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JP3294288B2 - 乳酸桿菌由来の新規なプラスミドpBUL1 及びその誘導体 - Google Patents

乳酸桿菌由来の新規なプラスミドpBUL1 及びその誘導体

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JP3294288B2
JP3294288B2 JP18392291A JP18392291A JP3294288B2 JP 3294288 B2 JP3294288 B2 JP 3294288B2 JP 18392291 A JP18392291 A JP 18392291A JP 18392291 A JP18392291 A JP 18392291A JP 3294288 B2 JP3294288 B2 JP 3294288B2
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JP
Japan
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plasmid
circular double
stranded dna
pbul1
dna plasmid
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藤 喜 之 伊
々 木 泰 子 佐
々 木 隆 佐
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Meiji Co Ltd
Meiji Dairies Corp
Original Assignee
Meiji Co Ltd
Meiji Dairies Corp
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Priority to EP92905307A priority patent/EP0529088B1/en
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Priority to US08/396,126 priority patent/US5688683A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • 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
    • C12N15/746Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for lactic acid bacteria (Streptococcus; Lactococcus; Lactobacillus; Pediococcus; Enterococcus; Leuconostoc; Propionibacterium; Bifidobacterium; Sporolactobacillus)

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヨーグルト製造菌とし
てその有用性と安全性が広く認められている、Lact
obacillus delbrueckii sub
sp.bulgaricusに由来する、新規な環状二
本鎖DNAプラスミドpBUL1及びその誘導体並びに
これらのプラスミドで形質転換された微生物に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】乳酸菌
は多くの発酵食品の製造に古来用いられてきた極めて有
用な微生物である。近年になって急速に発達してきた遺
伝子組換え技術をこの乳酸菌に対して適用することが可
能になれば、その有用性を一層増大させることが期待さ
れる。実際、一部の乳酸菌、例えばLactococc
us lactis(文献1)、Streptococ
cus salivarius subsp.ther
mophilus(文献2)、Lactobacill
us plantarum(文献3)、或いはLact
obacillus casei(文献4)などでは既
にかなり効率の高い宿主・ベクター系が報告されてお
り、産業への応用の試みが行われようとしている段階で
ある。
【0003】しかしながら、ヨーグルトなどの乳製品の
製造菌として多用されているLactobacillu
