JP4571936B2 - Pantolactone hydrolase - Google Patents
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Description
本発明は、パントラクトンのエナンチオマーの光学分割に有用な酵素、該酵素をコードする遺伝子、及びR−パントテン酸若しくはその塩又はR−パンテノールの製造方法における該酵素の使用に関する。 The present invention relates to an enzyme useful for optical resolution of an enantiomer of pantolactone, a gene encoding the enzyme, and use of the enzyme in a method for producing R-pantothenic acid or a salt thereof or R-pantenol.
エナンチオマーは、その生理学的効果、即ち、毒物学的効果及び薬理学的効果、酵素との反応及び感覚的特徴において異なる。R−パントラクトンのみが、成長、再生及び正常な生理学的機能のためにヒト及び動物にとって必須のビタミン、R−パントテン酸の製造における中間体として知られている。補酵素Aの前駆体として及び脂肪酸シンセターゼのアシル担体タンパク質として、パントテン酸は、炭水化物、タンパク質及び脂質のエネルギー代謝並びに脂質、神経伝達物質、ステロイドホルモン、ポルフィリン及びホルモンの合成を含む100を越える種々の代謝経路に関与している。最近まで、R−パントラクトンを製造するために広く使用された技術は、化学的に合成されたR−及びS−パントラクトンの光学分割であった。このような方法は、非常にコストがかさむ。何故ならばそれは高価な光学分割剤の使用を必用とするからである。更に、パントラクトンのR−エナンチオマーの回収はより困難である。ゆえに、パントラクトンのR−及びS−エナンチオマーの光学分割に有用なパントラクトンヒドロラーゼを提供することは望ましい。パントラクトンのS−形及びR−形を特異的に分解するこのような酵素の使用は、パントラクトンの2つのエナンチオマーの分離のための費用が少なくそして取り扱いが容易な方法である。R−パントテン酸の塩の例は、R−パントテン酸カルシウムを含む。 Enantiomers differ in their physiological effects, namely toxicological and pharmacological effects, reaction with enzymes and sensory characteristics. Only R-pantolactone is known as an intermediate in the production of R-pantothenic acid, an essential vitamin for humans and animals for growth, regeneration and normal physiological function. As a precursor of coenzyme A and as an acyl carrier protein of fatty acid synthetase, pantothenic acid has over 100 different types including carbohydrate, protein and lipid energy metabolism and synthesis of lipids, neurotransmitters, steroid hormones, porphyrins and hormones. Involved in metabolic pathways. Until recently, the widely used technique for producing R-pantolactone was the optical resolution of chemically synthesized R- and S-pantolactone. Such a method is very expensive. This is because it requires the use of expensive optical resolution agents. Furthermore, recovery of the R-enantiomer of pantolactone is more difficult. It is therefore desirable to provide a pantolactone hydrolase useful for the optical resolution of the R- and S-enantiomers of pantolactone. The use of such an enzyme that specifically degrades the S- and R-forms of pantolactone is a low-cost and easy-to-handle method for the separation of the two enantiomers of pantolactone. Examples of R-pantothenic acid salts include calcium R-pantothenate.
1つの態様では、本発明は、ウマの肝臓、A.niger ATCC9142、A.niger awamori ATCC38854、又はA.niger MacRae ATCC46951に由来するパントラクトンヒドロラーゼをコードする遺伝子のヌクレオチド配列を提供する。これらの菌株はアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)、10801、大学通り、マナッサス、20110−2209、米国から入手可能である。 In one aspect, the present invention relates to a horse liver, A. niger ATCC 9142, A.I. niger awamori ATCC 38854, or A.I. The nucleotide sequence of the gene encoding pantolactone hydrolase from niger MacRae ATCC 46951 is provided. These strains are available from American Type Culture Collection (ATCC), 10801, University Street, Manassas, 20110-2209, USA.
他の態様では、本発明は、ウマの肝臓に由来するときは配列番号1に示されたヌクレオチド配列、A.niger MacRae ATCC46951に由来するときは配列番号5に示されたヌクレオチド配列、A.niger ATCC9142に由来するときは配列番号7に示されたヌクレオチド配列及びA.niger awamori ATCC38854に由来するときは配列番号9に示されたヌクレオチド配列を含むパントラクトンヒドロラーゼをコードする遺伝子のヌクレオチド配列を提供する。 In another aspect, the present invention relates to a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, when derived from horse liver, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5 when derived from niger MacRae ATCC 46951 When derived from niger ATCC 9142, the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 7 and A.I. When derived from niger awamori ATCC 38854, the nucleotide sequence of the gene encoding pantolactone hydrolase comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 9 is provided.
ヌクレオチド配列は、示されたそれぞれのパントラクトンヒドロラーゼのコード配列及び調節配列を含むことができる。 The nucleotide sequence can include coding and regulatory sequences for each of the indicated pantolactone hydrolases.
「調節配列」は、作用可能に連結された(operably linked)核酸の転写を指向する核酸制御配列のアレーとして定義される。このような発現制御配列の例はプロモーターである。「プロモーター」は、転写の開始部位付近の必要な核酸配列を含む。プロモーターはまた転写の開始部位から数千塩基対も離れて位置することができる遠位エンハンサー又はリプレッサーエレメントも場合により含む。「構成的」プロモーターは、大抵の環境及び発生条件(developmental conditions)下に活性であるプロモーターである。「誘導性」プロモーターは、環境又は発生調節下に活性であるプロモーターである。「作用可能に連結された」という用語は、核酸発現制御配列(例えば、プロモーター又は転写因子結合部位のアレー)と第2核酸配列間の機能的連結であって、発現制御配列が第2配列に相当する核酸の転写を指向する連結を指す。 A “regulatory sequence” is defined as an array of nucleic acid control sequences that direct the transcription of an operably linked nucleic acid. An example of such an expression control sequence is a promoter. A “promoter” contains the necessary nucleic acid sequences near the start site of transcription. A promoter also optionally includes distal enhancer or repressor elements that can be located as much as several thousand base pairs from the start site of transcription. A “constitutive” promoter is a promoter that is active under most environmental and developmental conditions. An “inducible” promoter is a promoter that is active under environmental or developmental regulation. The term “operably linked” is a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence (eg, an array of promoters or transcription factor binding sites) and a second nucleic acid sequence, wherein the expression control sequence is linked to the second sequence. Refers to a linkage that directs transcription of the corresponding nucleic acid.
ヌクレオチド配列の断片は、例えばハイブリダイゼーションアッセイにおけるプローブとして使用することができる。 Nucleotide sequence fragments can be used, for example, as probes in hybridization assays.
ヌクレオチド配列が宿主生物中に挿入され、転写されそして翻訳されて、機能的ポリペプチドを産生する場合に、コドン縮重のため、多数のポリヌクレオチド配列が同じポリペプチドをコードすることを当業者は認識するであろう。これらの変異体は、特に、本発明の範囲内にある。更に、本発明は、互いに実質的に同じ(下記のごとく決定して)であるこれらの配列、及び野生型ポリペプチドの突然変異体であるか又はポリペプチドの機能を保持する(例えば、ポリペプチド中のアミノ酸の保存性置換から生じる)ポリペプチドをコードするこれらの配列を含む。更に、変異体は、下記する優性ネガティブ変異体をコードする変異体であることができる。 Those skilled in the art will appreciate that, when a nucleotide sequence is inserted into a host organism, transcribed and translated to produce a functional polypeptide, multiple polynucleotide sequences will encode the same polypeptide due to codon degeneracy. You will recognize. These variants are in particular within the scope of the present invention. In addition, the invention relates to these sequences that are substantially the same as each other (determined as follows), and mutants of the wild-type polypeptide or retain the function of the polypeptide (eg, polypeptide These sequences encoding polypeptides (resulting from conservative substitutions of amino acids therein) are included. Furthermore, the mutant can be a mutant encoding the dominant negative mutant described below.
2つの核酸配列又はポリペプチドは、2つの配列においてそれぞれヌクレオチド又はアミノ酸残基の配列が、下記する最大対応(maximum correspondence)でアラインメントされる場合に同じであるならば同一であると言われる。2つ以上の核酸又はポリペプチド配列に関して、「同一」又は百分率「同一性」という用語は、下記の配列比較アルゴリズムの1つを使用して又はマニュアルアラインメント及び視覚検査により測定して、比較ウインドー(comparison window)に対して比較されそして最大対応でアラインメントされるとき、同じであるか又は同じであるアミノ酸残基若しくはヌクレオチドの特定の百分率を有する2つ以上の配列又はサブ配列(subsequences)を指す。配列同一性の百分率がタンパク質又はペプチドに関して使用される場合に、同一ではない残基位置は、アミノ酸残基が同様な化学的性質(例えば、電荷又は疎水性)を有する他のアミノ酸残基で置換されそしてそれゆえ分子の機能的性質を変えない、保存性アミノ酸置換によりしばしば異なることは認識される。配列が保存性置換において異なる場合に、百分率配列同一性は、上向きに調節されて置換の保存的性質を訂正することができる。典型的には、この調節をするための手段は当業者に周知されている。典型的には、これは、完全ミスマッチではなくてむしろ部分的ミスマッチとして保存性置換をスコア化し、それにより百分率配列同一性を増加させることを含む。ゆえに、例えば、同一アミノ酸が1のスコアを与えられそして非保存性置換がゼロのスコアを与えられる場合に、保存性置換がゼロと1との間のスコアを与えられる。保存性置換のスコア化は例えば、Meyers&Miller, Computer Applic.Biol.Sci.4: 11-17(1998)のアルゴリズムにしたがって、例えばプログラムPC/GENE(Intelligenetics, Mountain View, Calf., USA)において実施されたようにして計算される。 Two nucleic acid sequences or polypeptides are said to be identical if the sequence of nucleotides or amino acid residues, respectively, in the two sequences is the same when aligned with the maximum correspondence described below. With respect to two or more nucleic acid or polypeptide sequences, the term “identical” or percentage “identity” is used to compare windows (as measured using one of the following sequence comparison algorithms or by manual alignment and visual inspection). Comparison window) refers to two or more sequences or subsequences having a certain percentage of amino acid residues or nucleotides that are the same or the same when compared with the maximum correspondence. When percentage sequence identity is used with respect to a protein or peptide, residue positions that are not identical are replaced with other amino acid residues where the amino acid residues have similar chemical properties (eg, charge or hydrophobicity). It is recognized that conservative amino acid substitutions are often different, and therefore do not change the functional properties of the molecule. When sequences differ in conservative substitutions, the percent sequence identity can be adjusted upwards to correct the conservative nature of the substitution. Typically, means for making this adjustment are well known to those skilled in the art. Typically this involves scoring a conservative substitution as a partial rather than a full mismatch, thereby increasing percent sequence identity. Thus, for example, a conservative substitution is given a score between zero and 1 if the same amino acid is given a score of 1 and a non-conservative substitution is given a score of zero. Conservative substitution scoring is performed, for example, in the program PC / GENE (Intelligenetics, Mountain View, Calf., USA) according to the algorithm of Meyers & Miller, Computer Applic. Biol. Sci. 4: 11-17 (1998). It is calculated as follows.
2つの核酸又はポリペプチドに関して「実質的に同一」というフレーズは、下記の配列比較アルゴリズムの1つを使用して又はマニュアルアラインメント及び視覚検査により測定して、比較ウインドーに対して最大対応でアラインメントされるとき、少なくとも60%、好ましくは80%、最も好ましくは90〜95%のヌクレオチド又はアミノ酸残基同一性を有する配列又はサブ配列を指す。この定義は、その配列の相補体が試験配列にハイブリダイゼーションする配列も指す。 The phrase “substantially identical” with respect to two nucleic acids or polypeptides is aligned with maximum correspondence to a comparison window using one of the following sequence comparison algorithms or measured by manual alignment and visual inspection. Refers to sequences or subsequences having at least 60%, preferably 80%, most preferably 90-95% nucleotide or amino acid residue identity. This definition also refers to a sequence in which the complement of that sequence hybridizes to a test sequence.
配列比較のために、典型的には、1つの配列は、基準配列として作用し、これと試験配列を比較する。配列比較アルゴリズムを使用する場合に、試験配列及び基準配列をコンピュータに入力し、サブ配列協調(subsequence coordinate)を必要に応じて指定し、そして配列アルゴリズムプログラムパラメーターを指定する。デフォールトプログラムパラメーターを使用することができ、又は他のパラメーターを指定することができる。次いで配列比較アルゴリズムは、プログラムパラメーターに基づいて基準配列に対する試験配列の百分率配列同一性を計算する。 For sequence comparison, typically one sequence acts as a reference sequence, to which test sequences are compared. When using a sequence comparison algorithm, test and reference sequences are entered into a computer, subsequence coordinates are designated, if necessary, and sequence algorithm program parameters are designated. Default program parameters can be used, or other parameters can be designated. The sequence comparison algorithm then calculates the percent sequence identities for the test sequences relative to the reference sequence, based on the program parameters.
本発明で使用される「比較ウインドー」は、20〜600、通常約50〜約200、更に通常約100〜約150からなる群より選ばれる連続位置の数のいずれか1つのセグメントであって、それにおいて、2つの配列が最適にアラインメントされた後、配列を同じ数の連続位置の基準配列と比較することができる、セグメントを指すことを含む。比較のための配列のアラインメントの方法は当該技術分野で周知されている。 The “comparison window” used in the present invention is any one segment of the number of consecutive positions selected from the group consisting of 20 to 600, usually about 50 to about 200, more usually about 100 to about 150, It includes pointing to a segment that can be compared to a reference sequence of the same number of consecutive positions after the two sequences are optimally aligned. Methods for alignment of sequences for comparison are well known in the art.
「保存的に修飾された変異体("conservatively modified variants")」は、アミノ酸及び核酸配列の両方に当てはまる。特定の核酸配列に関して、保存的に修飾された変異体は、同一の若しくは本質的に同一のアミノ酸配列をコードするこれらの核酸配列を指すか、又は核酸がアミノ酸配列をコードしない場合には、本質的に同一配列を指す。遺伝子コードの縮重のゆえに、多数の機能的に同一の核酸コドンは、いずれかの与えられたタンパク質をコードする。例えば、コドン、GCA、GCC、GCG及びGCUはすべてアミノ酸アラニンをコードする。ゆえに、アラニンがコドンにより特定されるすべての位置において、コドンは、コードされたポリペプチドを変えないで記載された対応するコドンのいずれかに変えることができる。このような核酸変異は、保存的に修飾された変異の1つの種である「サイレント変異("silent variation")」である。ポリペプチドをコードする本発明におけるすべての核酸配列は、核酸のすべての可能なサイレント変異も記載する。当業者は、核酸における各コドン(通常メチオニンのための唯一のコドンであるAUGを除いて)を修飾して機能的に同一の分子を生じさせることができることを認識するであろう。したがって、ポリペプチドをコードする核酸の各サイレント変異は各記載された配列に事実上含まれている。 “Conservatively modified variants” applies to both amino acid and nucleic acid sequences. Conservatively modified variants with respect to a particular nucleic acid sequence refer to those nucleic acid sequences that encode the same or essentially the same amino acid sequence, or are essential if the nucleic acid does not encode an amino acid sequence. Points to the same sequence. Because of the degeneracy of the genetic code, a large number of functionally identical nucleic acid codons encode any given protein. For example, the codons GCA, GCC, GCG and GCU all encode the amino acid alanine. Thus, at every position where an alanine is specified by a codon, the codon can be changed to any of the corresponding codons described without changing the encoded polypeptide. Such nucleic acid variations are “silent variations,” which are one species of conservatively modified variations. Every nucleic acid sequence in the present invention that encodes a polypeptide also describes every possible silent variation of the nucleic acid. One skilled in the art will recognize that each codon in a nucleic acid (except AUG, which is usually the only codon for methionine) can be modified to yield a functionally identical molecule. Accordingly, each silent variation of a nucleic acid that encodes a polypeptide is effectively included in each described sequence.
アミノ酸配列に関して、当業者は、コードされた配列において単一のアミノ酸又は小さい百分率のアミノ酸(即ち、20%未満、例えば、15%、10%、5%、4%、3%、2%又は1%)を変える、核酸に対する個々の置換、欠失若しくは付加、又はペプチド、ポリペプチド若しくはタンパク質配列に対する置換は、この変化がアミノ酸の化学的に類似したアミノ酸による置換をもたらす場合に、「保存的に修飾された変異体」であることを認識するであろう。機能的に類似したアミノ酸を与える保存性置換表は当該技術分野で周知されている。 With respect to amino acid sequences, one skilled in the art will recognize that a single amino acid or a small percentage of amino acids in the encoded sequence (ie, less than 20%, eg, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2% or 1 %), Individual substitutions, deletions or additions to nucleic acids, or substitutions to peptide, polypeptide or protein sequences are considered “conservatively” when this change results in substitution of amino acids with chemically similar amino acids. It will be recognized that it is a “modified variant”. Conservative substitution tables giving functionally similar amino acids are well known in the art.
下記の6つの基は、各々互いに保存性置換であるアミノ酸を含有する:
アラニン(A)、セリン(S)、トレオニン(T);
アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E);
アスパラギン(N)、グルタミン(Q);
アルギニン(R)、リシン(K);
イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)、バリン(V);及び
フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、トリプトファン(W)、(例えば、Creighton, Proteins(1984)参照)。
The following six groups each contain amino acids that are conservative substitutions for each other:
Alanine (A), serine (S), threonine (T);
Aspartic acid (D), glutamic acid (E);
Asparagine (N), glutamine (Q);
Arginine (R), lysine (K);
Isoleucine (I), leucine (L), methionine (M), valine (V); and phenylalanine (F), tyrosine (Y), tryptophan (W) (see, for example, Creighton, Proteins (1984)).
2つの核酸配列又はポリペプチドが実質的に同一であるという指示は、第1核酸によりコードされたポリペプチドが第2核酸によりコードされたポリペプチドに対して生じた抗体と免疫学的に交差反応性であるということである。かくして、ポリペプチドは、第2のポリペプチドに対して、例えば、該2つのペプチドが保存性置換によってのみ異なる場合には、典型的に実質的に同一である。2つの核酸配列が実質的に同一であるという指示は、2つの分子又はそれらの相補体が下記するとおりストリンジェントな条件(stringent conditions)下に互いにハイブリダイゼーションするということである。 An indication that two nucleic acid sequences or polypeptides are substantially identical indicates that the polypeptide encoded by the first nucleic acid is immunologically cross-reactive with an antibody raised against the polypeptide encoded by the second nucleic acid. It is sex. Thus, a polypeptide is typically substantially identical to a second polypeptide, eg, if the two peptides differ only by conservative substitutions. An indication that two nucleic acid sequences are substantially identical is that the two molecules or their complements hybridize to each other under stringent conditions as described below.
