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JP2014161284A - Mutant microorganism and useful substance production method using the same - Google Patents

Mutant microorganism and useful substance production method using the same Download PDF

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JP2014161284A JP2013035775A JP2013035775A JP2014161284A JP 2014161284 A JP2014161284 A JP 2014161284A JP 2013035775 A JP2013035775 A JP 2013035775A JP 2013035775 A JP2013035775 A JP 2013035775A JP 2014161284 A JP2014161284 A JP 2014161284A
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Abstract

【課題】有用物質を効率よく分泌生産することができる微生物的方法の提供。
【解決手段】EndoAが不活性化され、且つ目的遺伝子産物をコードする遺伝子が導入されており、該遺伝子の上流に分泌シグナルペプチド領域が連結されている変異バチルス属細菌。
【選択図】なし
Provided is a microbial method capable of efficiently producing secreted useful substances.
A mutant Bacillus bacterium in which EndoA is inactivated, a gene encoding a target gene product is introduced, and a secretory signal peptide region is linked upstream of the gene.
[Selection figure] None

Description

本発明は、物質生産能の高い変異微生物、及び当該微生物を用いた有用物質の生産方法に関する。   The present invention relates to a mutant microorganism having a high substance-producing ability and a method for producing a useful substance using the microorganism.

微生物による有用物質の工業的生産は、食品、医薬品、洗剤、化粧品等の日用品、各種化成品等、幅広い分野にわたって行われている。微生物により生産される有用物質の種類も、アルコール飲料や味噌、醤油等の食品類、アミノ酸、有機酸、核酸関連物質、抗生物質、糖質、脂質、タンパク質等、多岐にわたっている。微生物を用いた有用物質の工業的生産における一つの重要課題として、生産性の向上が挙げられる。   Industrial production of useful substances by microorganisms is carried out in a wide range of fields such as daily necessities such as foods, pharmaceuticals, detergents, cosmetics, and various chemical products. There are various types of useful substances produced by microorganisms such as foods such as alcoholic beverages, miso and soy sauce, amino acids, organic acids, nucleic acid-related substances, antibiotics, carbohydrates, lipids, proteins, and the like. One important issue in industrial production of useful substances using microorganisms is improvement of productivity.

従来、突然変異等の遺伝学的手法による有用物質生産菌の開発が行われていた。さらに近年では、産業的に有用な微生物のゲノム情報の解読、及び解読したゲノム情報に基づいた遺伝子工学的手法による有用物質生産菌の開発が行われている。これまでにゲノム情報の公開されている有用微生物の1つに、枯草菌Bacillus subtilis Marburg No.168が挙げられる(非特許文献1)。   In the past, useful substance-producing bacteria have been developed by genetic techniques such as mutation. Furthermore, in recent years, the genome information of industrially useful microorganisms has been decoded, and useful substance-producing bacteria have been developed by genetic engineering techniques based on the decoded genome information. Bacillus subtilis Marburg No. 168 is one of useful microorganisms whose genome information has been disclosed so far (Non-patent Document 1).

たとえば枯草菌において、Bacillus sp.KSM64株由来のセルラーゼ遺伝子を導入したpAMα1由来のプラスミドを形質転換することにより、高いセルラーゼ生産性が得られることが知られている(特許文献1)。   For example, it is known that high cellulase productivity can be obtained by transforming a plasmid derived from pAMα1 into which a cellulase gene derived from Bacillus sp. KSM64 is introduced in Bacillus subtilis (Patent Document 1).

細胞内におけるタンパク質又はペプチドの合成は、リボソームにおいて行われる。リボソームを構成するrRNAは、エンドリボヌクレアーゼの1種であるRNaseによりプロセシングや分解を制御されている。大腸菌では、rng遺伝子にコードされるRNaseGが16SrRNAの5’−末端プロセッシングを行っており、またrne遺伝子にコードされるRNaseEが5SRNAの成熟に関わっている(特許文献2)。さらに特許文献2には、RNaseGを欠損した大腸菌株に、該欠損株が過剰発現するポリペプチドをコードする遺伝子の5’−非翻訳領域に目的タンパク質をコードする遺伝子を連結した配列を含む発現ベクターを導入することにより、mRNA安定性を向上させて該目的タンパク質の生産性を向上させる方法が開示されている。枯草菌については、胞子形成初期においてsigH遺伝子に依存するRNaseにより特異的にrRNAが分解されることが示唆されている(非特許文献2)。   Intracellular protein or peptide synthesis takes place in the ribosome. Processing and degradation of rRNA constituting the ribosome are controlled by RNase, which is a kind of endoribonuclease. In Escherichia coli, RNaseG encoded by the rng gene performs 5'-end processing of 16S rRNA, and RNaseE encoded by the rne gene is involved in 5SRNA maturation (Patent Document 2). Furthermore, Patent Document 2 discloses an expression vector comprising a sequence in which a gene encoding a target protein is linked to a 5′-untranslated region of a gene encoding a polypeptide overexpressed in an E. coli strain deficient in RNaseG. A method for improving the productivity of the target protein by introducing mRNA is disclosed. Regarding Bacillus subtilis, it is suggested that rRNA is specifically degraded by RNase that depends on the sigH gene in the early stage of sporulation (Non-patent Document 2).

RNaseファミリーの1種であるEndoAは、過剰発現すると枯草菌に毒性を及ぼす酵素である。枯草菌におけるEndoAは、大腸菌においてmRNAを不活性化するエンドリボヌクレアーゼであるMazF/PemKファミリーに相当すると考えられている。EndoAはydcE遺伝子のみにコードされ、ydcD遺伝子によりその活性を抑制される(非特許文献3)。非特許文献3の著者らは、EndoAをコードする遺伝子をndoA遺伝子とすることを提唱した。   EndoA, a member of the RNase family, is an enzyme that is toxic to Bacillus subtilis when overexpressed. EndoA in Bacillus subtilis is considered to correspond to the MazF / PemK family, which is an endoribonuclease that inactivates mRNA in E. coli. EndoA is encoded only by the ydcE gene and its activity is suppressed by the ydcD gene (Non-patent Document 3). The authors of Non-Patent Document 3 proposed that the gene encoding EndoA be the ndoA gene.

特開2001−69986号公報JP 2001-69986 A 特開2002−238576号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-238576

Nature, 1997, 390:249-256Nature, 1997, 390: 249-256 第6回ゲノム微生物学会年会要旨集(2012年)p85, 2P-286th Annual Meeting of the Genomic Microbiology (2012) p85, 2P-28 Molecular Microbiology, 2005, 56(5):1139-1148Molecular Microbiology, 2005, 56 (5): 1139-1148

本発明は、有用物質の生産能の高い変異微生物、及び当該微生物を用いた有用物質の生産方法に関する。   The present invention relates to a mutant microorganism having a high ability to produce a useful substance, and a method for producing a useful substance using the microorganism.

枯草菌においては、対数増殖期にはタンパク質合成を活発に行う70Sリボゾームが形成されるが、胞子形成期には、70Sリボソームが2つ結合したダイマーリボソームが形成されるとともに、rRNAの分解が起こることが知られている。本発明者らは、ndoA遺伝子を欠損した枯草菌株では、胞子形成初期においてダイマーリボソームが形成されるがrRNAの分解が抑制されることから、ndoAがコードするRNaseがrRNAの分解に関与していることを見出した(日本遺伝学会第84回大会 プログラム・予稿集〔発行日:2012年8月31日〕)。また本発明者らは、ndoA遺伝子欠損枯草菌変異株が、タンパク質又はペプチドの生産能が高いことを見出した。これらの知見に基づき、本発明者らは、EndoAが不活性化したバチルス菌株により、タンパク質やポリペプチド等の有用物質を効率よく分泌生産することが可能であることを見出し、本発明を完成した。   In Bacillus subtilis, 70S ribosomes that actively synthesize proteins are formed in the logarithmic growth phase, but in the sporulation phase, dimer ribosomes in which two 70S ribosomes are combined are formed and rRNA degradation occurs. It is known. In the Bacillus subtilis strain lacking the ndoA gene, dimer ribosomes are formed at the early stage of sporulation, but rRNA degradation is suppressed. Therefore, RNase encoded by ndoA is involved in rRNA degradation. (The 84th Annual Meeting of the Genetics Society of Japan, Proceedings [Published: August 31, 2012]) The present inventors have also found that an ndoA gene-deficient Bacillus subtilis mutant has a high ability to produce a protein or peptide. Based on these findings, the present inventors have found that EndoA-inactivated Bacillus strains can efficiently secrete and produce useful substances such as proteins and polypeptides, and have completed the present invention. .

すなわち本発明は、EndAが不活性化され、且つ異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドをコードする遺伝子を含むベクターが導入されているか、又は異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドをコードする遺伝子がゲノム中に導入されており、該異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドをコードする遺伝子の上流に分泌シグナルペプチド領域が連結されている、変異バチルス属細菌を提供する。
また本発明は、上記変異バチルス属細菌を培養することを含む、タンパク質、ペプチド又はポリペプチドの生産方法を提供する。
That is, in the present invention, EndA is inactivated and a vector containing a gene encoding a heterologous protein, peptide or polypeptide is introduced, or a gene encoding a heterologous protein, peptide or polypeptide is introduced into the genome. And a mutant Bacillus bacterium, wherein a secretory signal peptide region is linked upstream of the gene encoding the heterologous protein, peptide or polypeptide.
The present invention also provides a method for producing a protein, peptide or polypeptide, comprising culturing the mutant Bacillus bacterium.

本発明の変異バチルス属細菌は、タンパク質やポリペプチド等の有用物質を高生産することができる。当該変異バチルス属細菌を用いることにより、有用物質を効率よく生産することができる。さらに、本発明の変異バチルス属細菌によれば、生産した有用物質が菌体外に分泌されるため、より効率のよい有用物質生産が可能になる。   The mutant Bacillus bacterium of the present invention can produce highly useful substances such as proteins and polypeptides. By using the mutant genus Bacillus, a useful substance can be produced efficiently. Furthermore, according to the bacterium belonging to the genus Bacillus of the present invention, the produced useful substance is secreted to the outside of the cell body, so that more efficient useful substance production can be achieved.

SOE−PCRによる遺伝子欠失用DNA断片の調製、及び当該DNA断片を用いた標的遺伝子欠失の手順の模式図。The schematic diagram of the preparation of the DNA fragment for gene deletion by SOE-PCR, and the procedure of the target gene deletion using the said DNA fragment.

本明細書において、「アミノ酸残基」とは、タンパク質を構成する20種のアミノ酸残基、アラニン(Ala又はA)、アルギニン(Arg又はR)、アスパラギン(Asn又はN)、アスパラギン酸(Asp又はD)、システイン(Cys又はC)、グルタミン(Gln又はQ)、グルタミン酸(Glu又はE)、グリシン(Gly又はG)、ヒスチジン(His又はH)、イソロイシン(Ile又はI)、ロイシン(Leu又はL)、リシン(Lys又はK)、メチオニン(Met又はM)、フェニルアラニン(Phe又はF)、プロリン(Pro又はP)、セリン(Ser又はS)、トレオニン(Thr又はT)、トリプトファン(Trp又はW)、チロシン(Tyr又はY)及びバリン(Val又はV)を指す。   In the present specification, the “amino acid residue” means 20 kinds of amino acid residues constituting a protein, alanine (Ala or A), arginine (Arg or R), asparagine (Asn or N), aspartic acid (Asp or D), cysteine (Cys or C), glutamine (Gln or Q), glutamic acid (Glu or E), glycine (Gly or G), histidine (His or H), isoleucine (Ile or I), leucine (Leu or L) ), Lysine (Lys or K), methionine (Met or M), phenylalanine (Phe or F), proline (Pro or P), serine (Ser or S), threonine (Thr or T), tryptophan (Trp or W) , Tyrosine (Tyr or Y) and valine (Val or V).

本明細書において、ヌクレオチド配列に関する「塩基」とは、通常DNA又はRNAを構成する塩基である、アデニン(A)、チミン(T)又はウラシル(U)、グアニン(G)及びシトシン(C)を指す。   In the present specification, the “base” relating to the nucleotide sequence refers to a base that usually constitutes DNA or RNA, adenine (A), thymine (T) or uracil (U), guanine (G), and cytosine (C). Point to.

本明細書において、アミノ酸配列間又はヌクレオチド配列間の「同一性」とは、2つのアミノ酸配列又はヌクレオチド配列を同一性が最大となるように整列(アラインメント)したときに、両方の配列において同一のアミノ酸残基又は塩基が存在する位置の数の、全アミノ酸残基数又は全塩基数に対する割合(%)をいう。より詳細には、アミノ酸配列又はヌクレオチド配列間の「同一性」は、リップマン−パーソン法(Lipman−Pearson法;Science,227,1435,(1985))によって計算され、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx−Win(Ver.5.1.1;ソフトウェア開発)のホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、Unit size to compare(ktup)を2として解析を行なうことにより算出することができる。   As used herein, “identity” between amino acid sequences or nucleotide sequences means that two amino acid sequences or nucleotide sequences are identical in both sequences when they are aligned (aligned) for maximum identity. The ratio (%) of the number of amino acid residues or bases to the total number of amino acid residues or the total number of bases. More specifically, the “identity” between amino acid sequences or nucleotide sequences is calculated by the Lippman-Pearson method (Lipman-Pearson method; Science, 227, 1435, (1985)), and genetic information processing software Genetyx-Win ( Using the homology analysis program of Ver.5.1.1 (software development), the unit size to compare (ktup) is set to 2 for the calculation.