s delbrueckii subsp.bulga
ricusやLactobacillus delbr
ueckii subsp.lactis(以下それぞ
れLb.bulgaricus、Lb.lactisと
略することがある)においては、数多くの研究者の尽力
にも拘らず、未だに形質転換の報告がないのが現状であ
る。いくつかの種の乳酸菌では形質転換体が得られてい
る広宿主域プラスミド、例えばpNZ12(文献5)、
pGK12(文献6)、pIL253(文献7)などの
適用も試みられたのであるが、なお上記二亜種の形質転
換は成功していない。このような状況から、上記二亜種
の宿主・ベクター系の確立が切に求められている。
【0004】また、食品製造に用いられる微生物に対し
て遺伝子組換え技術を適用するためには、その形質転換
に用いるベクターの安全性が確立されていなければなら
ない。そのようなベクターとしては、昔から食されてき
た食品中の微生物が天然に保持していて、歴史的に安全
性が確かめられているものが望ましい。一方ヨーグルト
は長い間食され、安全性が保証されている食品である。
それ故、例えば上記二亜種のようなヨーグルト中の微生
物が有するプラスミドは、食品製造用はもとより各種生
理活性物質製造用の微生物の形質転換体を創製する際に
用いるベクターとして有用である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Lb.b
ulgaricus及びLb.lactis用の宿主・
ベクター系の開発を目指し、これらの亜種が保持するプ
ラスミドの検索を行ったところ、明治乳業ヘルスサイエ
ンス研究所所有株Lb.bulgaricusM−87
8株(FERM P−11978)から約8.0kbの
長さを持ち、図1の制限酵素地図を有し、BamHI、
EcoRI、KpnI、PstI及びSalI認識部位
を有せず、1344bpのSmaI断片の塩基配列が下
記の表1で示される配列表の配列番号1で表わされるプ
ラスミドを分離するのにはじめて成功し、このプラスミ
ドをpBUL1と命名した。
【0006】
【表1】
【0007】pBUL1が担う形質は不明(crypt
ic)であったので、選択マーカーとしてエリスロマイ
シン(erythromycin;以下Emと略称する
ことがある)耐性遺伝子を連結し、形質転換を試みたと
ころ、3つの属の微生物、即ち、Bacillus s
ubtilis、Lactococcus lacti
s subsp.lactis及びLb.lactis
において前記選択マーカーを発現する形質転換株を得る
ことに成功した。これはプラスミドpBUL1(以下、
本発明プラスミドということがある)がグラム陽性菌の
中で広い宿主域を持つことを示すものである。本発明は
このような知見に基づいて完成したものである。
【0008】pBUL1の自律複製能に関与する遺伝子
は、他のプラスミドと同様に、本発明プラスミドDNA
の一部に担われていると考えられるので、本発明プラス
ミドの中で複製に関与しない領域が欠失していたり、或
いはDNAが挿入付加されたようなプラスミド誘導体
も、本発明プラスミドと同様な機能を有すると考えられ
る。例えば、後述の実施例7に記載されているように、
pBUL1から複製に関与しない領域が除去された長さ
約4kbの領域(太線部分)を含むプラスミド(図6、
図7)であれば、複製には何ら支障はない。それ故本発
明は、pBUL1そのもののみに限定されるのではな
く、これを修飾して得られる誘導体プラスミドや、マー
カー例えばEm耐性遺伝子、外来遺伝子例えばL−乳酸
脱水素酵素など他の遺伝子あるいはプロモーターやオペ
レーター等を本発明プラスミドに挿入した組換えプラス
ミドをも広く包含するものである。
【0009】本発明に係るpBUL1の誘導体プラスミ
ドとしては、例えば上記のように約4kbの複製必須領
域を含むプラスミドが挙げられ、その1例としてプラス
ミドpX3Δ18E(図6、図7)が例示される。この
プラスミドは、乳酸菌などグラム陽性細菌での複製が可
能であるだけでなく、後記する実施例9からも明らかな
ように、大腸菌での複製も可能であって、このプラスミ
ドそれ自体が当業界において希求されていた広宿主域プ
ラスミドにほかならない。またこのプラスミドは、グラ
ム陽性菌(乳酸菌)のみならずグラム陰性菌(大腸菌)
でも複製できるプラスミドであるので、グラム陽性菌と
グラム陰性菌の双方で使用できるきわめて実用性の高い
新規汎用性シャトルベクターとしても有効である。
