JPH028713B2 - - Google Patents
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- JPH028713B2 JPH028713B2 JP56157529A JP15752981A JPH028713B2 JP H028713 B2 JPH028713 B2 JP H028713B2 JP 56157529 A JP56157529 A JP 56157529A JP 15752981 A JP15752981 A JP 15752981A JP H028713 B2 JPH028713 B2 JP H028713B2
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- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
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Description
本発明は、微生物細胞内できわめて大量のコピ
ーを得ることのできるプラスミドpNR333又は
pNR334に関するものである。
更に詳細には、本発明は、新規なベクターとし
てのプラスミドpNR333又はpNR334に関するも
のである。
更に、本発明は、プラスミドpNR333又は
pNR334とプロテウス・ミラビリスからなる宿
主・ベクター系からなり、これにより新たなる遺
伝子操作の一技術を提供することを目的とするも
のである。
現在、遺伝子操作技術は急激な展開をみせ、近
い将来に多くの有効物質が遺伝子操作微生物によ
つて生産されるようになるものと期待されてい
る。
現在の遺伝子操作技術は、特定のプラスミドを
ベクターとして、これに有効物質の生産をコード
する遺伝子を組み入れて新たなプラスミドを作
り、これを宿主に移入し、この宿主を培養するこ
とによつて有効物質を生産させることにある。し
かし、新たなプラスミドを宿主に移入してこの宿
主を培養によつて増殖させても、新たなプラスミ
ドの宿主細胞当りのコピー数が少ないと、コピー
数に応じる有効物質生産量はコピー数に比例する
ため、有効物質生産性もきわめて低いので実用性
に乏しいということになる。現在のところ、宿主
に移入された新たなプラスミドのコピー数がきわ
めて少ないのが、大きな欠点となつている。
本発明者らは、ベクターとしてのプラスミドで
コピー数の多いものを求め、かつその宿主を求め
て研究したところ、ここにプラスミドpNR333及
びプラスミドpNR334を得、そしてその宿主とし
てプロテウス・ミラビリスが最適であることを知
つたのである。
本発明は、プラスミドpNR333又はpNR334で
あり、そしてプロテウス・ミラビリスとプラスミ
ドpNR333又はpNR334とからなる宿主・ベクタ
ー系に関するものである。
一般に、細菌細胞内におけるプラスミドのコピ
ー数は、細菌の染色体当り1〜2個であるが、本
発明のプラスミドの場合には、宿主プロテウス・
ミラビリス中におけるコピー数はきわめて多数
で、pNR333は172〜625個、pNR334は114〜357
個であり、これが大きな特色となつている。
多数コピーされたプラスミドpNR333又は
pNR334は培養菌体から分離され、次いで制限酵
素で切断し、切断部に有効物質を生産する情報が
コードされた遺伝子フラグメントをリガーゼによ
り結合させ新たなプラスミドとし、これを各種微
生物に移入し、培養によつて有効物質を生産させ
ることができるようになるものである。
第1図及び第2図において、プラスミド
pNR333及びプラスミドpNR334を説明する。第
1図はプラスミドpNR333の遺伝子地図を示す
が、各種のDNA制限酵素の切断部位は次の略記
号で示されている。
Pst;制限酵素Pstの切断部位
Sal;制限酵素Salの切断部位
Bgl;制限酵素Bglの切断部位
P−A(白地部分)はカナマイシン耐性遺伝子
(Kam)がコードされたフラグメントで、P−B
(二重斜線部分)は不和合性遺伝子(inc)がコー
ドされたフラグメントで、P−C(斜線部分)は
複製開始遺伝子(ori)がコードされたフラグメ
ントで、P−BとP−Cは一緒になつて複製遺伝
子(rep)を構成する。
また、第2図はプラスミドpNR334の遺伝子地
図を示すが、Pst,Sal,Bglは上記と同じ
意味を有し、次の切断部位のみ新たに付加されて
いる。
EcoR;制限酵素EcoRの切断部位
P−A,P−B,P−Cは上記と同様で、P−
D(Pst切断部位とPst切断部位の間の白地部
分)はP−Dフラグメント(実施例1において述
べるプラスミドpNR303のPst切断フラグメン
トの一つで、EcoR切断部位を有する遺伝子を
P−Dフラグメントとした。)で途中にEcoR切
断部位を有している。
次に、プラスミドpNR333及びpNR334の理化
学的性質を示す。
プラスミドpNR333:
(1) 第1図の遺伝子地図を示す。
(2) λフアージDNAを対照として、アガロース
電気泳動で得た分子量は4.6Kbである。
(3) pBR322DNAを対照として、電子顕微鏡に
