖可能
なものでなければならない。
[] Detailed Description of the Invention 1 Hybrid Plasmid (1) Definition (1) Structure The hybrid plasmid according to the present invention has the chromosome of Bacillus subtilis to be the host.
hisA - fragment of DNA homologous to the gene part,
derived from plasmids that can be propagated in Bacillus subtilis
It contains a fragment of DNA. Here, the first DNA, that is, the hisA - gene part of Bacillus subtilis that is to be the host, is
DNA is a gene that forms a non-histidine auxotrophic gene through phase correction through recombination with a homologous portion of the host chromosome, that is, it allows the resulting chromosomal integration transformant to express a histidine-nonauxotrophic trait useful for selection. It is something that can be done. This hybrid plasmid must be capable of propagation in the host Bacillus subtilis.

本発明によるハイブリツドプラスミド
は、二種のDNA断片を含むものである。
断片を「含む」ということは、この二種の
断片のみからなる場合の外に、他のDNA
断片、特に有用物質産生遺伝子DNA、を
含んでなることをも包含するものである。
The hybrid plasmid according to the present invention contains two types of DNA fragments.
"Containing" a fragment means that it contains not only these two types of fragments, but also other DNA fragments.
It also includes fragments, especially useful substance producing gene DNA.

(2) 相同DNA断片 このハイブリツドプラスミドでの宿主と
なるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝子部
分と相同なDNAの断片は、ヒスチジン要
求性(hisA-)遺伝子のDNA鎖からなる
ものである。
(2) Homologous DNA fragment The DNA fragment homologous to the hisA - gene portion of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be the host for this hybrid plasmid, consists of the DNA strand of the histidine auxotrophic (hisA - ) gene.

このDNAの断片は、前記の通り、宿主
染色体の相同部分との組換えによる相補性
により、生成される染色体組込み形質転換
体にその選別に有用な形質を発現させるこ
とができるものでなければならない。その
ような要件を満たす条件の一つは、ハイブ
リツドプラスミドの該DNA断片とこれと
相同な宿主枯草菌の染色体の部分の栄養要
求性(hisA-)が栄養非要求性遺伝子から
そのDNAの一部に変異が生じていること
によつて導びかれたものであり、しかもこ
の変異がプラスミドDNAと宿主染色体
DNAとでは異なる部位に生じていること、
である。具体的には、たとえば、プラスミ
ドDNAと宿主染色体との間の相同部分で
あるヒスチジン要求性遺伝子について、プ
ラスミド側の該遺伝子がその一端のヌクレ
オチドのいくつかが欠失していることによ
つてヒスチジン要求性となつているのに対
して、宿主染色体側の該遺伝子がその
DNAの内部のヌクレオチド1個が点変異
していることによつて(たゞし、両DNA
部分が組換えを起すべく並列したときに、
この点変異部分は、プラスミドDNA欠失
部分とは異なる部位に存在しなければなら
ない)ヒスチジン要求性となつている、と
いうことである。この場合には、キヤンベ
ル型組換えによつて、それぞれのアタツチ
メントサイトの片側にあるプラスミド
DNAの非欠失部分と宿主染色体DNAの非
変異部分とからの相補的寄与によつて、
DNAの変異を持たない原遺伝子、すなわ
ちヒスチジン非要求性遺伝子、が再生され
ることになり、この形質すなわちヒスチジ
ン非要求性によつて目的の形質転換体の選
別が可能となるのである。
As mentioned above, this DNA fragment must be able to cause the resulting chromosomal integration transformant to express traits useful for selection through complementation through recombination with a homologous portion of the host chromosome. . One of the conditions for meeting such requirements is that the auxotrophic (hisA - ) portion of the host Bacillus subtilis chromosome that is homologous to the DNA fragment of the hybrid plasmid is transferred from a non-auxotrophic gene to a portion of its DNA. This mutation is caused by a mutation occurring in the plasmid DNA and the host chromosome.
It occurs in a different part from DNA,
It is. Specifically, for example, regarding a histidine auxotrophic gene that is a homologous portion between plasmid DNA and the host chromosome, the gene on the plasmid side has a deletion of some of the nucleotides at one end of the gene, resulting in a histidine The gene on the host chromosome side is auxotrophic, whereas the gene on the host chromosome is
Due to a point mutation in one nucleotide within the DNA (but only in both DNAs)
When parts are juxtaposed to cause recombination,
This point mutation has a histidine requirement (it must be located at a different site from the deleted plasmid DNA). In this case, Campbell-type recombination allows the plasmid to be located on one side of each attachment site.
With complementary contributions from the non-deleted portion of the DNA and the non-mutated portion of the host chromosomal DNA,
The original gene without DNA mutation, ie, the non-histidine-requiring gene, is reproduced, and this trait, ie, the non-requiring for histidine, makes it possible to select the desired transformant.

(3) プラスミド由来DNA断片 プラスミド由来のDNAの断片を与える
べきプラスミドとしては、枯草菌で増殖可
能な種々のものがありうる。具体的には、
たとえば、pUB110、pLS11、pLS13、
pLS14、pC194、pE194、pSA2100、
pT84、pTP5、その他がある。これらのう
ちで好ましいのは、pUB110、pC194、
pE194、特にpUB110、である。pUB110
は黄色ブドウ球菌由来で、カナマイシン耐
性(kmR)の分子量約3Mdのマルチコピー
プラスミドである。kmRのようなマーカー
は、形質転換体を一次選別するのに利用す
ることができる。
(3) Plasmid-derived DNA fragments Various plasmids that can be propagated in Bacillus subtilis may be used to provide plasmid-derived DNA fragments. in particular,
For example, pUB110, pLS11, pLS13,
pLS14, pC194, pE194, pSA2100,
There are pT84, pTP5, and others. Preferred among these are pUB110, pC194,
pE194, especially pUB110. pUB110
is derived from Staphylococcus aureus and is a multicopy plasmid with a molecular weight of approximately 3 Md and is kanamycin resistant (km R ). Markers such as km R can be used for primary selection of transformants.

(2)造成 (1) 原理 本発明ハイブリツドプラスミドの造成
は、基本的には必須二DNA断片の連結か
らなる。しかし、宿主染色体と相同な
DNA断片に関しては宿主染色体の対応相
同部分との間に前記のような要件を満たす
必要があるから、すなわち、たとえば、こ
の相同部分がヒスチジン要求性に関する正
常な遺伝子のDNAの変異によるヒスチジ
ン要求性となつている必要があるから、こ
のハイブリツドプラスミドの造成は二種の
DNA断片の連結とこの要件の充足という
二つの様相から考えることができる。
(2) Construction (1) Principle Construction of the hybrid plasmid of the present invention basically consists of ligation of two essential DNA fragments. However, homologous to the host chromosome
As for the DNA fragment, it is necessary to satisfy the above-mentioned requirements with the corresponding homologous part of the host chromosome. In other words, for example, if this homologous part has a histidine auxotrophy due to a mutation in the DNA of a normal gene related to histidine auxotrophy, This hybrid plasmid must be constructed using two types of plasmids.
This can be considered from two aspects: ligation of DNA fragments and fulfillment of this requirement.

