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JPH069697A - バクテリオロドプシン−二重突然変異体 - Google Patents

バクテリオロドプシン−二重突然変異体

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JPH069697A
JPH069697A JP3304973A JP30497391A JPH069697A JP H069697 A JPH069697 A JP H069697A JP 3304973 A JP3304973 A JP 3304973A JP 30497391 A JP30497391 A JP 30497391A JP H069697 A JPH069697 A JP H069697A
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JP
Japan
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halobacterium
gene
strain
bacteriorhodopsin
opsin
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JP3304973A
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JPH0772196B2 (ja
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Dieter Oesterhelt
エースターヘルト ディーター
Susanne Meessen
メーセン ズザンネ
Jorg Tittor
ティットル イェルク
Anja Matuszak
マトゥツァク アンヤ
Klaus May
マイ クラウス
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Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
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Publication date
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Publication of JPH0772196B2 publication Critical patent/JPH0772196B2/ja
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/215Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Halobacteriaceae (F)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バクテリオロドプシンの二重突然変異体及び
ハロバクテリア中でのその表現 【構成】 ハロバクテリア野生型菌株のオプシンの85
及び96位が突然変異されている。 【効果】 突然変異体は、その基底状態及びその長生き
中間体の変えられた吸収極大を有し、プロトンの代わり
にアニオンをポンプする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バクテリオロドプシン
−二重突然変異体に関する。
【0002】
【従来の技術】バクテリオロドプシンは、ハロバクテリ
ア、例えばハロバクテリウム ハロビウム中に存在し、
蛋白質分(バクテリオオプシン)およびクロモホ−ル
(レチナ−ル)から成る光で活性化可能なプロトンポン
プ(Protonenpumpe)である(例えば、Oesterheltおよ
びTittor,TIBS 14(1989),57−61参
照)。ハロバクテリウム ハロビウムの野生型から得ら
れる天然のバクテリオロドプシンは、波長570nmで
吸収極大を有する。
【0003】励起された状態の中間体の吸収極大は、4
12nmの波長を有する。バクテリオロドプシンは、細
