JP5641232B2 - Ogonori-derived cyclooxygenase gene and method for producing prostaglandins using the gene - Google Patents

Ogonori-derived cyclooxygenase gene and method for producing prostaglandins using the gene Download PDF

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Description

本発明はオゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)由来のプロスタグランジン(以下、「PG」と略記することもある)類生合成に関わる遺伝子であるシクロオキシゲナーゼの遺伝子とその利用に関するものである。本発明はまた、形質発現した大腸菌(Escherichia coli、単にE. coliともいう)、植物形質転換体等によるプロスタグランジン類生産方法に関するものである。   The present invention relates to a cyclooxygenase gene, which is a gene involved in the biosynthesis of prostaglandins (hereinafter also abbreviated as “PG”) derived from tiger beetle (Gracilaria vermiculophylla) and its use. The present invention also relates to a method for producing prostaglandins using E. coli (Escherichia coli, also simply referred to as E. coli), plant transformants and the like.

エイコサノイドの1分類であるプロスタグランジン類には、末梢血管拡張作用、血小板凝集抑制作用、細胞保護作用、血管新生作用などがあり、いわゆるリポPG剤としてこれらの治療剤として用いられている。   Prostaglandins, which are one class of eicosanoids, have peripheral vasodilatory action, platelet aggregation inhibitory action, cytoprotective action, angiogenic action, etc., and are used as these therapeutic agents as so-called lipoPG agents.

アラキドン酸(以下、「AA」と略記することもある)、エイコサペンタエン酸(以下、「EPA」と略記することもある)などの高度不飽和脂肪酸は、ヒト等において神経系を中心として細胞膜脂質に多く含まれている。これら高度不飽和脂肪酸から、シクロオキシゲナーゼの反応により、プロスタグランジン類といった薬理学的に非常に重要な生理活性物質が生合成されている。これら生合成代謝経路は、アラキドン酸カスケードと呼ばれている(図1)。   Polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid (hereinafter sometimes abbreviated as “AA”) and eicosapentaenoic acid (hereinafter sometimes abbreviated as “EPA”) are lipids in the cell membrane mainly in the nervous system in humans and the like. Is included in many. From these highly unsaturated fatty acids, pharmacologically very important physiologically active substances such as prostaglandins are biosynthesized by the reaction of cyclooxygenase. These biosynthetic metabolic pathways are called arachidonic acid cascades (FIG. 1).

このように、生理活性物質であるプロスタグランジン類等が、動物細胞で生合成されていることは、報告されている。血液中のプロスタグランジン類が定量分析用に調製されている(特許文献1)。   As described above, it has been reported that prostaglandins and the like which are physiologically active substances are biosynthesized in animal cells. Prostaglandins in blood have been prepared for quantitative analysis (Patent Document 1).

現在、プロスタグランジン類は、化学合成法により、ラクトンから全化学合成により生産されている。このため生産コストが高いという問題点が挙げられる。プロスタグランジン類は、例えばヒトの生体内では、AA又はEPAより、シクロオキシゲナーゼの反応により生合成されると考えられている。これらの反応では、まずホスホリパーゼによりAA又はEPAが細胞膜脂質より細胞内に遊離され、該AA又はEPAがシクロオキシゲナーゼにより2分子の酸素により酸化され、プロスタグランジン類に変換される。   Currently, prostaglandins are produced by total chemical synthesis from lactones by chemical synthesis. This raises the problem of high production costs. Prostaglandins are considered to be biosynthesized by reaction of cyclooxygenase from AA or EPA, for example, in the human body. In these reactions, AA or EPA is first released from cell membrane lipids into cells by phospholipase, and the AA or EPA is oxidized by two molecules of oxygen by cyclooxygenase and converted into prostaglandins.

海藻オゴノリは、原生生物界、紅色植物門(Rhodophyta)に属し、オゴノリ目、オゴノリ科、オゴノリ属に分類される。オゴノリ目にはオゴノリのほかに、カバノリ、シラモ、ツルシラモが知られている。オゴノリでプロスタグランジン類の蓄積が報告されている(非特許文献1及び特許文献2)。オニオン、ポプラ、カラマツ、マツヨイグサ、アサガオ、ベンケイソウ及びある種のタイ類でプロスタグランジン様物質の存在が報告されているが、詳細は不明である(非特許文献2)。   The seaweed Ogonori belongs to the Protozoic kingdom, Rhodophyta, and is classified into the order Ogonori, Ogonoriaceae, Ogonori. In addition to ogonori, birch, shiramo, and tsurushiramo are known. Accumulation of prostaglandins has been reported in Ogonori (Non-patent Document 1 and Patent Document 2). Although the presence of prostaglandin-like substances has been reported in onions, poplars, larch, evening primrose, morning glory, bean diatom and certain Thai species, details are unknown (Non-patent Document 2).

特開2007−278750号公開Published JP 2007-278750 特開平3−206895号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-206895

Bull. of the Jpa. Society of Science Fisheries 50(3), p465-469, 1984Bull. Of the Jpa. Society of Science Fisheries 50 (3), p465-469, 1984 Botanical Review 63, p199, 1997Botanical Review 63, p199, 1997

本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、E. coli等の微生物、植物等を用い、プロスタグランジン類を生産し得る、オゴノリ目生物等の由来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子、並びにその利用法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to use cyclooxygenase derived from the order of organisms, etc., that can produce prostaglandins using microorganisms such as E. coli, plants, and the like. It is to provide genes as well as their usage.

本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、オゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)由来のcDNAクローンから、シクロオキシゲナーゼをコードする遺伝子を同定した。また、該遺伝子をE. coliに導入し形質発現させることにより、該E. coliにプロスタグランジン類を産生させることができることを見出し、該遺伝子を微生物又は植物に導入して得られる形質転換体により、プロスタグランジン類を効率よく産生できることに想到した。例えば、前記シクロオキシゲナーゼをコードする遺伝子が発現可能に導入されたE. coli形質転換体をAA及び/又はEPA存在下で培養すると、細胞(菌体)内のAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の含量が増加し、さらに細胞内で生合成されたプロスタグランジン類が培養液中に分泌される。このため、前記遺伝子及び該遺伝子が発現可能に導入されたE. coli形質転換体は、製薬産業及び各種素材産業等において、プロスタグランジン類を生産する上で、薬等の原料や試薬の供給に極めて有用である。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have identified a gene encoding cyclooxygenase from a cDNA clone derived from Gracilaria vermiculophylla. In addition, the present inventors have found that prostaglandins can be produced in E. coli by introducing the gene into E. coli and expressing it, and transformants obtained by introducing the gene into microorganisms or plants As a result, it was conceived that prostaglandins could be produced efficiently. For example, when an E. coli transformant into which the gene encoding cyclooxygenase is introduced so as to be expressed is cultured in the presence of AA and / or EPA, prostaglandins using AA or EPA in the cells (cells) as a substrate The prostaglandins biosynthesized intracellularly are secreted into the culture medium. For this reason, the E. coli transformant into which the gene and the gene can be expressed can be used to supply raw materials such as drugs and reagents in the production of prostaglandins in the pharmaceutical industry and various material industries. Very useful.

また、前記シクロオキシゲナーゼをコードする遺伝子が発現可能に導入されたゼニゴケ目生物の形質転換体(ゼニゴケ目生物形質転換体)は、増殖又は生育に伴い細胞内にプロスタグランジン類を蓄積する。ゼニゴケ目生物はプロスタグランジン合成の基質であるアラキドン酸及びエイコサペンタエン酸を生合成しているので、このような植物形質転換体を用いると、培地等にこれらの基質を加える必要がないという効果を奏する。   In addition, the transformant of the genus Coleoptera that has been introduced so that the gene encoding the cyclooxygenase can be expressed (according to the order of the genus Coleoptera) accumulates prostaglandins in the cell as it grows or grows. Since the genus Coleoptera biosynthesizes arachidonic acid and eicosapentaenoic acid, which are prostaglandin synthesis substrates, the use of such plant transformants eliminates the need to add these substrates to the medium. Play.

すなわち、本発明は、以下の〔1〕〜〔16〕の発明を包含する。
〔1〕 下記の(a)又は(b)のDNAを含む遺伝子。
(a)配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNA
(b)配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNA又は該DNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するオゴノリ目生物由来のたんぱく質をコードするDNA
〔2〕 下記の(a)〜(c)のいずれかのDNAを含む遺伝子。
(a)配列番号1に示される塩基配列からなるDNA
(b)配列番号1に示される塩基配列の一部からなり、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNA
(c)配列番号1に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAの全部又は一部とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNA
〔3〕 下記の(A)又は(B)のたんぱく質をコードする遺伝子。
(A)配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質
(B)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、一個〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するオゴノリ目生物由来のたんぱく質
That is, the present invention includes the following inventions [1] to [16].
[1] A gene comprising the following DNA (a) or (b):
(A) DNA consisting of the 154th to 1842th base sequences in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1
(B) hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the 154th to 1842th base sequences of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or DNA complementary to the DNA, and arachidonic acid or A DNA encoding a protein derived from the order of the genus Pleurotus with cyclooxygenase activity using eicosapentaenoic acid as a substrate.
[2] A gene containing the DNA of any one of (a) to (c) below.
(A) DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 1
(B) a DNA derived from the organism of the order Ogonori that encodes a protein having a cyclooxygenase activity comprising a part of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate;
(C) Cyclooxygenase activity which hybridizes under stringent conditions with all or part of DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and which uses arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate DNA derived from the order of the order of the organism that encodes the protein
[3] A gene encoding the following protein (A) or (B).
(A) Protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (B) From the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in which one to several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added A protein derived from the order of the genus Ogonori having cyclooxygenase activity using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate

〔4〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質。
〔5〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子を含む組換え発現ベクター。
〔6〕 少なくとも前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子を宿主細胞であるE. coliに導入してなるE. coli形質転換体。
〔7〕 少なくとも前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子をゼニゴケ目生物に導入してなるゼニゴケ目生物形質転換体若しくは該形質転換体と同一の性質を有する該ゼニゴケ目生物形質転換体の子孫となるゼニゴケ目生物形質転換体、又は該ゼニゴケ目生物形質転換体の組織。
〔8〕 前記〔7〕に記載のゼニゴケ目生物形質転換体又は該ゼニゴケ目生物形質転換体の組織から得られる繁殖材料。
[4] A protein encoded by the gene according to any one of [1] to [3].
[5] A recombinant expression vector comprising the gene according to any one of [1] to [3].
[6] An E. coli transformant obtained by introducing at least the gene according to any one of [1] to [3] into E. coli which is a host cell.
[7] A genus Coriolis transformant obtained by introducing at least the gene according to any one of the above [1] to [3] into a genus Coriolis, or the cranigo having the same properties as the transformant Or a tissue of the genus C. elegans, which is a descendant of the organism transformant.
[8] A reproductive material obtained from the genus Geometridae transformant according to [7] above or the tissue of the genus Geometridae organism transformant.

〔9〕 前記〔6〕に記載のE. coli形質転換体を、アラキドン酸及び/又はエイコサペンタエン酸存在下で培養する工程を含むことを特徴とするアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生産方法。
〔10〕 前記〔7〕に記載のゼニゴケ目生物形質転換体又はその組織を、増殖又は生育させる工程を含むことを特徴とするアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生産方法。
〔11〕 前記〔6〕に記載のE. coli形質転換体、又は前記〔7〕に記載のゼニゴケ目生物形質転換体よりたんぱく質画分を調製する工程を含むことを特徴とするアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生産方法。
〔12〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子をゼニゴケ目生物に導入する工程を含むことを特徴とするゼニゴケ目生物又はその組織のプロスタグランジン組成を改変する方法。
〔13〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質を認識する抗体。
〔14〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子の少なくとも一部の塩基配列又はその相補配列をプローブとして用いる遺伝子検出器具。
[9] A prosta using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate, comprising the step of culturing the E. coli transformant according to [6] in the presence of arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid How to produce grangeins.
[10] A method for producing prostaglandins using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate, the method comprising a step of proliferating or growing the genus Geometridae or the tissue thereof according to [7].
[11] A step of preparing a protein fraction from the E. coli transformant according to [6] above or the genus Geometridae transformant according to [7] above. A method for producing prostaglandins using icosapentaenoic acid as a substrate.
[12] A method for altering the prostaglandin composition of a genus Coleoptera or a tissue thereof, which comprises the step of introducing the gene according to any one of [1] to [3] above into the genus Amanita .
[13] An antibody that recognizes the protein encoded by the gene according to any one of [1] to [3].
[14] A gene detection instrument using at least a part of the base sequence of the gene according to any one of [1] to [3] or a complementary sequence thereof as a probe.

〔15〕 前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質を用いて、該たんぱく質を調節する物質をスクリーニングする方法。
〔16〕 (I)前記〔1〕〜〔3〕の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質に、in vitroでアラキドン酸及び/又はエイコサペンタエン酸、並びに候補物質を接触させる工程、(II)アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生成量をモニターする工程、及び(III)候補物質を接触させない場合と比較して、工程(II)におけるプロスタグランジン類生成量の増加又は減少が検出された候補物質を該たんぱく質を調節する物質として選択する工程を含むことを特徴とする前記〔15〕に記載のスクリーニング方法。
[15] A method for screening for a substance that regulates the protein using the protein encoded by the gene according to any one of [1] to [3].
[16] (I) a step of contacting arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid and a candidate substance in vitro with the protein encoded by the gene according to any one of [1] to [3], (II) a step of monitoring the amount of prostaglandins produced using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate, and (III) the amount of prostaglandins produced in step (II) as compared with the case where no candidate substance is contacted. The method for screening according to [15] above, further comprising the step of selecting a candidate substance in which an increase or decrease is detected as a substance that regulates the protein.

アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類とは、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸から生合成されるプロスタグランジンを意味する。   Prostaglandins based on arachidonic acid or eicosapentaenoic acid mean prostaglandins biosynthesized from arachidonic acid or eicosapentaenoic acid.

本発明に係る遺伝子の好ましい態様の1つは、オゴノリから単離されたシクロオキシゲナーゼ遺伝子、並びにこれらの遺伝子にコードされるたんぱく質と同等の活性を有するたんぱく質をコードする遺伝子である。例えば、シクロオキシゲナーゼ遺伝子をE. coli、植物等の宿主細胞にて発現させた場合には、プロスタグランジン類生合成に係わる遺伝子が宿主細胞で良好に機能し、その結果プロスタグランジン類が生合成されるという効果を奏する。   One of the preferred embodiments of the gene according to the present invention is a gene encoding a cyclooxygenase gene isolated from ogonori, and a protein having an activity equivalent to the protein encoded by these genes. For example, when the cyclooxygenase gene is expressed in a host cell such as E. coli or a plant, genes related to prostaglandin biosynthesis function well in the host cell, and as a result, prostaglandins are biosynthesized. The effect that it is done.