(2) 好ましい方法 本発明ハイブリツドプラスミドを造成す
る好ましい方法は、プラスミドたとえば
pUB110と宿主染色体DNA断片を組込ん
だフアージ誘導体、たとえばρ11phisA+
とを適当な制限酵素たとえばEco RIで切
断し、生成するプラスミド断片とフアージ
から切出された宿主染色体DNA断片とを
DNAリガーゼたとえばT4リガーゼで連結
し、これをコンピテント枯草菌たとえば
Bacillus subtilis61242にたとえばSpizizen
の方法〔J.Bacteriol.81、741−746(1961)〕
によつて導入し、生成される形質転換体か
らクローン化された目的ハイブリツドプラ
スミドたとえばpUB HA31を回収するこ
とからなるものである。この方法では、リ
ガーゼで連結して得られたまゝの連結体は
hisA+のDNAに欠失がないので、このプ
ラスミドは依然としてhisA+であり、これ
を枯草菌の形質転換に付すことによつて
hisA-という所望遺伝形質が生じる。な
お、この方法の代りに、人為的なDNA変
異または欠失誘起法によつてもよい(詳細
後記)。
(2) Preferred method A preferred method for constructing the hybrid plasmid of the present invention is to use a plasmid such as
Phage derivatives incorporating pUB110 and host chromosomal DNA fragments, such as ρ 11 phisA + ,
is digested with an appropriate restriction enzyme such as Eco RI, and the resulting plasmid fragment and the host chromosomal DNA fragment excised from the phage are combined.
Ligate with DNA ligase e.g. T4 ligase and connect this to competent B. subtilis e.g.
For example, Spizizen in Bacillus subtilis61242
method [J.Bacteriol. 81 , 741-746 (1961)]
This method consists of recovering a cloned target hybrid plasmid, such as pUB HA31, from the resulting transformant. In this method, the raw conjugate obtained by ligation with ligase is
Since there is no deletion in the hisA + DNA, this plasmid is still hisA + , and by subjecting it to transformation of B. subtilis,
The desired genetic trait hisA - results. Note that instead of this method, an artificial DNA mutation or deletion induction method may be used (details will be described later).

この前者の好ましい造成方法で使用され
る宿主染色体DNA断片を組込んだフアー
ジ誘導体は、種々のテンペレートフアージ
から河村の方法〔Gene、5(1979)、87−
91)(Elsevier)、「蛋白質、核酸、酵素」
第26巻、第469−475頁(1981)〕によつて
つくることができる。
Phage derivatives incorporating host chromosomal DNA fragments used in the former preferred construction method can be prepared from various temperate phages by Kawamura's method [Gene, 5 (1979), 87-
91) (Elsevier), “Proteins, Nucleic Acids, and Enzymes”
Vol. 26, pp. 469-475 (1981)].

使用しうるテンペレートフアージとして
は、ρ11(分子量=約78メガダルトン
(Md))、φ105、φ3T、その他がある。こ
れらのうちでは、ρ11、およびφ105、特に
ρ11、が好ましい。
Temperate phages that can be used include ρ 11 (molecular weight = approximately 78 megadaltons (Md)), φ105, φ3T, and others. Among these, ρ 11 and φ105 are preferred, especially ρ 11 .

宿主枯草菌からの目的染色体DNA断片、
たとえばhisA+、を組込んだフアージ(た
とえばρ11)誘導体をつくるには、枯草菌
染色体DNA(たとえばhisA+)および
ρ11DNAをともにEco RIで切断し、生成
断片をDNAリガーゼによる連結操作およ
びクローン化に付せばよい。枯草菌の
hisA+遺伝子を含むフアージρ11の誘導体と
して、ρ11p hisA+が既に知られており、ま
たこれは本発明で使用するのに好ましいも
のの一つである。
target chromosomal DNA fragment from host Bacillus subtilis,
For example, to create a phage (e.g., ρ 11 ) derivative incorporating hisA + , Bacillus subtilis chromosomal DNA (e.g., hisA + ) and ρ 11 DNA are both cut with Eco RI, and the resulting fragments are ligated with DNA ligase and All you have to do is clone it. Bacillus subtilis
As a derivative of the phage ρ 11 containing the hisA + gene, ρ 11 p hisA + is already known and is one of the preferred ones for use in the present invention.

一方、プラスミドとしては、枯草菌で増
殖可能な種々のものが使用可能であつて、
その具体例のいくつかは前記した通りであ
る。コピー数の多いプラスミドが好まし
い。好ましいものは、黄色ブドウ球菌由来
のpUB110である。
On the other hand, various plasmids that can be propagated in Bacillus subtilis can be used.
Some of the specific examples are as described above. Plasmids with high copy numbers are preferred. Preferred is pUB110 from Staphylococcus aureus.

前記のフアージ誘導体と上記のプラスミ
ドとを連結するには、前記のように、同一
制限酵素による両者の切断および生成断片
のリガーゼによる連結を行なえばよい。使
用することができる制限酵素は、フアージ
誘導体とプラスミドとの両者を切断するこ
とができ、しかも必要なDNA部分(たと
えば、プラスミドの自律増殖のためのドラ
イブユニツト、hisA+部分、および必要な
薬剤耐性関与遺伝子)を切断しない任意の
であることができる。具体例を挙げれば、
Eco RI、Bam HI、Hin d、その他が
ある。これらのうちでは、Eco RIが好ま
しい。
In order to ligate the above-mentioned phage derivative and the above-mentioned plasmid, they may be cleaved with the same restriction enzyme and the resulting fragments may be ligated with ligase, as described above. Restriction enzymes that can be used are capable of cleaving both the phage derivative and the plasmid, while also cutting the necessary DNA parts (e.g., the drive unit for autonomous propagation of the plasmid, the hisA + part, and the necessary drug resistance). can be any that does not cleave the involved gene). To give a specific example,
There are Eco RI, Bam HI, Hin d, and others. Among these, Eco RI is preferred.

生成する連結体を本発明ハイブリツドプ
ラスミドに変換するためにこの連結体によ
る枯草菌の形質転換を行なうが、ここに用
いられる枯草菌は後記する染色体への多重
組込みに使用する枯草菌と同じように定義
されるものでよい。具体的には、たとえ
ば、B.subtilis61242株〔工業技術院微生物
工業技術研究所受託番号「微工研菌寄第
6028号」。hisAI-、trpC2-、cysB3-〕、
Bacillus subtilis PS9−16〔同「微工研菌
寄第6029号」。hisAI-、metB5-、leuA8-
trpC2-、nonAI-、nonBI-〕、UOT278お
よびUOT378(UOTは東京大学応用微生物
研究所斎藤研究室保存株を意味し、自由分
譲可能である)がある。これらの菌は、い
ずれも、B.subtilis marburg株の変異株で
あり、その主な遺伝子型は上記に示した通
りである。
In order to convert the resulting ligation product into the hybrid plasmid of the present invention, Bacillus subtilis is transformed with this ligation product, but the Bacillus subtilis used here is the same as the Bacillus subtilis used for multiple integration into the chromosome described below. It can be anything that is defined. Specifically, for example, B. subtilis strain 61242 [Agency of Industrial Science and Technology Research Institute of Microbiology, accession number
No. 6028”. hisAI- , trpC2- , cysB3- ],
Bacillus subtilis PS9-16 [Feikoken Bacteria Collection No. 6029]. hisAI- , metB5- , leuA8- ,
trpC2 - , nonAI - , nonBI - ], UOT278, and UOT378 (UOT means a strain kept by the Saito Laboratory at the Institute of Applied Microbiology, University of Tokyo, and is freely available). All of these bacteria are mutant strains of B. subtilis marburg, and their main genotypes are as shown above.

