PMC

GENOME ANNOUNCEMENT

F. William Studier と Barbara A. Moffatt (1) によって作られた大腸菌 BL21 および BL21(DE3) は組換えタンパク質生産によく用いられる実験室用菌株であり、BL21(DE3) は、BL21(ES)およびBL21(DE3) の全ゲノム配列が決定されている。 B系統に共通する特徴とされるlonやompTプロテアーゼを持たないことが、これらの菌株をタンパク質発現宿主として開発する原動力となった。 BL21の派生株である大腸菌BL21(DE3)は、おそらく組換えタンパク質の高レベル発現に最も広く用いられており、lacUV5プロモーターの制御下でT7 RNAポリメラーゼ遺伝子を持つバクテリオファージλ由来のプロファージDE3が保持されている。 大腸菌BL21は、K-12株と比較して高セル密度のフェッドバッチ培養での性能が良いことから、非T7発現用として日常的に使用されており、最近ではプラスミドDNAワクチン製造用にも改良された(2)。

大腸菌BL21（DE3）のゲノム配列は当研究所で既に決定されている(3)。 BL21のゲノム配列は、DE3プロファージを除けば、原則的にBL21(DE3)と同一であると考えられる。 しかし、実験に重大な影響を与えるような株間変異が生じることがある(4)。 大腸菌BL21(DE3)のゲノム情報をリファレンスとして、次世代シーケンサーのみでBL21の全ゲノム配列を構築し、塩基ごとのゲノム差異を明らかにした。

大腸菌BL21株はTaKaRa Bioから購入（コード番号9126、ロット番号K142）。 ゲノム配列決定は、韓国生物科学技術研究院（KRIBB）ヒト由来材料センターにて、Illumina HiSeq 2000システムを用いて実施した。 BL21の完全なゲノム配列は、CLC Genomics Workbench version 6.5を用いた101-ntイルミナリード（〜150bpライブラリからのペアエンドリード 47,123,524 本）の精緻な参照マッピングとde novoアセンブリによって作成された。1（CLC bio）。

我々は、プロファージ領域を削除し、ラムダ付着部位（attB）を1コピー残した改変BL21（DE3）ゲノム配列（CP001509.3）が最良の参照配列として機能すると予想していた。 しかし、最初のマッピングのカバレッジ解析の結果、BL21のattBは空ではなく、大腸菌REL606と同様に12.1kb長のλ*Bプロファージで占められており（3）、これはB系統に共通の特徴であると報告された（5）。 λ*Bプロファージの配列を持つ改変配列を用いた参照マッピングの第二の試みは、ybhC遺伝子とラムダ付着部位attLの左境界の間の別の低カバレッジ領域を発見した。 配列比較の結果、BL21(DE3)の対応する領域より23bp長い配列がde novoで組み立てられたコンティグから最もよく一致する配列が同定された。 その後、低カバレッジ領域とその近傍領域（～200 bp）を置き換えて更新した参照配列を作成し、再度マッピングを行った。 最終的な参照配列全体に対する均一なリードカバレッジを目視で確認し、品質ベースのSNV/構造変異検出やブレークポイント解析でも他の差は認められなかった。 アンマップリードを用いたアセンブルでは、BL21特異的領域の存在を裏付けるようなコンティグは得られなかった。 ゲノムアノテーションはNCBI Prokaryotic Genome Automatic Annotation Pipeline (PGAAP) サービスにより行った。