本明細書において、別途限定がない限り、遺伝子の「上流」とは、各操作工程において対象となる遺伝子の開始コドンの5'側に続く領域を指し、一方、遺伝子の「下流」とは各操作工程において対象となる遺伝子の終止コドンの3'側に続く領域を指す。本明細書における遺伝子の「上流」及び「下流」とは、別途限定がない限り、複製開始点からの位置を基準とした領域を指すものではない。   In the present specification, unless otherwise limited, “upstream” of a gene refers to a region continuing 5 ′ of the start codon of the gene of interest in each operation step, whereas “downstream” of a gene It refers to the region that continues 3 'of the stop codon of the gene of interest in the manipulation process. In the present specification, “upstream” and “downstream” of a gene do not refer to a region based on the position from the replication start point unless otherwise limited.

本明細書において、EndoAは、配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドであり得る。また、本明細書におけるEndoAには、配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、且つrRNA分解活性を有するエンドリボヌクレアーゼであるポリペプチドが包含され得る。配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列としては、配列番号2で示されるアミノ酸配列と少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%、さらにより好ましくは少なくとも98%、なお好ましくは少なくとも98%、さらになお好ましくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列が挙げられる。   In the present specification, EndoA can be a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. In addition, EndoA in the present specification can include a polypeptide that is an endoribonuclease having an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having rRNA degrading activity. The amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is at least 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 90%, still more preferable with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Includes amino acid sequences having at least 95% identity, even more preferably at least 98%, still more preferably at least 98%, even more preferably at least 99%.

配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、Genbank: NP_388347で示される枯草菌エンドリボヌクレアーゼEndoAを表す。枯草菌EndoAは、配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなる枯草菌ndoA遺伝子(Genbank: AL009126 REGION: 518943..519290)にコードされるタンパク質である。枯草菌EndoAは、胞子形成初期にrRNA分解活性を有することが示唆されている(非特許文献2)。枯草菌においては、対数増殖期にはタンパク質合成を活発に行う70Sリボゾームが形成されるが、胞子形成期には、70Sリボソームが2つ結合したダイマーリボソームが形成されるとともに、rRNAの分解が起こる。従って、枯草菌を通常の条件で培養した場合、菌が胞子形成期に移行する培養後期にはリボソームの活性が低下し、菌のタンパク質生産性は低くなる。しかし、菌のEndoAを不活性化することにより、リボソーム分解が抑制されるので、培養後期においてもリボソーム活性が維持され、菌のタンパク質の生産能を維持することができる。結果として、菌のEndoAを不活性化させることにより、当該菌のタンパク質やポリペプチド等の生産性を向上させることができる。   The polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 represents Bacillus subtilis endoribonuclease EndoA represented by Genbank: NP_388347. Bacillus subtilis EndoA is a protein encoded by the Bacillus subtilis ndoA gene (Genbank: AL009126 REGION: 518943..519290) consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has been suggested that Bacillus subtilis EndoA has rRNA degradation activity in the early stage of sporulation (Non-patent Document 2). In Bacillus subtilis, 70S ribosomes that actively synthesize proteins are formed in the logarithmic growth phase, but in the sporulation phase, dimer ribosomes in which two 70S ribosomes are combined are formed and rRNA degradation occurs. . Therefore, when Bacillus subtilis is cultured under normal conditions, the activity of ribosomes decreases at the later stage of culture when the bacteria enter the spore formation stage, and the protein productivity of the bacteria decreases. However, inactivation of fungal EndoA suppresses ribosome degradation, so that the ribosome activity is maintained even in the later stage of culture, and the protein production ability of the fungus can be maintained. As a result, the productivity of the bacteria such as proteins and polypeptides can be improved by inactivating the bacterial EndoA.

従って、本発明の変異バチルス(Bacillus)属細菌は、EndoAが不活性化されていることにより物質生産能が向上した変異バチルス属細菌である。一実施形態において、本発明の変異バチルス属細菌は、天然の突然変異によりEndoAが不活性化されたバチルス属細菌変異株を包含し得る。別の実施形態において、本発明の変異バチルス属細菌は、人工的な改変によりEndoAが不活性化されたバチルス属細菌変異株を包含し得る。好ましくは、本発明の変異バチルス属細菌は、人工的な改変によりEndoAが不活性化されたバチルス属細菌変異株である。   Therefore, the mutant Bacillus genus bacterium of the present invention is a mutated Bacillus bacterium having improved substance production ability due to the inactivation of EndoA. In one embodiment, the mutant Bacillus bacterium of the present invention may include a Bacillus bacterium mutant in which EndoA is inactivated by a natural mutation. In another embodiment, the mutant Bacillus bacterium of the present invention may include a Bacillus bacterium mutant in which EndoA is inactivated by artificial modification. Preferably, the mutant Bacillus bacterium of the present invention is a Bacillus bacterium mutant in which EndoA is inactivated by artificial modification.

本発明の変異バチルス属細菌の親株となるバチルス属細菌としては、バチルス属に属する細菌、例えば、枯草菌(Bacillus subtilis)、Bacillus cereus、Bacillus coagulans、Bacillus clausii、Bacillus circulans、Bacillus licheniformis、Paenibacillus sp.等が挙げられる。本発明の変異バチルス属細菌を人工的な改変により作製する場合、親株としては、野生株の全ゲノム情報が明らかにされている点、遺伝子工学やゲノム工学技術が確立されている点、及びタンパク質を菌体外に分泌生産させる能力を有する点から、枯草菌の野生株(168株)及びその変異株を用いることが好ましい。当該親株を、EndoAを不活性化させるように改変することにより、本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。   Examples of the Bacillus genus that is the parent strain of the mutant Bacillus bacterium of the present invention include bacteria belonging to the genus Bacillus, such as Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus coagulans, Bacillus clausii, Bacillus circulans, Bacillus licheniformis, Paenibacillus sp. Etc. When the mutant Bacillus bacterium of the present invention is produced by artificial modification, as a parent strain, the whole genome information of a wild strain has been clarified, genetic engineering and genome engineering techniques have been established, and protein It is preferable to use a wild strain (168 strain) of Bacillus subtilis and a mutant thereof from the viewpoint of having the ability to secrete and produce the bacterium outside the cell. The mutant Bacillus genus bacterium of the present invention can be produced by modifying the parent strain so as to inactivate EndoA.

枯草菌野生株(本明細書においては、枯草菌168株、又は単に168株とも称される)は、枯草菌Bacillus subtilis Marburg No.168として公知の枯草菌株である。枯草菌168株は、通常、遺伝子組換えタンパク質生産の際の野生株として用いられている。また枯草菌168株の全塩基配列及び遺伝子は既に報告されており、またインターネット公開されている(非特許文献1、BSORF: Bacillus subtilis Genome Database [http://bacillus.genome.jp/]、及びGenBank: AL009126.2 [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/38680335])。当業者は、これらの情報源から得た枯草菌168株のゲノム情報に基づいて、各種遺伝子操作を行うことができる。   The Bacillus subtilis wild strain (also referred to herein as Bacillus subtilis 168 or simply 168) is a Bacillus subtilis strain known as Bacillus subtilis Marburg No.168. Bacillus subtilis 168 strain is usually used as a wild strain in the production of a recombinant protein. In addition, the entire base sequence and gene of Bacillus subtilis 168 have been reported and published on the Internet (Non-patent Document 1, BSORF: Bacillus subtilis Genome Database [http://bacillus.genome.jp/], and GenBank: AL009126.2 [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/38680335]). Those skilled in the art can perform various genetic manipulations based on the genome information of Bacillus subtilis 168 strain obtained from these information sources.

本発明の変異バチルス属細菌は、例えば、EndoAの発現量が、野生株の発現量の50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下、さらにより好ましくは10%以下、なお好ましくは5%以下に低下している変異バチルス属細菌であり得る。EndoAの発現量は、通常使用されるタンパク質発現定量法、例えば、これらに限定されないが、定量PCR、比色定量法、蛍光法、ウェスタンブロッティング、ELISA、ラジオイムノアッセイ等により測定することができる。   In the mutant Bacillus bacterium of the present invention, for example, the expression level of EndoA is 50% or less, preferably 40% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 20% or less, even more preferably, the expression level of the wild strain. May be a mutant Bacillus bacterium that is reduced to 10% or less, more preferably 5% or less. The expression level of EndoA can be measured by a commonly used protein expression quantification method such as, but not limited to, quantitative PCR, colorimetric quantification, fluorescence method, Western blotting, ELISA, radioimmunoassay and the like.

天然の突然変異によりEndoAが不活性化されたバチルス属細菌変異株は、EndoAの発現量が低下又は完全に阻害された変異株を、EndoAの発現量を指標に通常のスクリーニング法により探索することにより得ることができる。そのような変異株としては、EndoAをコードする遺伝子が一部若しくは全部欠失しているか、又はEndoAをコードする遺伝子やその制御領域に突然変異を有することにより、EndoAを発現しないか、又は当該遺伝子から発現したポリペプチドが所望のEndoAの活性(rRNAを分解するエンドリボヌクレアーゼの活性)を有していない株が挙げられる。EndoAの発現量は、上述した通常のタンパク質発現定量法により測定することができる。   For mutants of the genus Bacillus, in which EndoA is inactivated by natural mutation, search for mutants in which EndoA expression level is reduced or completely inhibited by the screening method using EndoA expression level as an indicator. Can be obtained. As such a mutant strain, the gene encoding EndoA is partially or completely deleted, or the gene encoding EndoA or its regulatory region has a mutation, so that EndoA is not expressed, or Examples include strains in which the polypeptide expressed from the gene does not have the desired EndoA activity (the activity of an endoribonuclease that degrades rRNA). The expression level of EndoA can be measured by the usual protein expression quantitative method described above.

人工的な改変によりEndoAが不活性化されたバチルス属細菌変異株は、遺伝子工学的に標的タンパク質の発現を抑制する方法として当該分野で知られている任意の手段により作製することができる。代表的には、当該バチルス属細菌の細胞中のEndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化させる方法、当該細胞中のEndoAをコードするmRNAを不活性化させる方法、当該細胞におけるEndoAをコードするmRNAからEndoAへの翻訳を抑制する方法、及び翻訳されたEndoAを不活性化させる方法が挙げられ、このうち、EndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化させる方法、及びEndoAをコードするmRNAを不活性化させる方法が好ましい。   A Bacillus bacterium mutant in which EndoA has been inactivated by artificial modification can be produced by any means known in the art as a method for suppressing the expression of a target protein by genetic engineering. Typically, a method of deleting or inactivating a gene encoding EndoA in a cell of the Bacillus bacterium, a method of inactivating mRNA encoding EndoA in the cell, and encoding EndoA in the cell Include a method for suppressing translation of mRNA into EndoA and a method for inactivating translated EndoA, including a method for deleting or inactivating a gene encoding EndoA, and encoding EndoA A method of inactivating mRNA is preferred.

EndoAをコードする遺伝子としては、(Genbank: AL009126 REGION: 518943..519290)で示される枯草菌ndoA遺伝子;配列番号1で示されるヌクレオチド配列からなる遺伝子;配列番号1で示されるヌクレオチド配列と80%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ配列番号2で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする遺伝子;及び、配列番号1で示されるヌクレオチド配列と80%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるrRNA分解活性を有するエンドリボヌクレアーゼであるポリペプチドをコードする遺伝子、が挙げられる。配列番号1で示されるヌクレオチド配列と80%以上の同一性を有するヌクレオチド配列としては、配列番号1で示されるヌクレオチド配列と少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%、さらにより好ましくは少なくとも98%、なお好ましくは少なくとも98%、さらになお好ましくは少なくとも99%の同一性を有するヌクレオチド配列が挙げられる。配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列としては、上述したとおりである。EndoAをコードするmRNAとしては、上述したEndoAをコードする遺伝子から転写されるmRNAが挙げられる。   As a gene encoding EndoA, a Bacillus subtilis ndoA gene represented by (Genbank: AL009126 REGION: 518943..519290); a gene consisting of a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1; a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and 80% A gene comprising a nucleotide sequence having the above identity and encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; and a nucleotide sequence having 80% or more identity to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 And a gene encoding a polypeptide which is an endoribonuclease having an rRNA degrading activity, comprising an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. The nucleotide sequence having 80% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is at least 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 90%, still more preferably the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. Includes nucleotide sequences having at least 95% identity, even more preferably at least 98%, still more preferably at least 98%, even more preferably at least 99%. The amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is as described above. Examples of mRNA encoding EndoA include mRNA transcribed from the above-mentioned gene encoding EndoA.

細胞中のEndoAをコードするmRNAを不活性化させる方法としては、siRNAを用いた標的特異的なmRNA阻害が挙げられる。siRNAの基本的な手順は当業者によく知られており(例えば、特表2007-512808号公報参照)、またsiRNAのための試薬又はキットが市販されている。当業者は、公知の文献や市販の製品のマニュアルに基づいて、所望の標的特異的なsiRNAを調製し、標的mRNAを阻害することができる。   Examples of a method for inactivating mRNA encoding EndoA in cells include target-specific mRNA inhibition using siRNA. The basic procedure of siRNA is well known to those skilled in the art (see, for example, JP-T-2007-512808), and reagents or kits for siRNA are commercially available. A person skilled in the art can prepare a desired target-specific siRNA and inhibit the target mRNA based on known literature and manuals of commercially available products.