形質転換は、Spizizenの方法〔J.
Bacteriol.81741(1961)〕に準じて行なう
ことができる。形質転換体の選別は、
KmR(プラスミドがpUB110である場合)
による一次選別および目的のHis+による
二次選別によつて行ない、さらにプラスミ
ドの検定を行なうことができる。これらの
詳細は、上記文献および後記実験例を参照
されたい。
Transformation was performed using the method of Spizizen [J.
Bacteriol. 81 741 (1961)]. Selection of transformants is
Km R (if the plasmid is pUB110)
The plasmid can be further assayed by performing a primary selection using the plasmid and a secondary selection using the desired His + . For details, please refer to the above-mentioned literature and the experimental examples described below.

(3) 生成物 このようにして、たとえばρ11phisA+
断片をpUB110に連結したのち、B.
subtilis61242株に対して形質転換を行なえ
ば、本発明ハイブリツドプラスミドpUB
HA31が得られる。pUB HA31は、アガ
ロースゲル電気泳動法によつて測定して分
子量4.1Mdのプラスミドである。
(3) Product In this way, for example, after ligating the ρ 11 phisA + fragment to pUB110, B.
By transforming the subtilis 61242 strain, the hybrid plasmid pUB of the present invention can be obtained.
HA31 is obtained. pUB HA31 is a plasmid with a molecular weight of 4.1 Md as determined by agarose gel electrophoresis.

pUB HA31は、他のプラスミドpUB
HA81と同時に分離される。両者のEco
RIによる切断パターン(アガロース電気
泳動図)(第1図参照)の検討の結果、
pUB HA81はρ11hisA+にクローン化され
ている3.3MdのEco RI断片がそのまゝの
大きさでクローン化されていて(従つて
His+)、形質転換法により遺伝子DNAを
宿主細胞に導入した際に形質転換体から分
離されることが予測されるプラスミドであ
る。これに対し、本発明のpUB HA31は
思いがけないことに、この3.3MdのEco
RI断片が一部欠失して(従つてhisA-)そ
の一部すなわち1.1Mdの断片がクローン化
されているプラスミドである。
pUB HA31 is another plasmid pUB
Separated at the same time as HA81. Eco for both
As a result of examining the cleavage pattern (agarose electropherogram) (see Figure 1) by RI,
pUB HA81 is a 3.3Md Eco RI fragment cloned into ρ 11 hisA +, cloned in the same size (therefore,
His + ) is a plasmid that is expected to be isolated from transformants when genetic DNA is introduced into host cells by the transformation method. On the other hand, pUB HA31 of the present invention unexpectedly has this 3.3Md Eco
This is a plasmid in which a portion of the RI fragment has been deleted (therefore, hisA - ), that is, a 1.1Md fragment has been cloned.

(4) 他の造成法 上記の好ましい造成法では、フアージ誘
導体としてρ11phisA+を使用しているが、
代りにρ11phisA-を使用すれば、hisA-
ハイブリツドプラスミドを直接得ることが
可能である。
(4) Other construction methods In the above preferred construction method, ρ 11 phisA + is used as a phage derivative.
If ρ 11 phisA is used instead, it is possible to directly obtain a hisA hybrid plasmid.

また、上記のhis+のハイブリツドプラス
ミドpUB HA81に対してたとえばその一
部を欠失させることによつて、his+をhis-
に変換させることができる。たとえば、正
常なヒスチジン遺伝子を含む断片を2個所
以上切断する制限酵素(上記の場合はHin
d)でpUB HA81DNAを処理し、T4
ガーゼで連結したのち、枯草菌を形質転換
させることにより、ヒスチジン遺伝子の一
部を欠失したプラスミドを取得することが
できる。
In addition, by deleting a part of the above-mentioned his + hybrid plasmid pUB HA81, for example, his + can be transformed into his -
can be converted to . For example, a restriction enzyme that cuts a fragment containing a normal histidine gene at two or more sites (in the above case, Hin
By treating pUB HA81 DNA in step d), ligating with T4 ligase, and then transforming Bacillus subtilis, a plasmid in which part of the histidine gene has been deleted can be obtained.

2 染色体組込み形質転換体の造成 上記のようにして得られる本発明ハイブリツ
ドプラスミド、たとえばpUB HA31、を使用
してたとえばS.Cohenの方法〔Molec.gen.
Genet.168、111−115(1979)〕に準じて形質転
換を行なうことができる。
2. Construction of chromosomal integration transformants Using the hybrid plasmid of the present invention obtained as described above, such as pUB HA31, for example, the method of S. Cohen [Molec.gen.
Genet. 168 , 111-115 (1979)].

(1) ハイブリツドプラスミド 前記のようにして造成された本発明ハイブ
リツドプラスミドはそのまゝの形で形質転換
に使用することができるが、必要に応じて
pUB110、pC194、pE194、pSA2100、
pTP4、pTP5などのプラスミドベクターに
再度クローン化して使用に供してもよい。ま
た、有用物質産生遺伝子、たとえば哺乳動物
の活性ペプチド(インシユリン、インターフ
エロン、成長ホルモン、ACTHなどのホル
モン、ソマトスタチンなど)、ビタミン類、
酸素、抗生物質、アミノ酸その他の生体内産
生に関与する遺伝子、を組込んでから形質転
換に付すこともできる。なお、このような有
用物質産生遺伝子は、この過程より前の段階
たとえばフアージ誘導体の段階で組込んでお
くこともできる。
(1) Hybrid plasmid The hybrid plasmid of the present invention constructed as described above can be used as is for transformation, but if necessary,
pUB110, pC194, pE194, pSA2100,
It may be re-cloned into a plasmid vector such as pTP4 or pTP5 for use. In addition, genes that produce useful substances, such as mammalian active peptides (hormones such as insulin, interferon, growth hormone, ACTH, somatostatin, etc.), vitamins,
Genes involved in in vivo production of oxygen, antibiotics, amino acids, and other substances can also be incorporated before transformation. Note that such useful substance-producing genes can also be incorporated at a stage prior to this process, for example, at the stage of phage derivatives.

(2) 宿主枯草菌 組換可能であり(Rec+)、ハイブリツドプ
ラスミドDNAと相同のhisA-遺伝子部分を
持ち、対応する栄養非要求性の形質がこの遺
伝子の一部欠失または変異によつてマイナス
になつている(すなわち、栄養要求性(たと
えばhisA-)(たゞし、この変異の部位は、
ハイブリツドプラスミドの対応DNA部分に
おいて異なつていること)任意の枯草菌が使
用可能である。
(2) Host Bacillus subtilis is recombinant (Rec + ) and has a hisA - gene portion homologous to the hybrid plasmid DNA, and the corresponding non-auxotrophic trait can be achieved by partial deletion or mutation of this gene. The site of this mutation is
Any Bacillus subtilis can be used (different in the corresponding DNA portion of the hybrid plasmid).