【0010】更にまた本発明に係るpBUL1の誘導体
プラスミドの別の1例としては、上記した複製必須領
域、プラスミドpX3Δ18EのSphI−EcoRI
断片等、複製必須領域それ自体又はそれを含有するプラ
スミド断片と他のプラスミド(断片)とを結合してなる
プラスミドが挙げられる。該他のプラスミドとしては、
各種のプラスミドが広く使用できるが、その例としては
pBRシリーズ、pUCシリーズ等大腸菌由来のプラス
ミドが挙げられる。
【0011】このようにして得られた結合プラスミド
も、上記したプラスミドpX3Δ18Eの場合と同様
に、乳酸菌でも大腸菌でも複製可能であることが確認さ
れ、当業界において強く希求されていた広宿主域プラス
ミドとしてあるいはグラム陽性菌と陰性菌間でのシャト
ルベクターとして利用することが可能である。結合プラ
スミドの例としては、pBR3Δ18E1、pBR3Δ
18E2、p8X3Δ18E1、p8X3Δ18E2
(図8〜図11)等が挙げられる。
【0012】本発明に係るプラスミドpBUL1を調製
するには、まず乳酸菌の培養に用いられている液体培地
例えばLCM培地(文献8)中で、乳酸菌の通常の培養
方法及び培養条件により、Lb.bulgaricus
M−878株を培養する。次いでこれを集菌して、こ
れを乳酸菌を溶菌させる公知の方法、例えばリゾチーム
やムタノリシンなどの酵素を用いてあるいは超音波処理
によって溶菌する。得られた溶菌物からは、例えばフェ
ノール抽出及びエチジウムブロマイド存在下の塩化セシ
ウム密度勾配遠心の如き通常用いられる方法によって、
プラスミドを分離・精製することができる。また、本発
明に係る他のプラスミドであるところの、pBUL1の
誘導体プラスミドを調製するに当っても、常法にしたが
って切断、結合その他の処理をすればよい。
【0013】pBUL1に選択マーカー遺伝子を挿入し
た組換えプラスミドを導入することにより微生物を形質
転換させる方法は、対象の微生物の特性に応じて当業者
に公知の塩化カルシウム法、プロトプラスト−ポリエチ
レングリコール法、エレクトロポレーション法などの中
から最善の方法を採用すれば良く、特に限定はないが、
宿主が乳酸菌の場合は、エレクトロポレーション法が好
ましい。形質転換された株を選択するためのマーカー
は、当該分野で用いられている種々の抗生物質耐性など
の遺伝子を適宜用いれば良いが、形質転換微生物が食品
製造や医薬品製造に用いられるものであれば、安全性の
確かめられているマーカーを用いることが望ましい。そ
の他必要に応じてプロモーター等の発現制御に関与する
塩基配列を本発明プラスミドに組み込んでも良い。
【0014】このようにして得た形質転換微生物は、安
全性が高いので、常法にしたがって培養することによ
り、酵素や生理活性物質等を著量生産することができる
し、各種の食品製造においても常法どおりに使用するこ
とによって高効率で目的を達成することができる。しか
もいずれの場合においても安全性が高いので、バイオハ
ザードや有害物質の副生等をひき起こすことなく、安全
性が特に強く要望される医薬や食品の工業的製造に有利
に利用することができる。
【0015】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。
【0016】
【実施例1 (プラスミドpBUL1の調製)】脱脂粉
乳培地(10%脱脂粉乳及び0.1%酵母エキスを蒸留
水に溶かし、121℃、7分間滅菌した液体培地)を用
いて37℃で継代したLactobacillus d
elbrueckii subsp.bulgaric
us M−878株(明治乳業ヘルスサイエンス研究所
保有株;微工研寄託番号FERMP−11978;以下
M−878株と略称することがある)をLCM培地に1
%(W/V)グルコースを添加した培地(LCMG培
地)6リットルに0.5%植菌し、37℃にて15時間
静置培養した。
【0017】培養終了後、菌体を遠心分離によって集菌
し、20mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.0)で2回
洗浄した。次いで細胞を高張緩衝液(0.3Mラフィノ
ース、5mM塩化マグネシウム及び5mM塩化カルシウ
ムを含む20mMトリス緩衝液(pH7.0))480
mlに懸濁した。これにムタノリシン及びリゾチームを
各々最終濃度5μg/ml及び500μg/mlとなる
ように加え、37℃で10分間反応させた後、250m