また、本発明に係るE. coli形質転換体は、プロスタグランジン類を生産でき、しかも細胞内で合成したプロスタグランジン類を細胞外に分泌すると言う効果を奏する。このため、プロスタグランジン類を効率よく生産できる。このような本発明に係るE. coli形質転換体を用いると、医薬品の有効成分等として有用なプロスタグランジン類の生産コストを著しく低減でき、同時に、より環境に易しい生産プロセスを実現することができる。また、本発明に係る植物形質転換体においては、その増殖又は生育に伴いプロスタグランジン類が生成し、細胞内に蓄積する。つまり本発明によれば、低コストかつ環境にやさしい生産プロセスで、プロスタグランジン類を安価に生産することができるという効果を奏する。さらに、E. coli形質転換体であれば、微生物培養法による大量生産ができることから、より安価なプロスタグランジン類を工業的に効率よく供給できるという効果も奏する。こうして得られたプロスタグランジン類は、薬理活性物質、健康食品の原料等として、活用できるという効果を奏する。   In addition, the E. coli transformant according to the present invention can produce prostaglandins and has the effect of secreting prostaglandins synthesized intracellularly. For this reason, prostaglandins can be produced efficiently. By using such an E. coli transformant according to the present invention, it is possible to significantly reduce the production cost of prostaglandins useful as an active ingredient of pharmaceuticals, and at the same time, to realize a production process that is easier to the environment. it can. Further, in the plant transformant according to the present invention, prostaglandins are generated and accumulated in the cells with the growth or growth thereof. That is, according to the present invention, it is possible to produce prostaglandins at low cost by a low-cost and environmentally friendly production process. Furthermore, since an E. coli transformant can be mass-produced by a microorganism culture method, it is possible to industrially supply cheaper prostaglandins efficiently. The prostaglandins thus obtained have an effect that they can be used as pharmacologically active substances, raw materials for health foods, and the like.

図1は、アラキドン酸カスケードにおける、細胞内でアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸からシクロオキシゲナーゼによりプロスタグランジンが生成する反応を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a reaction in which prostaglandins are produced from arachidonic acid or eicosapentaenoic acid by cyclooxygenase in the arachidonic acid cascade. 図2は、本発明のE. coli形質転換体によるプロスタグランジン生産の流れの概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of the flow of prostaglandin production by the E. coli transformant of the present invention. 図3A〜図3Bはそれぞれ、オゴノリ由来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子を導入するための形質発現コンストラクト(図3A:E. coli、図3B:酵母)の作製手順の一例を示す図である。FIG. 3A to FIG. 3B are diagrams showing an example of a procedure for producing a phenotypic expression construct (FIG. 3A: E. coli, FIG. 3B: yeast) for introducing a cyclonigenase gene derived from ogonori. 図4C〜図4Dは、オゴノリ由来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子を導入するための形質発現コンストラクト(植物形質発現組換えベクター)の作製手順の一例を示す図である。FIG. 4C to FIG. 4D are diagrams showing an example of a procedure for producing a trait expression construct (plant trait expression recombinant vector) for introducing a cyclogonogenase gene derived from ogonori. 図5A〜図5Dはそれぞれ、オゴノリ目生物由来のシクロオキシゲナーゼの遺伝子を導入するためのE. coli形質発現組換えベクター(図5A)、酵母発現用ベクター(図5B)、及び植物形質発現組換えベクター(図5C及び図5D)の模式図である。5A to 5D respectively show an E. coli expression recombinant vector (FIG. 5A), a yeast expression vector (FIG. 5B), and a plant expression expression recombinant vector for introducing a cyclooxygenase gene derived from the order of the genus Pleurotus. It is a schematic diagram of (FIG. 5C and FIG. 5D).

本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、これに限定されるものではない。   An embodiment of the present invention will be described as follows. Note that the present invention is not limited to this.

以下、プロスタグランジン類の生合成経路、本発明に係る遺伝子、本発明に係るたんぱく質、本発明に係るたんぱく質及び遺伝子の取得方法、並びに本発明に係る遺伝子及びたんぱく質の生産方法(有用性、すなわちプロスタグランジン類の生産)の順で本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the biosynthetic pathway of prostaglandins, the gene according to the present invention, the protein according to the present invention, the protein according to the present invention and the method for obtaining the gene, and the method for producing the gene and protein according to the present invention (utility, ie, The present invention will be described in detail in the order of production of prostaglandins.

(1)プロスタグランジン類の生合成経路(図1)
細胞内では、プロスタグランジン類はそれぞれアラキドン酸及びエイコサペンタエン酸を起点(基質)として、該基質が2分子の酸素により酸化されプロスタグランジン類に生合成される。これらの反応は、図1に示すように、シクロオキシゲナーゼ(COX)により触媒される。これらの反応経路はアラキドン酸カスケードと呼ばれている。
(1) Prostaglandin biosynthetic pathway (Figure 1)
In the cell, prostaglandins start from arachidonic acid and eicosapentaenoic acid (substrate), and the substrate is oxidized by two molecules of oxygen and biosynthesized into prostaglandins. These reactions are catalyzed by cyclooxygenase (COX) as shown in FIG. These reaction pathways are called arachidonic acid cascades.

(2)本発明に係る遺伝子
本発明の遺伝子は、シクロオキシゲナーゼ遺伝子である。本発明の遺伝子は、例えば、組換えたんぱく質の調製、プロスタグランジン類の生産、プロスタグランジン類組成が改変されたE. coli、酵母及び植物形質転換体の作製などに好適に利用することができるものである。
(2) Gene according to the present invention The gene of the present invention is a cyclooxygenase gene. The gene of the present invention can be suitably used for, for example, preparation of recombinant proteins, production of prostaglandins, production of E. coli, yeast and plant transformants with modified prostaglandin composition. It can be done.

[本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子]
本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子は、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とし、2分子の酸素により基質を酸化するシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードする遺伝子であり、以下の1.〜7.に記載する遺伝子である。
1.配列番号1に示される塩基配列からなるDNAを含む遺伝子。
2.配列番号1に示される塩基配列の一部からなり、かつ、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNAを含む遺伝子。
3.配列番号1に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAの全部又は一部とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNAを含む遺伝子。
[Cyclooxygenase gene according to the present invention]
The cyclooxygenase gene according to the present invention is a gene encoding a protein having cyclooxygenase activity that uses arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate and oxidizes the substrate with two molecules of oxygen. ~ 7. It is a gene described in.
1. A gene comprising DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1.
2. A gene comprising a part of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and containing a DNA derived from the order of the organism of the order of the organism that encodes a protein having cyclooxygenase activity using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate.
3. A protein having a cyclooxygenase activity that hybridizes under stringent conditions with all or part of a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and uses arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate A gene containing DNA derived from the order of the genus Gonoid.

4.配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNAを含む遺伝子。
5.配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNA又は該DNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するオゴノリ目生物由来のたんぱく質をコードするDNAを含む遺伝子。
4). A gene comprising DNA consisting of the 154th to 1842th base sequences in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1.
5. It hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the nucleotide sequence 154 to 1842 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or DNA complementary to the DNA, and arachidonic acid or eicosapentaene A gene comprising a DNA encoding a protein derived from the order of the genus Lepidoptera having a cyclooxygenase activity using an acid as a substrate.

6.配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質をコードする遺伝子。
7.配列番号2に示されるアミノ酸配列おいて、一個〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するオゴノリ目生物由来のたんぱく質をコードする遺伝子。
本発明において、「数個」とは、通常20個程度、好ましくは10個程度、より好ましくは7個程度、さらに好ましくは5個程度、特に好ましくは3個程度、最も好ましくは2個程度である。
本発明において、上記アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質は、アラキドン酸及びエイコサペンタエン酸を基質としてもよい。
本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子は、好ましくは、オゴノリ目生物由来である。より好ましくはオゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)由来である。
6). A gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
7). In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, it consists of an amino acid sequence in which one to several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added, and has cyclooxygenase activity using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate A gene that encodes a protein derived from the order of the genus Lepidoptera.
In the present invention, the term “several” is usually about 20, preferably about 10, more preferably about 7, more preferably about 5, particularly preferably about 3, and most preferably about 2. is there.
In the present invention, the protein having cyclooxygenase activity using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate may use arachidonic acid and eicosapentaenoic acid as substrates.
The cyclooxygenase gene according to the present invention is preferably derived from the order of the genus Lepidoptera. More preferably, it is derived from Gracilaria vermiculophylla.

配列番号1に示される塩基配列からなるDNAは、オゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)に由来する遺伝子である。なお、配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列は、配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質に翻訳される領域である。配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質は、2分子の酸素によりアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を酸化するシクロオキシゲナーゼである。なお、配列番号1の1840ないし1842番目の塩基配列(TAG)は、終始コドンである。配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列を、配列番号3に示す。   The DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is a gene derived from Gracilaria vermiculophylla. Of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 154th to 1842th base sequences are regions that are translated into a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. The protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a cyclooxygenase that oxidizes arachidonic acid or eicosapentaenoic acid with two molecules of oxygen. The 1840th to 1842th base sequence (TAG) of SEQ ID NO: 1 is the start codon. Of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 154th to 1842th base sequence is shown in SEQ ID NO: 3.

上記配列番号1に示される塩基配列の一部からなり、かつ、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNAとしては、例えば、配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列を有するDNA(すなわち、配列番号3に示される塩基配列を有するDNA)が好ましい。また、配列番号1に示される塩基配列と相補的な塩基配列の一部からなるDNAとしては、例えば、配列番号1の塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列を有するDNAと相補的な塩基配列のDNAが好ましい。
また、上記配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNA(配列番号3のDNA)を含む遺伝子として、例えば、配列番号1に示される塩基配列等が好適に用いられる。
Examples of the DNA derived from the order of the organism of the order Ogonori which consists of a part of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and encodes a protein having cyclooxygenase activity using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate include, for example, SEQ ID NO: 1 Of the nucleotide sequences shown, DNA having the 154th to 1842th nucleotide sequence (that is, DNA having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3) is preferable. The DNA comprising a part of the base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is, for example, a base complementary to the DNA having the 154th to 1842th base sequences in the base sequence of SEQ ID NO: 1. Sequence DNA is preferred.
In addition, as a gene containing DNA consisting of the 154th to 1842th base sequences (DNA of SEQ ID NO: 3) among the base sequences shown in SEQ ID NO: 1, for example, the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is preferably used. It is done.

なお、上記「ストリンジェントな条件」とは、少なくとも約90%の同一性、好ましくは少なくとも約95%の同一性、最も好ましくは約97%の同一性が配列間に存在するときのみハイブリダイゼーションが起こることを意味する。   It should be noted that the above “stringent conditions” means that hybridization occurs only when at least about 90% identity, preferably at least about 95% identity, and most preferably about 97% identity exists between sequences. Means what happens.

上記ハイブリダイゼーションは、J. Sambrook et al. Molecular Cloning, A lLaboratory Manual. 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory (1989)に記載されている方法等、従来公知の方法で行うことができる。通常、温度が高いほど、塩濃度が低いほどストリンジェンシーは高くなり(ハイブリダイズし難くなる)、より相同な遺伝子を取得することができる。ハイブリダイゼーションの条件としては、従来公知の条件を好適に用いることができ、特に限定しないが、例えば、42℃、市販のDIG(ジゴキシゲニン)ハイブリダイゼーションバッファー(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)を用いて行うことなどが挙げられる。 The hybridization, J. Sambrook et al. Molecular Cloning, A lLaboratory Manual. 2 nd Ed., Like the method described in Cold Spring Harbor Laboratory (1989), can be performed by a conventionally known method. Usually, the higher the temperature and the lower the salt concentration, the higher the stringency (harder to hybridize), and a more homologous gene can be obtained. As hybridization conditions, conventionally known conditions can be preferably used, and are not particularly limited. For example, a commercially available DIG (digoxigenin) hybridization buffer (Roche Diagnostics) is used. And so on.

本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子は、オゴノリ目生物から取得することができる。
上記「オゴノリ目生物」は、すなわち、海藻オゴノリは、原生生物界、紅色植物門(Rhodophyta)に属し、オゴノリ目、オゴノリ科、オゴノリ属に分類され、オゴノリ目にはオゴノリのほかに、カバノリ、シラモ、ツルシラモが知られている。オゴノリ目生物でプロスタグランジン類の蓄積が報告されている(Bull. of the Jpa. Society of Science Fisheries 50(3), p465-469, 1984)。
The cyclooxygenase gene of the present invention can be obtained from the order of the genus Pleurotus.
The above-mentioned `` Orchidaceae organism '', that is, the seaweed Ogonori belongs to the Protozoic kingdom, Rhodophyta, and is classified as Ogonori, Ogonoriaceae, Ogonori genus, in addition to Ogonori, birch, Shiramo and Tsurusilamo are known. Accumulation of prostaglandins has been reported in organisms of the order of Gogonidae (Bull. Of the Jpa. Society of Science Fisheries 50 (3), p465-469, 1984).

これらの生物からシクロオキシゲナーゼ遺伝子を取得することは現在の技術水準を持ってすれば容易である。例えば、近縁生物の同じ機能を有する酵素をコードする遺伝子は、クロスハイブリダイゼーションすることが一般に知られている。   Obtaining the cyclooxygenase gene from these organisms is easy with the current state of the art. For example, it is generally known that genes encoding enzymes with similar functions in related organisms cross-hybridize.

本発明の遺伝子は、2本鎖DNAのみならず、それを構成するセンス鎖及びアンチセンス鎖と言った各1本鎖DNAやRNAを包含する。アンチセンス鎖は、プローブとして又はアンチセンス化合物として利用できる。DNAには、例えばクローニング若しくは化学合成技術又はそれらの組み合わせで得られるようなcDNAやゲノムDNA等が含まれる。さらに、本発明の遺伝子は、プロモーター領域、非翻訳領域(5’UTRの配列、3’UTRを含むターミネーター配列等)、ベクター配列(例えば、後述するE. coli形質発現組換えベクター配列等の組換え発現ベクター配列)などの配列を含むものであってもよい。   The gene of the present invention includes not only double-stranded DNA but also each single-stranded DNA and RNA called sense strand and antisense strand. The antisense strand can be used as a probe or as an antisense compound. DNA includes, for example, cDNA and genomic DNA obtained by cloning or chemical synthesis techniques, or a combination thereof. Furthermore, the gene of the present invention comprises a promoter region, an untranslated region (a 5′UTR sequence, a terminator sequence including 3′UTR, etc.), a vector sequence (for example, an E. coli expression expression recombinant vector sequence described later, etc.). It may contain a sequence such as a replacement expression vector sequence).

(3)本発明に係るたんぱく質
本発明に係るたんぱく質は、シクロオキシゲナーゼたんぱく質である。
(3) Protein according to the present invention The protein according to the present invention is a cyclooxygenase protein.

[本発明に係るシクロオキシゲナーゼたんぱく質]
本発明に係るシクロオキシゲナーゼたんぱく質は、上述したシクロオキシゲナーゼ活性、すなわちAA又はEPAに対して基質特異性を示し、これらをプロスタグランジン類に変換する作用を有するたんぱく質であればよい。より具体的には、以下に示すたんぱく質が好ましい。好ましくはオゴノリ目生物由来のシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質である。より好ましくはオゴノリ(Gracilaria vermiculophylla) 由来のシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質である。
1.上記(2)に記載した本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子によってコードされるたんぱく質
2.配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質
3.配列番号2に示されるアミノ酸配列の1個〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質
配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質は、オゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)由来のシクロオキシゲナーゼである。
[Cyclooxygenase protein according to the present invention]
The cyclooxygenase protein according to the present invention may be any protein as long as it exhibits substrate specificity for the above-described cyclooxygenase activity, that is, AA or EPA, and has an action of converting these into prostaglandins. More specifically, the following proteins are preferred. Preferably, it is a protein having cyclooxygenase activity derived from the order of the genus Lepidoptera. More preferably, it is a protein having cyclooxygenase activity derived from Gracilaria vermiculophylla.
1. 1. a protein encoded by the cyclooxygenase gene according to the present invention described in (2) above; 2. A protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Cyclooxygenase activity comprising an amino acid sequence in which one to several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted, inserted and / or added, and using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate Protein with Protein The protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a cyclooxygenase derived from Gracilaria vermiculophylla.