このような枯草菌の具体例は、たとえば、
B.subtilis61242株、B.subtilis PS9−16、
UOT278およびUOT378などである。
Specific examples of such Bacillus subtilis include, for example,
B. subtilis 61242 strain, B. subtilis PS9−16,
Such as UOT278 and UOT378.

(3) 形質転換 S.Cohenの方法の詳細は、上記文献を参照
されたい。
(3) Transformation For details of S. Cohen's method, please refer to the above-mentioned document.

この方法を本発明に適用した場合の詳細
は、後記実験例を参照されたい。
For details on applying this method to the present invention, please refer to the experimental examples described later.

(4) 形質転換体の選別 生成される形質転換体からの染色体組込み
形質転換体の選別は前記の組換えによる相補
性によつて発現した形質(たとええばHis+
によつて一挙に行なうこともできるが、染色
体組込み形質転換体以外の形質転換体をも含
めた全形質転換体をプラスミド由来の形質た
とえば薬剤耐性によつて非形質転換体から一
次選別し、好ましくは得られた形質転換体を
増殖させて量を増やしてから、問題の形質す
なわち前記の相補性により発現したたとえば
His+によつて二次選別することが好ましい。
(4) Selection of transformants Selection of chromosomal integration transformants from the generated transformants is based on the traits (for example, His + ) expressed by complementation through recombination as described above.
However, it is preferable to first select all transformants, including transformants other than chromosomal integration transformants, from non-transformants using plasmid-derived traits, such as drug resistance. The obtained transformants are propagated to increase their quantity, and then the trait in question, i.e., expressed by the above-mentioned complementation, is
Preferably, secondary selection is by His + .

染色体組込み形質転換体の選別は、このよ
うな形質利用の手段の外に、ハイブリツドプ
ラスミド多重組込みによる活性の向上を利用
してこれを行なうこともできよう。
In addition to such genetic means, selection of transformants with chromosomal integration may also be carried out by utilizing the improvement in activity due to multiple integration of hybrid plasmids.

(5) 得られる染色体組込み形質転換体 ハイブリツドプラスミドpUB HA31によ
つて形質転換させて得たB.subtilis61242株
(B.subtilis UOT477)は、「微工研菌寄第
6030号」として工業技術院微生物工業技術研
究所に寄託されている。
(5) The resulting chromosomal integration transformant B. subtilis strain 61242 (B. subtilis UOT477) obtained by transformation with the hybrid plasmid pUB HA31 was
No. 6030" and has been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology.

3 実験例 ρ11phisA+の造成 下記の河村の方法〔「蛋白質、核酸、酸素」第
26巻、第4号(1981年)第469−475頁〕に従つ
て、ρ11phisA+を造成した。
3 Experimental example Creation of ρ 11 phisA + Kawamura's method below [Proteins, Nucleic Acids, Oxygen]
26, No. 4 (1981), pp. 469-475], ρ 11 phisA + was constructed.

すなわち、His+の枯草菌DNA(4μg)と
ρ11DNA(10μg)をEco RIで切断し、T4リガー
ゼで連結する。受容菌としてフアージρ11を溶原
化したヒスチジン要求株、たとえばB.subtilis
(his A1、leu A8、ρ11)を用いる。連結DNAを
用いてこの株のコンピテント細胞(1ml)に加え
て、形質転換を行なう。通常0.1ml当たり約100〜
1000の形質転換体が得られる。
That is, His + Bacillus subtilis DNA (4 μg) and ρ 11 DNA (10 μg) are cut with Eco RI and ligated with T4 ligase. Histidine auxotrophs that have lysogenized Phage ρ11 as recipient bacteria, such as B. subtilis.
(his A1, leu A8, ρ 11 ) is used. The ligated DNA is used to transform competent cells (1 ml) of this strain. Usually about 100~ per 0.1ml
1000 transformants are obtained.

次に、hisA+遺伝子をもつρ11フアージを選択し
かつ濃縮するために、His+形質転換体を50〜100
ずつに分け、5mlのL−brothに懸濁後OD660
0.05に希釈し37℃で振とう培養する。OD660=0.2
〜0.3になつたときマイトマイシンC(0.5μg/
ml)処理を行なつてフアージを誘起し、溶菌液を
ミリポアフイルターで処理して生菌を除いてお
く。これらの溶菌液中のプラーク形成能とHiS+
形質導入能をテストする。His+形質導入能は対
数増殖期のヒスチジン要求性の非溶原菌を用いて
調べる。
Next, 50–100 His + transformants were collected to select and enrich for ρ11 phages carrying hisA + genes.
Divide into portions and suspend in 5 ml of L-broth. OD 660 =
Dilute to 0.05 and culture with shaking at 37℃. OD660 =0.2
~0.3, mitomycin C (0.5μg/
ml) treatment to induce phages, and the lysate is treated with a Millipore filter to remove viable bacteria. Plaque forming ability and HiS + in these lysates
Test transduction potential. The ability to transduce His + is examined using non-lysogenic bacteria that require histidine during logarithmic growth.

このようにして得られたHiS+形質導入体につ
いて選択プレート上でsingle colony isolationを
行ない、再び溶菌液を調製して、プラーク形成能
とHis+形質導入能を調べる。
The thus obtained HiS + transductants are subjected to single colony isolation on a selection plate, a lysate is prepared again, and the plaque forming ability and His + transducing ability are examined.

ハイブリツドプラスミドの造成 (1) 異種DNAの連結およびハイブリツドプラス
ミドの検出 pUB110およびρ11phisA DNAの各々1μg
を、S緩衝液(20mMトリス塩酸PH7.2、
10mM MgCl2、0.1M NaCl)中で37℃で1時
間Eco RI処理し、さらに65℃で10分加熱して
から急冷した。これを緩衝液(20mMトリス塩
酸PH7.6、10mMジチオスレイトール、2mM
ATP)に移し、T4リガーゼ(1単位)を加
え、10℃で24時間反応させた。
Construction of hybrid plasmid (1) Ligation of heterologous DNA and detection of hybrid plasmid 1 μg each of pUB110 and ρ 11 phisA DNA
, S buffer (20mM Tris-HCl PH7.2,
It was treated with Eco RI in 10mM MgCl 2 , 0.1M NaCl) at 37°C for 1 hour, further heated at 65°C for 10 minutes, and then rapidly cooled. Add this to buffer solution (20mM Tris-HCl PH7.6, 10mM dithiothreitol, 2mM
ATP), T4 ligase (1 unit) was added, and the mixture was reacted at 10°C for 24 hours.