MのEDTA(pH8.0)を54ml加えて遠心分離
にかけ、沈澱を集めた。
【0018】この沈澱に6.7%(W/V)シュークロ
ース及び25mMのEDTAを含む50mMトリス緩衝
液(pH8.0)240mlを加えて懸濁した。この後
はAndersonとMckayの方法(文献9)に従
って、SDSによる溶菌からプラスミドDNAの粗精製
までを行った。
【0019】得られた粗プラスミドDNA標品を常法
(文献10)によりRNase処理した後、エチジウム
ブロマイド存在下で塩化セシウム密度勾配遠心を行い、
精製プラスミドとして約1μgのpBUL1プラスミド
を得た。
【0020】
【実施例2 (プラスミドpBUL1の構造)】pBU
L1を市販の各種制限酵素で切断し、得られた切断片の
塩基対長をアガロースゲル電気泳動により求めた。その
結果pBUL1は図1に示される制限酵素地図を持ち、
全体の長さが約8kbである環状二本鎖DNAプラスミ
ドであることが判明した。なお、pBUL1はBamH
I、EcoRI、KpnI、PstI及びSalI認識
部位を有しない。又、SmaIで消化したときに生成す
る5つの断片のうち3番目の大きさ(1344bp)の
断片(図1中に太線で位置を示す)の塩基配列を調べた
ところ、表1の配列番号1で表わされる配列を有してい
た。
【0021】
【表1】
【0022】
【実施例3 (pBUL1への選択マーカーEm耐性遺
伝子の賦与)】まず初めに、Enterococcus
faecalis由来の接合伝達プラスミドpAMβ
1(文献11)をHhaIで切断してアガロースゲル電
気泳動にかけ、Em耐性遺伝子を含む長さ約1.1kb
の断片を含むゲルの部分を切り出した。切り出したゲル
からBI0101社のGENECLEAN DNA精製
キットを用いてDNAを単離した。得られた断片を図2
に示すような手順に従って大腸菌のpUC118プラス
ミド(宝酒造(株))に結合させて、Em耐性遺伝子を
各種制限酵素で切り出すことが出来るカセットプラスミ
ドp8Em1を作製した。
【0023】次に、約0.25μgのp8Em1をXb
aIで切断し、pBUL1約0.025μgをXbaI
で切断したものとライゲーション反応させた。ライゲー
ション反応後の反応液の半分量をChangらの方法
(文献12)でBacillus subtilis
207−25株(文献13)の形質転換に用いた。形質
転換を行った内の3分の1量を、25μg/mlのエリ
スロマイシンを含むDM3培地プレート上に塗布し、3
7℃で2日間培養してEm耐性の形質転換株を得た。
【0024】得られた形質転換株よりプラスミドを調製
し、その制限酵素切断パターンを解析した。XbaIで
結合した場合、解析した9株中5株が図3のA、2株が
図3のBに示される制限酵素地図を有するプラスミドを
含有していた。図3のAのプラスミドをpX3、図3の
BのプラスミドをpX4と命名した。
【0025】以上のp8Em1プラスミド、pBUL1
及びXbaIを用いてBacillus subtil
is 207−25株を形質転換したのと同様の実験
を、制限酵素としてScaIを用いて行ったところ、同
じくEm耐性の形質転換株が得られた。この形質転換株
のうち、プラスミドを解析した6株中5株が図3のC、
1株が図3のDで表される制限酵素地図を有するプラス
ミドを含有していた。これらのプラスミドをそれぞれp
S3及びpS4と命名した。
【0026】以上示したように、pBUL1にpAMβ
1由来のEm耐性遺伝子(長さ約1.1kb)を賦与し
た組換えプラスミドpX3、pX4、pS3及びpS4
(いずれも長さ約9.1kb)を得ることが出来た。ま
た、pBUL1は枯草菌中でプラスミドレプリコンとし
て機能することが可能であることも示された。
【0027】
【実施例4 (Lactococcus lactis
subsp.lactisの形質転換)】Lacto
coccus lactis subsp.lacti
s(以下、Lc.lactisと略称することがある)
IL1403株(フランスINRAのAlain Ch
opin博士より分与)を用い、これにEm耐性遺伝子
が組み込まれたpBUL1を導入することにより、Em
耐性を示すLc.lactisの形質転換株を得ること
に成功した。詳細を以下に記載する。
【0028】実施例3で得られた形質転換枯草菌から、
pBUL1にEm耐性遺伝子が組み込まれた組換えプラ
スミドpX3等を、文献15の方法に従って調製した。
【0029】次いでpX3を文献1の方法に従って、L
