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JP5978579B2 - Method for producing γ-Glu-XY - Google Patents

Method for producing γ-Glu-XY Download PDF

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JP5978579B2 JP2011206807A JP2011206807A JP5978579B2 JP 5978579 B2 JP5978579 B2 JP 5978579B2 JP 2011206807 A JP2011206807 A JP 2011206807A JP 2011206807 A JP2011206807 A JP 2011206807A JP 5978579 B2 JP5978579 B2 JP 5978579B2
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Description

本発明は、γ‐Glu‐X‐Y(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体、Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す。以下同じ)の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing γ-Glu-XY (X represents an amino acid or amino acid derivative excluding Cys and its derivatives, Y represents an amino acid or amino acid derivative, and the same applies hereinafter).

クラスCに分類されるGタンパク質であるカルシウムセンシングレセプター(CaSR)は、γ‐グルタミル化合物の1つであるグルタチオン(γ‐Glu‐Cys‐Gly)(GSH)に応答することが報告されていた(非特許文献1)が、その生理的な意味は明らかとなっていなかった。また、このCaSRは舌細胞にも存在しており何らかの呈味応答を示すと考えられていた(非特許文献2)が、最近、このCaSRが人のコク味(kokumi)認識に関与していることが明らかとなった(非特許文献3)。同文献では、これまでコク味物質として認識されてきたGSHだけでなく、いくつかのγ‐グルタミル化合物が同様にCaSRに応答することが報告されている。   Calcium sensing receptor (CaSR), a G protein classified as class C, has been reported to respond to glutathione (γ-Glu-Cys-Gly) (GSH), one of γ-glutamyl compounds ( Non-patent document 1), but its physiological meaning has not been clarified. In addition, this CaSR was also present in the tongue cells and was thought to exhibit some taste response (Non-Patent Document 2), but recently, this CaSR is involved in human kokumi recognition. (Non-Patent Document 3). In the same document, it is reported that not only GSH, which has been recognized as a rich body, but also several γ-glutamyl compounds respond to CaSR as well.

一般式γ‐Glu‐Xまたはγ‐Glu‐X‐Gly(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)で表されるペプチド、例えばγ‐Glu‐Met、γ‐Glu‐Thr、γ‐Glu‐Val‐Glyは、コク味付与効果を有していることが報告されている(特許文献1)。また、S‐またはO‐カルボキシアルキル化γ‐グルタミルまたはβ‐アスパルチルペプチドのエステル群などもコク味物質として報告されている(特許文献2)。これらのペプチドやエステルはGSHと同様に食品にコク味を付与するが、GSHと異なり還元型チオール基(‐SH基)を有していない。一般に、GSHのような還元型チオール基を有する物質は不安定であり、ジスルフィド結合の形成とともにその力価が低下することが知られている(特許文献2)。よって、還元型チオール基を有していないγ‐Glu‐Xまたはγ‐Glu‐X‐Gly等のコク味付与ペプチドは、安定性等の点で有用であると考えられる。   Peptides represented by the general formula γ-Glu-X or γ-Glu-X-Gly (X represents an amino acid or amino acid derivative excluding Cys and its derivatives), such as γ-Glu-Met, γ-Glu-Thr, It has been reported that γ-Glu-Val-Gly has a savoring effect (Patent Document 1). In addition, an S- or O-carboxyalkylated γ-glutamyl or β-aspartyl peptide ester group has been reported as a body taste substance (Patent Document 2). Although these peptides and esters impart a rich taste to foods like GSH, they do not have a reduced thiol group (—SH group) unlike GSH. In general, it is known that a substance having a reduced thiol group such as GSH is unstable, and its titer decreases with the formation of a disulfide bond (Patent Document 2). Therefore, a body taste imparting peptide such as γ-Glu-X or γ-Glu-X-Gly that does not have a reduced thiol group is considered to be useful in terms of stability and the like.

γ‐グルタミルジペプチドを含有する食品に関する知見としては、44週間程も長期熟成したゴーダチーズから、各種γ‐グルタミルジペプチドが検出されたとの報告がある(非特許文献4)。同文献では、γ‐Glu‐Ala、γ‐Glu‐Glu、γ‐Glu‐Glnなどの各種γ‐グルタミルジペプチドが検出され、更にγ‐グルタミルジペプチドの含有量は最大で3590μmol/kg乾燥重量であったと報告されている。   As knowledge about the food containing γ-glutamyldipeptide, there is a report that various γ-glutamyldipeptides were detected from Gouda cheese that was aged for about 44 weeks (Non-patent Document 4). In this document, various γ-glutamyldipeptides such as γ-Glu-Ala, γ-Glu-Glu, and γ-Glu-Gln were detected, and the content of γ-glutamyldipeptide was 3590 μmol / kg dry weight at the maximum. It has been reported.

また、γ‐グルタミルジペプチドに関するその他の知見としては、ミクロコッカス・グルタミカス(Micrococcus glutamicus)の発酵ブロス解析の例を挙げることができる(非特許文献5)。同文献では発酵ブロスを各種カラムにかけペプチド等を分離し、γ‐Glu‐Glu、γ‐Glu‐Val、γ‐Glu‐Leuを単離したと報告されているが、各種カラム分離の結果見出されたものであり、どの程度の量ブロス中に含まれていたかは不明である。   Moreover, as another knowledge regarding γ-glutamyldipeptide, an example of fermentation broth analysis of Micrococcus glutamicus can be given (Non-patent Document 5). In the same document, it was reported that fermentation broth was applied to various columns to separate peptides and γ-Glu-Glu, γ-Glu-Val, and γ-Glu-Leu were isolated. It is unknown how much was contained in the broth.

このように、γ‐Glu‐Xを含む食品や発酵ブロスについての報告例はいくつかあるものの、γ‐Glu‐X‐Glyを含むものについては報告例が見当たらない。   Thus, although there are some reports on foods and fermentation broths containing γ-Glu-X, no reports are found on those containing γ-Glu-X-Gly.

γ‐グルタミル化合物の生合成に関する研究としては、GSHまたはその前駆体であるγ‐Glu‐Cysに関する研究が多くなされている。GSHは、生体内ではγ‐グルタミルシステイン合成酵素によりGluとCysからγ‐Glu‐Cysが生成し、更にグルタチオン合成酵素によりGlyが結合し、生成することが知られている。γ‐グルタミ
ルシステイン合成酵素はGSH1遺伝子またはgshA遺伝子に、グルタチオン合成酵素はGSH2遺伝子またはgshB遺伝子にコードされていることが知られており、その性質が調べられてきた。
As research on biosynthesis of γ-glutamyl compounds, many studies on GSH or its precursor γ-Glu-Cys have been made. It is known that GSH is produced in vivo by γ-Glu-Cys being produced from Glu and Cys by γ-glutamylcysteine synthase, and Gly being further bound by glutathione synthase. It is known that γ-glutamylcysteine synthetase is encoded by GSH1 gene or gshA gene, and glutathione synthetase is encoded by GSH2 gene or gshB gene, and their properties have been investigated.

例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)のγ‐グルタミルシステイン合成酵素の副反応を利用して、テアニン(γ‐グルタミルアニリド)を酵素的に生成する方法が報告されている(特許文献3、非特許文献6)。また、プロテウス・ミラビリス(Proteus mirabilis)のγ‐グルタミルシステイン合成酵素についてCys以外のアミノ酸への基質特異性を解析した例も報告されている(非特許文献7)。以上のように、γ‐グルタミルシステイン合成酵素は基質特異性が広いことが知られている。   For example, a method for enzymatically producing theanine (γ-glutamylanilide) using the side reaction of γ-glutamylcysteine synthetase of Escherichia coli has been reported (Patent Document 3, non-patent document). Reference 6). In addition, an example in which the substrate specificity of a γ-glutamylcysteine synthetase of Proteus mirabilis for amino acids other than Cys has been reported (Non-patent Document 7). As described above, γ-glutamylcysteine synthetase is known to have a wide substrate specificity.

一方、グルタチオン合成酵素の基質特異性については、Cysの誘導体であるα‐アミノ酪酸(Abu)を利用して、γ‐Glu‐AbuとGlyから、γ‐Glu‐Abu‐Glyを製造する方法が報告されている(特許文献4)。また、エシェリヒア・コリや3種の植物(大豆、小麦、トウモロコシ)由来のグルタチオン合成酵素の基質特異性について、γ‐Glu‐Cysと結合するアミノ酸としてGly以外のアミノ酸を検討した例が報告されている(非特許文献8、非特許文献9)。しかし、いずれの例もγ‐Glu‐X‐Yの生合成において、XがCysまたはその誘導体であるγ‐Glu‐Xを基質として用いた検討例であり、XがCysおよびその誘導体以外のアミノ酸またはアミノ酸誘導体である場合にγ‐Glu‐Xがグルタチオン合成酵素の基質になり得るかは示されていない。唯一、ラットの肝臓由来のグルタチオン合成酵素の基質特異性の検討において、γ‐Glu‐Valやγ‐Glu‐nVal(γ‐グルタミルノルバリン)も試された例があるが(非特許文献10)、γ‐Glu‐Valは基質にならず、またγ‐Glu‐nValは基質になったものの反応性は非常に低いため、本酵素をこれらγ‐グルタミル化合物を基質としたγ‐グルタミルトリペプチドの製造に応用するのは困難であると考えられていた。   On the other hand, regarding the substrate specificity of glutathione synthase, there is a method for producing γ-Glu-Abu-Gly from γ-Glu-Abu and Gly using α-aminobutyric acid (Abu), which is a Cys derivative. It has been reported (Patent Document 4). In addition, with regard to the substrate specificity of glutathione synthase derived from Escherichia coli and three kinds of plants (soybean, wheat, and corn), examples of examining amino acids other than Gly as amino acids that bind to γ-Glu-Cys have been reported. (Non-patent document 8, Non-patent document 9). However, in all cases, in the biosynthesis of γ-Glu-XY, X is an examination example using γ-Glu-X as a substrate where X is Cys or its derivative, and X is an amino acid other than Cys and its derivative It is not shown whether γ-Glu-X can be a substrate for glutathione synthetase when it is an amino acid derivative. Only in the study of the substrate specificity of glutathione synthase derived from rat liver, γ-Glu-Val and γ-Glu-nVal (γ-glutamylnorvaline) have been tried (Non-patent Document 10). Γ-Glu-Val is not a substrate, and γ-Glu-nVal is a substrate, but its reactivity is very low, so this enzyme is a γ-glutamyl tripeptide using these γ-glutamyl compounds as substrates. It was considered difficult to apply to manufacturing.

また、γ‐Glu‐X‐Yの製法としては、γ‐GTPを利用し、γ‐Glu‐Lys‐Glyを生成した例も報告されているが(非特許文献11、12)、この方法を利用する場合は基質として用いるLys‐Glyをどのようにして調製するかという問題もある。   In addition, as a method for producing γ-Glu-XY, an example in which γ-Glu-Lys-Gly is generated using γ-GTP has been reported (Non-Patent Documents 11 and 12). When using, there is also a problem of how to prepare Lys-Gly used as a substrate.

WO2007/055393WO2007 / 055393 WO2007/042288WO2007 / 042288 WO2006/121055WO2006 / 121055 特開昭62‐163698号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-163698

J.Biol.Chem.,281,8864‐8870(2006)J. Biol. Chem., 281, 8864-8870 (2006) Biochem.Biophys.Res.Commun.,378,414‐418(2009)Biochem. Biophys. Res. Commun., 378, 414-418 (2009) J.Biol.Chem.,285,1016‐1022(2010)J. Biol. Chem., 285, 1016-1022 (2010) J.Agric.Food.Chem.,57,3738‐3748(2009)J. Agric. Food. Chem., 57, 3738-3748 (2009) J.Biol.Chem.,240,2508‐2511(1965)J. Biol. Chem., 240, 2508-2511 (1965) Biosci.Biotechnol.Biochem.,73、2677‐2683(2009)Biosci. Biotechnol. Biochem., 73, 2677-2683 (2009) Agric.Biol.Chem.,45,2839‐2845(1981)Agric. Biol. Chem., 45, 2839-2845 (1981) Biochem.Biophys.Res.Commun.,352,351‐359(2007)Biochem. Biophys. Res. Commun., 352, 351-359 (2007) Biochem.J.,391,567‐574(2005)Biochem. J., 391, 567-574 (2005) J.Biol.Chem.,254,5184‐5190(1979)J. Biol. Chem., 254, 5184-5190 (1979) Recent Highlights in Flavor Chemistry & Biology,[Proceedings of the Wartburg Symposium on Flavor Chemistry and Biology],8th,Eisenach,Germany,Feb.27‐Mar.2,227‐232(2007)Recent Highlights in Flavor Chemistry & Biology, [Proceedings of the Wartburg Symposium on Flavor Chemistry and Biology], 8th, Eisenach, Germany, Feb. 27-Mar. 2, 227-232 (2007) Annals of the New York Academy of Sciences,613,647‐651(1990)Annals of the New York Academy of Sciences, 613, 647-651 (1990)

本発明は、γ‐Glu‐X‐Y(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体、Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)を製造する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing γ-Glu-XY (X represents an amino acid or an amino acid derivative excluding Cys and its derivatives, and Y represents an amino acid or an amino acid derivative).

本発明者らは、γ‐Glu‐X(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)およびY(Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)を原料として、グルタチオン合成酵素を作用させることにより、γ‐Glu‐X‐Yが生成することを見出した。また、本発明者らは、Glu、X、およびYを原料として、γ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素を作用させることにより、γ‐Glu‐X‐Yが生成することを見出した。これらの知見に基づいて、本発明は完成されるに至った。   The present inventors act on glutathione synthase using γ-Glu-X (X represents an amino acid or an amino acid derivative excluding Cys and its derivatives) and Y (Y represents an amino acid or an amino acid derivative) as raw materials. As a result, it was found that γ-Glu-XY was produced. Further, the present inventors have found that γ-Glu-XY is produced by using γ-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase with Glu, X, and Y as raw materials. Based on these findings, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下のとおりである。   That is, the present invention is as follows.

(1)Glu、X(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)、およびY(Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)を含有する原料に、グルタチオン合成酵素およびγ‐グルタミルシステイン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(2)γ‐Glu‐X(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)およびY(Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体)を含有する原料に、グルタチオン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(3)前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が、該酵素の活性を有する微生物の培養物または該培養物の処理物である、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(4)前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が精製された酵素である、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(5)前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が固定化酵素である、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(6)前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、カンジダ・ユチリス(Candida utilis)、およびエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)からなる群より選ばれる微生物由来である、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(7)グルタチオン合成酵素遺伝子および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子の発現が強化されている微生物を、Glu、X(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)、およびY(Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸および/またはアミノ酸誘導体が添加された培地で培養し、培地中にγ‐Glu‐X‐Yを生成および蓄積させ、培養物中からγ‐Glu‐X‐Yを採取することを特徴とする、γ‐Glu‐X‐Yの製造方
法。
(8)Glu、X(XはCysおよびその誘導体を除くアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)、およびY(Yはアミノ酸またはアミノ酸誘導体を表す)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸および/またはアミノ酸誘導体を生産する能力を有し、且つ、グルタチオン合成酵素遺伝子および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子の発現が強化されている微生物を培養し、培地中にγ‐Glu‐X‐Yを生成および蓄積させ、培養物中からγ‐Glu‐X‐Yを採取することを特徴とする、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(9)前記微生物が、エシェリヒア属またはコリネバクテリウム属に属する微生物である、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(10)前記エシェリヒア属に属する微生物がエシェリヒア・コリであり、前記コリネバクテリウム属に属する微生物がコリネバクテリウム・グルタミカムである、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。
(11)前記グルタチオン合成酵素遺伝子および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子がサッカロマイセス・セレビジエ、カンジダ・ユチリス、およびエシェリヒア・コリからなる群より選ばれる微生物由来である、前記γ‐Glu‐X‐Yの製造方法。(12)前記YがGlyである、前記γ‐Glu‐X‐Glyの製造方法。
(13)前記XがValである、前記γ‐Glu‐Val‐Glyの製造方法。
(14)前記XがnValである、前記γ‐Glu‐nVal‐Glyの製造方法。
(1) Synthesis of glutathione synthetase and γ-glutamylcysteine in a raw material containing Glu, X (X represents an amino acid or amino acid derivative excluding Cys and its derivatives), and Y (Y represents an amino acid or amino acid derivative) A method for producing γ-Glu-XY, comprising a step of producing γ-Glu-XY by acting an enzyme.
(2) γ-Glu-X (X represents an amino acid or amino acid derivative excluding Cys and its derivatives) and Y (Y is an amino acid or amino acid derivative) and G- A method for producing γ-Glu-XY, comprising a step of producing Glu-XY.
(3) The method for producing γ-Glu-XY, wherein the glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is a culture of a microorganism having the activity of the enzyme or a processed product of the culture.
(4) The method for producing γ-Glu-XY, wherein the glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is a purified enzyme.
(5) The method for producing γ-Glu-XY, wherein the glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is an immobilized enzyme.
(6) The glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is selected from the group consisting of Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, and Escherichia coli. The method for producing γ-Glu-XY, wherein
(7) Glu, X (X represents an amino acid or an amino acid derivative excluding Cys and its derivatives), and Y (wherein the expression of glutathione synthetase gene and / or γ-glutamylcysteine synthetase gene is enhanced. Y represents an amino acid or an amino acid derivative), and is cultured in a medium supplemented with at least one amino acid and / or amino acid derivative selected from the group consisting of producing and accumulating γ-Glu-XY in the medium, A method for producing γ-Glu-XY, which comprises collecting γ-Glu-XY from a culture.
(8) At least one amino acid and / or amino acid selected from the group consisting of Glu, X (X represents an amino acid or an amino acid derivative excluding Cys and its derivatives), and Y (Y represents an amino acid or an amino acid derivative) Culturing a microorganism having the ability to produce a derivative and having enhanced expression of a glutathione synthetase gene and / or a γ-glutamylcysteine synthetase gene to produce γ-Glu-XY in the medium; A method for producing γ-Glu-XY, characterized by accumulating and collecting γ-Glu-XY from the culture.
(9) The method for producing γ-Glu-XY, wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia or Corynebacterium.
(10) The method for producing γ-Glu-XY, wherein the microorganism belonging to the genus Escherichia is Escherichia coli and the microorganism belonging to the genus Corynebacterium is Corynebacterium glutamicum.
(11) The γ-Glu-XY, wherein the glutathione synthetase gene and / or the γ-glutamylcysteine synthetase gene is derived from a microorganism selected from the group consisting of Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, and Escherichia coli. Manufacturing method. (12) The method for producing γ-Glu-X-Gly, wherein Y is Gly.
(13) The method for producing γ-Glu-Val-Gly, wherein X is Val.
(14) The method for producing γ-Glu-nVal-Gly, wherein X is nVal.

本発明により、γ‐Glu‐X‐Yを製造することができる。   According to the present invention, γ-Glu-XY can be produced.

プラスミドpET‐GSH2の構築を示す図。The figure which shows construction of plasmid pET-GSH2. プラスミドpET‐gshBの構築を示す図。The figure which shows construction of plasmid pET-gshB. プラスミドpET‐GSH1の構築を示す図。The figure which shows construction of plasmid pET-GSH1. プラスミドpQE‐gshAの構築を示す図。The figure which shows construction of plasmid pQE-gshA. プラスミドpET‐ScGSH1の構築を示す図。The figure which shows construction of plasmid pET-ScGSH1.

(1)本発明により製造されるγ‐Glu‐X‐Y
本発明により、γ‐グルタミルトリペプチドであるγ‐Glu‐X‐Yを製造することができる。γ‐Glu‐X‐Y中のGluは、グルタミン酸を示す。また、「‐」はペプチド結合を表す。γ‐Gluの「γ」とは、グルタミン酸のγ位のカルボキシル基を介してXが結合していることを意味する。
(1) γ-Glu-XY produced by the present invention
According to the present invention, γ-Glu-XY, which is a γ-glutamyl tripeptide, can be produced. Glu in γ-Glu-XY represents glutamic acid. “-” Represents a peptide bond. “γ” in γ-Glu means that X is bonded via a carboxyl group at the γ-position of glutamic acid.

「X」は、20種類の天然アミノ酸の中でCysを除く19種類の天然アミノ酸のいずれか、またはCys誘導体を除くアミノ酸誘導体を示す。「Y」は、20種類の天然アミノ酸のいずれか、またはアミノ酸誘導体を示す。本発明において、XおよびYはそれぞれ独立に選択される。   “X” represents any of 19 natural amino acids excluding Cys among 20 natural amino acids, or an amino acid derivative excluding Cys derivatives. “Y” represents any of the 20 natural amino acids or amino acid derivatives. In the present invention, X and Y are independently selected.

前記20種類の天然アミノ酸には、グリシン(Gly)、アラニン(Ala)、バリン(Val)、ロイシン(Leu)、イソロイシン(Ile)、セリン(Ser)、スレオニン(Thr)、システイン(Cys)、メチオニン(Met)、アスパラギン(Asn)、グルタミン(Gln)、プロリン(Pro)などの中性アミノ酸、アスパラギン酸(Asp)、グルタミン酸(Glu)などの酸性アミノ酸、リジン(Lys)、アルギニン(Arg)、ヒスチジン(His)などの塩基性アミノ酸、およびフェニルアラニン(Phe)、チロシン(Tyr)、トリプトファン(Trp)などの芳香族アミノ酸が含まれる。   The 20 natural amino acids include glycine (Gly), alanine (Ala), valine (Val), leucine (Leu), isoleucine (Ile), serine (Ser), threonine (Thr), cysteine (Cys), methionine. (Met), neutral amino acids such as asparagine (Asn), glutamine (Gln), proline (Pro), acidic amino acids such as aspartic acid (Asp), glutamic acid (Glu), lysine (Lys), arginine (Arg), histidine Basic amino acids such as (His) and aromatic amino acids such as phenylalanine (Phe), tyrosine (Tyr), tryptophan (Trp) are included.

また、アミノ酸誘導体としては、例えばノルバリン(nVal)、ノルロイシン(nLeu)、tert‐ロイシン(tLeu)、ヒドロキシプロリン(Hyp)、α‐アミノ酪酸、およびβ‐アミノ酪酸が挙げられる。アミノ酸誘導体の中で、Cys誘導体としては、例えばα‐アミノ酪酸、およびβ‐アミノ酪酸が挙げられる。   Examples of amino acid derivatives include norvaline (nVal), norleucine (nLeu), tert-leucine (tLeu), hydroxyproline (Hyp), α-aminobutyric acid, and β-aminobutyric acid. Among the amino acid derivatives, examples of the Cys derivative include α-aminobutyric acid and β-aminobutyric acid.

本発明において、YはGlyであるのが好ましい。すなわち、γ‐Glu‐X‐Yとしては、γ‐Glu‐X‐Glyが好ましい。   In the present invention, Y is preferably Gly. That is, γ-Glu-X-Gly is preferable as γ-Glu-XY.

また、YがGlyである場合には、Xは疎水性アミノ酸または疎水性アミノ酸誘導体であるのが好ましい。疎水性アミノ酸としては、Val、Ala、Leu、およびPhe等が挙げられ、疎水性アミノ酸誘導体としてはnVal等が挙げられる。Xが疎水性アミノ酸または疎水性アミノ酸誘導体である場合には、γ‐Glu‐X‐Glyのコク味付与効果が高い。   When Y is Gly, X is preferably a hydrophobic amino acid or a hydrophobic amino acid derivative. Examples of the hydrophobic amino acid include Val, Ala, Leu, and Phe, and examples of the hydrophobic amino acid derivative include nVal. When X is a hydrophobic amino acid or a hydrophobic amino acid derivative, the effect of imparting the rich taste of γ-Glu-X-Gly is high.

γ‐Glu‐X‐Yとしては、特にγ‐Glu‐Val‐Glyまたはγ‐Glu‐nVal‐Glyが好ましい。   As γ-Glu-XY, γ-Glu-Val-Gly or γ-Glu-nVal-Gly is particularly preferable.

本発明においては、1種のγ‐Glu‐X‐Yが製造されてもよく、2種以上のγ‐Glu‐X‐Yが製造されてもよい。   In the present invention, one kind of γ-Glu-XY may be produced, or two or more kinds of γ-Glu-XY may be produced.