このDNA混合物によつてB.subtilis61242株
(Rec+hisAI、trpC2、cysB3)を形質転換させ
るためにSpizizenの方法に準じて、まずB.
subtilis61242株をCI培地(10×Salts10ml、蒸
留水90ml、50%グルコース1ml、1M
MgSO40.4ml、2mg/mlのトリプトフアン2.5
ml、5%カザミノ酸(Difco製)0.4ml)で培養
し、更にC培地(10×Salts10ml、蒸留水90
ml、10%グルコース、1ml、1M MgSO40.4
ml、トリプトフアン(2mg/ml)0.25ml、5%
カザミノ酸(Difco製)0.2ml)で60〜90分培養
したのち、このDNA混合物を培養液に加え、
その後60分間培養した。
In order to transform B. subtilis strain 61242 (Rec + hisAI, trpC2, cysB3) with this DNA mixture, we first transformed B. subtilis strain 61242 (Rec + hisAI, trpC2, cysB3) according to the method of Spizizen.
subtilis61242 strain in CI medium (10x Salts 10ml, distilled water 90ml, 50% glucose 1ml, 1M
MgSO 4 0.4ml, 2mg/ml tryptophan 2.5
ml, 5% Casamino Acid (manufactured by Difco) 0.4ml), and further cultured in C medium (10x Salts 10ml, distilled water 90ml).
ml, 10% glucose, 1 ml, 1M MgSO4 0.4
ml, tryptophan (2mg/ml) 0.25ml, 5%
After culturing in casamino acids (0.2 ml, manufactured by Difco) for 60 to 90 minutes, this DNA mixture was added to the culture solution.
Thereafter, the cells were incubated for 60 minutes.

形質転換株は、まず10μg/mlのカナマイシ
ンを含むTrypton Blood Base Agar(Difco
製)培地でカナマイシン耐性株を選択し、この
耐性株をさらにヒスチジンを含まない最小培地
(trpおよびcysは含む)にレプリカし、ヒスチ
ジン非要求株を選択した。
The transformed strain was first incubated with Trypton Blood Base Agar (Difco
A kanamycin-resistant strain was selected using a medium produced by the company, and this resistant strain was further replicated onto a histidine-free minimal medium (containing trp and cys), and a histidine-nonrequiring strain was selected.

このようにして得られた枯草菌(KmR
His+株)について、保有するプラスミドの大
きさを簡易検出法にて調べた。すなわち、その
コロニーを30μlのLRS溶液(50mMトリス塩酸
PH7.5、10mM EDTA、0.1M NaCl、10mg/ml
リゾチーム、40μg/mlRNaseA、25%シユク
ロース)に懸濁させて37℃で200分処理したの
ち、10%SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)3μl加
えて、加熱する。このDNA溶液をアガロース
ゲル電気泳動にかけて、プラスミドの大きさを
検定した。その結果、pUB110よりも分子量の
大きなプラスミドを2種確認した。
Bacillus subtilis (Km R ,
His + strain), the size of the plasmid it possessed was investigated using a simple detection method. That is, the colony was added to 30 μl of LRS solution (50 mM Tris-HCl).
PH7.5, 10mM EDTA, 0.1M NaCl, 10mg/ml
After suspending in lysozyme, 40 μg/ml RNaseA, 25% sucrose) and treating at 37°C for 200 minutes, add 3 μl of 10% SDS (sodium dodecyl sulfate) and heat. This DNA solution was subjected to agarose gel electrophoresis to assay the size of the plasmid. As a result, two types of plasmids with larger molecular weight than pUB110 were confirmed.

(2) ハイブリツドプラスミドの分離精製およびそ
の同定 前記2種のプラスミドを保有する枯草菌
(KmR、His+株)からのプラスミドの分離精製
は、Gryzanらの方法〔J.Bacteriol.134、318
(1978)〕が利用でき、その方法に準拠した。
(2) Isolation and purification of hybrid plasmid and its identification The separation and purification of the plasmid from Bacillus subtilis (Km R , His + strain) carrying the above two types of plasmids was carried out using the method of Gryzan et al. [J. Bacteriol. 134 , 318
(1978)] was available and the method was followed.

すなわち、枯草菌(形質転換体)をL培地
(Bacto−trypton(Difco製))10g、yeast
extract(Difco製)5g、NaCl5g、グルコー
ス2g、カナマイシン10mg/ml、NaOHにて
中性に調整)に接種して対数増殖期後期まで培
養し、培養液を遠心して菌体を得て、それをリ
ゾチーム処理してから、5M NaClと10%SDS
を加えた。これを一晩0℃に静止したのち、遠
心し、その上清にエタノールを加え、さらに遠
心し、その沈殿物をRNaseとブロテアーゼと
で処理し、さらにフエノール処理し、その水相
よりエタノール沈殿物としてDNAを取得した。
このDNAをLow Melting Pointアガロースゲ
ル電気泳動にかけ、泳動後、エチジウムブロマ
イドで染色し、プラスミドを切り出した、脱染
後、TE緩衝液を加え、68℃で10分間加熱溶解
させ、フエノール処理した。この水相を、エタ
ノール沈殿後、TE緩衝液に溶解し、透析して、
精製プラスミドを得た。この方法で1リツトル
の培養液から50μg以上のcccDNAが得られ
た。
That is, Bacillus subtilis (transformant) was mixed with 10 g of L medium (Bacto-trypton (manufactured by Difco)), yeast
extract (manufactured by Difco), 5 g of NaCl, 2 g of glucose, 10 mg/ml of kanamycin, adjusted to neutrality with NaOH) and cultured until the late logarithmic growth phase.The culture solution was centrifuged to obtain bacterial cells. Lysozyme treatment followed by 5M NaCl and 10% SDS
added. This was left at 0°C overnight, centrifuged, ethanol was added to the supernatant, further centrifuged, the precipitate was treated with RNase and protease, and then phenol, and the ethanol precipitate was extracted from the aqueous phase. DNA was obtained as follows.
This DNA was subjected to Low Melting Point agarose gel electrophoresis, and after electrophoresis, it was stained with ethidium bromide and the plasmid was excised. After destaining, TE buffer was added, the DNA was dissolved by heating at 68°C for 10 minutes, and treated with phenol. After ethanol precipitation, this aqueous phase was dissolved in TE buffer and dialyzed.
A purified plasmid was obtained. Using this method, more than 50 μg of cccDNA was obtained from 1 liter of culture solution.

(3) 制限酵素切断地図の作成その他 分離されたハイブリツドプラスミドは、制限
酵素による切断地図の作成、アガロース電気泳
動による分子量測定及び形質転換活性測定など
によりその性状を調べる。
(3) Preparation of restriction enzyme cleavage map and others The properties of the isolated hybrid plasmid are examined by preparing a cleavage map with restriction enzymes, measuring molecular weight by agarose electrophoresis, and measuring transformation activity.

たとえば、前記ρ11hisAの断片をpUB110に
連結したのち、B.subtilis61242株に対して形質
転換を行なつて得られるハイブリツドプラスミ
ド(pUB HA31)は、下記の性状を有してい
る。
For example, a hybrid plasmid (pUB HA31) obtained by ligating the ρ 11 hisA fragment to pUB110 and then transforming the B. subtilis 61242 strain has the following properties.

このプラスミドは他の種類のプラスミド
(pUB HA81)と同時に分離されるが、両者の
Eco RIによる切断パターン(アガロース電気
泳動図)として第1図が得られた。
This plasmid is isolated at the same time as another type of plasmid (pUB HA81), but both
The cleavage pattern (agarose electropherogram) with Eco RI as shown in Figure 1 was obtained.