細胞中のEndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化させる方法としては、EndoAをコードする遺伝子(以下、標的遺伝子)のDNA配列の一部若しくは全部をゲノム中から除去するか又は他のDNA配列と置き換える方法、標的遺伝子中のDNA配列中に他のDNA断片を挿入する方法、あるいは標的遺伝子の転写又は翻訳開始領域に変異を与える方法、等が挙げられる。好適には、標的遺伝子のDNA配列の一部若しくは全部を欠失させるか又は不活性化させる。より具体的な例としては、細胞中の標的遺伝子を特異的に欠失又は不活性化させる方法、及び細胞中の遺伝子にランダムな欠失又は不活性化変異を与えた後、標的遺伝子にコードされるタンパク質生産性の評価及び遺伝子解析を行って、所望の変異を有する細胞を選択する方法が挙げられる。   As a method for deleting or inactivating a gene encoding EndoA in a cell, part or all of the DNA sequence of a gene encoding EndoA (hereinafter referred to as a target gene) is removed from the genome, or other DNA Examples thereof include a method of replacing the sequence, a method of inserting another DNA fragment into the DNA sequence in the target gene, a method of mutating the transcription or translation initiation region of the target gene, and the like. Preferably, part or all of the DNA sequence of the target gene is deleted or inactivated. More specific examples include a method for specifically deleting or inactivating a target gene in a cell, and a random deletion or inactivating mutation in a gene in the cell, and then encoding the target gene. And a method for selecting a cell having a desired mutation by conducting evaluation of protein productivity and gene analysis.

標的遺伝子を特異的に欠失又は不活性化させる方法としては、例えば相同組換えによる方法が挙げられる。より詳細には、内部に別の断片が挿入された標的遺伝子のDNA断片、塩基置換や塩基挿入等の変異によって不活性化した標的遺伝子のDNA断片、又は図1のように標的遺伝子の上流及び下流領域のみを含むDNA断片を構築し、当該DNA断片を適当なプラスミドベクターにクローニングして環状の組換えプラスミドを調製する。このプラスミドを標的遺伝子を有する細胞内に取り込ませると、取り込まれたプラスミド中の当該DNA断片と、ゲノム上の対応する標的遺伝子領域との間に相同組換えが起こるので、標的遺伝子配列は欠失するか、又は分断若しくは別の配列と置換されて不活性化される。   Examples of a method for specifically deleting or inactivating a target gene include a method by homologous recombination. More specifically, a DNA fragment of a target gene having another fragment inserted therein, a DNA fragment of a target gene inactivated by mutation such as base substitution or base insertion, or upstream and downstream of the target gene as shown in FIG. A DNA fragment containing only the downstream region is constructed, and the DNA fragment is cloned into an appropriate plasmid vector to prepare a circular recombinant plasmid. When this plasmid is incorporated into a cell having a target gene, homologous recombination occurs between the DNA fragment in the incorporated plasmid and the corresponding target gene region on the genome, so the target gene sequence is deleted. Or inactivated by splitting or replacing with another sequence.

例えば、相同組換えにより枯草菌細胞のゲノム上の遺伝子を特異的に欠失又は不活性化する方法については、既にいくつかの報告例がある(例えば、Molecular Genetics and Genomics, 1990, 223:268-272)。当業者であれば、これらの方法に基づいて、標的遺伝子が欠失又は不活性化されたバチルス属細菌を得ることができる。   For example, there have already been several reports on methods for specifically deleting or inactivating genes on the genome of Bacillus subtilis cells by homologous recombination (for example, Molecular Genetics and Genomics, 1990, 223: 268). -272). A person skilled in the art can obtain a Bacillus bacterium having a target gene deleted or inactivated based on these methods.

細胞中の遺伝子をランダムに欠失又は不活性化させる方法としては、ランダムに遺伝子をクローニングしたDNA断片を用いて上述の方法と同様な相同組換えを起こさせる方法や、細胞にγ線等を照射して突然変異を誘発する方法などが挙げられる。これらの方法で得られたランダムな変異を有する細胞のゲノム配列を確認することにより、EndoAをコードする遺伝子が欠失又は不活性化された細胞を選択することができる。あるいは、上述した通常のタンパク質発現定量法により測定されたEndoA発現量を指標に、EndoAが不活性化された細胞を選択することができる。   As a method for randomly deleting or inactivating a gene in a cell, a method for causing homologous recombination similar to the above method using a DNA fragment obtained by randomly cloning a gene, γ-rays, etc. Examples include a method of inducing mutation by irradiation. By confirming the genomic sequence of cells having random mutations obtained by these methods, cells in which the gene encoding EndoA has been deleted or inactivated can be selected. Alternatively, cells in which EndoA is inactivated can be selected using the EndoA expression level measured by the above-described normal protein expression quantification method as an index.

以下に、標的遺伝子を特異的に欠失又は不活性化する方法の一例として、SOE(splicing by overlap extension)−PCR法(Gene, 1989, 77:61-68)によって調製された欠失用DNA断片を用いた二重交差法による欠失方法について説明する。当該方法については、特開2007−130013号公報、特開2011−160686号公報等の記載を参考にすることができる。但し、本発明において利用可能な遺伝子欠失又は不活性化方法は、これに限定されるものではない。   Hereinafter, as an example of a method for specifically deleting or inactivating a target gene, DNA for deletion prepared by SOE (splicing by overlap extension) -PCR method (Gene, 1989, 77: 61-68) The deletion method by the double crossing method using fragments will be described. Regarding the method, the descriptions in JP2007-130013A, JP2011-160686A, and the like can be referred to. However, the gene deletion or inactivation method usable in the present invention is not limited to this.

欠失用DNA断片は、例えば、欠失対象遺伝子の上流に隣接する約0.1〜3kb断片と、同じく下流に隣接する約0.1〜3kb断片の間に、薬剤耐性マーカー遺伝子断片を挿入した断片である。薬剤耐性マーカー遺伝子としては、特に限定されないが、例えば、カナマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、エリスロマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子等が挙げられる。   For the deletion DNA fragment, for example, a drug resistance marker gene fragment is inserted between the approximately 0.1 to 3 kb fragment adjacent to the upstream of the gene to be deleted and the approximately 0.1 to 3 kb fragment adjacent to the downstream as well. Fragment. Although it does not specifically limit as a drug resistance marker gene, For example, a kanamycin resistance gene, a spectinomycin resistance gene, a chloramphenicol resistance gene, an erythromycin resistance gene, a tetracycline resistance gene etc. are mentioned.

まず、1回目のPCRによって、欠失対象遺伝子の上流断片及び下流断片、ならびに薬剤耐性マーカー遺伝子断片の3断片を調製する。上流断片の増幅には、欠失対象遺伝子の上流領域の下流末端に薬剤耐性マーカー遺伝子の上流側(例えば10〜30塩基)配列が付加されるようにデザインしたプライマーを用い、一方、下流断片の増幅には、欠失対象遺伝子の下流領域の上流末端に薬剤耐性マーカー遺伝子の下流側(例えば10〜30塩基)配列が付加されるようにデザインしたプライマーを用いる。この1回目のPCRにより、欠失対象遺伝子の上流領域の下流末端に薬剤耐性マーカー遺伝子の上流側配列が付加された上流断片(A)、欠失対象遺伝子の下流領域の上流末端に薬剤耐性マーカー遺伝子の下流側配列が付加された下流断片(B)、及び薬剤耐性マーカー遺伝子断片(C)の3断片が調製される(図1)。   First, an upstream fragment and a downstream fragment of a deletion target gene and three fragments of a drug resistance marker gene fragment are prepared by the first PCR. For the amplification of the upstream fragment, primers designed so that the upstream side (for example, 10 to 30 bases) sequence of the drug resistance marker gene is added to the downstream end of the upstream region of the deletion target gene, For amplification, a primer designed so that the downstream side (for example, 10 to 30 bases) sequence of the drug resistance marker gene is added to the upstream end of the downstream region of the deletion target gene is used. By this first PCR, the upstream fragment (A) in which the upstream sequence of the drug resistance marker gene is added to the downstream end of the upstream region of the deletion target gene, and the drug resistance marker at the upstream end of the downstream region of the deletion target gene Three fragments of the downstream fragment (B) to which the downstream sequence of the gene is added and the drug resistance marker gene fragment (C) are prepared (FIG. 1).

次いで、1回目のPCRで調製した3種類のPCR断片を鋳型とし、上流断片の上流側プライマーと下流断片の下流側プライマーを用いて2回目のPCRを行う。この反応において、上流断片の下流末端及び下流断片の上流末端に付加した薬剤耐性マーカー遺伝子配列と、薬剤耐性マーカー遺伝子断片とのアニールが生じ、PCR増幅の結果、上流側断片と下流側断片の間に、薬剤耐性マーカー遺伝子が挿入されたDNA断片(D)を得ることができる(図1)。得られたDNA断片は、遺伝子欠失用DNA断片としてその後の相同組換えに使用される。上記1回目及び2回目のPCRは、市販のPCR用酵素キット等を用いて、成書(PCR Protocols. Current Methods and Applications, Edited by B.A. White, Humana Press pp251, 1993、Gene, 1989, 77:61-68)等に示される通常の条件により行うことができる。   Next, using the three types of PCR fragments prepared in the first PCR as templates, the second PCR is performed using the upstream primer of the upstream fragment and the downstream primer of the downstream fragment. In this reaction, annealing occurs between the drug resistance marker gene sequence added to the downstream end of the upstream fragment and the upstream end of the downstream fragment and the drug resistance marker gene fragment, and as a result of PCR amplification, between the upstream fragment and the downstream fragment. In addition, a DNA fragment (D) into which a drug resistance marker gene is inserted can be obtained (FIG. 1). The obtained DNA fragment is used for subsequent homologous recombination as a DNA fragment for gene deletion. The first and second PCRs are performed using commercially available enzyme kits for PCR and the like (PCR Protocols. Current Methods and Applications, Edited by BA White, Humana Press pp251, 1993, Gene, 1989, 77:61). -68) It can be performed under the normal conditions shown in the above.

あるいは、1回目のPCRで調製した3断片を、適当なプラスミドベクター上で、上流断片(A)、薬剤耐性マーカー遺伝子断片(C)、下流断片(B)の順になるように連結して、クローニングし、得られたプラスミドベクターから制限酵素によって目的の断片を切り出すことによって、遺伝子欠失用DNA断片を得ることができる。   Alternatively, the three fragments prepared by the first PCR are ligated on an appropriate plasmid vector in the order of upstream fragment (A), drug resistance marker gene fragment (C), and downstream fragment (B), and cloned. Then, a DNA fragment for gene deletion can be obtained by cutting out the target fragment from the obtained plasmid vector with a restriction enzyme.

得られた遺伝子欠失用DNA断片を、コンピテント法等の定法によって欠失対象遺伝子を有する細胞内に導入する。当該細胞内で、導入された遺伝子欠失用DNA断片と、対応する欠失対象遺伝子の上流及び下流の相同領域との間に遺伝子組換えが起こると、欠失対象遺伝子が薬剤耐性遺伝子に置換された細胞、又は欠失対象遺伝子内に薬剤耐性遺伝子が挿入された細胞が生じる(図1E)。組換えが起こった細胞は、置換又は挿入された薬剤耐性マーカーを指標に選択される。例えば、遺伝子欠失用DNA断片を導入した細胞を薬剤を含む寒天培地上で培養し、生育するコロニーを分離することにより、目的の遺伝子が欠失した組換え枯草菌を得ることができる。さらに、目的の遺伝子が欠失していることを、ゲノムを鋳型としたPCR法などによって確認することができる。以上の手順により、標的のEndoAをコードする遺伝子が特異的に欠失又は不活性化された細胞を得ることができる。   The obtained DNA fragment for gene deletion is introduced into cells having the gene to be deleted by a conventional method such as a competent method. When gene recombination occurs between the introduced DNA fragment for gene deletion and the upstream and downstream homologous regions of the corresponding deletion target gene in the cell, the deletion target gene is replaced with a drug resistance gene. Or a cell in which a drug resistance gene is inserted into the gene to be deleted is generated (FIG. 1E). Cells that have undergone recombination are selected using the substituted or inserted drug resistance marker as an index. For example, recombinant Bacillus subtilis deficient in the target gene can be obtained by culturing cells introduced with the DNA fragment for gene deletion on an agar medium containing a drug and isolating growing colonies. Furthermore, it can be confirmed by PCR method using the genome as a template that the target gene is deleted. By the above procedure, a cell in which the gene encoding the target EndoA is specifically deleted or inactivated can be obtained.

上述のような手順で得られたEndoAが不活性化されたバチルス属細菌に、目的遺伝子産物をコードする遺伝子を導入することによって、本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。導入する遺伝子にコードされる目的遺伝子産物としては、その種類は特に限定されないが、タンパク質、ペプチド又はポリペプチド、好ましくは収縮タンパク質、輸送タンパク質、シグナルタンパク質、生体防御タンパク質、受容体タンパク質、構造タンパク質、遺伝子調節タンパク質、酵素、及び貯蔵タンパク質等の機能性タンパク質やペプチド、ポリペプチドが挙げられる。当該タンパク質、ペプチド又はポリペプチドは、それらの遺伝子が導入されるバチルス属細菌が生来的に発現する種類のものであってもよいが、好ましくは、当該バチルス属細菌が生来的に発現しない種類のもの、すなわち異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドである。   The mutant Bacillus genus bacterium of the present invention can be produced by introducing a gene encoding a target gene product into a Bacillus bacterium in which EndoA is inactivated obtained by the procedure as described above. The target gene product encoded by the gene to be introduced is not particularly limited in type, but is preferably a protein, peptide or polypeptide, preferably contractile protein, transport protein, signal protein, biological defense protein, receptor protein, structural protein, Examples include functional proteins such as gene regulatory proteins, enzymes, and storage proteins, peptides, and polypeptides. The protein, peptide or polypeptide may be of a kind that is naturally expressed by the Bacillus bacterium into which the gene is introduced, but preferably, the kind of protein that the Bacillus bacterium is not naturally expressed. Is a heterologous protein, peptide or polypeptide.