なお、上記アミノ酸およびアミノ酸誘導体は、いずれもL‐体である。また、本発明において、γ‐Glu‐X‐Y、ならびに原料として用いられるGlu、X、Y、およびγ‐Glu‐Xは、いずれもフリー体もしくはその塩、またはそれらの混合物であってもよい。塩としては、例えば硫酸塩、塩酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。   The amino acids and amino acid derivatives are both L-forms. In the present invention, γ-Glu-XY and Glu, X, Y, and γ-Glu-X used as raw materials may all be free forms or salts thereof, or a mixture thereof. . Examples of the salt include sulfate, hydrochloride, carbonate, ammonium salt, sodium salt, and potassium salt.

(2)本発明に用いられる酵素
本発明に用いられるグルタチオン合成酵素は、γ‐Glu‐Xを基質として認識し、Yと結合させることでγ‐Glu‐X‐Yを生成する反応を触媒する活性を有する限り特に限定されない。本発明において、当該反応を触媒する活性を、グルタチオン合成酵素活性という。なお、本発明に用いられるグルタチオン合成酵素は、あらゆるXおよびYに関してグルタチオン合成酵素活性を示す必要はなく、Xとして選択されたアミノ酸またはアミノ酸誘導体およびYとして選択されたアミノ酸またはアミノ酸誘導体に関してグルタチオン合成酵素活性を示せばよい。また、複数種のγ‐Glu‐X‐Yが製造される場合に、単一のグルタチオン合成酵素が当該複数種のγ‐Glu‐X‐Y全てを生成する反応を触媒する活性を有する必要はなく、Xおよび/またはYに応じて複数種のグルタチオン合成酵素を利用してもよい。なお、本発明において、グルタチオン合成酵素は、γ‐Glu‐Cysまたはγ‐Glu‐Cys誘導体と、Glyとから、GSHまたはγ‐Glu‐Cys誘導体‐Glyを生成する反応を触媒する活性を有していてもよく、有していなくてもよい。
(2) Enzyme used in the present invention Glutathione synthase used in the present invention recognizes γ-Glu-X as a substrate and binds to Y to catalyze a reaction that produces γ-Glu-XY. It does not specifically limit as long as it has activity. In the present invention, the activity that catalyzes the reaction is referred to as glutathione synthetase activity. The glutathione synthetase used in the present invention does not need to exhibit glutathione synthetase activity for all X and Y, but glutathione synthetase for the amino acid or amino acid derivative selected as X and the amino acid or amino acid derivative selected as Y. What is necessary is just to show activity. In addition, when multiple types of γ-Glu-XY are produced, it is necessary that a single glutathione synthase has an activity to catalyze a reaction that generates all of the multiple types of γ-Glu-XY. Alternatively, multiple types of glutathione synthetase may be used depending on X and / or Y. In the present invention, glutathione synthase has an activity of catalyzing the reaction of generating GSH or γ-Glu-Cys derivative-Gly from γ-Glu-Cys or γ-Glu-Cys derivative and Gly. You may or may not have.

本発明に用いられるγ‐グルタミルシステイン合成酵素は、Xを基質として認識し、Gluと結合させることでγ‐Glu‐Xを生成する反応を触媒する活性を有する限り特に限定されない。本発明において、当該反応を触媒する活性を、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性という。なお、本発明に用いられるγ‐グルタミルシステイン合成酵素は、あらゆるXに関してγ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を示す必要はなく、Xとして選択されたアミノ酸またはアミノ酸誘導体に関してγ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を示せばよい。また、基質として複数種のXを用いる場合に、単一のγ‐グルタミルシステイン合成酵素が当該複数種のX全てに関してγ‐グルタミルシステイン合成酵素活性
を示す必要はなく、Xに応じて複数種のγ‐グルタミルシステイン合成酵素を利用してもよい。なお、本発明において、γ‐グルタミルシステイン合成酵素は、Gluと、CysまたはCys誘導体とから、γ‐Glu‐Cysまたはγ‐Glu‐Cys誘導体を生成する反応を触媒する活性を有していてもよく、有していなくてもよい。
The γ-glutamylcysteine synthetase used in the present invention is not particularly limited as long as it has an activity of recognizing X as a substrate and catalyzing a reaction for producing γ-Glu-X by binding to Glu. In the present invention, the activity catalyzing the reaction is referred to as γ-glutamylcysteine synthetase activity. The γ-glutamylcysteine synthetase used in the present invention does not have to exhibit γ-glutamylcysteine synthetase activity with respect to any X, but exhibits γ-glutamylcysteine synthetase activity with respect to the amino acid or amino acid derivative selected as X. That's fine. In addition, when multiple types of X are used as a substrate, it is not necessary for a single γ-glutamylcysteine synthetase to exhibit γ-glutamylcysteine synthetase activity for all of the multiple types of X. γ-glutamylcysteine synthetase may be used. In the present invention, γ-glutamylcysteine synthetase may have an activity of catalyzing a reaction of generating γ-Glu-Cys or γ-Glu-Cys derivative from Glu and Cys or Cys derivative. It does not have to be good.

なお、本発明に用いられるグルタチオン合成酵素、および本発明に用いられるγ‐グルタミルシステイン合成酵素を総称して、本発明に用いられる酵素ともいう。   The glutathione synthetase used in the present invention and the γ-glutamylcysteine synthetase used in the present invention are collectively referred to as enzymes used in the present invention.

グルタチオン合成酵素は、一般的にGSH2遺伝子またはgshB遺伝子にコードされる。なお、以下、GSH2遺伝子によりコードされるグルタチオン合成酵素を「Gsh2タンパク質」あるいは「Gsh2」と記載する場合がある。また、gshB遺伝子によりコードされるグルタチオン合成酵素を「GshBタンパク質」あるいは「GshB」と記載する場合がある。   Glutathione synthase is generally encoded by the GSH2 gene or the gshB gene. Hereinafter, glutathione synthetase encoded by the GSH2 gene may be referred to as “Gsh2 protein” or “Gsh2”. In addition, glutathione synthetase encoded by the gshB gene may be described as “GshB protein” or “GshB”.

γ‐グルタミルシステイン合成酵素は、一般的にGSH1遺伝子またはgshA遺伝子にコードされる。なお、以下、GSH1遺伝子によりコードされるγ‐グルタミルシステイン合成酵素を「Gsh1タンパク質」あるいは「Gsh1」と記載する場合がある。また、gshA遺伝子によりコードされるγ‐グルタミルシステイン合成酵素を「GshAタンパク質」あるいは「GshA」と記載する場合がある。   γ-glutamylcysteine synthetase is generally encoded by the GSH1 gene or the gshA gene. Hereinafter, γ-glutamylcysteine synthetase encoded by the GSH1 gene may be referred to as “Gsh1 protein” or “Gsh1”. In addition, γ-glutamylcysteine synthetase encoded by the gshA gene may be described as “GshA protein” or “GshA”.

本発明に用いられる酵素の由来は特に制限されず、微生物、植物または動物等の任意の生物に由来する酵素を用いることができるが、微生物に由来するものが好ましい。微生物としては、酵母等の真核微生物、あるいは腸内細菌やコリネ型細菌等の細菌が挙げられる。以下、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子について例示する。   The origin of the enzyme used in the present invention is not particularly limited, and an enzyme derived from any organism such as a microorganism, a plant or an animal can be used, but an enzyme derived from a microorganism is preferred. Examples of the microorganism include eukaryotic microorganisms such as yeast, and bacteria such as enteric bacteria and coryneform bacteria. Hereinafter, the gene encoding the enzyme used in the present invention will be exemplified.

エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)K12 MG1655株のgshB遺伝子は、NCBIデータベースにGenBank accession NC_000913(VERSION NC_000913.2 GI:49175990)として登録されているゲノム配列中、3089900〜3090850位の配列に相当する。また、前記MG1655株のgshA遺伝子は、上記ゲノム配列中、2812905〜2814461位の配列の相補配列に相当する。また、エシェリヒア・コリK12 W3110株のgshB遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号7および8に示す。また、前記W3110株のgshA遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号17および18に示す。   The gshB gene of Escherichia coli K12 MG1655 strain corresponds to positions 3089900 to 3090850 in the genome sequence registered as GenBank accession NC_000913 (VERSION NC_000913.2 GI: 49175990) in the NCBI database. The gshA gene of the MG1655 strain corresponds to a complementary sequence of the 2812905 to 2814461 positions in the genomic sequence. The base sequence of the gshB gene of Escherichia coli K12 W3110 strain and the amino acid sequence encoded by the same gene are shown in SEQ ID NOs: 7 and 8, respectively. Further, the nucleotide sequence of the gshA gene of the W3110 strain and the amino acid sequence encoded by the same gene are shown in SEQ ID NOs: 17 and 18, respectively.

サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)のGSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の塩基配列は、それぞれSaccharomyces Genome Database(http://www.yeastgenome.org/)に開示されている。また、カンジダ・ユチリス(Candida utilis)のGSH1遺伝子およびGSH2遺伝子の塩基配列は、米国特許第7553638号に開示されている。サッカロマイセス・セレビシエS288C株(ATCC No.26108)のGSH2遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号1および2に示す。また、サッカロマイセス・セレビシエS288C株(ATCC No.26108)のGSH1遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号21および22に示す。また、カンジダ・ユチリスATCC22023株のGSH1遺伝子の塩基配列、および同遺伝子がコードするアミノ酸配列を、それぞれ配列番号11および12に示す。   The base sequences of the GSH1 gene and GSH2 gene of Saccharomyces cerevisiae are disclosed in Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org/), respectively. In addition, the base sequences of Candida utilis GSH1 and GSH2 genes are disclosed in US Pat. No. 7,553,638. The base sequence of the GSH2 gene of Saccharomyces cerevisiae S288C strain (ATCC No. 26108) and the amino acid sequence encoded by this gene are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively. In addition, the base sequence of the GSH1 gene of Saccharomyces cerevisiae S288C strain (ATCC No. 26108) and the amino acid sequence encoded by the gene are shown in SEQ ID NOs: 21 and 22, respectively. Further, the base sequence of the GSH1 gene of Candida utilis ATCC22023 strain and the amino acid sequence encoded by the same gene are shown in SEQ ID NOs: 11 and 12, respectively.

酵素が由来する生物によって、グルタチオン合成酵素またはγ‐グルタミルシステイン
合成酵素をコードする遺伝子の塩基配列に差異が存在することがあるため、それらをコードする遺伝子は、配列番号1,7,11,または17に示す塩基配列のバリアントであってもよい。各遺伝子のバリアントは、配列番号1,7,11,または17に示す塩基配列を参考にして、BLAST等によって検索出来る(http://blast.genome.jp/)。また、各遺伝子のバリアントは、各遺伝子のホモログを含む。各遺伝子のホモログとしては、任意の生物、例えば酵母等の真核微生物、あるいは腸内細菌やコリネ型細菌等の細菌の染色体を鋳型にして、例えば配列番号1,7,11,または17の塩基配列に基づいて調製される合成オリゴヌクレオチドを用いてPCRで増幅可能な遺伝子が挙げられる。
Since the base sequence of the gene encoding glutathione synthetase or γ-glutamylcysteine synthetase may differ depending on the organism from which the enzyme is derived, the gene encoding them may be SEQ ID NO: 1, 7, 11, or It may be a variant of the base sequence shown in FIG. Variants of each gene can be searched by BLAST or the like with reference to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, 7, 11, or 17 (http://blast.genome.jp/). Moreover, the variant of each gene contains the homologue of each gene. As a homologue of each gene, for example, a base of SEQ ID NO: 1, 7, 11, or 17 using a chromosome of any organism, for example, a eukaryotic microorganism such as yeast, or a bacterium such as intestinal bacteria or coryneform bacteria, as a template. Examples include genes that can be amplified by PCR using synthetic oligonucleotides prepared on the basis of sequences.

また、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子は、グルタチオン合成酵素活性またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するタンパク質をコードする限り、上記のような遺伝子にコードされるタンパク質のアミノ酸配列、例えば配列番号2,8,12,または18のアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入または付加等を含む配列を有するタンパク質をコードする遺伝子であってもよい。前記「1若しくは数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置やアミノ酸残基の種類によっても異なるが、具体的には好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個を意味する。上記の1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加は、タンパク質の機能が正常に維持される保存的変異である。保存的変異の代表的なものは、保存的置換である。保存的置換とは、例えば、置換部位が芳香族アミノ酸である場合には、Phe、Trp、Tyr間で、置換部位が疎水性アミノ酸である場合には、Leu、Ile、Val間で、極性アミノ酸である場合には、Gln、Asn間で、塩基性アミノ酸である場合には、Lys、Arg、His間で、酸性アミノ酸である場合には、Asp、Glu間で、ヒドロキシル基を持つアミノ酸である場合には、Ser、Thr間でお互いに置換する変異である。保存的置換とみなされる置換としては、具体的には、AlaからSerまたはThrへの置換、ArgからGln、HisまたはLysへの置換、AsnからGlu、Gln、Lys、HisまたはAspへの置換、AspからAsn、GluまたはGlnへの置換、CysからSerまたはAlaへの置換、GlnからAsn、Glu、Lys、His、AspまたはArgへの置換、GluからGly、Asn、Gln、LysまたはAspへの置換、GlyからProへの置換、HisからAsn、Lys、Gln、ArgまたはTyrへの置換、IleからLeu、Met、ValまたはPheへの置換、LeuからIle、Met、ValまたはPheへの置換、LysからAsn、Glu、Gln、HisまたはArgへの置換、MetからIle、Leu、ValまたはPheへの置換、PheからTrp、Tyr、Met、IleまたはLeuへの置換、SerからThrまたはAlaへの置換、ThrからSerまたはAlaへの置換、TrpからPheまたはTyrへの置換、TyrからHis、PheまたはTrpへの置換、および、ValからMet、IleまたはLeuへの置換が挙げられる。また、上記のようなアミノ酸の置換、欠失、挿入、付加、または逆位等には、遺伝子が由来する微生物の個体差、種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutantまたはvariant)によって生じるものも含まれる。   Moreover, as long as the gene encoding the enzyme used in the present invention encodes a protein having glutathione synthetase activity or γ-glutamylcysteine synthetase activity, the amino acid sequence of the protein encoded by the above gene, for example, the sequence A gene encoding a protein having a sequence including substitution, deletion, insertion or addition of one or several amino acids at one or several positions in the amino acid sequence of No. 2, 8, 12, or 18. May be. The “one or several” differs depending on the position of the protein in the three-dimensional structure of the amino acid residue and the type of the amino acid residue, but specifically preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, More preferably, it means 1-5. One or several amino acid substitutions, deletions, insertions or additions described above are conservative mutations in which the function of the protein is maintained normally. A typical conservative mutation is a conservative substitution. Conservative substitution is, for example, when the substitution site is an aromatic amino acid, between Phe, Trp, and Tyr, and when the substitution site is a hydrophobic amino acid, between Leu, Ile, and Val, a polar amino acid Is an amino acid having a hydroxyl group between Lys, Arg and His when it is a basic amino acid, and between Asp and Glu when it is an acidic amino acid. In some cases, it is a mutation that substitutes between Ser and Thr. Specifically, substitutions considered as conservative substitutions include substitution from Ala to Ser or Thr, substitution from Arg to Gln, His or Lys, substitution from Asn to Glu, Gln, Lys, His or Asp, Asp to Asn, Glu or Gln substitution, Cys to Ser or Ala substitution, Gln to Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg substitution, Glu to Gly, Asn, Gln, Lys or Asp Substitution, substitution from Gly to Pro, substitution from His to Asn, Lys, Gln, Arg or Tyr, substitution from Ile to Leu, Met, Val or Phe, substitution from Leu to Ile, Met, Val or Phe, Replacement of Lys with Asn, Glu, Gln, His, or Arg Met to Ile, Leu, Val or Phe substitution, Phe to Trp, Tyr, Met, Ile or Leu substitution, Ser to Thr or Ala substitution, Thr to Ser or Ala substitution, Trp to Phe or Substitution to Tyr, substitution from Tyr to His, Phe or Trp, and substitution from Val to Met, Ile or Leu. In addition, amino acid substitutions, deletions, insertions, additions, or inversions as described above include naturally occurring mutations (mutants or variants) such as cases based on individual differences or species differences of microorganisms from which genes are derived. Also included by

さらに、上記のような保存的変異を有する遺伝子は、上記のような遺伝子にコードされるタンパク質のアミノ酸配列全体、例えば配列番号2,8,12,または18のアミノ酸配列全体に対して、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有し、かつ、グルタチオン合成酵素またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子であってもよい。尚、本明細書において、「相同性」(homology)は、「同一性」(identity)を指すことがある。   Furthermore, the gene having a conservative mutation as described above is 80% of the entire amino acid sequence of the protein encoded by the gene as described above, for example, the entire amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 8, 12, or 18. Or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more, and has glutathione synthetase or γ-glutamylcysteine synthetase activity It may be a gene encoding a protein. In the present specification, “homology” may refer to “identity”.

また、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子は、公知の遺伝子配列から調製され
得るプローブ、例えば配列番号1,7,11,または17に示す塩基配列の相補配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、グルタチオン合成酵素活性またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAであってもよい。ここで、「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。一例を示せば、相同性が高いDNA同士、例えば80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件、あるいは通常のサザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である60℃、1×SSC、0.1% SDS、好ましくは、60℃、0.1×SSC、0.1% SDS、さらに好ましくは、68℃、0.1×SSC、0.1% SDSに相当する塩濃度、温度で、1回、より好ましくは2〜3回洗浄する条件が挙げられる。
In addition, the gene encoding the enzyme used in the present invention is hybridized under stringent conditions with a probe that can be prepared from a known gene sequence, for example, a complementary sequence of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, 7, 11, or 17. It may be a DNA encoding a protein that is soybean and has glutathione synthetase activity or γ-glutamylcysteine synthetase activity. Here, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, highly homologous DNAs, for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more DNAs having homology. Are hybridized and DNAs with lower homology do not hybridize with each other, or normal Southern hybridization washing conditions of 60 ° C., 1 × SSC, 0.1% SDS, preferably 60 ° C. Washing once, more preferably 2-3 times at a salt concentration and temperature corresponding to 0.1 × SSC, 0.1% SDS, more preferably 68 ° C., 0.1 × SSC, 0.1% SDS The conditions to do are mentioned.

プローブは、遺伝子の相補配列の一部であってもよい。そのようなプローブは、公知の遺伝子配列に基づいて作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとし、これらの塩基配列を含むDNA断片を鋳型とするPCRによって作製することができる。例えば、300bp程度の長さのDNA断片をプローブとして用いる場合には、ハイブリダイゼーションの洗いの条件としては、50℃、2×SSC、0.1% SDSが挙げられる。   The probe may be part of the complementary sequence of the gene. Such a probe can be prepared by PCR using an oligonucleotide prepared on the basis of a known gene sequence as a primer and a DNA fragment containing these base sequences as a template. For example, when a DNA fragment having a length of about 300 bp is used as a probe, hybridization washing conditions include 50 ° C., 2 × SSC, and 0.1% SDS.

また、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子は、天然型のままでも使用できるが、使用する宿主のコドン使用頻度に応じて最適なコドンを有するように改変してもよい。   Moreover, the gene encoding the enzyme used in the present invention can be used in its natural form, but may be modified to have an optimal codon according to the codon usage frequency of the host to be used.

(3)本発明に用いられる酵素の調製
本発明に用いられる酵素を取得する方法は特に限定されない。本発明に用いられる酵素は、該酵素の活性を有する生物、例えば、該酵素の活性を有する微生物の野生株または変異株から調製することができる。また、本発明に用いられる酵素は、該酵素の活性が増強された生物から調製することができ、そのような生物としては、遺伝子工学的手法により本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子の発現が増強された形質転換体が挙げられる。なお、「酵素の活性が増強される」とは、本来的に該酵素の活性を有する微生物において該酵素の活性を増大させることに限られず、本来的には該酵素の活性を有さない微生物に該酵素の活性を付与することを含む。
(3) Preparation of enzyme used in the present invention The method for obtaining the enzyme used in the present invention is not particularly limited. The enzyme used in the present invention can be prepared from an organism having the activity of the enzyme, for example, a wild strain or a mutant strain of a microorganism having the activity of the enzyme. In addition, the enzyme used in the present invention can be prepared from an organism with enhanced activity of the enzyme, and as such an organism, expression of a gene encoding the enzyme used in the present invention by genetic engineering techniques can be used. Is an enhanced transformant. The phrase “enzyme activity is enhanced” is not limited to increasing the enzyme activity in a microorganism that inherently has the enzyme activity, and is a microorganism that does not inherently have the enzyme activity. And imparting the activity of the enzyme.

なお、以下に例示する遺伝子の発現を増強する手法は、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子の発現を増強する場合に限られず、任意の遺伝子、例えば後述するL‐アミノ酸の生合成に関与する酵素をコードする遺伝子の発現を増強する場合にも利用できる。   The method for enhancing the expression of the gene exemplified below is not limited to enhancing the expression of the gene encoding the enzyme used in the present invention, and is involved in the biosynthesis of any gene, for example, L-amino acid described later. It can also be used to enhance the expression of a gene that encodes the enzyme.

遺伝子工学的手法により形質転換体を構築しタンパク質の大量生産を行う場合、形質転換される宿主としては、細菌細胞、放線菌細胞、酵母細胞、真菌細胞、植物細胞、昆虫細胞および動物細胞等を用いることができる。形質転換される宿主としては、微生物細胞を用いるのが好ましい。なお、宿主‐ベクター系が開発されている微生物としては、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、シュードモナス(Pseudomonas)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、アンスロバクター(Arthrobacter)属細菌、バチルス(Bacillus)属細菌、およびアスペルギルス(Aspergillus)属真菌等が挙げられる。中でも、エシェリヒア・コリ(E. coli)またはコリネバクテリウム・グルタミカム(C. glutamicum)が好適に用いられる。   When constructing transformants by genetic engineering techniques and mass-producing proteins, the hosts to be transformed include bacterial cells, actinomycetes cells, yeast cells, fungal cells, plant cells, insect cells and animal cells. Can be used. As the host to be transformed, microbial cells are preferably used. Examples of microorganisms for which host-vector systems have been developed include Escherichia, Pseudomonas, Corynebacterium, Arthrobacter, and Bacillus. ) Genus bacteria, Aspergillus fungi and the like. Especially, Escherichia coli (E. coli) or Corynebacterium glutamicum (C. glutamicum) is used suitably.

遺伝子の発現の増強は、例えば、染色体上の遺伝子のプロモーターをより強力なものに置換することにより達成できる。そのようなプロモーターとしては、T7プロモーター、trpプロモーター、lacプロモーター、tacプロモーター、およびPLプロモータ
ー等が挙げられる。また、強力なプロモーターへの置換は、後述する遺伝子の翻訳効率の向上や遺伝子のコピー数の増加と組み合わせて利用できる。
Enhancement of gene expression can be achieved, for example, by replacing the promoter of the gene on the chromosome with a stronger one. Examples of such a promoter include T7 promoter, trp promoter, lac promoter, tac promoter, and PL promoter. Moreover, the substitution to a strong promoter can be used in combination with the improvement of the translation efficiency of the gene and the increase in the copy number of the gene, which will be described later.

また、遺伝子の発現の増強は、例えば、遺伝子の翻訳効率を向上させることにより達成できる。リボソーム結合部位(RBS)と開始コドンとの間のスペーサー領域、特に開始コドンのすぐ上流の配列における数個のヌクレオチドの置換がmRNAの翻訳効率に非常に影響を及ぼすことが知られており、これらを改変することにより翻訳効率を向上させることができる。   In addition, enhancement of gene expression can be achieved, for example, by improving gene translation efficiency. It is known that substitution of several nucleotides in the spacer region between the ribosome binding site (RBS) and the start codon, particularly in the sequence immediately upstream of the start codon, has a great influence on the translation efficiency of mRNA. The translation efficiency can be improved by modifying.

また、遺伝子の発現の増強は、例えば、遺伝子のコピー数を増加させることにより達成できる。   Further, enhancement of gene expression can be achieved, for example, by increasing the copy number of the gene.