胞膜即ち紫膜(Purpurmembran)の二次元の結晶領域内
で組織されている。ハロバクテリウム ハロビウムの細
胞膜の80%までは、この紫膜から成っていてよい。こ
の紫膜の形のバクテリオロドプシンの単離は、公知の薬
剤を用いて可能である(OesterheltおよびSteckenius,M
etodes Enzymol.31Biomembranes,667-678,1974)。
【0004】ハロバクテリアは、バクテリオロドプシン
と共にハロロドプシン、光駆動性のクロリド−、ブロミ
ド−、ヨ−ジドポンプを形成する。これは、その構造が
バクテリオロドプシンと非常に類似しているが、細胞膜
の紫膜類似の構造では形成されない。この細胞膜中のハ
ロロドプシンの含量は、そのバクテリオロドプシンの1
0分の1である。このハロロドプシンの単離は、その特
性に基づき極めて経費がかかる。バクテリオロドプシン
と同様に、ハロロドプシンは、基底状態の吸収極大が5
78nmの波長にある光サイクルを有する。この長生き
中間体は520nmの吸収極大を有する。
【0005】バクテリオロドプシンおよび他のロドプシ
ンの光化学的特性に基づき、これらの物質をビオコンピ
ュ−タ用に、又は型認識(Mustererkennnung)のために
使用する試みがなされている(Biosystems 19(19
86)、223−236)。この目的のために、バクテ
リオロドプシンおよび光サイクルにおける中間体の吸収
極大を、野生型バクテリオロドプシンの励起のために必
要である、高価な特殊レ−ザ−を価格的に妥当な慣用の
レ−ザ−で換えることができるように長い波長に移すこ
とが望ましい。
【0006】光エネエルギ−を用いてクロリドイオンを
ポンプすることができるようにするためには、バクテリ
オロドプシンの特性を、溶液の脱塩のための使用に重要
であろう。従来、ハロロドプシンの取得は、経済的使用
を可能としない程度に高価であった。従って、このハロ
ロドプシンの特性を有する紫膜の形のロドプシンを単離
できるようにすることが望まれている。
【0007】従来、光サイクルおよび吸収極大への突然
変異の影響を示したバクテリオロドプシンの多くの突然
変異体は公知である。
【0008】モギ(Mogi)等(PNAS US 85,4148-4152,1
988)は、85、96、115および212の位置のア
ミノ酸AspがGluおよびAsnに換えられている単
一アミノ酸突然変異体を記載している。他の突然変異体
では、212位でAspがAsn,Glu又はAlaに
換えられている。蛋白質の表現がE.コリ−中で起こっ
た。E.コリ−からこの蛋白質を精製した。界面活性
剤、燐脂質処理及びレチナ−ルの添加によリ、バクテリ
オロドプシン類似のクロモフォ−ルが再生された。プロ
トン移動は、Asp−85のAsnへの、かつ部分的な
(<10%)Asp−96のAsnへのかつAsp−2
12のGluへの交換により完全に停止された(aufgeh
oben wurden)ことが明らかであった。Asp−85の
Asnへの変異は、吸収極大をλmax=590nmに
移動した。
【0009】Soppa等(j.Biol.Chem.
264,22,13049−13056,(198
9))は、次の単一アミノ酸変異:Asp−85からG
lu;AspからAsn;Asp−96からGlyを有
するバクテリオロドプシン ムテインを記載している。
これらのムテインはレントゲン−又はUV−線照射によ
る統計的突然変異生成により得られ、かつ光合成的に負
の表現型のブロムデオキシウラシル−選択により選択さ
れる。従って、これらは、合目的的には得られなかっ
た。Mogi等により試験された変性蛋白質とは異な
り、このムテインは、ハロバクテリア中に発現され、こ
れから紫膜類似の構造で単離された。
【0010】Asp−96の変異は、光サイクルの反応
速度を遅らせた。ここでは、バクテリオロドプシンのス
ペクトル特性の変化は現われなかった。アミノ酸Asp
−85のGluへの交換は、吸収極大を568nmから
610nmへ移動させる。アミノ酸Glu−85の脱蛋
白は、この吸収極大を約530nmに移行させる。
【0011】サブラマニアム等(Subramaniam; Proc.
Natl.Acad.Sci USA,87,1013−1017,