好ましい実施形態において、上記目的遺伝子産物としては、例えば、食品、医薬品、化粧品、洗浄剤、繊維、医療検査等の分野で用いられる産業上有用な酵素や生理活性因子などのタンパク質、ペプチド又はポリペプチドが挙げられる。当該産業上有用な酵素としては、酸化還元酵素(オキシドレダクターゼ)、転移酵素(トランスフェラーゼ)、加水分解酵素(ヒドロラーゼ)、脱離酵素(リアーゼ)、異性化酵素(イソメラーゼ)、合成酵素(リガーゼ/シンセターゼ)等が含まれるが、好適にはグリコシドハイドロラーゼ、α−アミラーゼ、プロテアーゼ等の加水分解酵素が挙げられる。   In a preferred embodiment, the target gene product includes, for example, proteins, peptides, or polypeptides such as industrially useful enzymes and physiologically active factors used in the fields of foods, pharmaceuticals, cosmetics, detergents, fibers, medical tests, etc. Is mentioned. The industrially useful enzymes include oxidoreductase (oxidoreductase), transferase (transferase), hydrolase (hydrolase), eliminase (lyase), isomerase (isomerase), and synthetic enzyme (ligase / synthetase). ) And the like, preferably hydrolyzing enzymes such as glycoside hydrolase, α-amylase and protease.

グリコシドハイドロラーゼとしては、例えば、グリコシドハイドロラーゼのファミリー8(GHファミリー8)に属する酵素が挙げられ、好ましくは多糖加水分解酵素の分類(Biochem. J., 1991, 280:309-316)中でファミリー5に属するセルラーゼが挙げられ、より好ましくはBacillus属細菌由来のセルラーゼが挙げられる。より具体的な例としては、Bacillus属細菌KSM-S237株(FERM BP-7875)由来のアルカリセルラーゼ(配列番号4);Bacillus属細菌KSM-64株(FERM BP-2886)由来のアルカリセルラーゼ(配列番号6);Bacillus属細菌KSM-N257株(FERM P-17473)由来のアルカリセルラーゼ(特開2002-85078号公報、GenBank accession no. AB059267);Bacillus circulans由来のセルロース分解性キシラナーゼ(GenBank accession no. AAP22946);Paenibacillus sp. Y412MC10由来のリケナーゼ(GenBank accession no. YP_003240630);Paenibacillus sp. HGF5由来のglycosyl hydrolase family 8(GenBank accession no. ZP_08283397);Paenibacillus vortex V453由来のリケナーゼ(GenBank accession no. ZP_07897964);Paenibacillus lactis 154由来のリケナーゼ(GenBank accession no. ZP_09002324);及び、これらのグリコシドハイドロラーゼのアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらにより好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるグリコシドハイドロラーゼが挙げられる。   Examples of the glycoside hydrolase include enzymes belonging to glycoside hydrolase family 8 (GH family 8), preferably in the classification of polysaccharide hydrolases (Biochem. J., 1991, 280: 309-316). Cellulases belonging to family 5 are mentioned, and cellulases derived from Bacillus bacteria are more preferred. More specific examples include alkaline cellulase (SEQ ID NO: 4) derived from Bacillus genus bacteria KSM-S237 strain (FERM BP-7875); alkaline cellulase (sequence) derived from Bacillus genus bacteria KSM-64 strain (FERM BP-2886) No. 6); Alkaline cellulase derived from Bacillus genus bacteria KSM-N257 strain (FERM P-17473) (JP 2002-85078, GenBank accession no. AB059267); Cellulolytic xylanase derived from Bacillus circulans (GenBank accession no. Paenibacillus sp. Y412MC10-derived lichenase (GenBank accession no. YP_003240630); Paenibacillus sp. HGF5-derived glycosyl hydrolase family 8 (GenBank accession no. ZP_08283397); Paenibacillus vortex V453-derived lichenase (GenBank accession no. Paenibacillus lactis 154-derived lichenase (GenBank accession no. ZP_09002324); and the amino acid sequences of these glycoside hydrolases and more than 80% preferred Alternatively, a glycoside hydrolase consisting of an amino acid sequence having 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more.

α−アミラーゼとしては、微生物由来のα−アミラーゼが挙げられ、Bacillus属細菌由来の液化型アミラーゼが好ましい。より具体的な例として、Bacillus属細菌KSM-K38株(FERM BP-6946)由来のアルカリアミラーゼ(特開2002−112792号公報、GenBank accession no. AB051102)、及び当該アミラーゼのアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらにより好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるアミラーゼが挙げられる。   Examples of α-amylase include microorganism-derived α-amylase, and liquefied amylase derived from bacteria belonging to the genus Bacillus is preferred. More specific examples include alkaline amylase derived from Bacillus genus KSM-K38 strain (FERM BP-6946) (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-112792, GenBank accession no. AB051102), and the amino acid sequence of the amylase and 80% or more. An amylase comprising an amino acid sequence having preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more.

プロテアーゼとしては、微生物由来のプロテアーゼが挙げられ、Bacillus属細菌由来のセリンプロテアーゼや金属プロテアーゼ等が好ましい。より具体的な例として、バチルス クラウジ(Bacillus clausii)KSM K-16株(FERM BP-3376)由来のアルカリプロテアーゼ(特開平5−308967号公報、GenBank accession no. YP_174261);Bacillus属細菌KSM-KP43株(FERM BP-6532)由来のアルカリプロテアーゼ(GenBank accession no. AB051423);プロテアーゼKP9860 [バチルス エスピーKSM―KP9860(FERM BP-6534)由来、WO99/18218、GenBank accession no.AB046403];プロテアーゼE-1 [バチルス No.D-6(FERM P-1592)由来、特開昭49−71191号公報、GenBank accession no.AB046402];プロテアーゼYa [バチルス エスピーY(FERM BP-1029)由来、特開昭61−280268号公報、GenBank accession no.AB046404];プロテアーゼSD521 [バチルス SD521(FERM P-11162)由来、特開平3−191781号公報、GenBank accession no.AB046405];プロテアーゼA-1 [NCIB12289由来、WO88/01293、GenBank accession no.AB046406];プロテアーゼA-2 [NCIB12513由来、WO98/56927];プロテアーゼ9865 [バチルス エスピーKSM-9865(FERM P-18566)由来、GenBank accession no.AB084155];及び、これらのプロテアーゼのアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらにより好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるプロテアーゼが挙げられる。   Examples of the protease include microorganism-derived proteases, and serine proteases, metal proteases, and the like derived from bacteria belonging to the genus Bacillus are preferable. As a more specific example, an alkaline protease derived from Bacillus clausii strain KSM K-16 (FERM BP-3376) (JP-A-5-308967, GenBank accession no. YP_174261); Bacillus genus bacteria KSM-KP43 Strain (FERM BP-6532) -derived alkaline protease (GenBank accession no. AB051423); protease KP9860 [from Bacillus sp. KSM-KP9860 (FERM BP-6534), WO99 / 18218, GenBank accession no. AB046403]; protease E-1 [Derived from Bacillus No. D-6 (FERM P-1592), JP-A-49-71191, GenBank accession no. AB046402]; Protease Ya [Derived from FERM BP-1029, JP-A-61- No. 280268, GenBank accession no. AB046404]; Protease SD521 [derived from Bacillus SD521 (FERM P-11162), JP-A-3-191781, GenBank accession no. AB046405]; Protease A-1 [derived from NCIB12289, WO88 / 01293 , Gen Bank accession no. AB046406]; Protease A-2 [derived from NCIB12513, WO98 / 56927]; Protease 9865 [Derived from Bacillus SP KSM-9865 (FERM P-18566), GenBank accession no. AB084155]; and amino acids of these proteases Examples include a protease comprising an amino acid sequence having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more.

さらに、本発明の変異バチルス属細菌においては、導入された上記目的遺伝子産物をコードする遺伝子の上流に、分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド(以下、分泌シグナルペプチド領域とも称する)が連結されている。言い換えると、本発明の変異バチルス属細菌に導入された上記目的遺伝子産物をコードする遺伝子は、分泌シグナルペプチド領域の下流に位置している。このような分泌シグナルペプチド領域との連結により、上記目的遺伝子産物は、本発明の変異バチルス属細菌内で発現されると、その後菌体外に分泌される。すなわち、当該目的遺伝子産物がタンパク質、ペプチド又はポリペプチドであれば、分泌性タンパク質、ペプチド又はポリペプチドとなる。本発明の変異バチルス属細菌において、当該目的遺伝子産物をコードする遺伝子及びその上流の分泌シグナルペプチド領域は、両者が発現し得るように、且つ分泌シグナルペプチドにより目的遺伝子産物が菌体外に分泌されるように連結されていれば、その構成や配置に制限はない。   Furthermore, in the mutant Bacillus bacterium of the present invention, a polynucleotide encoding a secretory signal peptide (hereinafter also referred to as secretory signal peptide region) is linked upstream of the gene encoding the introduced target gene product. . In other words, the gene encoding the target gene product introduced into the mutant Bacillus bacterium of the present invention is located downstream of the secretory signal peptide region. By such linkage with the secretory signal peptide region, when the target gene product is expressed in the mutant Bacillus bacterium of the present invention, it is then secreted outside the cell. That is, if the target gene product is a protein, peptide or polypeptide, it becomes a secretory protein, peptide or polypeptide. In the bacterium belonging to the genus Bacillus of the present invention, the gene encoding the target gene product and the secretory signal peptide region upstream of the gene are secreted outside the cell body by the secretory signal peptide so that both can be expressed. As long as they are connected in such a manner, there is no limitation on the configuration and arrangement.

本発明の変異バチルス属細菌において、上記目的遺伝子産物をコードする遺伝子の上流に連結される分泌シグナルペプチド領域としては、当該変異バチルス属細菌内で発現して、当該目的遺伝子産物を菌体外に分泌させる機能を有する分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドであれば、特に限定されない。当該分泌シグナルペプチド領域は、当該変異バチルス属細菌が生来的にそのゲノム中に有するものであっても、異種のものであってもよい。また、当該分泌シグナルペプチド領域は、目的遺伝子産物であるタンパク質、ペプチド、ポリペプチドの本来の分泌シグナルペプチド(すなわち、当該目的遺伝子産物が由来する生物において、当該目的遺伝子産物の分泌の制御に関わる分泌シグナルペプチド)をコードするポリヌクレオチドであってもよく、または異なるタンパク質、ペプチド、ポリペプチドの分泌シグナルペプチド領域であってもよい。好ましくは、分泌シグナルペプチド領域は、目的遺伝子産物であるタンパク質、ペプチド、ポリペプチドの本来の分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドである。   In the mutant Bacillus bacterium of the present invention, the secretory signal peptide region linked upstream of the gene encoding the target gene product is expressed in the mutant Bacillus bacterium, and the target gene product is put outside the cell body. The polynucleotide is not particularly limited as long as it is a polynucleotide encoding a secretory signal peptide having a function of secreting. The secretory signal peptide region may be naturally present in the genome of the mutant Bacillus bacterium or may be heterologous. In addition, the secretory signal peptide region is an original secretory signal peptide of a protein, peptide, or polypeptide that is a target gene product (that is, secretion related to the control of secretion of the target gene product in an organism from which the target gene product is derived). Signal peptide) or a secretory signal peptide region of a different protein, peptide or polypeptide. Preferably, the secretory signal peptide region is a polynucleotide encoding the original secretory signal peptide of the protein, peptide, or polypeptide that is the target gene product.

上記分泌シグナルペプチド領域の例としては、バチルス エスピーKSM-S237株(FERM BP-7875)由来のアルカリセルラーゼ遺伝子の分泌シグナルペプチド領域(配列番号3の塩基番号573〜662で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド)、バチルス エスピーKSM-64株(FERM BP-2886)由来のアルカリセルラーゼ遺伝子の分泌シグナルペプチド領域(配列番号5の塩基番号610〜696で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド)、及びバチルスNo. D-6株(FERM P-1592)由来のプロテアーゼE-1遺伝子の分泌シグナルペプチド領域(配列番号17の塩基番号1〜90で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド)が挙げられる。後述の実施例においては、上記バチルス エスピーKSM-S237又はバチルスNo. D-6由来の分泌シグナルペプチド領域は、それぞれKSM-S237株由来のアルカリセルラーゼ遺伝子およびD-6株由来のプロテアーゼE-1遺伝子の上流に連結され、当該アルカリセルラーゼおよびプロテアーゼを分泌させている。さらに、上記KSM-S237株およびKSM-64株由来のアルカリセルラーゼの分泌シグナルペプチドは、当該アルカリセルラーゼ以外のタンパク質、例えば、バチルス エスピーKSM-K38由来のアルカリアミラーゼの分泌にも機能することが知られている(例えば、特開2002−112792号公報)。   Examples of the secretory signal peptide region include a secretory signal peptide region of the alkaline cellulase gene derived from the Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) (a nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 573 to 662 of SEQ ID NO: 3). Nucleotide), a secretory signal peptide region of the alkaline cellulase gene derived from Bacillus sp. KSM-64 strain (FERM BP-2886) (a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by base numbers 610 to 696 of SEQ ID NO: 5), and Bacillus no. Examples include a secretion signal peptide region of the protease E-1 gene derived from the D-6 strain (FERM P-1592) (polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by base numbers 1 to 90 of SEQ ID NO: 17). In the examples described below, the secretory signal peptide regions derived from the Bacillus sp. KSM-S237 or Bacillus No. D-6 are the alkaline cellulase gene derived from the KSM-S237 strain and the protease E-1 gene derived from the D-6 strain, respectively. And secrete the alkaline cellulase and protease. Furthermore, it is known that the secretion signal peptide of alkaline cellulase derived from the KSM-S237 strain and KSM-64 strain functions also for secretion of proteins other than the alkaline cellulase, for example, alkaline amylase derived from Bacillus sp. KSM-K38. (For example, JP 2002-112792 A).