遺伝子のコピー数の増加は、染色体上に目的の遺伝子を導入することにより達成できる。染色体上への遺伝子の導入は、例えば相同的組み換えを利用して行うことができる。例えば、染色体中に多数のコピーが存在する配列を標的として相同的組み換えを行うことで、染色体へ遺伝子の多数のコピーを導入することができる。染色体中に多数のコピーが存在する配列としては、反復DNAまたは転位因子の末端にある逆方向反復配列等が挙げられるが、これらに限定されない。また、米国特許第5,595,889号に開示されるように、トランスポゾンに遺伝子を組み込み、それを染色体へ遺伝子の多数のコピーを導入するよう転移させることも可能である。   An increase in gene copy number can be achieved by introducing the gene of interest onto the chromosome. Introduction of a gene onto a chromosome can be performed using, for example, homologous recombination. For example, multiple copies of a gene can be introduced into a chromosome by performing homologous recombination with a sequence having multiple copies in the chromosome as a target. Examples of sequences having multiple copies in the chromosome include, but are not limited to, repetitive DNA or an inverted repeat sequence at the end of a transposable element. It is also possible to incorporate a gene into a transposon and transfer it to introduce multiple copies of the gene into the chromosome, as disclosed in US Pat. No. 5,595,889.

また、遺伝子のコピー数の増加は、目的遺伝子を含むベクターを宿主となる生物に導入することによっても達成できる。用いるベクターとしてはマルチコピーベクターが好ましい。また、形質転換体を選択するために、ベクターはアンピシリン耐性遺伝子などのマーカーを有することが好ましい。例えば、エシェリヒア・コリに利用できるマルチコピーベクターとしては、pUC系のプラスミド、pBR322系のプラスミド、およびそれらの誘導体等のColE1複製起点を有するプラスミドが挙げられる。ここで、「誘導体」とは、塩基の置換、欠失、挿入、付加または逆位により改変を受けたプラスミドを意味する。ここでの改変には、変異原物質やUV照射を用いる変異誘発処理や、自然突然変異、ランダム変異により生じる改変を含む。エシェリヒア・コリに利用できる好適なベクターとしては、強力なプロモーターを有する市販の発現ベクターであるpTrc99A(ファルマシア社製)、pUC系(タカラバイオ社製)、pPROK系(クロンテック社製)、pKK233‐2(クロンテック社製)、pET系(ノバジェン社製)、pQE系(キアゲン社製)等が挙げられる。また、その他のベクターとしては、例えばpHY300PLK、pGK12、pLF14、およびpLF22等のエシェリヒア・コリ‐バチラス・サブチリス用シャトルベクター、l1059、lBF101、M13mp9、およびMu phage(特開平2‐109985)等のファージベクター、ならびにMu、Tn10、Tn5等のトランスポゾン(Berg, D.E. and Berg, C.M., Bio/Technol., 1, 417 (1983))が利用できる。なお、例えばトランスポゾンをベクターとして利用する場合には、上述したように、目的の遺伝子が染色体上に転移して導入されることで遺伝子のコピー数が増加する。   An increase in the copy number of a gene can also be achieved by introducing a vector containing the target gene into a host organism. As a vector to be used, a multicopy vector is preferable. In order to select a transformant, the vector preferably has a marker such as an ampicillin resistance gene. For example, examples of multi-copy vectors that can be used for Escherichia coli include pUC-based plasmids, pBR322-based plasmids, and plasmids having a ColE1 origin of replication such as derivatives thereof. Here, the “derivative” means a plasmid modified by base substitution, deletion, insertion, addition or inversion. The modification here includes mutagenesis using mutagen and UV irradiation, and modifications caused by natural mutation and random mutation. Suitable vectors that can be used for Escherichia coli include pTrc99A (Pharmacia), pUC (Takara Bio), pPROK (Clontech), pKK233-2, which are commercially available expression vectors having a strong promoter. (Clontech), pET (Novagen), pQE (Qiagen) and the like. Examples of other vectors include shuttle vectors for Escherichia coli-Bacillus subtilis such as pHY300PLK, pGK12, pLF14, and pLF22, and phage vectors such as 11059, 1BF101, M13mp9, and Mu phage (JP-A-2-109985). And transposons such as Mu, Tn10, Tn5 (Berg, DE and Berg, CM, Bio / Technol., 1, 417 (1983)) can be used. For example, when a transposon is used as a vector, as described above, the gene copy number increases when the target gene is transferred and introduced onto the chromosome.

上記のようなベクターにプロモーターおよび遺伝子を順に連結したDNA断片が挿入された発現プラスミドで宿主を形質転換することにより、遺伝子の発現が増強された形質転換体が得られる。なお、ベクターには遺伝子を発現させるのに好適なプロモーターを含んでいるものがあり、そのようなベクターを用い、ベクターに含まれるプロモーターに下流に遺伝子を連結する場合には、別途プロモーターをベクターに挿入する必要はない。また、遺伝子の下流には、転写終結配列であるターミネーターを連結してもよい。ターミネーターとしては、T7ターミネーター、fdファージターミネーター、T4ターミネーター、テトラサイクリン耐性遺伝子のターミネーター、エシェリヒア・コリtrpA遺伝子のターミネーター等が挙げられる。   A transformant with enhanced gene expression can be obtained by transforming a host with an expression plasmid in which a DNA fragment obtained by sequentially linking a promoter and a gene to the above vector is inserted. Some vectors contain a promoter suitable for gene expression. When such a vector is used and a gene is linked downstream to a promoter contained in the vector, a separate promoter is used in the vector. There is no need to insert. Further, a terminator, which is a transcription termination sequence, may be linked downstream of the gene. Examples of the terminator include T7 terminator, fd phage terminator, T4 terminator, tetracycline resistance gene terminator, Escherichia coli trpA gene terminator, and the like.

形質転換の方法は特に限定されず、従来知られた方法を用いることができる。例えば、ベクターをエシェリヒア・コリに導入するには、D.M.Morrisonの方法(Methods in Enzymology 68, 326 (1979))あるいは受容菌細胞を塩化カルシウムで処理してDNAの透過性を増す方法(Mandel,M. and Higa,A.,J.Mol.Biol.,53,159(1970))等、通常のエシェリヒア属細菌の形質転換に用いられる方法により行うことができる。   The method for transformation is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, to introduce a vector into Escherichia coli, D. M.M. Morrison's method (Methods in Enzymology 68, 326 (1979)) or a method in which recipient cells are treated with calcium chloride to increase DNA permeability (Mandel, M. and Higa, A., J. Mol. Biol., 53, 159 (1970)) and the like, which can be carried out by a method used for transformation of ordinary Escherichia bacteria.

上記のようにして得られる本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子の発現が増強された形質転換体の培養条件、および酵素の生産誘導の条件は、マーカーの種類、プロモーターの種類、および、用いる宿主の種類等に応じて適宜選択すればよい。例えば、エシェリヒア・コリ形質転換体を培養するのに用いる培地としては、2×YT培地、M9‐カザミノ酸培地、LB培地等の通常エシェリヒア・コリを培養するのに用いる培地を好適に用いることができる。   The culture conditions of the transformant in which the expression of the gene encoding the enzyme used in the present invention obtained as described above is enhanced, and the conditions for inducing production of the enzyme are the type of marker, the type of promoter, and the type used. What is necessary is just to select suitably according to the kind etc. of a host. For example, the medium used for culturing Escherichia coli transformants is preferably a medium used for culturing normal Escherichia coli such as 2 × YT medium, M9-casamino acid medium, LB medium, etc. it can.

培養後、菌体を回収し、破砕または溶解することにより酵素含有溶液が得られる。菌体の破砕には、例えば、超音波破砕、フレンチプレス破砕またはガラスビーズ破砕を好適に用いることができる。また、細胞を溶解する場合には、例えば、卵白リゾチーム、ペプチダーゼ処理やそれらの適切な組み合わせを用いることができる。なお、破砕または溶解後に残渣が残る場合には、必要に応じて、遠心等により残渣を除去することができる。また、例えば、培養上清中に目的の酵素が存在する場合には、培養上清を酵素含有溶液として利用することができる。   After culturing, the microbial cells are collected and crushed or dissolved to obtain an enzyme-containing solution. For crushing the cells, for example, ultrasonic crushing, French press crushing or glass bead crushing can be suitably used. When cells are lysed, for example, egg white lysozyme, peptidase treatment, or an appropriate combination thereof can be used. In addition, when a residue remains after crushing or melt | dissolving, a residue can be removed by centrifugation etc. as needed. For example, when the target enzyme is present in the culture supernatant, the culture supernatant can be used as an enzyme-containing solution.

酵素含有溶液からの酵素の回収は、酵素の精製に用いられる公知の方法により行うことができる。そのような方法としては、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水相互作用クロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー等が挙げられる。また、目的の酵素を他のタンパク質あるいはペプチドとの融合タンパク質として生産する場合には、融合したタンパク質あるいはペプチドに対する親和性を利用したアフィニティークロマトグラフィーにより目的の酵素を精製することができる。   Recovery of the enzyme from the enzyme-containing solution can be performed by a known method used for enzyme purification. Such methods include ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, hydroxyapatite chromatography and the like. When the target enzyme is produced as a fusion protein with another protein or peptide, the target enzyme can be purified by affinity chromatography using the affinity for the fused protein or peptide.

なお、上記では、本発明に用いられる酵素をコードする遺伝子の発現が増強された形質転換体を用いた酵素の調製について記載したが、それ以外の場合にも、必要により適宜変更して適用できる。例えば、本発明に用いられる酵素の活性を有する微生物の野生株または変異株等を酵素の取得源として利用する場合にも、菌体を増殖させて目的の酵素を産生させ、酵素を調製することができる。   In the above description, the preparation of the enzyme using the transformant with enhanced expression of the gene encoding the enzyme used in the present invention has been described. However, in other cases, it can be appropriately modified and applied as necessary. . For example, even when a wild strain or a mutant strain of a microorganism having the activity of the enzyme used in the present invention is used as an enzyme acquisition source, the cell is grown to produce the target enzyme, and the enzyme is prepared. Can do.

本発明の方法においては、上記のように精製された酵素を使用してもよく、精製されていない酵素を使用してもよい。精製されていない酵素としては、例えば、酵素を産生する微生物を培養した培養上清や、該微生物の破砕物等の酵素含有溶液が挙げられる。また、本発明の方法においては、酵素は任意の担体に固定化した固定化酵素の状態で利用することができる。さらに、例えば、酵素を産生する微生物の菌体を含む培養物、該培養物から分離・回収した菌体、該菌体を固定化処理、アセトン処理、凍結乾燥処理等した菌体処理物を酵素として使用することもできる。   In the method of the present invention, an enzyme purified as described above may be used, or an unpurified enzyme may be used. Examples of the unpurified enzyme include a culture supernatant obtained by culturing a microorganism that produces the enzyme, and an enzyme-containing solution such as a crushed product of the microorganism. In the method of the present invention, the enzyme can be used in the state of an immobilized enzyme immobilized on an arbitrary carrier. Further, for example, a culture containing microbial cells producing an enzyme, a microbial cell separated and recovered from the culture, a microbial cell processed product obtained by immobilizing the microbial cell, acetone treatment, lyophilization treatment, etc. It can also be used as

(4)γ‐Glu‐X‐Yの製造方法
本発明のγ‐Glu‐X‐Yの製造方法(以下、本発明の方法ともいう)は、グルタチオン合成酵素の活性を利用することを特徴とする。
(4) Method for Producing γ-Glu-XY The method for producing γ-Glu-XY of the present invention (hereinafter also referred to as the method of the present invention) is characterized by utilizing the activity of glutathione synthetase. To do.

(4‐1)酵素法によるγ‐Glu‐X‐Yの製造
γ‐Glu‐X‐Yは、酵素を用いた酵素法により製造することができる。
(4-1) Production of γ-Glu-XY by enzymatic method γ-Glu-XY can be produced by an enzymatic method using an enzyme.

本発明の方法の第1の態様(以下、第1の態様ともいう)は、γ‐Glu‐XおよびYを含有する原料にグルタチオン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法である。すなわち、第1の態様においては、グルタチオン合成酵素の作用により反応原料中のγ‐Glu‐XにYが付加されγ‐Glu‐X‐Yが生成する。   In the first aspect of the method of the present invention (hereinafter also referred to as the first aspect), γ-Glu-XY is produced by allowing glutathione synthetase to act on a raw material containing γ-Glu-X and Y. A process for producing γ-Glu-XY. That is, in the first embodiment, Y is added to γ-Glu-X in the reaction raw material by the action of glutathione synthetase to produce γ-Glu-XY.

第1の態様において、基質として用いられるγ‐Glu‐Xは、任意の手法により製造すればよい。例えば、GluおよびXを含有する原料を用いて、γ‐グルタミルシステイン合成酵素を用いた酵素反応によりγ‐Glu‐Xを生成することができる。また、例えば、γ‐Glu‐X生産能を有する微生物の菌体あるいは培養上清から回収することにより、γ‐Glu‐Xを得ることができる。なお、γ‐Glu‐X生産能を有する微生物とは、微生物の野生株または変異株であってもよく、遺伝子工学的手法を用いて作製された形質転換体であってもよい。γ‐Glu‐X生産能を有する形質転換体は、例えば、γ‐グルタミルシステイン合成酵素をコードする遺伝子を公知の手法により適当な株に導入することにより取得できる。   In the first embodiment, γ-Glu-X used as a substrate may be produced by any method. For example, γ-Glu-X can be produced by an enzymatic reaction using γ-glutamylcysteine synthetase using a raw material containing Glu and X. Further, for example, γ-Glu-X can be obtained by recovering from the cells or culture supernatant of a microorganism having the ability to produce γ-Glu-X. The microorganism having the ability to produce γ-Glu-X may be a wild strain or a mutant strain of a microorganism, or a transformant produced using a genetic engineering technique. A transformant having the ability to produce γ-Glu-X can be obtained, for example, by introducing a gene encoding γ-glutamylcysteine synthetase into an appropriate strain by a known technique.

本発明の方法の第1の態様は、さらに、上記のような手法によりγ‐Glu‐Xを生成する工程を含んでいてもよい。すなわち、例えば、第1の態様の一態様(以下、第2の態様ともいう)は、GluおよびXを含有する原料にγ‐グルタミルシステイン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐Xを生成する工程(以下、工程(A)ともいう)、および工程(A)で生成したγ‐Glu‐XおよびYを含有する原料にグルタチオン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程(以下、工程(B)ともいう)を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法である。すなわち、第2の態様においては、γ‐グルタミルシステイン合成酵素の作用によりGluおよびXからγ‐Glu‐Xが生成し、さらにグルタチオン合成酵素の作用によりYが付加されγ‐Glu‐X‐Yが生成する。   The first aspect of the method of the present invention may further include a step of generating γ-Glu-X by the method as described above. That is, for example, in one aspect of the first aspect (hereinafter also referred to as the second aspect), γ-Glu-X is produced by allowing γ-glutamylcysteine synthetase to act on a raw material containing Glu and X. Γ-Glu-XY is produced by allowing glutathione synthase to act on the raw material containing γ-Glu-X and Y produced in the step (hereinafter also referred to as step (A)) and in step (A) This is a method for producing γ-Glu-XY, including a step (hereinafter also referred to as step (B)). That is, in the second embodiment, γ-Glu-X is produced from Glu and X by the action of γ-glutamylcysteine synthase, and Y is further added by the action of glutathione synthase to form γ-Glu-XY. Generate.

第2の態様において、工程(A)と工程(B)は別個に進行してもよい。例えば、工程(A)で生成したγ‐Glu‐Xを回収して、回収したγ‐Glu‐Xを用いて工程(B)を進行させてもよい。また、例えば、工程(A)におけるγ‐Glu‐Xの生成が平衡に達した後に、グルタチオン合成酵素、Y、またはその両方を反応系に添加することで工程(B)を進行させてもよい。   In the second embodiment, step (A) and step (B) may proceed separately. For example, γ-Glu-X produced in step (A) may be recovered, and step (B) may be advanced using the recovered γ-Glu-X. Further, for example, after the production of γ-Glu-X in step (A) reaches equilibrium, step (B) may be advanced by adding glutathione synthase, Y, or both to the reaction system. .

また、第2の態様において、工程(A)と工程(B)は同時に進行してもよい。両工程は、反応過程の全期間において同時に進行してもよく、また、反応過程の一部の期間においてのみ同時に進行してもよい。両工程を同時に進行させる場合には、反応系に両酵素、ならびにGlu、X、およびYを共存させればよい。例えば、それら全てを反応開始時に共存させることで、両工程を同時に開始させることができる。また、工程(A)を開始した後、反応過程の任意の時点においてグルタチオン合成酵素、Y、あるいはその組み合わせを反応系に添加することで工程(B)を進行させてもよい。   In the second embodiment, the step (A) and the step (B) may proceed simultaneously. Both steps may proceed simultaneously during the entire reaction process, or may proceed simultaneously during only a part of the reaction process. When both steps are allowed to proceed simultaneously, both enzymes and Glu, X, and Y may coexist in the reaction system. For example, by allowing all of them to coexist at the start of the reaction, both steps can be started simultaneously. In addition, after the start of the step (A), the step (B) may be advanced by adding glutathione synthase, Y, or a combination thereof to the reaction system at an arbitrary point in the reaction process.

本発明の方法のさらなる態様(以下、第3の態様ともいう)は、Glu、X、およびYを含有する原料にγ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法である。すなわち、第3の態様においては、γ‐グルタミルシステイン合成酵素の作用によりGluおよびXからγ‐Glu‐Xが生成し、さらにグルタチオン合成酵素の作用によりYが付加されγ‐Glu‐X‐Yが生成すると考えられる。   A further aspect of the method of the present invention (hereinafter, also referred to as the third aspect) is to allow γ-Glu-X to react with a raw material containing Glu, X, and Y by causing γ-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase to act. This is a method for producing γ-Glu-XY, which comprises a step of generating -Y. That is, in the third embodiment, γ-Glu-X is produced from Glu and X by the action of γ-glutamylcysteine synthase, and Y is further added by the action of glutathione synthase to form γ-Glu-XY. It is thought to generate.

第3の態様においては、γ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素、ならびにGlu、X、およびYを反応系に共存させることにより、γ‐Glu‐X‐Yを生成することができる。また、例えば、先にγ‐グルタミルシステイン合成酵素を作用させ、続いて、任意の時点でグルタチオン合成酵素を追加的に反応系に添加して作用させてもよい。なお、第3の態様においてグルタチオン合成酵素を追加的に作用させる場合には、グルタチオン合成酵素が作用する時点でGlu、X、またはその両方が反応系に残存していなくともよい。   In the third aspect, γ-Glu-XY can be produced by allowing γ-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase, and Glu, X, and Y to coexist in the reaction system. Further, for example, γ-glutamylcysteine synthetase may be acted first, and then glutathione synthetase may be additionally added to the reaction system at any time point. In addition, when glutathione synthetase is made to act additionally in the third aspect, Glu, X, or both may not remain in the reaction system at the time when glutathione synthetase acts.

なお、以下、第1の態様におけるγ‐Glu‐XおよびY、第2の態様におけるGlu、X、γ‐Glu‐X、およびY、ならびに第3の態様におけるGlu、X、およびYを総称して、「基質」ともいう。また、以下、第1の態様におけるグルタチオン合成酵素、ならびに第2および第3の態様におけるγ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素を総称して、「酵素」ともいう。   Hereinafter, γ-Glu-X and Y in the first aspect, Glu, X, γ-Glu-X, and Y in the second aspect, and Glu, X, and Y in the third aspect are generically named. Also called “substrate”. Hereinafter, the glutathione synthetase in the first embodiment, and the γ-glutamylcysteine synthetase and the glutathione synthetase in the second and third embodiments are also collectively referred to as “enzymes”.

いずれの態様においても、酵素反応は水あるいは緩衝液等の水性溶媒中で行われるのが好ましい。酵素反応は、例えば、反応液中に各基質および各酵素を含有させることで行われてもよく、また、各基質を含有する反応液を固定化酵素に供給することにより行われてもよい。反応液のpHは用いる酵素が機能する限り特に限定されず、用いる酵素の性質に応じて適宜設定することができる。反応液のpHは、例えば、好ましくはpH5〜10であり、より好ましくは7〜9であり、特に好ましくは7.5〜8.5である。   In any embodiment, the enzyme reaction is preferably performed in water or an aqueous solvent such as a buffer. The enzyme reaction may be performed, for example, by containing each substrate and each enzyme in the reaction solution, or may be performed by supplying a reaction solution containing each substrate to the immobilized enzyme. The pH of the reaction solution is not particularly limited as long as the enzyme used functions, and can be appropriately set according to the properties of the enzyme used. The pH of the reaction solution is, for example, preferably 5 to 10, more preferably 7 to 9, and particularly preferably 7.5 to 8.5.

反応液中の各基質の濃度は特に限定されないが、例えば、1μM以上であるのが好ましく、100μM以上であるのがより好ましく、1mM以上であるのが特に好ましい。また、濃度の上限は特に限定されないが、例えば、通常2M以下であり、1M以下であるのが好ましい。また、例えば収率の観点から、反応液中の各基質の濃度をそろえる方が好ましい場合がある。すなわち、例えば、第1の態様においては、γ‐Glu‐XおよびYの濃度の比が1:1に近い方が好ましい場合があり、第2または第3の態様においては、Glu、X、およびYの濃度の比が1:1:1に近い方が好ましい場合がある。また、用いる酵素の性質等によっては、各基質の濃度に差があるのが好ましい場合もあり得る。   The concentration of each substrate in the reaction solution is not particularly limited. For example, it is preferably 1 μM or more, more preferably 100 μM or more, and particularly preferably 1 mM or more. Moreover, although the upper limit of a density | concentration is not specifically limited, For example, it is 2M or less normally, and it is preferable that it is 1M or less. In addition, for example, from the viewpoint of yield, it may be preferable to adjust the concentration of each substrate in the reaction solution. That is, for example, in the first embodiment, it may be preferable that the ratio of the concentrations of γ-Glu-X and Y is close to 1: 1. In the second or third embodiment, Glu, X, and It may be preferable that the Y concentration ratio is close to 1: 1: 1. Depending on the nature of the enzyme used, it may be preferable that there is a difference in the concentration of each substrate.

反応液中の各酵素の濃度、または固定化された各酵素の濃度は特に限定されず、酵素の性質、Xの種類、Yの種類、原料の濃度、反応温度、および反応時間等の諸条件に応じて適宜設定すればよい。反応液中の各酵素の濃度は、例えば、1μg/ml〜100mg/mlであるのが好ましく、10μg/ml〜10mg/mlであるのがより好ましい。また、固定化された各酵素の濃度は、例えば、2〜200mg/g担体が好ましく、10〜100mg/g担体であるのがより好ましい。   The concentration of each enzyme in the reaction solution or the concentration of each immobilized enzyme is not particularly limited, and various conditions such as enzyme properties, X type, Y type, raw material concentration, reaction temperature, and reaction time. What is necessary is just to set suitably according to. The concentration of each enzyme in the reaction solution is, for example, preferably 1 μg / ml to 100 mg / ml, and more preferably 10 μg / ml to 10 mg / ml. The concentration of each immobilized enzyme is, for example, preferably 2 to 200 mg / g carrier, and more preferably 10 to 100 mg / g carrier.

反応液中には、酵素反応に必須な因子が存在することが好ましい。酵素反応に必須な因子としては、グルタチオン合成酵素による反応、およびγ‐グルタミルシステイン合成酵素による反応の双方において、ATPが挙げられる。ATPは、ペプチド結合形成のためのエネルギー源として利用される。本発明の方法において、ATPは、本発明に用いられる酵素がペプチド結合形成にATPを利用できるように反応系に供給されればよい。例えば、ATPはγ‐Glu‐X‐Yを生成および蓄積させる反応液に粉末のまま、あるいは水溶液として供給することができる。また、さらに実用的には、高価なATPを直接添加する代わりに、ATP再生系を利用してもよい。すなわち、ATP再生能を有する精製酵素、粗酵素、菌体処理物、または菌体等の触媒とATP再生に用いられる基質とを反応系に添加することで、消費されたATPを再生しながらγ‐Glu‐X‐Yの生成を継続することが可能である。ATP再生系を利用するための方法としては、具体的には、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス(C. ammoniagenes)の培養菌体と炭素源を添加する方法(Biosci. Biotechnol. Biochem., 65, 644‐650 (2001))ポリリン酸
キナーゼとポリリン酸を添加する方法(J. Biosci. Bioeng., 91, 557‐563 (2001))、およびクレアチンホスホリラーゼとクレアチンリン酸を添加する方法等が挙げられる。
It is preferable that a factor essential for the enzyme reaction is present in the reaction solution. Factors essential for the enzymatic reaction include ATP in both the reaction with glutathione synthetase and the reaction with γ-glutamylcysteine synthetase. ATP is used as an energy source for peptide bond formation. In the method of the present invention, ATP may be supplied to the reaction system so that the enzyme used in the present invention can use ATP for peptide bond formation. For example, ATP can be supplied as a powder or as an aqueous solution to a reaction solution for generating and accumulating γ-Glu-XY. Further, practically, an ATP regeneration system may be used instead of adding expensive ATP directly. That is, by adding a purified enzyme having an ATP regeneration ability, a crude enzyme, a treated bacterial cell, or a catalyst such as a bacterial cell and a substrate used for ATP regeneration to the reaction system, -Generation of Glu-XY can be continued. As a method for using the ATP regeneration system, specifically, a method of adding a cultured microbial cell of C. ammoniagenes and a carbon source (Biosci. Biotechnol. Biochem., 65, 644). -650 (2001)) a method of adding polyphosphate kinase and polyphosphate (J. Biosci. Bioeng., 91, 557-563 (2001)), a method of adding creatine phosphorylase and creatine phosphate, and the like.