1990)は、Asp−85位およびArg−82位で
の変異によるバクテリオロドプシンの吸収極大を試験し
ている。Asp−85からAsnへの交換は、青色クロ
モフォ−ル(λmax=588nm)を生じる。プロト
ン移動は、もはや認められない。光サイクルの試験は行
われなかった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、長波
長の領域に移動する吸収極大並びに吸収極大λ>500
nmを有する長生き中間体を有する光サイクルを有する
バクテリオロドプシン変異体を製造することであった。
【0013】もう一つの本発明の課題は、アニオンをポ
ンプ(pump)するバクテリオロドプシンを製造する
ことであった。
【0014】もう一つの課題は、このバクテリオロドプ
シン−ムテインを,有効に生物学的に活性な形で発現さ
せ、二次元的リポイド蛋白質結晶の形で紫膜を単離する
ことができるようにすることであった。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、バクテ
リオロドプシンの二重変異体であり、これは、ハロバク
テリア野生型のオプシンのアミノ酸位置85及び96が
突然変異されていることを特徴とする。
【0016】有利な1実施形では、このオプシンのアミ
ノ酸位置85および96がAspからAsnに変異され
ている(D85796N)。
【0017】有利な1実施形では、このオプシンは、ハ
ロバクテリウム ハロビウムの野性型から由来する。
【0018】本発明のもう一つの目的はバクテリオロド
プシンの多重突然変異体であり、これは、光駆動アニオ
ンをポンプする。
【0019】本発明は、更に、バクテリオロドプシンの
多重変異体を包含し、これは、その吸収極大が578n
mよりも大きいことを特徴としている。
【0020】本発明のもう一つ目的物は、バクテリオロ
ドプシンの本発明の突然変異体を産生するハロバクテリ
ア菌株からの紫膜である。
【0021】更に、本発明は、このバクテリオロドプシ
ン多重変異体産生性のハロバクテリア菌株の製法を包含
し、これは、次の工程よりなる: 1)オプシン遺伝子に、方向付けされた突然変異生成を
行わせ 2)工程1)で突然変異生成されたオプシン遺伝子に相
当するオプシン遺伝子が不活性であるか又はbop遺伝
子および他のレチナ−ル蛋白質遺伝子を欠いている、ハ
ロバクテリウムの菌株の細胞を、工程1)で突然変異さ
れたオプシン遺伝子のコピ−少なくとも1個を有する組
換えハロバクテリア ベクタ−を用いて形質変換させ、
かつ 3)この形質変換されたハロバクテリウム ハロビウム
細胞を再生させ、かつ培養する。
【0022】本発明の目的物は、ホログラフィ法での光
学的情報−処理のために使用することができる。その例
は、適性時インターフェロメトリー(Echtzeitinterfer
ometrie)、型認識及び可逆的ハログラフィ情報供給で
ある。もう一つの使用可能性は、塩含有溶液の脱塩のた
めの使用である。
【0023】本発明によれば、特定のオプシン遺伝子を
目標として突然変異生成される。この目標突然変異生成
は、H.ハロビウム細胞以外に、分子生物学の分野の当
業者に公知の方法(例えばオリゴヌクレオチド方向突然
変異、化学的DNA−合成又はPCR−反応)により行
った。突然変異生成とは、オプシン遺伝子中での2個以
上のヌクレオチドの交換であり、これは、さらに、生ず
る遺伝子生成物、レチナール蛋白質中のアミノ酸残基の
特異的交換をもたらす。バクテリオロドプシンでは、突
然変異生成は、有利に、イオン通路を形成するアミノ酸
によるか又は有利にレチナール形成に関与し、従って、
色及び光サイクルに影響をおよぼすアミノ酸により行わ
れる。特に、このオプシンの85位及び96位に突然変
異を起こすのが有利である。
【0024】ハロバクテリム中のムテインの表現のため
に重要なことは、形質変換のために、その都度の変異さ
れたオプシン遺伝子に相当するオプシン遺伝子が不活性
であるか又はbop−遺伝子及び他のレチナ−ル蛋白質
遺伝子を欠いているハロバクテリウム ハロビウム菌株
を使用することである。このオプシン遺伝子の不活性化
は、遺伝子工学的挿入、欠失又はその他の変更によりお