より求めた長さは1.3μm±0.05μmである。
(4) 薬剤耐性はカナマイシン耐性(Kan)によつ
て特徴づけられる。
(5) 制限酵素Pstで処理すると、3つのフラグ
メントになる。各フラグメントの分子量は、P
−A:1.8Kb、P−B:1.7Kb、P−C:1.1Kb
で、フラグメントP−Aにはカナマイシン耐性
遺伝子が、P−Bにはプラスミドの複製に関与
する遺伝子がコードされている。複製はP−B
フラグメント上のいずれかの部位から開始す
る。P−Cフラグメントはプラスミドの不和合
性に関与する遺伝子がコードされており、互に
性質が類似するプラスミド同士は、同一細胞内
に共存し得ないという性質をプラスミドに与え
ている。
(6) 制限酵素Salで処理すると、2箇所で切断
され、2つのフラグメントを生ずる。
(7) 制限酵素Bglでは1ケ所が切断される。
(8) 異種DNAの組み込み:
pNR333のこれまでに判明した制限酵素の切
断箇所は6箇所であるが、このうち以下の2箇
所を除いた残り4箇所は、異種DNAを組み込
むことが可能である。即ちP−Bフラグメント
とP−Cフラグメントに挾まれたPst切断箇
所、およびP−Cフラグメント上のSal切断
箇所はプラスミドの複製に関与する遺伝子が存
在するため、異種DNAを組み込むことはでき
ない。
(9) 浮上密度 ρ:1.706g/ml
プラスミドpNR334:
(1) 第2図の遺伝子地図を示す。
(2) λフアージDNAを対照として、アガロース
電気泳動で得た分子量は7.6Kbである。
(3) 薬剤耐性はカナマイシン耐性(Kan)によつ
て特徴づけられる。
(4) pNR304(コピー変異pNR300由来、分子量は
23.2Kb、Ap、Km、Sm耐性)のPst切断フ
ラグメント(3.0Kb)をpNR333に組み入れた
プラスミドである。この組み入れたフラグメン
トをpNR334のP−Dフラグメントとする。こ
のフラグメントの上には制限酵素EcoR切断
箇所が1つある。EcoRは現在最も良く用い
られている制限酵素であるので、pNR334は
pNR333よりも遺伝子操作のベクターとしての
利用範囲を更に拡げたものといえる。
(5) 浮上密度 ρ=1.708g/ml
本発明における宿主としては、プロテウス・ミ
ラビリスが好ましい。プロテウス・ミラビリスは
エシエリヒア・コリ(大腸菌)と同様にヒトの腸
管内に生息しており、正常細菌叢を形成している
細菌のメンバーの1つで、病原性細菌の腸管内で
の増殖を妨げる作用があり、ヒトにビタミン等も
供給している菌でもあり、使用に際してもきわめ
て安全である。本発明においては、その例示菌株
としてプロテウス・ミラビリスPm171をあげる
ことができる。プロテウス・ミラビリスPm171
は、本発明者らがヒトの腸管の細菌叢由来の実験
室保存株から新たに分離した変異菌株であつて、
この菌株を使用することによつて、本発明のプラ
スミドpNR333及びpNR334の製造が適確に行え、
また、その多量コピーが容易となるもので、本菌
株とプラスミドpNR333又はpNR334を組合せる
ことによつて新たなる宿主・ベクター系を提出す
ることを可能としたのである。
プラスミドpNR333及びプラスミドpNR334を
含む本菌株は微工研にプロテウス・ミラビリス
Pm171、FERMP−6169として寄託されている。
プロテウス・ミラビリスPm171の菌学的性質
はバーギーズ・マニアル・オブ、デターミネイテ
ブ・バクテリオロジイ第8版327−329頁に記載さ
れたプロテウス・ミラビリスの菌学的性質とよく
一致し、それ以外は次の変異した性質において同
定されるものである。
(lac- gal- nic trp thy ura TcS)
lac-;lactose非分解
gal-;galactose非分解
nic;nicotinic acid要求
trp;tryptophan要求
thy;thymine要求
ura;uracil要求
TcS;tetracyclinc感受性
本菌株は上記の遺伝的変異を有しているので、
各種の遺伝学的実験には扱いやすい菌菌株であ
り、また外界や人体では死滅しやすい特性を有し
ている。
次に、実施例において本発明のプラスミド
pNR333及びpNR334の一製造例を示すが、本発
明はこれに限定されるものではない。
実施例 1
プラスミドpNR333の製造;
ヒト由来、薬剤耐性(少くとも、アンピシリ
ン、クロラムフエニコール、カナマイシン、水
銀、ストレプトマイシン、スルフオンアミド、テ
トラサイクリン耐性)エシエリヒア・コリを培養
し、接合伝達により教室保存実験株、エシエリヒ
ア・コリK−12CSH−2に薬剤耐性プラスミド
(pNR113と命名)を伝達し、これをエシエリヒ
ア・コリK−12CSH−2RFPr(pNR113)(FERM
P−6170)とした。
プラスミドpNR113は不和合群Fに属すもの
で、アンピシリン(Ap)、クロラムフエニコール
(Cm)、カナマイシン(Km)、水銀(Hg)、スト
レプトマイシン(Sm)、スルフオンアミド
(Su)、テトラサイクリン(Tc)耐性を発現し、
接合伝達性を有し、分子量は102Kb(キロベース)