また、用いられる酵素によっては、反応液中に種々のカチオン、例えばMg2+が存在するのが好ましい場合がある。そのような場合には、カチオンがキレートされない反応液組成を用いるのが好ましいが、カチオンの作用が保持されていれば何ら制限を受けない。例えば、カチオンがキレートされる可能性が少ない緩衝液としては、HEPESバッファー、MESバッファー、GTA広域バッファー等が挙げられる。さらに、反応液中には、γ‐Glu‐X‐Yの生成を達成できる限りにおいて、その他の任意の成分が存在しうる。例えば、アルコール類、エステル類、ケトン類、アミド類等の有機溶媒を含有させることもできる。 Depending on the enzyme used, it may be preferable that various cations such as Mg 2+ are present in the reaction solution. In such a case, it is preferable to use a reaction solution composition in which the cation is not chelated, but there is no limitation as long as the action of the cation is maintained. For example, as a buffer solution with a low possibility that a cation is chelated, a HEPES buffer, a MES buffer, a GTA wide area buffer, etc. are mentioned. Furthermore, any other component may be present in the reaction solution as long as the production of γ-Glu-XY can be achieved. For example, organic solvents such as alcohols, esters, ketones, and amides can be contained.

反応温度は用いる酵素が機能する限り特に限定されず、酵素の性質に応じて適宜設定することができる。反応温度は例えば通常10℃〜80℃であり、20℃〜70℃が好ましい。例えばエシェリヒア・コリ由来の酵素を利用する場合には、反応温度は30℃〜40℃であるのが好ましい。   The reaction temperature is not particularly limited as long as the enzyme used functions, and can be appropriately set according to the properties of the enzyme. The reaction temperature is, for example, usually 10 ° C to 80 ° C, preferably 20 ° C to 70 ° C. For example, when an enzyme derived from Escherichia coli is used, the reaction temperature is preferably 30 ° C to 40 ° C.

反応時間は特に限定されず、酵素の性質や反応温度等の諸条件に応じて適宜設定すればよい。反応時間は例えば通常5分〜200時間であるのが好ましい。   The reaction time is not particularly limited, and may be set as appropriate according to various conditions such as enzyme properties and reaction temperature. The reaction time is usually preferably from 5 minutes to 200 hours, for example.

いずれの態様においても、反応の過程において、各基質、各酵素、およびその他の成分を単独で、あるいは任意の組み合わせで追加的に反応系に添加してもよい。これらの成分は1回または複数回添加されてもよく、連続的に添加されてもよい。また、反応開始から反応終了まで均一の条件を用いてもよく、反応の過程において条件を変化させてもよい。なお、反応の過程において条件を変化させるとは、例えば固定化酵素を利用する場合等において、反応温度や酵素濃度等の条件を空間的に変化させることを含む。例えば、第2または第3の態様において固定化酵素を利用する場合には、γ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素を混在して配置してもよく、位置的に分離させて配置してもよい。   In any embodiment, in the course of the reaction, each substrate, each enzyme, and other components may be added to the reaction system alone or in any combination. These components may be added once or a plurality of times, or may be added continuously. Further, uniform conditions from the start of the reaction to the end of the reaction may be used, and the conditions may be changed in the course of the reaction. Note that changing the conditions in the course of the reaction includes spatially changing conditions such as reaction temperature and enzyme concentration in the case of using an immobilized enzyme, for example. For example, in the case where the immobilized enzyme is used in the second or third aspect, γ-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase may be mixed and arranged separately. Good.

また、例えば、第2または第3の態様において、グルタチオン合成酵素とγ‐グルタミルシステイン合成酵素の作用する好適な条件が互いに異なる場合には、反応の過程において、γ‐グルタミルシステイン合成酵素に好適な条件からグルタチオン合成酵素に好適な条件へと変化させることが有効であり得る。   In addition, for example, in the second or third embodiment, when the preferable conditions on which glutathione synthetase and γ-glutamylcysteine synthetase act are different from each other, it is suitable for γ-glutamylcysteine synthetase in the course of the reaction. It may be effective to change the conditions to conditions suitable for glutathione synthase.

本発明の方法において、γ‐Glu‐X‐Yの生成は、化合物の検出または同定に用いられる任意の手法により確認することができる。そのような手法としては、HPLC、LC/MS、GC/MS、およびNMR等が挙げられる。   In the method of the present invention, the production of γ-Glu-XY can be confirmed by any technique used for detecting or identifying a compound. Such techniques include HPLC, LC / MS, GC / MS, and NMR.

本発明により製造されたγ‐Glu‐X‐Yは、通常用いられるペプチドの精製法を用いて単離することができる。例えば、必要により遠心分離等により固形物を除いた反応液上清から、イオン交換樹脂や膜処理法、晶析法などの操作を組み合わせて、γ‐Glu‐X‐Yを単離することができる。   The γ-Glu-XY produced according to the present invention can be isolated using a commonly used peptide purification method. For example, γ-Glu-XY can be isolated from the reaction supernatant after removing solids by centrifugation or the like, by combining operations such as ion exchange resin, membrane treatment, and crystallization. it can.

(4‐2)発酵法によるγ‐Glu‐X‐Yの製造
γ‐Glu‐X‐Yは、上述の酵素法に限られず、微生物を用いた発酵法によっても製造することができる。
(4-2) Production of γ-Glu-XY by fermentation method γ-Glu-XY is not limited to the enzyme method described above, and can also be produced by fermentation using microorganisms.

具体的には、例えば、γ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素の活性を有する微生物を培養し、Glu、X、およびYからγ‐Glu‐X‐Yを生成さ
せ、菌体内および/または培養液中にγ‐Glu‐X‐Yを蓄積させることができる。基質として用いられるGlu、X、およびYは、培地に添加されてもよく、用いられる微生物により生合成されてもよい。γ‐グルタミルシステイン合成酵素およびグルタチオン合成酵素の活性を有する微生物は、γ‐グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の活性が増強されている微生物であるのが好ましい。
Specifically, for example, a microorganism having the activities of γ-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase is cultured, γ-Glu-XY is produced from Glu, X, and Y, and the microbial body and / or culture is performed. Γ-Glu-XY can be accumulated in the liquid. Glu, X, and Y used as substrates may be added to the medium or biosynthesized by the microorganism used. The microorganism having the activities of γ-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase is preferably a microorganism having enhanced activity of γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase.

また、例えば、グルタチオン合成酵素の活性を有する微生物を培養し、γ‐Glu‐XおよびYからγ‐Glu‐X‐Yを生成させ、菌体内および/または培養液中にγ‐Glu‐X‐Yを蓄積させることができる。基質として用いられるγ‐Glu‐XおよびYは、培地に添加されてもよく、用いられる微生物により生合成されてもよい。グルタチオン合成酵素の活性を有する微生物は、グルタチオン合成酵素の活性が増強されている微生物であるのが好ましい。   In addition, for example, a microorganism having the activity of glutathione synthase is cultured to produce γ-Glu-XY from γ-Glu-X and Y, and γ-Glu-X- Y can be accumulated. Γ-Glu-X and Y used as substrates may be added to the medium or may be biosynthesized by the microorganism used. The microorganism having activity of glutathione synthetase is preferably a microorganism having enhanced activity of glutathione synthetase.

蓄積したγ‐Glu‐X‐Yは、培養物から回収することができる。なお、上記いずれの場合にも、γ‐Glu‐X‐Yは培養液中に蓄積させるのが好ましい。   Accumulated γ-Glu-XY can be recovered from the culture. In any of the above cases, γ-Glu-XY is preferably accumulated in the culture medium.

以下、酵素法と同様に、発酵法の各態様で基質として用いられるGlu、X、およびY、あるいはγ‐Glu‐XおよびYを総称して、「基質」ともいう。また、γ‐Glu‐X‐Yを生成する微生物を、単に「微生物」ともいう。   Hereinafter, as in the enzyme method, Glu, X, and Y, or γ-Glu-X and Y used as substrates in each aspect of the fermentation method are collectively referred to as “substrate”. A microorganism that produces γ-Glu-XY is also simply referred to as “microorganism”.

微生物としては、特に限定されないが、例えば腸内細菌科に属する細菌やコリネ型細菌を必要により適宜改変して用いることができる。ここでいう改変としては、例えば、γ‐グルタミルシステイン合成酵素および/またはグルタチオン合成酵素の活性の増強や、後述する1以上の基質を生産する能力の付与または増強が挙げられる。   The microorganism is not particularly limited. For example, bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae or coryneform bacteria can be appropriately modified as necessary. Examples of the modification herein include enhancement of the activity of γ-glutamylcysteine synthetase and / or glutathione synthetase, and addition or enhancement of the ability to produce one or more substrates described below.

腸内細菌科に属する細菌としては、エシェリヒア(Escherichia)属、エンテロバクター(Enterobacter)属、パントエア(Pantoea)属、クレブシエラ(Klebsiella)属、セラチア(Serratia)属、エルビニア(Erwinia)属、サルモネラ(Salmonella)属、およびモルガネラ(Morganella)属に属する細菌等が挙げられる。具体的にはNCBI(National Center for Biotechnology Information)データベースに記載されている分類により腸内細菌科に属するものが利用できる(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=91347)。腸内細菌科に属する細菌としては、エシェリヒア属に属する細菌を好ましく用いることができる。   The bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae include the genus Escherichia, the Enterobacter genus, the Pantoea genus, the Klebsiella genus, the Serratia genus, the Erwinia genus, and the Salmonella genus. And bacteria belonging to the genus Morganella. Specifically, those belonging to the family Enterobacteriaceae can be used according to the classification described in the NCBI (National Center for Biotechnology Information) database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax .cgi? id = 91347). As bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae, bacteria belonging to the genus Escherichia can be preferably used.

エシェリヒア属細菌としては、ナイトハルトらの著書(Neidhardt,F.C.et.al., Escherichia coli and Salmonella Typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C.,1208, table 1)に挙げられるもの、例えばエシェリヒア・コリ等が利用できる。エシェリヒア・コリの野生株としては、例えばK12株又はその誘導体、エシェリヒア・コリ MG1655株(ATCC No.47076)、及びW3110株(ATCC No.27325)等が挙げられる。   Examples of Escherichia bacteria include those listed in the book by Neidhardt et al. (Neidhardt, FCet.al., Escherichia coli and Salmonella Typhimurium, American Society for Microbiology, Washington DC, 1208, table 1), for example, Escherichia coli it can. Examples of the wild strain of Escherichia coli include the K12 strain or a derivative thereof, Escherichia coli MG1655 strain (ATCC No. 47076), the W3110 strain (ATCC No. 27325), and the like.

コリネ型細菌としては、バージーズ・マニュアル・オブ・デターミネイティブ・バクテリオロジー(Bergey's Manual of Determinative Bacteriology)第8版599頁(1974)に定義されている一群の微生物であり、好気性、グラム陽性、非抗酸性、胞子形成能を有しない桿菌に分類される微生物が利用できる。コリネ型細菌としては、コリネバクテリウム属細菌を好ましく用いることができる。なお、コリネ型細菌は、従来ブレビバクテリウム属に分類されていたが現在はコリネバクテリウム属細菌として統合された細菌(Int.J. Syst. Bacteriol., 41, 255 (1991))、及びコリネバクテリウム属と非常に近縁なブレビバクテリウム属細菌及びミクロバテリウム属細菌を含む。コリネバクテリウム属細菌としては、例えば、コリネバクテリウム・グルタミカムを好ましく用いることができる。   The coryneform bacterium is a group of microorganisms defined in Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 8th edition, page 599 (1974), aerobic, gram-positive, Non-acidic and microorganisms classified as gonococci having no sporulation ability can be used. As the coryneform bacteria, bacteria belonging to the genus Corynebacterium can be preferably used. Coryneform bacteria were previously classified as genus Brevibacterium but are now integrated as Corynebacterium (Int.J. Syst. Bacteriol., 41, 255 (1991)), and coryneform bacteria. Includes Brevibacterium and Microbatterium bacteria that are very closely related to the genus Bacteria. As a bacterium belonging to the genus Corynebacterium, for example, Corynebacterium glutamicum can be preferably used.

これらの菌株を入手するには、例えばアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(住所 P.O. Box 1549, Manassas, VA 2010812301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, United States of America)より分譲を受けることができる。すなわち、菌株毎に対応する登録番号が付与されており、この登録番号を利用して分譲を受けることができる。各菌株に対応する登録番号はアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションのカタログに記載されている(http://www.atcc.org/参照)。   These strains can be obtained, for example, from the American Type Culture Collection (address P.O. Box 1549, Manassas, VA 2010812301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, United States of America). That is, a corresponding registration number is assigned to each strain, and distribution can be received using this registration number. The registration number corresponding to each strain is described in the catalog of American Type Culture Collection (see http://www.atcc.org/).

微生物は、1以上の基質を生産する能力を有していてもよい。微生物が1以上の基質を生産する能力を有する場合には、微生物により生合成された1以上の基質は、そのままγ‐Glu‐X‐Yの生成に利用されうる。   The microorganism may have the ability to produce one or more substrates. When the microorganism has the ability to produce one or more substrates, the one or more substrates biosynthesized by the microorganism can be directly used for the production of γ-Glu-XY.

基質を生産する能力とは、微生物を培地中で培養したときに、培地中または菌体内に基質を生成し、培地中または菌体から回収できる程度に蓄積する能力を意味する場合がある。例えば、基質を生産する能力を有する微生物は、好ましくは0.05g/L以上、より好ましくは0.1g/L以上、特に好ましくは0.2g/L以上の量の基質を生産し培地に蓄積することができる微生物でありうる。なお、微生物により生合成された基質はそのままγ‐Glu‐X‐Yの生成に利用されうるため、基質を生産する能力とは、当該基質を培地中に添加しなくとも、培地中または菌体内にγ‐Glu‐X‐Yを生成し、培地中または菌体から回収できる程度に蓄積する能力を意味する場合がある。   The ability to produce a substrate may mean the ability to produce a substrate in the medium or in the cells and accumulate it to the extent that it can be recovered in the medium or from the cells when the microorganism is cultured in the medium. For example, a microorganism having the ability to produce a substrate preferably produces a substrate in an amount of 0.05 g / L or more, more preferably 0.1 g / L or more, particularly preferably 0.2 g / L or more. It can be a microorganism that can. In addition, since the substrate biosynthesized by the microorganism can be used as it is for the production of γ-Glu-XY, the ability to produce the substrate means that the substrate can be used in the medium or in the cells without adding the substrate to the medium. It may mean the ability to produce γ-Glu-XY and accumulate it to the extent that it can be recovered in the medium or from the cells.

基質を生産する能力を有する微生物としては、例えば公知のL‐アミノ酸生産菌を好適に用いることができる。また、基質を生産する能力を有する微生物は、本来的に基質を生産する能力を有するものであってもよく、基質を生産する能力を有するように改変されたものであってもよい。また、基質を生産する能力を有する微生物は、野生株または親株よりも基質を生産する能力が増強された微生物であってもよい。基質を生産する能力は、公知の手法により微生物に付与または増強することができる。   As a microorganism having the ability to produce a substrate, for example, a known L-amino acid producing bacterium can be suitably used. In addition, the microorganism having the ability to produce a substrate may originally have the ability to produce a substrate, or may be modified to have the ability to produce a substrate. In addition, the microorganism having the ability to produce a substrate may be a microorganism having an enhanced ability to produce a substrate compared to a wild strain or a parent strain. The ability to produce a substrate can be imparted to or enhanced by a known technique.

微生物に基質、例えばL‐アミノ酸を生産する能力を付与するには、栄養要求性変異株、アナログ耐性株又は代謝制御変異株の取得や、L‐アミノ酸の生合成系酵素の発現が増強された組換え株の創製等、従来、コリネ型細菌又はエシェリヒア属細菌等の育種に採用されてきた方法を適用することができる(アミノ酸発酵、(株)学会出版センター、1986年5月30日初版発行、第77‐100頁参照)。ここで、L‐アミノ酸生産菌の育種において、付与される栄養要求性、アナログ耐性、代謝制御変異等の性質は、単独でもよく、2種又は3種以上であってもよい。また、発現が増強されるL‐アミノ酸生合成系酵素も、単独であっても、2種又は3種以上であってもよい。さらに、栄養要求性、アナログ耐性、代謝制御変異等の性質の付与と、生合成系酵素の増強が組み合わされてもよい。   In order to give microorganisms the ability to produce substrates, such as L-amino acids, the acquisition of auxotrophic mutants, analog resistant strains or metabolic control mutants, and the expression of L-amino acid biosynthetic enzymes were enhanced. Conventional methods such as the creation of recombinant strains that have been adopted for breeding coryneform bacteria or bacteria belonging to the genus Escherichia can be applied (Amino Acid Fermentation, Academic Publishing Center, Inc., May 30, 1986, first edition issued) Pp. 77-100). Here, in the breeding of L-amino acid-producing bacteria, the auxotrophy, analog resistance, metabolic control mutation and other properties imparted may be single or two or more. In addition, L-amino acid biosynthetic enzymes whose expression is enhanced may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, imparting properties such as auxotrophy, analog resistance, and metabolic regulation mutation may be combined with enhancement of biosynthetic enzymes.

L‐アミノ酸生産能を有する栄養要求性変異株、L‐アミノ酸のアナログ耐性株、又は代謝制御変異株を取得するには、親株又は野生株を通常の変異処理、すなわちX線や紫外線の照射、またはN‐メチル‐N’‐ニトロ‐N‐ニトロソグアニジン(NTG)もしくはエチルメタンスルフォネート(EMS)等の変異剤処理などによって処理し、得られた変異株の中から、栄養要求性、アナログ耐性、又は代謝制御変異を示し、かつL‐アミノ酸生産能を有するものを選択することによって得ることができる。   To obtain an auxotrophic mutant having L-amino acid-producing ability, an analog-resistant strain of L-amino acid, or a metabolically controlled mutant, the parent strain or wild strain is subjected to normal mutation treatment, that is, irradiation with X-rays or ultraviolet rays, N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) or ethyl methanesulfonate (EMS), etc. It can be obtained by selecting those that show tolerance or metabolic control mutations and have the ability to produce L-amino acids.

γ‐Glu‐X‐Yの発酵生産に用いる宿主となるアミノ酸生産菌としては、例えば以下のものが挙げられる。L‐グルタミン酸生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム(ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム)ATCC13869株より取得さ
れたodhA欠損株に、V197M変異を有するmviN遺伝子を導入した組換え株(特開2010‐161970)、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム由来gltA(クエン酸シンターゼ)遺伝子を導入したパントエア・アグロメランスAJ13355株(特許第4285582号)、エシェリヒア属に属し、グルタミンシンセターゼの397位のチロシン残基が他のアミノ酸残基に置換された変異型グルタミンシンセターゼを有する菌株(米国特許出願公開第2003‐0148474号明細書)などが例示できる。L‐バリン生産菌としては、エシェリヒア・コリVL1970株(米国特許第5658766号)、エシェリヒア属に属し、生育のためにリポ酸を要求する変異および/またはH+‐ATPaseを欠損する変異を有する菌株、および、これらの性質に加えて、少なくともilvG、ilvM、ilvEおよびilvDの各遺伝子を発現し、且つ、スレオニンデアミナーゼ活性を発現しないilvGMEDAオペロンを含むDNA断片が細胞内に導入されたエシェリヒア属細菌(WO96/06926)などが例示できる。
Examples of amino acid-producing bacteria that serve as hosts for fermentation production of γ-Glu-XY include the following. As an L-glutamic acid-producing bacterium, a recombinant strain in which an mviN gene having a V197M mutation is introduced into an odhA-deficient strain obtained from Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) ATCC 13869 (JP 2010- 161970), Pantoea agglomerans strain AJ13355 (patent No. 4285582) into which gltA (citrate synthase) gene derived from Brevibacterium lactofermentum was introduced, belonging to the genus Escherichia, and the tyrosine residue at position 397 of glutamine synthetase And a strain having a mutant glutamine synthetase substituted with the amino acid residue (US Patent Application Publication No. 2003-0148474). Examples of L-valine-producing bacteria include Escherichia coli VL1970 strain (US Pat. No. 5,658,766), strains belonging to the genus Escherichia, which have a mutation that requires lipoic acid for growth and / or a mutation that lacks H + -ATPase. In addition to these properties, a bacterium belonging to the genus Escherichia in which a DNA fragment containing an ilvGMEDA operon that expresses at least each gene of ilvG, ilvM, ilvE, and ilvD and does not express threonine deaminase activity has been introduced into the cell ( WO96 / 06926) and the like can be exemplified.

また、L‐アミノ酸生産能の付与又は増強は、L‐アミノ酸の生合成に関与する酵素活性を増強することによっても行うことが出来る。L‐アミノ酸の生合成に関与する酵素活性の増強は、例えば、該酵素をコードする遺伝子の発現を増強させることで達成できる。   Further, L-amino acid-producing ability can be imparted or enhanced by enhancing the enzyme activity involved in L-amino acid biosynthesis. Enhancing the activity of an enzyme involved in L-amino acid biosynthesis can be achieved, for example, by enhancing the expression of a gene encoding the enzyme.

また、微生物は、培地中に添加された各基質を取り込む能力が向上するよう改変されていてもよい。また微生物は、γ‐Glu‐X‐Yを菌体外に排出する能力が向上するよう改変されていてもよい。   In addition, the microorganism may be modified so that the ability to take up each substrate added to the medium is improved. In addition, the microorganism may be modified so that the ability to excrete γ-Glu-XY outside the microbial cell is improved.

なお、グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素の活性の増強、基質を生産する能力の付与または増強、その他の任意の改変等の微生物の改変は、どのような順番で行われてもよい。   In addition, the modification of microorganisms such as enhancement of activity of glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase, addition or enhancement of the ability to produce a substrate, and any other modification may be performed in any order. Good.

微生物を培養する際の培養条件は、微生物が増殖できる限り特に制限されず、微生物の培養に通常用いられる条件を、必要により適宜修正して用いることができる。例えば、培地としては炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じその他の成分を含有する通常の培地を用いることができる。培養は、例えば、25℃〜37℃で、pHを5〜8に制御し、好気的条件下で5〜200時間行うことができる。なお、pH調整には無機あるいは有機の酸性あるいはアルカリ性物質、更にアンモニアガス等を使用することができる。   The culture conditions for culturing the microorganism are not particularly limited as long as the microorganism can grow, and the conditions usually used for culturing the microorganism can be appropriately modified as necessary. For example, as the medium, a normal medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and other components as required can be used. The culture can be performed, for example, at 25 ° C. to 37 ° C., at a pH of 5 to 8 and under aerobic conditions for 5 to 200 hours. In addition, an inorganic or organic acidic or alkaline substance, ammonia gas or the like can be used for pH adjustment.

微生物の培養に際して、培地に各基質を添加する。各基質は、培養開始時から培地に含まれていてもよく、培養途中の任意の時点で培地に添加されてもよい。添加のタイミングは、培養時間等の条件に応じて適宜変更できるが、一例としては、培養終了時の好ましくは0〜50時間前、より好ましくは0.1〜24時間前、特に好ましくは0.5〜6時間前に添加することができる。各基質は、1回または複数回添加されてもよく、連続的に添加されてもよい。   In culturing microorganisms, each substrate is added to the medium. Each substrate may be contained in the medium from the beginning of the culture, or may be added to the medium at any time during the culture. The timing of addition can be appropriately changed according to conditions such as culture time, but as an example, it is preferably 0 to 50 hours before, more preferably 0.1 to 24 hours, and particularly preferably 0. It can be added 5 to 6 hours before. Each substrate may be added one or more times, or may be added continuously.