こなうことができ、従って、この細菌菌株は、もはやこ
の細胞中に機能的オプシンを表現することはできない。
しかしながらこの細胞は、形質変換された細胞中で顔料
としてオプシンと結合してそれぞれのレチナ−ル蛋白質
になることのできるレチナ−ルを合成することができる
べきである。好適な細菌菌株は、例えば、バクテリオオ
プシン遺伝子中にISHI−挿入を含有するH.ハロビ
ウムIV−8である(Betlach等のAppl.Microbiol.7
(1986)、83−89)。同様に、バクテリオオプ
シン遺伝子内部にISH2−挿入を含有するH.ハロビ
ウム菌株L33(DSM5735)(DasSarmaらのPro
c.Nat.Acad.Sci.USA 81(1984),125−12
9)又はHN5(BR ̄HR ̄挿入)(DSM622
9)は、非常に好適である。H.ハロビウム菌株L33
は、H.ハロビウムにおける公知の、極めて高い自然突
然変異率にもかかわらず、一般にこの菌株は、従来から
安定であることで優れている。菌株L33 におけると
同様に、HN5中でもバクテリオオプシン遺伝子(bo
p)は、約1kbの大きさの挿入エレメントにより不活
性化される。この挿入エレメントは、このbop−遺伝
子のアミノ末端部またはプロモ−タ−領域内に存在す
る。しかしながら、付加的にHN5中に約1kbの大き
さの挿入エレメントがハロロドプシンの蛋白質部に関し
てコ−ドするhop−遺伝子の領域内に存在する。この
挿入により、この菌株HN5は、表現型バクテリオロド
プシン−及びハロロドプシン−陰性である。
【0025】ハロバクテリアの形質変換のために、まず
スフェロブラスト(Spheroblast)を製造することが必
要である。これは、クライン等(Cline,J.Bacteriol.17
1(1989),4987-4991)又はニイ等(Ni,Gene90 1990,169-
172)による慣用の方法で行うことができる H.ハロビウムの形質変換は、バクテリオファ−ジ−D
NA,プラスミド−DNA及び線状ゲノムDNAを用い
て可能である(Cline 、Can.J.Microbiol.35(1989),148
-152).従って、原則的に、本発明方法のための組換え
ハロバクテリアベクタ−としてバクテリオファ−ジ、プ
ラスミド又は線状DNA分子を使用することができる。
H.ハロビウム スフェロブラスト中に変異されたオプ
シン遺伝子を導入するために、プラスミドを使用するの
が有利である。H.ハロビウムの形質変換のために原則
的に好適なプラスミドベクタ−は、例えばハケット及び
ダッサルマにより記載されている(Can.J.Microbiol.35
(1989),86-91)。このようなプラスミド中に、既に変異
されていてよいオプシン遺伝子を常法でクロ−ニング導
入することができる。バクテリオロドプシン−ムテイン
を表現すべき場合には、このベクタ−は、場合によりバ
クテリオオプシン−遺伝子(bop)と並んで付加的に
ハロバクテリウム ハロビウムからのbrp−遺伝子を
含有することができる。更に、構造遺伝子の周り(例え
ば、プロモ−タ−領域)での遺伝子生成物の表現を高め
るために、変化を導入することができる。本発明の方法
で使用されているハロバクテリアベクタ−は、一個の選
択マ−カ−を含有し、従って形質変換された細胞への良
好な選択が可能である。ハロバクテリアに対して使用可
能な選択マ−カ−は、例えばプラスミドpH455上に
存在する(Lam及びDoolittle,Proc.Nat.Acad.Sci.USA 8
6 (1989),5478-5482)。プラスミドpH455の15.
8kbHindIII−フラグメントは、H.ハロビウム
及びH.ボルカニイ(volcanii)中のHMG−
CoA−レダクタ−ゼ−インヒビタ− メビノリン(Me
vinolin;Monakolin K)(3α−Methylcompactin)に対
して抵抗作用をする遺伝子を有する。特に有利に、付加
的な遺伝子エレメントを含有するいわゆるハロバクテリ
ウムE.コリ−“シャトルベクタ−”は、E.コリ−中
の増殖及び選択を可能にする。
【0026】このベクタ−上のハロバクテリア選択マ−
カ−の存在は有利であるが必ずしも必要ではない。それ