c.lactis IL1403株へ導入した。形質転
換株は25μg/mlのEmを含むBL寒天培地(栄研
化学)プレート上で選択して得た。
【0030】これらの形質転換株をLCMG培地で培養
した菌体よりAndersonらの方法(文献9)によ
りプラスミドを調製した。得られたプラスミドの制限酵
素認識部位を調べたところ、形質転換に用いたプラスミ
ドと同じ制限酵素認識部位を有していた。このことか
ら、pBUL1は枯草菌の他Lc.lactis中でも
プラスミドレプリコンとして機能することが可能である
ことが示された。
【0031】
【実施例5 (Lactobacillu
s delbrueckii subsp.lacti
sの形質転換)】実施例4で得られたLactococ
cus lactis subsp.lactisIL
1403株の形質転換株よりpX3及びpX4プラスミ
ドを調製し、これらを用いてLb.lactis AT
CC12315株及びM−908株(明治乳業ヘルスサ
イエンス研究所保有株)をエレクトロポレーション法で
形質転換した。産業上の有用性の高いLactobac
illus delbrueckii種は、多くの研究
者の研究にも拘らず、今まで形質転換の報告がなかった
が、本発明プラスミドを用いることにより、以下に示す
ようにLb.lactisで初めて成功することが出来
た。
【0032】脱脂粉乳培地で継代したLb.lacti
s ATCC12315株又はM−908株をLCMG
培地に2%接種し、42℃で2時間培養後、集菌・洗浄
した後、EP緩衝液(0.4Mシュークロース、1mM
塩化マグネシウム、7mM燐酸二水素カリウム;pH
7.4)にOD660=4.0となるように懸濁し氷冷し
た。菌懸濁液0.8mlをキュベットに入れ、約0.1
〜2μgのpX3又はpX4プラスミドを加え、Gen
e Pulser(Bio−Rad社)によって25μ
F、2.5kVのパルスを印加した。
【0033】印加後、直ちに発現培地(0.2Mラフィ
ノース、5mM塩化マグネシウム及び1%ラクトースを
添加したLCMG培地)4mlに懸濁し、37℃で4時
間静置培養した。その培養液全量を適当量づつプレート
に分注し、Em25μg/mlを添加したBL寒天培地
(滅菌後、50℃に保持)10〜15mlを加えて混釈
し、固化後GasPak嫌気培養システム(Beckt
on−Dickinson社)で37℃で2〜4日間培
養し、形質転換株を選択した。この方法で、1μgプラ
スミドDNA当たり約10〜100株の形質転換株が得
られた。
【0034】この様にして得られたEm耐クローンは、
強いEm耐性(>1mg/ml)を示し、かつ、pX3
又はpX4と同じ制限酵素地図を持つプラスミドを保持
していたことにより、形質転換株であることが確認され
た。更にこれらの形質転換株から得られたpX3又はp
X4プラスミドDNAを用いると、Lb.lactis
ATCC 12315株での形質転換頻度が約10倍
上昇した。
【0035】現在までのところ、上記と同じ条件では、
公知のpGK12やpIL253など他のプラスミドD
NA(0.1〜1μg)を用いてもLb.lactis
の形質転換体は得られておらず、Lb.lactisの
ベクターとして、本発明のpBUL1が有用であること
は明らかである。
【0036】
【実施例6 (L−乳酸脱水素酵素遺伝子
を組み込んだpBUL1のLb.lactisへの導入
と形質発現)】乳酸球菌Streptococcus
salivarius subsp.thermoph
ilus M−192株(明治乳業ヘルスサイエンス研
究所保有株)由来のL−乳酸脱水素酵素をコードする遺
伝子(特願平2−45976参照;以下、ST−LDH
という)を含む制限酵素SspI断片(約1.2kb)
を、pUC118のSmaI認識部位に挿入することに
より、図4のA及び図4のBに示されるような組換えプ
ラスミドpU8ST8及びpU8ST9を作製した。
【0037】これらの組換えプラスミドをBamHIと
KpnIとで切断してアガロースゲル電気泳動にかけ、
ST−LDHを含むDNA断片が含まれる部分を切り出
し、次いでBI0101社のGENECLEAN DN
A精製キットを用いて単離することにより、約0.02
μgのDNAを得た。このDNAと実施例3で得られた
pX3及びpX4を約0.3μgをBamHIとKpn
Iとで切断したものとをライゲーションさせた。この反
応液を用いてLc.lactis IL1403株の形