上記「1個〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加された」とは、部位特異的突然変異誘発法などの公知の変異たんぱく質作製法により、置換、欠失、挿入、及び/又は付加できる程度の数(通常20個以下、好ましくは10個以下、より好ましくは7個以下、さらに好ましくは5個以下、さらにより好ましくは1〜3個、特に好ましくは1〜2個、最も好ましくは1個程度)のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されることを意味する。   The above "one to several amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added" means substitution, deletion, insertion by a known mutant protein production method such as site-directed mutagenesis. And / or a number that can be added (usually 20 or less, preferably 10 or less, more preferably 7 or less, still more preferably 5 or less, even more preferably 1 to 3, particularly preferably 1 to 2). Or most preferably about 1 amino acid) is substituted, deleted, inserted and / or added.

(4)本発明に係る遺伝子及びたんぱく質の取得方法
本発明に係る遺伝子及びたんぱく質取得方法(生産方法)は特に限定されるものではないが、代表的な方法として次に示す各方法を挙げることができる。
(4) Gene and protein acquisition method according to the present invention The gene and protein acquisition method (production method) according to the present invention is not particularly limited, but typical methods include the following methods. it can.

[遺伝子の取得方法]
本発明の遺伝子を取得する方法も特に限定されるものではないが、例えば、ディファレンシャルスクリーニング(サブトラクションクローニング)を利用する方法を挙げることができる。この方法では、公知の技術に従って、試験管内での直接的ハイブリダイゼーションを繰り返し、目的のcDNA(本発明の遺伝子)を濃縮すればよい。
[Method of obtaining genes]
The method for obtaining the gene of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a method using differential screening (subtraction cloning). In this method, according to a known technique, direct hybridization in a test tube is repeated to concentrate the target cDNA (the gene of the present invention).

上記ディファレンシャルスクリーニングにおける各ステップについては、通常用いられる条件の下で行えばよい。これによって得られたクローンは、制限酵素地図の作製及びその塩基配列決定(シークエンシング)によって、さらに詳しく解析することができる。これらの解析によって、本発明の遺伝子配列を含むDNA断片を取得したか容易に確認することができる。   Each step in the differential screening may be performed under conditions that are normally used. The clone thus obtained can be analyzed in more detail by preparing a restriction enzyme map and determining its nucleotide sequence (sequencing). From these analyses, it can be easily confirmed whether a DNA fragment containing the gene sequence of the present invention has been obtained.

また、本発明の遺伝子を取得する方法として、公知の技術により、本発明の遺伝子を含むDNA断片を単離し、クローニングする方法が挙げられる。例えば、本発明の遺伝子の塩基配列の一部と特異的にハイブリダイズするプローブを調製し、ゲノムDNAライブラリーやcDNAライブラリーをスクリーニングすればよい。このようなプローブとしては、本発明の遺伝子の塩基配列又はその相補配列の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズするプローブであれば、いずれの配列・長さのものを用いてもよい。   Moreover, as a method for obtaining the gene of the present invention, a method of isolating and cloning a DNA fragment containing the gene of the present invention by a known technique can be mentioned. For example, a probe that specifically hybridizes with a part of the base sequence of the gene of the present invention may be prepared and a genomic DNA library or cDNA library may be screened. As such a probe, any probe of any sequence / length may be used as long as it specifically hybridizes to at least part of the base sequence of the gene of the present invention or its complementary sequence.

また、例えば、上記プローブの配列を、上述したオゴノリ目生物間で良好に保存されている領域の中から選択し、他のオゴノリ目生物のゲノムDNA(又はcDNA)ライブラリーをスクリーニングすれば、上記たんぱく質と同様の機能を有する相同分子又は類縁分子をコードする遺伝子を単離しクローニングできる。   Further, for example, if the sequence of the probe is selected from among the regions that are well conserved among the above-mentioned organisms, and a genomic DNA (or cDNA) library of other organisms is screened, A gene encoding a homologous molecule or a similar molecule having a function similar to that of a protein can be isolated and cloned.

あるいは、本発明の遺伝子を取得する方法として、PCR等の増幅手段を用いる方法を挙げることができる。例えば、本発明の遺伝子のcDNA配列のうち、5’側及び3’側の配列(又はその相補配列)の中からそれぞれプライマーを調製し、これらプライマーを用いてゲノムDNA(又はcDNA)等を鋳型にしてPCR等を行い、両プライマー間に挟まれるDNA領域を増幅することで、本発明の遺伝子を含むDNA断片を大量に取得できる。PCR、プライマーの調製等の操作は、公知の遺伝子工学的手法(遺伝子操作技術)により、行うことができる。また、本発明の遺伝子は、DNA合成機によって合成することもできる。   Alternatively, as a method for obtaining the gene of the present invention, a method using amplification means such as PCR can be mentioned. For example, among the cDNA sequences of the gene of the present invention, primers are prepared from the 5 ′ side and 3 ′ side sequences (or their complementary sequences), and genomic DNA (or cDNA) is used as a template using these primers. By performing PCR or the like and amplifying the DNA region sandwiched between both primers, a large amount of DNA fragments containing the gene of the present invention can be obtained. Operations such as PCR and primer preparation can be performed by a known genetic engineering technique (gene manipulation technique). The gene of the present invention can also be synthesized by a DNA synthesizer.

上記方法により得られた遺伝子によりコードされるたんぱく質がシクロオキシゲナーゼ活性を有することは、例えば、E. coli、酵母等に該遺伝子を導入してたんぱく質を生産させ、調製したたんぱく質画分を用いて、それらの酵素活性in vitroで分析することにより確かめることができる。
シクロオキシゲナーゼ活性の測定は、通常、Hashimoto et al,J. Biol. Chem.254,829−836,(1979)に記載の方法に従って行うことができる。
The protein encoded by the gene obtained by the above method has cyclooxygenase activity.For example, the protein is produced by introducing the gene into E. coli, yeast, etc., and using the prepared protein fraction, The enzyme activity of can be confirmed by in vitro analysis.
Cyclooxygenase activity is usually measured by Hashimoto et al, J. MoI. Biol. Chem. 254, 829-836, (1979).

[たんぱく質の取得方法]
本発明のたんぱく質を取得する方法(生産方法)は、上述したように特に限定されるものではないが、まず、本発明のたんぱく質を発現するE. coli等の微生物、植物から該たんぱく質を単離精製する方法を挙げることができる。精製方法も特に限定されるものではなく、公知の方法でE. coli形質転換体等から抽出液を調製し、この抽出液を公知の方法、例えばカラム等を用いて精製すればよい。
[Protein acquisition method]
The method (production method) for obtaining the protein of the present invention is not particularly limited as described above. First, the protein is isolated from microorganisms such as E. coli and plants that express the protein of the present invention. A purification method can be mentioned. The purification method is not particularly limited, and an extract is prepared from an E. coli transformant or the like by a known method, and the extract may be purified using a known method such as a column.

また、本発明のたんぱく質を取得する方法として、遺伝子組換え技術等を用いる方法も挙げられる。この場合、例えば、本発明の遺伝子を組換えベクターなどに組み込んだ後、公知の方法により発現可能に宿主細胞に導入し、得られる形質転換細胞(形質転換体)を培養して、該細胞内で翻訳されて得られる上記たんぱく質を精製するという方法などを採用することができる。宿主細胞は、植物、微生物、動物のいずれの細胞でもよい。   Moreover, as a method for obtaining the protein of the present invention, a method using a gene recombination technique or the like can also be mentioned. In this case, for example, after the gene of the present invention is incorporated into a recombinant vector or the like, it is introduced into a host cell so that it can be expressed by a known method, and the resulting transformed cell (transformant) is cultured. For example, a method of purifying the above-mentioned protein obtained by translation in step 1 can be employed. The host cell may be a plant, microorganism, or animal cell.

なお、このように本発明のたんぱく質を取得する目的で、宿主細胞として、例えば、E. coliに外来遺伝子を導入する場合、外来遺伝子の発現のためE. coli内で機能するプロモーターを組み入れたE. coli形質発現ベクターは様々なものが存在するので、目的に応じたものを選択すればよい。宿主細胞内で産生されたたんぱく質を精製する方法は、用いた宿主、たんぱく質の性質によって異なるが、該宿主細胞又はその培養上清から、当業者に公知の方法により精製し、たんぱく質を回収することが可能である。例えば、タグの利用等によって比較的容易に目的のたんぱく質を精製することが可能である。   For the purpose of obtaining the protein of the present invention, for example, when a foreign gene is introduced into E. coli as a host cell, an E into which a promoter that functions in E. coli is incorporated for the expression of the foreign gene. Since there are various E. coli expression vectors, it is sufficient to select one according to the purpose. The method for purifying the protein produced in the host cell differs depending on the host used and the nature of the protein, but the protein is recovered from the host cell or its culture supernatant by a method known to those skilled in the art. Is possible. For example, the target protein can be purified relatively easily by using tags or the like.

変異たんぱく質を作製する方法についても、特に限定されるものでない。例えば、部位特異的突然変異誘発法(Hashimoto et al. Gene 152, 271-275(1995)、PCR法を利用して塩基配列に点変異を導入し変異たんぱく質を作製する方法、あるいはトランスポゾンの挿入による突然変異株作製法などの周知の変異たんぱく質作製法を用いることができる。変異たんぱく質の作製には市販のキットを利用しても良い。   The method for producing the mutant protein is not particularly limited. For example, site-directed mutagenesis (Hashimoto et al. Gene 152, 271-275 (1995), a method of introducing a point mutation into a nucleotide sequence using PCR method, or creating a mutant protein, or by inserting a transposon A well-known mutant protein production method such as a mutant strain production method can be used, and a commercially available kit may be used for the production of the mutant protein.

本発明のたんぱく質の取得方法は上述の方法に限定されることはなく、例えば、化学合成されたものであってもよい。例えば、無細胞系のたんぱく質合成液を利用して本発明の遺伝子から本発明のたんぱく質を合成してもよい。また、Peptide Synthesis, Interscience, New York, 1966 ; The Proteins, Vol 2, Academic Press Inc., New York, 1976; ペプチド合成、丸善(株)、1975;ペプチド合成の基礎と実験、丸善(株)1985;医薬品の開発 続 第14巻・ペプチド合成、広川書店、1991などに記載されているペプチド合成方法によって合成することもできる。
たんぱく質がシクロオキシゲナーゼ活性を有することは、上述した方法で該活性を測定することにより確認できる。
The method for obtaining the protein of the present invention is not limited to the method described above, and may be, for example, chemically synthesized. For example, the protein of the present invention may be synthesized from the gene of the present invention using a cell-free protein synthesis solution. Peptide Synthesis, Interscience, New York, 1966; The Proteins, Vol 2, Academic Press Inc., New York, 1976; Peptide Synthesis, Maruzen Co., Ltd., 1975; Fundamentals and Experiments of Peptide Synthesis, Maruzen Co., Ltd. 1985 Development of pharmaceuticals Continued Vol. 14, peptide synthesis, Hirokawa Shoten, 1991, etc., can also be synthesized by peptide synthesis methods.
It can be confirmed that the protein has cyclooxygenase activity by measuring the activity by the method described above.

(5)本発明に係る遺伝子及びたんぱく質の利用方法(有用性、プロスタグランジン類生産性)
(5−1)組換え発現ベクター
本発明の遺伝子を含む組換え発現ベクターも、本発明に包含される。
本発明の組換え発現ベクターは、例えば、前述した本発明に係るたんぱく質(シクロオキシゲナーゼたんぱく質)を宿主細胞に生産させるため、又は、後述するプロスタグランジン類生産能が高められた形質転換体、プロスタグランジン類生産能を獲得した形質転換体、及びプロスタグランジン類の細胞内組成が改変された形質転換体の作出のため等に好適に使用され得るものである。
(5) Gene and protein utilization method according to the present invention (usefulness, prostaglandin productivity)
(5-1) Recombinant Expression Vector A recombinant expression vector containing the gene of the present invention is also encompassed by the present invention.
The recombinant expression vector of the present invention is, for example, a transformant, prostagland, for producing the above-described protein (cyclooxygenase protein) according to the present invention in a host cell or having increased prostaglandin production ability described later. It can be suitably used for the production of a transformant that has acquired the ability to produce gins and a transformant in which the intracellular composition of prostaglandins is modified.

本発明に係る組換え発現ベクターは、前記(2)に記載した本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子を含むものであれば、特に限定されるものではない。例えば、本発明に係る遺伝子のcDNAが挿入された組換え発現ベクターが挙げられる。本発明の組換え発現ベクターは、本発明に係る遺伝子を宿主細胞中で発現させるために、さらに、該遺伝子の発現に必要なプロモーター等の調節配列を含むことが好ましい。本発明の組換え発現ベクターの作製方法は、公知の方法を用いて行えばよい。   The recombinant expression vector according to the present invention is not particularly limited as long as it contains the cyclooxygenase gene according to the present invention described in (2) above. For example, a recombinant expression vector into which the cDNA of the gene according to the present invention is inserted can be mentioned. The recombinant expression vector of the present invention preferably further contains regulatory sequences such as a promoter necessary for the expression of the gene in order to express the gene according to the present invention in a host cell. The method for producing the recombinant expression vector of the present invention may be performed using a known method.

本発明に係る遺伝子を含む組換え発現ベクターは、通常、基礎となるベクター(pET、以下の説明では、便宜上、基礎ベクターと称する)のマルチクローニングサイトに本発明に係る遺伝子、プロモーター及びターミネーター等を組み込んで構築すればよい。   The recombinant expression vector containing the gene according to the present invention usually contains the gene, promoter, terminator and the like according to the present invention at the multicloning site of the underlying vector (pET, for convenience in the following description, referred to as the basic vector). What is necessary is just to build and build.

基礎ベクターの具体的な種類は特に限定されるものではなく、宿主細胞中で形質発現可能なベクターを適宜選択すればよい。ここで、上記基礎ベクターとしては、プラスミド、ファージ、又はコスミドなどを用いることができるが特に限定されるものではない。すなわち、宿主細胞の種類に応じて、確実に遺伝子を発現させるために適宜プロモーター配列等を選択し、これと本発明の遺伝子を各種プラスミド等の基礎ベクターに組み込んだものを組換え発現ベクターとして用いればよい。   The specific type of the basic vector is not particularly limited, and a vector that can be expressed in the host cell may be appropriately selected. Here, plasmids, phages, cosmids, and the like can be used as the basic vector, but are not particularly limited. That is, according to the type of host cell, a promoter sequence or the like is appropriately selected in order to reliably express the gene, and a gene obtained by incorporating this and the gene of the present invention into a basic vector such as various plasmids can be used as a recombinant expression vector. That's fine.

上記宿主細胞として、植物、ヒトを除く動物、昆虫、E. coli等の細菌、酵母(出芽酵母Saccharomyces cerevisiae、分裂酵母Schizosaccharomyces pombe)、線虫(Caenorhabditis elegans)、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)の卵母細胞等の細胞を挙げることができるが、特に限定されるものではない。細菌としては、E. coliが好ましい。中でも、本発明に係るたんぱく質を調製するための宿主細胞は、植物、E. coli、酵母等が好ましく、植物、E. coli等がより好ましく、E. coliがさらに好ましい。   Examples of the host cells include plants, animals other than humans, insects, bacteria such as E. coli, yeast (budding yeast Saccharomyces cerevisiae, fission yeast Schizosaccharomyces pombe), nematodes (Caenorhabditis elegans), and Xenopus laevis oocytes A cell such as a cell can be mentioned, but is not particularly limited. As a bacterium, E. coli is preferable. Among them, the host cell for preparing the protein according to the present invention is preferably a plant, E. coli, yeast or the like, more preferably a plant, E. coli or the like, and even more preferably E. coli.