「特異的にハイブリダイゼーションする」というフレーズは、その配列が複合混合物中に存在するとき(例えば全細胞又はライブラリーのDNA又はRNA)、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下に特定のヌクレオチド配列に対してのみ分子が結合すること、2本鎖化すること(duplexing)又はハイブリダイゼーションすることを指す。 The phrase “specifically hybridizes” refers to a specific nucleotide sequence under stringent hybridization conditions when the sequence is present in a complex mixture (eg, whole cell or library DNA or RNA). It only refers to the binding of molecules, duplexing or hybridization.
「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」というフレーズは、プローブが典型的には核酸配列の複合混合物中のその標的配列にハイブリダイゼーションするが、他の配列にはハイブリダイゼーションしないような条件を指す。ストリンジェントな条件は、配列依存性でありそして異なる環境において異なるであろう。より長い配列は、より高い温度で特異的にハイブリダイゼーションする。一般に、高度にストリンジェントな条件は、規定されたイオン強度及びpHにおける特異的配列について融解温度(thermal melting point)(Tm)より約5〜10℃低いように選ばれる。低いストリンジェンシー条件は、一般にTmより約15〜30℃低いように選ばれる。Tmは、標的に対して相補的なプローブの50%が平衡状態において標的配列にハイブリダイゼーションする(標的配列は過剰に存在しているので、Tmにおいては、プローブの50%が平衡状態である温度(規定されたイオン強度、pH及び核酸濃度の下に)である。ストリンジェントな条件は、塩濃度が、pH7.0〜8.3において約1.0Mより少ないナトリウムイオン、典型的には約0.01〜1.0Mナトリウムイオン濃度(又は他の塩)でありそして温度は短いプローブ(例えば、10〜50ヌクレオチド)では少なくとも約30℃でありして長いプローブ(例えば、50より多くのヌクレオチド)では少なくとも約60℃である条件であろう。ストリンジェントな条件は、脱安定化剤、例えばホルムアミドを添加して達成することもできる。選択的又は特異的ハイブリダイゼーションでは、ポジティブシグナルはバックグラウンドの少なくとも2倍、好ましくは、バックグラウンドハイブリダイゼーションの10倍である。 The phrase “stringent hybridization conditions” refers to conditions in which a probe typically hybridizes to its target sequence in a complex mixture of nucleic acid sequences, but does not hybridize to other sequences. Stringent conditions are sequence-dependent and will be different in different circumstances. Longer sequences specifically hybridize at higher temperatures. In general, highly stringent conditions are selected to be about 5-10 ° C. below the thermal melting point (Tm) for specific sequences at a defined ionic strength and pH. Low stringency conditions are generally chosen to be about 15-30 ° C. below Tm. Tm hybridizes to the target sequence in equilibrium at 50% of the probe complementary to the target (the target sequence is present in excess, so at Tm, the temperature at which 50% of the probe is in equilibrium) (Under defined ionic strength, pH and nucleic acid concentration.) Stringent conditions include sodium ions having a salt concentration of less than about 1.0 M at pH 7.0-8.3, typically about 0.01-1.0 M sodium ion concentration (or other salt) and temperature is at least about 30 ° C. for short probes (eg, 10-50 nucleotides) and longer probes (eg, more than 50 nucleotides) ) At least about 60 ° C. Stringent conditions can also be achieved by adding a destabilizing agent such as formamide. Kill. For selective or specific hybridization, at least two times the positive signal background, preferably 10 times background hybridization.
ストリンジェントな条件下に互いにハイブリダイゼーションしない核酸でも、それらがコードするポリペプチドが実質的に同一であるならば、やはり実質的に同一である。これは、例えば、核酸のコピーが遺伝子コードにより許容される最大コドン縮重を使用して創り出される場合に起こる。このような場合に、核酸は、典型的には、中程度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下にハイブリダイゼーションする。 Nucleic acids that do not hybridize to each other under stringent conditions are still substantially identical if the polypeptides they encode are substantially identical. This occurs, for example, when a copy of a nucleic acid is created using the maximum codon degeneracy permitted by the genetic code. In such cases, the nucleic acid typically hybridizes under moderately stringent hybridization conditions.
本発明においては、本発明の核酸を含有するゲノムDNA(gDNA)又はcDNAは、本発明に開示された核酸配列を使用してストリンジェントな条件下に標準サザンブロットにおいて同定することができる。この開示の目的で、このようなハイブリダイゼーションのための適当なストリンジェントな条件は、37℃で40%ホルムアミド、1M NaCl、1%ドデシル硫酸ナトリウムSDSの緩衝液中でのハイブリダイゼーション及び少なくとも約50℃、通常約55℃〜約60℃の温度で20分間の0.2X SSCにおける少なくとも1回の洗浄又は同等な条件を含む条件である。ポジティブハイブリダイゼーションはバックグラウンドの少なくとも2倍である。当業者は別のハイブリダイゼーション及び洗浄条件を使用して同様なストリンジェンシーの条件を与えることができることを容易に認識するであろう。 In the present invention, genomic DNA (gDNA) or cDNA containing the nucleic acid of the present invention can be identified in a standard Southern blot under stringent conditions using the nucleic acid sequences disclosed in the present invention. For the purposes of this disclosure, suitable stringent conditions for such hybridization include hybridization in a buffer of 40% formamide, 1M NaCl, 1% sodium dodecyl sulfate SDS at least about 50 ° C. at 37 ° C. C., usually at a temperature of about 55.degree. C. to about 60.degree. C. for 20 minutes in 0.2X SSC at least one wash or equivalent conditions. Positive hybridization is at least twice background. One skilled in the art will readily recognize that other hybridization and wash conditions can be used to provide conditions of similar stringency.
ポリヌクレオチドが実質的に同一であるという更なる表示は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下にプローブとして使用されて、cDNAもしくはゲノムライブラリーから試験配列を単離するか又は例えば、ノーザン若しくはサザンブロットにおいて試験配列を同定することができる、オリゴヌクレオチドプライマーの対により増幅される基準配列である。 A further indication that the polynucleotides are substantially identical is used as a probe under stringent hybridization conditions to isolate a test sequence from a cDNA or genomic library or, for example, in a Northern or Southern blot A reference sequence amplified by a pair of oligonucleotide primers from which a test sequence can be identified.
本発明は、本明細書で定義された発現ベクターも含む。発現ベクターは、上記したポリヌクレオチド配列の各々の1つ以上のコピーを含む。本発明の発現ベクターは、本明細書で定義されたポリヌクレオチド配列のいずれをも含有することができる。 The invention also includes an expression vector as defined herein. The expression vector contains one or more copies of each of the polynucleotide sequences described above. The expression vectors of the present invention can contain any of the polynucleotide sequences defined herein.
ゆえに、更なる態様では、本発明は、パントラクトンヒドロラーゼをコードする遺伝子のヌクレオチド配列を含む発現ベクターであって、該パントラクトンヒドロラーゼがウマの肝臓、Bacillus subtilis、A.niger ATCC9142、A.niger awamori ATCC38854若しくはA.niger MacRae ATCC46951に由来するものである発現ベクター、又は配列番号2により示されるようなウマの肝臓に由来するパントラクトンヒドロラーゼ、配列番号4により示されるようなBacillus subtilisに由来するパントラクトンヒドロラーゼ、配列番号8に示されるA.niger ATCC9142に由来するパントラクトンヒドロラーゼ、配列番号10により示されるようなA.niger awamori ATCC38854に由来するパントラクトンヒドロラーゼ、及び配列番号6により部分的に示されるようなA.niger MacRae ATCC46951に由来するパントラクトンヒドロラーゼをコードする遺伝子のヌクレオチド配列を含む発現ベクターを提供する。 Thus, in a further aspect, the invention provides an expression vector comprising a nucleotide sequence of a gene encoding pantolactone hydrolase, wherein the pantolactone hydrolase is horse liver, Bacillus subtilis, A. et al. niger ATCC 9142, A.I. niger awamori ATCC 38854 or A.I. expression vector derived from niger MacRae ATCC 46951, or pantolactone hydrolase from horse liver as shown by SEQ ID NO: 2, pantolactone hydrolase from Bacillus subtilis as shown by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: A.8 shown in FIG. pantolactone hydrolase from niger ATCC 9142, A. as shown by SEQ ID NO: 10. pantolactone hydrolase from niger awamori ATCC 38854, and A. cerevisiae as shown in part by SEQ ID NO: 6. An expression vector comprising a nucleotide sequence of a gene encoding pantolactone hydrolase from niger MacRae ATCC 46951 is provided.
発現ベクターにおけるポリヌクレオチド配列は、場合により上記した発現制御配列に作用可能に連結されていてもよい。 The polynucleotide sequence in the expression vector may optionally be operably linked to the expression control sequences described above.
本明細書で使用された、「発現ベクター」というフレーズは、本明細書に記載のポリヌクレオチド配列をコードするDNA配列を有する複製可能なベヒクル及びそして本明細書に記載のポリヌクレオチド配列をコードするDNA配列の発現を媒介することができる複製可能なベヒクルである。これに関して、「複製可能な」という用語は、ベクターが導入されている与えられたタイプの宿主細胞において複製することができることを意味する。問題のポリヌクレオチド配列(1つ又は複数)のすぐ上流に、シグナルペプチドであって、その存在がベクターを宿らせる宿主により発現されるコードされたポリペプチドの分泌を確実にするシグナルペプチドをコードする配列を設けることができる。シグナル配列は、選ばれたポリヌクレオチド配列と自然に関連したシグナル配列又は他の起源のシグナル配列であることができる。 As used herein, the phrase “expression vector” encodes a replicable vehicle having a DNA sequence encoding a polynucleotide sequence described herein and the polynucleotide sequence described herein. A replicable vehicle capable of mediating the expression of a DNA sequence. In this regard, the term “replicatable” means capable of replicating in a given type of host cell into which the vector has been introduced. Immediately upstream of the polynucleotide sequence (s) in question encodes a signal peptide, the presence of which ensures secretion of the encoded polypeptide expressed by the host harboring the vector An array can be provided. The signal sequence can be a signal sequence naturally associated with a selected polynucleotide sequence or a signal sequence of other origin.
ベクターは、便利に組換えDNA処置を受けることができるいかなるベクターであってもよく、そしてベクターの選択は、ベクターが導入されるべき宿主細胞にしばしば依存するであろう。ゆえに、ベクターは、自律的に複製するベクター、即ち、染色体外実体(extrachromosomal entity)として存在するベクターであって、その複製は染色体複製に依存しないベクターであることができ、このようなベクターの例は、プラスミド、ファージ、コスミド又はミニ染色体である。別法として、ベクターは、宿主細胞に導入されるとき、宿主細胞ゲノム中に組み込まれそしてベクターが導入されている染色体(1つ又は複数)と共に複製されるベクターであることができる。本発明の発現ベクターは、本発明のDNA配列のいずれかを有することができそして本発明のポリペプチドのいずれかの発現のために使用することができる。 The vector can be any vector that can be conveniently subjected to recombinant DNA treatment, and the choice of vector will often depend on the host cell into which the vector is to be introduced. Thus, a vector can be an autonomously replicating vector, ie, a vector that exists as an extrachromosomal entity, the replication of which is independent of chromosomal replication, examples of such vectors Is a plasmid, phage, cosmid or minichromosome. Alternatively, a vector can be a vector that, when introduced into a host cell, is integrated into the host cell genome and replicated with the chromosome (s) into which the vector has been introduced. The expression vectors of the present invention can have any of the DNA sequences of the present invention and can be used for the expression of any of the polypeptides of the present invention.
本発明は、ポリヌクレオチド配列の1つ以上及び/又は本明細書に開示された発現ベクターの1つ以上を含有する培養された細胞又は宿主細胞も含む。本明細書で使用された、「培養された細胞」は、規定された条件下に増殖することができそして本発明のポリヌクレオチドによりコードされたポリペプチドの1つ以上を発現することができるいかなる細胞も含む。好ましくは、培養された細胞は、酵母、真菌、バクテリア又は藻類である。更に好ましくは、培養された細胞は、Escherichia coli、Saccharomyces serevisiae、Pichia pastoris、Aspergillus niger又はBacillus subtilisである。 The invention also includes cultured cells or host cells that contain one or more of the polynucleotide sequences and / or one or more of the expression vectors disclosed herein. As used herein, a “cultured cell” is any cell that can grow under defined conditions and express one or more of the polypeptides encoded by the polynucleotides of the invention. Includes cells. Preferably, the cultured cells are yeast, fungi, bacteria or algae. More preferably, the cultured cells are Escherichia coli, Saccharomyces serevisiae, Pichia pastoris, Aspergillus niger or Bacillus subtilis.
他の態様では、本発明は、ウマの肝臓、A.niger ATCC9142、A.niger awamori ATCC38854、又はA.niger MacRae ATCC46951に由来するパントラクトンヒドロラーゼを提供する。 In another aspect, the present invention relates to a horse liver, A. niger ATCC 9142, A.I. niger awamori ATCC 38854, or A.I. A pantolactone hydrolase derived from niger MacRae ATCC 46951 is provided.
更に他の態様では、本発明は、パントラクトンヒドロラーゼであって、そのアミノ酸配列が、ウマの肝臓に由来する場合には配列番号2により示さるアミノ酸配列、A.niger MacRae ATCC46951に由来する場合には配列番号6により示されるアミノ酸配列、A.niger ATCC9142に由来する場合には配列番号8により示されるアミノ酸配列及びA.niger awamori ATCC38854に由来する場合には配列番号10により示されるアミノ酸配列を含む、パントラクトンヒドロラーゼを提供する。 In yet another aspect, the present invention provides pantolactone hydrolase, the amino acid sequence of which is represented by SEQ ID NO: 2 when the amino acid sequence is derived from horse liver, an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 when derived from niger MacRae ATCC 46951; When derived from niger ATCC 9142, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and A.I. A pantolactone hydrolase comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10 when provided from niger awamori ATCC 38854 is provided.
配列番号2により示されるようなウマの肝臓に由来するパントラクトンヒドロラーゼ及び配列番号4により示されるようなBacillus subtilisに由来するパントラクトンヒドロラーゼは、S−パントラクトンヒドロラーゼ活性を示す。配列番号8により示されるようなA.niger ATCC9142に由来するパントラクトンヒドロラーゼ、配列番号10により示されるようなA.niger awamori ATCC38854に由来するパントラクトンヒドロラーゼ及び配列番号6により部分的に示されるようなA.niger MacRae ATCC46951に由来するパントラクトンヒドロラーゼはR−パントラクトンヒドロラーゼ活性を示す。 Pantolactone hydrolase from horse liver as shown by SEQ ID NO: 2 and pantolactone hydrolase from Bacillus subtilis as shown by SEQ ID NO: 4 show S-pantolactone hydrolase activity. A. As shown by SEQ ID NO: 8. pantolactone hydrolase from niger ATCC 9142, A. as shown by SEQ ID NO: 10. pantolactone hydrolase from niger awamori ATCC 38854 and A. as partially shown by SEQ ID NO: 6. Pantolactone hydrolase derived from niger MacRae ATCC 46951 exhibits R-pantolactone hydrolase activity.
更なる態様では、本発明は、上記アミノ酸配列の断片であって、完全タンパク質の酵素活性を有する断片を含む。 In a further aspect, the present invention includes fragments of the above amino acid sequences that have the enzymatic activity of the complete protein.
本発明に従う「アミノ酸配列の断片」は、タンパク質の正しい折りたたみのために必要でありうるアミノ酸のストレッチの欠乏した(depleted of stretches)配列として定義することができる。しかしながら、一旦タンパク質が折りたたまれると、アミノ酸ストレッチはそれぞれのタンパク質の機能を破壊することなく欠乏させる(depleted)ことができる。これらのストレッチは、ループとして折りたたまれたタンパク質中に存在することができ又は折りたたまれたタンパク質の活性のための直接関連のないN−若しくはC−末端であることができる。 An “amino acid sequence fragment” according to the present invention can be defined as a depleted of stretches sequence of amino acids that may be necessary for the correct folding of the protein. However, once the protein is folded, the amino acid stretch can be depleted without destroying the function of the respective protein. These stretches can be present in the protein folded as a loop or can be N- or C-terminally unrelated for the activity of the folded protein.
更に、本発明は、該R−及びS−パントラクトンヒドロラーゼの酵素活性を含むタンパク質の誘導体を包含する。該誘導体は、酵素が膜装置、例えば、中空繊維、ポリマーネットワーク又はマイクロカプセル内に保持されている、固定化された酵素、例えば包含すること(inclusion)により固定化された酵素を含む。酵素は、架橋又は酵素の結晶の発生により固定化することもできる。酵素を固定化するための更なる可能性は、成長しているポリマー、例えば、シリカゾルゲル若しくはシリカグラファイトゾルゲルへのその連結であるか又は前もって製造された担体、例えばEupergitC、Eupergit250L、PEG、セライト(Celite)及びAmberlite XAD−7に酵素を結合させることによる。本発明のR−及びS−パントラクトンヒドロラーゼに適用可能な酵素の固定化のための更なる技術は、水に非混和性有機溶媒にそれらを分散させることである。一般に、酵素的に活性なタンパク質、例えば、本発明の酵素は、当該技術分野で知られている固定化技術の殆どすべてにより固定化することができる。 Furthermore, the present invention includes derivatives of proteins comprising the enzymatic activity of said R- and S-pantolactone hydrolase. The derivatives include immobilized enzymes, such as those immobilized by inclusion, in which the enzyme is held in a membrane device, such as a hollow fiber, polymer network or microcapsule. Enzymes can also be immobilized by cross-linking or generation of enzyme crystals. A further possibility for immobilizing the enzyme is its linkage to a growing polymer, for example silica sol gel or silica graphite sol gel, or a prefabricated support such as Euergit C, Eupergit 250L, PEG, Celite ( Celite) and Amberlite XAD-7. A further technique for the immobilization of enzymes applicable to the R- and S-pantolactone hydrolases of the present invention is to disperse them in water-immiscible organic solvents. In general, enzymatically active proteins, such as the enzymes of the present invention, can be immobilized by almost any of the immobilization techniques known in the art.