であつた。
更にプラスミドpNR113を接合伝達法により、
プロテウス・ミラビリスPm171、FERM P−
6169に伝達した。これをアンピシリン(Ap)を
1000μg/mlの濃度に含む液体培地(Lブロス)
に接種し、37℃で5回継代培養を行い、その0.1
mlをAp含有培地に塗布し薬剤高度耐性プラスミ
ドpNR300を得た。
The present invention provides plasmid pNR333 or
It concerns pNR334. More particularly, the invention relates to plasmid pNR333 or pNR334 as a new vector. Furthermore, the present invention provides plasmid pNR333 or
It consists of a host-vector system consisting of pNR334 and Proteus mirabilis, and is intended to provide a new technology for genetic manipulation. Genetic engineering technology is currently undergoing rapid development, and it is expected that many effective substances will be produced by genetically engineered microorganisms in the near future. Current genetic engineering technology uses a specific plasmid as a vector, inserts a gene encoding the production of an effective substance into it, creates a new plasmid, transfers this into a host, and cultivates this host. The purpose is to produce substances. However, even if a new plasmid is transferred to a host and the host is grown by culture, if the number of copies of the new plasmid per host cell is small, the amount of active substance produced according to the number of copies will be proportional to the number of copies. Therefore, the productivity of the effective substance is extremely low, making it impractical. At present, a major drawback is that the copy number of new plasmids transferred into the host is extremely low. The present inventors searched for a plasmid with a high copy number as a vector, and conducted research to find its host, and found plasmids pNR333 and plasmid pNR334, and found that Proteus mirabilis is the optimal host. That's what I learned. The present invention relates to the plasmid pNR333 or pNR334 and to a host-vector system consisting of Proteus mirabilis and the plasmid pNR333 or pNR334. Generally, the number of copies of a plasmid in a bacterial cell is 1 to 2 per bacterial chromosome, but in the case of the plasmid of the present invention, the number of copies of a plasmid in a bacterial cell is 1 to 2 per bacterial chromosome.
The number of copies in P. mirabilis is extremely large, with 172 to 625 copies for pNR333 and 114 to 357 copies for pNR334.