培地に添加される基質の種類は、微生物が有する基質を生産する能力に応じて適宜変更することができる。例えば、微生物がいずれの基質を生産する能力も有しない場合には、全ての基質が培地に添加される。「全ての基質」とは、発酵法の態様に応じて、「Glu、X、およびY」または「γ‐Glu‐XおよびY」をいう。また、微生物が1以上の基質を生産する能力を有する場合には、当該1以上の基質は培地に添加されなくてもよく、添加されていてもよい。また、微生物が全ての基質を生産する能力を有する場合には、いずれの基質も培地に添加されなくてもよく、添加されていてもよい。すなわち、発酵法においては、いずれの基質を生産する能力も有しない微生物、あるいは、1またはそれ以上の基質を生産する能力を有する微生物を、少なくとも当該微生物により生産される基質以外の全ての基質が添加された培地で培養することで、γ‐Glu‐X‐Yを生産できる。また、発酵法においては、いずれの基質も添加されていない培地、あるいは、1またはそれ以上の基質が添加された培地で、少なくとも当該培地に添加された基質以外の全ての基質を生産する能力を有する微生物を培養することで、γ‐Glu‐X‐Yを生産できる。   The kind of the substrate added to the medium can be appropriately changed according to the ability of the microorganism to produce the substrate. For example, if the microorganism does not have the ability to produce any substrate, all the substrate is added to the medium. “All substrates” refers to “Glu, X, and Y” or “γ-Glu-X and Y”, depending on the mode of the fermentation process. In addition, when the microorganism has an ability to produce one or more substrates, the one or more substrates may or may not be added to the medium. Further, when the microorganism has an ability to produce all the substrates, any substrate may not be added to the medium, and may be added. That is, in a fermentation method, a microorganism that does not have the ability to produce any substrate, or a microorganism that has the ability to produce one or more substrates, is at least all substrates other than the substrate produced by the microorganism. By culturing in the added medium, γ-Glu-XY can be produced. In the fermentation method, the ability to produce at least all substrates other than the substrate added to the medium in a medium to which no substrate is added, or a medium to which one or more substrates are added. Γ-Glu-XY can be produced by culturing microorganisms having the same.

各基質の濃度は特に限定されないが、例えば、初期濃度として1μM以上であるのが好ましく、100μM以上であるのがより好ましく、1mM以上であるのが特に好ましい。また、濃度の上限は特に限定されないが、例えば、通常2M以下であり、1M以下であるのが好ましい。また、例えば培養途中で各基質を培地へ添加する場合には、添加の態様等に応じて各基質の濃度を適宜変更すればよい。また、例えば収率の観点から、培地中の各基質の濃度をそろえる方が好ましい場合がある。   The concentration of each substrate is not particularly limited. For example, the initial concentration is preferably 1 μM or more, more preferably 100 μM or more, and particularly preferably 1 mM or more. Moreover, although the upper limit of a density | concentration is not specifically limited, For example, it is 2M or less normally, and it is preferable that it is 1M or less. In addition, for example, when each substrate is added to the medium during the culture, the concentration of each substrate may be appropriately changed according to the mode of addition or the like. In addition, for example, from the viewpoint of yield, it may be preferable to adjust the concentration of each substrate in the medium.

各基質を含む培地での培養に先立って、前培養を行ってもよい。前培養に用いる培地は、各基質を含んでいてもよく、含んでいなくもよい。   Prior to culture in a medium containing each substrate, pre-culture may be performed. The medium used for pre-culture may or may not contain each substrate.

発酵法においてペプチドの生成に用いられるATPは、γ‐Glu‐X‐Yを生成する微生物においてエネルギー代謝で生成するATPであってもよい。また、ATP再生系が強化された微生物をγ‐Glu‐X‐Yを生成する微生物と共存させることにより、γ‐Glu‐X‐Yの生産効率を向上させることも可能である(共培養系)。共培養系としては、例えば、通常のエネルギー代謝によるATP再生系が強化された微生物やポリリン酸キナーゼの作用でATPを再生する能力を有する微生物を培養液中に共存させる方法(特公平7‐16431、特公平6‐69386)が利用できる。   The ATP used for producing the peptide in the fermentation method may be ATP produced by energy metabolism in a microorganism that produces γ-Glu-XY. It is also possible to improve the production efficiency of γ-Glu-XY by coexisting a microorganism with enhanced ATP regeneration system with a microorganism that produces γ-Glu-XY. ). Examples of the co-culture system include a method in which a microorganism having an enhanced ATP regeneration system by normal energy metabolism or a microorganism having an ability to regenerate ATP by the action of polyphosphate kinase coexist in a culture solution (Japanese Patent Publication No. 7-16431). No. 6-69386) can be used.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.

実施例1:サッカロマイセス・セレビシエ由来グルタチオン合成酵素遺伝子(GSH2)発現プラスミドpET‐GSH2の構築
サッカロマイセス・セレビシエS288C株(ATCC No.26108)のグルタチオン合成酵素をコードするGSH2遺伝子の発現プラスミドpET‐GSH2を以下の手順で構築し、エシェリヒア・コリに導入した。なお、構築手順の概要を図1に示す。
Example 1: Construction of Saccharomyces cerevisiae-derived glutathione synthetase gene (GSH2) expression plasmid pET-GSH2 The expression plasmid pET-GSH2 encoding the glutathione synthetase of Saccharomyces cerevisiae S288C strain (ATCC No. 26108) It was constructed according to the procedure and introduced into Escherichia coli. An outline of the construction procedure is shown in FIG.

(1‐1)酵母用発現プラスミドpAUR‐GSH2の構築
まず、酵母用発現プラスミドpAUR‐GSH2を、タカラバイオに委託し、以下の手順で構築した。
(1-1) Construction of Yeast Expression Plasmid pAUR-GSH2 First, the yeast expression plasmid pAUR-GSH2 was commissioned to Takara Bio and constructed according to the following procedure.

サッカロマイセス・セレビシエS288C株のGSH2遺伝子の塩基配列(配列番号1)を基に作製したプライマーA(配列番号3)およびプライマーB(配列番号4)、ならびに鋳型としてサッカロマイセス・セレビシエS288C株の染色体DNAを用いたPCRにより、GSH2遺伝子を含む配列の増幅を行った。プライマーAは、サッカロマイセス・セレビシエS288C株の染色体DNAのGSH2遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にKpnI認識配列および酵母発現プラスミドpAUR123の部分配列を付加したものである。プライマーBは、GSH2遺伝子のC末端塩基配列と相補的な塩基配列に、Hisタグをコードする配列と相補的な塩基配列、終止コドン(TAA)と相補的な塩基配列、XbaI認識配列、および酵母発現プラスミドpAUR123の部分配列を付加したものである。PCRは、PrimeSTAR Max DNA ポリメラーゼ(タカラバイオ社製)を用い、マニュアルに従って行った。増幅された断片をIn‐Fusion Advantage PCR Kit(タカラバイオ社製)を用いて酵母用発現プラスミドpAUR123(タカラバイオ社製)のKpnI‐XbaIサイトに導入し、酵母用発現プラスミドpAUR‐GSH2を取得した。   Primer A (SEQ ID NO: 3) and primer B (SEQ ID NO: 4) prepared based on the base sequence (SEQ ID NO: 1) of GSH2 gene of Saccharomyces cerevisiae S288C strain, and chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C strain as a template The sequence containing the GSH2 gene was amplified by PCR. Primer A is obtained by adding a KpnI recognition sequence and a partial sequence of yeast expression plasmid pAUR123 to the 5 'end of the region containing the start codon of the GSH2 gene of the chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C. Primer B includes a base sequence complementary to the C-terminal base sequence of the GSH2 gene, a base sequence complementary to a sequence encoding a His tag, a base sequence complementary to a stop codon (TAA), an XbaI recognition sequence, and yeast A partial sequence of the expression plasmid pAUR123 is added. PCR was performed according to the manual using PrimeSTAR Max DNA polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.). The amplified fragment was introduced into the KpnI-XbaI site of the yeast expression plasmid pAUR123 (Takara Bio) using In-Fusion Advantage PCR Kit (Takara Bio) to obtain the yeast expression plasmid pAUR-GSH2. .

(1‐2)エシェリヒア・コリ用発現プラスミドpET‐GSH2の構築
続いて、エシェリヒア・コリ用発現プラスミドpET‐GSH2を以下の手順で構築した。
(1-2) Construction of Escherichia coli expression plasmid pET-GSH2 Subsequently, an Escherichia coli expression plasmid pET-GSH2 was constructed by the following procedure.

日本バイオサービス社より、サッカロマイセス・セレビシエS288C株のGSH2遺伝子の塩基配列(配列番号1)を基に作製したプライマーC(配列番号5)およびプライマーD(配列番号6)を購入した。プライマーCは、サッカロマイセス・セレビシエS288C株の染色体DNAのGSH2遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にNdeI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマーDは、上記のpAUR‐GSH2のGSH2遺伝子の終止コドンの外側の塩基配列と相補的な塩基配列の5’末端にXhoI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。   Primer C (SEQ ID NO: 5) and Primer D (SEQ ID NO: 6) prepared from the base sequence of the GSH2 gene of Saccharomyces cerevisiae S288C strain (SEQ ID NO: 1) were purchased from Nippon Bioservice. Primer C is obtained by adding a base sequence containing an NdeI recognition sequence to the 5 'end of the region containing the start codon of the GSH2 gene in the chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C strain. Primer D is obtained by adding a base sequence containing an XhoI recognition sequence to the 5 'end of a base sequence complementary to the base sequence outside the stop codon of the GSH2 gene of pAUR-GSH2.

プライマーCおよびプライマーD、ならびに鋳型として上記のpAUR‐GSH2を用いたPCRにより、GSH2遺伝子を含む配列の増幅を行った。PCRは、プラスミドDNA、0.2μmol/Lの各プライマー、1.25unitのPrimeSTAR HS DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社製)、10μLの5xPrimeSTAR緩衝液(タカラバイオ社製)、各2.5mmol/LのdNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)を含む反応液50μlを調製し、98℃で10秒加温した後、98℃で10秒間、56℃で5秒間、72℃で2分間の工程を30回繰り返し、さらに72℃で1分間加温することにより行った。   A sequence containing the GSH2 gene was amplified by PCR using Primer C and Primer D and the above-described pAUR-GSH2 as a template. PCR was performed using plasmid DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.25 units of PrimeSTAR HS DNA polymerase (Takara Bio), 10 μL of 5 × PrimeSTAR buffer (Takara Bio), 2.5 mmol / L of dNTP. 50 μl of a reaction solution containing (dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) is prepared, heated at 98 ° C. for 10 seconds, and then subjected to 30 steps of 98 ° C. for 10 seconds, 56 ° C. for 5 seconds, and 72 ° C. for 2 minutes. Repeatedly, it was further heated at 72 ° C. for 1 minute.

PCR後の反応液3μlをアガロースゲル電気泳動に供し、GSH2遺伝子断片に相当する約1.5kbのDNA断片が増幅していることを確認した後、残りの反応液からEthachinmate(ニッポンジーン社製)を用いて該DNA断片を精製し、25μlのdH2Oに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、該DNA断片を制限酵素NdeIおよびXhoIで切断した後、MinElute Reaction Cleanup Kit(キアゲン社製)を用いて精製し、15μlのBuffer EB(キアゲン社製)に溶解した。 3 μl of the reaction solution after PCR was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming that an approximately 1.5 kb DNA fragment corresponding to the GSH2 gene fragment had been amplified, Ethhachinate (manufactured by Nippon Gene) was used from the remaining reaction solution. The DNA fragment was purified using and dissolved in 25 μl of dH 2 O. Next, using the total amount of the obtained DNA solution, the DNA fragment was cleaved with restriction enzymes NdeI and XhoI, then purified using MinElute Reaction Cleanup Kit (Qiagen), and 15 μl of Buffer EB (Qiagen) Dissolved in.

1μgの発現プラスミドpET‐21a(+)(ノバジェン社製)を制限酵素NdeIおよびXhoIで切断後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて精製し、15μlのBuffer EBに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、DNA断片をAlkaline Phosphatase(Calf intestine)(CIAP)で脱リン酸化した後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて精製し、10μlのBuffer EBに溶解した。   1 μg of the expression plasmid pET-21a (+) (manufactured by Novagen) was cleaved with restriction enzymes NdeI and XhoI, purified using MinElute Reaction Cleanup Kit, and dissolved in 15 μl of Buffer EB. Next, using the entire amount of the obtained DNA solution, the DNA fragment was dephosphorylated with Alkaline Phosphatase (Cal intestine) (CIAP), purified using MinElute Reaction Cleanup Kit, and dissolved in 10 μl of Buffer EB.

上記で得られたGSH2遺伝子を含む約1.5kbのDNA断片および上記で得られた発現プラスミドpET‐21a(+)の約5.4kbのDNA断片を、TaKaRa Ligation Kit Ver.2.1(タカラバイオ社製)を用いて、16℃で30分間反応させ連結した。該反応液を用いてエシェリヒア・コリDH5α株コンピテントセル(タカラバイオ社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を50μg/mlのアンピシリンを含むLB[10g/Lバクトトリプトン(ディフコ社製)、5g/Lイーストエキス(ディフコ社製)、5g/L塩化ナトリウム(Wako社製)]寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。   The about 1.5 kb DNA fragment containing the GSH2 gene obtained above and the about 5.4 kb DNA fragment of the expression plasmid pET-21a (+) obtained above were prepared using TaKaRa Ligation Kit Ver. 2.1 (manufactured by Takara Bio Inc.) was reacted at 16 ° C. for 30 minutes for ligation. Escherichia coli DH5α strain competent cells (manufactured by Takara Bio Inc.) were transformed by the heat shock method using the reaction solution, and the transformant was LB [10 g / L bactotryptone containing 50 μg / ml ampicillin. (Difco), 5 g / L yeast extract (Difco), 5 g / L sodium chloride (Wako)]] After application on an agar medium, the cells were cultured overnight at 37 ° C.

生育してきた形質転換体のコロニーより、公知の方法によりプラスミドを抽出し、その塩基配列を公知の方法により決定した。得られたプラスミドは、3’末端にHisタグをコードする配列が付加されたサッカロマイセス・セレビシエS288C株由来GSH2遺伝子が、T7プロモーター下流に連結されたプラスミドであり、該プラスミドをpET‐
GSH2と命名した。なお、サッカロマイセス・セレビシエS288C株由来GSH2遺伝子の塩基配列およびそれによりコードされるアミノ酸配列を、それぞれ配列番号1および配列番号2に示す。
A plasmid was extracted from the grown transformant colony by a known method, and its nucleotide sequence was determined by a known method. The obtained plasmid is a plasmid in which a GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain added with a sequence encoding a His tag at the 3 ′ end is ligated downstream of the T7 promoter.
It was named GSH2. The base sequence of the GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain and the amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, respectively.

続いて、pET‐GSH2を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株コンピテントセル(ノバジェン社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を50μg/mlのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制限酵素を用いてその構造を解析することにより、pET‐GSH2が保持されていることを確認した。このpET‐GSH2を保持するエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を、エシェリヒア・コリBL21(DE3)/pET‐GSH2と命名した。   Subsequently, Escherichia coli BL21 (DE3) strain competent cell (manufactured by Novagen) was transformed with pET-GSH2 by the heat shock method, and the transformant was LB agar medium containing 50 μg / ml ampicillin. Then, the cells were cultured overnight at 37 ° C. A plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and the structure was analyzed using a restriction enzyme to confirm that pET-GSH2 was retained. The Escherichia coli BL21 (DE3) strain carrying this pET-GSH2 was named Escherichia coli BL21 (DE3) / pET-GSH2.

実施例2:C末端Hisタグ付加組換え型Gsh2の精製
実施例1で得られたエシェリヒア・コリBL21(DE3)/pET‐GSH2を100μg/mlのアンピシリンを含む3mLのLB培地の入った試験管に接種し37℃で16時間振とう培養した。得られた培養液のうち2mlを100mlのLB培地が入った試験管に接種した。37℃で2時間振とう培養後、終濃度が0.5mmol/Lになるようにイソプロピル‐β‐D‐チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加して、さらに30℃で4時間培養した。培養液を遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 2: Purification of C-terminal His-tagged recombinant Gsh2 Test tube containing 3 mL of LB medium containing 100 μg / ml ampicillin of Escherichia coli BL21 (DE3) / pET-GSH2 obtained in Example 1 And inoculated with shaking at 37 ° C. for 16 hours. Of the obtained culture solution, 2 ml was inoculated into a test tube containing 100 ml of LB medium. After shaking culture at 37 ° C. for 2 hours, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 0.5 mmol / L, and further cultured at 30 ° C. for 4 hours. The culture broth was centrifuged to obtain wet cells.

該湿菌体を、300mMの塩化ナトリウムを含むpH8.0の100mmol/Lトリス‐塩酸バッファー10mlに懸濁し超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られる上清から、Hisタグ付加タンパク質精製キットであるNi Sepharose 6
Fast Flow(GE Healthcare社製)を用い、マニュアルに従いHisタグ付加組換え型Gsh2を精製し、続いて、PD‐10カラム(GE Healthcare社製)を用いて、マニュアルに従い脱塩を行った。この精製および脱塩されたGsh2を、精製Gsh2として以降の実験に用いた。
Purification of the His-tagged protein from the supernatant obtained by suspending the wet cells in 10 ml of a 100 mmol / L Tris-HCl buffer solution containing 300 mM sodium chloride, pH 8.0 and sonicating, followed by centrifugation Kit Ni Sepharose 6
The His-tagged recombinant Gsh2 was purified using Fast Flow (manufactured by GE Healthcare) according to the manual, and then desalted using a PD-10 column (manufactured by GE Healthcare) according to the manual. This purified and desalted Gsh2 was used as purified Gsh2 in the subsequent experiments.

実施例3:精製Gsh2を用いたγ‐グルタミルトリペプチドの生成
実施例2で取得したサッカロマイセス・セレビシエS288C株由来の精製Gsh2を用い、γ‐グルタミルバリン(γ‐Glu‐Val)あるいはγ‐グルタミルノルバリン(γ‐Glu‐nVal)を基質とするγ‐グルタミルトリペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH8.0)200μlをそれぞれ調製し、37℃で16時間反応を行った。
〔反応液組成〕
精製Gsh2 12.4μg/200μl
Tris‐HCl(pH8.0) 100 mmol/L
γ‐Glu‐Valまたはγ‐Glu‐nVal 12.5mmol/L
グリシン 12.5mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 12.5mmol/L
硫酸マグネシウム 12.5mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
Example 3: Production of γ-glutamyltripeptide using purified Gsh2 Using purified Gsh2 derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain obtained in Example 2, γ-glutamylvaline (γ-Glu-Val) or γ-glutamylnor The production of γ-glutamyl tripeptide using valine (γ-Glu-nVal) as a substrate was examined. 200 μl of a reaction solution (pH 8.0) having the following composition was prepared and reacted at 37 ° C. for 16 hours.
[Reaction solution composition]
Purified Gsh2 12.4 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 8.0) 100 mmol / L
γ-Glu-Val or γ-Glu-nVal 12.5mmol / L
Glycine 12.5mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 12.5mmol / L
Magnesium sulfate 12.5mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L

反応終了後、反応生成物をHPLCにより分析した。分析条件は、下記の通りである。(1)HPLC:HITACHI L‐2000シリーズ
(2)分離カラム:Synergi 4μ Hydro‐RP 80A、内径4.6mm、長さ250mm、粒子径4μm(Phenomenex社製)
(3)カラム温度:40℃
(4)移動相A:50mMリン酸バッファー(pH2.5)
(5)移動相B:アセトニトリル
(6)流速:1.0ml/min
(7)溶出条件:溶出は、移動相Aおよび移動相Bの混合液を用いて行った。混合液に対する移動相Bの比率は以下の通りである。0分(0%)、0分〜5分(0%〜2.5%)、5分〜15分(2.5%)、15分〜30分(2.5%〜40%)、30分〜30.1分(40%〜0%)、30.1分〜50分(0%)。
(8)検出:UV210nm
After completion of the reaction, the reaction product was analyzed by HPLC. The analysis conditions are as follows. (1) HPLC: HITACHI L-2000 series (2) Separation column: Synergi 4 μ Hydro-RP 80A, inner diameter 4.6 mm, length 250 mm, particle size 4 μm (manufactured by Phenomenex)
(3) Column temperature: 40 ° C
(4) Mobile phase A: 50 mM phosphate buffer (pH 2.5)
(5) Mobile phase B: Acetonitrile (6) Flow rate: 1.0 ml / min
(7) Elution conditions: Elution was performed using a mixture of mobile phase A and mobile phase B. The ratio of the mobile phase B to the mixed liquid is as follows. 0 minutes (0%), 0 minutes to 5 minutes (0% to 2.5%), 5 minutes to 15 minutes (2.5%), 15 minutes to 30 minutes (2.5% to 40%), 30 Min to 30.1 min (40% to 0%), 30.1 min to 50 min (0%).
(8) Detection: UV210nm

上記測定の結果、それぞれの反応生成物のピークは、γ‐グルタミルバリルグリシン(γ‐Glu‐Val‐Gly)およびγ‐グルタミルノルバリルグリシン(γ‐Glu‐nVal‐Gly)の標品のピークと保持時間が一致し、γ‐Glu‐Val‐Glyおよびγ‐Glu‐nVal‐Glyであると判断した。定量の結果、γ‐Glu‐Val‐Gly濃度は0.13mmol/L、γ‐Glu‐nVal‐Gly濃度は6.0mmol/Lであった。   As a result of the above measurement, the peaks of the respective reaction products are the peaks of the samples of γ-glutamylvalylglycine (γ-Glu-Val-Gly) and γ-glutamylnorvalylglycine (γ-Glu-nVal-Gly). Retention times were in agreement and determined to be γ-Glu-Val-Gly and γ-Glu-nVal-Gly. As a result of the quantification, the γ-Glu-Val-Gly concentration was 0.13 mmol / L, and the γ-Glu-nVal-Gly concentration was 6.0 mmol / L.

さらに、標品のγ‐Glu‐nVal‐Glyのピークと保持時間が一致した画分をHPLCで分取し、質量分析装置を用いてγ‐Glu‐nVal‐Glyであることを確認した。具体的には、分取したペプチドを6‐アミノキノリル‐N‐ヒドロキシスクシンイミジルカルバメート(AQC)を用いて蛍光誘導体化し、LC‐MS/MSにより検出することより行った。手順は以下の通りである。   Further, a fraction in which the retention time coincided with the peak of the standard γ-Glu-nVal-Gly was collected by HPLC, and confirmed to be γ-Glu-nVal-Gly using a mass spectrometer. Specifically, the fractionated peptide was fluorescently derivatized with 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate (AQC) and detected by LC-MS / MS. The procedure is as follows.

適当な濃度に希釈した分取画分溶液2.5μl、または1μMのγ‐Glu‐nVal‐Glyを含む標準液2.5μlに、MilliQ水2.5μl、5μM内部標準物質溶液(L‐alanine‐3,3,3‐d3、シグマ社(Ala‐D3)、安定同位体で標識されている。)5μl、および硼酸緩衝液(日本ウォーターズ社製AccQ‐Flour(登録商標)試薬キット付属品)30μlを添加した。この混合物に、AQC試薬溶液(上記試薬キットの試薬粉末をアセトニトリル1ml中に溶解することにより調製)10μlを添加した。得られた混合物を10分間、55℃で加熱後、0.1%のギ酸水溶液100μlを加え、分析サンプルとした。   To 2.5 μl of a preparative fraction solution diluted to an appropriate concentration or 2.5 μl of a standard solution containing 1 μM γ-Glu-nVal-Gly, 2.5 μl of MilliQ water, 5 μM internal standard solution (L-alanine- 3,3,3-d3, Sigma (Ala-D3), labeled with a stable isotope) 5 μl, and borate buffer (supplied with AccQ-Flor (registered trademark) reagent kit manufactured by Nihon Waters) 30 μl Was added. To this mixture, 10 μl of AQC reagent solution (prepared by dissolving the reagent powder of the above reagent kit in 1 ml of acetonitrile) was added. The obtained mixture was heated at 55 ° C. for 10 minutes, and 100 μl of a 0.1% formic acid aqueous solution was added to prepare an analytical sample.