E. coliとしては、例えば、E.coli B株由来のE. coli BL21(DE3)等が好ましい。   As E. coli, for example, E. coli BL21 (DE3) derived from E. coli B strain is preferable.

本発明の組換え発現ベクターの好ましい態様の1つは、本発明の遺伝子をE. coli細胞内で発現できるE. coli形質発現組換えベクターである。前記組換え発現ベクター(E. coli形質発現組換えベクター)をE. coliに導入してE. coli形質転換体(E. coli形質発現体)を作出する、又はE. coliのAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類組成を改変する場合、基礎ベクターとして、後述するE. coli用ベクターを用いることが好ましい。   One of the preferred embodiments of the recombinant expression vector of the present invention is an E. coli expression recombinant vector capable of expressing the gene of the present invention in E. coli cells. The recombinant expression vector (E. coli expression expression recombinant vector) is introduced into E. coli to produce an E. coli transformant (E. coli expression body), or E. coli AA or EPA is When modifying the composition of prostaglandins used as a substrate, it is preferable to use a vector for E. coli described later as a basic vector.

E. coli形質発現組換えベクターの作製に用いられる基礎ベクターとして、pET等のE. coli用ベクターが好適である。また、E. coli細胞内で恒常的に遺伝子を発現させるプロモーター例えば、rrnプロモーターを有するベクターや、外的な刺激IPTGで誘導的に活性化されるプロモーターを有するベクターを用いることができる。   A vector for E. coli such as pET is suitable as a basic vector used for the production of a recombinant vector expressing E. coli expression. In addition, a promoter that constantly expresses a gene in an E. coli cell, for example, a vector having an rrn promoter or a vector having a promoter inducibly activated by an external stimulating IPTG can be used.

組換え発現ベクターに含まれる、上述した本発明に係る遺伝子をE. coli細胞中で発現させるためのプロモーターとしては、E. coli細胞中で発現できるものであればいずれを用いてもよい。例えば、T7プロモーター等が好ましい。さらに、tacプロモーター等のように、人為的に設計改変されたプロモーターを用いてもよい。また、E. coliの遺伝子由来の種々のプロモーターを利用することもできる。中でも、導入した遺伝子がE. coliにおいて恒常的に発現することが好ましいことから、構成的プロモーターを用いることが好ましく、rrn プロモーター等がより好ましい。
ターミネーターとしては、適宜選択することができるが、例えば、tT7ターミネーター等が挙げられる。
Any promoter that can be expressed in E. coli cells may be used as a promoter for expressing the above-described gene according to the present invention contained in the recombinant expression vector in E. coli cells. For example, the T7 promoter is preferable. Furthermore, an artificially designed and modified promoter such as a tac promoter may be used. Various promoters derived from E. coli genes can also be used. Among them, since it is preferable that the introduced gene is constantly expressed in E. coli, a constitutive promoter is preferably used, and an rrn promoter or the like is more preferable.
The terminator can be appropriately selected, and examples thereof include a tT7 terminator.

本発明の組換え発現ベクターを酵母に導入して形質転換体を作出する、又は酵母によりAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類を生産する場合、基礎ベクターとして、pPICZAベクター等を用いることが好ましい。上述した本発明に係る遺伝子を酵母細胞中で発現させるためのプロモーターとしては、酵母中で発現できるものであればいずれを用いてもよい。例えばpAOX1プロモーター等が好ましい。
ターミネーターとしては、適宜選択することができるが、例えば、tAOX1ターミネーター等が挙げられる。
When the recombinant expression vector of the present invention is introduced into yeast to produce a transformant, or prostaglandins using AA or EPA as a substrate are produced by yeast, a pPICZA vector or the like may be used as a basic vector. preferable. Any promoter may be used as long as it can be expressed in yeast as a promoter for expressing the gene of the present invention described above in yeast cells. For example, the pAOX1 promoter is preferable.
The terminator can be appropriately selected, and examples thereof include a tAOX1 terminator.

例えば、本発明の組換え発現ベクターを植物に導入して植物形質転換体を作出する、又は植物細胞によりAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類を生産する場合、基礎ベクターとして、後述する植物細胞用ベクターを用いることが好ましい。   For example, when the recombinant expression vector of the present invention is introduced into a plant to produce a plant transformant, or when prostaglandins using AA or EPA as a substrate are produced by plant cells, the plant described later as a basic vector It is preferable to use a cell vector.

植物の形質転換に用いられる組換え発現ベクターは、該植物細胞内で挿入遺伝子を発現させることが可能なものあれば特に限定されない。組換え発現ベクターの作製に用いられる基礎ベクターとして、例えばpUC18、pUC19等のpUC系プラスミド;pBI221等の植物宿主細胞用プラスミドDNA、又は、pWTT23132(DNAP社製)、Gateway(Invitrogen社製)等のバイナリーベクター、PCS31ベクター(葉緑体用)等の植物細胞用ベクターが好適である。また、上述したような、植物細胞内で恒常的に遺伝子を発現させるプロモーター(例えば、上述したカリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター)を有する組換え発現ベクターや、外的な刺激により誘導的に活性化されるプロモーターを有する組換え発現ベクターを用いることができる。なお、組換え発現ベクターが導入される植物細胞には、種々の形態の植物細胞、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどが含まれる。本発明の遺伝子は、組換え発現ベクターにより、植物細胞中の葉緑体等の核以外の細胞内小器官に導入されてもよい。   The recombinant expression vector used for plant transformation is not particularly limited as long as it can express the inserted gene in the plant cell. Examples of basic vectors used for the production of recombinant expression vectors include pUC plasmids such as pUC18 and pUC19; plasmid DNA for plant host cells such as pBI221, or pWTT23132 (manufactured by DNAP), Gateway (manufactured by Invitrogen), and the like. Plant cell vectors such as binary vectors and PCS31 vectors (for chloroplasts) are preferred. In addition, as described above, a recombinant expression vector having a promoter that constantly expresses a gene in a plant cell (for example, the 35S promoter of the cauliflower mosaic virus described above) or an inducibly activated by an external stimulus. A recombinant expression vector having a promoter can be used. The plant cells into which the recombinant expression vector is introduced include various types of plant cells, such as suspension culture cells, protoplasts, leaf sections, and callus. The gene of the present invention may be introduced into intracellular organelles other than the nucleus such as chloroplasts in plant cells by a recombinant expression vector.

組換え発現ベクターに含まれる、上述した本発明に係る遺伝子を植物細胞中で発現させるためのプロモーターとしては、植物細胞中で発現できるものであればいずれを用いてもよい。例えばカリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター、rd29A遺伝子プロモーター又はrbcSプロモーター等の植物由来のプロモーター;或いはカリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーターのエンハンサー配列をアグロバクテリウム由来のマンノピン合成酵素プロモーター配列の5’側に付加したmac−1プロモーター等のような構成的プロモーター等が好ましい。さらに、tacプロモーター等のように、人為的に設計改変されたプロモーターを用いてもよい。また、植物の遺伝子由来の種々のプロモーターを利用することもできる。中でも、導入したシクロオキシゲナーゼたんぱく質をコードする遺伝子が植物において恒常的に発現することが好ましいことから、構成的プロモーターを用いることが好ましく、カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター等がより好ましい。
ターミネーターは、適宜選択することができるが、例えば、AG7ターミネーター、NOSターミネーター、35Sターミネーター、rps16ターミネーター、CaMV35Sターミネーター等が挙げられる。
Any promoter may be used as long as it can be expressed in plant cells as a promoter for expressing the gene according to the present invention contained in the recombinant expression vector in plant cells. For example, a plant-derived promoter such as a cauliflower mosaic virus 35S promoter, rd29A gene promoter or rbcS promoter; or a cauliflower mosaic virus 35S promoter enhancer sequence added to the 5 ′ side of an Agrobacterium-derived mannopine synthase promoter sequence. A constitutive promoter such as -1 promoter is preferred. Furthermore, an artificially designed and modified promoter such as a tac promoter may be used. Various promoters derived from plant genes can also be used. Among them, a constitutive promoter is preferably used because the gene encoding the introduced cyclooxygenase protein is constitutively expressed in plants, and the cauliflower mosaic virus 35S promoter and the like are more preferable.
The terminator can be appropriately selected. Examples thereof include AG7 terminator, NOS terminator, 35S terminator, rps16 terminator, CaMV35S terminator and the like.

本発明の遺伝子が宿主細胞に導入されたか否か、さらに、宿主細胞中で確実に発現しているか否かを確認するために、各種マーカーを用いてもよい。マーカーは、特に限定されず、自体公知のものを用いてよい。例えば、宿主細胞中で欠失している遺伝子をマーカーとして用い、このマーカーと本発明の遺伝子とを含むプラスミド等を発現ベクターとして宿主細胞に導入する。これによってマーカー遺伝子の発現から本発明の遺伝子の導入を確認することができる。このようなマーカー遺伝子として、例えば、各種の薬剤耐性遺伝子、植物の栄養要求性を相補する遺伝子等が挙げられる。より具体的には、例えば、ハイグロマイシン、ネオマイシン耐性遺伝子(G418耐性)、クロラムフェニコール耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子又は除草剤クロルスルフロン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子等が挙げられる。あるいは、本発明のたんぱく質を融合たんぱく質として発現させてもよく、例えば、オワンクラゲ由来の緑色蛍光たんぱく質GFP(Green Fluorescent Protein)をマーカーとして用い、本発明のたんぱく質をGFP融合たんぱく質として発現させてもよい。例えば、宿主細胞が植物細胞の場合には、マーカーは、ハイグロマイシン耐性遺伝子が好ましい。宿主細胞がE. coliの場合には、アンピシリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子等が好ましい。また、該マーカー遺伝子の上流及び下流には、該遺伝子を認識するためのプロモーター及びターミネーターを有することが好ましい。   In order to confirm whether or not the gene of the present invention has been introduced into the host cell, and whether or not it is reliably expressed in the host cell, various markers may be used. The marker is not particularly limited, and a marker known per se may be used. For example, a gene deleted in the host cell is used as a marker, and a plasmid containing this marker and the gene of the present invention is introduced into the host cell as an expression vector. Thus, the introduction of the gene of the present invention can be confirmed from the expression of the marker gene. Examples of such marker genes include various drug resistance genes and genes that complement plant auxotrophy. More specifically, examples include hygromycin, neomycin resistance gene (G418 resistance), chloramphenicol resistance gene, kanamycin resistance gene, tetracycline resistance gene or herbicide chlorsulfuron resistance gene, spectinomycin resistance gene and the like. It is done. Alternatively, the protein of the present invention may be expressed as a fusion protein. For example, the protein of the present invention may be expressed as a GFP fusion protein using the green fluorescent protein (GFP) derived from Aequorea jellyfish as a marker. For example, when the host cell is a plant cell, the marker is preferably a hygromycin resistance gene. When the host cell is E. coli, an ampicillin resistance gene, a kanamycin resistance gene and the like are preferable. Moreover, it is preferable to have a promoter and a terminator for recognizing the gene upstream and downstream of the marker gene.

(5−2)形質転換体
本発明に係る形質転換体は、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子が導入された形質転換体であれば、特に限定されるものではない。好ましくは、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子が宿主細胞に発現可能に導入されてなる形質転換体である。このような形質転換体は、本発明に係るたんぱく質(シクロオキシゲナーゼたんぱく質)を生産(発現)することができるものである。本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子が宿主細胞に発現可能に導入されてなる形質転換体は、通常、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産能が高められた又は該プロスタグランジン類生産能を獲得した形質転換体である。本発明の形質転換体は、形質転換前と比較して、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の細胞内含有量が増加した形質転換体であることが好ましい。
(5-2) Transformant The transformant according to the present invention is not particularly limited as long as it is a transformant into which the cyclooxygenase gene of the present invention described in (2) is introduced. Preferably, it is a transformant in which the cyclooxygenase gene of the present invention described in (2) above is introduced into a host cell so that it can be expressed. Such a transformant is capable of producing (expressing) the protein (cyclooxygenase protein) according to the present invention. A transformant in which the cyclooxygenase gene of the present invention is introduced into a host cell so that it can be expressed is usually enhanced in the ability to produce prostaglandins using AA or EPA as a substrate, or obtains the ability to produce the prostaglandins. Transformant. The transformant of the present invention is preferably a transformant in which the intracellular content of prostaglandins using AA or EPA as a substrate is increased as compared with that before transformation.

ここで「遺伝子が宿主細胞に発現可能に導入された」とは、公知の遺伝子工学的手法(遺伝子操作技術)により、遺伝子が、対象細胞(例えば、E. coli、酵母、植物細胞等)内に発現可能に導入されることを意味する。   Here, “a gene has been introduced into a host cell so that it can be expressed” means that the gene is transferred into the target cell (eg, E. coli, yeast, plant cell, etc.) by a known genetic engineering technique (gene manipulation technique). It is introduced so that it can be expressed.

本発明の形質転換体の作製方法(生産方法)は特に限定されるものではないが、例えば、上述した本発明の組換え発現ベクターを宿主細胞に導入して形質転換する方法が好適である。   The production method (production method) of the transformant of the present invention is not particularly limited. For example, a method of transforming by introducing the above-described recombinant expression vector of the present invention into a host cell is suitable.

上記宿主細胞としては、上述した植物、ヒトを除く動物、昆虫、E. coli等の細菌、酵母(出芽酵母Saccharomyces cerevisiae、分裂酵母Schizosaccharomyces pombe)、線虫(Caenorhabditis elegans)、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)の卵母細胞等の細胞を挙げることができるが、特に限定されるものではない。細菌としては、E. coliが好ましい。   Examples of the host cell include the above-mentioned plants, animals other than humans, insects, bacteria such as E. coli, yeasts (budding yeast Saccharomyces cerevisiae, fission yeast Schizosaccharomyces pombe), nematodes (Caenorhabditis elegans), Xenopus laevis Examples of such cells include, but are not limited to, oocytes. As a bacterium, E. coli is preferable.

本発明の組換え発現ベクターを宿主細胞に導入して、形質転換体、好ましくはAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産能が高められた又は該プロスタグランジン類生産能を獲得した形質転換体を作出する場合、宿主細胞としては微生物又は植物細胞が好ましい。より好ましい宿主細胞は、植物、E. coli、酵母等であり、さらに好ましくは、植物、E. coli等であり、E. coliが特に好ましい。例えば、本発明の組換え発現ベクターを宿主細胞に導入して、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の細胞内組成が改変された形質転換体を作出する場合、宿主細胞としては、植物細胞が好ましい。   Transformants obtained by introducing the recombinant expression vector of the present invention into a host cell and having enhanced the ability to produce prostaglandins using the transformant, preferably AA or EPA as a substrate, or have obtained the ability to produce the prostaglandins. When producing a transformant, the host cell is preferably a microorganism or a plant cell. More preferred host cells are plants, E. coli, yeast, etc., more preferably plants, E. coli, etc., with E. coli being particularly preferred. For example, when the recombinant expression vector of the present invention is introduced into a host cell to produce a transformant in which the intracellular composition of prostaglandins using AA or EPA as a substrate is modified, the host cell may be a plant Cells are preferred.