更に、pUB HA31にhisA+遺伝子がクローン
化されているか否かを調べるため、受容菌であ
る枯草菌UOT378株(hisAI-)をHis+に形質
転換する活性の有無を測定した。結果を第2図
にしてあるが、Eco RI分解産物では1.1Md断
片に相当する分画にHis+への形質転換活性が
みられた。これはプラスミド保有菌のHis+
あるが、その宿主染色体のDNAも形質転換活
性を有している。また、pUB HA31を用いて
枯草菌組換え能欠損変異株GSY908
(recE4hisA1)を形質転換させた場合、得られ
たカナマイシン株はヒスチジン要求性であつ
た。従つて、pUB HA31はhisA1+ポイントの
近傍を有しており、hisA遺伝子の一部を欠失
しているが、hisAに関し宿主染色体と相同性
を持つているため導入により組換体を作ること
ができる。
Furthermore, in order to investigate whether the hisA + gene was cloned into pUB HA31, the presence or absence of the activity of transforming the recipient bacillus subtilis strain UOT378 (hisAI - ) into His + was determined. The results are shown in Figure 2, and in the Eco RI degradation product, His + transforming activity was observed in the fraction corresponding to the 1.1Md fragment. Although this is His + from a plasmid-carrying bacterium, the host chromosome DNA also has transforming activity. In addition, pUB HA31 was used to generate Bacillus subtilis recombination-deficient mutant strain GSY908.
(recE4hisA1), the resulting kanamycin strain was histidine auxotrophic. Therefore, although pUB HA31 has the vicinity of the hisA1 + point and has deleted part of the hisA gene, it has homology with the host chromosome regarding hisA, so it is not possible to create a recombinant by introducing it. can.

次に、pUB HA31の切断点地図を得る目的
で、9種の制限酵素での切断数を調べ、二重切
断との組合せにより切断部位を決定した。使用
した制限酵素は、BamH、Bgl、Bgl、
Hind、Kpn、Sma、Pat、およびSac
であり、その切断点地図を3図に示した。こ
の結果から、3.3Md断片のSac−Kpn領域
におそらく連続して欠失したことが示唆され、
この1.1Mdの断片は前述の酵素のうち、BamH
およびBclの切断部位を示すだけである。
Next, in order to obtain a breakpoint map of pUB HA31, the number of cuts with nine types of restriction enzymes was investigated, and the cleavage site was determined by combining with double cuts. The restriction enzymes used were BamH, Bgl, Bgl,
Hind, Kpn, Sma, Pat, and Sac
The cutting point map is shown in Figure 3. This result suggests that the deletion was probably continuous in the Sac-Kpn region of the 3.3Md fragment.
This 1.1Md fragment is one of the enzymes mentioned above, BamH
and Bcl cleavage sites are only shown.

(4) pUB HA81よりhisA遺伝子の一部欠失変異
プラスミドのin vitro造成 pUB HA81DNA0.3μgを2ケ所切断する制
限酵素Hindにより完全に切断したのち、常
法に従つてT4リガーゼにて連結した。この連
結DNAを用いて枯草菌UOT278株をKm耐性
に形質転換した。得られた形質転換体のもつプ
ラスミドを簡易検出法にて調べたところ、
pUB HA81より小さなプラスミドが検出され
た。このプラスミドは分子量が約5.6Mdであつ
てpUB HA81のHind断片約0.7Mdが欠失し
たものであり、またhisA遺伝子の一部を欠失
していた。
(4) In vitro construction of a mutant plasmid with partial deletion of the hisA gene from pUB HA81 0.3 μg of pUB HA81 DNA was completely digested with a restriction enzyme Hind that cuts at two sites, and then ligated with T4 ligase according to a conventional method. Bacillus subtilis strain UOT278 was transformed into Km-resistant using this ligated DNA. When the plasmid possessed by the obtained transformant was examined using a simple detection method, it was found that
A plasmid smaller than pUB HA81 was detected. This plasmid had a molecular weight of approximately 5.6 Md, was obtained by deleting the Hind fragment of pUB HA81 by approximately 0.7 Md, and also contained a portion of the hisA gene.

ハイブリツドプラスミド(pUB HA31)によ
る形質転換 (1) プロトプラストの調製 B.subtilis61242株(Rec+、hisA)を30℃
で一昼夜TBAB培地で前培養した。この前培
養した菌を、50mlのPennassay培地(Difco製)
にOD660=0.05程度になるように接種し、37℃
でOD660=0.4程度まで振とう培養した。遠心し
たのち、菌体を5mlのSMMP液に懸濁させて、
滅菌した三角コルベンに移した。これに最終濃
度が1mg/mlになるようにリゾチームを加え、
37℃でゆつくりと振とうしながら培養した。3
時間後、水平ローターで遠心して集菌し、この
菌体を5mlのSMMP液で洗滌後、再遠心し、
菌体を5mlのSMMP液に懸濁させて、ブロト
プラストを得た。
Transformation with hybrid plasmid (pUB HA31) (1) Preparation of protoplasts B. subtilis strain 61242 (Rec + , hisA) at 30°C.
The cells were precultured in TBAB medium overnight. This pre-cultured bacteria was added to 50 ml of Pennassay medium (manufactured by Difco).
inoculated to OD 660 = approximately 0.05 and heated at 37℃.
The cells were cultured with shaking until OD 660 = 0.4. After centrifugation, suspend the bacterial cells in 5 ml of SMMP solution,
Transferred to a sterile triangular kolben. Add lysozyme to this so that the final concentration is 1 mg/ml,
The cells were cultured at 37°C with gentle shaking. 3
After an hour, centrifuge with a horizontal rotor to collect bacteria, wash the bacteria with 5 ml of SMMP solution, centrifuge again,
The bacterial cells were suspended in 5 ml of SMMP solution to obtain brotoplasts.

(2) 形質転換およびカナマイシン耐性株の選択 前記で得られた枯草菌のプロトプラスト0.5
mlに0.1μgのpUB HA31DNA(DNA溶液と2
倍濃度のSMMPの等量混合物)を加え、直ち
に1.5mlの40%ポリエチレングリコール(平均
分子量6000)を加えた。2分後、5mlの
SMMP液で希釈して、水平遠心した。菌体を
1mlのSMMP液に懸濁させ、30℃で90分間振
とう培養した。得られた菌体を、150μg/ml
のカナマイシンを含むDM3再生培地に接種し、
37℃で48時間培養して、カナマイシン耐性株を
選択した。カナマイシン耐性株は106/μg
DNA以上の出現を示した。
(2) Transformation and selection of kanamycin-resistant strains 0.5 B. subtilis protoplasts obtained above
0.1 μg of pUB HA31DNA per ml (DNA solution and 2
An equal volume mixture of double strength SMMP) was added and immediately 1.5 ml of 40% polyethylene glycol (average molecular weight 6000) was added. After 2 minutes, 5ml
It was diluted with SMMP solution and centrifuged horizontally. The bacterial cells were suspended in 1 ml of SMMP solution and cultured with shaking at 30°C for 90 minutes. The obtained bacterial cells were 150μg/ml
inoculated into DM3 regeneration medium containing kanamycin,
Kanamycin-resistant strains were selected by culturing at 37°C for 48 hours. Kanamycin resistant strain is 10 6 /μg
It showed an appearance more than DNA.