本発明の更に他の態様では、本発明は、R−パントテン酸及びR−パントテノールの製造のための前駆体であるパントラクトンのR−エナンチオマーの工業的製造において適用可能なR−若しくはS−パントラクトンの選択的加水分解のための単離されたパントラクトンヒドロラーゼの使用に関する。 In yet another aspect of the present invention, the present invention relates to R- or S--applicable in the industrial production of the R-enantiomer of pantolactone, a precursor for the production of R-pantothenic acid and R-pantothenol. It relates to the use of isolated pantolactone hydrolase for the selective hydrolysis of pantolactone.
ゆえに、本発明の目的は、本明細書に記載された単離されたパントラクトンヒドロラーゼを使用してR−若しくはS−パントラクトンを選択的に加水分解する方法(process or method)を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a process or method for selectively hydrolyzing R- or S-pantolactone using the isolated pantolactone hydrolase described herein. It is.
他の態様では、本発明は、本発明のパントラクトンヒドロラーゼの存在下にR−若しくはS−パントラクトンの選択的加水分解の工程を含むR−パントテン酸若しくはその塩又はR−パンテノールの製造方法を提供する。 In another aspect, the present invention provides a method for producing R-pantothenic acid or a salt thereof or R-pantenol comprising a step of selective hydrolysis of R- or S-pantolactone in the presence of the pantolactone hydrolase of the present invention. I will provide a.
更なる態様では、本発明は、既知の配列に直接隣接したヌクレオチド配列、例えば、新規なパントラクトンヒドロラーゼ又はその一部をコードするヌクレオチド配列のクローニングのための方法を提供する。 In a further aspect, the present invention provides a method for the cloning of nucleotide sequences that are immediately adjacent to a known sequence, eg, a nucleotide sequence encoding a novel pantolactone hydrolase or portion thereof.
特に、本発明は、未知の配列の増幅を可能とする新規なPCRストラテジーを含む。新規なPCRストラテジーは、第1DNA鎖及び第2DNA鎖の両方の合成のための1つのプライマーの使用を含む。プライマーは、増幅されるべきgDNAの既知の区域にハイブリダイゼーションする。このプライマーは、この既知の配列に対して100%相同性を示す。このプライマーの助けにより、第1PCRを行って、未知の配列に到達するゲノムDNAの第1一本鎖コピーを得る。テンプレートとして第1PCR反応の小アリクォートを使用し、第1PCRで使用されたプライマー(「ネステッド」)の3’方向に位置しているがしかし論理的にはまだ配列の既知の部分に位置したDNA断片にハイブリダイゼーションするプライマーを使用して、第2PCRを行う。第1ポリメラーゼ反応で産生された一本鎖DNAにこのネステッドプライマーをランダムハイブリダイゼーションさせた後、この一本鎖DNAの対向鎖(opposite strand)を発生させ、これは、それ自体、次いで第2鎖を産生する第2PCRのために使用されたのと同じプライマーのためのテンプレートとして役立つ。最後に、既知の配列の内側で始まりそして未知の隣接ゲノムDNA又は配列の一部が見つからないいかなる他の配列内に進むDNA断片を、その新規な断片の両端部でハイブリダイゼーションする1つのプライマーにより発生させる。 In particular, the present invention includes a novel PCR strategy that allows amplification of unknown sequences. The new PCR strategy involves the use of one primer for the synthesis of both the first and second DNA strands. The primer hybridizes to a known area of gDNA to be amplified. This primer shows 100% homology to this known sequence. With the help of this primer, a first PCR is performed to obtain a first single-stranded copy of genomic DNA that reaches an unknown sequence. Using a small aliquot of the first PCR reaction as a template, a DNA fragment located in the 3 'direction of the primer ("nested") used in the first PCR but logically still located in a known part of the sequence A second PCR is performed using primers that hybridize to. After random hybridization of the nested primer to the single stranded DNA produced by the first polymerase reaction, an opposite strand of the single stranded DNA is generated, which itself is then the second strand. Serves as a template for the same primers used for the second PCR to produce. Finally, with one primer that hybridizes at both ends of the new fragment, a DNA fragment that begins inside the known sequence and goes into any other sequence where the unknown flanking genomic DNA or part of the sequence is not found generate.
故に、他の態様では、本発明は、既知の配列に直接隣接したヌクレオチド配列のクローニングのための方法であって、
a)第1PCRで産生された一本鎖DNAにランダムにハイブリダイゼーションする第2PCRにおけるプライマーを使用し、第2PCRのためのテンプレートとして第1PCRの一本鎖DNAを使用すること;及び
b)それにより、やはり工程a)のランダムにハイブリダイゼーションするプライマーを使用して第2鎖のためのテンプレートとしてそれ自体役立つ対向鎖を発生させること、
を含むPCR増幅を含む方法を提供する。
Thus, in another aspect, the invention provides a method for cloning a nucleotide sequence immediately adjacent to a known sequence comprising:
a) using a primer in the second PCR that randomly hybridizes to the single-stranded DNA produced in the first PCR, and using the single-stranded DNA in the first PCR as a template for the second PCR; and b) thereby Generating a counter strand that itself serves as a template for the second strand, also using the randomly hybridizing primers of step a),
A method comprising PCR amplification comprising
下記の実施例は、パントラクトンヒドロラーゼをコードする遺伝子の同定、特徴付け及び発現の詳しい説明を与える。これらの実施例は、本発明を説明するものであって、決して本発明の範囲を限定することを意図しない。 The examples below provide a detailed description of the identification, characterization and expression of the gene encoding pantolactone hydrolase. These examples illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way.
実施例1:商業的に入手可能なウマ肝臓エステラーゼアセトン粉末からの(S)−パントラクトン加水分解活性の精製
ウマ肝臓エステラーゼアセトン粉末(Fluka Holding AG, Industriestrasse 25, P.O.Box260, CH-9471 Buchs, Switzerland)1gを、2M硫酸アンモニウム、1mM CaCl2、1mM MgCl2及び10μM EDTA(緩衝液A)を含有する40mlの50mMトリス/HCl、pH7.5に溶解させた。溶解しなかった物質を遠心及びその後、0.45μMフィルターを通す無菌ろ過により分離した。タンパク質溶液を、緩衝液Aと平衡化させたブチルセファロースカラムHR26/10(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)に適用した。カラムを緩衝液A100mlで洗浄した。この後、400mlの線状勾配0〜100%緩衝液B(硫酸アンモニウムなしの緩衝液A)を適用した。ラクトナーゼはこの勾配の中央で溶離した。パントラクトン加水分解活性を示す画分をプールし、緩衝液を20mMトリス/HCl、pH8.0、1mM CaCl2、1mM MgCl2及び10μM EDTAに交換した。プールした画分を、0〜350mM NaClからの線状勾配を使用して、MonoQを予め充填したカラムHR26/10(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)に適用した。タンパク質は勾配の始めに溶離した。再び活性画分をプールし、1mlに濃縮しそしてSUperdex200カラム(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)に適用した。溶離緩衝液として50mM トリス/HCl、pH8.0、1mM CaCl2、1mM MgCl2及び10μM EDTAを使用して、SDS−PAGEにより示されたサイズと一致している約31kDaの分子サイズを示す最後のピークとしてラクトナーゼが溶離した。
Example 1: Purification of (S) -pantolactone hydrolysis activity from commercially available horse liver esterase acetone powder Horse liver esterase acetone powder (Fluka Holding AG, Industriestrasse 25, POBox260, CH-9471 Buchs, Switzerland) 1 g was dissolved in 40 ml of 50 mM Tris / HCl, pH 7.5 containing 2 M ammonium sulfate, 1 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 and 10 μM EDTA (Buffer A). Undissolved material was separated by centrifugation and then sterile filtration through a 0.45 μM filter. The protein solution was applied to a butyl sepharose column HR26 / 10 (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland) equilibrated with buffer A. The column was washed with 100 ml of buffer A. This was followed by the application of 400 ml of linear gradient 0-100% buffer B (buffer A without ammonium sulfate). Lactonase eluted in the middle of this gradient. Fractions showing pantolactone hydrolysis activity were pooled and the buffer was exchanged with 20 mM Tris / HCl, pH 8.0, 1 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 and 10 μM EDTA. The pooled fractions were applied to a column HR26 / 10 (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland) pre-packed with MonoQ using a linear gradient from 0 to 350 mM NaCl. The protein eluted at the beginning of the gradient. The active fractions were again pooled, concentrated to 1 ml and applied to a Superdex 200 column (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland). The last showing a molecular size of about 31 kDa, consistent with the size shown by SDS-PAGE, using 50 mM Tris / HCl, pH 8.0, 1 mM CaCl 2 , 1 mM MgCl 2 and 10 μM EDTA as the elution buffer. Lactonase eluted as a peak.
見出された最も高い特異的活性は、200mM トリス/酢酸塩緩衝液、pH9.0、5mM MgCl2中で37℃で60分間酵素をインキュベーションすることにより決定された13.3U/(mgタンパク質)であった。(S)−及び(R)−パントラクトンの濃度をHPLCにより決定した。 The highest specific activity found was determined by incubating the enzyme in 200 mM Tris / acetate buffer, pH 9.0, 5 mM MgCl 2 for 60 minutes at 37 ° C., 13.3 U / (mg protein) Met. The concentration of (S)-and (R) -pantolactone was determined by HPLC.
実施例2:ウマ肝臓からの(S)−パントラクトン加水分解酵素の予備特徴付け
(a)分子サイズ、構造及び等電点:
SDS−PAGEによれば、変性されたタンパク質は、約35kDaの分子量を有する。較正されたゲルろ過カラムの溶離時間を使用して、ネイティブタンパク質の分子量は約31kDaであることが計算された。これは、ウマ肝臓からのラクトナーゼは30〜35kDaのモノマーであることを意味する。2Dゲルを使用して、等電点はpH5.5の範囲にあることが決定された。
Example 2: Pre-characterization of (S) -pantolactone hydrolase from horse liver (a) Molecular size, structure and isoelectric point:
According to SDS-PAGE, the denatured protein has a molecular weight of about 35 kDa. Using the elution time of a calibrated gel filtration column, the molecular weight of the native protein was calculated to be about 31 kDa. This means that lactonase from horse liver is a 30-35 kDa monomer. Using a 2D gel, the isoelectric point was determined to be in the range of pH 5.5.
(b)N−末端及び内部アミノ酸配列決定:
2Dゲル電気泳動後の濃縮されたタンパク質をトリプシンにより消化した。発生したペプチドを質量分光法により分析した。ペプチドNo.66のN−末端配列は配列番号11として示される。
(B) N-terminal and internal amino acid sequencing:
The concentrated protein after 2D gel electrophoresis was digested with trypsin. The generated peptides were analyzed by mass spectroscopy. Peptide No. The N-terminal sequence of 66 is shown as SEQ ID NO: 11.
MSスペクトルと合わせてこの配列は、タンパク質が、脊椎動物において主として見出されている老化マーカータンパク質−30又はレグカルシンとして知られたタンパク質のクラスに属することを示した。ラット、マウス、ヒト、ニワトリ、ウサギ、ウシ、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)からのレグカルシン配列及び、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)からの2つのより少なく相同性の配列は既に決定されている。しかしながら、ウマからの遺伝子は単離されておらずそしてまだ配列決定されていない。 This sequence, along with the MS spectrum, indicated that the protein belongs to a class of proteins known as aging marker protein-30 or reggarcine, which are found primarily in vertebrates. A regucalcin sequence from rat, mouse, human, chicken, rabbit, cow, Xenopus laevis and two less homologous sequences from Drosophila melanogaster have already been determined. However, the gene from the horse has not been isolated and sequenced yet.
(c)金属依存性
ウマ肝臓酵素のパントラクトナーゼ活性に対する種々の二価金属イオンの効果を試験するために、1.3、2.6、5.2若しくは10.4mMのCa2+、Mg2+又はMn2+
を200mMトリス/酢酸塩、pH9.0及び50mM(R,S)−パントラクトンからなる反応混合物に加えた。反応混合物を37℃で60分間インキュベーションしそして2mM EDTAを含有する等しい容積のメタノールで停止させた。(S)−パントラクトンの減少をHPLCにより決定した。カルシウムは酵素活性を減少させたが、マグネシウム及びマンガンは酵素の活性を増加させた。
(C) Metal dependence 1.3, 2.6, 5.2 or 10.4 mM Ca 2+ , Mg to test the effect of various divalent metal ions on the pantolactonase activity of horse liver enzymes 2+ or Mn 2+
Was added to the reaction mixture consisting of 200 mM Tris / acetate, pH 9.0 and 50 mM (R, S) -pantolactone. The reaction mixture was incubated at 37 ° C. for 60 minutes and stopped with an equal volume of methanol containing 2 mM EDTA. The decrease in (S) -pantolactone was determined by HPLC. Calcium decreased enzyme activity, while magnesium and manganese increased enzyme activity.
(d)熱安定性
精製した酵素を5.2mM MgCl2及び200mMトリス/酢酸塩、pH9.0中で30〜80℃の温度で15分間インキュベーションした。氷上で30分の後、標準アッセイ(60分、37℃)により活性を決定した。酵素は60℃まで安定であった。それは65℃で不活性化し始めそして70℃でその活性の50%より多くを失った。
(D) Thermal stability The purified enzyme was incubated in 5.2 mM MgCl 2 and 200 mM Tris / acetate, pH 9.0 at a temperature of 30-80 ° C. for 15 minutes. After 30 minutes on ice, activity was determined by a standard assay (60 minutes, 37 ° C.). The enzyme was stable up to 60 ° C. It began to inactivate at 65 ° C and lost more than 50% of its activity at 70 ° C.
実施例3:ウマ肝臓からの(s)−パントラクトナーゼのクローニング
すべての既知の哺乳動物遺伝子(下記参照)からの配列情報を使用して、Roche Molecular Biochemicals, Penzberg, Germanyによりここ快く提供された、Bavariaからの1年齢「Haflinger」からのウマ肝臓から作られたcDNAに対するPCRのためのプライマーをデザインした。QIAGEN RNeasy Max Kit(Qiagen, Hilden, Germany)を使用して肝臓組織からトータルRNAを調製した。
Example 3: Cloning of (s) -Pantractonase from Horse Liver Kindly provided here by Roche Molecular Biochemicals, Penzberg, Germany using sequence information from all known mammalian genes (see below) Primers for PCR were designed for cDNA made from horse liver from 1-year-old “Haflinger” from Bavaria. Total RNA was prepared from liver tissue using the QIAGEN RNeasy Max Kit (Qiagen, Hilden, Germany).
レグカルシンファミリーの他のメンバーに対するウマ肝臓ラクトナーゼの相同性は表1に示される。標準パラメーターによるGCGプログラムパッケージのプログラムGAPを使用して決定を行った。類似性についての数は表の対角線右側に示され、同一性についての数は対角線の左側にある。 The homology of horse liver lactonase to other members of the regucalcin family is shown in Table 1. The determination was made using the program GAP in the GCG program package with standard parameters. Numbers for similarity are shown on the right side of the diagonal in the table, and numbers for identity are on the left side of the diagonal.
Titan One Tube RT-PCR Kit(Roche Molecular Biochemicals, Penzberg, Germany)、並びに開始コドン及び停止コドンから上流の配列50bpを包含する相同性プライマーを使用してRT−PCRにより、885bp断片(配列番号1のヌクレオチド1〜885)を増幅させた。反応を供給者により推奨されたとおりに行った。 An 885 bp fragment (SEQ ID NO: 1) was obtained by RT-PCR using a Titan One Tube RT-PCR Kit (Roche Molecular Biochemicals, Penzberg, Germany) and a homology primer encompassing 50 bp upstream from the start and stop codons. Nucleotides 1-885) were amplified. The reaction was performed as recommended by the supplier.
ウシに由来するN−末端配列(配列番号14)、ウサギに由来するN−末端配列(配列番号15)、ヒトに由来するN−末端配列(配列番号16)、ラットに由来するN−末端配列(配列番号17)、マウスに由来するN−末端配列(配列番号18)、ニワトリに由来するN−末端配列(配列番号19)及びXenopusに由来するN−末端配列(配列番号20)並びにウシに由来するC−末端配列(配列番号21)、ウサギに由来するC−末端配列(配列番号22)、ヒトに由来するC−末端配列(配列番号23)、ラットに由来するC−末端配列(配列番号24)、マウスに由来するC−末端配列(配列番号25)、ニワトリに由来するC−末端配列(配列番号26)及びXenopusに由来するC−末端配列(配列番号27)に基づく第1PCRのためのN−末端5’−プライマー(配列番号12)及びC−末端3’−プライマー(3’−CAGTTTCCTTAAGGGGGGATA−5’)(配列番号13)の構築。 N-terminal sequence derived from bovine (SEQ ID NO: 14), N-terminal sequence derived from rabbit (SEQ ID NO: 15), N-terminal sequence derived from human (SEQ ID NO: 16), N-terminal sequence derived from rat (SEQ ID NO: 17), N-terminal sequence derived from mouse (SEQ ID NO: 18), N-terminal sequence derived from chicken (SEQ ID NO: 19) and N-terminal sequence derived from Xenopus (SEQ ID NO: 20) and bovine Derived C-terminal sequence (SEQ ID NO: 21), C-terminal sequence derived from rabbit (SEQ ID NO: 22), C-terminal sequence derived from human (SEQ ID NO: 23), C-terminal sequence derived from rat (sequence) No. 24), C-terminal sequence derived from mouse (SEQ ID NO: 25), C-terminal sequence derived from chicken (SEQ ID NO: 26) and C-terminal sequence derived from Xenopus (SEQ ID NO: 27) Ku N- terminal 5'-primer for the first 1 PCR (SEQ ID NO: 12) and C- terminal 3'-primer (3'-CAGTTTCCTTAAGGGGGGATA-5 ') Construction of (SEQ ID NO: 13).