宿主細胞として用いられる植物の細胞としては、細胞内でAA及び/又はEPAを生合成できるものが好ましく、例えば、藻類、ヒメツリガネゴケ、ゼニゴケ目生物等の細胞が好ましく、ゼニゴケ科生物がより好ましい。AA及びEPAを生合成できない植物であっても、AA及び/又はEPAの生合成に関する遺伝子を導入することにより、本発明における宿主細胞として好適に用いることができる。AA及び/又はEPAの生合成に関する遺伝子及びそれを植物細胞に導入する方法は、例えば特開2011−000123号公報、特開2010−279387号公報、国際公開WO2005/061713号等に記載されている。上記本発明の遺伝子を含む組換え発現ベクターを植物細胞に導入して、植物形質転換体、好ましくはプロスタグランジン類組成が改変された植物形質転換体を作出する場合、植物としてはゼニゴケ目生物が好ましく、中でも、ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)が好ましい。
上記「ゼニゴケ目生物」とは、(Marchantia polymorpha)に限定されるものでなく、ゼニゴケ亜綱ゼニゴケ目(Marchantiales)に属する生物が含まれる。ゼニゴケ亜綱ゼニゴケ目(Marchantiales)に属する生物としては、例えば、ハマグリゼニゴケ科、ミカズキゼニゴケ科、ジャゴケ科、アズマゼニゴケ科、ジンガサゴケ科、ジンチョウゴケ科、ヤワラゼニゴケ科、ウキゴケ科、ゼニゴケ科等の植物が挙げられる。
ここで「植物形質転換体」とは、植物の細胞、組織、器官のみならず、植物個体(植物体)を含む意味である。
Plant cells that can be used as host cells are preferably those capable of biosynthesizing AA and / or EPA in the cells. For example, cells such as algae, Physcomitrella patens and genus Coleoptera are preferred, and organisms belonging to the family Asteraceae are more preferred. Even a plant that cannot biosynthesize AA and EPA can be suitably used as a host cell in the present invention by introducing a gene related to AA and / or EPA biosynthesis. Genes relating to the biosynthesis of AA and / or EPA and methods for introducing them into plant cells are described in, for example, JP2011-000123A, JP2010-279387A, International Publication WO2005 / 061713, and the like. . When a recombinant expression vector containing the gene of the present invention is introduced into a plant cell to produce a plant transformant, preferably a plant transformant having a modified prostaglandin composition, Of these, among others, Marchantia polymorpha is preferable.
The above-mentioned “Amanitaceae organisms” are not limited to (Marchantia polymorpha), but include organisms belonging to the Amanitaceae (Marchantales). Examples of organisms belonging to the order of the genus Mantiantiaceae (Marchantiales) include plants such as the clam sphagnum family, sphagnum genus department, jago department, azuma genus department, genus moss department, genus moss department, genus genus department, genus department, etc. Can be mentioned.
Here, the “plant transformant” means not only plant cells, tissues and organs but also individual plants (plants).

本発明の植物形質転換体によりAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類を生産する場合、宿主である植物は、ゼニゴケ目生物が好ましい。中でも、ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)がより好ましい。   In the case of producing prostaglandins using AA or EPA as a substrate by the plant transformant of the present invention, the host plant is preferably a genus Pleurotus. Among them, Zenigoke (Marchantia polymorpha) is more preferable.

本発明の形質転換体の作製において、組換え発現ベクターを宿主細胞に導入する方法、すなわち形質転換方法は、公知の方法を利用すればよく、宿主により適宜選択すればよい。例えば、電気穿孔法、リン酸カルシウム法、リポソーム法、DEAEデキストラン法、アグロバクテリウム法、パーティクルガン法等の従来公知の方法を好適に用いることができる。また、例えば、本発明のたんぱく質を昆虫で転移発現させる場合には、バキュロウィルスを用いた発現系を採用することができる。   In producing the transformant of the present invention, a method for introducing a recombinant expression vector into a host cell, that is, a transformation method may be a known method, and may be appropriately selected depending on the host. For example, conventionally known methods such as an electroporation method, a calcium phosphate method, a liposome method, a DEAE dextran method, an Agrobacterium method, and a particle gun method can be suitably used. In addition, for example, when the protein of the present invention is transferred and expressed in insects, an expression system using baculovirus can be employed.

例えば、本発明の形質転換体によりAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類を生産する場合、宿主細胞は、微生物、植物等が好ましい。中でも、微生物としては、E. coliがより好ましい。
本発明の形質転換体の好ましい態様の1つは、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子をE. coliに導入して作製されるE. coli形質転換体である。このような、本発明の遺伝子をE. coliに導入してなるE. coli形質転換体は、後述するようにAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の生産に好適に用いることができるものである。ここで「形質転換体」とは、E. coli細胞である。本発明の遺伝子が導入されてなるE. coli形質転換体によって生産されるプロスタグランジン類はE. coliの細胞外に分泌及び細胞内に蓄積されてもよい。
For example, when producing prostaglandins using AA or EPA as a substrate by the transformant of the present invention, the host cell is preferably a microorganism, a plant, or the like. Among these, E. coli is more preferable as the microorganism.
One of the preferred embodiments of the transformant of the present invention is an E. coli transformant produced by introducing the cyclooxygenase gene of the present invention described in (2) above into E. coli. Such an E. coli transformant obtained by introducing the gene of the present invention into E. coli can be suitably used for the production of prostaglandins using AA or EPA as a substrate as described later. It is. Here, the “transformant” is an E. coli cell. Prostaglandins produced by an E. coli transformant into which the gene of the present invention has been introduced may be secreted outside the E. coli and accumulated in the cell.

本発明に係る形質転換体として、本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子がE. coliに発現可能に導入されてなる、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産能が高められた又は該プロスタグランジン類生産能を獲得したE. coli形質転換体がより好ましい。このような形質転換体は、プロスタグランジン類の生産により好適に用いることができるものである。このようなプロスタグランジン類生産能が高められた又は該プロスタグランジン類生産能を獲得したE. coli形質転換体は、例えば、本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子を(好ましくは上述したE. coli形質発現組換えベクターを用いて)E. coliに発現可能に導入することによって作出することができる。プロスタグランジン類生産能が高められたとは、本発明の遺伝子による形質転換前と比べて、プロスタグランジン類生産能が高いことを意味する。   As a transformant according to the present invention, the cyclosoxygenase gene according to the present invention is introduced into E. coli so that it can be expressed, the prostaglandins producing ability using AA or EPA as a substrate is enhanced, or the prostaglandins More preferred is an E. coli transformant that has acquired a similar productivity. Such a transformant can be suitably used for production of prostaglandins. Such an E. coli transformant with increased prostaglandin-producing ability or acquired prostaglandin-producing ability can be obtained, for example, by using the cyclooxygenase gene according to the present invention (preferably the E. coli trait described above). It can be produced by introducing an expression vector into E. coli (using an expression recombinant vector). That the prostaglandin production ability is enhanced means that the prostaglandin production ability is higher than that before the transformation with the gene of the present invention.

E. coli形質発現組換えベクターをE. coliに導入する方法、すなわちE. coli形質発現方法は上述したように特に限定されるものではなく、E. coliの種類に応じて適宜選択すればよい。従来のE. coli形質転換法の他に、ポリエチレングリコール(PEG−リン酸カルシウム)法、電気穿孔法(エレクトロポレーション法)(例えば、Heiei,Y.ら、Plant J.,6,271-282,1994、Takaiwa,F.ら、Plant Sci.111,39-49,1995. Axelos, M.らPlant Physiol. Biochem. 30,123-128,1992.)など、当業者に公知の種々の方法を用いることができる。   The method for introducing an E. coli expression recombinant vector into E. coli, that is, the E. coli expression method is not particularly limited as described above, and may be appropriately selected according to the type of E. coli. . In addition to the conventional E. coli transformation method, polyethylene glycol (PEG-calcium phosphate) method, electroporation method (electroporation method) (for example, Heiei, Y. et al., Plant J., 6,271-282, 1994, Takaiwa) F. et al., Plant Sci. 111, 39-49, 1995. Axelos, M. et al. Plant Physiol. Biochem. 30, 123-128, 1992), etc., can be used.

上記方法により作製したE. coli形質転換体は、導入されたシクロオキシゲナーゼ遺伝子を発現できるものであるが、該遺伝子を効率的に発現させるために、IPTG等を添加して遺伝子を誘導発現させることが好ましい。例えば、後述するようにE. coli形質転換体を用いてプロスタグランジン類を製造する場合には、AA及び/又はEPA存在下での培養の前に、例えば、培地にIPTGを添加することが好ましい。IPTGは、培地中に通常0.05〜0.2mM程度添加することが好ましい。IPTG添加後、通常約15〜30℃、好ましくは約20〜25℃で2〜24時間程度培養することにより、導入したシクロオキシゲナーゼ遺伝子が効率的に発現する。   The E. coli transformant produced by the above method is capable of expressing the introduced cyclooxygenase gene, but in order to efficiently express the gene, it is possible to induce expression of the gene by adding IPTG or the like. preferable. For example, when prostaglandins are produced using E. coli transformants as described later, for example, IPTG may be added to the medium before culturing in the presence of AA and / or EPA. preferable. It is preferable that IPTG is usually added to the medium in an amount of about 0.05 to 0.2 mM. After the addition of IPTG, the introduced cyclooxygenase gene is efficiently expressed by culturing usually at about 15 to 30 ° C., preferably about 20 to 25 ° C. for about 2 to 24 hours.

本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子が酵母に発現可能に導入されてなる、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産能が高められた又は該プロスタグランジン類生産能を獲得した酵母形質転換体も、本発明の好ましい態様の1つである。   A yeast transformant in which the cyclooxygenase gene according to the present invention is introduced into yeast so that the prostaglandins can be produced using AA or EPA as a substrate, or the prostaglandins can be produced is also obtained. This is one of the preferred embodiments of the present invention.

本発明の形質転換体の別の好ましい態様の1つは、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子を植物細胞に導入して作製される植物形質転換体である。好ましくは、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産能が高められた又は該プロスタグランジン類生産能を獲得した、及び/又は該プロスタグランジン類の細胞内組成が改変された植物形質転換体である。このような植物形質転換体も、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の生産に好適に用いることができるものである。このような植物形質転換体は、例えば、本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子を植物に発現可能に導入することによって作出することができる。また、このような植物形質転換体と同一の性質を有する該植物形質転換体の子孫となる植物形質転換体、又は該植物形質転換体の組織も、本発明の好ましい態様の1つである。   Another preferred embodiment of the transformant of the present invention is a plant transformant produced by introducing the cyclooxygenase gene of the present invention described in (2) above into a plant cell. Preferably, a plant trait in which prostaglandin production ability using AA or EPA as a substrate is enhanced or the prostaglandin production ability is obtained and / or the intracellular composition of the prostaglandin is modified It is a conversion body. Such a plant transformant can also be suitably used for production of prostaglandins using AA or EPA as a substrate. Such a plant transformant can be produced, for example, by introducing the cyclooxygenase gene of the present invention into a plant so that the gene can be expressed. In addition, a plant transformant that is a descendant of the plant transformant having the same properties as the plant transformant, or a tissue of the plant transformant is also a preferred embodiment of the present invention.

本発明の別の好ましい態様として、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子が植物に発現可能に導入されてなる植物形質転換体の作製方法を、以下に述べる。
植物形質転換体は、例えば、上述した植物用基礎ベクターを用いて作製された組換え発現ベクターを植物細胞に導入することにより作製される。
As another preferred embodiment of the present invention, a method for producing a plant transformant in which the cyclooxygenase gene of the present invention described in (2) above is introduced into a plant so as to be expressed is described below.
A plant transformant is produced by introducing, for example, a recombinant expression vector produced using the aforementioned plant basic vector into a plant cell.

植物細胞への組換え発現ベクターの導入には、ポリエチレングリコール法、電気穿孔法(エレクトロポレーション法)、アグロバクテリウムを介する方法(例えば、Heiei,Y.ら、Plant J.,6,271-282,1994、Takaiwa,F.ら、Plant Sci.111,39-49,1995)、パーティクルガン法など、当業者に公知の種々の方法を用いることができる。形質転換細胞から植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である。   For introduction of a recombinant expression vector into a plant cell, a polyethylene glycol method, an electroporation method (electroporation method), an Agrobacterium-mediated method (for example, Heiei, Y. et al., Plant J., 6, 271-282, 1994, Takaiwa, F. et al., Plant Sci. 111, 39-49, 1995), and various methods known to those skilled in the art, such as a particle gun method. Regeneration of a plant body from a transformed cell can be performed by a method known to those skilled in the art depending on the type of plant cell.

例えば、ゼニゴケ目生物の植物形質転換体を作出する手法については、パーティクルガン法により細胞へ遺伝子を直接導入し、植物体を再生させる方法、アグロバクテリウムを介する方法など、いくつかの技術が既に確立されている。本発明においては、これらの公知の方法を好適に用いることができる。このようなゼニゴケ目生物の形質転換体を作製する技術については、例えば、Plant Cell Physiol., 49, p1048 2008に記載されている。   For example, there are already several techniques for creating plant transformants of the genus Amanita, such as a method of directly regenerating plants by introducing a gene directly into cells by the particle gun method, and a method using Agrobacterium. Has been established. In the present invention, these known methods can be suitably used. A technique for producing such a transformant of the genus Coleoptera is described in, for example, Plant Cell Physiol., 49, p1048 2008.

ゲノム内に本発明の遺伝子が導入された植物形質転換体が一旦得られれば、該植物形質転換体の植物体から有性生殖又は無性生殖により子孫を得ることができる。また、当該植物形質転換体、又は、その子孫、あるいは、クローンから、繁殖材料、例えば、葉状体、胚状体、胞子、仮根、株、カルス、プロトプラストなどを得て、それらを基に当該植物形質転換体を量産することが可能である。したがって、本発明には、本発明の遺伝子が導入された植物形質転換体、該植物形質転換体と同一の性質を有する該植物形質転換体の子孫となる植物形質転換体、及び、該植物形質転換体の組織も含まれる。さらに、本発明には、該植物形質転換体又は該植物形質転換体の組織から得られる繁殖材料も含まれる。該植物形質転換体又は該植物形質転換体の組織から繁殖材料を得る方法としては、公知の方法を使用できる。上記組換え発現ベクターにより遺伝子が導入された植物又は植物の組織を増殖又は生育させる方法、植物細胞から植物体を再生させる方法、栽培する方法等については特に限定されるものではなく、植物の種類等に応じた条件を適宜用いることができる。   Once a plant transformant in which the gene of the present invention has been introduced into the genome is obtained, offspring can be obtained from the plant body of the plant transformant by sexual reproduction or asexual reproduction. Further, from the plant transformant, its progeny, or clone, a propagation material such as a leaf, embryo, spore, temporary root, strain, callus, protoplast, etc. is obtained and based on them It is possible to mass-produce plant transformants. Therefore, the present invention includes a plant transformant into which the gene of the present invention has been introduced, a plant transformant that is a descendant of the plant transformant having the same properties as the plant transformant, and the plant trait This includes the organization of converters. Furthermore, the present invention also includes a propagation material obtained from the plant transformant or the tissue of the plant transformant. As a method for obtaining a propagation material from the plant transformant or the tissue of the plant transformant, a known method can be used. There are no particular restrictions on the method for growing or growing a plant or plant tissue into which a gene has been introduced by the above recombinant expression vector, the method for regenerating a plant from plant cells, the method for cultivating, etc. The conditions according to the above can be used as appropriate.