(3) 多重組込み体の選択 上記で得られたカナマイシン耐性株を10μ
g/mlのカナマイシンを含むL培地〔Bacto−
trypton(Difco製)10g、yeast extract(Difco
製)5g、NaCl5g、グルコース2g、
NaOHにて中性に調整〕に接種し、37℃で対
数増殖期後期まで培養物を100倍希釈後、その
0.02〜0.1mlをヒスチジンを含まない最小寒天
培地に接種し、37℃で48時間培養して、His+
株、つまり多重組込み体を選択した(その頻度
は、生菌数に対し1×10-3〜10-2であつた)。
(3) Selection of multiple integrants The kanamycin-resistant strain obtained above was
L medium containing g/ml kanamycin [Bacto-
trypton (manufactured by Difco) 10g, yeast extract (manufactured by Difco)
) 5g, NaCl 5g, glucose 2g,
Neutralize with NaOH], dilute the culture 100-fold at 37°C until the late logarithmic phase, and then
Inoculate 0.02-0.1 ml onto histidine-free minimal agar medium and culture at 37°C for 48 hours to obtain His +
Strains, ie multiple integrants, were selected (the frequency was between 1×10 −3 and 10 −2 based on the number of viable bacteria).

(4) 多重組込みの確認 (1) Southern解析により証明 前述の方法で得られた枯草菌61242株の
Rec+His+組換え体より常法により宿主染色
体を分離精製し、このDNA1μgを0.8%アガ
ロース電気泳動にかけたのち、変性処理して
ニトロセルローズフイルターに移した。
〔α32P〕dATPでニツクトランスレートした
pUB110DNAをプローブとしてこのフイル
ターにハイブリダイズさせ、そのオートラジ
オグラムを撮つた。Rec+His+組換え体は、
明らかに宿主染色体領域にハイブリダイズ活
性が見られ、プラスミドの宿主染色体への組
込みを示した(第4図)。
(4) Confirmation of multiple integration (1) Proof by Southern analysis
The host chromosome was isolated and purified from the Rec + His + recombinant by a conventional method, and 1 μg of this DNA was subjected to 0.8% agarose electrophoresis, denatured, and transferred to a nitrocellulose filter.
32 P] Nick-translated with dATP
This filter was hybridized with pUB110DNA as a probe, and an autoradiogram was taken. Rec + His + recombinant is
Hybridization activity was clearly seen in the host chromosome region, indicating integration of the plasmid into the host chromosome (Figure 4).

(2) デンシトリメトリーによる多重度の定量 前記のHis+組換え体宿主染色体をEcoRI
またはBglで切断すると、プラスミド
DNA自体を上記酵素により切断した場合に
生じるバンドに比べて、切断パターン写真で
極めて濃く生じた。
(2) Quantification of multiplicity by densitometry The above His + recombinant host chromosome was
or cut with Bgl, the plasmid
Compared to the band that occurs when DNA itself is cut with the above enzyme, it appears much darker in the cut pattern photograph.

このことは、プラスミドが同一方向に連な
つて多重に組込まれたことを示している。
His+組換え体宿主染色体の1μgDNAを常法
に従つて上記制限酵素2単位で各々完全に切
断し、0.8%アガロース電気泳動に供し、そ
のネガフイルムについて600nmでトレース
した。ピークの面積比から、約40個のプラス
ミドが組込まれていることが示された(第5
図)。
This indicates that the plasmids were integrated in multiple ways in the same direction.
1 μg DNA of the His + recombinant host chromosome was completely cleaved with 2 units of the above-mentioned restriction enzymes according to a conventional method, subjected to 0.8% agarose electrophoresis, and the negative film was traced at 600 nm. The area ratio of the peaks showed that about 40 plasmids were integrated (5th
figure).