というのも、正の形質変換された細胞上の選択は、レチ
ナ−ル蛋白質の表現により限定される細胞の変色によっ
ても行うことができるからである。
【0027】本発明方法の特に有利な1実施形では、組
換えプラスミドp319の突然変異誘導体がハロバクテ
リア ベクタ−として働く。p319の突然変異誘導体
の構成の詳細は、図面中に示されている。
【0028】プラスミド−DNAを用いるハロビウムの
形質変換は、原則的には公知である(Cline等のCa
n.J.Microbil.35(1989),148-152.Ni等のGene90(199
0),169-172)。
【0029】次の配列1中にこの突然変異オリゴヌクレ
オチドD85,96Nのヌクレオチド配列を示す:
【0030】
【化1】
【0031】RNAに対する相補的配列が記載されてい
る。*は、CがTで換えられた位置を示す。
【0032】図面中では次の略字を使用する:
【0033】
【化2】
【0034】図1は、プラスミドMc5−8/bopの
制限地図を示している。
【0035】図2は、天然bop遺伝子の突然変異生成
を図示している。
【0036】図3は、pWT78の構成を示している。
【0037】図4は、p319/D85,96Nの構成
を示している。
【0038】
【実施例】次の例で、本発明を更に詳説する 例1 bop−遺伝子の生体内突然変異生成、変異されたbo
p−遺伝子を有するベクタ−でのH.ハロビウムのbo
p陰性の菌株の形質変換及び変更されたバクテリオロド
プシンの表現の立証 1.突然変異生成 プラスミドpMc5−8/bop(図1)は、SalI
で切断された突然変異ベクタ−pMc5−8(Stanssen
s等のNucleic Acids Research 17,4441-4454,1989)中
でクロ−ニングされたH.ハロビウムからのbop−遺
伝子を有する0.9kbの大きさのSalIフラグメン
トより成る。得られたプラスミドpMc5−8/bop
(図1)は、不活性アンピシリン−抵抗遺伝子(bla
*)並びに活性クロラムフェニコ−ルアセチルトランス
フェラ−ゼ−遺伝子(cat)を有する。pMc5−8
/bopをスタンセン等の方法(Stanssens;Nucleic Ac
ids Research 17,4441-4454,1989)により突然変異させ
た。このために、pMc5−8/bopの一本鎖DNA
を単離し、pMa5−8のEcoRI/XbaI−フラ
グメントとハイブリド結合させた。プラスミドpMa5
−8は、不活性クロラムフェニコ−ルアセチルトランス
フェラ−ゼ−遺伝子(cat*)並びに活性アンピシリ
ン−抵抗遺伝子(bla)を有する。ギャップ二本鎖D
NAの製造のために、pMa5−8フラグメント(0.
1pモル)及び一本鎖DNA(0.5pモル)よりなる
混合物を、36μlの量で、37℃で5分間インキュベ
−トし、次いでハイブリド化緩衝液(1.5M KC
l,100mMトリス/Cl pH7.5)4μlの添
加の後に、70℃に加熱し、室温まで冷却した。次い
で、このバッチ8μlを突然変異性オリゴヌクレオチド
4〜10pモル(2μl)と混合し、ハイブリド形成の
ために5分間65℃に加熱し、室温まで冷却した。この
突然変異生成のために使用された70マ−のオルゴヌク
レオチドは、bop−遺伝子中の85及び96位でのA
spの代わりにそれぞれAsnに関してコ−ドした(配
列1)。DNA−ポルメラ−ゼ/リパ−ゼ−反応のため
に、このバッチに10倍緩衝液(KCl 625mM、
トリス−HCl 275mM、MgCl2 150m
M、DTT 20mM、ATP 0.5mM、4個のd
NTP各々0.25mM,pH7.5)4μlを加え、
2Oで40μlにし、DNA−ポリメラ−ゼ(クレノ
フ−フラグメント)1単位及びT4−DNA5単位の添
加の後、室温で45分間インキュベ−トした。DNA−
ポリメラ-ゼ/リガ-ゼ-バッチの形質変換の後に、双方の
連鎖の異なる抵抗マ-カ-を用いて、変異された連鎖(ア
ンピシリン-抵抗)を選択した。これによりプラスミドp
MaD851,96N(図2、図3)が得られた。この
プラスミドは、85及び96位に、変異されたbop−
遺伝子を含有する。
【0039】2. ハロバクテリウム ハロビウム中で