This is a major feature. Plasmid pNR333 with multiple copies or
pNR334 is isolated from cultured bacterial cells, then cut with restriction enzymes, and the gene fragment that encodes the information for producing the effective substance is ligated to the cut site with ligase to form a new plasmid, which is then transferred to various microorganisms and cultured. This makes it possible to produce effective substances. In Figures 1 and 2, plasmid
pNR333 and plasmid pNR334 are described. FIG. 1 shows the genetic map of plasmid pNR333, in which the cleavage sites of various DNA restriction enzymes are indicated by the following abbreviations. Pst; cleavage site for restriction enzyme Pst Sal; cleavage site for restriction enzyme Sal Bgl; cleavage site for restriction enzyme Bgl P-A (white area) is a fragment encoding the kanamycin resistance gene (Kam);
(double shaded area) is a fragment that encodes the incompatibility gene (inc), P-C (hatched area) is a fragment that encodes the replication initiation gene (ori), and P-B and P-C are Together they constitute a replicating gene (rep). Furthermore, FIG. 2 shows the genetic map of plasmid pNR334, in which Pst, Sal, and Bgl have the same meanings as above, and only the following cleavage site is newly added. EcoR: Restriction enzyme EcoR cleavage site P-A, P-B, P-C are the same as above, P-
D (the white area between the Pst cleavage site and the Pst cleavage site) is a P-D fragment (one of the Pst cleavage fragments of plasmid pNR303 described in Example 1, and the gene having the EcoR cleavage site was used as the P-D fragment) ) and has an EcoR cleavage site in the middle. Next, the physicochemical properties of plasmids pNR333 and pNR334 are shown. Plasmid pNR333: (1) Shows the genetic map in Figure 1. (2) Using λ phage DNA as a control, the molecular weight obtained by agarose electrophoresis is 4.6 Kb. (3) Using pBR322DNA as a control, the length determined by electron microscopy is 1.3 μm±0.05 μm. (4) Drug resistance is characterized by kanamycin resistance (Kan). (5) When treated with the restriction enzyme Pst, it becomes three fragments. The molecular weight of each fragment is P
-A: 1.8Kb, P-B: 1.7Kb, P-C: 1.1Kb
Fragment PA encodes a kanamycin resistance gene, and fragment P-B encodes a gene involved in plasmid replication. Copy is P-B
Start anywhere on the fragment. The P-C fragment encodes a gene involved in plasmid incompatibility, giving plasmids the property that plasmids with similar properties cannot coexist in the same cell. (6) When treated with the restriction enzyme Sal, it is cleaved at two places, producing two fragments. (7) Restriction enzyme Bgl cuts at one site. (8) Incorporation of heterologous DNA: There are six restriction enzyme cleavage sites in pNR333 that have been identified so far, and of these, the remaining four, excluding the two below, are capable of incorporating heterologous DNA. . That is, the Pst cleavage site sandwiched between the PB fragment and the P-C fragment, and the Sal cleavage site on the P-C fragment contain genes involved in plasmid replication, and therefore foreign DNA cannot be incorporated. (9) Floating density ρ: 1.706g/ml Plasmid pNR334: (1) The genetic map shown in Figure 2 is shown. (2) Using λ phage DNA as a control, the molecular weight obtained by agarose electrophoresis is 7.6 Kb. (3) Drug resistance is characterized by kanamycin resistance (Kan). (4) pNR304 (derived from copy mutant pNR300, molecular weight is
This is a plasmid in which a Pst cleavage fragment (3.0Kb) of 23.2Kb (resistant to Ap, Km, and Sm) is inserted into pNR333. This incorporated fragment is designated as the PD fragment of pNR334. There is one restriction enzyme EcoR cleavage site above this fragment. Since EcoR is currently the most commonly used restriction enzyme, pNR334 is
It can be said that the range of use as a vector for genetic manipulation has been further expanded than that of pNR333. (5) Floating density ρ = 1.708 g/ml Proteus mirabilis is preferred as the host in the present invention. Proteus mirabilis, like Escherichia coli (E. coli), lives in the human intestinal tract, and is one of the members of the normal bacterial flora that prevents the growth of pathogenic bacteria in the intestinal tract. It is also a bacterium that provides vitamins and other nutrients to humans, and is extremely safe to use. In the present invention, Proteus mirabilis Pm171 can be cited as an exemplary strain. Proteus mirabilis Pm171
is a mutant strain newly isolated by the present inventors from a laboratory-preserved strain derived from human intestinal flora, and
By using this strain, plasmids pNR333 and pNR334 of the present invention can be produced accurately,
In addition, it is easy to copy in large quantities, making it possible to create a new host-vector system by combining this strain with plasmids pNR333 or pNR334. This strain containing plasmids pNR333 and plasmids pNR334 was obtained from Proteus mirabilis at the Microtech Institute.