断片をTAクローニングベクター(Invitrogen, Carlsberg, CA, USA)にクローニングした。配列決定は、それがウマ肝臓レグカルシンに由来することを証明した。見つからない5’−端部(missing 5'-end)を、Roche Molecular Biochemicals, Penzberg, Germanyにより供給されたそれぞれのキットを使用する5’/3’RACEと呼ばれる方法により単離した:完全にマッチングするプライマー(配列番号28)を使用して単離されたウマ肝臓cDNAに対する一本鎖DNAを産生した。一本鎖DNAを精製し、ポリCテイルを付加しそして第1プライマーのネステッドプライマー5’及びポリGプライマーを使用して他のPCRを行った。遺伝子の見つからない5’−端部を表すDNA断片を増幅した。既知の配列に従って作られたフォーワードプライマー(配列番号29)並びに主としてウシ及びウサギ遺伝子に従ってデザインされた遺伝子の最後のアミノ酸で出発する1つのプライマー(配列番号30)を使用して3’−端部をクローニングした。最後のPCRにおいて、遺伝子の開始コドン及び停止コドンを含む5’−及び3’−プライマーのデザインのための得られた配列情報を使用して、ラクトナーゼの全cDNAを上記したトータルRNAから単離した。cDNA及びアミノ酸配列は、配列番号1及び配列番号2に示される。遺伝子は900bp/299アミノ酸からなる。 The fragment was cloned into a TA cloning vector (Invitrogen, Carlsberg, CA, USA). Sequencing demonstrated that it was derived from horse liver regucalcin. The missing 5'-end was isolated by a method called 5 '/ 3'RACE using the respective kit supplied by Roche Molecular Biochemicals, Penzberg, Germany: perfect match Was used to produce single stranded DNA against horse liver cDNA isolated. Single stranded DNA was purified, a poly C tail was added, and another PCR was performed using the nested primer 5 'of the first primer and the poly G primer. A DNA fragment representing the 5'-end where the gene was not found was amplified. Using a forward primer (SEQ ID NO: 29) made according to the known sequence and one primer (SEQ ID NO: 30) starting with the last amino acid of the gene designed primarily according to the bovine and rabbit genes Was cloned. In the final PCR, the total cDNA of lactonase was isolated from the total RNA described above using the sequence information obtained for the design of 5'- and 3'-primers including the start and stop codons of the gene. . The cDNA and amino acid sequences are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. The gene consists of 900 bp / 299 amino acids.
完全遺伝子を、QiagenからのpQE60のような商業的に入手可能な発現ベクターの1つを使用してHis−タグにC−末端で融合されたE.coliで発現させた。標準プロトコールに従うHis−タグ付きタンパク質の発現及び精製は、(S)−パントラクトナーゼ活性を示した33kDaのタンパク質を生じさせた。 The complete gene was E. coli fused at the C-terminus to a His-tag using one of the commercially available expression vectors such as pQE60 from Qiagen. It was expressed in E. coli. Expression and purification of His-tagged protein according to a standard protocol yielded a 33 kDa protein that showed (S) -pantolactonase activity.
実施例4:A.niger リパーゼAの商業的粗調製物からの(R)−パントラクトン加水分解活性の精製
(R)−パントラクトンを特異的に加水分解する活性を、A.niger発酵に由来する種々の商業的に入手可能な酵素製品において同定した。それぞれの酵素を精製するために、Amano Pharmaceuticala Co.Ltd., Nagoya, JapanからのLipase A “Amano”と呼ばれる商業的調製物を使用した。ラクトナーゼ活性と共に共精製された2つの酵素から得られた配列データに従えば、調製物は、A.tubigensisからのリパーゼを過発現するA.awamoriの凍結乾燥されそして破壊された(broken)細胞(発酵ブロスを含む)を表すと思われる。この物質を、20mMトリス/HCl、pH7.5、2.5mM MgCl2(標準緩衝液)に溶解した。5%エタノールを加えてこの物質の溶解度を増加させた。溶液にならなかった物質を、遠心(30分、15000rpm、4℃)により分離し、続いて0.45μmフィルターを通してろ過した。溶解した部分を、最初にAmiconセル(50kDaカットオフ)における限外ろ過により精製して、次のアニオン交換クロマトグラフィー段階を妨害することがありうるいかなる塩及び小さな分子サイズを有する化合物も除去した。次いで、タンパク質を、HR26/10を予備充填したQ−セファロースカラム(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)に適用した。カラムを200mM標準緩衝液で洗浄し、次いでタンパク質を0〜350mM NaClの線状勾配(400ml)により溶離した。活性を含有する画分をプールした。硫酸アンモニウムを加えて1.5Mの最終濃度とし、そのように処理したタンパク質溶液を、HR26/10ブチルセファロースを予備充填したカラム(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)に適用した。1.5M硫酸アンモニウムを含有する標準緩衝液で200mlの洗浄の後、タンパク質を、1.5〜0の減少していく硫酸アンモニウム勾配(400ml)により分離した。ここで、活性を2つのピークにおいて溶離し、これらを別々にプールした。両プールの容積を2ml未満に減少させた。2つの濃縮物を標準緩衝液を使用するSuperdex200カラムでのゲルろ過により分離した。各分離の活性画分をプールしそして濃縮した。プールIIの活性はプールIの活性よりも僅かに早く溶離する傾向があったが、これは対応するタンパク質の分子量が僅かにより高いことがありうることを示している。
Example 4: A.I. Purification of (R) -pantolactone hydrolysis activity from a commercial crude preparation of niger lipase A. Identified in various commercially available enzyme products derived from niger fermentation. A commercial preparation called Lipase A “Amano” from Amano Pharmaceuticala Co. Ltd., Nagoya, Japan was used to purify each enzyme. According to the sequence data obtained from two enzymes co-purified with lactonase activity, the preparation overexpresses lipase from A. tubigensis. It appears to represent awamori lyophilized and broken cells (including fermentation broth). This material was dissolved in 20 mM Tris / HCl, pH 7.5, 2.5 mM MgCl 2 (standard buffer). 5% ethanol was added to increase the solubility of this material. The material that did not become a solution was separated by centrifugation (30 minutes, 15000 rpm, 4 ° C.) followed by filtration through a 0.45 μm filter. The dissolved portion was first purified by ultrafiltration in an Amicon cell (50 kDa cutoff) to remove any salts and compounds with small molecular size that could interfere with the next anion exchange chromatography step. The protein was then applied to a Q-Sepharose column (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland) pre-packed with HR26 / 10. The column was washed with 200 mM standard buffer and the protein was then eluted with a linear gradient (400 ml) of 0-350 mM NaCl. Fractions containing activity were pooled. Ammonium sulfate was added to a final concentration of 1.5M and the so-treated protein solution was applied to a column pre-packed with HR26 / 10 butyl sepharose (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland). After a 200 ml wash with standard buffer containing 1.5 M ammonium sulfate, proteins were separated by a 1.5-0 decreasing ammonium sulfate gradient (400 ml). Here, the activity eluted in two peaks and these were pooled separately. The volume of both pools was reduced to less than 2 ml. The two concentrates were separated by gel filtration on a Superdex 200 column using standard buffer. The active fractions of each separation were pooled and concentrated. Pool II activity tended to elute slightly earlier than Pool I activity, indicating that the molecular weight of the corresponding protein may be slightly higher.
80U/ml(40℃)は、それぞれプールI及びプールIIについて決定された最も高い活性であった。2Dゲルで示されたとおり、タンパク質調製物は完全に均一ではなく、これは真の特異的活性はより高くすらあることを意味する。しかしながら、ラクトナーゼ活性は、最終調製物の主たるタンパク質でもあるゲルろ過の溶離プロフィルにおける38kDaのタンパク質バンドに相当するので、このバンドがラクトナーゼを表していることは最も確からしい。ゲルろ過に従えば、ネイティブラクトナーゼは75kDaの分子質量を有する。これは酵素のホモ二量体構造を示唆する。 80 U / ml (40 ° C.) was the highest activity determined for Pool I and Pool II, respectively. As shown in the 2D gel, the protein preparation is not completely homogeneous, which means that the true specific activity is even higher. However, since lactonase activity corresponds to the 38 kDa protein band in the elution profile of gel filtration, which is also the main protein of the final preparation, it is most likely that this band represents lactonase. According to gel filtration, native lactonase has a molecular mass of 75 kDa. This suggests a homodimeric structure of the enzyme.
実施例5:(R)−パントラクトン加水分解酵素の予備特徴付け
(a)ネイティブ形態の構造及び分子量
実施例4に記載の条件を使用して72mlのSuperdex200(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)で酵素を溶離した。標準曲線から推定されるとうり、これは75kDaの分子質量を反映している。SDS−PAGEは38kDaの分子質量を示した。データの組み合わせは、A.nigerからの(R)−パントラクトナーゼが、38kDaの2つの同一サブユニットからなるホモ二量体であることを示唆した。
Example 5: Pre-characterization of (R) -pantolactone hydrolase (a) Structure and molecular weight of native form 72 ml of Superdex 200 (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland using the conditions described in Example 4) ) To elute the enzyme. As estimated from the standard curve, this reflects a molecular mass of 75 kDa. SDS-PAGE showed a molecular mass of 38 kDa. The combination of data is as follows. It was suggested that (R) -pantolactonase from niger is a homodimer consisting of two identical subunits of 38 kDa.
(b)熱安定性
50μlの希釈された酵素(0.1U)を、20mMトリス/HCl、pH7.5中で0、30、40、50、55、60、70℃で1時間インキュベーションした。氷上で15分の後、標準アッセイを使用して残留活性を決定した。酵素は50℃までは安定であった。より高い温度では、それはその活性を失い始めた。
(B) Thermostability 50 μl of diluted enzyme (0.1 U) was incubated for 1 hour at 0, 30, 40, 50, 55, 60, 70 ° C. in 20 mM Tris / HCl, pH 7.5. After 15 minutes on ice, residual activity was determined using standard assays. The enzyme was stable up to 50 ° C. At higher temperatures it began to lose its activity.
(c)最適温度
商業的ソースからの濃く濃縮した(R)−パントラクトナーゼ(実施例5参照)を、下記の条件下に20、30、40、50、55及び60℃で30分間インキュベーションした:
100mM(R,S)−パントラクトン、
100mM MgCl2
200mM トリス/HCl、pH8.0
100μl最終容積中の0.05U(R)−パントラクトナーゼ。
(C) Optimum temperature Concentrated (R) -pantolactonase (see Example 5) from a commercial source was incubated at 20, 30, 40, 50, 55 and 60 ° C. for 30 minutes under the following conditions: :
100 mM (R, S) -pantolactone,
100 mM MgCl 2
200 mM Tris / HCl, pH 8.0
0.05 U (R) -pantolactonase in a 100 μl final volume.
市販のA.nigert調製物からの(R)−パントラクトナーゼの最適温度は使用した条件下に50℃付近であった。 Commercially available A.M. The optimum temperature for (R) -pantolactonase from the nigert preparation was around 50 ° C. under the conditions used.
(d)補因子依存及び抑制
A.nigerからの(R)−パントラクトナーゼは、その活性のためにMg2+又はMn2+イオンを必要とする。それは1mM EDTAの添加により完全に抑制された。
(D) Cofactor dependence and inhibition (R) -pantolactonase from niger requires Mg 2+ or Mn 2+ ions for its activity. It was completely suppressed by the addition of 1 mM EDTA.
(e)最適pH
酵素は、pHが7.0から11.0まで変わるとき、「正常な」pH活性プロフィルを示さなかった。0.1%Span80及び酢酸マグネシウム20mMを含有する200mM TEA−酢酸塩緩衝液(pH7.0〜11)中のアミノリパーゼA10mgを40℃で20分間インキュベーションした。サンプルを、50mM EDTAを含有する等容積の500mM MES緩衝液、pH5.5でクエンチし、遠心し(10,000g、10分)、次いで、70:30水−メタノール、1ml/分、20℃で溶離した0.46×15cmCHIRADEXカラムを使用するHPLCにより分析した。最も高い活性はpH10付近で達成された。それからpH11.0まで、活性はあまり変化しなかった。最も高い選択性はpH9.0付近で達成された。
(E) Optimal pH
The enzyme did not show a “normal” pH activity profile when the pH changed from 7.0 to 11.0. 10 mg of aminolipase A in 200 mM TEA-acetate buffer (pH 7.0-11) containing 0.1% Span 80 and 20 mM magnesium acetate was incubated at 40 ° C. for 20 minutes. Samples are quenched with an equal volume of 500 mM MES buffer, pH 5.5, containing 50 mM EDTA, centrifuged (10,000 g, 10 min), then 70:30 water-methanol, 1 ml / min at 20 ° C. Analyzed by HPLC using an eluted 0.46 × 15 cm CHIRADEX column. The highest activity was achieved around pH 10. Then, until pH 11.0, the activity did not change much. The highest selectivity was achieved around pH 9.0.
実施例6:A.niger ATCC9142、9029、26875、62863及び10864の培養及びその(R)−パントラクトナーゼ活性の評価
見出されたラクトナーゼ活性がAspergillus属に広範囲に広まっているかどうかを見出すために、5つのA.niger株を下記の条件下に培養した:
培地(量/リットル):1.23gNaNO3、0.5gKH2PO4、0.2gMgSO4x7H2O、0.5g酵母抽出物、5%グルコース及びVishniac and Santer, Bacteriol.Rev.21: 195-213(1957)により記載された微量金属溶液0.04ml。
Example 6: A.1. Cultivation of niger ATCC 9142, 9029, 26875, 62863 and 10864 and evaluation of their (R) -pantolactonase activity In order to find out whether the found lactonase activity is widespread in Aspergillus sp. The niger strain was cultured under the following conditions:
Medium (amount / liter): 1.23 g NaNO 3 , 0.5 g KH 2 PO 4 , 0.2 g MgSO 4 × 7H 2 O, 0.5 g yeast extract, 5% glucose and Vishniac and Santer, Bacteriol. Rev. 21: 195- 0.04 ml of trace metal solution described by 213 (1957).
5×106個の胞子/mlを使用して1lのフラスコ中で30℃で予備培養物(pre-culture)300mlを接種した。8時間後、予備培養物を、pH及び溶解酸素を制御して2lの発酵器中で培地1.7lに加えた。5M NaOHの自動添加によりpH5.5でpHを一定に保った。細胞を少ない通気(5〜10%空気飽和)下に14時間細胞を増殖させた。その後溶解した酸素のレベルを30〜50%空気飽和に増加させた。5時間後、菌糸体を回収し、ろ過し、脱イオン水で2回洗浄しそして液体窒素中に凍結した。その一部をFrench Pressを使用することにより砕いた。培地及び細胞溶解物を標準アッセイを使用してパントラクトナーゼ活性を調べた。 5 × 10 6 spores / ml were used to inoculate 300 ml of pre-culture at 30 ° C. in a 1 l flask. After 8 hours, the preculture was added to 1.7 l medium in a 2 l fermentor with controlled pH and dissolved oxygen. The pH was kept constant at pH 5.5 by automatic addition of 5M NaOH. Cells were grown for 14 hours under low aeration (5-10% air saturation). The dissolved oxygen level was then increased to 30-50% air saturation. After 5 hours, the mycelium was collected, filtered, washed twice with deionized water and frozen in liquid nitrogen. A portion of it was crushed by using a French Press. Media and cell lysates were examined for pantolactonase activity using standard assays.
(R)−パントラクトナーゼ活性は、試験されたすべてのA.nigerの溶解物中に主として見出された。培地中には非常に小さい活性しか見出されなかった。 (R) -Pantractonase activity was measured for all A. Found primarily in niger lysates. Only very little activity was found in the medium.
実施例7:リパーゼ調製物からの濃縮した(R)−パントラクトナーゼのトリプシン消化により発生した小さなペプチドのアミノ酸配列の決定
実施例5の濃縮した調製物を2Dゲルで分析した。それぞれ、33及び40kDaの2つの主要スポット並びに4.7及び5.6のpIがトリプシンで消化された。発生したペプチドを、HPLC(機器:Hewlett Packard 1090, Column: Vydac C18(0.21×25cm)、210nmでの吸光度、流量:0.20ml/分、緩衝液A:0.075%TFA、緩衝液B:80%アセトニトリル中の0.065%TFA、勾配:2%B(0〜10分)、2〜75%B(10〜120分)により分離した。ペプチドの選択は、エドマン分解により配列決定された、スポットC[pI5.6、39kDa(Poll C)]:Fxn42(ペプチド1)(配列番号81)、Fxn57(ペプチド3)(配列番号82)、Fx3(ペプチド2)(配列番号83)、Fx74(配列番号84)及びFx81(配列番号85)、スポットC[pI4.7、33kDa(PollA/B]:N−末端(配列番号86)、Fx58(配列番号87)、Fx64(配列番号88)、Fx65(配列番号89)、Fx73(配列番号90)及びFx68(配列番号91)。Xは定義されていないアミノ酸を表し、括弧内のアミノ酸は明確に決定することができなかったアミノ酸である。
Example 7: Determination of the amino acid sequence of a small peptide generated by tryptic digestion of concentrated (R) -pantolactonase from a lipase preparation The concentrated preparation of Example 5 was analyzed on a 2D gel. Two major spots of 33 and 40 kDa and pi of 4.7 and 5.6, respectively, were digested with trypsin. The generated peptide was analyzed by HPLC (instrument: Hewlett Packard 1090, Column: Vydac C18 (0.21 × 25 cm), absorbance at 210 nm, flow rate: 0.20 ml / min, buffer A: 0.075% TFA, buffer solution. B: separated by 0.065% TFA in 80% acetonitrile, gradient: 2% B (0-10 min), 2-75% B (10-120 min) Peptide selection was sequenced by Edman degradation Spot C [pI 5.6, 39 kDa (Poll C)]: Fxn42 (peptide 1) (SEQ ID NO: 81), Fxn57 (peptide 3) (SEQ ID NO: 82), Fx3 (peptide 2) (SEQ ID NO: 83), Fx74 (SEQ ID NO: 84) and Fx81 (SEQ ID NO: 85), spot C [pI 4.7, 33 kDa (PollA / B): N-terminal (SEQ ID NO: 86), Fx58 (SEQ ID NO: 87), Fx64 (arrangement) No. 88), Fx65 (SEQ ID NO: 89), Fx73 (SEQ ID NO: 90) and Fx68 (SEQ ID NO: 91), X represents an undefined amino acid, and the amino acid in parentheses could not be clearly determined It is.