の表現のための変異されたbop−遺伝子の再クロ−ニ
ング(Umklonierung) a)E.コリ−ベクタ− 図3は、プラスミドpMaD85,96N及びpWT7
7からのpWt78の構成を記載している。このプラス
ミドpWT77は、市場で得られる、この中のPstI
−制限位置に、野生型bop−遺伝子及びbrp−遺伝
子を有するハロバクテリアPstI−フラグメントがク
ロ−ン導入されているE.コリ−プラスミドpGEM4
である。pWT77をHindIIIと連結させ、Asp
718で部分的に切断した。ベクタ−分(pGEM4)
及び野生型bop−遺伝子の5´-領域をを有する6.8
kb HindIII/Asp718フラグメントWT7
7δAHを、bop−遺伝子の変異された3´−領域を
有するpMaD85,96NからのHindIII/Asp
718−フラグメントと連結させた。この際、7.4k
bの大きさのプラスミドpWT78が生じた。
【0040】b)E.コリ−ハロバクテリウム−ベクタ
− ハロバクテリウム ハロビウム中の変異されたbop−
遺伝子の表現のために、プラスミドp319/D85,
96Nを使用した。その構成は、図4に示されており、
それは、ニイ(Ni)等により記載されたプラスミドp
319の構成(Ni等のGene90(1990)16
7−172)と類似している。このプラスミドpH45
5は、ラム及びドウリットル(Lam,Doolittle,Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA 86,(1989)5478−548
2)により記載されている。このプラスミドは、E.コ
リ−分と並んで、メビノリン抵抗遺伝子ISH51−D
NA及び末端遺伝子ハロバクテリウム ボルカニイ プ
ラスミドpHV2を含有する。pH455をHindII
Iを用いて切断し、メビノリン−抵抗遺伝子及びpHV
2−分を含有する約16kbのフラグメントを、Hin
dIII−線状化されたプラスミドpWT78と連結させ
た。得られたプラスミドp319/D85,96N(D
SM6225)を、ハロバクテリウムハロビウムL33
の形質変換のために使用した。
【0041】3.形質変換及び表現 形質変換のために、菌株ハロバクテリウム ハロビウム
L33(DSM5735)を用いた。この形質変換
は、ニイ等によるGene 90(1990)169−17
2に開示された方法により実施した。
【0042】a)スフェロブラスト形成 成長培地(NaCl 250g、MgSO4・7H2
20g、クエン酸三ナトリウム・2H2O 3g、KC
l 2g,CaCl2・2H2O 0.2g、2モル/l
トリス−HCl pH7.2,酵母エキス(Difco)3g、
トリプシン(Difco) 3g、トリプトン(Difco) 5
g及びH2O 1000mlまで)中のハロバクテリウム
ハロビウムL33(DSM5735)の細胞培養液
35ml(約90連鎖単位)の1mlを、1.5mlエ
ッペンドルフ−容器中で15分間、室温で、3000〜
4000Upmで遠心分離した。上澄を、パスツ−ル−
ピペットを用いて、できるだけ完全に取り出す。細胞
を、スフェロブラスト形成性溶液(SPH:NaCl
2モル/l、KCl 25モル/l、トリス−HCl
(pH8.75) 50mモル/l、サッカロ−ス 1
5% 、滅菌濾過)100μl中に入れる。引き続き、
SPH中の0.5モル/lEDTA 10μlを、容器の内
部上縁にピペット導入し、細胞懸濁液と迅速に混合する
(エッペンドルフ−容器の回転)ことにより一緒にす
る。
【0043】スフェロブラストの形成は、室温で、約3
0分間以内に行い、光顕微鏡の下で、スフェロブラスト
形成の完結を制御することができる。
【0044】b)スフェロブラストの形質変換 DNAを、20μlの量で(DNA−溶液(50mMト
リス Cl,pH7.5、1mM EDTA 15μl
中の10μg)15μl及びSPH中の0.5モル/l
のEDTA 5μlよりなる)、スフェロブラスト懸濁
液に加え、室温で5分間インキュベ−トする。形質変換
バッチ1個当たりプラスミド−DNA3〜10μgを使
用した。ポリエチレングリコール−溶液(240μl)