Pm171, deposited as FERMP-6169. The mycological properties of Proteus mirabilis Pm171 are in good agreement with the mycological properties of Proteus mirabilis described in Virghese's Manual of Determinative Bacteriology, 8th edition, pages 327-329. It is identified by its mutated properties. (lac - gal - nic trp thy ura Tc S ) lac - ; lactose non-degradable gal - ; galactose non-degradable nic; nicotinic acid requirement trp; tryptophan requirement thy; thymine requirement ura; uracil requirement Tc S ; tetracyclinc susceptibility This strain is above Because it has a genetic variation of
It is an easy-to-handle strain for various genetic experiments, and it also has the characteristic of being easily killed in the outside world and in the human body. Next, in Examples, plasmids of the present invention
An example of the production of pNR333 and pNR334 is shown, but the present invention is not limited thereto. Example 1 Production of plasmid pNR333 Human-derived, drug-resistant (at least ampicillin, chloramphenicol, kanamycin, mercury, streptomycin, sulfonamide, and tetracycline resistant) Escherichia coli was cultured, and a classroom preservation experiment was carried out by conjugative transfer. strain, Escherichia coli K-12CSH-2 with a drug-resistant plasmid (named pNR113), which was transformed into Escherichia coli K-12CSH-2RFP r (pNR113) (FERM
P-6170). Plasmid pNR113 belongs to incompatibility group F and contains ampicillin (Ap), chloramphenicol (Cm), kanamycin (Km), mercury (Hg), streptomycin (Sm), sulfonamide (Su), and tetracycline (Tc). ) develops resistance;
Has conjugative transferability, molecular weight is 102Kb (kilobase)
It was hot. Furthermore, plasmid pNR113 was transferred by conjugative transfer method.
Proteus mirabilis Pm171, FERM P-
Conveyed to 6169. Add this to ampicillin (Ap)
Liquid medium (L broth) containing at a concentration of 1000μg/ml
was inoculated and subcultured 5 times at 37°C.
ml was spread on Ap-containing medium to obtain highly drug-resistant plasmid pNR300.
【表】
表1に各種のプラスミドの性状を示すが、
pNR113からおよそ1/109-10の頻度で薬剤高度
耐性プラスミドが出現するため、以上の方法によ
りpNR300様の性状を備えたプラスミドが容易に
得られる。
この菌株のβ−ラクタマーゼ活性(ペニシリン
不活性酵素)はもとの菌株の10〜20倍に上昇し、
プラスミドDNA量も宿主菌染色体DNAの30〜
50.6%にも達した(第3図参照)。第3図Aの密
度1.700のピークは宿主菌の染色体DNAを、ま
た、密度1.711のピークは野生型プラスミド
pNR113のDNA量を示したものである。第3図
Bの密度1.711のピークは薬剤高度耐性プラスミ