(3) Hind切断による多重度の定量 pUB HA31は、Hindにより切断されな
い。従つて、約40個のプラスミドが組込まれ
ると、宿主染色体のこの部分はHindによ
り全く切断を受けない大きなDNA断片とな
る。そこで、His+組換え体宿主染色体
DNA1μgを常法に従つて2単位のHindに
より完全に切断し、0.8%アガロース電気泳
動に供した。分子量マーカーとして分子量既
知のDNAとして枯草菌ビルレントフアージ
φ1DNA(105Md)を用いたが、これよりも
大きなDNA断片が生じていることが検出さ
れた(第6図)。pUB HA31の分子量が
4.1Mdであるから、少なくとも26個以上のプ
ラスミドが連なつた形で染色体に組込まれた
ことを示している。
(3) Quantification of multiplicity by Hind cleavage pUB HA31 is not cleaved by Hind. Therefore, after approximately 40 plasmids have been integrated, this part of the host chromosome becomes a large DNA fragment that is completely uncleaved by Hind. Therefore, His + recombinant host chromosome
1 μg of DNA was completely cleaved with 2 units of Hind according to a conventional method and subjected to 0.8% agarose electrophoresis. Bacillus subtilis virulent phage φ1 DNA (105Md) was used as a DNA with a known molecular weight as a molecular weight marker, but larger DNA fragments were detected (Figure 6). The molecular weight of pUB HA31 is
Since it was 4.1 Md, it indicates that at least 26 plasmids were integrated into the chromosome in a connected manner.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明ハイブリツドプラスミド
pUB HA31その他のEcoRによる切断パターン
を示すアガロース電気泳動図である。 1……未切断プラスミドpUB110、2……未切
断プラスミドpUB HA31、3……未切断プラス
ミドpUB HA81、4……EcoR切断プラスミド
pUB110、5……EcoR切断プラスミドpUB
HA31、6……EcoR切断プラスミドpUB
HA81、7……3.3Md hisA断片(φ105d hisA+
より調製)、8……分子量マーカー(φ105EcoR
切断産物)。 第2図は、pUB HA31の形質転換活性を示す
ものであつて、Aはアガロース電気泳動図、Bお
よびCはこの電気泳動図上の泳動距離とHis+
質転換体およびMet+His+形質転換体の出現頻度
を示すグラフである。第3図は、各種プラスミド
切断地図を示すものである。第4図は、His+
換体宿主染色体のSouthern解析を示すものであ
る。 A……各DNAのアガロース電気泳動パターン、
B…… 32PでニツクトランスレートしたpUB110
をプローブとしてのAのオートラジオグラム、1
……pUB HA31DNA、2……168Ti染色体
DNA、3……BD366(pUB110)染色体DNA、
4……61242pUB HA31His+組換体染色体
(Rec+)、5……UOT279pUB HA31His+組換体
染色体(recE4)。 第5図は、His+組換体染色体DNAの切断パタ
ーンのデンシトメトリーの結果を示すものであ
る。図中およびは、電気泳動における負極お
よび陽極をそれぞれ示す。第5図はBg1
digestに関するものであり、はEcoRI digestに
関するものである。第6図は、His+組換体宿主
染色体DNAのHind切断パターンを示すアガロ
ース電気泳動図である。 C2……His+組換体染色体Hind切断、φ…
…φ1DNA(105Md)。
Figure 1 shows the hybrid plasmid of the present invention.
FIG. 3 is an agarose electrophoretogram showing the cleavage pattern of pUB HA31 and others by EcoR. 1...uncut plasmid pUB110, 2...uncut plasmid pUB HA31, 3...uncut plasmid pUB HA81, 4...EcoR cut plasmid
pUB110, 5...EcoR cut plasmid pUB
HA31,6...EcoR cleavage plasmid pUB
HA81, 7...3.3Md hisA fragment (φ105d hisA +
prepared from ), 8...molecular weight marker (φ105EcoR
cleavage products). Figure 2 shows the transformation activity of pUB HA31, where A is an agarose electropherogram, and B and C are migration distances on this electropherogram and His + transformants and Met + His + transformants. It is a graph showing the appearance frequency of bodies. FIG. 3 shows various plasmid cleavage maps. Figure 4 shows Southern analysis of His + recombinant host chromosomes. A...Agarose electrophoresis pattern of each DNA,
B... pUB110 that was nick-translated with 32P
Autoradiogram of A as a probe, 1
...pUB HA31DNA, 2...168Ti chromosome
DNA, 3...BD366 (pUB110) chromosomal DNA,
4...61242pUB HA31His + recombinant chromosome (Rec + ), 5...UOT279pUB HA31His + recombinant chromosome (recE4). FIG. 5 shows the results of densitometry of the cleavage pattern of His + recombinant chromosomal DNA. In the figure, and indicate the negative electrode and anode, respectively, in electrophoresis. Figure 5 is Bg1
is related to digest, and is related to EcoRI digest. FIG. 6 is an agarose electropherogram showing the Hind cleavage pattern of His + recombinant host chromosomal DNA. C2...His + recombinant chromosome Hind cleavage, φ...
...φ1DNA (105Md).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 宿主となるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝
子部分と相同なDNAの断片と、枯草菌で増殖可
能なプラスミド由来のDNAの断片と、を含み、
上記の第一のDNAは宿主染色体の相同部分との
組換えによる相補性によりヒスチジン非要求性遺
伝子を形成するものであり、宿主枯草菌で増殖可
能なものである、ことを特徴とする、ハイブリツ
ドプラスミド。 2 宿主となるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝
子部分とこれと相同なハイブリツドプラスミドの
DNAの両遺伝子はヒスチジン要求性に関する正
常な遺伝子から導びかれたものでありかつ相互に
異なる部位に変異を持つものである、特許請求の
範囲第1項記載のハイブリツドプラスミド。 3 分子量が4.1メガダルトンであるpUB
HA31DNAである、特許請求の範囲第1項記載
のハイブリツドプラスミド。 4 宿主となるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝
子部分と相同なDNAの断片と、枯草菌で増殖可
能なプラスミド由来のDNAの断片と、を含み、
上記の第一のDNAは宿主染色体の相同部分との
組換えによる相補性によりヒスチジン非要求性遺
伝子を形成するものであり、宿主枯草菌で増殖可
能なものであるところのハイブリツドプラスミド
を、組換能を有する宿主枯草菌に形質転換法によ
つて導入して、宿主枯草菌の染色体に該ハイブリ
ツドプラスミドが多重に組込まれた染色体組込み
形質転換体を生成させ、この染色体組み込み形質
転換体を選別することを特徴とする、枯草菌の
DNA組換法。 5 染色体組込み形質転換体の選別を、ハイブリ
ツドプラスミドの第一のDNAと宿主染色体の
hisA-遺伝子部分との組換えによる相補性によつ
て染色体組込み形質転換体に発現される形質によ
つて行なう、特許請求の範囲第4項記載の枯草菌
のDNA組換法。 6 宿主となるべき枯草菌の染色体のhisA-遺伝
子部分とこれと相同なハイブリツドプラスミドの
DNAの両遺伝子は相互に異なる部位に変異を持
つことによつてそれぞれヒスチジン要求性に関す
る正常な遺伝子から導びかれたものであり、染色
体組込み形質転換体の選別に利用するべき形質が
栄養非要求性である、特許請求の範囲第5項記載
の枯草菌のDNA組換法。 7 プラスミド由来のDNAの断片が、染色体組
込み形質転換体の選別に利用できる形質とは異な
る形質を発現させる遺伝子を有するものであり、
染色体組込み形質転換体の選別に先立つてこの後
者の形質によつて形質転換体をこれを非形質転換
体から選別する一次選別に付す、特許請求の範囲
第4〜6項のいずれかに記載の枯草菌のDNA組
換法。 8 一次選別後に形質転換体を増殖させ、その
後、染色体組込み形質転換体に発現された形質に
よつてその形質転換体を選別する、特許請求の範
囲第7項記載の枯草菌のDNA組換法。
[Claims] 1. A DNA fragment homologous to the hisA - gene portion of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be a host, and a DNA fragment derived from a plasmid that can be propagated in Bacillus subtilis,
The above-mentioned first DNA forms a non-histidine auxotrophic gene by complementation through recombination with a homologous portion of the host chromosome, and is capable of propagating in the host Bacillus subtilis. Plasmid. 2. The hisA - gene part of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be the host, and the hybrid plasmid homologous to this.
2. The hybrid plasmid according to claim 1, wherein both DNA genes are derived from a normal gene related to histidine requirement and have mutations at mutually different sites. 3 pUB with a molecular weight of 4.1 megadaltons
The hybrid plasmid according to claim 1, which is HA31 DNA. 4 Contains a DNA fragment homologous to the hisA - gene portion of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be the host, and a plasmid-derived DNA fragment that can be propagated in Bacillus subtilis,
The above-mentioned first DNA forms a non-histidine auxotrophic gene by complementation through recombination with the homologous portion of the host chromosome, and the hybrid plasmid, which can be propagated in the host Bacillus subtilis, is The hybrid plasmid is introduced into a competent host Bacillus subtilis by a transformation method to generate a chromosomally integrated transformant in which the hybrid plasmid is multiplex integrated into the chromosome of the host Bacillus subtilis, and this chromosomally integrated transformant is selected. Bacillus subtilis, which is characterized by
DNA recombination method. 5. Selection of chromosomal integration transformants is carried out by combining the first DNA of the hybrid plasmid and the host chromosome.
5. The DNA recombination method of Bacillus subtilis according to claim 4, which is carried out by a trait expressed in a chromosomally integrated transformant through complementation through recombination with a hisA - gene portion. 6. The hisA - gene part of the chromosome of Bacillus subtilis, which is to be the host, and the hybrid plasmid homologous to this.
Both genes of DNA are derived from normal genes related to histidine auxotrophy by having mutations in mutually different sites, and the trait that should be used to select chromosomal integration transformants is non-nutrient auxotrophic. The Bacillus subtilis DNA recombination method according to claim 5, wherein the Bacillus subtilis DNA recombination method is 7. The plasmid-derived DNA fragment has a gene that expresses a trait different from the trait that can be used to select chromosomal integration transformants,
The method according to any one of claims 4 to 6, wherein the transformant is subjected to a primary selection in which the latter trait is used as a lever to select the transformant from non-transformants prior to the selection of the transformant with chromosomal integration. DNA recombination method for Bacillus subtilis. 8. The Bacillus subtilis DNA recombination method according to claim 7, which comprises multiplying the transformants after the primary selection, and then selecting the transformants based on the trait expressed in the chromosomally integrated transformants. .
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