次に、分析サンプルを、逆相液体クロマトグラフィーにより分離させた。分離条件は下記の通りである。
(1)HPLC:Agilent1200シリーズ
(2)分離カラム:Unison UK‐Phenyl、内径2.0mm、長さ100mm、粒子径3μm(Imtakt社製)
(3)カラム温度:40℃
(4)移動相A:25mMギ酸水溶液をアンモニア水でpH6.0に調整した水溶液
(5)移動相B:メタノール
(6)流速:0.25ml/min
(7)溶出条件:溶出は、移動相Aおよび移動相Bの混合液を用いて行った。混合液に対する移動相Bの比率は以下の通りである。0分(5%)、0分〜17分(5%〜40%)、17分〜17.1分(40%〜80%)、17.1分〜19分(80%)、19分〜19.1分(80%〜5%)、19.1分〜27分(5%)。
The analytical sample was then separated by reverse phase liquid chromatography. The separation conditions are as follows.
(1) HPLC: Agilent 1200 series (2) Separation column: Unison UK-Phenyl, inner diameter 2.0 mm, length 100 mm, particle diameter 3 μm (manufactured by Imtakt)
(3) Column temperature: 40 ° C
(4) Mobile phase A: Aqueous solution of 25 mM formic acid aqueous solution adjusted to pH 6.0 with aqueous ammonia (5) Mobile phase B: Methanol (6) Flow rate: 0.25 ml / min
(7) Elution conditions: Elution was performed using a mixture of mobile phase A and mobile phase B. The ratio of the mobile phase B to the mixed liquid is as follows. 0 minutes (5%), 0 minutes to 17 minutes (5% to 40%), 17 minutes to 17.1 minutes (40% to 80%), 17.1 minutes to 19 minutes (80%), 19 minutes to 19.1 min (80% -5%), 19.1 min-27 min (5%).

その後、上記分離条件によって溶出されたγ‐Glu‐nVal‐Glyの誘導体化物を質量分析計に導入してマスクロマトグラムを取得した。分析条件は下記の通りである。(1)質量分析装置:AB Sciex API3200 QTRAP
(2)検出モード:Selected Ion Monitoring(ポジティブイオンモード)
(3)選択イオン:表1
Thereafter, a derivatized product of γ-Glu-nVal-Gly eluted under the above separation conditions was introduced into a mass spectrometer, and a mass chromatogram was obtained. The analysis conditions are as follows. (1) Mass spectrometer: AB Sciex API3200 QTRAP
(2) Detection mode: Selected Ion Monitoring (positive ion mode)
(3) Selected ions: Table 1

Figure 0005978579
Figure 0005978579

得られた結果を解析ソフトAnalyst ver1.4.2(AB Sciex社製)を用いて解析し、標品のγ‐Glu‐nVal‐Glyのピークと保持時間が一致したピークが、γ‐Glu‐nVal‐Glyのピークであることを確認した。   The obtained results were analyzed using analysis software Analyst ver 1.4.2 (manufactured by AB Sciex). A peak whose retention time coincided with the peak of the standard γ-Glu-nVal-Gly was γ-Glu- It was confirmed that the peak was nVal-Gly.

実施例4:大腸菌由来グルタチオン合成酵素遺伝子(gshB)発現プラスミドpET‐gshBの構築
エシェリヒア・コリK‐12 W3110株のグルタチオン合成酵素をコードするgshB遺伝子の発現プラスミドpET‐gshBを以下の手順で構築した。なお、構築手順の概要を図2に示す。
Example 4: Construction of Escherichia coli-derived glutathione synthase gene (gshB) expression plasmid pET-gshB An expression plasmid pET-gshB encoding the glutathione synthetase of Escherichia coli K-12 W3110 strain was constructed by the following procedure. . An outline of the construction procedure is shown in FIG.

日本バイオサービス社より、エシェリヒア・コリK‐12 W3110株のgshB遺伝子の塩基配列(配列番号7)を基に作製したプライマーE(配列番号9)およびプライマーF(配列番号10)を購入した。プライマーEは、エシェリヒア・コリK‐12 W3110株の染色体DNAのgshB遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にNdeI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマーFは、gshB遺伝子のC末端塩基配列と相補的な塩基配列の5’末端にXhoI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。   Primer E (SEQ ID NO: 9) and Primer F (SEQ ID NO: 10) prepared from the base sequence of the gshB gene of Escherichia coli K-12 W3110 strain (SEQ ID NO: 7) were purchased from Nippon Bioservice. Primer E is obtained by adding a base sequence containing an NdeI recognition sequence to the 5 'end of the region containing the start codon of the gshB gene of chromosomal DNA of Escherichia coli K-12 W3110 strain. Primer F is obtained by adding a base sequence containing an XhoI recognition sequence to the 5 'end of a base sequence complementary to the C-terminal base sequence of the gshB gene.

プライマーEおよびプライマーF、ならびに鋳型としてエシェリヒア・コリK‐12 W3110株の染色体DNAを用いたPCRにより、gshB遺伝子を含む配列の増幅を行った。PCRは、染色体DNA、0.2μmol/Lの各プライマー、1.25unitのPrimeSTAR HS DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社製)、10μLの5xPrimeSTAR緩衝液(タカラバイオ社製)、各2.5mmol/LのdNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)を含む反応液50μlを調製し、98℃で10秒加温した後、98℃で10秒間、55℃で5秒間、72℃で1.6分間の工程を30回繰り返し、さらに72℃で1分間加温することにより行った。   A sequence containing the gshB gene was amplified by PCR using primer E and primer F and chromosomal DNA of Escherichia coli K-12 W3110 as a template. PCR includes chromosomal DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.25 units of PrimeSTAR HS DNA polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.), 10 μL of 5 × PrimeSTAR buffer (manufactured by Takara Bio Inc.), 2.5 mmol / L of dNTP each 50 μl of a reaction solution containing (dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) was prepared, heated at 98 ° C. for 10 seconds, then treated at 98 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 5 seconds, and 72 ° C. for 1.6 minutes. This was repeated 30 times and further heated at 72 ° C. for 1 minute.

PCR後の反応液の5μlをアガロースゲル電気泳動に供し、gshB遺伝子断片に相当する約1.0kbのDNA断片が増幅していることを確認した後、残りの反応液からEthachinmate(ニッポンジーン社製)を用いて該DNA断片を精製し、30μlのdH2Oに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、該DNA断片を制限酵素NdeIおよびXhoIで切断した後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて精製し、15μlのBuffer EBに溶解した。 5 μl of the reaction solution after PCR was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming that a DNA fragment of about 1.0 kb corresponding to the gshB gene fragment had been amplified, Ethhainate (manufactured by Nippon Gene) was used from the remaining reaction solution. The DNA fragment was purified using and dissolved in 30 μl of dH 2 O. Next, using the entire amount of the obtained DNA solution, the DNA fragment was cleaved with restriction enzymes NdeI and XhoI, purified using MinElute Reaction Cleanup Kit, and dissolved in 15 μl of Buffer EB.

上記で得られたgshB遺伝子を含む約1.0kbのDNA断片および実施例1(1‐2)と同様に調製した発現プラスミドpET‐21a(+)の約5.4kbのDNA断片を、TaKaRa Ligation Kit Ver.2.1(タカラバイオ社製)を用いて、16℃で30分間反応させ連結した。該反応液を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株コンピテントセル(ノバジェン社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を50μg/mlのアンピシリンを含むLB[10g/Lバクトトリプトン(ディフコ社製)、5g/Lイーストエキス(ディフコ社製)、5g/L塩化ナトリウム(Wako社製)]寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。   An approximately 1.0 kb DNA fragment containing the gshB gene obtained above and an approximately 5.4 kb DNA fragment of the expression plasmid pET-21a (+) prepared in the same manner as in Example 1 (1-2) were used. TaKaRa Ligation Kit Ver. 2.1 (manufactured by Takara Bio Inc.) was reacted at 16 ° C. for 30 minutes for ligation. Escherichia coli BL21 (DE3) strain competent cells (manufactured by Novagen) were transformed with the reaction solution by a heat shock method, and the transformant was LB [10 g / L Bacterium containing 50 μg / ml ampicillin. Tryptone (manufactured by Difco), 5 g / L yeast extract (manufactured by Difco), 5 g / L sodium chloride (manufactured by Wako)] was applied to an agar medium and cultured at 37 ° C. overnight.

生育してきた形質転換体のコロニーより、公知の方法によりプラスミドを抽出し、その塩基配列を公知の方法により決定した。得られたプラスミドは、3’末端にHisタグをコードする配列が付加されたエシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来gshB遺伝子が、T7プロモーター下流に連結されたプラスミドであり、該プラスミドをpET‐gshBと命名した。また、このpET‐gshBを保持するエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を、エシェリヒア・コリBL21(DE3)/pET‐gshBと命名した。なお、エシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来gshB遺伝子の塩基配列およびそれによりコードされるアミノ酸配列を、それぞれ配列番号7および配列番号8に示す。   A plasmid was extracted from the grown transformant colony by a known method, and its nucleotide sequence was determined by a known method. The obtained plasmid is a plasmid in which a gshB gene derived from Escherichia coli K-12 W3110 strain to which a sequence encoding a His tag is added at the 3 ′ end is ligated downstream of the T7 promoter, and the plasmid is expressed as pET-gshB. Named. In addition, Escherichia coli BL21 (DE3) strain carrying this pET-gshB was named Escherichia coli BL21 (DE3) / pET-gshB. The base sequence of the gshB gene derived from Escherichia coli K-12 W3110 strain and the amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively.

実施例5:C末端Hisタグ付加組換え型GshBの精製
実施例4で得られたエシェリヒア・コリBL21(DE3)/pET‐gshBを100μg/mlのアンピシリンを含む5mLのLB培地の入った試験管に接種し37℃で16時間振とう培養した。得られた培養液のうち1mlを50mlのLB培地が入った試験管に接種した。37℃で2時間振とう培養後、終濃度が1mmol/Lになるようにイソプロピル‐β‐D‐チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加して、さらに37℃で3時間培養した。培養液を遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 5: Purification of C-terminal His-tagged recombinant GshB Test tube containing 5 mL of LB medium containing 100 μg / ml ampicillin of Escherichia coli BL21 (DE3) / pET-gshB obtained in Example 4 And inoculated with shaking at 37 ° C. for 16 hours. 1 ml of the obtained culture solution was inoculated into a test tube containing 50 ml of LB medium. After shaking culture at 37 ° C. for 2 hours, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mmol / L, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 3 hours. The culture broth was centrifuged to obtain wet cells.

該湿菌体を2mlのBugBuster(ノバジェン社製)に懸濁し室温で20分間緩やかに振とう後、遠心分離して得られる上清から、Hisタグ付加タンパク質精製キットであるNi Sepharose 6 Fast Flow(GE Healthcare社製)を用い、マニュアルに従いHisタグ付加組換え型酵素を精製し、続いて、PD‐10カラム(GE Healthcare社製)を用いて、マニュアルに従い脱塩を行った。この精製および脱塩されたGshBを、精製GshBとして以降の実験に用いた。   The wet cells are suspended in 2 ml of BugBuster (manufactured by Novagen), gently shaken at room temperature for 20 minutes, and centrifuged to obtain a His-tagged protein purification kit, Ni Sepharose 6 Fast Flow ( GE Healthcare) was used to purify the His-tagged recombinant enzyme according to the manual, followed by desalting according to the manual using a PD-10 column (GE Healthcare). This purified and desalted GshB was used in subsequent experiments as purified GshB.

実施例6:精製GshBを用いたγ‐グルタミルトリペプチドの生成
実施例5で取得したエシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来の精製GshBを用い、γ‐グルタミルバリン(γ‐Glu‐Val)あるいはγ‐グルタミルノルバリン(γ‐Glu‐nVal)を基質とするγ‐グルタミルトリペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH8.0)200μlをそれぞれ調製し、37℃で16時間反応を行った。
〔反応液組成〕
精製GshB 43.6μg/200μl
Tris‐HCl(pH8.0) 100 mmol/L
γ‐Glu‐Valまたはγ‐Glu‐nVal 12.5mmol/L
グリシン 12.5mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 12.5mmol/L
硫酸マグネシウム 12.5mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
Example 6: Production of γ-glutamyltripeptide using purified GshB Using purified GshB derived from Escherichia coli K-12 W3110 obtained in Example 5, γ-glutamylvaline (γ-Glu-Val) or γ The production of γ-glutamyl tripeptide using γ-glutamyl norvaline (γ-Glu-nVal) as a substrate was examined. 200 μl of a reaction solution (pH 8.0) having the following composition was prepared and reacted at 37 ° C. for 16 hours.
[Reaction solution composition]
Purified GshB 43.6 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 8.0) 100 mmol / L
γ-Glu-Val or γ-Glu-nVal 12.5mmol / L
Glycine 12.5mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 12.5mmol / L
Magnesium sulfate 12.5mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L

反応終了後、実施例3と同条件のHPLCにより反応生成物の同定および定量を行ったところ、2.6mmol/Lのγ‐グルタミルバリルグリシン(γ‐Glu‐Val‐Gly)、10.9mmol/Lのγ‐グルタミルノルバリルグリシン(γ‐Glu‐nVal‐Gly)の生成が確認された。   After completion of the reaction, the reaction product was identified and quantified by HPLC under the same conditions as in Example 3. As a result, 2.6 mmol / L of γ-glutamylvalylglycine (γ-Glu-Val-Gly), 10.9 mmol / Production of L γ-glutamylnorvalylglycine (γ-Glu-nVal-Gly) was confirmed.

なお、標品のγ‐Glu‐Val‐Glyのピークと保持時間が一致した画分についてはHPLCで分取し、質量分析装置を用いてγ‐Glu‐Val‐Glyであることを確認した。具体的な分析手順は、実施例3においてγ‐Glu‐nVal‐Glyを分析した際の手順と同様である。γ‐Glu‐Val‐Gly測定の際の、第1および第2のマ
スアナライザーでの選択イオンは、表1に記載のγ‐Glu‐nVal‐Glyの選択イオンに準ずる。
In addition, the fraction in which the retention time coincided with the peak of the standard γ-Glu-Val-Gly was collected by HPLC and confirmed to be γ-Glu-Val-Gly using a mass spectrometer. The specific analysis procedure is the same as the procedure when γ-Glu-nVal-Gly was analyzed in Example 3. The selected ions in the first and second mass analyzers in the γ-Glu-Val-Gly measurement conform to the selected ions of γ-Glu-nVal-Gly shown in Table 1.

実施例7:カンジダ・ユチリス由来γ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子(GSH1)発現プラスミドpET‐GSH1の構築
カンジダ・ユチリスATCC22023株のγ‐グルタミルシステイン合成酵素をコードするGSH1遺伝子の発現プラスミドpET‐GSH1を以下の手順で構築し、エシェリヒア・コリに導入した。なお、構築手順の概要を図3に示す。
Example 7: Construction of Candida utilis-derived γ-glutamylcysteine synthase gene (GSH1) expression plasmid pET-GSH1 The expression plasmid pET-GSH1 encoding γ-glutamylcysteine synthetase of Candida utilis ATCC22023 strain is shown below. It was constructed according to the procedure and introduced into Escherichia coli. An outline of the construction procedure is shown in FIG.

(7‐1)酵母用発現プラスミドpAUR‐GSH1の構築
まず、酵母用発現プラスミドpAUR‐GSH1を、タカラバイオに委託し、以下の手順で構築した。
(7-1) Construction of Yeast Expression Plasmid pAUR-GSH1 First, the yeast expression plasmid pAUR-GSH1 was commissioned to Takara Bio and constructed according to the following procedure.

カンジダ・ユチリスATCC22023株のGSH1遺伝子の塩基配列(配列番号11)を基に作製したプライマーG(配列番号13)およびプライマーH(配列番号14)、ならびに鋳型としてカンジダ・ユチリスATCC22023株の染色体DNAを用いたPCRにより、GSH1遺伝子を含む配列の増幅を行った。プライマーGは、カンジダ・ユチリスATCC22023株の染色体DNAのGSH1遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にKpnI認識配列および酵母発現プラスミドpAUR123の部分配列を付加したものである。プライマーHは、GSH1遺伝子のC末端塩基配列と相補的な塩基配列に、Hisタグをコードする配列と相補的な塩基配列、終止コドン(TAA)と相補的な塩基配列、XbaI認識配列、および酵母発現プラスミドpAUR123の部分配列を付加したものである。PCRは、PrimeSTAR Max DNA ポリメラーゼ(タカラバイオ社製)を用い、マニュアルに従って行った。増幅された断片をIn‐Fusion Advantage PCR Kit(タカラバイオ社製)を用いて酵母用発現プラスミドpAUR123(タカラバイオ社製)のKpnI‐XbaIサイトに導入し、酵母用発現プラスミドpAUR‐GSH1を取得した。   Primer G (SEQ ID NO: 13) and primer H (SEQ ID NO: 14) prepared on the basis of the base sequence (SEQ ID NO: 11) of GSH1 gene of Candida utilis ATCC22023, and chromosomal DNA of Candida utilis ATCC 22023 as template The sequence containing the GSH1 gene was amplified by PCR. Primer G is obtained by adding a KpnI recognition sequence and a partial sequence of yeast expression plasmid pAUR123 to the 5 'end of the region containing the start codon of the GSH1 gene of chromosomal DNA of Candida utilis ATCC22023. Primer H includes a base sequence complementary to the C-terminal base sequence of the GSH1 gene, a base sequence complementary to a sequence encoding a His tag, a base sequence complementary to a stop codon (TAA), an XbaI recognition sequence, and yeast A partial sequence of the expression plasmid pAUR123 is added. PCR was performed according to the manual using PrimeSTAR Max DNA polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.). The amplified fragment was introduced into the KpnI-XbaI site of the yeast expression plasmid pAUR123 (Takara Bio) using In-Fusion Advantage PCR Kit (Takara Bio) to obtain the yeast expression plasmid pAUR-GSH1. .

(7‐2)エシェリヒア・コリ用発現プラスミドpET‐GSH1の構築
続いて、エシェリヒア・コリ用発現プラスミドpET‐GSH1を以下の手順で構築した。
(7-2) Construction of Escherichia coli expression plasmid pET-GSH1 Subsequently, an Escherichia coli expression plasmid pET-GSH1 was constructed by the following procedure.

日本バイオサービス社より、カンジダ・ユチリスATCC22023株のGSH1遺伝子の塩基配列(配列番号11)を基に作製したプライマーI(配列番号15)およびプライマーJ(配列番号16)を購入した。プライマーIは、カンジダ・ユチリスATCC22023株の染色体DNAのGSH1遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にNheI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマーJは、上記のpAUR‐GSH1のGSH1遺伝子の終止コドンの外側の塩基配列と相補的な塩基配列の5’末端にXhoI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。   Primer I (SEQ ID NO: 15) and Primer J (SEQ ID NO: 16) prepared from the base sequence of the GSH1 gene of Candida utilis ATCC22023 strain (SEQ ID NO: 11) were purchased from Nippon Bioservice. Primer I is obtained by adding a base sequence containing an NheI recognition sequence to the 5 'end of the region containing the start codon of the GSH1 gene of chromosomal DNA of Candida utilis ATCC22023. Primer J is obtained by adding a base sequence containing an XhoI recognition sequence to the 5 'end of a base sequence complementary to the base sequence outside the stop codon of the GSH1 gene of pAUR-GSH1.

プライマーIおよびプライマーJ、ならびに鋳型として上記のpAUR‐GSH1を用いたPCRにより、GSH1遺伝子を含む配列の増幅を行った。PCRは、プラスミドDNA、0.2μmol/Lの各プライマー、1.25unitのPrimeSTAR HS DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社製)、10μLの5xPrimeSTAR緩衝液(タカラバイオ社製)、各2.5mmol/LのdNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)を含む反応液50μlを調製し、98℃で10秒加温した後、98℃で10秒間、56℃で5秒間、72℃で2分間の工程を30回繰り返し、さらに72℃で1分間加温することにより行った。   A sequence containing the GSH1 gene was amplified by PCR using Primer I and Primer J and the above-described pAUR-GSH1 as a template. PCR was performed using plasmid DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.25 units of PrimeSTAR HS DNA polymerase (Takara Bio), 10 μL of 5 × PrimeSTAR buffer (Takara Bio), 2.5 mmol / L of dNTP. 50 μl of a reaction solution containing (dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) is prepared, heated at 98 ° C. for 10 seconds, and then subjected to 30 steps of 98 ° C. for 10 seconds, 56 ° C. for 5 seconds, and 72 ° C. for 2 minutes. Repeatedly, it was further heated at 72 ° C. for 1 minute.

PCR後の反応液3μlをアガロースゲル電気泳動に供し、GSH1遺伝子断片に相当
する約2.0kbのDNA断片が増幅していることを確認した後、残りの反応液からEthachinmate(ニッポンジーン社製)を用いて該DNA断片を精製し、25μlのdH2Oに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、該DNA断片を制限酵素NheIおよびXhoIで切断した後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて精製し、15μlのBuffer EBに溶解した。
3 μl of the reaction solution after PCR was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming that a DNA fragment of about 2.0 kb corresponding to the GSH1 gene fragment had been amplified, Ethhachinate (manufactured by Nippon Gene) was used from the remaining reaction solution. The DNA fragment was purified using and dissolved in 25 μl of dH 2 O. Next, using the entire amount of the obtained DNA solution, the DNA fragment was cleaved with restriction enzymes NheI and XhoI, purified using MinElute Reaction Cleanup Kit, and dissolved in 15 μl of Buffer EB.

上記で得られたGSH1遺伝子を含む約2.0kbのDNA断片および実施例1(1‐2)と同様に調製した発現プラスミドpET‐21a(+)の約5.4kbのDNA断片を、TaKaRa Ligation Kit Ver.2.1(タカラバイオ社製)を用いて、16℃で30分間反応させ連結した。該反応液を用いてエシェリヒア・コリDH5α株コンピテントセル(タカラバイオ社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を100μg/mlのアンピシリンを含むLB[10g/Lバクトトリプトン(ディフコ社製)、5g/Lイーストエキス(ディフコ社製)、5g/L塩化ナトリウム(Wako社製)]寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。   The about 2.0 kb DNA fragment containing the GSH1 gene obtained above and the about 5.4 kb DNA fragment of the expression plasmid pET-21a (+) prepared in the same manner as in Example 1 (1-2) were used. Kit Ver. 2.1 (manufactured by Takara Bio Inc.) was reacted at 16 ° C. for 30 minutes for ligation. Escherichia coli DH5α competent cell (manufactured by Takara Bio Inc.) was transformed by the heat shock method using the reaction solution, and the transformant was LB [10 g / L bactotryptone containing 100 μg / ml ampicillin. (Difco), 5 g / L yeast extract (Difco), 5 g / L sodium chloride (Wako)]] After application on an agar medium, the cells were cultured overnight at 37 ° C.

生育してきた形質転換体のコロニーより、公知の方法によりプラスミドを抽出し、その塩基配列を公知の方法により決定した。得られたプラスミドは、3’末端にHisタグをコードする配列が付加されたカンジダ・ユチリスATCC22023株由来GSH1遺伝子が、T7プロモーター下流に連結されたプラスミドであり、該プラスミドをpET‐GSH1と命名した。なお、カンジダ・ユチリスATCC22023株由来GSH1遺伝子の塩基配列およびそれによりコードされるアミノ酸配列を、それぞれ配列番号11および配列番号12に示す。   A plasmid was extracted from the grown transformant colony by a known method, and its nucleotide sequence was determined by a known method. The resulting plasmid is a plasmid in which the GSH1 gene derived from Candida utilis ATCC22023 strain, to which a sequence encoding a His tag is added at the 3 ′ end, is ligated downstream of the T7 promoter, and this plasmid was named pET-GSH1. . The base sequence of the GSH1 gene derived from Candida utilis ATCC22023 and the amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12, respectively.

続いて、pET‐GSH1を用いてエシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS株コンピテントセル(ノバジェン社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を100μg/mlのアンピシリンおよび30μg/mlのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制限酵素を用いてその構造を解析することにより、pET‐GSH1が保持されていることを確認した。このpET‐GSH1を保持するエシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS株を、エシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS/pET‐GSH1と命名した。   Subsequently, Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS strain competent cell (manufactured by Novagen) was transformed with the heat shock method using pET-GSH1, and the transformant was treated with 100 μg / ml ampicillin and 30 μg / ml. Was applied to an LB agar medium containing chloramphenicol, and cultured at 37 ° C. overnight. A plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and the structure was analyzed using a restriction enzyme to confirm that pET-GSH1 was retained. The Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS strain carrying this pET-GSH1 was named Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS / pET-GSH1.