ドpNR300のDNA量を示したものであるが、そ
のDNA量は野生型pNR113に比べて著しく多く
23倍にも増加している。この薬剤高度耐性プラス
ミドについて、分子遺伝学的性状を調べた結果、
pNR113のコピー変異体であることが判明した。
コピー数は23個であつた。
pNR300は挿入配列(IS1、インサーシヨン
シークエンスとも言い、DNAの組換え体を作り
易い特殊な塩基配列)を保持しているため高頻度
に欠失変異体を生じる。そのため、pNR300を保
有する菌をAp存在下で継代培養すると、欠失変
異体がおよそ1/107-8の頻度で得られる。この
培養菌よりプラスミドDNAを精製しこれを再び
Pm171に形質転換法により移入すると、欠失変
異体DNAは親プラスミドpNR300に比べ分子量
が小さいため高頻度にPm171に移入される。Ap
を含む平板培地を用い、形質転換体を選択して欠
失変異体pNR303を得た。pNR303はAp、Km耐
性で、分子量は30.5Kb、コピー数は36〜52個で
あつた。以上のことは遺伝子工学の分野で今日し
ばしば行われている手法であるため、pNR303の
取得は容易であり、かつ再現性はきわめて高い。
更にpNR303のDNAを制限酵素Pstで切断
し、これをリガーゼ(連結酵素)でつなぎ、プロ
テウス・ミラビリスPm171に形質転換法により
移入した。この操作で複製遺伝子、およびKm耐
性遺伝子を備え、他の不要遺伝子が除去されたミ
ニプラスミドが得られ、これをpNR333と命名し
た。pNR333のプラスミドDNAは宿主菌染色体
の24.5%にも達した(第3図C)。コピー数は少
ない場合でも172個、多い時は625個にも達し、現
在までに知られているプラスミドに比べて著しく
多い。また、プラスミドDNA量も染色体の70〜
80%にも達するきわめて異例のプラスミドである
ことが分つた。
プラスミドpNR333の多数コピーの機構:
一般に、プラスミドの複製の制御はプラスミド
複製に対するレプレツサー蛋白によつて行なわれ
ている。このレプレツサー蛋白はプラスミド自身
がコードする遺伝情報に従つてつくられる物質
で、プラスミドが複製を開始する部位に結合し
て、複製の開始を抑制する。このレプレツサー蛋
白に変異が生じると複製を抑えることが不確実と
なり、プラスミドは異常複製するようになる。こ
のようなレプレツサー蛋白の変異に基づくプラス
ミドも、正常なレプレツサー蛋白の存在下では多
数コピーを作ることができないと考えられてい
る。
プラスミドpNR333と由来を同じくするプラス
ミドpNR308(Ap耐性、コピー数は42−68個)に
正常なレプレツサー蛋白をつくることができる
pNR1140(Km耐性、コピー数は1〜2個、野生
型プラスミドpNR113からクローニングして得た
もので分子量はpNR333と同じく4.6Kb)を連結
して、混成プラスミドpNR308:1140を製造し
た。このプラスミドは変異したレプレツサー蛋白
と正常なレプレツサー蛋白の両方を産生するが、
コピー数は10〜12個でpNR308のコピー数の1/5
〜1/6であつた。このコピー数の低下は、
pNR1140によつてつくられた正常なレプレツサ
ー蛋白の制御を受けた結果であろうと推定され、
pNR308の変異はレプレツサー蛋白の変異に基づ
くことが示唆された。
このことからプラスミドpNR308と由来を同じ
くするプラスミドpNR333は、変異したレプレツ
サー蛋白をコードする変異遺伝子を担つていると
考えられる。更に、プラスミドpNR333のコピー
数が異常に多いのは、レプレツサー蛋白の変異の
他に、この蛋白が結合する複製遺伝子の部位にも
変異が生じているためと考えられる。
現在までに、いくつかの有用なベクタープラス
ミドが報告されているが、Col EI、pBR322の例
に見られるように、コピー数は多くても10〜20個
である。これに対して、本発明のプラスミド
pNR333はコピー数が625個にも及ぶもので、従
来のプラスミドに比べて著しく効率がよいことが
分る。
実施例 2
プラスミドpNR334の製造;
実施例1で得たプラスミドpNR333をプロテウ
ス・ミラビリスPm171、FERM P−6169中で多
数コピーし、これを溶菌して単離し、得られたプ
ラスミドpNR333に制限酵素Pstを作用させて
切断し、これに実施例1で得たプラスミド
pNR303を制限酵素Pstで切断して得たPstフ
ラグメント(このフラグメントには制限酵素
EcoR切断部位が1ケ所存在する。)を添加し、
更にリガーゼを加えて連結させた。
得られた連結処理DNAを形質転換法によりプ
ロテウス・ミラビリスPm171、FERM P−6169
に移入し、増殖した菌からプラスミドが異常に複
製した菌株を単離し、この菌株の培養物からプラ
スミドを単離し、これをプラスミドpNR334と命
名した。
このプラスミドpNR334はコピー数が114〜357
個であつた。そしてこのプラスミドpNR334は第
2図の遺伝子地図を示すことが確認された。プラ
スミドpNR334は制限酵素EcoR切断部位を1
ケ所のみもつているので、制限酵素EcoRで切
断し、ここに別の遺伝子を連結させることができ
るので、遺伝子運搬体DNAとしてきわめて有用
である。[Table] Table 1 shows the properties of various plasmids.