本発明に係る遺伝子が植物に発現可能に導入されてなる、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類組成が改変された植物形質転換体、該植物形質転換体と同一の性質を有する該植物形質転換体の子孫となる植物形質転換体、該植物形質転換体の組織、及び、該植物形質転換体又は該植物形質転換体の組織から得られる繁殖材料も本発明に含まれる。「プロスタグランジン類組成が改変された」とは形質転換前の植物におけるプロスタグランジン類組成と形質転換後における植物形質転換体又はその組織のプロスタグランジン類組成とが異なっていることを意味する。例えば、(1)本来プロスタグランジン類組成にAA又はEPAを基質とするプロスタグランジンが含まれていなかった植物を本発明に係る遺伝子で形質転換することにより、作出された植物形質転換体のプロスタグランジン類組成にAA又はEPAを基質とするプロスタグランジンが含まれる場合、(2)形質転換前と比較して、プロスタグランジン類組成におけるAA又はEPAを基質とするプロスタグランジンの含量が増加した場合等を挙げることができる。   A plant transformant having a modified prostaglandin composition using AA or EPA as a substrate, wherein the gene according to the present invention is introduced so as to be expressed in the plant, and the plant having the same properties as the plant transformant A plant transformant that is a descendant of the transformant, a tissue of the plant transformant, and a propagation material obtained from the plant transformant or the tissue of the plant transformant are also included in the present invention. “Prostaglandin composition has been altered” means that the composition of prostaglandins in the plant before transformation is different from the composition of prostaglandins in the plant transformant or its tissue after transformation. To do. For example, (1) a plant transformant produced by transforming a plant that originally did not contain prostaglandins with AA or EPA as a substrate into the composition according to the present invention. When the prostaglandin composition contains prostaglandins with AA or EPA as substrate, (2) the content of prostaglandins with AA or EPA as substrate in the prostaglandins composition compared to before transformation And the like can be mentioned.

本発明の植物異質転換体は、好ましくは、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子をゼニゴケ目生物に導入してなるゼニゴケ目生物形質転換体である。また、該ゼニゴケ目生物形質転換体と同一の性質を有する該ゼニゴケ目生物形質転換体の子孫となるゼニゴケ目生物形質転換体、又は該ゼニゴケ目生物形質転換体の組織も、本発明の好ましい実施態様の1つである。より好ましくは、前記(2)に記載した本発明のシクロオキシゲナーゼ遺伝子をゼニゴケに導入してなるゼニゴケ形質転換体である。また、該ゼニゴケ形質転換体と同一の性質を有する該ゼニゴケ形質転換体の子孫となるゼニゴケ形質転換体、又は該ゼニゴケ形質転換体の組織も、本発明におけるより好ましい実施態様の1つである。該ゼニゴケ目生物形質転換体又は該ゼニゴケ目生物形質転換体の組織から得られる繁殖材料も本発明に含まれる。   The plant heterogeneous transformant of the present invention is preferably a Paramecium organism transformant obtained by introducing the cyclooxygenase gene of the present invention described in the above (2) into the Paramecium organism. A preferred embodiment of the present invention is also a genus genus biotransformation, or a tissue of the genus genus biotransformation, which is a descendant of the genus genus L. This is one aspect. More preferred is a genus moss transformant obtained by introducing the cyclooxygenase gene of the present invention described in the above (2) into genus genus. A more preferred embodiment of the present invention is a Zenigoke transformant that is a descendant of the Zenithoke transformant having the same properties as the Zenigoke transformant, or a tissue of the Zenithoke transformant. The propagation material obtained from the tissue of the genus Amanita or the organism of the genus Amanita is also included in the present invention.

このような本発明に係る遺伝子をE. coli、植物等の宿主細胞に導入してなる形質転換体により、低コストかつ環境にやさしい生産プロセスでプロスタグランジン等を生産することができる。本発明において植物とは、例えば、植物体全体でも、植物体の一部でもよく、また、プロトプラスト、カルス等の植物細胞であってもよい。   Prostaglandins and the like can be produced by a low-cost and environment-friendly production process using a transformant obtained by introducing such a gene according to the present invention into host cells such as E. coli and plants. In the present invention, the plant may be, for example, the whole plant or a part of the plant, or may be a plant cell such as protoplast or callus.

(5−3)プロスタグランジン類生産方法
本発明には、本発明に係る遺伝子で形質転換された形質転換体、又は該形質転換体から調製されたたんぱく質を含む画分を用いてプロスタグランジン類を生産する方法が含まれる。例えば、本発明の形質転換体よりたんぱく質画分を調製し、該たんぱく質画分にAA、EPA等の基質を添加すると、たんぱく質画分に含まれるシクロオキシゲナーゼによってプロスタグランジン類が生産される。細胞からのたんぱく質画分の調製は、公知の抽出方法により行うことができる。
(5-3) Prostaglandin production method In the present invention, a prostaglandin is produced using a transformant transformed with the gene of the present invention or a fraction containing a protein prepared from the transformant. A method of producing a variety is included. For example, when a protein fraction is prepared from the transformant of the present invention and a substrate such as AA or EPA is added to the protein fraction, prostaglandins are produced by cyclooxygenase contained in the protein fraction. The protein fraction from the cells can be prepared by a known extraction method.

例えば、形質転換体が、本発明に係る遺伝子がE. coli、酵母等の微生物又は植物に発現可能に導入されてなる形質転換体である場合、該形質転換体の抽出液(好ましくは、たんぱく質画分)を用いてin vitroでプロスタグランジン類を生産することができる。   For example, when the transformant is a transformant in which the gene according to the present invention is introduced so that it can be expressed in a microorganism or plant such as E. coli or yeast, an extract of the transformant (preferably a protein) Fractions) can be used to produce prostaglandins in vitro.

本発明に係る遺伝子がE. coliに発現可能に導入されてなる E. coli形質転換体を用いるプロスタグランジン類の生産方法においては、例えば、該E. coli形質転換体を、プロスタグランジン類の前駆体であるAA及び/又はEPA存在下で培養することにより、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類を生産することができる。このような、前記E. coli形質転換体を、AA及び/又はEPA存在下で培養する工程を含むAA及び/又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産方法も、本発明に包含される。E. coli形質転換体によって生産されたプロスタグランジン類は、E. coli形質転換体の細胞外に分泌されてもよく、細胞内に蓄積されてもよい。   In the method for producing prostaglandins using an E. coli transformant in which the gene according to the present invention is introduced so as to be expressed in E. coli, for example, the E. coli transformant is converted into a prostaglandin. By culturing in the presence of AA and / or EPA, which are precursors, prostaglandins using AA or EPA as a substrate can be produced. Such a method for producing prostaglandins using AA and / or EPA as a substrate, which includes the step of culturing the E. coli transformant in the presence of AA and / or EPA, is also encompassed in the present invention. Prostaglandins produced by E. coli transformants may be secreted outside the E. coli transformants or accumulated intracellularly.

E. coli形質転換体を用いるプロスタグランジン類の生産の一例について、図2に概略を示す。まず、E.coliに本発明の遺伝子(図2では、一例として、実施例1で得られたGvCOX遺伝子(配列番号1)が示されている)を組換え発現ベクター等により導入し(図2の(1))、細胞内で発現させる。得られたE. coli形質転換体を、基質であるAA及び/又はEPAの存在下(図2の(2))で培養する。細胞内に取り込まれたAA又はEPAから、IPTGで誘導し、導入した遺伝子により発現したシクロオキシゲナーゼ(COX)により、AAからプロスタグランジンH(PGH)、プロスタグランジンG(PGG)等のプロスタグランジンが生成する。EPAから、プロスタグランジンH(PGH)、プロスタグランジンG(PGG)等のプロスタグランジンが生成する。生成したプロスタグランジンは、菌体内に蓄積又は菌体外に分泌される(図2の(3))。 An example of production of prostaglandins using E. coli transformants is outlined in FIG. First, the gene of the present invention (GvCOX gene (SEQ ID NO: 1) obtained in Example 1 is shown as an example in FIG. 2) is introduced into E. coli by a recombinant expression vector or the like (FIG. 2). (1)), it is expressed in cells. The obtained E. coli transformant is cultured in the presence of substrates AA and / or EPA ((2) in FIG. 2). From AA or EPA incorporated into cells, induced by IPTG, and expressed by the introduced gene, cyclooxygenase (COX) causes AA to prostaglandin H 2 (PGH 2 ), prostaglandin G 2 (PGG 2 ), etc. Prostaglandins are produced. Prostaglandins such as prostaglandin H 3 (PGH 3 ) and prostaglandin G 3 (PGG 3 ) are produced from EPA. The produced prostaglandins are accumulated in the cells or secreted outside the cells ((3) in FIG. 2).

E. coli形質転換体の培養条件は特に限定されないが、例えば、まず好気条件でE. coli形質転換体を培養して菌体濃度を高め、次いでE. coli形質転換体を、AA及び/又はEPA存在下で培養することが好ましい。好気条件で培養することにより、短時間で高微生物濃度まで培養することができる。培養するための手段としては公知の方法が用いられる。培養は、好気条件で、例えば、振盪培養、ジャーファーメンター培養もしくはタンク培養などの液体培養、または固体培養が挙げられる。培地は、E. coliの培養に通常使用される培地であればよい。培養温度は、E. coli形質転換体が生育可能な範囲で適宜選択できるが、通常約15〜37℃、好ましくは約20〜25℃である。培地のpHは約6〜8の範囲が好ましい。培養時間は、培養条件によって異なるが、通常約12〜48時間が好ましく、18〜36時間程度がより好ましく、20〜30時間程度がさらに好ましく、約24時間が特に好ましい。   The culture conditions of the E. coli transformant are not particularly limited. For example, the E. coli transformant is first cultured under aerobic conditions to increase the cell concentration, and then the E. coli transformant is transformed into AA and / or Or it is preferable to culture in the presence of EPA. By culturing under aerobic conditions, it is possible to cultivate to a high microorganism concentration in a short time. A known method is used as a means for culturing. The culture is performed under aerobic conditions, for example, shaking culture, liquid culture such as jar fermenter culture or tank culture, or solid culture. The medium may be any medium that is usually used for culturing E. coli. The culture temperature can be appropriately selected within the range in which the E. coli transformant can grow, but is usually about 15 to 37 ° C, preferably about 20 to 25 ° C. The pH of the medium is preferably in the range of about 6-8. Although the culture time varies depending on the culture conditions, it is usually preferably about 12 to 48 hours, more preferably about 18 to 36 hours, further preferably about 20 to 30 hours, and particularly preferably about 24 hours.

E. coli形質転換体において、導入したシクロオキシゲナーゼ遺伝子の誘導発現を行う場合には、通常、菌体濃度を高めた後、IPTG等を添加して誘導発現を行うことが好ましい。誘導発現は、AA及び/又はEPA存在下での培養と同時に行ってもよい。   In E. coli transformants, when induced cyclooxygenase gene expression is induced, it is usually preferable to increase the cell concentration and then add IPTG or the like to induce expression. Inducible expression may be performed simultaneously with the culture in the presence of AA and / or EPA.

AA及び/又はEPA存在下でのE. coli形質転換体の培養は、好気条件下で行うことが好ましい。AA及び/又はEPA存在下での培養は、E. coliの培養に使用される炭素源、窒素源、ミネラル源等を含む通常の栄養培地を用いて行うことができる。炭素源としては、例えばグルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ラクトース、スクロース、セルロース、廃糖蜜、グリセロール等を、窒素源としては、無機態窒素源では、例えばアンモニア、アンモニウム塩、硝酸塩等、有機態窒素源では、例えば尿素、アミノ酸類、タンパク質等をそれぞれ単独もしくは2種以上を混合して用いることができる。またミネラル源として、おもにK、P、Mg、Sなどを含む、例えばリン酸一水素カリウム、硫酸マグネシウム等を用いることができる。この他にも必要に応じて、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスティープリカー、カザミノ酸、ビオチン、チアミン等各種ビタミン等の栄養素を培地に添加することもできる。通常、培養開始時の炭素源濃度は0.1〜20%(W/V)程度が好ましく、さらに好ましくは1〜5%(W/V)程度である。   Cultivation of E. coli transformants in the presence of AA and / or EPA is preferably performed under aerobic conditions. Cultivation in the presence of AA and / or EPA can be performed using a normal nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, a mineral source and the like used for culturing E. coli. Examples of the carbon source include glucose, fructose, galactose, mannose, lactose, sucrose, cellulose, molasses, glycerol and the like, and examples of the nitrogen source include inorganic nitrogen such as ammonia, ammonium salt, nitrate and the like, organic nitrogen As the source, for example, urea, amino acids, proteins, etc. can be used alone or in admixture of two or more. Further, as the mineral source, for example, potassium monohydrogen phosphate, magnesium sulfate, etc., mainly containing K, P, Mg, S and the like can be used. In addition to these, nutrients such as various vitamins such as peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casamino acid, biotin and thiamine can be added to the medium as necessary. Usually, the carbon source concentration at the start of culture is preferably about 0.1 to 20% (W / V), more preferably about 1 to 5% (W / V).

培養の条件として、温度は、通常約15〜30℃が好ましく、約20〜25℃の範囲がより好ましい。pH域は、約6〜10が好ましく、約6〜8の範囲がより好ましい。同時にpHを制御することが好ましく、酸、アルカリを用いてpHの調整を行うことも可能である。AA及び/又はEPA存在下での培養の際の微生物初濃度は、通常、OD600=0.6〜0.8程度であるが、特に限定されない。
培養時間は、培養条件によって異なるが、通常約12〜48時間が好ましく、18〜36時間程度がより好ましく、20〜30時間程度がさらに好ましく、24時間程度が特に好ましい。培養は、撹拌培養が好ましい。
As a culture condition, the temperature is usually preferably about 15 to 30 ° C, more preferably about 20 to 25 ° C. The pH range is preferably about 6 to 10, more preferably about 6 to 8. It is preferable to control the pH at the same time, and it is also possible to adjust the pH using an acid or alkali. The initial concentration of the microorganism in the culture in the presence of AA and / or EPA is usually about OD 600 = 0.6 to 0.8, but is not particularly limited.
Although the culture time varies depending on the culture conditions, it is usually preferably about 12 to 48 hours, more preferably about 18 to 36 hours, further preferably about 20 to 30 hours, and particularly preferably about 24 hours. The culture is preferably stirred culture.

AA及び/又はEPA存在下で培養において、AA及び/又はEPAを供給する方法は特に限定されず、例えば、E. coli形質転換体の培地(培養液)に、基質であるAA及び/又はEPAを添加することにより行うことができる。添加するAA及び/又はEPAの量は、本発明の効果を奏することになる限り特に限定されず、例えば、培地中に、約0.01〜10mMとすることが好ましく、約0.05〜1mMとすることがより好ましく、約1mMとすることがさらに好ましい。このような、E. coli形質転換体の培地にAA又はEPAを添加する工程を含むプロスタグランジン類の生産方法は、本発明の好ましい実施態様の1つである。また、AA及び/又はEPA存在下での培養は、例えば、AA及び/又はEPAを生産する微生物とE. coli形質転換体を共培養することによっても行うことができる。AA及び/又はEPAを生産する微生物として、例えば、Mortierella属微生物等が挙げられる。   A method for supplying AA and / or EPA in culture in the presence of AA and / or EPA is not particularly limited. For example, AA and / or EPA as a substrate can be added to a medium (culture solution) of an E. coli transformant. Can be added. The amount of AA and / or EPA to be added is not particularly limited as long as the effects of the present invention are exhibited. For example, the amount is preferably about 0.01 to 10 mM, and preferably about 0.05 to 1 mM in the medium. More preferably, it is more preferably about 1 mM. Such a method for producing prostaglandins including the step of adding AA or EPA to the medium of an E. coli transformant is one of the preferred embodiments of the present invention. The culture in the presence of AA and / or EPA can also be performed, for example, by co-culturing a microorganism producing AA and / or EPA and an E. coli transformant. Examples of microorganisms that produce AA and / or EPA include Mortierella microorganisms.