実施例8:C末端Hisタグ付加組換え型Gsh1の精製
実施例7で得られたエシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS/pET‐GSH1を100μg/mlのアンピシリンおよび30μg/mlのクロラムフェニコールを含む3mLのLB培地の入った試験管に接種し37℃で16時間振とう培養した。得られた培養液のうち2mlを100mlのLB培地が入った坂口フラスコに接種した。37℃で2時間振とう培養後、終濃度が0.5mmol/Lになるようにイソプロピル‐β‐D‐チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加して、さらに30℃で4時間培養した。培養液を遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 8: Purification of C-terminal His-tagged recombinant Gsh1 Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS / pET-GSH1 obtained in Example 7 was treated with 100 μg / ml ampicillin and 30 μg / ml chloramphenicol. A test tube containing 3 mL of LB medium was inoculated and cultured at 37 ° C. for 16 hours with shaking. Of the obtained culture solution, 2 ml was inoculated into a Sakaguchi flask containing 100 ml of LB medium. After shaking culture at 37 ° C. for 2 hours, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 0.5 mmol / L, and further cultured at 30 ° C. for 4 hours. The culture broth was centrifuged to obtain wet cells.

該湿菌体を、300mMの塩化ナトリウムを含むpH8.0の100mmol/Lトリス‐塩酸バッファー10mlに懸濁し超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られる上清から、Hisタグ付加タンパク精製キットであるNi Sepharose 6 Fast Flow(GE Healthcare社製)を用い、マニュアルに従いHisタグ付加組換え型Gsh1を精製し、続いて、PD‐10カラム(GE Healthcare社製)を用いて、マニュアルに従い脱塩を行った。この精製および脱塩されたGsh1を、精製Gsh1として以降の実験に用いた。   Purification of His-tagged protein from the supernatant obtained by suspending the wet cells in 10 ml of 100 mmol / L Tris-HCl buffer solution containing 300 mM sodium chloride, sonicating, and then centrifuging. Using a kit, Ni Sepharose 6 Fast Flow (GE Healthcare), purify His-tagged recombinant Gsh1 according to the manual, and then, using PD-10 column (GE Healthcare), remove according to the manual. Salt went. This purified and desalted Gsh1 was used as purified Gsh1 in subsequent experiments.

実施例9:精製Gsh1を用いたγ‐グルタミルジペプチドの生成
実施例8で取得したカンジダ・ユチリスATCC22023株由来の精製Gsh1を用い、ノルバリンを基質とするγ‐グルタミルジペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH8.0)200μlを調製し、37℃で16時間反応を行った。
〔反応液組成〕
精製Gsh1 24.6μg/200μl
Tris‐HCl(pH8.0) 100 mmol/L
ノルバリン 12.5mmol/L
グルタミン酸 12.5mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 12.5mmol/L
硫酸マグネシウム 12.5mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
Example 9: Production of γ-glutamyl dipeptide using purified Gsh1 Using the purified Gsh1 derived from Candida utilis ATCC22023 obtained in Example 8, production of γ-glutamyl dipeptide using norvaline as a substrate was examined. 200 μl of a reaction solution (pH 8.0) having the following composition was prepared and reacted at 37 ° C. for 16 hours.
[Reaction solution composition]
Purified Gsh1 24.6 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 8.0) 100 mmol / L
Norvaline 12.5mmol / L
Glutamic acid 12.5mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 12.5mmol / L
Magnesium sulfate 12.5mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L

反応終了後、実施例3と同条件のHPLCにより反応生成物の同定および定量を行ったところ、3.8mmol/Lのγ‐グルタミルノルバリン(γ‐Glu‐nVal)の生成が確認された。   After completion of the reaction, the reaction product was identified and quantified by HPLC under the same conditions as in Example 3. As a result, production of 3.8 mmol / L γ-glutamylnorvaline (γ-Glu-nVal) was confirmed.

実施例10:大腸菌由来γ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子(gshA)発現プラスミドpQE‐gshAの構築
エシェリヒア・コリK‐12 W3110株のγ‐グルタミルシステイン合成酵素をコードするgshA遺伝子の発現プラスミドpQE‐gshAを以下の手順で構築した。なお、構築手順の概要を図4に示す。
Example 10: Construction of Escherichia coli-derived γ-glutamylcysteine synthetase gene (gshA) expression plasmid pQE-gshA An expression plasmid pQE-gshA encoding the γ-glutamylcysteine synthetase of Escherichia coli K-12 W3110 strain It was constructed according to the following procedure. An outline of the construction procedure is shown in FIG.

日本バイオサービス社より、エシェリヒア・コリK‐12 W3110株のgshA遺伝子の塩基配列(配列番号17)を基に作製したプライマーK(配列番号19)およびプライマーL(配列番号20)を購入した。プライマーKは、エシェリヒア・コリK‐12
W3110株の染色体DNAのgshA遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にNcoI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマーLは、gshA遺伝子のC末端塩基配列と相補的な塩基配列の5’末端にXhoI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。
Primer K (SEQ ID NO: 19) and primer L (SEQ ID NO: 20) prepared from the base sequence of the gshA gene of Escherichia coli K-12 W3110 strain (SEQ ID NO: 17) were purchased from Nippon Bioservice. Primer K is Escherichia coli K-12
A nucleotide sequence containing an NcoI recognition sequence is added to the 5 ′ end of the region containing the start codon of the gshA gene of chromosomal DNA of the W3110 strain. Primer L is obtained by adding a base sequence containing an XhoI recognition sequence to the 5 ′ end of a base sequence complementary to the C-terminal base sequence of the gshA gene.

プライマーKおよびプライマーL、ならびに鋳型としてエシェリヒア・コリK‐12 W3110株の染色体DNAを用いたPCRによりgshA遺伝子を含む配列の増幅を行った。PCRは、染色体DNA、0.2μmol/Lの各プライマー、1.25unitのPrimeSTAR HS DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社製)、10μLの5xPrimeSTAR緩衝液(タカラバイオ社製)、各2.5mmol/LのdNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)を含む反応液50μlを調製し、98℃で10秒加温した後、98℃で10秒間、55℃で5秒間、72℃で1.6分間の工程を30回繰り返し、さらに72℃で1分間加温することにより行った。   A sequence containing the gshA gene was amplified by PCR using primer K and primer L, and chromosomal DNA of Escherichia coli K-12 W3110 as a template. PCR includes chromosomal DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.25 units of PrimeSTAR HS DNA polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.), 10 μL of 5 × PrimeSTAR buffer (manufactured by Takara Bio Inc.), 2.5 mmol / L of dNTP each 50 μl of a reaction solution containing (dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) was prepared, heated at 98 ° C. for 10 seconds, then treated at 98 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 5 seconds, and 72 ° C. for 1.6 minutes. This was repeated 30 times and further heated at 72 ° C. for 1 minute.

PCR後の反応液の5μlをアガロースゲル電気泳動に供し、gshA遺伝子断片に相当する約1.6kbのDNA断片が増幅していることを確認した後、残りの反応液からEtachinmate(ニッポンジーン社製)を用いて該DNA断片を精製し、30μlのdH2Oに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、該DNA断片を制限酵素NcoIおよびXhoIで切断した後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて該DNA断片を精製し、15μlのBuffer EBに溶解した。 5 μl of the reaction solution after PCR was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming that a DNA fragment of about 1.6 kb corresponding to the gshA gene fragment had been amplified, Etachinate (manufactured by Nippon Gene) was used from the remaining reaction solution. The DNA fragment was purified using and dissolved in 30 μl of dH 2 O. Next, using the entire amount of the obtained DNA solution, the DNA fragment was cleaved with restriction enzymes NcoI and XhoI, and then the DNA fragment was purified using MinElute Reaction Cleanup Kit and dissolved in 15 μl of Buffer EB.

1μgの発現ベクターpQE‐TriSystem(QIAGEN社製)を制限酵素NcoIおよびXhoIで切断後、MinElute Reaction Cleanup
Kitを用いて精製し、15μlのBuffer EB(QIAGEN社製)に溶解した。
1 μg of expression vector pQE-TriSystem (manufactured by QIAGEN) was cleaved with restriction enzymes NcoI and XhoI, and then MinElute Reaction Cleanup
It was purified using Kit and dissolved in 15 μl of Buffer EB (manufactured by QIAGEN).

上記で得られたgshA遺伝子を含む約1.6kbのDNA断片および上記で得られた発現プラスミドpQE‐TriSystemの約5.8kbのDNA断片を、TaKaRa Ligation Kit Ver.2.1(タカラバイオ社製)を用いて、16℃で30分間反応させ連結した。該反応液を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株コンピテントセル(ノバジェン社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を100μg/mlのアンピシリンを含むLB[10g/Lバクトトリプトン(ディフコ社製)、5g/Lイーストエキス(ディフコ社製)、5g/L塩化ナトリウム(Wako社製)]寒天培地に塗布した後、30℃で一晩培養した。   An about 1.6 kb DNA fragment containing the gshA gene obtained above and an about 5.8 kb DNA fragment of the expression plasmid pQE-TriSystem obtained above were prepared using TaKaRa Ligation Kit Ver. 2.1 (manufactured by Takara Bio Inc.) was reacted at 16 ° C. for 30 minutes for ligation. Escherichia coli BL21 (DE3) strain competent cell (manufactured by Novagen) was transformed with the reaction solution by a heat shock method, and the transformant was LB [10 g / L bacterin containing 100 μg / ml ampicillin. Tryptone (manufactured by Difco), 5 g / L yeast extract (manufactured by Difco), 5 g / L sodium chloride (manufactured by Wako)] was applied to an agar medium and cultured at 30 ° C. overnight.

生育してきた形質転換体のコロニーより、公知の方法によりプラスミドを抽出し、その塩基配列を公知の方法により決定した。得られたプラスミドは、3’末端にHisタグをコードする配列が付加されたエシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来gshA遺伝子が、T7プロモーター下流に連結されたプラスミドであり、該プラスミドをpQE‐gshAと命名した。また、このpQE‐gshAを保持するエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を、エシェリヒア・コリBL21(DE3)/pQE‐gshAと命名した。なお、エシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来gshA遺伝子の塩基配列およびそれによりコードされるアミノ酸配列を、それぞれ配列番号17および配列番号18に示す。   A plasmid was extracted from the grown transformant colony by a known method, and its nucleotide sequence was determined by a known method. The obtained plasmid is a plasmid in which a gshA gene derived from Escherichia coli K-12 W3110 strain to which a sequence encoding a His tag is added at the 3 ′ end is ligated downstream of the T7 promoter. Named. In addition, Escherichia coli BL21 (DE3) strain carrying this pQE-gshA was named Escherichia coli BL21 (DE3) / pQE-gshA. The base sequence of the gshA gene derived from Escherichia coli K-12 W3110 strain and the amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18, respectively.

実施例11:C末端Hisタグ付加組換え型GshAの精製
実施例10で得られたエシェリヒア・コリBL21(DE3)/pQE‐gshAを100μg/mlのアンピシリンを含む5mLのLB培地の入った試験管に接種し30℃で16時間振とう培養した。得られた培養液のうち1mlを50mlのLB培地が入った坂口フラスコに接種した。30℃で5時間振とう培養後、終濃度が1mmol/Lになるようにイソプロピル‐β‐D‐チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加して、さらに30℃で16時間培養した。培養液を遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 11: Purification of C-terminal His-tagged recombinant GshA Test tube containing 5 mL of LB medium containing 100 μg / ml ampicillin of Escherichia coli BL21 (DE3) / pQE-gshA obtained in Example 10 And inoculated with shaking at 30 ° C. for 16 hours. Of the obtained culture solution, 1 ml was inoculated into a Sakaguchi flask containing 50 ml of LB medium. After shaking culture at 30 ° C. for 5 hours, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mmol / L, and further cultured at 30 ° C. for 16 hours. The culture broth was centrifuged to obtain wet cells.

該湿菌体を2mlのBugBuster(ノバジェン社製)に懸濁し室温で20分間緩やかに振とう後、遠心分離して得られる上清から、Hisタグ付加タンパク質精製キットであるNi Sepharose 6 Fast Flow(GE Healthcare社製)を用い、マニュアルに従いHisタグ付加組換え型酵素を精製し、続いて、PD‐10カラム(GE Healthcare社製)を用いて、マニュアルに従い脱塩を行った。この精製および脱塩されたGshAを、精製GshAとして以降の実験に用いた。   The wet cells are suspended in 2 ml of BugBuster (manufactured by Novagen), gently shaken at room temperature for 20 minutes, and centrifuged to obtain a His-tagged protein purification kit, Ni Sepharose 6 Fast Flow ( GE Healthcare) was used to purify the His-tagged recombinant enzyme according to the manual, followed by desalting according to the manual using a PD-10 column (GE Healthcare). This purified and desalted GshA was used in subsequent experiments as purified GshA.

実施例12:精製GshAを用いたγ‐グルタミルジペプチドの生成
実施例11で取得したエシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来の精製GshAを用い、バリンあるいはノルバリンを基質とするγ‐グルタミルジペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH8.0)200μlをそれぞれ調製し、37℃で16時間反応を行った。
〔反応液組成〕
精製GshA 38.6μg/200μl
Tris‐HCl(pH8.0) 100 mmol/L
バリンあるいはノルバリン 12.5mmol/L
グルタミン酸 12.5mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 12.5mmol/L
硫酸マグネシウム 12.5mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
Example 12: Production of γ-glutamyl dipeptide using purified GshA Using purified GshA derived from Escherichia coli K-12 W3110 obtained in Example 11, production of γ-glutamyl dipeptide using valine or norvaline as a substrate was performed. investigated. 200 μl of a reaction solution (pH 8.0) having the following composition was prepared and reacted at 37 ° C. for 16 hours.
[Reaction solution composition]
Purified GshA 38.6 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 8.0) 100 mmol / L
Valine or norvaline 12.5mmol / L
Glutamic acid 12.5mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 12.5mmol / L
Magnesium sulfate 12.5mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L

反応終了後、実施例3と同条件のHPLCにより反応生成物の同定および定量を行ったところ、1.1mmol/Lのγ‐Glu‐Val、5.6mmol/Lのγ‐Glu‐nValの生成が確認された。   After completion of the reaction, the reaction product was identified and quantified by HPLC under the same conditions as in Example 3. As a result, 1.1 mmol / L γ-Glu-Val, 5.6 mmol / L γ-Glu-nVal was produced. Was confirmed.

実施例13:精製GshAおよび精製GshBを用いたアミノ酸からのトリペプチドの生成
実施例11で取得したエシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来の精製GshAおよび実施例5で取得したエシェリヒア・コリK‐12 W3110株由来の精製GshBを用い、γ‐グルタミルトリペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH8.0)200μlをそれぞれ調製し、37℃で16時間反応を行ったところ、0.048mmol/Lのγ‐Glu‐Val‐Glyおよび1.2mmol/Lのγ‐Glu‐nVal‐Glyが生成した。
〔反応液組成〕
精製GshA 19.3μg/200μl
精製GshB 21.8μg/200μl
Tris‐HCl(pH8.0) 100 mmol/L
バリンあるいはノルバリン 12.5mmol/L
グルタミン酸 12.5mmol/L
グリシン 12.5mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 12.5mmol/L
硫酸マグネシウム 12.5mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
Example 13: Generation of tripeptide from amino acid using purified GshA and purified GshB Escherichia coli K-12 obtained in Example 11 Purified GshA derived from W3110 strain and Escherichia coli K-12 obtained in Example 5 Using purified GshB derived from W3110 strain, production of γ-glutamyltripeptide was examined. 200 μl of a reaction solution (pH 8.0) having the following composition was prepared and reacted at 37 ° C. for 16 hours. As a result, 0.048 mmol / L γ-Glu-Val-Gly and 1.2 mmol / L γ-Glu -NVal-Gly was produced.
[Reaction solution composition]
Purified GshA 19.3 μg / 200 μl
Purified GshB 21.8 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 8.0) 100 mmol / L
Valine or norvaline 12.5mmol / L
Glutamic acid 12.5mmol / L
Glycine 12.5mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 12.5mmol / L
Magnesium sulfate 12.5mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L

実施例14: サッカロマイセス・セレビシエ由来γ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子(GSH1)発現プラスミドpET−ScGSH1の構築
サッカロマイセス・セレビシエS288C株のγ‐グルタミルシステイン合成酵素をコードするGSH1遺伝子(以下、同遺伝子をScGSH1、同遺伝子にコードされるγ‐グルタミルシステイン合成酵素をScGsh1ともいう)の発現プラスミドpET−ScGSH1を以下の手順で構築し、エシェリヒア・コリに導入した。なお、構築手順の概要を図5に示す。
Example 14: Construction of Saccharomyces cerevisiae-derived γ-glutamylcysteine synthase gene (GSH1) expression plasmid pET-ScGSH1 An expression plasmid pET-ScGSH1 (γ-glutamylcysteine synthetase encoded by the same gene is also referred to as ScGsh1) was constructed by the following procedure and introduced into Escherichia coli. An outline of the construction procedure is shown in FIG.

(14−1)酵母用発現プラスミドpAUR−ScGSH1の構築
まず、酵母用発現プラスミドpAUR−ScGSH1を、タカラバイオに委託し、以下の手順で構築した。
(14-1) Construction of Yeast Expression Plasmid pAUR-ScGSH1 First, the yeast expression plasmid pAUR-ScGSH1 was commissioned to Takara Bio and constructed according to the following procedure.

サッカロマイセス・セレビシエS288C株のGSH1遺伝子の塩基配列(配列番号21)を基に作製したプライマーM(配列番号23)およびプライマーN(配列番号24)、ならびに鋳型としてサッカロマイセス・セレビシエS288C株の染色体DNAを用いたPCRによりGSH1遺伝子を含む配列の増幅を行った。プライマーMは、サッカロマイセス・セレビシエS288C株の染色体DNAのGSH1遺伝子の開始コドンを含む領域の5’末端にKpnI認識配列および酵母発現プラスミドpAUR123の部分配列を付加したものである。プライマーNは、GSH1遺伝子のC末端塩基配列と相補的な塩基配列にHisタグをコードする配列と相補的な塩基配列、終止コドン(TAA)に相補的な塩基配列、XbaI認識配列、および酵母発現プラスミドpAUR123の部分配列を付加したものである。PCRは、PrimeSTAR Max DNA ポリメラーゼを用い、マニュアルに従って行った。   Primer M (SEQ ID NO: 23) and N (SEQ ID NO: 24) prepared based on the base sequence (SEQ ID NO: 21) of GSH1 gene of Saccharomyces cerevisiae S288C strain, and chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C strain as template The sequence containing the GSH1 gene was amplified by PCR. Primer M is obtained by adding a KpnI recognition sequence and a partial sequence of yeast expression plasmid pAUR123 to the 5 'end of the region containing the start codon of the GSH1 gene in the chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C strain. Primer N includes a base sequence complementary to a sequence encoding a His tag in a base sequence complementary to the C-terminal base sequence of the GSH1 gene, a base sequence complementary to a stop codon (TAA), an XbaI recognition sequence, and yeast expression A partial sequence of plasmid pAUR123 is added. PCR was performed using PrimeSTAR Max DNA polymerase according to the manual.

増幅された断片をIn‐Fusion Advantage PCR Kitを用いてマニュアルに基づき酵母用発現プラスミドpAUR123のKpnI‐XbaIサイトに
導入し、酵母用発現プラスミドpAUR‐ScGSH1を作成した。
The amplified fragment was introduced into the KpnI-XbaI site of the yeast expression plasmid pAUR123 using the In-Fusion Advantage PCR Kit based on the manual to prepare the yeast expression plasmid pAUR-ScGSH1.

(14−2)エシェリヒア・コリ用発現プラスミドpET−ScGSH1の構築
続いて、エシェリヒア・コリ用発現プラスミドpET−ScGSH1を以下の手順で構築した。
(14-2) Construction of Escherichia coli expression plasmid pET-ScGSH1 Subsequently, an Escherichia coli expression plasmid pET-ScGSH1 was constructed by the following procedure.

日本バイオサービス社より、サッカロマイセス・セレビシエS288C株のGSH1遺伝子の塩基配列(配列番号21)を基に作製したプライマーO(配列番号25)およびプライマーP(配列番号26)を購入した。プライマーOは、サッカロマイセス・セレビシエS288C株の染色体DNAのGSH1遺伝子の開始コドンの次からを含む領域の5’末端にSpeI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。プライマーPは、上記のpAUR‐ScGSH1のScGSH1遺伝子の終止コドンの外側の塩基配列と相補的な塩基配列の5’末端にSalI認識配列を含む塩基配列を付加したものである。   Primer O (SEQ ID NO: 25) and Primer P (SEQ ID NO: 26) prepared from the base sequence of the GSH1 gene of Saccharomyces cerevisiae S288C strain (SEQ ID NO: 21) were purchased from Nippon Bioservice. Primer O is obtained by adding a base sequence containing a SpeI recognition sequence to the 5 'end of the region containing the next of the start codon of the GSH1 gene of the chromosomal DNA of Saccharomyces cerevisiae S288C strain. Primer P is obtained by adding a base sequence including a SalI recognition sequence to the 5 'end of a base sequence complementary to the base sequence outside the stop codon of the ScGSH1 gene of pAUR-ScGSH1.

プライマーOおよびプライマーP、ならびに鋳型として上記のpAUR−ScGSH1を用いたPCRにより、ScGSH1遺伝子を含む配列の増幅を行った。PCRは、プラスミドDNA、0.2μmol/Lの各プライマー、1.25unitのPrimeSTAR HS DNAポリメラーゼ(タカラバイオ社製)、10μLの5xPrimeSTAR緩衝液(タカラバイオ社製)、各2.5mmol/LのdNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)を含む反応液50μlを調製し、98℃で10秒加温した後、98℃で10秒間、56℃で5秒間、72℃で2分間の工程を30回繰り返し、さらに72℃で1分間加温することにより行った。   A sequence containing the ScGSH1 gene was amplified by PCR using the primer O and the primer P and the above-described pAUR-ScGSH1 as a template. PCR was performed using plasmid DNA, 0.2 μmol / L of each primer, 1.25 units of PrimeSTAR HS DNA polymerase (Takara Bio), 10 μL of 5 × PrimeSTAR buffer (Takara Bio), 2.5 mmol / L of dNTP. 50 μl of a reaction solution containing (dATP, dGTP, dCTP, and dTTP) is prepared, heated at 98 ° C. for 10 seconds, and then subjected to 30 steps of 98 ° C. for 10 seconds, 56 ° C. for 5 seconds, and 72 ° C. for 2 minutes. Repeatedly, it was further heated at 72 ° C. for 1 minute.

PCR後の反応液の3μlをアガロースゲル電気泳動に供し、ScGSH1遺伝子断片に相当する約2.0kbのDNA断片が増幅していることを確認した後、残りの反応液からEthachinmateを用いて該DNA断片を精製し、25μlのdH2Oに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、該DNAを制限酵素SpeIおよびSalIで切断した後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて該DNA断片を精製し、15μlのBuffer EBに溶解した。 3 μl of the reaction solution after PCR was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming that a DNA fragment of about 2.0 kb corresponding to the ScGSH1 gene fragment had been amplified, the DNA was obtained from the remaining reaction solution using Ethachinate. The fragment was purified and dissolved in 25 μl dH 2 O. Next, using the total amount of the obtained DNA solution, the DNA was cleaved with restriction enzymes SpeI and SalI, and then the DNA fragment was purified using MinElute Reaction Cleanup Kit and dissolved in 15 μl of Buffer EB.

1μgの発現プラスミドpET−21a(+)を制限酵素NheIおよびSalIで切断後、MinElute Reaction Cleanup Kitを用いて該DNA断片を精製し、15μlのBuffer EBに溶解した。次に、得られたDNA溶液全量を用い、該DNA断片をAlkaline Phosphatase,Calf intestine(CIAP)で脱リン酸化した後、MinElute Reaction
Cleanup Kitを用いて精製し、10μlのBuffer EBに溶解した。
After cutting 1 μg of the expression plasmid pET-21a (+) with restriction enzymes NheI and SalI, the DNA fragment was purified using MinElute Reaction Cleanup Kit and dissolved in 15 μl of Buffer EB. Next, using the entire amount of the obtained DNA solution, the DNA fragment was dephosphorylated with Alkaline Phosphatase, Calf intestine (CIAP), and then MinElute Reaction
It was purified using Cleanup Kit and dissolved in 10 μl of Buffer EB.