Since highly drug-resistant plasmids appear from pNR113 at a frequency of approximately 1/ 109-10 , a plasmid with properties similar to pNR300 can be easily obtained by the above method. The β-lactamase activity (penicillin-inactive enzyme) of this strain increased 10-20 times that of the original strain;
The amount of plasmid DNA is 30 to 30% of the host bacterial chromosomal DNA.
It reached 50.6% (see Figure 3). The peak with a density of 1.700 in Figure 3A indicates the chromosomal DNA of the host bacterium, and the peak with a density of 1.711 indicates the wild-type plasmid.
This shows the DNA amount of pNR113. The peak with a density of 1.711 in Figure 3B indicates the amount of DNA of the highly drug-resistant plasmid pNR300, which is significantly larger than that of wild type pNR113.
This has increased by 23 times. As a result of investigating the molecular genetic properties of this highly drug-resistant plasmid,
It was found to be a copy mutant of pNR113.
The number of copies was 23. pNR300 is an insertion sequence (IS1, insertion
Because it contains a special base sequence (also called sequence) that makes it easy to create recombinant DNA, deletion mutants occur frequently. Therefore, when a bacterium harboring pNR300 is subcultured in the presence of Ap, deletion mutants are obtained at a frequency of approximately 1/10 7 -8 . Purify plasmid DNA from this cultured bacteria and reuse it
When transferred into Pm171 by the transformation method, the deletion mutant DNA is transferred into Pm171 with high frequency because it has a smaller molecular weight than the parent plasmid pNR300. Ap
A deletion mutant pNR303 was obtained by selecting transformants using a plate medium containing . pNR303 was Ap and Km resistant, had a molecular weight of 30.5 Kb, and a copy number of 36 to 52. Since the above method is often used today in the field of genetic engineering, it is easy to obtain pNR303 and the reproducibility is extremely high. Furthermore, the DNA of pNR303 was cut with the restriction enzyme Pst, ligated with ligase, and transferred into Proteus mirabilis Pm171 by the transformation method. This operation yielded a miniplasmid containing a replicated gene and a Km resistance gene, with other unnecessary genes removed, and this was named pNR333. The plasmid DNA of pNR333 reached 24.5% of the host bacterial chromosome (Fig. 3C). The number of copies is as low as 172, and as high as 625, which is significantly higher than any known plasmid to date. In addition, the amount of plasmid DNA is 70~
It turned out to be an extremely unusual plasmid with a rate of up to 80%. Mechanism of multiple copies of plasmid pNR333: Generally, plasmid replication is controlled by repressor proteins for plasmid replication. This repressor protein is a substance produced according to the genetic information encoded by the plasmid itself, and binds to the site where the plasmid starts replication, suppressing the initiation of replication. When mutations occur in this repressor protein, suppression of replication becomes uncertain, and plasmids begin to replicate abnormally. It is thought that such a plasmid based on a repressor protein mutation cannot produce multiple copies in the presence of a normal repressor protein. A normal repressor protein can be produced in plasmid pNR308 (Ap resistant, copy number 42-68), which has the same origin as plasmid pNR333.
pNR1140 (Km resistant, copy number 1-2, obtained by cloning from wild-type plasmid pNR113, molecular weight 4.6 Kb, same as pNR333) was ligated to produce a hybrid plasmid pNR308:1140. This plasmid produces both mutated and normal repressor proteins;
The copy number is 10-12, 1/5 of the copy number of pNR308.
It was ~1/6. This reduction in copy number is due to
It is presumed that this is the result of being regulated by the normal repressor protein produced by pNR1140.
It was suggested that the mutation in pNR308 is due to a mutation in the repressor protein. This suggests that plasmid pNR333, which has the same origin as plasmid pNR308, carries a mutant gene encoding a mutated repressor protein. Furthermore, the abnormally high copy number of plasmid pNR333 is thought to be due to mutations in the repressor protein as well as mutations in the replication gene site to which this protein binds. To date, several useful vector plasmids have been reported, but the copy number is at most 10 to 20, as seen in the example of Col EI, pBR322. In contrast, the plasmids of the present invention
pNR333 has a copy number of 625, and is found to be significantly more efficient than conventional plasmids. Example 2 Production of plasmid pNR334; Plasmid pNR333 obtained in Example 1 was copied in large numbers in Proteus mirabilis Pm171 and FERM P-6169, isolated by lysis, and restriction enzyme Pst was added to the obtained plasmid pNR333. The plasmid obtained in Example 1 was added to the plasmid obtained in Example 1.