AA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の生産においては、AA及び/又はEPA存在下でE. coli形質転換体を培養することにより、該E. coli形質転換体内でプロスタグランジン類が効率よく生産される。生産されたプロスタグランジン類は、E. coli形質転換体内に蓄積する又は培養液中に分泌される。
E. coli形質転換体内に蓄積した、又は培地中に分泌されたプロスタグランジン類は、公知の手法により分離及び精製することができる。また、プロスタグランジン類を細胞内に含有するE. coli形質転換体、及び分泌されたプロスタグランジン類を含む培地を、そのまま医薬品、食品、動物用医薬、飼料等に用いることもできる。
In the production of prostaglandins using AA or EPA as a substrate, by culturing E. coli transformants in the presence of AA and / or EPA, prostaglandins are efficiently produced in the E. coli transformants. Produced well. Prostaglandins produced are accumulated in E. coli transformants or secreted into the culture medium.
Prostaglandins accumulated in the E. coli transformant or secreted into the medium can be separated and purified by a known technique. Further, an E. coli transformant containing prostaglandins in cells and a medium containing secreted prostaglandins can be used as they are for pharmaceuticals, foods, veterinary drugs, feeds and the like.

E. coli形質転換体よりたんぱく質画分を調製する工程を含むAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産方法も、本発明に包含される。E. coli形質転換体よりたんぱく質画分を調製し、該たんぱく質画分にAA及び/又はEPAを添加すると、たんぱく質画分に含まれるシクロオキシゲナーゼによってプロスタグランジン類が生産される。細胞からのたんぱく質画分の調製は、公知の抽出方法により行うことができる。
また、たんぱく質画分から、公知の手法によりシクロオキシゲナーゼを精製し、該シクロオキシゲナーゼをプロスタグランジン類の製造に用いることもできる。上記たんぱく質画分又はシクロオキシゲナーゼと、基質であるAA又はEPAとの反応は、例えば、温度約5〜37℃(より好ましくは約5〜25℃、さらに好ましくは約15〜25℃)で、pH約6〜8(好ましくはpH約7〜8)の溶液中で行われることが好ましい。反応を行う溶液は特に限定されないが、例えば、トリス塩酸バッファー等の緩衝液等が好適である。また、反応を行う溶液には、1〜10mM程度のEDTAを添加することが好ましい。反応液中のたんぱく質濃度及び基質濃度は、適宜設定することができる。本発明においては、酵素を固定化して反応を行うことも好ましい。固定化の方法は、公知の方法を採用できる。
A method for producing prostaglandins using AA or EPA as a substrate, which comprises the step of preparing a protein fraction from an E. coli transformant, is also encompassed in the present invention. When a protein fraction is prepared from an E. coli transformant and AA and / or EPA is added to the protein fraction, prostaglandins are produced by cyclooxygenase contained in the protein fraction. The protein fraction from the cells can be prepared by a known extraction method.
In addition, cyclooxygenase can be purified from the protein fraction by a known method, and the cyclooxygenase can be used for production of prostaglandins. The reaction between the protein fraction or cyclooxygenase and the substrate AA or EPA is, for example, at a temperature of about 5 to 37 ° C. (more preferably about 5 to 25 ° C., more preferably about 15 to 25 ° C.) and a pH of about It is preferably carried out in a solution of 6 to 8 (preferably pH about 7 to 8). The solution for performing the reaction is not particularly limited. For example, a buffer solution such as Tris-HCl buffer is suitable. Moreover, it is preferable to add about 1-10 mM EDTA to the solution which reacts. The protein concentration and substrate concentration in the reaction solution can be appropriately set. In the present invention, it is also preferable to carry out the reaction by immobilizing an enzyme. A known method can be adopted as the immobilization method.

上記E. coli形質転換体を用いるプロスタグランジン類の製造方法において、E. coli形質転換体の代わりに酵母形質転換体を用いても、プロスタグランジン類を生産することができる。酵母形質転換体の培養条件等は、通常酵母の培養に用いられる条件を採用することができる。   In the above method for producing prostaglandins using E. coli transformants, prostaglandins can also be produced by using yeast transformants instead of E. coli transformants. As the culture conditions of the yeast transformant, conditions usually used for yeast culture can be employed.

上記本発明の遺伝子が導入されてなる植物形質転換体(好ましくはAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類組成が改変された植物形質転換体)又は植物形質転換体の組織を用いてAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類を生産する方法も、本発明に包含される。例えば、細胞内のプロスタグランジン類の含量が増加した本発明に係る植物形質転換体は、医薬、薬理活性の高い原料として価値の高いものになる。このような植物形質転換体は、動物用医薬、機能性食品、飼料等の原料としても有用なものである。   Using the plant transformant into which the gene of the present invention is introduced (preferably a plant transformant having a modified prostaglandin composition using AA or EPA as a substrate) or the tissue of the plant transformant, AA or A method for producing prostaglandins using EPA as a substrate is also included in the present invention. For example, the plant transformant according to the present invention in which the content of prostaglandins in cells is increased becomes a valuable product as a raw material having high pharmaceutical and pharmacological activity. Such plant transformants are also useful as raw materials for animal drugs, functional foods, feeds, and the like.

植物形質転換体の植物体又は該植物形質転換体の組織を用いるプロスタグランジン類の生産においては、該植物体又はその組織の増殖又は生育に伴い、該植物体又はその組織の細胞内でプロスタグランジン類が効率よく生産される。生産されたプロスタグランジン類は、植物形質転換体又はその組織の細胞内に蓄積する。植物形質転換体又は植物形質転換体の組織を用いるプロスタグランジン類の生産方法は、該植物形質転換体又はその組織を、(好ましくは無性生殖(栄養生殖)により)増殖又は生育させる工程を含むことが好ましい。植物形質転換体又はその組織を増殖又は生育させるには、植物形質転換体又はその組織を、適宜栽培又は培養すればよい。該植物形質転換体又はその組織を増殖又は生育させる(栽培又は培養する)条件及び時間は、植物の種類により適宜選択すればよい。例えば、本発明に係る遺伝子で形質転換されたゼニゴケ目生物を用いる場合には、ゼニゴケ目生物の繁殖形態として無性生殖(栄養生殖)によることが好ましい。つまりゼニゴケ目生物については、その形質転換体又はその組織を、無性生殖(栄養生殖)により増殖又は生育させると、生長速度が早く植物工場システムとしても大量生産が可能であるため好ましい。ゼニゴケ目生物を無性生殖させる方法は、「ゼニゴケの無菌培養法および形質転換法」(植物細胞工学シリーズ14-植物のゲノム研究プロトコール、秀潤社、pp155-162.、2001年)等に記載されている。植物用栽培床及び植物栽培方法については、公知の方法を使用できる。また、例えば、特開2010−088314号公報に記載の方法(縦型多段式栽培棚を用いマット方式による栽培装置)等も使用することができる。例えば、ゼニゴケ目生物の細胞に本発明の遺伝子を導入した形質転換体(形質転換細胞)は、通常20〜49日間、好ましくは31〜49日間培養して増殖させることにより、プロスタグランジン類を細胞内に蓄積する。培地等は、通常ゼニゴケ目生物の培養又は栽培に用いられるものを使用できる。ゼニゴケ目生物の場合、培養又は栽培温度は、通常約20〜30℃、好ましくは約25〜30℃である。   In the production of prostaglandins using the plant body of the plant transformant or the tissue of the plant transformant, the prostaglandin is produced in the cells of the plant body or the tissue as the plant body or the tissue grows or grows. Grangeins are produced efficiently. The produced prostaglandins accumulate in the cells of the plant transformant or its tissue. A method for producing prostaglandins using a plant transformant or a tissue of the plant transformant comprises a step of growing or growing the plant transformant or the tissue (preferably by asexual reproduction (vegetative reproduction)). It is preferable to include. In order to proliferate or grow the plant transformant or tissue thereof, the plant transformant or tissue thereof may be appropriately cultivated or cultured. The conditions and time for growing or growing (cultivating or cultivating) the plant transformant or its tissue may be appropriately selected depending on the type of plant. For example, when using the genus Coleoptera transformed with the gene according to the present invention, it is preferable to use asexual reproduction (vegetative reproduction) as the breeding form of the genus Coleoptera. That is, for the genus Coleoptera, it is preferable to grow or grow the transformant or the tissue thereof by asexual reproduction (vegetative reproduction) because the growth speed is high and mass production is possible even as a plant factory system. The method for asexual reproduction of the genus Amanita is described in "Aseptic culture and transformation method of Amanita" (Plant Cell Engineering Series 14-Plant Genome Research Protocol, Shujunsha, pp155-162., 2001) Has been. A well-known method can be used about the plant cultivation floor and the plant cultivation method. In addition, for example, a method described in JP 2010-088314 A (cultivation apparatus using a vertical multi-stage cultivation shelf and a mat system) can be used. For example, a transformant (transformed cell) in which the gene of the present invention has been introduced into a cell of the genus Coleoptera is usually cultured for 20 to 49 days, preferably 31 to 49 days, so that prostaglandins can be obtained. Accumulate in cells. As the medium or the like, a medium usually used for culturing or cultivating the genus Coleoptera can be used. In the case of the genus Coleoptera, the culture or cultivation temperature is usually about 20-30 ° C, preferably about 25-30 ° C.

植物形質転換体よりたんぱく質画分を調製する工程を含むAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生産方法も、本発明に包含される。植物形質転換体よりたんぱく質画分を調製し、該たんぱく質画分にAA、EPA等の基質を添加すると、たんぱく質画分に含まれるシクロオキシゲナーゼによってプロスタグランジン類が生産される。細胞からのたんぱく質画分の調製は、公知の抽出方法により行うことができる。
また、たんぱく質画分から、公知の手法によりシクロオキシゲナーゼを精製し、該シクロオキシゲナーゼをプロスタグランジン類の製造に用いることもできる。上記たんぱく質画分又はシクロオキシゲナーゼと、基質であるAA又はEPAとの反応条件等は、上述したE. coli形質転換体より調製されたたんぱく質画分又はシクロオキシゲナーゼと、AA又はEPAとの反応条件と同じである。また、本発明においては、酵素を固定化して反応を行うことも好ましい。固定化の方法は、公知の方法を採用できる。
A method for producing prostaglandins using AA or EPA as a substrate, which comprises the step of preparing a protein fraction from a plant transformant, is also encompassed in the present invention. When a protein fraction is prepared from a plant transformant and a substrate such as AA or EPA is added to the protein fraction, prostaglandins are produced by cyclooxygenase contained in the protein fraction. The protein fraction from the cells can be prepared by a known extraction method.
In addition, cyclooxygenase can be purified from the protein fraction by a known method, and the cyclooxygenase can be used for production of prostaglandins. The reaction conditions of the protein fraction or cyclooxygenase and the substrate AA or EPA are the same as the reaction conditions of the protein fraction or cyclooxygenase prepared from the E. coli transformant described above and AA or EPA. is there. In the present invention, it is also preferable to carry out the reaction by immobilizing an enzyme. A known method can be adopted as the immobilization method.

本発明によりプロスタグランジン類を生産させたE. coli形質転換体、酵母形質転換体、植物形質転換体又はその組織等の形質転換体は、プロスタグランジン類を含有する素材として、そのまま医薬品、食品、動物用医薬、飼料等に用いることができるが、さらに、該形質転換体又はその組織等から、生成したプロスタグランジン類を精製する工程を含んでもよい。プロスタグランジン類の精製方法は特に限定されず、通常、有機溶媒による抽出法、高圧高温水蒸気蒸留法により行うことができる。
上述のようにプロスタグランジン類を生産する本発明に係るE. coli形質転換体、酵母形質転換体、植物形質転換体又はその組織等の形質転換体はプロスタグランジン類の含量が高く、医薬、薬理活性の高い原料として価値の高いものになる。このような形質転換体は、動物用医薬、機能性食品、飼料等の原料としても有用なものである。
An E. coli transformant, a yeast transformant, a plant transformant, or a transformant such as a tissue thereof that produced prostaglandins according to the present invention can be directly used as a raw material containing prostaglandins, Although it can be used for food, veterinary medicine, feed, etc., it may further comprise a step of purifying the produced prostaglandins from the transformant or tissue thereof. The method for purifying prostaglandins is not particularly limited, and can usually be performed by an extraction method using an organic solvent or a high-pressure high-temperature steam distillation method.
As described above, the E. coli transformant, yeast transformant, plant transformant or transformant thereof according to the present invention that produces prostaglandins has a high prostaglandin content, It becomes a high value as a raw material with high pharmacological activity. Such a transformant is also useful as a raw material for animal drugs, functional foods, feeds and the like.

(5−4)素材
本発明には、上述のプロスタグランジン類生産方法により得られた物質、プロスタグランジン類を少なくとも1つ含む素材も含まれる。この「素材」とは、上述の医薬品原料用途、食品原料用途、動物用医薬原料用途、飼料用途等に利用できる素材全般を意味する。
(5-4) Material The present invention includes a material obtained by the above-described prostaglandin production method and a material containing at least one prostaglandin. This “raw material” means all materials that can be used for the above-mentioned pharmaceutical raw materials, food raw materials, veterinary pharmaceutical raw materials, feeds, and the like.

上記素材のプロスタグランジン類は、分子内に二重結合を複数有するという、ユニークな物性を持つ。そのため、現在はラクトンを原料として全化学合成により合成されている。このため、例えば、本発明の形質転換体(好ましくは、E. coli形質転換体、酵母形質転換体、植物形質転換体又はその組織等)により、プロスタグランジンを生産させることにより、これらのプロスタグランジン類の生産コストを著しく低減できる。また、本発明により、環境にやさしいプロスタグランジン類の生産プロセスを実現できる。   The prostaglandins of the above materials have unique physical properties such as having a plurality of double bonds in the molecule. Therefore, it is currently synthesized by total chemical synthesis using lactone as a raw material. Therefore, for example, these prostaglandins are produced by producing prostaglandins with the transformant of the present invention (preferably, E. coli transformant, yeast transformant, plant transformant or tissue thereof). The production cost of grangeins can be significantly reduced. In addition, according to the present invention, an environmentally friendly prostaglandin production process can be realized.

本発明により製造されるプロスタグランジン類としては、例えばアラキドン酸から生産される(アラキドン酸を基質とする)プロスタグランジン類として、プロスタグランジンG(PGG)、プロスタグランジンH(PGH)、プロスタグランジンE(PGE)、プロスタグランジンF2α(PGF2α)等のプロスタグランジン(PG)等が挙げられる。エイコサペンタエン酸から生産される(エイコサペンタエン酸を基質とする)プロスタグランジン類として、例えば、プロスタグランジンH(PGH)、プロスタグランジンG(PGG)等のプロスタグランジンが挙げられる。中でも本発明の方法は、プロスタグランジンH(PGH)、プロスタグランジンG(PGG)、プロスタグランジンE(PGE)、プロスタグランジンF2α(PGF2α)、プロスタグランジンH(PGH)、プロスタグランジンG(PGG)等のプロスタグランジン(PG)の製造に好適である。 Examples of the prostaglandins produced by the present invention include prostaglandins G 2 (PGG 2 ) and prostaglandins H 2 (prostaglandins produced from arachidonic acid (using arachidonic acid as a substrate). And prostaglandins (PG) such as PGH 2 ), prostaglandin E 2 (PGE 2 ), and prostaglandin F (PGF ). Examples of prostaglandins produced from eicosapentaenoic acid (using eicosapentaenoic acid as a substrate) include prostaglandins such as prostaglandin H 3 (PGH 3 ) and prostaglandin G 3 (PGG 3 ). It is done. Among them, the method of the present invention includes prostaglandin H 2 (PGH 2 ), prostaglandin G 2 (PGG 2 ), prostaglandin E 2 (PGE 2 ), prostaglandin F (PGF ), prostaglandin. It is suitable for production of prostaglandins (PG) such as H 3 (PGH 3 ) and prostaglandin G 3 (PGG 3 ).