標的としてすべての短いペプチド配列を使用するデータベースサーチは、2つの主要なスポットのどれがラクトナーゼを表すかを同定するのを助けることができる信頼性のある情報をもたらさなかった。故に、我々は、他のアニオン交換クロマトグラフィーにより更に実施例5のラクトナーゼ調製物を濃縮した。タンパク質溶液(20mMトリス/HCl、pH7.5、2.5mMMgCl2中の)を予備充填されたMonoQカラムHR16/10(Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland)で、0〜350mM NaCl勾配において分離した。すべての画分の活性を決定した。活性画分をSDS−PAGE及び供給者(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)により記載されたとおりに行った等電点フォーカシングにより分析した。画分の活性データをSDS−PAGE及びIEFのゲルと比較すると、ラクトナーゼは38〜40kDaのタンパク質でありそしてそれはpH5.6付近のpIを有することが示唆された。このデータは、スポットPollCに非常によく対応している。故に、このスポットのアミノ酸配列を、PCRプライマー及びサザンブロットのためのオリゴヌクレオチドをデザインするために使用した。最も活性な画分をプールしそして再び2Dゲルで分析すると、PollCは、先の2Dゲルと比べてPollA/Bを超えて明らかに富んでいることが示された。 Database searches using all short peptide sequences as targets did not provide reliable information that could help identify which of the two major spots represent lactonase. Therefore, we further concentrated the lactonase preparation of Example 5 by other anion exchange chromatography. Protein solutions (20 mM Tris / HCl, pH 7.5, in 2.5 mM MgCl 2 ) were separated on a pre-packed MonoQ column HR16 / 10 (Amersham Pharmacia Biotech Europe GmbH, Deubendorf, Switzerland) on a 0-350 mM NaCl gradient. . The activity of all fractions was determined. Active fractions were analyzed by isoelectric focusing performed as described by SDS-PAGE and suppliers (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Comparison of the activity data of the fractions with SDS-PAGE and IEF gels suggested that lactonase is a 38-40 kDa protein and that it has a pI around pH 5.6. This data corresponds very well to the spot PollC. Therefore, the amino acid sequence of this spot was used to design PCR primers and oligonucleotides for Southern blots. Pooling the most active fractions and analyzing again on the 2D gel showed that PollC was clearly enriched above PollA / B compared to the previous 2D gel.
実施例8:サザンブロットのための縮重したオリゴヌクレオチド(degenerated oligonucleotides)及びA.nigerからの(R)−パントラクトナーゼのクローニングのためのPCRプライマーのデザイン
異なるAspergillus種からの12の異なるフィターゼ配列を使用するGCGプログラムパッケージバージョン10.2からのプログラムCODONFREQUENCYにより作られたAspergillusのコドン使用頻度(codon usage)を使用して、遺伝子コードの縮重のため可能な異なるDNA配列組み合わせの数を減少させた。プライマーの3’端部においてすべての可能な組み合わせが実現されたが、いくらかのまれなコドンは決定的因子としてAspergillusコドン使用頻度を使用してプライマーの5’端部において省かれた。ハイブリダイゼーション実験を意図したオリゴヌクレオチドの場合には、3’−及び5’−端部を同じ方法で処理した。その名前が「S(センス)」又は「AS(アンチセンス)」を含むオリゴヌクレオチドをPCRのために使用した。その名前がS又はASを含まないオリゴヌクレオチドは、ハイブリダイゼーション実験で使用することを意図した。
Example 8: Degenerated oligonucleotides for Southern blots and A.I. Design of PCR primers for cloning of (R) -pantolactonase from niger Aspergillus codons created by the program CODONFREQUENCY from GCG program package version 10.2 using 12 different phytase sequences from different Aspergillus species Codon usage was used to reduce the number of different DNA sequence combinations possible due to the degeneracy of the genetic code. Although all possible combinations were realized at the 3 'end of the primer, some rare codons were omitted at the 5' end of the primer using Aspergillus codon usage as a determinant. In the case of oligonucleotides intended for hybridization experiments, the 3′- and 5′-ends were treated in the same way. Oligonucleotides whose name contains “S (sense)” or “AS (antisense)” were used for PCR. Oligonucleotides whose names do not contain S or AS were intended for use in hybridization experiments.
A.nigerからの(R)−パントラクトナーゼのクローニングのために使用されるオリゴヌクレオチドは、Fxn42(配列番号31)、Fxn42S(配列番号32)、Fxn42AS(配列番号33)、Fxn57(配列番号34)、Fxn57S(配列番号35)、Fxn57AS(配列番号36)、Fx73(配列番号37)、Fx73S(配列番号38)、Fx73AS(配列番号39)、FX74(配列番号40)、Fx74S(配列番号41)及びFx74AS(配列番号42)である。 A. The oligonucleotides used for cloning (R) -pantolactonase from niger are Fxn42 (SEQ ID NO: 31), Fxn42S (SEQ ID NO: 32), Fxn42AS (SEQ ID NO: 33), Fxn57 (SEQ ID NO: 34), Fxn57S (SEQ ID NO: 35), Fxn57AS (SEQ ID NO: 36), Fx73 (SEQ ID NO: 37), Fx73S (SEQ ID NO: 38), Fx73AS (SEQ ID NO: 39), FX74 (SEQ ID NO: 40), Fx74S (SEQ ID NO: 41) and Fx74AS (SEQ ID NO: 42).
実施例9:A.niger ATCC9142、A.nigerNRRL3135、A.niger ssp.awamori(ATCC38854)及びA.niger MacRae(ATCC46951)からのゲノムDNAの単離
YPD培地[Sherman et al., Laboratory course manual for methods in yeast genetics, Cold Spring Harbor laboratory、Cold Spring Harbor, New York(1986)]300mlに、1×106個の胞子/mlを接種した。培養物を激しい振とう(200rpm)下に30℃で一夜培養した。菌糸体をワットマンろ紙によるろ過により集め、PBS(等張性リン酸塩緩衝液)で洗浄しそして液体窒素中で凍結させた。菌糸体を粉砕して氷冷乳針中で微細な粉末とした。粉末を、1/3容積の50mMトリス/HCl、pH8.0、1.0%SDS、50mM EDTA中に再懸濁させそして頻繁に反転させながら65℃で15分間インキュベーションした。溶液を50℃に冷却した。Proteinase K(100μg/ml最終濃度)を加えた。溶液を50℃で1時間インキュベーションした。更に100mg/mlプロテイナーゼKを加えそして更に3時間インキュベーションを続けた。1/3容積のフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール(50/49/1)を加えた。完全なしかし穏やかな混合の後、エマルションを遠心した(12000g、20分、4℃)。水性相を除去しそして再び抽出した。更なる遠心段階(12000g、10分、4℃)の後、水性相をクロロホルムで抽出した。0.7容積のイソプロパノールを水性相に加えそして溶液を15分間穏やかに混合した。沈殿したDNAを遠心(10000g、30分、4℃)により集めた。1/10容積の3M KCl、pH5.2を残りの上澄液に加えそして穏やかな振とう下に15分間インキュベーションした。更なる遠心段階の後、2つのペレットを70%エタノールで2回洗浄し、空気上で乾燥し、そして水0.5mlに溶解した。最後に、DNAをRNアーゼで処理して残留RNAを除去した。
Example 9: A.1. niger ATCC 9142, A.I. nigerNRRL3135, A.I. niger ssp. awamori (ATCC 38854) and A.I. Isolation of genomic DNA from niger MacRae (ATCC 46951) in 300 ml of YPD medium [Sherman et al., Laboratory course manual for methods in yeast genetics, Cold Spring Harbor laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1986)] 6 spores / ml were inoculated. The culture was cultured overnight at 30 ° C. under vigorous shaking (200 rpm). Mycelium was collected by filtration through Whatman filter paper, washed with PBS (isotonic phosphate buffer) and frozen in liquid nitrogen. The mycelium was crushed into a fine powder in an ice-cooled nipple. The powder was resuspended in 1/3 volume of 50 mM Tris / HCl, pH 8.0, 1.0% SDS, 50 mM EDTA and incubated at 65 ° C. for 15 minutes with frequent inversion. The solution was cooled to 50 ° C. Proteinase K (100 μg / ml final concentration) was added. The solution was incubated at 50 ° C. for 1 hour. An additional 100 mg / ml proteinase K was added and the incubation continued for a further 3 hours. One third volume of phenol / chloroform / isoamyl alcohol (50/49/1) was added. After complete but gentle mixing, the emulsion was centrifuged (12000 g, 20 min, 4 ° C.). The aqueous phase was removed and extracted again. After a further centrifugation step (12000 g, 10 min, 4 ° C.), the aqueous phase was extracted with chloroform. 0.7 volume of isopropanol was added to the aqueous phase and the solution was gently mixed for 15 minutes. The precipitated DNA was collected by centrifugation (10000 g, 30 minutes, 4 ° C.). 1/10 volume of 3M KCl, pH 5.2 was added to the remaining supernatant and incubated for 15 minutes with gentle shaking. After a further centrifugation step, the two pellets were washed twice with 70% ethanol, dried on air and dissolved in 0.5 ml of water. Finally, DNA was treated with RNase to remove residual RNA.
実施例10:A.niger ATCC9142からの(R)−パントラクトナーゼのクローニング
A.niger ATCC9142のゲノムDNA(gDNA)を実施例6に記載のようにして製造した。PCR機械としてStratagene (Stratagene、La Jolla, CA, USA)からのRobocycler Infinity及びRoche Molecular Biochemicals (Penzberg, Germany)からのTAQ polymerase KitをPCRsのために使用した:
gDNA(1/10希釈した)1μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−50℃
プライマーS(100pM/μl)1μl 段階4:1分−72℃
プライマーAS(100pM/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのTAQポリメラーゼ1μl
H2O40μl
段階2〜4を35回繰り返した。
Example 10: A.1. Cloning of (R) -pantolactonase from niger ATCC 9142 Niger ATCC 9142 genomic DNA (gDNA) was prepared as described in Example 6. As PCR machines, Robotar Infinity from Stratagene (Stratagene, La Jolla, CA, USA) and TAQ polymerase Kit from Roche Molecular Biochemicals (Penzberg, Germany) were used for PCRs:
1 μl of gDNA (diluted 1/10) Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl of PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-50 ° C.
Primer S (100 pM / μl) 1 μl Step 4: 1 min-72 ° C.
Primer AS (100 pM / μl) 1 μl
1 μl of TAQ polymerase from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 35 times.
すべてのプライマーを、自己プライミングについてチェックした。Fxn57ASは、相当な量の300〜320bpの付近の自己プライミング産物を発生した唯一のプライマーであった。55℃のハイブリダイゼーション温度を使用して、PCRs5、6、8,10及び11は、依然として1つ以上の産物を生じさせた。60℃、30秒の増幅及び30サイクルでは、PCRs5、6,8、10及び11は、依然として1つ以上のPCR産物を発生させ、これらはより低いハイブリダイゼーション温度で産生された産物に相当する。 All primers were checked for self-priming. Fxn57AS was the only primer that generated a significant amount of a self-priming product around 300-320 bp. Using a hybridization temperature of 55 ° C., PCRs 5, 6, 8, 10, and 11 still produced one or more products. At 60 ° C., 30 sec amplification and 30 cycles, PCRs 5, 6, 8, 10 and 11 still generate one or more PCR products, which correspond to products produced at lower hybridization temperatures.
PCR反応12の弱い840bp産物をQuiagen(Qiagen, Hilden, Germany)からのQIAEXIIゲル抽出キットを使用してアガロースゲルから単離しそしてH2O40μlに溶解した。
840bp断片(1/10に希釈した)1μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−55℃
プライマーS10pMol/μl)1μl 段階4:30秒−72℃
プライマーAS10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのTAQポリメラーゼ1μl
H2O40μl
段階2〜4を30回繰り返した。
The weak 840 bp product of PCR reaction 12 was isolated from an agarose gel using the QIAEXII gel extraction kit from Qiagen (Qiagen, Hilden, Germany) and dissolved in 40 μl of H 2 O.
1 μl of 840 bp fragment (diluted 1/10) Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-55 ° C.
Primer S10 pMol / μl) 1 μl Step 4: 30 sec-72 ° C.
Primer AS10pMol / μl) 1μl
1 μl of TAQ polymerase from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 30 times.
反応2,5,10、11及び135のプライマー組み合わせを使用した。反応2の他に、すべての他の反応はPCR産物をもたらした。これは、プライマー42S/AS、57S/AS、73S/AS及び74S/ASの配列が840bp断片の一部であることを意味する。これらの4つのプライマーのきわめて近いことは、840bp断片が問題のラクトナーゼ遺伝子の一部であることを強く示している。この推測は、配列決定により支持された。ペプチドFx57(配列番号90)のアミノ酸配列は840bp断片において確かめられたが、ペプチドFxn42(配列番号45)の配列は部分的にしか確かめられなかった。 The primer combinations of reactions 2, 5, 10, 11 and 135 were used. In addition to reaction 2, all other reactions resulted in PCR products. This means that the sequences of primers 42S / AS, 57S / AS, 73S / AS and 74S / AS are part of the 840 bp fragment. The close proximity of these four primers strongly indicates that the 840 bp fragment is part of the lactonase gene in question. This assumption was supported by sequencing. The amino acid sequence of peptide Fx57 (SEQ ID NO: 90) was confirmed in the 840 bp fragment, but the sequence of peptide Fxn42 (SEQ ID NO: 45) was only partially verified.
A.niger MacRaeの対応するDNA断片を単離することも可能であった。A.awamoriの場合には、プライマーFxn57S及びFx73ASの産物のみをこのアプローチにより単離することができた。これらのAspergilliの配列は、A.niger ATCC9142の配列に対するDNAレベルでのほぼ90%同一性を有する。 A. It was also possible to isolate the corresponding DNA fragment of niger MacRae. A. In the case of awamori, only the products of primers Fxn57S and Fx73AS could be isolated by this approach. These Aspergilli sequences are described in A.P. It has approximately 90% identity at the DNA level to the sequence of niger ATCC 9142.
ラクトナーゼ遺伝子の5’−及び3’−端部を単離するために、下記のアプローチを使用した:
(a)3’−端部の単離
A.niger ATCC9142のgDNA 1μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−55℃
プライマーOal2AS又はOal3S 段階4:30秒−72℃
(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのTAQポリメラーゼ1μl
H2O40μl
段階2〜4を30回繰り返した。
The following approach was used to isolate the 5′- and 3′-ends of the lactonase gene:
(A) Isolation of the 3′-end niger ATCC 9142 gDNA 1 μl Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-55 ° C.
Primer Oal2AS or Oal3S Step 4: 30 sec-72 ° C
(10 pMol / μl) 1 μl
1 μl of TAQ polymerase from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 30 times.
PCR混合物を等容積のフェノール/クロロホルムで2回及びクロロホルムのみで1回抽出した。次いで、1/10容積の3M酢酸カリウム、pH5.32及び2容積のエタノールを加えることによりDNAを沈殿させた。15分の遠心(Eppendorf テーブル遠心機において14000rpm)の後、ペレットを70%エタノールで洗浄し、空気乾燥しそして最後に無菌水20μlに溶解した。
第2PCR
第1PCRからのDNA4μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−58℃
プライマーOal4AS又はOal1AS 段階4:1分−72℃
(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular Biochemicalsからの
High Fidelity Mix 1μl
H2O 38μl
段階2〜4を35回繰り返した。
The PCR mixture was extracted twice with an equal volume of phenol / chloroform and once with chloroform alone. The DNA was then precipitated by adding 1/10 volume of 3M potassium acetate, pH 5.32 and 2 volumes of ethanol. After 15 minutes centrifugation (14000 rpm in an Eppendorf table centrifuge), the pellet was washed with 70% ethanol, air dried and finally dissolved in 20 μl of sterile water.
Second PCR
4 μl of DNA from the first PCR Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-58 ° C.
Primer Oal4AS or Oal1AS Step 4: 1 min-72 ° C
(10 pMol / μl) 1 μl
From Roche Molecular Biochemicals
High Fidelity Mix 1μl
38 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 35 times.
Oal4Sプライマーを使用して、900bpのDNA分子を発生させた。配列決定は、それが遺伝子の3’−端部をコードすることを示した。 Oal4S primer was used to generate a 900 bp DNA molecule. Sequencing showed that it encoded the 3'-end of the gene.
(b)5’−端部の単離:
プローブとしてDIG標識されたオリゴヌクレオチドFxn42、Fxn57、Fx73及びFx74並びにX線フイルムでの化学発光検出(chemiluminescent detection)を伴うDIGシステム(Roche Molecular Biochemicals)を使用して、A.niger ATCC9142のゲノムDNAに関してハイブリダイゼーション実験を行った。ハイブリダイゼーション及び検出は供給者により推奨されるとおりに行われた。
(B) 5′-end isolation:
Using DIG-labeled oligonucleotides Fxn42, Fxn57, Fx73 and Fx74 as probes and the DIG system (Roche Molecular Biochemicals) with chemiluminescent detection on X-ray films, Hybridization experiments were performed on niger ATCC 9142 genomic DNA. Hybridization and detection were performed as recommended by the supplier.
ゲノムDNA10μgを、BamHI、EcoRI、HindIII、PstI、SacI及びXhoIにより消化した。Roche Molecular Biochemicalsハイブリダイゼーション溶液を使用して42℃で一夜ハイブリダイゼーションを行った。2xSSC、0.1%SDSにおいて室温で2回洗浄段階の後、0.5xSSC、0.1%SDSにおいて50℃で2回の洗浄を行った。アルカリホスファターゼの基質としてCSPD(2−クロロ−5−(4−メトキシスピロ{1,2−ジオキセタン−3,2’−(5’−クロロ)トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン}−4−イル)−1−フェニルリン酸二ナトリウム)による検出処理の後、X線フイルムをフィルターに1時間(室温)露光した。フイルムに対する使用可能なシグナルがなかつた。 10 μg of genomic DNA was digested with BamHI, EcoRI, HindIII, PstI, SacI and XhoI. Hybridization was performed overnight at 42 ° C. using Roche Molecular Biochemicals hybridization solution. After two washing steps at room temperature in 2 × SSC, 0.1% SDS, washing was performed twice at 50 ° C. in 0.5 × SSC, 0.1% SDS. CSPD (2-chloro-5- (4-methoxyspiro {1,2-dioxetane-3,2 ′-(5′-chloro) tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decane as a substrate for alkaline phosphatase } -4-yl) After the detection treatment with 1-phenyl disodium phosphate), the X-ray film was exposed to the filter for 1 hour (room temperature). There was no signal available for the film.
ゆえに、反応5及び11のランダムプライムドDIG標識されたPCR産物(実施例11参照)をプローブとして使用した。ハイブリダイゼーションを同じ方法で行い、ちょうど洗浄条件は、室温で2×5分及び55℃で2×15分にわずかに変化させた。下記のバンドがフイルムに現れた。 Therefore, the random primed DIG labeled PCR products of reactions 5 and 11 (see Example 11) were used as probes. Hybridization was performed in the same way, just washing conditions were slightly changed from 2 x 5 minutes at room temperature and 2 x 15 minutes at 55 ° C. The following bands appeared on the film.