より好ましくは、本発明の変異バチルス属細菌に導入されている目的遺伝子産物をコードする遺伝子の上流には、上記分泌シグナルペプチド領域に加えて、さらに当該遺伝子の転写、翻訳又は分泌に関わる制御領域、即ち、プロモーター及び転写開始点を含む転写開始制御領域、ならびにリボソーム結合部位及び開始コドンを含む翻訳開始領域からなる群より選択される少なくとも1つの領域が作動可能に連結されている。さらに好ましくは、当該目的遺伝子産物をコードする遺伝子の上流には、当該転写開始制御領域、翻訳開始制御領域及び分泌シグナルペプチド領域からなる3領域が作動可能に連結されている。なお好ましくは、当該転写開始制御領域及び翻訳開始制御領域としては、バチルス属細菌のセルラーゼ遺伝子又はプロテアーゼ遺伝子の開始コドンから始まる長さ0.6〜1kbの上流領域に相当する領域が挙げられ、当該分泌シグナルペプチド領域としては、前記で例示したバチルス属細菌のセルラーゼ遺伝子又はプロテアーゼ遺伝子由来の分泌シグナルペプチド領域が挙げられる。   More preferably, in addition to the above-mentioned secretory signal peptide region, in addition to the above-mentioned secretory signal peptide region, a control region involved in transcription, translation or secretion of the gene is introduced upstream of the gene encoding the target gene product introduced into the mutant Bacillus bacterium of the present invention. That is, at least one region selected from the group consisting of a transcription initiation control region including a promoter and a transcription initiation site and a translation initiation region including a ribosome binding site and an initiation codon is operably linked. More preferably, three regions consisting of the transcription initiation control region, translation initiation control region, and secretory signal peptide region are operably linked upstream of the gene encoding the target gene product. Preferably, the transcription initiation control region and the translation initiation control region include a region corresponding to an upstream region of 0.6 to 1 kb in length starting from the initiation codon of the cellulase gene or protease gene of the genus Bacillus, Examples of the secretory signal peptide region include the secretory signal peptide region derived from the cellulase gene or protease gene of the Bacillus bacterium exemplified above.

上記転写開始制御領域、翻訳開始領域及び分泌シグナルペプチド領域からなる3領域の好ましい例としては、KSM-S237株(FERM BP-7875)又はKSM-64株(FERM BP-2886)由来のセルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域、翻訳開始領域及び分泌シグナルペプチド領域の組み合わせが挙げられる。より好ましい例としては、配列番号3の塩基番号1〜662で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;配列番号5の塩基番号1〜696で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド;及び、上記ポリヌクレオチドのいずれかと、ヌクレオチド配列において少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%、さらにより好ましくは少なくとも98%、なお好ましくは少なくとも98%、さらになお好ましくは少なくとも99%の同一性を有し、且つ遺伝子の転写、翻訳及び分泌に関わる機能を保持しているポリヌクレオチドを挙げることができる。   Preferred examples of the three regions comprising the transcription initiation regulatory region, translation initiation region and secretory signal peptide region include cellulase genes derived from KSM-S237 strain (FERM BP-7875) or KSM-64 strain (FERM BP-2886). Examples include a combination of a transcription initiation control region, a translation initiation region, and a secretory signal peptide region. More preferred examples include a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by base numbers 1 to 662 of SEQ ID NO: 3; a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by base numbers 1 to 696 of SEQ ID NO: 5; Either, at least 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 98%, still more preferably at least 98%, even more preferably at least at least 90% in nucleotide sequence Mention may be made of polynucleotides having 99% identity and retaining functions related to gene transcription, translation and secretion.

上記転写開始制御領域、翻訳開始領域及び分泌シグナルペプチド領域からなる3領域の別の好ましい例としては、KSM-S237株(FERM BP-7875)又はKSM-64株(FERM BP-2886)由来のセルラーゼ遺伝子の転写開始制御領域及び翻訳開始領域と、バチルスNo. D-6株(FERM P-1592)由来のプロテアーゼE-1遺伝子の分泌シグナルペプチド領域との組み合わせが挙げられる。より好ましい例としては、配列番号3の塩基番号1〜572番で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドと配列番号17の塩基番号1〜90で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドとの組み合わせ;配列番号5の塩基番号1〜609番で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドと配列番号17の塩基番号1〜90で示されるヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドとの組み合わせ;及び、上記ポリヌクレオチドの組み合わせのいずれかと、ヌクレオチド配列において少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも95%、さらにより好ましくは少なくとも98%、なお好ましくは少なくとも98%、さらになお好ましくは少なくとも99%の同一性を有し、且つ遺伝子の転写、翻訳及び分泌に関わる機能を保持しているポリヌクレオチドを挙げることができる。   Another preferred example of the three regions comprising the transcription initiation regulatory region, translation initiation region and secretory signal peptide region is cellulase derived from KSM-S237 strain (FERM BP-7875) or KSM-64 strain (FERM BP-2886). Examples include a combination of a transcription initiation control region and a translation initiation region of a gene and a secretion signal peptide region of a protease E-1 gene derived from a Bacillus No. D-6 strain (FERM P-1592). As a more preferred example, a combination of a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 1 to 572 of SEQ ID NO: 3 and a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 1 to 90 of SEQ ID NO: 17; A combination of a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 1 to 609 of 5 and a polynucleotide consisting of a nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 1 to 90 of SEQ ID NO: 17; and any of the combinations of the above polynucleotides , At least 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 98%, still more preferably at least 98%, even more preferably less in nucleotide sequence Both have a 99% identity, and transcription of the gene, can be exemplified a polynucleotide retains the function related to the translation and secretion.

本明細書において、「作動可能に連結されている」とは、目的遺伝子産物をコードする遺伝子と、当該遺伝子の転写、翻訳又は分泌に関わる制御領域とが、当該制御領域による制御の下に当該遺伝子を発現し得るように連結されていることをいう。   In the present specification, “operably linked” means that a gene encoding a target gene product and a control region related to transcription, translation or secretion of the gene are under the control of the control region. It is linked so that a gene can be expressed.

本発明の変異バチルス属細菌は、上記EndoAが不活性化されたバチルス属細菌に、上記目的遺伝子産物をコードする遺伝子(以下、目的遺伝子とも称する)を含むベクターを導入することによって作製することができる。好ましい手順においては、まず、当該目的遺伝子の上流に上記分泌シグナルペプチド領域が連結されたベクターを構築する。例えば、適切なプラスミドベクターに、目的遺伝子の上流に分泌シグナルペプチド領域が連結されたDNA断片を挿入する。あるいは、適切なプラスミドベクターに、目的遺伝子のDNA断片と分泌シグナルペプチド領域のDNA断片とを挿入し、分泌シグナルペプチド領域を目的遺伝子の上流に配置させる。次いで、得られたベクターを、一般的な形質転換法を用いて当該バチルス属細菌に取り込ませることによって、EndoAが不活性化され、且つ上流に分泌シグナルペプチド領域が連結された目的遺伝子産物をコードする遺伝子を含むベクターが導入された、本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。好ましくはさらに、ベクターとして発現ベクターを利用するか、又はベクター上で、目的遺伝子と上述した当該遺伝子の転写や翻訳に関わる制御領域とを作動可能に連結することによって、当該遺伝子を細菌内で効率よく発現させることができる。発現ベクターの作製及びベクターの細菌への導入の手順は、当業者に周知である。例えば、ベクターを制限酵素で切断し、そこに制限酵素切断配列を端部に有するように構築した目的遺伝子DNAを添加することによって、目的遺伝子DNAをベクターに挿入することができる(制限酵素法)。利用可能なベクターとしては、特に限定されないが、pHY300PLK(タカラバイオ株式会社)等が好ましい例として挙げられる。作製した目的遺伝子DNAを含む発現ベクターは、コンピテント法等の通常の方法でバチルス属細菌に導入すればよい。   The mutant Bacillus bacterium of the present invention can be prepared by introducing a vector containing a gene encoding the target gene product (hereinafter also referred to as target gene) into the Bacillus bacterium in which EndoA is inactivated. it can. In a preferred procedure, first, a vector in which the secretory signal peptide region is linked upstream of the target gene is constructed. For example, a DNA fragment in which a secretory signal peptide region is linked upstream of the target gene is inserted into an appropriate plasmid vector. Alternatively, the DNA fragment of the target gene and the DNA fragment of the secretory signal peptide region are inserted into an appropriate plasmid vector, and the secretory signal peptide region is placed upstream of the target gene. Next, the resulting vector is incorporated into the bacterium belonging to the genus Bacillus using a general transformation method, thereby encoding the target gene product in which EndoA is inactivated and the secretion signal peptide region is linked upstream. The bacterium belonging to the genus Bacillus of the present invention into which a vector containing the gene to be introduced is introduced can be produced. Preferably, further, an expression vector is used as the vector, or the gene of interest is efficiently ligated in bacteria by operably linking the target gene and the above-described control region involved in transcription or translation of the gene. It can be expressed well. Procedures for generating expression vectors and introducing vectors into bacteria are well known to those skilled in the art. For example, the target gene DNA can be inserted into the vector by cleaving the vector with a restriction enzyme and adding the target gene DNA constructed so as to have a restriction enzyme cleavage sequence at the end thereof (restriction enzyme method) . Although it does not specifically limit as a vector which can be utilized, pHY300PLK (Takara Bio Inc.) etc. are mentioned as a preferable example. What is necessary is just to introduce | transduce the produced expression vector containing the target gene DNA into a Bacillus genus bacteria by normal methods, such as a competent method.

あるいは、本発明の変異バチルス属細菌は、上記EndoAが不活性化されたバチルス属細菌のゲノム中に、目的遺伝子産物をコードする遺伝子(目的遺伝子)を直接導入することによって作製することができる。好ましい手順においては、まず、上記目的遺伝子の上流に分泌シグナルペプチド領域が連結され、さらに導入先のバチルス属細菌のゲノムの適当な相同領域が結合したDNA断片を作製し、次いで当該DNA断片をゲノムに導入する。当該DNA断片とバチルス属細菌ゲノムとの間に相同組換えが起こることにより、EndoAが不活性化され、且つ上流に分泌シグナルペプチド領域が連結された目的遺伝子産物をコードする遺伝子がゲノム中に導入された、本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。別の好ましい手順においては、上記バチルス属細菌のゲノム中の適切な分泌シグナルペプチド領域の下流に、目的遺伝子を含むDNA断片を組み込むことにより、本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。好ましくはさらに、当該目的遺伝子を含むDNA断片上で、当該目的遺伝子を上述した当該遺伝子の転写や翻訳に関わる制御領域の下流に作動可能に連結しておき、そのDNA断片を細菌ゲノムに組み込むことにより、当該目的遺伝子を細菌内で効率よく発現させることができる。あるいは、細菌ゲノムに組み込まれたDNA断片中の目的遺伝子が、ゲノム上の転写や翻訳に関わる制御領域の下流に作動可能に連結するように、細菌ゲノム上の適切な領域と目的遺伝子を含むDNA断片とを組換えることによって、目的遺伝子を細菌内で効率よく発現させることができる。目的遺伝子を含むDNA断片導入のための相同組換えの手順は、上述した遺伝子欠失のための相同組換えの手順と同様である。   Alternatively, the mutant Bacillus bacterium of the present invention can be prepared by directly introducing a gene (target gene) encoding a target gene product into the genome of the Bacillus bacterium in which EndoA is inactivated. In a preferred procedure, first, a secretory signal peptide region is ligated upstream of the target gene, and a DNA fragment to which an appropriate homologous region of the genome of the bacterium belonging to the genus Bacillus is introduced is bound. To introduce. When homologous recombination occurs between the DNA fragment and the Bacillus bacterial genome, EndoA is inactivated and a gene encoding a target gene product with a secretory signal peptide region linked upstream is introduced into the genome. Thus, the mutant Bacillus bacterium of the present invention can be produced. In another preferred procedure, the mutant Bacillus bacterium of the present invention can be produced by incorporating a DNA fragment containing a target gene downstream of an appropriate secretory signal peptide region in the genome of the Bacillus bacterium. Preferably, further, on the DNA fragment containing the target gene, the target gene is operably linked downstream of the control region involved in transcription and translation of the gene described above, and the DNA fragment is incorporated into the bacterial genome. Thus, the target gene can be efficiently expressed in bacteria. Alternatively, DNA containing an appropriate region on the bacterial genome and the target gene so that the target gene in the DNA fragment integrated into the bacterial genome is operably linked downstream of the control region involved in transcription or translation on the genome. By recombination with the fragments, the target gene can be efficiently expressed in bacteria. The procedure for homologous recombination for introducing a DNA fragment containing the target gene is the same as the procedure for homologous recombination for gene deletion described above.