を、エッペンドルフ容器の蓋部に入れ、SPH−懸濁液
と迅速に混合することにより一緒にした。インキュベ−
シヨンは、室温で20分である。
【0045】ポリエチレングリコール溶液は、PEG6
00(シグマ) 60%(v/v)及びSPH 40%
よりなる。使用PEG600は、場合により、次のよう
に精製する。
【0046】PEG600の精製は、クレ−ベ(Kle
be)等のGene 25(1983)333以後の記
載に依る.PEG 600 30gを、ベンゾール30
ml中に溶かした。このPEG600/ベンゾール−混
合物に、イソオクタン60mlを加え、氷上に30分間
静置した。このPEG600は固化し、従って上部有機
相はデカンテ−ション除去できた。このPEG600
を、水浴中で室温まで加温した。更に、イソオクタン
60mlをこのPEG600に加え、充分振動させ、こ
の混合物を一晩室温で、放置した。イソオクタン相を捨
て、PEG600を、分液ロート中でジエチルエーテル
150mlで2回振出させた。次いでジエチルエーテル
を、回転蒸発器で除去した(約2時間)。
【0047】c)形質変換されたスフェロブラストの再
生 形質変換バッチを、再生溶液(REG:NaCl 3.
5モル/l、MgSO4・7H2O 150mモル/l、
KCL 50mモル/l、CaCl2・2H2O 7m
モル/l、トリス−HCl(pH7.2) 50mモル
/l、サッカロ−ス15%、滅菌濾過)1mlで希釈
し、混合し、かつ前記のように、遠心分離する。次い
で、上澄を吸引パスツ−ル−ピペットを用いて完全に取
り出し、バクテリアペレット(屡々見えない)を、完全
培地(NaCl 250g/l、MgSO4・7H2
20g/l、クエン酸三ナトリウム・H2O 3g/
l、CaCl2・2H2O 0.2gを有するH2O 80
ml及びサッカロ−ス 18g、トリプトン 0.6
g、酵母エキス0.4gを有するH2O 30mlより
なる混合物)1ml中に注意深く懸濁させ、37℃で一
晩インキュベ−トした。
【0048】d)平板培養 細胞0.1〜0.25mlそれぞれを、新製オ−バ−レ
イ−培地(NaCl25g,MgSO4・7H2O 2
g、クエン酸三ナトリウム・H2O 0.3g、KCl
0.2g、CaCl2・2H2O 0.002gを H
2Oで85mlにし、pHを7.2に調節し、酵母エキ
ス0.3g、トリプトン0.5g、寒天0.8gを15
mlまで充填し、双方の成分を、オ−トクレ−ブ処理
し、一緒にし、サッカロ−ス15g/溶液100ml並
びにメビノリンを最終濃度20μモル/lになるまで5
6℃で加える)3ml中に44℃で入れる。この懸濁液
をただちにサポ−ト−プレ−ト(NaCl 250g,
MgSO4・7H2O 20g,クエン酸三ナトリウム・
2O 3g,KCl 2gを850mlに充填し、双
方をオ−トクレ−ブ処理し、オ−トクレ−ブ処理後に一
緒にし、メビノリンを最終濃度20μモルまで添加し
た)上に注ぐ。
【0049】このプレ−トを封印し、少なくとも4週
間、40℃で 恒温保持器中で保持する。
【0050】4.形質変換体の培養及びこの変換された
バクテリオロドプシンの単離 数週後にはじめて現われる変換された細胞のコロニ−
は、自然のメビノリン抵抗細胞(黄色)とは対照的に、
灰色に着色されており、メビノリン20μモル/lを含
有する完全培地35ml中で増殖される。この細胞混合
物から、クロ−ニングにより培地へのメビノリンの添加
を不必要とする相同組換体を単離することができる。
【0051】85及び96位でのAspからAsnへの
アミノ酸交換を伴うBRムテインの単離は、エスタ−ヘ
ルト及びステッケニウスにより記載された方法(Oesate
rhelt, Stoeckenius,Methods Enzymol.31,Biomembrane
s,667-678,(1974))の様に、サッカロ−ス密度
勾配遠心により行う。このタンパク質は、浮動密度の青
色膜として野生型の紫膜と同様に得られる。
【0052】5. バクテリオロドプシン変異体の特性
化 固有の蛋白質としてBRムテインD85,96Nを含有
する膜フラクシヨンは、紫膜の浮動密度に相当する約
1.2g/cm3の浮動密度を有する。蛋白質の吸収極
大は、608nm(10mMトリス−緩衝液、pH7.