全体の遺伝子又は少なくともその欠けている5’−端部をクローニングするために、A.niger ATCC9142の染色体DNAをHindIIIで消化し、これによりハイブリダイゼーション実験に従うラクトナーゼ遺伝子を含有する約4kb断片を発生させる:
染色体DNA 20μl
10×緩衝液20μl
HindIII(10U/μl)5μl
H2O 175μl
37℃で16時間インキュベーション
In order to clone the entire gene or at least its lacking 5′-end, The chromosomal DNA of niger ATCC 9142 is digested with HindIII, thereby generating an approximately 4 kb fragment containing the lactonase gene according to the hybridization experiment:
Chromosomal DNA 20μl
10 x buffer 20 μl
HindIII (10 U / μl) 5 μl
175 μl of H 2 O
16 hours incubation at 37 ° C
消化されたDNAを、Qiagen(Qiagen, Hilden, Germany)からのPCR精製キットにより精製しそして100μl中で溶離した。下記のライゲーションを16℃で一夜行った。精製されたDNAを水で2mlに希釈した。リガーゼ及びリガーゼ緩衝液を製造者(Roche Molecular Biochemicals)の推奨に従って加えた。完了したライゲーションを、部分的に単離されたラクトナーゼ遺伝子の内部プライマーを使用する異なるPCRsのためのテンプレートとして使用した。
ライゲーション溶液5μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+ を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−55℃
センスプライマー(10pMol/μl)1μl 段階4:3分−72℃
アンチセンスプライマー(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物 1μl
H2O 40μl
段階2〜4を32回繰り返した。
Digested DNA was purified by PCR purification kit from Qiagen (Qiagen, Hilden, Germany) and eluted in 100 μl. The following ligation was performed overnight at 16 ° C. The purified DNA was diluted to 2 ml with water. Ligase and ligase buffer were added according to the manufacturer's recommendations (Roche Molecular Biochemicals). The completed ligation was used as a template for different PCRs using partially isolated lactonase gene internal primers.
Ligation solution 5 μl Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-55 ° C.
Sense primer (10 pMol / μl) 1 μl Step 4: 3 min-72 ° C.
Antisense primer (10pMol / μl) 1μl
1 μl High Fidelity polymerase mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 32 times.
4つのプライマー組み合わせOal3S/Fxn57AS、Oal4S/Fxn57AS、Oal3S/Oal8AS及びOal4S/Oal8ASは、すべて単一4kbDNA断片をもたらした。すべてのプライマー対を遺伝子の外側に向けた。かくして、ラクトナーゼ遺伝子は、自己ライゲーションしたHindIII断片として環状化されたDNA分子上に位置しなければならない。 The four primer combinations Oal3S / Fxn57AS, Oal4S / Fxn57AS, Oal3S / Oal8AS and Oal4S / Oal8AS all resulted in a single 4 kb DNA fragment. All primer pairs were directed outside the gene. Thus, the lactonase gene must be located on a DNA molecule that has been circularized as a self-ligated HindIII fragment.
断片を、QiagenからのQIAEXIIゲル抽出キットを使用してゲルから単離しそして製造者(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)により推奨されたジデオキシ方法を使用してABI310Genetic Analyzerにより配列決定した。単離された断片がA.niger ATCC9142からの(R)−パントラクトナーゼ遺伝子の両端を含むことを確証した。 Fragments were isolated from the gel using the QIAEX II gel extraction kit from Qiagen and sequenced by ABI310 Genetic Analyzer using the dideoxy method recommended by the manufacturer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). The isolated fragment is A. It was confirmed to contain both ends of the (R) -pantolactonase gene from niger ATCC 9142.
プライマーOal10S及びOal12ASを使用して、配列決定されたすべてのペプチドの正確なアミノ酸配列を含有する、A.niger ssp.awamoriの相同性遺伝子を単離することも可能であった。唯一の例外はペプチドFxn42の配列である。Fxn42はその時点で2つのペプチド配列決定から得られた。たぶん、2つの異なるペプチドは、トリプシンで消化された酵素断片を分離するHPLC実験において同じ時間に溶離した。しかしながら、配列決定は、強いバックグラウンドを有する主要ペプチドの配列のみを最初に示した。第1ペプチドを終えた後、第2ペプチドの配列は、他の4つのアミノ酸に対して発生した残りの配列であった:
a)K−P−F−A−H−Q−V−K(配列番号43)及び
b)R−H−H−N−A−P−A−P−T−P−E−D−P−E−R−R(配列番号44)は、Fxn42であるK−P−F−A−H−Q−V−K−T−x−E−D(配列番号45)を与える。
Containing the exact amino acid sequences of all peptides sequenced using primers Oal10S and Oal12AS; niger ssp. It was also possible to isolate awamori homologous genes. The only exception is the sequence of peptide Fxn42. Fxn42 was obtained from two peptide sequencing at that time. Perhaps the two different peptides eluted at the same time in an HPLC experiment separating the tryptic digested enzyme fragments. However, sequencing initially showed only the sequence of the major peptide with a strong background. After finishing the first peptide, the sequence of the second peptide was the remaining sequence generated for the other four amino acids:
a) K-P-F-A-H-Q-V-K (SEQ ID NO: 43) and b) R-H-H-N-A-P-A-P-T-P-E-D-P -E-R-R (SEQ ID NO: 44) gives Fxn42, K-P-F-A-H-Q-V-K-T-X-E-D (SEQ ID NO: 45).
これは、ペプチドFxn42に基づくオリゴヌクレオチドFxn42S及びFxn42ASが何故使用可能な結果を与えないかも説明する。アミノ酸配列に従えは、株ATCC9142からのタンパク質は、36573Daの分子質量及び1.83の280nmにおける評価された吸光度(1mg/mlタンパク質溶液)を有するが、A.niger ssp.awamoriからのアミノ酸配列は36547Daの計算された分子質量及び1mg/mlタンパク質溶液について1.831の評価されたE280nmを有する(Pace et al., 1995)。 This also explains why oligonucleotides Fxn42S and Fxn42AS based on peptide Fxn42 do not give usable results. According to the amino acid sequence, the protein from strain ATCC 9142 has a molecular mass of 36573 Da and an estimated absorbance at 280 nm of 1.83 (1 mg / ml protein solution). niger ssp. The amino acid sequence from awamori has a calculated molecular mass of 36547 Da and an estimated E 280 nm of 1.831 for a 1 mg / ml protein solution (Pace et al., 1995).
実施例11:A.niger ATCC9142からの(R)−パントラクトナーゼ遺伝子のクローニング及び発現
実施例10に記載のすべての3つの方法により得られた配列を比較及びアセンブルして全ラクトナーゼ遺伝子を包含する2443bpの連続配列を発生させた。遺伝子の開始コドン及び停止コドン及び可能なイントロンを決定するために、市販の調製物からの精製された遺伝子から得られたペプチドの入手可能なアミノ酸配列を、GCGプログラムパッケージリリース10.2の2つのプログラムTESTCODE及びCODONPREFERENCEの結果と一緒に使用した。停止コドン及び1つのイントロンは同じ方法で両プログラムにより決定されたが、開始コドンは、特にペプチドFx74(配列番号84)のN−末端で利用可能な他の配列決定されたペプチドはなかったので、明らかではなかった。データベースサーチの期間中見出された相同性アミノ酸配列へのすべての可能な翻訳の比較も助けにならなかった。何故ならば、タンパク質のN−末端部分はまったく不均一であると思われるからである。ゆえに、ペプチドFx74の位置の上流にしかし同じリーディングフレームにおいて見出された2つのメチオニン残基が選ばれそして両者はそれぞれの発現カセットの構成のために使用された。CTに富んだ領域は、配列番号7の塩基対666〜742間に見出された。しかしながら、このCTに富んだ領域の位置は、開始コドンとして1つのMet他よりも実際に好まなかった。何故ならば、この領域と開始コドン間の距離は通常真菌において相当変動するである。また、可能なポリアデニル化部位は遺伝子の下流に同定された。
Example 11: A.1. Cloning and expression of the (R) -pantolactonase gene from niger ATCC 9142 Compare and assemble the sequences obtained by all three methods described in Example 10 to generate a 2443 bp continuous sequence encompassing the entire lactonase gene I let you. In order to determine the start and stop codons of genes and possible introns, the available amino acid sequences of peptides obtained from purified genes from commercial preparations are determined from the two GCG program package releases 10.2. Used together with the results of the programs TESTCODE and CODONPREFERENCE. The stop codon and one intron were determined by both programs in the same way, but the start codon was not specifically available for other sequenced peptides at the N-terminus of peptide Fx74 (SEQ ID NO: 84) It was not clear. Comparison of all possible translations to homologous amino acid sequences found during database searches also did not help. This is because the N-terminal portion of the protein appears to be quite heterogeneous. Therefore, two methionine residues found upstream of the position of peptide Fx74 but in the same reading frame were chosen and both were used for the construction of the respective expression cassette. A CT rich region was found between base pairs 666-742 of SEQ ID NO: 7. However, the location of this CT-rich region was actually less preferred than one Met et al. As the start codon. This is because the distance between this region and the start codon usually varies considerably in fungi. A possible polyadenylation site was also identified downstream of the gene.
A.niger ATCC9142からの遺伝子の72bpの長さのイントロンの場合に、ヌクレオチド976〜981からのDNAストレッチは、最も確からしくは5’−スプライス部位を表し、ヌクレオチド1029〜1035又は1016〜1022からのストレッチは推定内部コンセンサス配列を表しそして1045〜1047からのDNAストレッチは3’−スプライス部位(配列番号7)を表す。A.niger MacRae遺伝子の対応する配列は、51bp長さのイントロン(配列番号79)においてbp32〜37、66〜72及び80〜82に位置している。A.niger ssp.awamoriのoal遺伝子の50bp長さのイントロンの場合には、5’−スプライス部位は、ヌクレオチド203(GTGCCC)で開始し、内部コンセンサス領域はヌクレオチド236で開始し(AACTAAC)、そして3’−スプライス部位はヌクレオチド250で開始する(CAG)(配列番号9)。 A. In the case of a 72 bp long intron of the gene from niger ATCC 9142, the DNA stretch from nucleotides 976 to 981 most likely represents the 5′-splice site, and the stretch from nucleotides 1029 to 1035 or 1016 to 1022 Represents the putative internal consensus sequence and the DNA stretch from 1045-1047 represents the 3'-splice site (SEQ ID NO: 7). A. The corresponding sequence of the niger MacRae gene is located at bp 32-37, 66-72 and 80-82 in a 51 bp long intron (SEQ ID NO: 79). A. niger ssp. In the case of a 50 bp long intron of the awamori oal gene, the 5'-splice site starts at nucleotide 203 (GTGCCC), the internal consensus region starts at nucleotide 236 (AACTAAC), and the 3'-splice site. Starts at nucleotide 250 (CAG) (SEQ ID NO: 9).
5’−スプライス部位のためのコンセンサス配列は、GTPuNGPyである。列挙された部位のどれも位置5にGを有していない。ラリアット形成のための内部部位の酵母コンセンサス配列はTACTAACである。3’−スプライス部位はコンセンサス配列PyAGを有する[Unkles, Gene organization in industrial filamenous fungi.In Applied molecular genetics of filamentous fungi(Kinghorn, ed), pp.28-53.Blackie Academic & Professional, Wester Cleddens Road, Bishopbriggs, Glasgow G64 2NZ, UK, Glasgow(1992)]。 The consensus sequence for the 5'-splice site is GTPuNGPy. None of the listed sites have a G at position 5. The internal consensus yeast sequence for lariat formation is TACTAAC. The 3'-splice site has the consensus sequence PyAG [Unkles, Gene organization in industrial filamenous fungi. In Applied molecular genetics of filamentous fungi (Kinghorn, ed), pp. 28-53. Blackie Academic & Professional, Wester Cleddens Road, Bishopbriggs , Glasgow G64 2NZ, UK, Glasgow (1992)].
下記のcDNAを発生させた:
−E.coliにおける発現のためのoal(配列番号98)
−Saccharomyces cerevisiaeにおける発現のためのoalEco(配列番号94)
−S.cervisiaeにおける発現のためのoalEShort(配列番号95の位置32における第2の可能なMetを使用する31アミノ酸のより短いバージョン)
−E.coliにおける発現のためのoalS(アーティファクトとして最終的に同定されたペプチドFxn42のミスリーディング配列の故にoalSが作成された)
−S.cervisiaeにおける発現のためのoalSEco
−E.coliにおける発現のためのC−末端his−タグを含有するoalhis
−S.cervisiaeにおける発現のためのoalEhis
−E.coliにおける発現のためのN−末端his−タグを含有するoalNhis(配列番号92)
−S.cervisiaeにおける発現のためのoalENhis(配列番号96)(S.cervisiaeにおける発現及び分泌のためのA.terreus cbsのフィターゼのシグナルペプチドを含有する構築物oalsec)
The following cDNA was generated:
-E. oal for expression in E. coli (SEQ ID NO: 98)
OalEco (SEQ ID NO: 94) for expression in Saccharomyces cerevisiae
OalESshort for expression in S. cervisiae (a shorter version of 31 amino acids using the second possible Met at position 32 of SEQ ID NO: 95)
-E. oalS for expression in E. coli (oalS was created because of the misreading sequence of peptide Fxn42, which was finally identified as an artifact)
-S. oalSEco for expression in Cervisiae
-E. oalhis containing a C-terminal his-tag for expression in E. coli
OalEhis for expression in S. cervisiae
-E. oalNhis containing an N-terminal his-tag for expression in E. coli (SEQ ID NO: 92)
OalENhis (SEQ ID NO: 96) for expression in S. cervisiae (construct oalsec containing the signal peptide of A. terreus cbs phytase for expression and secretion in S. cervisiae)
一般的手順
最初に、oal遺伝子の推測されたコード配列(cDNA)を2つのPCRsにおいて単離した。2つのPCR産物を第3PCRによりアセンブルした。下記のプライマーを使用した:
Oal1AS(配列番号46)、Oal2AS(配列番号47)、Oal3S(配列番号48)、Oal4S(配列番号49)、Oal5S(配列番号50)、Oal6AS(配列番号51)、Oal7AS(配列番号52)、Oal8AS(配列番号53)、Oal9AS(配列番号54)、Oal10S(配列番号55)、Oal10SEco(配列番号56)、OalENhis(配列番号57)、Oal10SShis(配列番号58)、Oal11S(配列番号59)、Oal12AS(配列番号60)、Oal12ASEco(配列番号61)、 Oal12AShis(配列番号62)、Oal2ASHisEco(配列番号63)、Oal13S(配列番号64)、Oal13AS(配列番号65)、Oal14S(配列番号66)、Oal14AS(配列番号67)、Oal15S(配列番号68)、Oal15AS(配列番号69)、Oal16S(配列番号70)(第2Met)、OalsecS(配列番号71)、OalsecAS(配列番号72)、pQE80EcoS(配列番号73)、pQE80EcoNhisS(配列番号74)、pQE80BamAS(配列番号75)、pQE80BamhisAS(配列番号76)、pQE80EcoSshort(配列番号77)及びCP−a(配列番号78)。
General Procedure First, the predicted coding sequence (cDNA) of the oaal gene was isolated in two PCRs. Two PCR products were assembled by the third PCR. The following primers were used:
Oal1AS (SEQ ID NO: 46), Oal2AS (SEQ ID NO: 47), Oal3S (SEQ ID NO: 48), Oal4S (SEQ ID NO: 49), Oal5S (SEQ ID NO: 50), Oal6AS (SEQ ID NO: 51), Oal7AS (SEQ ID NO: 52), Oal8AS (SEQ ID NO: 53), Oal9AS (SEQ ID NO: 54), Oal10S (SEQ ID NO: 55), Oal10SEco (SEQ ID NO: 56), OalENhis (SEQ ID NO: 57), Oal10SHis (SEQ ID NO: 58), Oal11S (SEQ ID NO: 59), Oal12AS ( SEQ ID NO: 60), Oal12ASEco (SEQ ID NO: 61), Oal12AHis (SEQ ID NO: 62), Oal2ASHisEco (SEQ ID NO: 63), Oal13S (SEQ ID NO: 64), Oal13AS (SEQ ID NO: 65), Oal14S (SEQ ID NO: 66), Oal14AS (SEQ ID NO: 67), Oal15S (SEQ ID NO: 68), Oal15AS (SEQ ID NO: 69), Oal16S (SEQ ID NO: 70) (second Met), OalsecS (SEQ ID NO: 71), OalsecAS (SEQ ID NO: 72), pQE80EcoS (SEQ ID NO: 73), pQE80EcoNhisS (SEQ ID NO: 74), pQE80BamAS (SEQ ID NO: 75), pQE80BamhisAS (SEQ ID NO: 76), pQE80EcoSshort (SEQ ID NO: 77) and CP-a (SEQ ID NO: 78).
Oal1Sはより上流の開始コドンのすぐ前で始まるが、Oal9ASは推測された停止コドンの数ヌクレオチド下流で始まる。イントロンなしで第3PCR反応における2つの発生したPCR産物のアセンブリングを可能とするために、Oal14S及びOal14ASは相補性でありそしてエキソンIの端部及びエキソンIIの開始部からの配列を含有する。 Oal1S begins immediately before the upstream upstream codon, while Oal9AS begins several nucleotides downstream of the predicted stop codon. To allow assembly of the two generated PCR products in the third PCR reaction without introns, Oal14S and Oal14AS are complementary and contain sequences from the ends of exon I and exon II.
gDNA(1/10に希釈した)1μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+ を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−55℃
Oal11S(10pMol/μl)1μl 段階4:1分−72℃
Oal14AS(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物1μl
H2O 40μl
段階2〜4を35回繰り返した。
1 μl of gDNA (diluted 1/10) Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-55 ° C.
Oal11S (10 pMol / μl) 1 μl Step 4: 1 min-72 ° C.
Oal14AS (10 pMol / μl) 1 μl
1 μl of High Fidelity polymerase mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 35 times.
gDNA(1/10に希釈した)1μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+ を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−55℃
Oal14S(10pMol/μl)1μl 段階4:1分−72℃
Oal9AS(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物 1μl
H2O 40μl
段階2〜4を35回繰り返した。
1 μl of gDNA (diluted 1/10) Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-55 ° C.
Oal14S (10 pMol / μl) 1 μl Step 4: 1 min-72 ° C.
Oal9AS (10pMol / μl) 1μl
1 μl High Fidelity polymerase mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 35 times.