Pst fragment obtained by cutting pNR303 with restriction enzyme Pst (this fragment contains restriction enzyme
There is one EcoR cleavage site. ),
Furthermore, ligase was added for ligation. The resulting ligated DNA was transformed into Proteus mirabilis Pm171 and FERM P-6169.
A strain in which the plasmid was abnormally replicated was isolated from the bacterium that was transferred to and multiplied, and a plasmid was isolated from a culture of this strain, which was named plasmid pNR334. This plasmid pNR334 has a copy number of 114 to 357
It was individual. It was confirmed that this plasmid pNR334 shows the genetic map shown in FIG. Plasmid pNR334 has one restriction enzyme EcoR cleavage site.
Since it has only one site, it can be cut with the restriction enzyme EcoR and another gene can be ligated to this site, making it extremely useful as a gene carrier DNA.
第1図はプラスミドpNR333の遺伝子地図を示
す図であり、第2図はプラスミドpNR334の遺伝
子地図を示す図であり、第3図は、野生型プラス
ミドpNR113を含む宿主菌のDNA量(A)、薬剤高
度耐性プラスミドpNR300を挿入した宿主菌の
DNA量(B)及びpNR333を挿入した宿主菌のDNA
量(C)を、それぞれCsCl平衡密度超遠心にかけ紫
外線による吸光度で測定した図である。
P−A(白地部分)……カナマイシン耐性遺伝
子(Kan)をコードするフラグメント、P−B
(二重斜線部分)……不和合性遺伝子(inc)をコ
ードするフラグメント、P−C(斜線部分)……
複製開始遺伝子(ori)をコードするフラグメン
ト、P−D(Pst切断部位とPst切断部位の間
の白地部分)……P−Dフラグメント、Pst…
…制限酵素Pstの切断部位、Sal……制限酵素
Salの切断部位、Bgl……制限酵素Bglの切
断部位、EcoR……制限酵素EcoRの切断部
位。
FIG. 1 shows the genetic map of plasmid pNR333, FIG. 2 shows the genetic map of plasmid pNR334, and FIG. host bacteria into which the highly drug-resistant plasmid pNR300 was inserted.
DNA amount (B) and DNA of host bacteria into which pNR333 was inserted
FIG. 4 is a diagram showing the amount (C) of each sample subjected to CsCl equilibrium density ultracentrifugation and measured by absorbance with ultraviolet light. P-A (white area)...Fragment encoding the kanamycin resistance gene (Kan), P-B
(double shaded area)...Fragment encoding the incompatibility gene (inc), P-C (hatched area)...
Fragment encoding the replication initiation gene (ori), P-D (white area between Pst cleavage site and Pst cleavage site)...P-D fragment, Pst...
...Cleaving site of restriction enzyme Pst, Sal...restriction enzyme
Sal cleavage site, Bgl...restriction enzyme Bgl cleavage site, EcoR...restriction enzyme EcoR cleavage site.
Claims (1)
pNR333又はプラスミドpNR334。 2 プラスミドpNR333及び/又はプラスミド
pNR334を含むプロテウス・ミラビリスPm171。[Claims] 1. A plasmid having the genetic map shown below.
pNR333 or plasmid pNR334. 2 Plasmid pNR333 and/or plasmid
Proteus mirabilis Pm171 containing pNR334.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56157529A JPS5860000A (en) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | Plasmid pnr333 and pnr334 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56157529A JPS5860000A (en) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | Plasmid pnr333 and pnr334 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5860000A JPS5860000A (en) | 1983-04-09 |
| JPH028713B2 true JPH028713B2 (en) | 1990-02-26 |
Family
ID=15651652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56157529A Granted JPS5860000A (en) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | Plasmid pnr333 and pnr334 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5860000A (en) |
-
1981
- 1981-10-05 JP JP56157529A patent/JPS5860000A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5860000A (en) | 1983-04-09 |
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