質転換を行ったところ、図5に示されるようなプラスミ
ドを保持する形質転換株が得られた。これらのプラスミ
ドを、それぞれpXL38、pXL39、pXL48及
びpXL49と命名した。
【0038】これらのプラスミドを文献9の方法で調製
し、実施例5で示したのと同じ方法でLactobac
illus delbrueckii subsp.l
actis ATCC12315株への形質転換に用い
た。その結果、Em耐性を示す形質転換株が得られた
が、これらは導入したプラスミドと同じ制限酵素地図を
有するプラスミドを保持していた。
【0039】これらの形質転換株を脱脂粉乳培地で培養
し、培養液を蒸留水で希釈した後、その遠心上清中の乳
酸を乳酸測定キット(FキットL−乳酸;ベーリンガー
社)で測定したところ、本宿主菌が本来は全く生産しな
いL−乳酸がD−乳酸とほぼ等量検出された。
【0040】更に、形質転換株を破砕してその細胞抽出
液を調べたところ、本宿主菌で検出されないL−乳酸脱
水素酵素活性が検出された。このL−乳酸脱水素酵素を
精製してN末端アミノ酸を調べたところ、ST−LDH
と同じであった。以上の結果から、pBUL1をレプリ
コンとしてLb.lactisに異種遺伝子を発現させ
ることが可能であることが示された。
【0041】
【実施例7】(pBUL1の複製に必要な領域のデリー
ション法による推定) pX3をBamHIおよびKpnIで切断し、キロシー
クエンス用DNAデリーションキット(宝酒造(株))
を用いて、図6に示した方向への欠失を行なった。反応
液を実施例4と同様に、Lc.lactis IL14
03株へ形質転換し、25μg/mlのEmで選択し
た。Em耐性を示す形質転換株が保持しているプラスミ
ドを調製して、その制限酵素認識部位を調べたところ、
最短のもので図6に示された位置、ScaIより時計回
りにおよそ1100bp、NdeIより反時計回りに
よそ450bpの位置までの欠失体が得られた。これを
pX3Δ18と命名した。このように得られたpX3Δ
18をPstIと、さらにBglII、SPhI、Eco
47IIIのいずれかで切断後、自己環化ライゲーション
を行なった反応液を実施例4と同様に、Lc.lact
is IL1403株へ形質転換、選択した結果、いず
れもが予想どおりの制限酵素地図を持つプラスミドを有
していた。図6及び図7においてpX3Δ18Eとして
示されているプラスミド(Eco47IIIで切断後環化
したもの)はその中で最短のものであり、pBUL1の
複製に必要な領域はpX3Δ18Eの約4kbの領域に
含まれていることが判明した。
【0042】
【実施例8 (pX3Δ18Eプラスミドと大腸菌プラ
スミドとの結合によるシャトルベクターの作製)】実施
例7において得られたpX3Δ18EプラスミドをL
c.lactisIL1403の形質転換株より文献9
の方法にしたがって調製した。得られたpX3Δ18E
をマルチクローニングサイト中のSphIで切断し、大
腸菌プラスミドpBR322(宝酒造(株))あるいは
pUC118をそれぞれSphIで切断したものとライ
ゲーションを行なった後、反応液を大腸菌TG1株〔Δ
(lac−pro)supE thi hsdD5/F
traD36 proA+B+ lacIq lac
ZΔM15〕(アマシャム社)に、周知の方法である塩
化カルシウム法により形質転換した。Em 500μg
/mlで選択した形質転換株は、図8〜図11に示され
るように、pX3Δ18EプラスミドとpBR322あ
るいはpUC118が結合したプラスミドを有していた
(pBR3Δ18E1、pBR3Δ18E2;p8X3
Δ18E1、p8X3Δ18E2)。
【0043】これら形質転換株は、大腸菌pBR322
およびpUC118プラスミドに由来するアンピシリン
耐性(50μg/ml)も有していた。また、大腸菌よ
り分離精製したこれらの組換えプラスミドを実施例4と
同様に、Lc.lactisIL1403株へ形質転換
し、25μg/mlのEmで選択した結果、Em耐性を
示す形質転換株が得られた。形質転換株が保持している
プラスミドを調製して、その制限酵素認識部位を調べた
ところ、大腸菌より調製した物と同じ制限酵素地図を有
していた。以上により、pBUL1の誘導体の一つであ
るpX3Δ18Eは、大腸菌プラスミドと結合させるこ
とにより、大腸菌をアンピシリンおよびEmで、また乳
酸球菌をEmでそれぞれ選択可能なシャトルベクターと
して利用できることが判明し、pBUL1の有用性が示