あるいは、本発明の変異バチルス属細菌は、上記目的遺伝子産物をコードする遺伝子を導入したバチルス属細菌において、EndoAを不活性化することによって作製することができる。しかし、EndoAが不活性化されたバチルス属細菌に目的遺伝子産物をコードするベクターを導入する方法により、より簡便に本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。   Alternatively, the mutant Bacillus bacterium of the present invention can be prepared by inactivating EndoA in a Bacillus bacterium into which a gene encoding the target gene product has been introduced. However, the mutant Bacillus genus bacterium of the present invention can be produced more simply by the method of introducing a vector encoding the target gene product into the Bacillus bacterium in which EndoA is inactivated.

以上の手順により、EndoAが不活性化され、且つ目的遺伝子産物をコードする遺伝子が導入された本発明の変異バチルス属細菌を作製することができる。当該バチルス属細菌を培養すれば、導入した遺伝子にコードされた目的遺伝子産物が高発現されるため、当該目的遺伝子産物を効率よく分泌生産することができる。   By the above procedure, the mutant Bacillus bacterium of the present invention into which EndoA is inactivated and a gene encoding the target gene product is introduced can be produced. When the Bacillus bacterium is cultured, the target gene product encoded by the introduced gene is highly expressed, so that the target gene product can be efficiently secreted and produced.

本発明による目的遺伝子産物の生産は、本発明の変異バチルス属細菌を、同化性の炭素源、窒素源、その他の必須成分を含む培地に接種し、通常の微生物培養法にて培養した後、当該培養物から目的遺伝子産物を回収することにより行うことができる。培養に使用される培地の組成及び培養条件については、使用する微生物の種類や目的遺伝子産物の種類等にしたがって、当業者が適宜選択することができる。通常は、液体培養による振盪培養、通気撹拌培養等の好気的条件下で菌を培養するのが好ましい。   Production of the target gene product according to the present invention involves inoculating the mutant Bacillus genus bacterium of the present invention into a medium containing an assimilable carbon source, a nitrogen source, and other essential components, and cultivating it by a normal microbial culture method. The target gene product can be recovered from the culture. The composition of the medium used for the culture and the culture conditions can be appropriately selected by those skilled in the art according to the type of microorganism used, the type of target gene product, and the like. Usually, it is preferable to culture bacteria under aerobic conditions such as shaking culture by liquid culture and aeration and agitation culture.

目的遺伝子産物は、培養終了後の菌体から抽出してもよいが、遺伝子産物を細胞外に分泌する能力を有する変異バチルス属細菌に目的遺伝子産物を生産及び分泌させ、培養終了後、培養物中に分泌された目的遺伝子産物を回収することが好ましい。好ましい実施形態において、当該目的遺伝子産物は、本発明の変異バチルス属細菌内で発現した後、分泌シグナルペプチドの働きにより菌体外に分泌される。したがって、菌体を破壊することなく目的遺伝子産物を容易に回収することができ、また目的遺伝子産物回収後には菌体を再利用することが可能になる。   The target gene product may be extracted from the cells after completion of the culture, but the target gene product is produced and secreted by a mutant Bacillus bacterium having the ability to secrete the gene product out of the cell. It is preferable to recover the target gene product secreted therein. In a preferred embodiment, the target gene product is expressed in the mutant bacterium of the genus Bacillus of the present invention, and then secreted outside the cells by the action of a secretory signal peptide. Therefore, the target gene product can be easily recovered without destroying the fungus body, and the fungus body can be reused after the target gene product is recovered.

菌体又は培養物からの目的遺伝子産物の回収においては、培養物を遠心分離等により得られる上清又は菌体から、常法に従い、目的遺伝子産物を抽出又は分離すればよい。必要に応じて、硫安沈殿やクロマトグラフィーなどを適宜組み合わせて、分離した目的遺伝子産物をさらに精製することが好ましい。   In recovering the target gene product from the cells or culture, the target gene product may be extracted or separated from the supernatant or cells obtained by centrifuging the culture according to a conventional method. If necessary, it is preferable to further purify the separated target gene product by appropriately combining ammonium sulfate precipitation or chromatography.

本発明はまた、例示的実施形態として以下の組成物、製造方法、用途又は方法を包含する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されない。   The present invention also includes the following compositions, manufacturing methods, uses or methods as exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments.

<1>EndAが不活性化され、且つ目的遺伝子産物をコードする遺伝子を含むベクターが導入されているか、又は目的遺伝子産物をコードする遺伝子がゲノム中に導入されており、該目的遺伝子産物をコードする遺伝子の上流に分泌シグナルペプチド領域が連結されている、変異バチルス属細菌。 <1> EndA is inactivated and a vector containing a gene encoding the target gene product is introduced, or a gene encoding the target gene product is introduced into the genome and encodes the target gene product A mutant Bacillus bacterium, wherein a secretory signal peptide region is linked upstream of the gene to be

<2>上記EndAの不活性化が、好ましくはEndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化することである、<1>記載の変異バチルス属細菌。 <2> The mutant Bacillus bacterium according to <1>, wherein the inactivation of EndA is preferably a deletion or inactivation of a gene encoding EndoA.

<3>上記EndoAをコードする遺伝子が、好ましくはndoA遺伝子である、<2>記載の変異バチルス属細菌。 <3> The mutant Bacillus bacterium according to <2>, wherein the gene encoding EndoA is preferably an ndoA gene.

<4>上記ndoA遺伝子が、配列番号1で示されるヌクレオチド配列と、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、さらに好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%、なお好ましくは少なくとも98%、さらになお好ましくは少なくとも98%、一層好ましくは少なくとも99%の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ配列番号2で示されるアミノ酸配列と、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、さらに好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%、なお好ましくは少なくとも98%、さらになお好ましくは少なくとも98%、一層好ましくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列からなりrRNA分解活性を有するエンドリボヌクレアーゼであるポリペプチドをコードする遺伝子である、<3>記載の変異バチルス属細菌。 <4> The ndoA gene is preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 95%, still more preferably at least 80% of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. 98%, still more preferably at least 98%, more preferably at least 99% of the nucleotide sequence having identity and preferably with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 at least 80%, more preferably at least 85% More preferably at least 90%, even more preferably at least 95%, still more preferably at least 98%, even more preferably at least 98%, more preferably at least 99% amino acid sequences comprising rRNA degradation activity A gene encoding a polypeptide which is an endoribonuclease having, <3>, wherein the mutant Bacillus bacterium.

<5>好ましくは、上記分泌シグナルペプチド領域がバチルス属細菌のセルラーゼ遺伝子又はプロテアーゼ遺伝子に由来する、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌。 <5> Preferably, the mutant Bacillus bacterium according to any one of <1> to <4>, wherein the secretory signal peptide region is derived from a cellulase gene or a protease gene of a Bacillus bacterium.

<6>好ましくは、上記分泌シグナルペプチド領域がバチルス エスピーKSM-S237株(FERM BP-7875)由来のアルカリセルラーゼ分泌シグナルペプチド領域、又はバチルスNo. D-6(FERM P-1592)由来のプロテアーゼE-1分泌シグナルペプチド領域である、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌。 <6> Preferably, the secretory signal peptide region is an alkaline cellulase secretory signal peptide region derived from Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) or a protease E derived from Bacillus No. D-6 (FERM P-1592) The mutant Bacillus bacterium according to any one of <1> to <5>, which is a -1 secretion signal peptide region.

<7>上記バチルス属細菌が、好ましくは枯草菌である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌。 <7> The mutant Bacillus bacterium according to any one of <1> to <6>, wherein the Bacillus bacterium is preferably Bacillus subtilis.

<8>好ましくは、上記目的遺伝子産物をコードする遺伝子がベクターに組み込まれている、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌。 <8> Preferably, the mutant Bacillus bacterium according to any one of <1> to <7>, wherein a gene encoding the target gene product is incorporated in a vector.

<9>上記目的遺伝子産物は、好ましくはタンパク質、ペプチド又はポリペプチドであり、より好ましくは異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドである、<1>〜<8>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌。 <9> The target gene product is preferably a protein, peptide or polypeptide, more preferably a heterologous protein, peptide or polypeptide, <1> to <8> the mutant Bacillus according to any one of <1> Genus bacteria.

<10>上記目的遺伝子産物は、好ましくはグリコシドハイドロラーゼ又はプロテアーゼである、<1>〜<9>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌。 <10> The mutant Bacillus bacterium according to any one of <1> to <9>, wherein the target gene product is preferably a glycoside hydrolase or a protease.

<11>好ましくは、上記グリコシドハイドロラーゼが、Bacillus属細菌KSM-S237株(FERM BP-7875)由来のアルカリセルラーゼ(配列番号4);Bacillus属細菌KSM-64株(FERM BP-2886)由来のアルカリセルラーゼ(配列番号6);Bacillus属細菌KSM-N257株(FERM P-17473)由来のアルカリセルラーゼ(特開2002-85078公報、GenBank accession no. AB059267);Bacillus circulans由来のセルロース分解性キシラナーゼ(GenBank accession no. AAP22946);Paenibacillus sp. Y412MC10由来のリケナーゼ(GenBank accession no. YP_003240630);Paenibacillus sp. HGF5由来のglycosyl hydrolase family 8(GenBank accession no. ZP_08283397);Paenibacillus vortex V453由来のリケナーゼ(GenBank accession no. ZP_07897964);Paenibacillus lactis 154由来のリケナーゼ(GenBank accession no. ZP_09002324);又は、これらのグリコシドハイドロラーゼのアミノ酸配列と、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるグリコシドハイドロラーゼである、<10>記載の変異バチルス属細菌。 <11> Preferably, the glycoside hydrolase is derived from an alkaline cellulase (SEQ ID NO: 4) derived from Bacillus genus KSM-S237 (FERM BP-7875); from Bacillus genus KSM-64 (FERM BP-2886). Alkaline cellulase (SEQ ID NO: 6); Alkaline cellulase derived from Bacillus genus KSM-N257 strain (FERM P-17473) (JP 2002-85078, GenBank accession no. AB059267); Cellulolytic xylanase derived from Bacillus circulans (GenBank paenibacillus sp. Y412MC10-derived lichenase (GenBank accession no. YP_003240630); Paenibacillus sp. HGF5-derived glycosyl hydrolase family 8 (GenBank accession no. ZP_08283397); Paenibacillus vortex V453-derived lichenase (GenBank accession no. AAP22946); ZP_07897964); Paenibacillus lactis 154-derived lichenase (GenBank accession no. ZP_09002324); or the amino acids of these glycoside hydrolases Glycoside hydrous consisting of an amino acid sequence having 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more identity with the nonacid sequence The mutant Bacillus bacterium according to <10>, which is a lyase.

<12>好ましくは、上記プロテアーゼが、バチルス クラウジ(Bacillus clausii)KSM K-16株(FERM BP-3376)由来のアルカリプロテアーゼ(特開平5-308967号公報、GenBank accession no. YP_174261);Bacillus属細菌KSM-KP43株(FERM BP-6532)由来のアルカリプロテアーゼ(GenBank accession no. AB051423);プロテアーゼKP9860 [バチルス エスピーKSM―KP9860(FERM BP-6534)由来、WO99/18218、GenBank accession no.AB046403];プロテアーゼE-1 [バチルス No.D-6(FERM P-1592)由来、特開昭49−71191号公報、GenBank accession no.AB046402];プロテアーゼYa [バチルス エスピーY(FERM BP-1029)由来、特開昭61−280268号公報、GenBank accession no.AB046404];プロテアーゼSD521 [バチルス SD521(FERM P-11162)由来、特開平3−191781号公報、GenBank accession no.AB046405];プロテアーゼA-1 [NCIB12289由来、WO88/01293、GenBank accession no.AB046406];プロテアーゼA-2 [NCIB12513由来、WO98/56927];プロテアーゼ9865 [バチルス エスピーKSM-9865(FERM P-18566)由来、GenBank accession no.AB084155];又は、これらのプロテアーゼのアミノ酸配列と、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらにより好ましくは98%以上、なお好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるプロテアーゼである、<10>記載の変異バチルス属細菌。 <12> Preferably, the protease is an alkaline protease derived from Bacillus clausii KSM K-16 strain (FERM BP-3376) (JP-A-5-308967, GenBank accession no. YP_174261); KSM-KP43 strain (FERM BP-6532) -derived alkaline protease (GenBank accession no. AB051423); Protease KP9860 [Bacillus sp. KSM-KP9860 (FERM BP-6534) -derived, WO99 / 18218, GenBank accession no. AB046403]; Protease E-1 [Derived from Bacillus No. D-6 (FERM P-1592), JP-A-49-71191, GenBank accession no. AB046402]; Protease Ya [Derived from Bacillus SP Y (FERM BP-1029), JP Sho 61-280268, GenBank accession no. AB046404]; Protease SD521 [Derived from Bacillus SD521 (FERM P-11162), JP-A-3-191781, GenBank accession no. AB046405]; Protease A-1 [NCIB12289 Origin, WO88 / 01293, GenBank accession no. AB046406]; Protease A-2 [derived from NCIB12513, WO98 / 56927]; Protease 9865 [Derived from Bacillus SP KSM-9865 (FERM P-18566), GenBank accession no. AB084155]; or An amino acid sequence having an identity of preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, even more preferably 98% or more, and still more preferably 99% or more, with the amino acid sequence of these proteases The mutant Bacillus bacterium according to <10>, which is a protease comprising

<13><1>〜<12>のいずれか1つに記載の変異バチルス属細菌を培養することを含む、目的遺伝子産物の生産方法。 <13> A method for producing a target gene product, comprising culturing the mutant Bacillus bacterium according to any one of <1> to <12>.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

本実施例で使用したPCRプライマーの名称、塩基配列及び配列番号を表1に示す。表1に示す塩基配列中の下線部分は、制限酵素認識配列を示している。   Table 1 shows the names, base sequences, and sequence numbers of the PCR primers used in this example. The underlined portion in the base sequence shown in Table 1 indicates a restriction enzyme recognition sequence.