A.niger ATCC9142のgDNAに関するPCRは、予想されたサイズのPCR産物を示した。PCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製した。それらを、Qiagen(Qiagen, Hilden, Germany)からのQIAEXIIキツトを使用してゲルから抽出しそして第3PCRのために使用した: A. PCR on the niger ATCC 9142 gDNA showed a PCR product of the expected size. The PCR product was purified by agarose gel electrophoresis. They were extracted from the gel using a QIAEXII kit from Qiagen (Qiagen, Hilden, Germany) and used for the third PCR:
PCR産物1及び2の各々0.5μl 段階1:5分−95℃
ヌクレオチド混合物1μl 段階2:30秒−95℃
Mg2+ を有するPCR標準緩衝液5μl 段階3:30秒−55℃
Oal12S(10pMol/μl)1μl 段階4:1分−72℃
Oal10AS(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物 1μl
H2O 40μl
段階2〜4を30回繰り返した。
0.5 μl each of PCR products 1 and 2 Step 1: 5 min-95 ° C.
1 μl of nucleotide mixture Step 2: 30 sec-95 ° C.
5 μl PCR standard buffer with Mg 2+ Step 3: 30 sec-55 ° C.
Oal12S (10 pMol / μl) 1 μl Step 4: 1 min-72 ° C.
Oal10AS (10 pMol / μl) 1 μl
1 μl High Fidelity polymerase mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Steps 2-4 were repeated 30 times.
最終産物をアガロースゲル電気泳動により精製し、ゲルから抽出しそしてInvitrogen(Carlsbad, CA, USA)により供給されたPCR産物の直接クローニングのためのTAベクターにクローニングした。すべての他の必要なクローニング段階を、Sambrock et al.(1989)に記載のとおりに行った。配列決定によりチェックされた正しいインサート(oal1)を含有するプラスミドを、すべてのやがて起こる構築段階のためのテンプレートとして使用した。 The final product was purified by agarose gel electrophoresis, extracted from the gel and cloned into a TA vector for direct cloning of PCR products supplied by Invitrogen (Carlsbad, CA, USA). All other necessary cloning steps were performed as described in Sambrock et al. (1989). A plasmid containing the correct insert (oal1) checked by sequencing was used as a template for all upcoming construction steps.
(a)E.coli及びSaccharomyces cerevisiaeにおける発現のための構築物oal及びoalEco:
oal1に関してプライマーpQE80EcoS及びpQE80BamASを使用するPCRを行って下記のプロトコールを使用して構築物Eco−oal−Bamを発生させた:
(A) E.E. Constructs for expression in E. coli and Saccharomyces cerevisiae oa and oal Eco:
PCR using primers pQE80EcoS and pQE80BamAS was performed on oal1 to generate the construct Eco-oal-Bam using the following protocol:
インサート(10ng)としてoal1を含有するプラスミド1μl
ヌクレオチド混合物1μl
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5μl
pQE80EcoS(10pMol/μl)1μl
pQE80BamAS(10pMol/μl)1μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物 1μl
H2O 40μl
段階1:5分−95℃
段階2:30秒−95℃
段階3:30秒−55℃
段階4:1分−72℃
段階2〜4を30回繰り返した。
1 μl of plasmid containing oal1 as insert (10 ng)
1 μl of nucleotide mixture
5 μl of PCR standard buffer with Mg 2+
1 μl of pQE80EcoS (10 pMol / μl)
1 μl of pQE80BamAS (10 pMol / μl)
1 μl High Fidelity polymerase mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Stage 1: 5 minutes -95 ° C
Stage 2: 30 sec-95 ° C
Stage 3: 30 seconds -55 ° C
Step 4: 1 min-72 ° C
Steps 2-4 were repeated 30 times.
PCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製し、問題の断片をゲル(QIAEXII、Qiagen)から抽出し、EcoRI及びBamHIにより消化し、再びアガロースゲル電気泳動により精製し、QiagenからのベクターpQE80にライゲーションし、そしてE.coli Top10中に形質転換した。4クローンのプラスミドを単離しそしてインサートを配列決定した。正しい構築物を含有するプラスミドを、E.coliM15又は同等なE.coli株に形質転換した。すべての分子処置は標準処置として当業者に知られている。 The PCR product is purified by agarose gel electrophoresis, the fragment in question is extracted from the gel (QIAEXII, Qiagen), digested with EcoRI and BamHI, purified again by agarose gel electrophoresis, ligated into the vector pQE80 from Qiagen, And E. E. coli Top10 was transformed. Four clones of plasmid were isolated and the insert sequenced. Plasmids containing the correct construct were coli M15 or equivalent E. coli. E. coli strain was transformed. All molecular treatments are known to those skilled in the art as standard treatments.
酵母発現構築物のために、使用したプライマーをOal10EcoS及びOal12ASEcoにより置き換え、PCR産物をEcoRI単独で消化し、そして最終産物を、ベクターのEcoRI制限部位を使用してpYES2又はS.cervisiaeのための同等な発現ベクターにクローニングした。S.cervisiae株、例えば、INVSc1(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)の形質転換を、Hinnen et al., Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75: 1929-1933(1978)に従って又は上記株と共に供給されたマニュアルに従って行った。 For yeast expression constructs, the primers used were replaced with Oal10EcoS and Oal12ASEco, the PCR product was digested with EcoRI alone, and the final product was compared to pYES2 or the equivalent for S. cervisiae using the EcoRI restriction sites of the vector. Cloned into an expression vector. S. cervisiae strain, eg INVSc1 (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) transformation is supplied according to or together with Hinnnen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929-1933 (1978) Was done according to the manual.
(b)E.coliにおいて発現するための構築物pQE80oalS(第2の可能なMetを使用して31アミノ酸の短くしたバージョン:
上記したのと同じPCRプロトコールを使用して、プライマーpQE80EcoSshort及びpQE80BamASを同じテンプレートに対して使用した。完了したPCR反応を(a)に記載のように行った。
(B) E.E. The construct pQE80oalS for expression in E. coli (31 amino acid shortened version using a second possible Met:
Primers pQE80EcoSshort and pQE80BamAS were used against the same template using the same PCR protocol as described above. The completed PCR reaction was performed as described in (a).
(c)S.cervisiaeにおける発現のための構築物oalS:
プライマーOal16S及びOal12ASEcoを使用した。他のすべては(a)に記載のように処理した。
(C) S.M. Constructs for expression in Cervisiae ealS:
Primers Oal16S and Oal12ASEco were used. All others were processed as described in (a).
(d)E.coliにおける発現のためのC−末端his−タグを含有する構築物pQE80oalhis:
プライマーpQE80EcoS及びpQE80BamhisASをPCRのために使用した。(a)参照。
(D) E.E. A construct containing a C-terminal his-tag for expression in E. coli pQE80oalhis:
Primers pQE80EcoS and pQE80BamhisAS were used for PCR. See (a).
(e)S.cervisiaeにおける発現のための構築物oalhis:
プライマーOal10Seco及びOal12ASHisEcoをPCRのために使用した。(a)参照。
(E) S.M. Constructs for expression in Cervisiae: oalhis:
Primers Oal10Seco and Oal12ASHisEco were used for PCR. See (a).
(f)E.coliにおける発現のためのN−末端His−タグを含有する構築物pQE80oalNhis:
プライマーpQE80EcoNhisS及びpQE80BamASをPCRのために使用した(a参照)
(F) E.E. The construct pQE80oalNhis containing an N-terminal His-tag for expression in E. coli:
Primers pQE80EcoNhisS and pQE80BamAS were used for PCR (see a)
(g)S.cervisiaeにおける発現のための構築物oalENhis:
プライマーOalENhis及びOal12ASEcoをPCRのために使用した(a参照)。
(G) S.M. Constructs for expression in Cervisiae oalENhis:
Primers OalENhis and Oal12ASEco were used for PCR (see a).
(h)S.cervisiaeにおける発現及び分泌のためのA.terreus cbsのフィターゼのシグナルペプチドを含有する構築物oalsec:
3つの独立のPCRsを使用して構築物を調製した。最初に、コンセンサスフィターゼの遺伝子に対するPCRによりシグナル配列を単離した[Lehmann et al., Protein Eng.13: 49-57(2000)]
(H) S.M. A. for expression and secretion in C. cerevisiae. Constructs containing signal peptide of terreus cbs phytase oalsec:
The construct was prepared using three independent PCRs. First, the signal sequence was isolated by PCR on the consensus phytase gene [Lehmann et al., Protein Eng. 13: 49-57 (2000)].
インサート(10ng)としてコンセンサスフィターゼの遺伝子を含有するプラスミド 1.0μl
ヌクレオチド混合物1.0μl
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5.0μl
CP−a(10pMol/μl)1.0μl
pOalsecAS(10pMol/μl)1.0μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物 1.0μl
H2O 40μl
段階1:5分−95℃
段階2:30秒−95℃
段階3:30秒−55℃
段階4:1分−72℃
段階2〜4を30回繰り返した。
1.0 μl of plasmid containing the consensus phytase gene as an insert (10 ng)
Nucleotide mixture 1.0 μl
5.0 μl PCR standard buffer with Mg 2+
CP-a (10 pMol / μl) 1.0 μl
pOalsecAS (10 pMol / μl) 1.0 μl
1.0 μl High Fidelity Polymerase Mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Stage 1: 5 minutes -95 ° C
Stage 2: 30 sec-95 ° C
Stage 3: 30 seconds -55 ° C
Step 4: 1 min-72 ° C
Steps 2-4 were repeated 30 times.
oal1遺伝子(10ng)を含有するプラスミド1.0μl
ヌクレオチド混合物1.0μl
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5.0μl
OalsecS(10pMol/μl)1.0μl
Oal12ASEco(10pMol/μl)1.0μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物 1.0μl
H2O 40μl
段階1:5分−95℃
段階2:30秒−95℃
段階3:30秒−55℃
段階4:45秒−72℃
段階2〜4を30回繰り返した。
1.0 μl of plasmid containing oaal gene (10 ng)
Nucleotide mixture 1.0 μl
5.0 μl PCR standard buffer with Mg 2+
Oalsec S (10 pMol / μl) 1.0 μl
Oal12ASEco (10 pMol / μl) 1.0 μl
1.0 μl High Fidelity Polymerase Mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Stage 1: 5 minutes -95 ° C
Stage 2: 30 sec-95 ° C
Stage 3: 30 seconds -55 ° C
Stage 4: 45 seconds -72 ° C
Steps 2-4 were repeated 30 times.
PCR産物を1.5%アガロースゲルでのアガロースゲル電気泳動により精製し、ゲル(QIAEXII, Qiagen)から抽出しそして第3PCRのために使用した:
PCR1の産物0.5μl
PCR2の産物0.5μl
ヌクレオチド混合物1.0μl
Mg2+を有するPCR標準緩衝液5.0μl
CP−a(10pMol/μl)1.0μl
Oal12ASEco(10pMol/μl)1.0μl
Roche Molecular BiochemicalsからのHigh Fidelityポリメラーゼ混合物1.0μl
H2O40μl
段階1:5分−95℃
段階2:30秒−95℃
段階3:30秒−55℃
段階4:1分−72℃
段階2〜4を30回繰り返した。
The PCR product was purified by agarose gel electrophoresis on a 1.5% agarose gel, extracted from the gel (QIAEXII, Qiagen) and used for the third PCR:
PCR1 product 0.5 μl
PCR2 product 0.5 μl
Nucleotide mixture 1.0 μl
5.0 μl PCR standard buffer with Mg 2+
CP-a (10 pMol / μl) 1.0 μl
Oal12ASEco (10 pMol / μl) 1.0 μl
1.0 μl of High Fidelity polymerase mixture from Roche Molecular Biochemicals
40 μl of H 2 O
Stage 1: 5 minutes -95 ° C
Stage 2: 30 sec-95 ° C
Stage 3: 30 seconds -55 ° C
Step 4: 1 min-72 ° C
Steps 2-4 were repeated 30 times.
PCR産物をアガロースゲル電気泳動により精製し、ゲルから抽出し、EcoRIにより消化し、再びアガロースゲル電気泳動により精製し、そして上記したS.cervisiae発現ベクターにライゲーションした。 The PCR product was purified by agarose gel electrophoresis, extracted from the gel, digested with EcoRI, purified again by agarose gel electrophoresis, and ligated to the S. cervisiae expression vector described above.
実施例12:oalの発現
(a)E.coliにおける
構築物pQE80oal、pQE80oalS、pQE80oalhis及びpQE80oalNhisを、lacプロモーターのリプレッサーを含むpREP4を含有するE.coliM15において発現した(Qiagen, Hilden, Germanyの発現マニュアル参照)一夜の培養物を600nmにおける0.1のODに希釈しそして30℃で1.5のOD600nmに増殖させた。次いで培養物を0.5mM IPTGで誘導しそして30℃で更に6時間培養した。細胞を遠心(5000g、20分)により回収しそして−80℃で凍結した。製造者のロトコールに従ってB−PER(Pierce, Rockford, IL, USA)を使用してそれらを溶解した。更なる遠心段階の後、上澄液を(R)−パントラクトンの加水分解のために使用した。
Example 12: Expression of oa (a) E. The constructs pQE80oal, pQE80oalS, pQE80oalhis and pQE80oalNhis in E. coli were transformed into E. coli containing pREP4 containing a repressor of the lac promoter. Overnight cultures expressed in E. coli M15 (see Qiagen, Hilden, Germany expression manual) were diluted to 0.1 OD at 600 nm and grown at 30 ° C. to an OD 600 nm of 1.5. The culture was then induced with 0.5 mM IPTG and incubated at 30 ° C. for an additional 6 hours. Cells were harvested by centrifugation (5000 g, 20 minutes) and frozen at -80 ° C. They were dissolved using B-PER (Pierce, Rockford, IL, USA) according to the manufacturer's rotocol. After a further centrifugation step, the supernatant was used for hydrolysis of (R) -pantolactone.
構築物pQE80oalS及びpQE80oalHisを含有する形質転換体において、上澄液にも細胞溶解物(cell lysate)にも活性は見出されなかったが、これに対して構築物pQE80oal及びpQE80oalNhisを使用すると、可溶性タンパク質のほぼ5%は活性な(R)−パントラクトナーゼであった。 In transformants containing the constructs pQE80oalS and pQE80oalHis, no activity was found in the supernatant or cell lysate, whereas the constructs pQE80oal and pQE80oalNhis were used for the soluble protein. Nearly 5% was active (R) -pantolactonase.
N−末端His−タグを含有する構築物をHis−タグなしの遺伝子と同じ方法で発現した。His−タグ付きタンパク質の精製をQiagen(hilden, Germany)からの「QIAexpressionist」に記載のプロトコールを使用して細胞溶解物からネイティブな形態で行った。 The construct containing the N-terminal His-tag was expressed in the same way as the gene without the His-tag. Purification of His-tagged proteins was performed in native form from cell lysates using the protocol described in “QIAexpressionist” from Qiagen (hilden, Germany).
(b)S.cervisiaeにおける
構築物oalEco、oalES、oalEhis、oalENhis及びoalsecをS.cervisiaeINVScl又は匹敵する株において発現した。形質転換及びSDura-培地([Sherman et al., Laboratory course manual for methods in yeast genetics, Cold Spring Harbor laboratory、Cold Spring Harbor, New York(1986)で平板培養の後、平板を30℃で3〜4日インキュベーションし、成長したコロニーを突き砕きそしてSDura-液体培地2mlに移し、そして30℃で3日間激しく振とうしながら培養した。これらの培養物をSDura-培地25mlのための予備培養物として使用した。激しく振とうしながら30℃で更に3日の培養の後、YPD培地500mlに2リットルフラスコ中で上記調製された培養物(Sherman et al., 上記)を接種した。同一条件下に更に3日間培養した後、細胞を遠心により培地から分離しそしてY−PER(Pierce, Rockford, IL)を使用して溶解した。
(B) S.M. The constructs oalEco, oalES, oalEhis, oalENhis and oalsec in S. cervisiae It was expressed in C. cerevisiae INVScl or comparable strains. After transformation and SD ura- medium ([Sherman et al., Laboratory course manual for methods in yeast genetics, Cold Spring Harbor laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1986)] Incubate for 4 days, crush the grown colonies and transfer to 2 ml of SD ura- liquid medium and incubate with vigorous shaking for 3 days at 30 ° C. These cultures are precultured for 25 ml of SD ura- medium After another 3 days of cultivation at 30 ° C. with vigorous shaking, 500 ml of YPD medium was inoculated with the culture prepared above (Sherman et al., Supra) in a 2 liter flask. After a further 3 days of culturing, the cells were separated from the medium by centrifugation and lysed using Y-PER (Pierce, Rockford, IL).
E.coli発現の場合におけると同じく、構築物oalEco及びoalENhisのみが、細胞溶解物中にのみ見出された活性(R)−パントラクトナーゼの発現をもたらした。YPD培養物75mlを使用して、(R)−パントラクトナーゼ300Uを産生することが可能であった。対応する溶解物は全タンパク質(total protein)約5U/mgの特異的活性を示した。 E. As in the case of E. coli expression, only the constructs ealEco and oaLENhis resulted in the expression of active (R) -pantolactonase found only in cell lysates. It was possible to produce 300 U of (R) -pantolactonase using 75 ml of YPD culture. The corresponding lysate showed a specific activity of about 5 U / mg total protein.
上記に示されたイントロンの位置の配列データを使用して、A.awamoriからのoal遺伝子及びA.niger ATCC46951からのoal遺伝子を匹敵する方法で構築しそして発現することができる。 Using the sequence data of the intron positions indicated above, A. oal gene from Awamori and A. The oal gene from niger ATCC 46951 can be constructed and expressed in a comparable manner.
実施例13:E.coli又はS.cervisiaeにおいて異種性に発現されたOalの固定化及び(RS)−パントラクトンの加水分解分割へのその適用
バイオリアクターにおける多重の使用のために、A.nigerからの(R)−パントラクトナーゼを固定化した。E.coli又はS.cervisiae中で発現の後、細胞をB−PER(E.coli)若しくはY−PER(S.cervisiae)(Pierce, Rockford, IL, USA)のような化学的手段又は音波処理若しくは高圧のような機械的手段により破壊した(disrupted)。溶解物を遠心により清澄化した。この調製物を固定化のために直接使用した。別法として、固定化の前に、硫酸アンモニウム沈殿のような更なる精製段階を含ませて、更に特異的Oal活性を増加させた。
Example 13: E.I. coli or S. coli. Immobilization of heterologously expressed Oal in Cervisiae and its application to hydrolytic resolution of (RS) -pantolactone For multiple use in bioreactors, A. (R) -pantolactonase from niger was immobilized. E. coli or S. coli. After expression in C. cerevisiae, the cells can be transformed by chemical means such as B-PER (E. coli) or Y-PER (S. cervisiae) (Pierce, Rockford, IL, USA) or a machine such as sonication or high pressure. Disrupted by specific means. The lysate was clarified by centrifugation. This preparation was used directly for immobilization. Alternatively, additional purification steps such as ammonium sulfate precipitation were included prior to immobilization to further increase specific Oal activity.