上記で得られたScGSH1遺伝子を含む約2.0kbのDNA断片および上記で取得した発現ベクターpET−21a(+)の約5.4kbのDNA断片を、TaKaRa Ligation Kit Ver.2.1を用いて、16℃で30分間反応させ連結した。該反応液を用いてエシェリヒア・コリDH5α株コンピテントセル(タカラバイオ社製)を、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を100μg/mlのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。   The about 2.0 kb DNA fragment containing the ScGSH1 gene obtained above and the about 5.4 kb DNA fragment of the expression vector pET-21a (+) obtained above were prepared using TaKaRa Ligation Kit Ver. Using 2.1, the reaction was carried out at 16 ° C. for 30 minutes for ligation. Escherichia coli DH5α strain competent cell (manufactured by Takara Bio Inc.) was transformed by the heat shock method using the reaction solution, and the transformant was applied to an LB agar medium containing 100 μg / ml ampicillin. Cultured overnight at 37 ° C.

生育してきた形質転換体のコロニーより、公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、その塩基配列を公知の方法により決定した。得られたプラスミドは、3’末端にHisタグ配列をコードする配列が付加されたサッカロマイセス・セレビシエS288C株由来GSH1遺伝子が、T7プロモーター下流に連結されたプラスミドであり、pET−ScGSH1と命名した。なお、サッカロマイセス・セレビシエS288C株由来GSH1遺伝子の塩基配列およびそれによりコードされるアミノ酸配列を、それぞれ配列番号21および
配列番号22に示す。
A plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and its nucleotide sequence was determined by a known method. The obtained plasmid was a plasmid in which a GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain added with a sequence encoding a His tag sequence at the 3 ′ end was linked downstream of the T7 promoter, and was named pET-ScGSH1. The base sequence of the GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain and the amino acid sequence encoded thereby are shown in SEQ ID NO: 21 and SEQ ID NO: 22, respectively.

続いて、pET−ScGSH1を用いてエシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS株コンピテントセルを、ヒートショック法により形質転換し、該形質転換体を100μg/mlのアンピシリン及び30μg/mlのクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗布した後、37℃で一晩培養した。生育してきた形質転換体のコロニーより公知の方法に従ってプラスミドを抽出し、制限酵素を用いてその構造を解析することにより、pET−ScGSH1が保持されていることを確認した。このpET−ScGSH1を保持するエシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS株を、エシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS/pET−ScGSH1と命名した。   Subsequently, Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS strain competent cells were transformed with the heat shock method using pET-ScGSH1, and the transformants were transformed with 100 μg / ml ampicillin and 30 μg / ml chloramphenicol. After being applied to an LB agar medium containing the solution, the cells were cultured overnight at 37 ° C. A plasmid was extracted from the grown colonies of the transformant according to a known method, and the structure was analyzed using a restriction enzyme to confirm that pET-ScGSH1 was retained. The Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS strain carrying this pET-ScGSH1 was named Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS / pET-ScGSH1.

実施例15:C末端Hisタグ付加組換え型ScGsh1の精製
実施例14で得られたエシェリヒア・コリRosetta2(DE3)pLysS/pET−ScGSH1を100μg/mlのアンピシリン及び30μg/mlのクロラムフェニコールを含む3mLのLB培地の入った試験管に接種し37℃で16時間振とう培養した。得られた培養液のうち2mlを100mlのLB培地が入った坂口フラスコに接種した。37℃で2時間振とう培養後、終濃度が0.5mmol/Lになるようにイソプロピル−β―D―チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加して、さらに30℃で4時間培養した。培養液を遠心分離して湿菌体を取得した。
Example 15: Purification of C-terminal His-tagged recombinant ScGsh1 Escherichia coli Rosetta2 (DE3) pLysS / pET-ScGSH1 obtained in Example 14 was treated with 100 μg / ml ampicillin and 30 μg / ml chloramphenicol. A test tube containing 3 mL of LB medium was inoculated and cultured at 37 ° C. for 16 hours with shaking. Of the obtained culture solution, 2 ml was inoculated into a Sakaguchi flask containing 100 ml of LB medium. After shaking culture at 37 ° C. for 2 hours, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 0.5 mmol / L, and further cultured at 30 ° C. for 4 hours. The culture broth was centrifuged to obtain wet cells.

該湿菌体を、5mLのBugBuster Master Mix(Novagen社製)に懸濁しタンパクを抽出した後、遠心分離して得られる上清から、Ni Sepharose 6 Fast Flowを用い、説明書に従いHisタグ付加組換え型ScGsh1を精製した。続いて、PD−10カラム(GE Healthcare社製)を用いて、説明書に従い脱塩を行った。この精製および脱塩されたScGsh1を、精製ScGsh1として以降の実験に用いた。   The wet cells are suspended in 5 mL of BugBuster Master Mix (manufactured by Novagen), protein is extracted, and from the supernatant obtained by centrifugation, Ni Sepharose 6 Fast Flow is used according to the instructions. The modified ScGsh1 was purified. Subsequently, desalting was performed using a PD-10 column (manufactured by GE Healthcare) according to the instructions. This purified and desalted ScGsh1 was used in the subsequent experiments as purified ScGsh1.

実施例16:精製ScGsh1を用いたγ‐グルタミルジペプチドの生成
実施例15で取得したサッカロマイセス・セレビシエS288C株由来の精製ScGsh1を用い、バリン、ノルバリン、あるいはα‐アミノ酪酸(Abu)を基質とするγ‐グルタミルジペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH8.5)200μlをそれぞれ調製し、30℃で24時間反応を行った。
〔反応液組成〕
精製ScGsh1 40.5μg/200μl
Tris‐HCl(pH8.5) 50 mmol/L
バリン、ノルバリン、またはα‐アミノ酪酸 10 mmol/L
グルタミン酸 10 mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 10 mmol/L
硫酸マグネシウム 10 mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
グリセロール 20 %(Vol./Vol.)
Example 16: Production of γ-glutamyldipeptide using purified ScGsh1 Using purified ScGsh1 derived from Saccharomyces cerevisiae S288C obtained in Example 15, γ using valine, norvaline, or α-aminobutyric acid (Abu) as a substrate -The production of glutamyl dipeptide was investigated. 200 μl of a reaction solution (pH 8.5) having the following composition was prepared and reacted at 30 ° C. for 24 hours.
[Reaction solution composition]
Purified ScGsh1 40.5 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 8.5) 50 mmol / L
Valine, norvaline, or α-aminobutyric acid 10 mmol / L
Glutamic acid 10 mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 10 mmol / L
Magnesium sulfate 10 mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L
Glycerol 20% (Vol./Vol.)

反応終了後、実施例3に記載の条件にて反応生成物をHPLCにより分析したところ、それぞれの反応生成物のピークはγ‐Glu‐Val、γ‐Glu−nVal、およびγ‐Glu−Abuの標品のピークと保持時間が一致し、γ‐Glu‐Val、γ‐Glu−nVal、およびγ‐Glu−Abuであると判断した。定量の結果、γ‐Glu−Val濃度は0.5mmol/L、γ‐Glu−nVal濃度は4.7mmol/L、γ‐Glu−Abu濃度は8.2mmol/Lであった。   After completion of the reaction, the reaction product was analyzed by HPLC under the conditions described in Example 3. As a result, the peaks of the respective reaction products were γ-Glu-Val, γ-Glu-nVal, and γ-Glu-Abu. The peak of the sample coincided with the retention time, and it was judged to be γ-Glu-Val, γ-Glu-nVal, and γ-Glu-Abu. As a result of quantification, the γ-Glu-Val concentration was 0.5 mmol / L, the γ-Glu-nVal concentration was 4.7 mmol / L, and the γ-Glu-Abu concentration was 8.2 mmol / L.

実施例17:精製ScGsh1および精製Gsh2を用いたアミノ酸からのトリペプチド
の生成
実施例15で取得したサッカロマイセス・セレビシエS288C株由来の精製ScGsh1と実施例2で取得したサッカロマイセス・セレビシエS288C株由来の精製Gsh2を用い、γ‐グルタミルトリペプチドの生成を検討した。下記組成の反応液(pH9.0)200μlを調製し、30℃で8時間反応を行ったところ、0.11mmol/Lのγ‐Glu‐Valおよび0.08mmol/Lのγ‐Glu‐Val‐Glyが生成した。
〔反応液組成〕
精製ScGsh1 127 μg/200μl
精製Gsh2 7 μg/200μl
Tris‐HCl(pH9.0) 50 mmol/L
バリン 10 mmol/L
グルタミン酸 10 mmol/L
グリシン 10 mmol/L
アデノシン三リン酸(ATP) 10 mmol/L
硫酸マグネシウム 10 mmol/L
ジチオスレイトール(DTT) 2 mmol/L
グリセロール 20 %(Vol./Vol.)
Example 17: Generation of tripeptide from amino acids using purified ScGsh1 and purified Gsh2 Purified ScGsh1 derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain obtained in Example 15 and purified Gsh2 derived from Saccharomyces cerevisiae S288C strain obtained in Example 2 Was used to examine the production of γ-glutamyl tripeptide. When 200 μl of a reaction solution (pH 9.0) having the following composition was prepared and reacted at 30 ° C. for 8 hours, 0.11 mmol / L γ-Glu-Val and 0.08 mmol / L γ-Glu-Val- Gly produced.
[Reaction solution composition]
Purified ScGsh1 127 μg / 200 μl
Purified Gsh2 7 μg / 200 μl
Tris-HCl (pH 9.0) 50 mmol / L
Valine 10 mmol / L
Glutamic acid 10 mmol / L
Glycine 10 mmol / L
Adenosine triphosphate (ATP) 10 mmol / L
Magnesium sulfate 10 mmol / L
Dithiothreitol (DTT) 2 mmol / L
Glycerol 20% (Vol./Vol.)

本発明により、γ‐Glu‐X‐Yを製造することができる。   According to the present invention, γ-Glu-XY can be produced.

配列表の説明
配列番号1:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH2遺伝子の塩基配列
配列番号2:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGsh2タンパク質のアミノ酸配列
配列番号3:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH2遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーA)
配列番号4:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH2遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーB)
配列番号5:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH2遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーC)
配列番号6:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH2遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーD)
配列番号7:エシェリヒア・コリ由来のgshB遺伝子の塩基配列
配列番号8:エシェリヒア・コリ由来のGshBタンパク質のアミノ酸配列
配列番号9:エシェリヒア・コリ由来のgshB遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーE)
配列番号10:エシェリヒア・コリ由来のgshB遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーF)
配列番号11:カンジダ・ユチリス由来のGSH1遺伝子の塩基配列
配列番号12:カンジダ・ユチリス由来のGsh1タンパク質のアミノ酸配列
配列番号13:カンジダ・ユチリス由来のGSH1遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーG)
配列番号14:カンジダ・ユチリス由来のGSH1遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーH)
配列番号15:カンジダ・ユチリス由来のGSH1遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーI)
配列番号16:カンジダ・ユチリス由来のGSH1遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーJ)
配列番号17:エシェリヒア・コリ由来のgshA遺伝子の塩基配列
配列番号18:エシェリヒア・コリ由来のGshAタンパク質のアミノ酸配列
配列番号19:エシェリヒア・コリ由来のgshA遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーK)
配列番号20:エシェリヒア・コリ由来のgshA遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーL)
配列番号21:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH1遺伝子の塩基配列
配列番号22:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGsh1タンパク質のアミノ酸配列配列番号23:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH1遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーM)
配列番号24:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH1遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーN)
配列番号25:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH1遺伝子を増幅するためのフォワードプライマー(プライマーO)
配列番号26:サッカロマイセス・セレビシエ由来のGSH1遺伝子を増幅するためのリバースプライマー(プライマーP)
Description of Sequence Listing SEQ ID NO: 1: Base sequence of GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 2: Amino acid sequence of Gsh2 protein derived from Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 3: Forward primer for amplifying GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae (Primer A)
SEQ ID NO: 4: Reverse primer (primer B) for amplifying the GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae
SEQ ID NO: 5: Forward primer (primer C) for amplifying the GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae
SEQ ID NO: 6: Reverse primer (primer D) for amplifying the GSH2 gene derived from Saccharomyces cerevisiae
SEQ ID NO: 7: base sequence of gshB gene derived from Escherichia coli SEQ ID NO: 8: amino acid sequence of GshB protein derived from Escherichia coli SEQ ID NO: 9: forward primer for amplifying gshB gene derived from Escherichia coli (primer E)
SEQ ID NO: 10: Reverse primer (primer F) for amplifying the gshB gene derived from Escherichia coli
SEQ ID NO: 11: nucleotide sequence of GSH1 gene derived from Candida utilis SEQ ID NO: 12 amino acid sequence of Gsh1 protein derived from Candida utilis SEQ ID NO: 13: forward primer for amplifying GSH1 gene derived from Candida utilis (primer G)
SEQ ID NO: 14: Reverse primer (primer H) for amplifying the GSH1 gene derived from Candida utilis
SEQ ID NO: 15: Forward primer (primer I) for amplifying the GSH1 gene derived from Candida utilis
SEQ ID NO: 16: Reverse primer (primer J) for amplifying the GSH1 gene derived from Candida utilis
SEQ ID NO: 17: base sequence of gshA gene derived from Escherichia coli SEQ ID NO: 18: amino acid sequence of GshA protein derived from Escherichia coli SEQ ID NO: 19: forward primer for amplifying gshA gene derived from Escherichia coli (primer K)
SEQ ID NO: 20: Reverse primer (primer L) for amplifying the gshA gene derived from Escherichia coli
SEQ ID NO: 21: base sequence of GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 22: amino acid sequence of Gsh1 protein derived from Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 23: forward primer for amplifying GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae (primer M)
SEQ ID NO: 24: Reverse primer (primer N) for amplifying the GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae
SEQ ID NO: 25: Forward primer (primer O) for amplifying GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae
SEQ ID NO: 26: Reverse primer (primer P) for amplifying the GSH1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae

Claims (9)

Glu、X、およびYを含有する原料に、グルタチオン合成酵素およびγ‐グルタミルシステイン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法であって、
前記γ‐グルタミルシステイン合成酵素が以下のA)〜I)から選ばれるものであり、
A)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
B)カンジダ・ユチリス(Candida utilis)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
C)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
D)配列番号12のアミノ酸配列からなるタンパク質
E)配列番号18のアミノ酸配列からなるタンパク質
F)配列番号22のアミノ酸配列からなるタンパク質
G)配列番号12のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
H)配列番号18のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
I)配列番号22のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
前記グルタチオン合成酵素が以下のJ)〜O)から選ばれるものであり、
J)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のグルタチオン合成酵素
K)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のグルタチオン合成酵素
L)配列番号2のアミノ酸配列からなるタンパク質
M)配列番号8のアミノ酸配列からなるタンパク質
N)配列番号2のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
O)配列番号8のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
前記YがGlyであり、かつ、前記XがVal又はnValである、製造方法。
Production of γ-Glu-XY, including the step of producing γ-Glu-XY by allowing glutathione synthetase and γ-glutamylcysteine synthetase to act on raw materials containing Glu, X, and Y A method,
The γ-glutamylcysteine synthetase is selected from the following A) to I):
A) γ-glutamylcysteine synthetase derived from Saccharomyces cerevisiae microorganism B) γ-glutamylcysteine synthetase derived from Candida utilis microorganism C) Escherichia coli microorganism derived from Escherichia coli Glutamylcysteine synthetase D) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 E) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 F) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22) 90% identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 A protein having the above amino acid sequence and having γ-glutamylcysteine synthetase activity H) No amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 A protein having γ-glutamylcysteine synthetase activity I) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 and having γ-glutamylcysteine synthetase activity Glutathione synthetase is selected from the following J) to O),
J) Glutathione synthase derived from a microorganism of Saccharomyces cerevisiae K) Escherichia coli Glutathione synthase derived from a microorganism L) From the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 N) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having glutathione synthetase activity O) an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 A protein having the glutathione synthetase activity, wherein Y is Gly, and X is Val or nVal.
γ‐Glu‐XおよびYを含有する原料に、グルタチオン合成酵素を作用させることによりγ‐Glu‐X‐Yを生成する工程を含む、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法であって、
前記グルタチオン合成酵素が以下のJ)〜O)から選ばれるものであり、
J)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のグルタチオン合成酵素
K)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のグルタチオン合成酵素
L)配列番号2のアミノ酸配列からなるタンパク質
M)配列番号8のアミノ酸配列からなるタンパク質
N)配列番号2のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
O)配列番号8のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
前記YがGlyであり、かつ、前記XがVal又はnValである、製造方法。
A method for producing γ-Glu-XY, comprising a step of producing γ-Glu-XY by allowing glutathione synthetase to act on a raw material containing γ-Glu-X and Y,
The glutathione synthetase is selected from the following J) to O):
J) Glutathione synthase derived from a microorganism of Saccharomyces cerevisiae K) Escherichia coli Glutathione synthase derived from a microorganism L) From the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 N) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having glutathione synthetase activity O) an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 A protein having the glutathione synthetase activity, wherein Y is Gly, and X is Val or nVal.
前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が、該酵素の活性を有する微生物の培養物または該培養物の処理物である、請求項1または2に記載のγ‐Glu‐X‐Yの製造方法。   The γ-Glu-XY according to claim 1 or 2, wherein the glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is a culture of a microorganism having the activity of the enzyme or a processed product of the culture. Manufacturing method. 前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が精製された酵素である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のγ‐Glu‐X‐Yの製造方法。   The method for producing γ-Glu-XY according to any one of claims 1 to 3, wherein the glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is a purified enzyme. 前記グルタチオン合成酵素および/またはγ‐グルタミルシステイン合成酵素が固定化酵素である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のγ‐Glu‐X‐Yの製造方法。   The method for producing γ-Glu-XY according to any one of claims 1 to 4, wherein the glutathione synthetase and / or γ-glutamylcysteine synthetase is an immobilized enzyme. グルタチオン合成酵素遺伝子およびγ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子の発現が強化されている微生物を、Glu、X、およびYからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸および/またはアミノ酸誘導体が添加された培地であって、少なくともXが添加された培地で培養し、培地中にγ‐Glu‐X‐Yを生成および蓄積させ、培養物中からγ‐Glu‐X‐Yを採取することを特徴とする、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法であって、
前記γ‐グルタミルシステイン合成酵素が以下のA)〜I)から選ばれるものであり、
A)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
B)カンジダ・ユチリス(Candida utilis)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
C)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
D)配列番号12のアミノ酸配列からなるタンパク質
E)配列番号18のアミノ酸配列からなるタンパク質
F)配列番号22のアミノ酸配列からなるタンパク質
G)配列番号12のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
H)配列番号18のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
I)配列番号22のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
前記グルタチオン合成酵素が以下のJ)〜O)から選ばれるものであり、
J)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のグルタチオン合成酵素
K)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のグルタチオン合成酵素
L)配列番号2のアミノ酸配列からなるタンパク質
M)配列番号8のアミノ酸配列からなるタンパク質
N)配列番号2のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
O)配列番号8のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
前記YがGlyであり、かつ、前記XがVal又はnValである、製造方法。
Glutathione synthetase gene and gamma - a microorganism expression guru Tamil cysteine synthetase gene has been enhanced, Glu, X, and at least one amino acid and / or amino acid derivative selected from the group consisting of Y is added It is a medium , characterized in that it is cultured in a medium to which at least X is added , γ-Glu-XY is produced and accumulated in the medium, and γ-Glu-XY is collected from the culture. A method for producing γ-Glu-XY,
The γ-glutamylcysteine synthetase is selected from the following A) to I):
A) γ-glutamylcysteine synthetase derived from Saccharomyces cerevisiae microorganism B) γ-glutamylcysteine synthetase derived from Candida utilis microorganism C) Escherichia coli microorganism derived from Escherichia coli Glutamylcysteine synthetase D) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 E) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 F) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22) 90% identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 A protein having the above amino acid sequence and having γ-glutamylcysteine synthetase activity H) No amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 A protein having γ-glutamylcysteine synthetase activity I) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 and having γ-glutamylcysteine synthetase activity Glutathione synthetase is selected from the following J) to O),
J) Glutathione synthase derived from a microorganism of Saccharomyces cerevisiae K) Escherichia coli Glutathione synthase derived from a microorganism L) From the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 N) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having glutathione synthetase activity O) an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 A protein having the glutathione synthetase activity, wherein Y is Gly, and X is Val or nVal.
Glu、X、およびYからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸および/またはアミノ酸誘導体を生産する能力を有し、Valの生産能が付与または増強され、且つ、グルタチオン合成酵素遺伝子およびγ‐グルタミルシステイン合成酵素遺伝子の発現が強化されている微生物を培養し、培地中にγ‐Glu‐X‐Yを生成および蓄積させ、培養物中からγ‐Glu‐X‐Yを採取することを特徴とする、γ‐Glu‐X‐Yの製造方法であって、
前記γ‐グルタミルシステイン合成酵素が以下のA)〜I)から選ばれるものであり、
A)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
B)カンジダ・ユチリス(Candida utilis)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
C)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のγ‐グルタミルシステイン合成酵素
D)配列番号12のアミノ酸配列からなるタンパク質
E)配列番号18のアミノ酸配列からなるタンパク質
F)配列番号22のアミノ酸配列からなるタンパク質
G)配列番号12のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
H)配列番号18のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
I)配列番号22のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、γ‐グルタミルシステイン合成酵素活性を有するもの
前記グルタチオン合成酵素が以下のJ)〜O)から選ばれるものであり、
J)サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)微生物由来のグルタチオン合成酵素
K)エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)微生物由来のグルタチオン合成酵素
L)配列番号2のアミノ酸配列からなるタンパク質
M)配列番号8のアミノ酸配列からなるタンパク質
N)配列番号2のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
O)配列番号8のアミノ酸配列と同一性90%以上のアミノ酸配列からなるタンパク質であって、グルタチオン合成酵素活性を有するもの
前記YがGlyであり、かつ、前記XがValである、製造方法。
Glu, X, and has an ability to produce at least one amino acid and / or amino acid derivative selected from the group consisting of Y, productivity of Val is imparted or enhanced, and, glutathione synthetase gene and γ Culturing microorganisms with enhanced expression of glutamylcysteine synthase gene, generating and accumulating γ-Glu-XY in the medium, and collecting γ-Glu-XY from the culture A method for producing γ-Glu-XY, characterized by:
The γ-glutamylcysteine synthetase is selected from the following A) to I):
A) γ-glutamylcysteine synthetase derived from Saccharomyces cerevisiae microorganism B) γ-glutamylcysteine synthetase derived from Candida utilis microorganism C) Escherichia coli microorganism derived from Escherichia coli Glutamylcysteine synthetase D) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 E) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 F) Protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22) 90% identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12 A protein having the above amino acid sequence and having γ-glutamylcysteine synthetase activity H) No amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 A protein having γ-glutamylcysteine synthetase activity I) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 and having γ-glutamylcysteine synthetase activity Glutathione synthetase is selected from the following J) to O),
J) Glutathione synthase derived from a microorganism of Saccharomyces cerevisiae K) Escherichia coli Glutathione synthase derived from a microorganism L) From the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 N) a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having glutathione synthetase activity O) an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 a protein consisting of a said Y is Gly having glutathione synthetase activity, and said X is Va l, manufacturing method.
前記微生物が、エシェリヒア属またはコリネバクテリウム属に属する微生物である、請求項6または7に記載のγ‐Glu‐X‐Yの製造方法。   The method for producing γ-Glu-XY according to claim 6 or 7, wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia or Corynebacterium. 前記エシェリヒア属に属する微生物がエシェリヒア・コリであり、前記コリネバクテリウム属に属する微生物がコリネバクテリウム・グルタミカムである、請求項8に記載のγ‐Glu‐X‐Yの製造方法。   The method for producing γ-Glu-XY according to claim 8, wherein the microorganism belonging to the genus Escherichia is Escherichia coli, and the microorganism belonging to the genus Corynebacterium is Corynebacterium glutamicum.
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