製造例1 ndoA遺伝子欠失枯草菌改変体の作製
(1)遺伝子欠失用遺伝子断片の作製
枯草菌168株から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、表1に示したNDOA-F1(配列番号7)及びNDOA-R1(配列番号8)のプライマーセットを用いて、ゲノム上のndoA遺伝子の上流領域をPCRにより増幅した(断片(A))。また、上記ゲノムDNAを鋳型とし、NDOA-F2(配列番号9)及びNDOA-R2(配列番号10)のプライマーセットを用いて、ゲノム中のndoA遺伝子の下流領域をPCRにより増幅した(断片(B))。また、プラスミドpDG1727(Guerout-Fleury et al., Gene., 1995, 167:335-336;Bacillus Genetic Stock Center[http://www.bgsc.org/]より入手可能)のDNAを鋳型とし、表1に示したSPC-F(配列番号11)及びSPC-R(配列番号12)のプライマーセットを用いて、スペクチノマイシン耐性遺伝子(Spc)を含む断片(C)を調製した。
Production Example 1 Production of modified Bacillus subtilis lacking the ndoA gene (1) Production of gene fragment for gene deletion Using the genomic DNA extracted from Bacillus subtilis 168 strain as a template, NDOA-F1 (SEQ ID NO: 7) shown in Table 1 And the upstream region of the ndoA gene on the genome was amplified by PCR using the primer set of NDOA-R1 (SEQ ID NO: 8) (fragment (A)). Further, using the genomic DNA as a template, the downstream region of the ndoA gene in the genome was amplified by PCR using the primer set of NDOA-F2 (SEQ ID NO: 9) and NDOA-R2 (SEQ ID NO: 10) (fragment (B )). The DNA of plasmid pDG1727 (Guerout-Fleury et al., Gene., 1995, 167: 335-336; available from Bacillus Genetic Stock Center [http://www.bgsc.org/]) is used as a template, and Using the SPC-F (SEQ ID NO: 11) and SPC-R (SEQ ID NO: 12) primer sets shown in 1, a fragment (C) containing a spectinomycin resistance gene (Spc) was prepared.

次に、得られたDNA断片(A)、(B)及び(C)を混合して鋳型とし、NDOA-F1(配列番号7)及びNDOA-R2(配列番号10)のプライマーセットを用いたSOE−PCRにて3断片を(A)−(C)−(B)の順になる様に結合し、遺伝子欠失用DNA断片(D)を調製した。   Next, the obtained DNA fragments (A), (B) and (C) were mixed to form a template, and SOE using the primer sets of NDOA-F1 (SEQ ID NO: 7) and NDOA-R2 (SEQ ID NO: 10). -The 3 fragments were combined by PCR in the order of (A)-(C)-(B) to prepare a DNA fragment for gene deletion (D).

(2)コンピテントセルの作製
枯草菌168株をCI培地(0.20質量%硫酸アンモニウム、1.40質量%リン酸水素二カリウム、0.60質量%リン酸二水素カリウム、0.10質量%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50質量%グルコース、0.03質量%アミケース(SIGMA社製)、5mM塩化マグネシウム、50μg/mLトリプトファン)にて37℃で生育度(OD600)の値が1程度になるまで振盪培養した。振盪培養後、培養液の一部(0.5mL)を分取し、遠心分離にて菌体のみを回収後、1mLのCII培地(0.20質量%硫酸アンモニウム、1.40質量%リン酸水素二カリウム、0.60質量%リン酸二水素カリウム、0.10質量%クエン酸三ナトリウム二水和物、0.50質量%グルコース、0.015質量%アミケース(SIGMA社製)、5mM塩化マグネシウム、5μg/mLトリプトファン)に菌体を再懸濁することで、枯草菌株のコンピテントセル懸濁液を調製した。
(2) Production of competent cells Bacillus subtilis 168 strain was treated with CI medium (0.20% by mass ammonium sulfate, 1.40% by mass dipotassium hydrogen phosphate, 0.60% by mass potassium dihydrogen phosphate, 0.10% by mass). Trisodium citrate dihydrate, 0.50% by mass glucose, 0.03% by mass Amicase (manufactured by SIGMA), 5 mM magnesium chloride, 50 μg / mL tryptophan) has a growth degree (OD600) value at 37 ° C. The culture was shaken until it reached about 1. After shaking culture, a part (0.5 mL) of the culture solution is collected, and only the cells are collected by centrifugation, and then 1 mL of CII medium (0.20 mass% ammonium sulfate, 1.40 mass% hydrogen phosphate). Dipotassium, 0.60 mass% potassium dihydrogen phosphate, 0.10 mass% trisodium citrate dihydrate, 0.50 mass% glucose, 0.015 mass% Amicase (manufactured by SIGMA), 5 mM magnesium chloride A competent cell suspension of Bacillus subtilis strain was prepared by resuspending the cells in 5 μg / mL tryptophan).

(3)枯草菌168株の形質転換
上記(2)で調製したコンピテントセル懸濁液100μLに、上記(1)で得られたDNA断片(D)を最終濃度が15μg/mL以上となるよう添加し、37℃で90分間振盪培養後、100μLのLB液体培地(1質量%トリプトン、0.50質量%酵母エキス、0.50質量%NaCl)を加え、37℃で1時間振盪培養した。その後、スペクチノマイシン(100μg/mL)を含むLB寒天培地(1質量%トリプトン、0.50質量%酵母エキス、0.50質量%NaCl、1.5質量%寒天)に培養液10μL又は100μLを塗沫した。37℃における静置培養の後、生育したコロニーを形質転換体として分離した。得られた形質転換体のゲノムDNAを抽出し、これを鋳型とするPCR及びシークエンシングを行い、ndoA遺伝子がスペクチノマイシン耐性遺伝子に置換された目的とする形質転換体であることを確認した。得られた形質転換体を、ndoA遺伝子が欠失した枯草菌変異株(RIK1910株)として取得し、以下の手順で使用した。
(3) Transformation of Bacillus subtilis 168 strain To 100 μL of the competent cell suspension prepared in (2) above, the final concentration of the DNA fragment (D) obtained in (1) above is 15 μg / mL or more. After addition and shaking culture at 37 ° C. for 90 minutes, 100 μL of LB liquid medium (1% by mass tryptone, 0.50% by mass yeast extract, 0.50% by mass NaCl) was added, followed by incubation at 37 ° C. for 1 hour. Thereafter, 10 μL or 100 μL of the culture solution was added to LB agar medium (1% by mass tryptone, 0.50% by mass yeast extract, 0.50% by mass NaCl, 1.5% by mass agar) containing spectinomycin (100 μg / mL). Smeared. After stationary culture at 37 ° C., the grown colonies were isolated as transformants. Genomic DNA of the obtained transformant was extracted, and PCR and sequencing were performed using this as a template, and it was confirmed that the target transformant was obtained by replacing the ndoA gene with a spectinomycin resistance gene. The obtained transformant was obtained as a Bacillus subtilis mutant lacking the ndoA gene (RIK1910 strain) and used in the following procedure.

製造例2 セルラーゼ遺伝子導入用ベクターの構築
バチルス エスピーKSM-S237株(FERM BP-7875)から調製したゲノムDNAを鋳型とし、237UB1プライマー(配列番号13)及び237DB1プライマー(配列番号14)のプライマーセットを用いて、KSM-S237株由来の上流プロモーター領域及び分泌シグナルペプチド領域を含むアルカリセルラーゼ遺伝子(特開2000-210081号公報参照、配列番号3)の断片をポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により増幅した。増幅したDNA断片をBamHI制限酵素処理し、断片をシャトルベクターpHY300PLKのBamHI制限酵素切断点に挿入し、組換えプラスミドpHY-S237を作製した。このプラスミド上では、KSM-S237アルカリセルラーゼをコードする遺伝子の上流に、KSM-S237のプロモーター領域及び分泌シグナルペプチド領域が連結されている。
Production Example 2 Construction of Cellulase Gene Introduction Vector Using a genomic DNA prepared from Bacillus sp. KSM-S237 strain (FERM BP-7875) as a template, a primer set of 237UB1 primer (SEQ ID NO: 13) and 237DB1 primer (SEQ ID NO: 14) A fragment of the alkaline cellulase gene (see JP 2000-210081, SEQ ID NO: 3) containing the upstream promoter region and secretory signal peptide region derived from the KSM-S237 strain was amplified by polymerase chain reaction (PCR). The amplified DNA fragment was treated with BamHI restriction enzyme, and the fragment was inserted into the BamHI restriction enzyme cleavage point of shuttle vector pHY300PLK to prepare recombinant plasmid pHY-S237. On this plasmid, the promoter region and secretory signal peptide region of KSM-S237 are linked upstream of the gene encoding KSM-S237 alkaline cellulase.

製造例3 セルラーゼ遺伝子導入用ベクターの導入による枯草菌の形質転換
枯草菌168株(野生型)、及び製造例1で作製した枯草菌変異株(RIK1910株)のそれぞれに、製造例2で作製した組換えプラスミドpHY-S237を、プロトプラスト形質転換法(Mol. Gen. Genet., 1979, 168:111-115)によって導入して、形質転換体を得た。
Production Example 3 Transformation of Bacillus subtilis by introducing cellulase gene introduction vector Bacillus subtilis 168 strain (wild type) and Bacillus subtilis mutant strain (RIK1910 strain) produced in Production Example 1 were produced in Production Example 2. The recombinant plasmid pHY-S237 was introduced by a protoplast transformation method (Mol. Gen. Genet., 1979, 168: 111-115) to obtain a transformant.

実施例1 セルラーゼ生産性評価
製造例3にて得られた形質転換体を5mLのLB培地(1質量%トリプトン、0.5質量%酵母エキス、1質量%NaCl、15ppmテトラサイクリン)にて一夜30℃で振盪培養した。この培養液0.4mLをそれぞれ2×L−マルトース培地(2質量%トリプトン、1質量%酵母エキス、1質量%NaCl、7.5質量%マルトース、7.5ppm硫酸マンガン4−5水和物)20mLに接種し、30℃で3日間振盪培養した(N=3)。
Example 1 Cellulase Productivity Evaluation The transformant obtained in Production Example 3 was used in 5 mL of LB medium (1% by mass tryptone, 0.5% by mass yeast extract, 1% by mass NaCl, 15 ppm tetracycline) at 30 ° C. overnight. Incubated with shaking. 0.4 mL of this culture solution was each 2 × L-maltose medium (2% by mass tryptone, 1% by mass yeast extract, 1% by mass NaCl, 7.5% by mass maltose, 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate) 20 mL was inoculated and cultured with shaking at 30 ° C. for 3 days (N = 3).

培養後、遠心分離によって菌体を除いた培養上清のセルラーゼ活性を下記の手順にて測定し、菌体外に分泌生産されたセルラーゼの量を求めた。1/7.5Mリン酸緩衝液(pH7.4、和光純薬)で適宜希釈した培養上清サンプル50μLに、0.4mM p-nitrophenyl-β-D-cellotrioside(生化学工業)を50μL加えて混和し、30℃にて反応させ、反応により遊離したp−ニトロフェノール量を420nmにおける吸光度(OD420nm)として測定した。吸光度の変化に基づいてサンプル中のセルラーゼの量を定量した。1分間に1μmolのp−ニトロフェノールを遊離させる酵素活性を1Uとし、比活性よりセルラーゼ生産量を算出した。結果を表2に示す。表2のセルラーゼ生産量は、枯草菌168株の生産量に対する相対値を表す。   After culturing, the cellulase activity of the culture supernatant from which the cells were removed by centrifugation was measured by the following procedure, and the amount of cellulase secreted and produced outside the cells was determined. 50 μL of 0.4 mM p-nitrophenyl-β-D-cellotrioside (Seikagaku Corporation) was added to 50 μL of the culture supernatant sample appropriately diluted with 1 / 7.5 M phosphate buffer (pH 7.4, Wako Pure Chemical Industries). The mixture was mixed and reacted at 30 ° C., and the amount of p-nitrophenol liberated by the reaction was measured as the absorbance at 420 nm (OD 420 nm). The amount of cellulase in the sample was quantified based on the change in absorbance. The enzyme activity that liberates 1 μmol of p-nitrophenol per minute was defined as 1 U, and the cellulase production amount was calculated from the specific activity. The results are shown in Table 2. The cellulase production amount in Table 2 represents a relative value with respect to the production amount of Bacillus subtilis 168 strain.