生体触媒を下記のように固定化した:
(1)シリカ−ゾル−ゲルにおけるOalの固定化
ポリ(グリセリルシリケート)−1.0(PGS−1.0)を文献[Gill and Ballesteros, J.Am.Chem.Soc.120: 8587-8598(1998)]に従って調製し、そしてその重量の半分の氷冷水に溶解した。これの100若しくは200mg部分を、2ml又は5mlのバイアル中で50mMリン酸塩、pH7.0中で生体触媒ストック(種々の調製物からの可溶性酵素)の氷冷調製物50若しくは100mgと完全に混合し、そしてバイアルを2分間穏やかに回転させてバイアルの壁にヒドロゲルの薄いコーティングを形成した。次いで、バイアルを20分間氷上に放置し、次いで冷蔵庫に移した(開放した)。ヒドロゲルを5℃で48〜72時間エージングさせてキセロゲルを形成させた。キセロゲルコーテッドバイアルを、100rpm、5℃で振とうすることにより、2×1若しくは2×4mlの50mMリン酸塩緩衝液、pH7で洗浄し、続いて10mMの酢酸マグネシムを含有する2×1若しくは2×4mlの50mM TEA−酢酸塩、pH7によって洗浄した。
The biocatalyst was immobilized as follows:
(1) Immobilization of Oal in Silica-Sol-Gel Poly (glyceryl silicate) -1.0 (PGS-1.0) is described in the literature [Gill and Ballesteros, J. Am. Chem. Soc. 120: 8587-8598 ( 1998)] and dissolved in half of its weight in ice-cold water. A 100 or 200 mg portion of this is thoroughly mixed with 50 or 100 mg of an ice-cold preparation of biocatalyst stock (soluble enzyme from various preparations) in a 2 or 5 ml vial in 50 mM phosphate, pH 7.0. The vial was gently rotated for 2 minutes to form a thin coating of hydrogel on the vial wall. The vial was then left on ice for 20 minutes and then transferred to the refrigerator (opened). The hydrogel was aged at 5 ° C. for 48-72 hours to form a xerogel. Xerogel-coated vials are washed with 2 × 1 or 2 × 4 ml of 50 mM phosphate buffer, pH 7, by shaking at 100 rpm, 5 ° C., followed by 2 × 1 or 2 containing 10 mM magnesium acetate. Washed with 4 ml of 50 mM TEA-acetate, pH 7.
(2)ゾル−ゲルシリカ−ポリビニルアルコール中のOalの固定化
処置は、DGS溶液をラクトナーゼ酵素ストックと組み合わせる前にポリビニルアルコール(AldrichからのPVA、水中の85K13%w/w)の適当な量と混合したことを除いて(1)における処置と同様であった。更なる処理は(1)の場合と同じであった。
(2) Immobilization of Oal in sol-gel silica-polyvinyl alcohol The treatment was mixed with an appropriate amount of polyvinyl alcohol (PVA from Aldrich, 85K 13% w / w in water) before combining the DGS solution with the lactonase enzyme stock. Except for this, it was the same as the treatment in (1). Further processing was the same as in (1).
(3)グルタルアルデヒドで活性化された、支持されたポリエチレンイミン上へのOalの固定化:
ポリエチレンイミン(Aldrichからの無水の高分子量の分岐状ポリマー1g)、CA(0.2g、36%Ac)及びセルロースアセテートブチレート(0.2g、Aldrichからの48%アセテート及びブチレート含有率)をジクロロメタン5mLに溶解し、そして溶液を使用してフラーズアース(Fullers Earth)(30〜60メッシュ、Aldrichから)7gをコーティングした。湿潤コーティングされた物質を室温で0.5時間空気下に乾燥してコーティングされたフラーズアース約9gを得た。次いでこれをグルタルアルデヒド(50%w/w、8mL、Aldrichから)及びリン酸塩緩衝液(50mM、pH8、50mL)の氷冷混合物中に、200rpmで2時間攪拌しながら懸濁させた。活性化された支持体を水(4×10mL)で洗浄し、次いでリン酸緩衝液(20mM、pH8、4×10mL)で洗浄し、次いで排出した(drained)。湿潤支持体をラクトナーゼ酵素ストックの氷冷した溶液(リン酸塩、50mM、pH8中の)と混合し、そして懸濁液を200rpmで20〜30時間攪拌した。液体を固定化された酵素からデカンテーションしそして湿潤した固定化物をリン酸塩(3×5mL)で洗浄し、エタノールアミン(20mM、pH8、20mL)で処理し、そして再びリン酸塩(20mM、pH7、2×5mL)で洗浄し、次いで排出した。
(3) Immobilization of Oal on supported polyethyleneimine activated with glutaraldehyde:
Polyethyleneimine (1 g of anhydrous high molecular weight branched polymer from Aldrich), CA (0.2 g, 36% Ac) and cellulose acetate butyrate (0.2 g, 48% acetate and butyrate content from Aldrich) in dichloromethane Dissolve in 5 mL and use the solution to coat 7 g of Fullers Earth (30-60 mesh, from Aldrich). The wet coated material was dried in air for 0.5 hours at room temperature to give about 9 g of coated fuller earth. This was then suspended in an ice-cold mixture of glutaraldehyde (50% w / w, 8 mL, from Aldrich) and phosphate buffer (50 mM, pH 8, 50 mL) with stirring at 200 rpm for 2 hours. The activated support was washed with water (4 × 10 mL), then with phosphate buffer (20 mM, pH 8, 4 × 10 mL) and then drained. The wet support was mixed with an ice-cold solution of lactonase enzyme stock (phosphate, 50 mM, pH 8) and the suspension was stirred at 200 rpm for 20-30 hours. The liquid was decanted from the immobilized enzyme and the wet immobilizate was washed with phosphate (3 × 5 mL), treated with ethanolamine (20 mM, pH 8, 20 mL) and again phosphate (20 mM, Washed with pH 7, 2 × 5 mL) and then drained.
(4)(RS)−パントラクトンの加水分解分割のための反応条件:
生体触媒50若しくは100mg及び0.5ラセミラクトン(20mM酢酸マグネシウムを含有する0.75Mトリエチルアミン酢酸塩、pH8.5中の)1若しくは2mLを使用して2若しくは4mLのバイアル中で反応を行った。バイアルを必要な時間40℃、200rpmでインキュベーションし、溶液を排出し、キラルHPLCにより分析し、触媒を次のサイクルを始める前に新鮮な基質溶液(2×1又は2mL)で洗浄した。分析のためのサンプルを50mM EDTAを含有する等容積の500mM MES緩衝液、pH5.5によりクエンチし、遠心し(10,000g、10分)、次いで0.46×15cmのCHIRADEXカラムを使用して、70:30水−エタノール、1mL/分、20℃で溶離するHPLCにより分析した。最初の速度(initial rates)を15分に測定しそしてE値を各サイクルの終わりに決定した。
(4) Reaction conditions for hydrolysis resolution of (RS) -pantolactone:
Reactions were performed in 2 or 4 mL vials using 50 or 100 mg of biocatalyst and 1 or 2 mL of 0.5 racemic lactone (0.75 M triethylamine acetate containing 20 mM magnesium acetate, pH 8.5). The vial was incubated for the required time at 40 ° C., 200 rpm, the solution drained, analyzed by chiral HPLC, and the catalyst washed with fresh substrate solution (2 × 1 or 2 mL) before starting the next cycle. Samples for analysis were quenched with an equal volume of 500 mM MES buffer containing 50 mM EDTA, pH 5.5, centrifuged (10,000 g, 10 min) and then using a 0.46 × 15 cm CHIRADEX column. , 70:30 water-ethanol, 1 mL / min, analyzed by HPLC eluting at 20 ° C. Initial rates were measured at 15 minutes and E values were determined at the end of each cycle.
(RS)−パントラクトンのバッチ分割における選ばれた固定化された酵素調製物の性能を表2に要約する。ゾル−ゲル及び共有結合固定化プロトコールの両方共、24サイクルの1時間バッチ反応の後ですら触媒がそれらの初期活性の62〜72%を残しそして(R)−パントラクトンのエナンチオマー過剰率及びエナンチオマー選択性、それぞれ89〜98%及び71〜88%を示して有効であることが証明された。更に、延長したバッチ試験で試験するとき、即ち、各バッチ反応を1時間ではなくて1日間進行させるとき、触媒はきわめて類似した方法で作用を果たし(performed)、良好な長期間操作安定性を示す。 The performance of selected immobilized enzyme preparations in batch splitting of (RS) -pantolactone is summarized in Table 2. In both sol-gel and covalent immobilization protocols, the catalyst left 62-72% of their initial activity even after 24 cycles of 1 hour batch reaction and enantiomeric excess and enantiomer of (R) -pantolactone It proved to be effective with a selectivity of 89-98% and 71-88% respectively. Furthermore, when tested in extended batch tests, ie when each batch reaction is allowed to proceed for one day instead of one hour, the catalyst performs in a very similar manner, providing good long-term operational stability. Show.
実施例14:固定化された組換えE.coli発現されたOalの(RS)−パントラクトンの連続的分割への適用
実施例14(2)で上記したように調製された、ゾル−ゲル−PVA固定化された組換えラクトナーゼ生体触媒(E.coliで発現された)を使用して、充填床反応器においてラセミラクトンの連続的分割を行った:固定化された生体触媒(1.1g、0.21kUg−1、総計0.231kU)を、テフロン(登録商標)端部片を取り付けた0.46×15cmのOmnifitジャケット付きガラスカラムに乾式で詰め込んだ。これを、50mLガラス/テフロン(登録商標)注射器を備えた2つの注射器ポンプにより供給された1〜2mmのセルロースビーズを充填された1×10cmOmniftジャケット付きガラスカラムに接続した。カラムを、循環水浴に接続しそして分割実験期間中40℃に維持した。5ml/分の速度、室温で30分間トリス−酢酸塩緩衝液(ステアリン酸マグネシウム100mM、を含有する100mM、pH7)を供給し、次いでラセミラクトン(水中1.5M)及びトリス−酢酸塩緩衝液(50mM酢酸マクネシウムを含有する2.5M、pH8.25)の溶液を1:1の容積比及び2mL/分の全流速、室温で30分間一緒に供給することにより、反応器を状態調節した。次いで流速を1.2mL/分に降下させ、カラムを40℃に加熱し、システムを15分間平衡化させた。このようにして反応器を約45分間操作し、溶離物を氷浴中に集め、その条件下に総計52.7mLの供給物(5.14gのRSPLに相当する)を46〜48%の持続した転化率で処理した。溶離物のpHを硫酸(10%v/v/水性)によりpH6.5に調節し、溶液をジクロロメタン(10×75mL)で抽出しそして有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥しそしてロータリーエバボレーションして、10%RPL及び90%SPL(キラルHPLCにより分析して)からなる濃縮した(S)−パントラクトン(2.67g、理論の98%)を得た。水性相を硫酸(40%w/w)でpH1.5に酸性化し、1時間70℃に加熱し、氷中で冷却し、塩化ナトリウムで飽和させ、次いでジクロロメタン(10×75mL)で抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ロータリーエバポレーションして93%のエナンチオマー純度を有する濃縮した(R)−パントラクトン(2.23g、理論知り収率の92%)を得た。(R)−/(S)−ラクトンの合わせた回収率は95%であった。
Example 14: Immobilized recombinant E. coli. Application of E. coli expressed Oal to continuous resolution of (RS) -pantolactone Sol-gel-PVA immobilized recombinant lactonase biocatalyst (E) prepared as described above in Example 14 (2) Was used for continuous resolution of racemic lactones in a packed bed reactor: immobilized biocatalyst (1.1 g, 0.21 kUg −1 , 0.231 kU total) And packed in a 0.46 × 15 cm Omnifit jacketed glass column fitted with a Teflon end piece. This was connected to a 1 × 10 cm Omnifit jacketed glass column packed with 1-2 mm cellulose beads supplied by two syringe pumps equipped with 50 mL glass / Teflon syringes. The column was connected to a circulating water bath and maintained at 40 ° C. during the split experiment. Feed tris-acetate buffer (100 mM containing 100 mM magnesium stearate, pH 7) at a rate of 5 ml / min for 30 minutes at room temperature, then racemic lactone (1.5 M in water) and tris-acetate buffer ( The reactor was conditioned by feeding together a solution of 2.5 M, pH 8.25) containing 50 mM macnesium acetate at a volume ratio of 1: 1 and a total flow rate of 2 mL / min for 30 minutes at room temperature. The flow rate was then reduced to 1.2 mL / min, the column was heated to 40 ° C. and the system was allowed to equilibrate for 15 minutes. The reactor is thus operated for about 45 minutes and the eluate is collected in an ice bath, under which conditions a total of 52.7 mL of feed (corresponding to 5.14 g of RSPL) lasts 46-48%. It was processed at the conversion rate. The pH of the eluate is adjusted to pH 6.5 with sulfuric acid (10% v / v / aqueous), the solution is extracted with dichloromethane (10 × 75 mL) and the organic layer is dried over anhydrous magnesium sulfate and rotary evaporated. Yielded concentrated (S) -pantolactone (2.67 g, 98% of theory) consisting of 10% RPL and 90% SPL (analyzed by chiral HPLC). The aqueous phase is acidified with sulfuric acid (40% w / w) to pH 1.5, heated to 70 ° C. for 1 hour, cooled in ice, saturated with sodium chloride, then extracted with dichloromethane (10 × 75 mL), The organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and rotary evaporated to give concentrated (R) -pantolactone with a enantiomeric purity of 93% (2.23 g, 92% of the theoretical yield). The combined recovery of (R)-/ (S) -lactone was 95%.
実施例(13)及び(14)の結果は、組換えラクトナーゼがラセミパントラクトンの加水分解分割のための有効な生体触媒であること及び触媒を有効に固定化することができること及び固定化物を、バッチ操作及び連続操作の両方を使用するエナンチオマー過剰率90〜98%を有する高度に濃縮した(R)−パントラクトンの製造に適用することができることを明らかに示す。 The results of Examples (13) and (14) show that the recombinant lactonase is an effective biocatalyst for the hydrolysis resolution of racemic pantolactone and that the catalyst can be effectively immobilized and It clearly shows that it can be applied to the production of highly concentrated (R) -pantolactone with an enantiomeric excess of 90-98% using both batch and continuous operations.
実施例15:B.subtilisからの(S)−パントラクトン特異的ラクトナーゼのクローニング及び発現
ウシ及びウマ肝臓からのラクトナーゼのアミノ酸配列を使用して、我々は、これらの配列に対する限定された相同性を示したいくつかの他の配列を見出した。これらの中でも、B.subtilisからのyvre遺伝子(SMP−30/CGR1 FAMILY/仮想的33.2kDaタンパク質のメンバーとして注釈されたYVRE BACSU)を、発現ベクターへの後者のクローニングのための必要な制限部位(EcoRI及びPstI)も含むその5’−端部及び3’−端部のプライマーを使用するゲノムDNAからのPCRによりクローニングした。PCR条件は、A.nigerのゲノムDNAからのoal遺伝子の単離のために使用されたPCR条件と同じであった(実施例8参照)。PCR産物及びベクター(Stratagene (La Jolla, CA, USA)からのPET41a))をEcoRI及びPstIにより消化し、アガロースゲル電気泳動により清浄化し、ライゲーションしそしてE.coliTop10細胞(Stratagene, La Jolla, CA, USA)に形質転換した。このストラテジーを使用して、遺伝子を、E.coliからのGSTタンパク質の遺伝子にフレーム内で融合した。
Example 15: Cloning and expression of (S) -pantolactone-specific lactonase from B. subtilis Using the amino acid sequences of lactonase from bovine and horse liver, we have limited homology to these sequences. Several other sequences shown were found. Among these, the yvre gene from B. subtilis (SMP-30 / CGR1 FAMILY / YVRE BATSU annotated as a member of the virtual 33.2 kDa protein) is the necessary restriction site for the latter cloning into the expression vector. It was cloned by PCR from genomic DNA using its 5′-end and 3′-end primers, including (EcoRI and PstI). PCR conditions were: The PCR conditions were the same as those used for isolation of the oal gene from niger genomic DNA (see Example 8). PCR products and vectors (PET41a from Stratagene (La Jolla, CA, USA)) were digested with EcoRI and PstI, cleaned by agarose gel electrophoresis, ligated and E. coli. E. coli Top10 cells (Stratagene, La Jolla, CA, USA) were transformed. Using this strategy, the gene is transformed into E. coli. Fused in frame to the gene for the GST protein from E. coli.
製造者のプロトコールに従って発現及び精製を行った。追加的に5mMCaCl2
を含有する標準アッセイを使用して精製されたタンパク質の活性を40℃で決定した。酵素は(S)−パントラクトンの非常に高い選択性を示した。調製は1〜2U/mgの濃縮した融合タンパク質の特異的活性を有していた。酵素はMg2+又はCa2+イオンの存在下にのみ活性であった。
Expression and purification was performed according to the manufacturer's protocol. Additionally 5 mM CaCl 2
The activity of the purified protein was determined at 40 ° C. using a standard assay containing The enzyme showed very high selectivity for (S) -pantolactone. The preparation had a specific activity of the concentrated fusion protein of 1-2 U / mg. The enzyme was only active in the presence of Mg 2+ or Ca 2+ ions.
Claims (7)
(ii)配列番号5、配列番号7又は配列番号9に記載のヌクレオチド配列と少なくとも95%の配列同一性を有し、かつパントラクトンヒドロラーゼ活性を有するタンパク質をコードするヌクレオチド配列(Ii) a nucleotide sequence encoding a protein having at least 95% sequence identity with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9 and having pantolactone hydrolase activity
からなるDNA。DNA consisting of
(ii)配列番号5、配列番号7又は配列番号9に記載のヌクレオチド配列と少なくとも95%の配列同一性を有し、かつパントラクトンヒドロラーゼ活性を有するタンパク質をコードするヌクレオチド配列(Ii) a nucleotide sequence encoding a protein having at least 95% sequence identity with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9 and having pantolactone hydrolase activity
からなるDNAを含む発現ベクター。An expression vector comprising DNA consisting of
(ii)配列番号6、配列番号8又は配列番号10に記載のアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつパントラクトンヒドロラーゼ活性を有するタンパク質(Ii) a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 10, and having pantolactone hydrolase activity
からなるパントラクトンヒドロラーゼ。Pantolactone hydrolase.
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