0)においてである。このレチナ−ルのシッフの塩基の
pk値は、1M NaCl以上の塩濃度で、13の野生
型とは対照的に8.5まで低下し、光サイクルにおける
M−中間体の欠乏と同様にハロロドプシンの挙動に相当
する。脱蛋白されたシッフの塩基を有する中間体の代わ
りに最大青色移動中間体として、測光法により535n
mで示差最大を有する菌種が現われる。出発状態は、5
msで再ポピュレ−シヨンされる。
【0053】BRムテインD85,96N含有膜を、黒
色フィルム膜に吸着させ、バンベルク等の方法(Bamber
g;Biochim.Biophys.Act773,56−60,198
4)により試験した。この際に測定されたクロリド依存
性で、光誘導性の定常電流は、このムテインがハロロド
プシンの光化学的特性のみならずそのイオン移動活性を
有することを証明している。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラスミドMc5−8bopの制限地図を示す
図。
【図2】天然bop遺伝子の突然変異生成を示す図。
【図3】pWT76の構成を示す図。
【図4】p319/D85,96Nの構成を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12N 15/74 (C12N 1/21 C12R 1:01) (C12P 21/02 C12R 1:01) (72)発明者 イェルク ティットル ドイツ連邦共和国 ミュンヘン 19 ルフ ィニシュトラーセ 16 (72)発明者 アンヤ マトゥツァク ドイツ連邦共和国 ジンゲン ブラウエン シュトラーセ1 (72)発明者 クラウス マイ ドイツ連邦共和国 ミュンヘン 80 ガル マイアーシュトラーセ 12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハロバクテリア野生型菌株のオプシンの
    85および96位が突然変異されていることを特徴とす
    る、バクテリオロドプシンの二重突然変異体。
  2. 【請求項2】 その極大吸収が578nmより大きく、
    光サイクルにおける長生き中間体は、500nmより長
    い波長で吸収極大を有することを特徴とする、バクテリ
    オロドプシンの多重突然変異体。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のバクテリオロドプ
    シンを生産する、ハロバクテリア菌株。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のハロバクテリア菌株から
    の突然変異体を含有する細胞膜フラグメント。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のハロバクテリア菌株を製
    造する方法において、 1)オプシン遺伝子を方向付け突然変異生成させ、 2)工程1)で突然変異生成されたオプシン遺伝子に相
    当するオプシン遺伝子が不活性であるか又はbop遺伝
    子および他のレチナ−ル蛋白質遺伝子を欠いているハロ
    バクテリウム ハロビウムの菌株の細胞を、工程1)で
    突然変異されたオプシン遺伝子のコピ−少なくとも1個
    を有する組換えハロバクテリウムベクタ−を用いて形質
    変換させ、かつ 3)この形質変換されたハロバクテリウム ハロビウム
    細胞を再生させ、培養することを特徴とする、ハロバク
    テリア菌株の製法。
  6. 【請求項6】 ベクタ−p319/D85,96N(D
    SM6225)。
  7. 【請求項7】 H.ハロビウム菌株HN5(DSM62
    29)。
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