表2の結果から明らかなように、ndoA遺伝子欠損株(RIK1910株)では、対照の168株(野生型)と比較してセルラーゼの生産性が向上した。この結果から、EndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化させた枯草菌は、タンパク質の生産性が高く、有用物質生産に適していることがわかった。   As is clear from the results in Table 2, cellulase productivity was improved in the ndoA gene-deficient strain (RIK1910 strain) compared to the control 168 strain (wild type). From these results, it was found that Bacillus subtilis in which the gene encoding EndoA was deleted or inactivated has high protein productivity and is suitable for production of useful substances.

製造例4 プロテアーゼ遺伝子導入用ベクターの構築
(1)プラスミドpHY-SP64の構築
バチルス エスピーKSM-64株(FERM P-10482)から調製したゲノムDNAを鋳型とし、プライマーSP64-F(EcoRI)(配列番号15)及びプライマーSP64-R(BamHI)(配列番号16)のプライマーセットを用いてPCRを行い、バチルス エスピーKSM-64株由来の上流プロモーター領域を含むEndo-1,4-beta-glucanase遺伝子(Genbank ACCESSION No. M84963、配列番号5)のDNA断片を調製した。このDNA断片とpHY300PLK(タカラバイオ社製)を適量混合し、制限酵素EcoRIとBamHIで二重消化した後、ライゲーションを行い、エタノール沈殿にてプラスミドを精製した。これをバチルス エスピーKSM-9865株(FERM P-18566)にエレクトロポレーション法にて導入して形質転換し、スキムミルク含有アルカリLB寒天培地(1質量%バクトトリプトン、0.5質量%酵母エキス、1質量%塩化ナトリウム、1質量%スキムミルク、1.5質量%寒天、0.05質量%炭酸ナトリウム、15ppmテトラサイクリンを含む)に塗沫した。数日後に寒天培地に発生したコロニーを形質転換体として分離し、プラスミドを抽出した。マルチクローニングサイト内に挿入されたプロモーター配列の解析を行い、PCRのエラーによる意図しない変異が導入されていないことを確認し、これを組換えプラスミドpHY-SP64とした。
Production Example 4 Construction of Protease Gene Introduction Vector (1) Construction of Plasmid pHY-SP64 Primer SP64-F (EcoRI) (SEQ ID NO :) using genomic DNA prepared from Bacillus sp. KSM-64 strain (FERM P-10482) as a template 15) and a primer set of primer SP64-R (BamHI) (SEQ ID NO: 16), and the Endo-1,4-beta-glucanase gene (Genbank) containing the upstream promoter region derived from the Bacillus sp. KSM-64 strain A DNA fragment of ACCESSION No. M84963, SEQ ID NO: 5) was prepared. An appropriate amount of this DNA fragment and pHY300PLK (manufactured by Takara Bio Inc.) were mixed, and after double digestion with restriction enzymes EcoRI and BamHI, ligation was performed and the plasmid was purified by ethanol precipitation. This was introduced into Bacillus sp. KSM-9865 strain (FERM P-18566) by electroporation and transformed, and skim milk-containing alkaline LB agar medium (1% by mass bactotryptone, 0.5% by mass yeast extract, 1 mass% sodium chloride, 1 mass% skim milk, 1.5 mass% agar, 0.05 mass% sodium carbonate, and 15 ppm tetracycline). Several days later, colonies generated on the agar medium were isolated as transformants, and the plasmid was extracted. The promoter sequence inserted in the multicloning site was analyzed to confirm that no unintended mutation due to PCR error was introduced, and this was designated as a recombinant plasmid pHY-SP64.

(2)プラスミドpHY-SP64-E-1の構築
プロテアーゼE-1(バチルスNo. D-6(FERM P-1592)をコードする遺伝子の塩基配列(特公昭56−4236号公報、GenBank accession no.AB046402、配列番号17)を含むDNA(遺伝子上流の5'末端にBamHIサイト、遺伝子下流の3'末端にXbaIサイトを有する)をBamHI及びXbaIにて同時消化した。これを、同じく制限酵素BamHI及びXbaIにて同時消化した上記(1)で構築したプラスミドpHY-SP64と混合して、Ligation High(東洋紡社製)を用いたライゲーション反応により、Endo-1,4-beta-glucanase遺伝子下流にプロテアーゼE-1をコードする遺伝子を含むプラスミドの構築を行った。ライゲーション産物をエタノール沈殿にて精製したのち、バチルス エスピーKSM-9865株(FERM P-18566)にエレクトロポレーション法にて導入して形質転換し、スキムミルク含有アルカリLB寒天培地に塗沫した。数日後に寒天培地に出現したコロニーについて、スキムミルク溶解斑の有無からプロテアーゼ遺伝子が導入された形質転換体を選択した。この形質転換体からプラスミドDNAを抽出し、プロテアーゼE-1をコードする遺伝子が正しく挿入されていることを確認した。得られたプラスミドをpHY-SP64-E-1とした。このプラスミド上では、プロテアーゼE-1をコードする遺伝子の上流に、プロテアーゼE-1の分泌シグナルペプチド領域が連結されている。
(2) Construction of plasmid pHY-SP64-E-1 The base sequence of the gene encoding protease E-1 (Bacillus No. D-6 (FERM P-1592) (Japanese Patent Publication No. 56-4236, GenBank accession no. DNA containing AB046402, SEQ ID NO: 17 (having a Bam HI site at the 5 ′ end upstream of the gene and an Xba I site at the 3 ′ end downstream of the gene) was co-digested with Bam HI and Xba I. Endo-1,4-beta-glucanase gene by ligation reaction using Ligation High (Toyobo Co., Ltd.) after mixing with the plasmid pHY-SP64 constructed in (1) above and digested with restriction enzymes BamHI and XbaI. A plasmid containing the gene encoding protease E-1 was constructed downstream, and the ligation product was purified by ethanol precipitation and introduced into the Bacillus sp. KSM-9865 strain (FERM P-18566) by electroporation. Then transform and skim A milk-containing alkaline LB agar medium was smeared, and colonies that appeared on the agar medium a few days later were selected for transformants into which a protease gene had been introduced based on the presence or absence of skim milk melting spots, and plasmid DNA was extracted from these transformants. It was confirmed that the gene encoding protease E-1 was correctly inserted, and the resulting plasmid was designated as pHY-SP64-E-1, on which the gene encoding protease E-1 was identified. The secretion signal peptide region of protease E-1 is linked upstream.

製造例5 プロテアーゼ遺伝子導入用ベクターの導入による枯草菌の形質転換
枯草菌168株、及び製造例1で作製した枯草菌変異株(RIK1910株)のそれぞれに、製造例4で作製した組換えプラスミドpHY-SP64-E-1を、プロトプラスト形質転換法(Mol. Gen. Genet., 1979, 168:111-115)によって導入し、形質転換体を得た。
Production Example 5 Transformation of Bacillus subtilis by introducing a vector for introducing a protease gene The recombinant plasmid pHY produced in Production Example 4 was added to each of the Bacillus subtilis 168 strain and the Bacillus subtilis mutant strain produced in Production Example 1 (RIK1910 strain). -SP64-E-1 was introduced by a protoplast transformation method (Mol. Gen. Genet., 1979, 168: 111-115) to obtain a transformant.

実施例2 アルカリプロテアーゼ生産性評価
製造例5にて得られた形質転換体を5mLのLB培地(1質量%トリプトン、0.5質量%酵母エキス、1質量%NaCl、15ppmテトラサイクリン)にて一夜30℃で振盪培養した。この培養液0.4mLをそれぞれ2×L−マルトース培地(2質量%トリプトン、1質量%酵母エキス、1質量%NaCl、7.5質量%マルトース、7.5ppm硫酸マンガン4−5水和物)20mLに接種し、30℃で3日間振盪培養した(N=3)。
Example 2 Evaluation of Alkaline Protease Productivity The transformant obtained in Production Example 5 was treated with 5 mL of LB medium (1% by mass tryptone, 0.5% by mass yeast extract, 1% by mass NaCl, 15 ppm tetracycline) overnight 30 Cultured with shaking at 0 ° C. 0.4 mL of this culture solution was each 2 × L-maltose medium (2% by mass tryptone, 1% by mass yeast extract, 1% by mass NaCl, 7.5% by mass maltose, 7.5 ppm manganese sulfate 4-5 hydrate) 20 mL was inoculated and cultured with shaking at 30 ° C. for 3 days (N = 3).

培養後、菌体を除いた培養上清のアルカリプロテアーゼ活性を下記の手順にて測定し、菌体外に分泌生産されたアルカリプロテアーゼの量を求めた。1/15Mリン酸緩衝液(pH7.4)0.9mL、40mM Glt-Ala-Ala-Pro-Leu-p-ニトロアニリド/ジメチルスルホキシド溶液0.05mlを試験管に採り、30℃で5分間保温した。これに酵素液(培養上清)0.05mlを加えて30℃で10分間反応を行った後、5%(w/v)クエン酸水溶液2.0mLを加えて反応を停止し、分光光度計を用いて420nmにおける吸光度を測定した。吸光度の変化に基づいてサンプル中のアルカリプロテアーゼ量を定量した。1分間に1μmolのp−ニトロアニリンを生成する酵素活性を1Uとし、比活性よりアルカリプロテアーゼ生産量を算出した。結果を表3に示す。表3のアルカリプロテアーゼ生産量は、枯草菌168株の生産量に対する相対値を表す。   After the culture, the alkaline protease activity of the culture supernatant excluding the bacterial cells was measured by the following procedure, and the amount of alkaline protease secreted and produced outside the bacterial cells was determined. Take 0.9 ml of 1/15 M phosphate buffer (pH 7.4), 0.05 ml of 40 mM Glt-Ala-Ala-Pro-Leu-p-nitroanilide / dimethylsulfoxide solution in a test tube, and incubate at 30 ° C. for 5 minutes. did. To this was added 0.05 ml of enzyme solution (culture supernatant) and reacted at 30 ° C. for 10 minutes. Then, 2.0 ml of 5% (w / v) aqueous citric acid solution was added to stop the reaction, and the spectrophotometer Was used to measure the absorbance at 420 nm. Based on the change in absorbance, the amount of alkaline protease in the sample was quantified. The enzyme activity for producing 1 μmol of p-nitroaniline per minute was defined as 1 U, and the amount of alkaline protease produced was calculated from the specific activity. The results are shown in Table 3. The production amount of alkaline protease in Table 3 represents a relative value with respect to the production amount of Bacillus subtilis 168 strain.

表3の結果から明らかなように、ndoA遺伝子欠損株(RIK1910株)では、対照の168株(野生型)と比較してアルカリプロテアーゼの生産性が向上した。この結果から、EndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化させた枯草菌が、様々な種類のタンパク質の生産に適していることがわかる。   As is clear from the results in Table 3, the productivity of alkaline protease was improved in the ndoA gene-deficient strain (RIK1910 strain) compared to the control 168 strain (wild type). This result shows that Bacillus subtilis in which the gene encoding EndoA has been deleted or inactivated is suitable for the production of various types of proteins.

Claims (7)

EndAが不活性化され、且つ異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドをコードする遺伝子を含むベクターが導入されているか、又は異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドをコードする遺伝子がゲノム中に導入されており、該異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドをコードする遺伝子の上流に分泌シグナルペプチド領域が連結されている、変異バチルス属細菌。   A vector comprising a gene in which EndA is inactivated and a heterologous protein, peptide or polypeptide is introduced, or a gene encoding a heterologous protein, peptide or polypeptide is introduced into the genome, A mutant Bacillus bacterium, wherein a secretory signal peptide region is linked upstream of a gene encoding a heterologous protein, peptide or polypeptide. 前記EndAの不活性化が、EndoAをコードする遺伝子を欠失又は不活性化することである、請求項1記載の変異バチルス属細菌。   The mutant Bacillus bacterium according to claim 1, wherein the inactivation of EndA is deletion or inactivation of a gene encoding EndoA. 前記EndoAをコードする遺伝子がndoA遺伝子である、請求項2記載の変異バチルス属細菌。   The mutant Bacillus bacterium according to claim 2, wherein the gene encoding EndoA is an ndoA gene. 前記ndoA遺伝子が、配列番号1で示されるヌクレオチド配列と80%以上の同一性を有するヌクレオチド配列からなり、且つ配列番号2で示されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなりrRNA分解活性を有するエンドリボヌクレアーゼであるポリペプチドをコードする遺伝子である、請求項3記載の変異バチルス属細菌。   The ndoA gene is composed of a nucleotide sequence having 80% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, and is composed of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. The mutant Bacillus bacterium according to claim 3, which is a gene encoding a polypeptide which is an endoribonuclease having degrading activity. 前記バチルス属細菌が枯草菌である請求項1〜4のいずれか1項記載の変異バチルス属細菌。   The mutant Bacillus bacterium according to any one of claims 1 to 4, wherein the Bacillus bacterium is Bacillus subtilis. 前記異種タンパク質、ペプチド又はポリペプチドがグリコシドハイドロラーゼ又はプロテアーゼである、請求項1〜5のいずれか1項記載の変異バチルス属細菌。   The mutant Bacillus bacterium according to any one of claims 1 to 5, wherein the heterologous protein, peptide or polypeptide is a glycoside hydrolase or a protease. 請求項1〜6のいずれか1項記載の変異バチルス属細菌を培養することを含む、タンパク質、ペプチド又はポリペプチドの生産方法。   A method for producing a protein, peptide, or polypeptide, comprising culturing the mutant Bacillus bacterium according to any one of claims 1 to 6.
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