された。
【0044】
【実施例9 (pX3Δ18Eプラスミドの大腸菌での
複製)】実施例7において得られたpX3Δ18Eプラ
スミドをLc.lactisIL1403の形質転換株
より文献9の方法にしたがって調製し、実施例8と同様
な方法で大腸菌TG1株への形質転換を行なった。得ら
れたEm耐性(Em500μg/ml)形質転換株は、
形質転換に使用したpX3Δ18Eと同じ制限酵素地図
を持つプラスミドを有していた。以上によりpBUL1
の誘導体の一つであるpX3Δ18Eは、大腸菌中でも
プラスミドとして複製可能、かつpX3Δ18Eを保持
する大腸菌をEm耐性で選択可能であり、グラム陽性菌
・陰性菌間でのシャトルベクターとして利用できること
が判明し、pBUL1の有用性が示された。
【0045】
【引用文献】
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礎講座8、遺伝子工学第6章枯草菌、pp.168−2
15。
【0046】
【発明の効果】Lactobacillus delb
rueckii亜種において自律複製可能なプラスミド
の存在は今まで知られておらず、本発明者らが初めて見
い出したものである。また、本発明プラスミドをレプリ
コンとして用いることによりLb.lactisの形質
転換が初めて可能となった。それ故、本発明プラスミド
に種々の遺伝子を組み込んで、Lactobacill
us delbrueckii亜種に導入し、有用な形
質、例えば高い乳糖資化能や改善された乳蛋白質分解活
性等を有する改良種を創製することが期待される。また
本発明によればシャトルベクターでもある広宿主域プラ
スミドも提供することができるので、更に有効性が高ま
る。
【0047】また、本発明プラスミドはヨーグルト中に
存在するLb.bulgaricusの一株から分離さ
れたものであるから、歴史的に安全性が確かめられてい
るものであって、しかもLactobacillus
delbrueckii亜種のみならず、Bacill
us属やLactococcus属などの食品工業等に
おいて重要な菌種をも形質転換させる能力を有している
ことから、種々の食品製造のほか、酵素や各種生理活性
物質製造用等の微生物の育種にも利用することが期待さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】pBUL1の制限酵素地図である。各制限酵素
の認識部位をBglIIを基準として、kb単位で示し
た。BamHI、EcoRI、KpnI、PstI及び
SalI認識部位は存在しない。なおpBUL1の構造
の中で配列番号1に示される塩基配列に該当する個所
(SmaI断片のうち、3番目の大きさのもの)を太線
で示す。
【図2】エリスロマイシン耐性カセットプラスミドp8
Em1の構築手順を示したものである。図中ΔはpUC
118由来のマルチクローニングサイトを示す。
【図3】pBUL1誘導体である、pX3、pX4、p
S3及びpS4の制限酵素地図である(これらのプラス
ミドはいずれも環状であるが、BglIIを基準として
直線状にして示した)。図中細線はpBUL1の配列
を、太線はpAMβ1由来のエリスロマイシン耐性遺伝
子を示す。
【図4】プラスミドpU8ST8及びpU8ST9の制
限酵素地図である。図中の点線矢印はStreptoc
occus salivarius subsp.th
ermophilus M−192株のL−乳酸脱水素
酵素(ST−LDH)遺伝子を示す。
【図5】プラスミドpXL38、pXL39、pXL4
8及びpXL49の制限酵素地図を表す(なおこれらは
いずれも環状であるが、BglIIを基準として直線状
にして示した)。図中細線はpBUL1の配列を、太線
はpAMβ1由来のエリスロマイシン耐性遺伝子、点線
矢印はST−LDH遺伝子を示す。
【図6】デリーション法によるpBUL1の複製必須領
域(太線)の推定過程を示した図である。
【図7】pBUL1の複製必須領域(太線)を含有する
pX3Δ18Eプラスミドの制限酵素地図である。
【図8】pX3Δ18Eプラスミドと大腸菌プラスミド
(pBR322)との結合によるpBR3Δ18E1プ
ラスミドの制限酵素地図である。
【図9】同じくpBR3Δ18E2プラスミドの制限酵
素地図である。
【図10】pX3Δ18Eプラスミドと大腸菌プラスミ
ド(pUC118)との結合によるp8X3Δ18E1
プラスミドの制限酵素地図である。
【図11】同じくp8X3Δ18E2プラスミドの制限
酵素地図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12R 1:225) (C12N 1/21 (C12N 1/21 C12R 1:125) C12R 1:125) 1:225) (C12N 15/09 C12N 15/00 ZNAA C12R 1:225) C12R 1:225) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 15/00 - 15/09 BIOSIS/WPI(DIALOG)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の性質を有し、下図1に示す制限酵
    素地図を有する環状二本鎖DNAプラスミドpBUL
    1。 (a)約8.0kbの長さを持つ。 (b)BamHI、EcoRI、KpnI、PstI及
    びSalI認識部位を有しない。 (c)下図1に示すScaI認識部位から時計回りに約
    1.1kbp離れ、NdeI認識部位から反時計回りに
    約0.45kbp離れた部位とEco47III認識部
    位との間の約4kbpの領域に複製領域を含んでいる。 (d)下図1の太線部分の1344bpのSmaI断片
    の塩基配列が配列番号1で表される。 (e)ラクトバチルス・デルブリュッキー・サブスピー
    シーズ・ブルガリクス(Lactobacillus
    delbrueckii subsp.bulgari
    cus)M−878株由来である。 【図1】
  2. 【請求項2】 請求項1の環状二本鎖DNAプラスミド
    pBUL1を含有し、寄託番号FERM P−1197
    8として寄託されているラクトバチルス・デルブリュッ
    キー・サブスピーシーズ・ブルカリクス(Lactob
    acillus delbrueckii subs
    p.bulgaricus)M−878株。
  3. 【請求項3】 請求項1の環状二本鎖DNAプラスミド
    に選択マーカーが組み込まれてなる環状二本鎖DNAプ
    ラスミド。
  4. 【請求項4】 選択マーカーがpAMβ1由来のエリス
    ロマイシン耐性遺伝子である請求項3の環状二本鎖DN
    Aプラスミド。
  5. 【請求項5】 請求項3又は請求項4の環状二本鎖DN
    Aプラスミドに外来遺伝子が組み込まれてなる環状二本
    鎖DNAプラスミド。
  6. 【請求項6】 外来遺伝子がストレプトコッカス・サリ
    バリウス・サブスピーシーズ・サーモフィラス(Str
    eptococcus salivarius sub
    sp.thermophilus)由来のL−乳酸脱水
    素酵素遺伝子である請求項3の環状二本鎖DNAプラス
    ミド。
  7. 【請求項7】 請求項5〜請求項6のいずれか1項の環
    状二本鎖DNAプラスミドを宿主微生物に導入してなる
    形質転換微生物。
  8. 【請求項8】 形質転換微生物が、バチルス・ズブチリ
    ス(Bacillus subtilis)、ラクトコ
    ッカス・ラクチス・サブスピーシーズ・ラクチス(La
    ctococcus lactis subsp.la
    ctis)及び/又はラクトバチルス・デルブリュッキ
    ー・サブスピーシーズ・ラクチス(Lactobaci
    llus delbrueckii subsp.la
    ctis)である請求項の形質転換微生物。
  9. 【請求項9】 図1で示される環状二本鎖DNAプラス
    ミドpBUL1のScaI認識部位から時計回りに約
    1.1kp離れ、NdeI認識部位から反時計回りに約
    0.45kbp離れた部位とEco47III認識部位
    との間(下図2(図7と同じ)の太線部分)の約4kb
    pの領域(ここに複製領域を含む)およびpAMβ1由
    来のエリスロマイシン耐性遺伝子を含み、下図2に示す
    制限酵素地図を有する環状二本鎖DNAプラスミドpX
    3Δ18E。 【図2】
  10. 【請求項10】 請求項9のプラスミドpX3Δ18E
    と大腸菌由来のプラスミド断片とを結合してなるシャト
    ルベクターとしても利用可能なプラスミド。
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