(5−5)プロスタグランジン類組成改変方法
本発明には、本発明に係る遺伝子を用いて、宿主のプロスタグランジン類組成を改変する方法が含まれる。例えば、上述のように本発明に係る遺伝子を導入した形質転換体を作製することにより宿主細胞のプロスタグランジン類組成を改変することが可能となる。プロスタグランジン類組成を改変する対象は特に限定されるものではなく、植物、動物、細菌、酵母等、あらゆる生物を対象とすることが可能である。
(5-5) Prostaglandin composition modification method The present invention includes a method of modifying the prostaglandin composition of a host using the gene according to the present invention. For example, the prostaglandin composition of the host cell can be altered by preparing a transformant introduced with the gene of the present invention as described above. The target for modifying the prostaglandin composition is not particularly limited, and any organism such as a plant, an animal, a bacterium, and a yeast can be targeted.

上述した本発明に係る遺伝子を宿主細胞に導入する工程を含む宿主細胞のAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の組成を改変する方法も、本発明の1つである。好ましくは、本発明に係るシクロオキシゲナーゼ遺伝子を植物細胞等に導入する。例えば、本発明に係る遺伝子を植物細胞(好ましくは、ゼニゴケ目生物、より好ましくはゼニゴケ)に導入する工程を含む植物形質転換体のAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の組成を改変する方法は、本発明の好ましい実施態様の1つである。   A method for modifying the composition of prostaglandins using AA or EPA as a substrate in the host cell, which comprises the step of introducing the gene according to the present invention described above into the host cell, is also one aspect of the present invention. Preferably, the cyclooxygenase gene according to the present invention is introduced into a plant cell or the like. For example, the composition of prostaglandins using AA or EPA as a substrate of a plant transformant comprising a step of introducing a gene according to the present invention into a plant cell (preferably, Amanita, more preferably, Amanita) is modified. The method is one of the preferred embodiments of the present invention.

例えば、上述のように本発明に係る遺伝子を導入したE. coli形質転換体、酵母形質転換体、植物形質転換体等の形質転換体を作製することにより宿主細胞のプロスタグランジン類組成を改変することが可能となる。本発明には、該E. coli形質転換体、酵母形質転換体等の形質転換体を、AA、EPA等のプロスタグランジン類の基質の存在下で培養することにより該形質転換体のプロスタグランジン類組成を改変する方法が含まれる。プロスタグランジン類の基質の存在下で培養は、例えば、形質転換体の培地にAA、EPA等を添加することにより行うことができる。   For example, as described above, the prostaglandin composition of the host cell is modified by preparing a transformant such as an E. coli transformant, a yeast transformant, or a plant transformant introduced with the gene of the present invention. It becomes possible to do. In the present invention, a prostagland of the transformant is obtained by culturing the transformant such as the E. coli transformant or yeast transformant in the presence of a substrate of prostaglandins such as AA and EPA. Methods for modifying the gin composition are included. Culturing in the presence of a substrate for prostaglandins can be performed, for example, by adding AA, EPA, etc. to the medium of the transformant.

上述した本発明に係る遺伝子を植物に導入して植物形質転換体を作製することにより、植物又はその組織のプロスタグランジン類組成を改変することが可能となる。本発明に係る遺伝子を植物に導入する工程を含む、植物形質転換体のAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類組成を改変する方法も、本発明の1つである。植物としては、細胞内でAA及び/又はEPAを生合成できる植物が好ましく、例えば、上述したゼニゴケ目生物が好ましく、中でも、ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)がより好ましい。本発明には、該植物形質転換体又はその組織を増殖又は生育させることにより該形質転換体又はその組織のプロスタグランジン類組成を改変する方法が含まれる。   By introducing the gene according to the present invention described above into a plant to produce a plant transformant, it becomes possible to modify the prostaglandin composition of the plant or its tissue. A method for modifying the prostaglandin composition using AA or EPA as a substrate of a plant transformant, which comprises the step of introducing the gene according to the present invention into a plant is also one aspect of the present invention. As the plant, a plant capable of biosynthesizing AA and / or EPA in a cell is preferable, and for example, the above-mentioned genus Coleoptera is preferable, and among them, the genus Magenta (Marchantia polymorpha) is more preferable. The present invention includes a method for modifying the prostaglandin composition of the transformant or tissue thereof by proliferating or growing the plant transformant or tissue thereof.

(5−6)抗体
本発明の遺伝子にコードされるたんぱく質を認識する抗体も、本発明に包含される。本発明に係る抗体は、好ましくは、本発明に係るたんぱく質、又はその部分たんぱく質、部分ペプチドを抗原として、公知の方法によりポリクローナル抗体又はモノクローナル抗体として得られる抗体である。公知の方法としては、例えば、文献(Harlowらの「Antibodies:A laboratory manual」(Cold Spring Harbor Laboratory,New York(1988))、岩崎らの「単クローン抗体ハイブリドーマとELISA,溝談社(1991)」)に記載の方法が挙げられる。このようにして得られる抗体は、本発明のたんぱく質の検出、測定などに利用できる。
(5-6) Antibody An antibody that recognizes the protein encoded by the gene of the present invention is also encompassed by the present invention. The antibody according to the present invention is preferably an antibody obtained as a polyclonal antibody or a monoclonal antibody by a known method using the protein according to the present invention, or a partial protein or partial peptide thereof as an antigen. Known methods include, for example, literature (Harlow et al., “Antibodies: A laboratory manual” (Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1988)), Iwasaki et al., “Monoclonal antibody hybridomas and ELISA, Mizodansha (1991). )). The antibody thus obtained can be used for detection and measurement of the protein of the present invention.

(5−7)スクリーニング方法
本発明に係るスクリーニング方法は、本発明に係るたんぱく質を用いて、該たんぱく質を調節する遺伝子、又は該たんぱく質を調節する物質をスクリーニングする方法である。本発明のスクリーニング方法としては、物質間の結合の有無や解離の有無を調べる従来公知の種々の方法を適用することができ、特に限定されるものではない。例えば、本発明に係るたんぱく質の活性(シクロオキシゲナーゼ活性)を促進又は阻害するような物質のスクリーニングを挙げることができる。
(5-7) Screening Method The screening method according to the present invention is a method for screening a gene that regulates the protein or a substance that regulates the protein, using the protein according to the present invention. As the screening method of the present invention, various conventionally known methods for examining the presence / absence of binding between substances and the presence / absence of dissociation can be applied and are not particularly limited. For example, the screening of the substance which accelerates | stimulates or inhibits the activity (cyclooxygenase activity) of the protein based on this invention can be mentioned.

本発明のスクリーニング方法として、例えば、(I)前記本発明の遺伝子にコードされるたんぱく質に、in vitroでアラキドン酸及び/又はエイコサペンタエン酸、並びに候補物質を接触させる工程、(II)アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生成量をモニターする工程、及び(III)候補物質を接触させない場合と比較して、工程(II)におけるプロスタグランジン類生成量の増加又は減少が検出された候補物質を該たんぱく質を調節する物質として選択する工程を含む方法等が好適である。   Examples of the screening method of the present invention include: (I) a step of contacting arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid and a candidate substance with a protein encoded by the gene of the present invention in vitro; (II) arachidonic acid or A step of monitoring the amount of prostaglandins produced using eicosapentaenoic acid as a substrate, and (III) detection of an increase or decrease in the amount of prostaglandins produced in step (II) compared to the case where no candidate substance is contacted A method including a step of selecting the candidate substance as a substance that regulates the protein is preferable.

工程(I)において、本発明の遺伝子にコードされるたんぱく質に、in vitroでAA及び/又はEPA、並びに候補物質を接触させる方法は特に限定されず、例えば、上記本発明の遺伝子が導入されてなる形質転換体又は該形質転換体から単離したたんぱく質に候補物質等を接触させればよい。形質転換体を用いる場合には、例えば、形質転換体を培養している培地中に候補物質等を添加すればよい。   In step (I), the method of contacting AA and / or EPA and a candidate substance in vitro with the protein encoded by the gene of the present invention is not particularly limited. For example, the gene of the present invention is introduced. The candidate substance or the like may be brought into contact with the transformant or the protein isolated from the transformant. When a transformant is used, for example, a candidate substance or the like may be added to the medium in which the transformant is cultured.

工程(II)においては、生成したAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類量をモニターする。例えば、細胞内に蓄積したプロスタグランジン類量は、細胞抽出液を分析することにより測定することができる。細胞外に分泌された、又は単離したたんぱく質(シクロオキシゲナーゼタンパク質)によって生産されたプロスタグランジン類量は、例えば、培養液又は培地の組成を分析することにより測定することができる。プロスタグランジン類の測定は、公知の方法、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)/質量分析装置(LC−MS/MS)による分析等により行うことができる。   In step (II), the amount of prostaglandins using the produced AA or EPA as a substrate is monitored. For example, the amount of prostaglandins accumulated in the cells can be measured by analyzing the cell extract. The amount of prostaglandins secreted extracellularly or produced by an isolated protein (cyclooxygenase protein) can be measured, for example, by analyzing the composition of the culture medium or medium. Measurement of prostaglandins can be performed by a known method, for example, analysis by high performance liquid chromatography (HPLC) / mass spectrometer (LC-MS / MS).

工程(III)において、例えば、候補物質を接触させない場合と比較して、工程(II)においてAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類生成量の増加又は減少が検出された候補物質は、上記たんぱく質を調節する物質として選択される。例えば、該プロスタグランジン類生成量の増加が検出された候補物質は、該たんぱく質の活性化剤として選択される。また、候補物質を接触させない場合と比較して、工程(II)において細胞内における該プロスタグランジン類生成量の減少が検出された候補物質は、該たんぱく質の阻害剤として選択される。   In the step (III), for example, compared to the case where the candidate substance is not contacted, the candidate substance in which the increase or decrease in the amount of prostaglandins produced using AA or EPA as the substrate is detected in the step (II) is as described above. Selected as a substance that regulates protein. For example, a candidate substance for which an increase in the production amount of the prostaglandins is detected is selected as an activator for the protein. In addition, the candidate substance in which a decrease in the amount of prostaglandins produced in the cell is detected in the step (II) as compared with the case where the candidate substance is not contacted is selected as an inhibitor of the protein.

候補物質としては特に限定されず、例えば、核酸等の遺伝子、ペプチド、たんぱく質、非ペプチド性化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液、細胞培養上清、植物抽出液等の物質が挙げられる。候補物質は、新規な物質であってもよいし、公知の物質であってもよい。これら候補物質は塩を形成していてもよく、候補物質の塩としては、生理学的に許容される酸や塩基との塩が用いられる。
本発明には、上記スクリーニング方法により得られた遺伝子又は物質も含まれる。
Candidate substances are not particularly limited, and examples include substances such as genes such as nucleic acids, peptides, proteins, non-peptide compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, cell culture supernatants, plant extracts, and the like. . The candidate substance may be a novel substance or a known substance. These candidate substances may form salts, and as salts of candidate substances, salts with physiologically acceptable acids and bases are used.
The present invention also includes genes or substances obtained by the above screening methods.

(5−8)遺伝子検出器具
本発明の遺伝子の少なくとも一部の塩基配列又はその相補配列をプローブとして用いる遺伝子検出器具も、本発明に包含される。
このような遺伝子検出器具は、種々の条件下において、本発明の遺伝子の発現パタ−ンの検出・測定などに利用することができる。
(5-8) Gene detection instrument The present invention also encompasses a gene detection instrument that uses at least a part of the base sequence of the gene of the present invention or a complementary sequence thereof as a probe.
Such a gene detection instrument can be used for detection / measurement of the expression pattern of the gene of the present invention under various conditions.

本発明の遺伝子検出器具としては、例えば、本発明の遺伝子と特異的にハイブリダイズする上記プローブを基盤(担体)上に固定化したDNAチップが挙げられる。ここで「DNAチップ」とは、主として、合成したオリゴヌクレオチドをプローブに用いる合成型DNAチップを意味するが、PCR産物などのcDNAをプローブに用いる貼り付け型DNAマイクロアレイをも包含するものとする。   Examples of the gene detection instrument of the present invention include a DNA chip in which the probe that specifically hybridizes with the gene of the present invention is immobilized on a substrate (carrier). Here, the “DNA chip” mainly means a synthetic DNA chip using a synthesized oligonucleotide as a probe, but also includes an affixed DNA microarray using a cDNA such as a PCR product as a probe.

プローブとして用いる配列は、cDNA配列の中から特徴的な配列を特定する従来公知の方法によって決定することができる。具体的には、例えば、SAGE:Serial Analysis of Gene Expression法(Science 276:1268,1997;Cell 88:243,1997;Science 270:484,1995;Nature 389:300,1997;米国特許第5,695,937号)等を挙げることができる。   The sequence used as a probe can be determined by a conventionally known method for specifying a characteristic sequence from a cDNA sequence. Specifically, for example, SAGE: Serial Analysis of Gene Expression Method (Science 276: 1268, 1997; Cell 88: 243, 1997; Science 270: 484, 1995; Nature 389: 300, 1997; US Pat. No. 5,695) , No. 937).

なお、DNAチップの製造には、公知の方法を採用すればよい。例えば、オリゴヌクレオチドとして合成オリゴヌクレオチドを使用する場合には、フォトリソグラフィ−技術と固相法DNA合成技術との組み合わせにより、基盤上で該オリゴヌクレオチドを合成すればよい。一方、オリゴヌクレオチドとしてcDNAを用いる場合には、アレイ機を用いて基盤上に貼り付ければよい。   A known method may be employed for manufacturing the DNA chip. For example, when a synthetic oligonucleotide is used as the oligonucleotide, the oligonucleotide may be synthesized on a substrate by a combination of a photolithography technique and a solid phase DNA synthesis technique. On the other hand, when cDNA is used as an oligonucleotide, it may be pasted on a substrate using an array machine.

また、一般的なDNAチップと同様、パーフェクトマッチプローブ(オリゴヌクレオチド)と、該パーフェクトマッチプローブにおいて一塩基置換されたミスマッチプローブとを配置して遺伝子の検出精度をより向上させてもよい。さらに、異なる遺伝子を並行して検出するために、複数種のオリゴヌクレオチドを同一の基盤上に固定してDNAチップを構成してもよい。   Similarly to a general DNA chip, a perfect match probe (oligonucleotide) and a mismatch probe in which one perfect base substitution is performed in the perfect match probe may be arranged to further improve the accuracy of gene detection. Furthermore, in order to detect different genes in parallel, a plurality of types of oligonucleotides may be fixed on the same substrate to constitute a DNA chip.

本発明に係る遺伝子検出器具は、上記例示したDNAチップに限定されるものではなく、本発明に係る遺伝子の少なくとも一部の塩基配列又はその相補配列をプローブとして用いたものであればよい。   The gene detection instrument according to the present invention is not limited to the above-exemplified DNA chip, and any instrument using at least a partial base sequence of the gene according to the present invention or a complementary sequence thereof may be used.

本発明の形質転換体、例えば、E. coli形質転換体を用いるAA又はEPAを基質とするプロスタグランジン類の生産においては、該E. coli形質転換体内でプロスタグランジン類が効率よく生産される。生産されたプロスタグランジン類は、形質転換体内に蓄積する又は細胞外に分泌される。また、本発明の植物形質転換体を増殖又は生育させると、該形質転換体の細胞内でプロスタグランジン類が効率よく生産され、細胞内に蓄積する。本発明には、形質転換体の抽出液に基質AA又はEPAを添加することにより、反応させプロスタグランジン類が生産されることも含まれる。   In the production of prostaglandins using AA or EPA as a substrate using the transformant of the present invention, for example, E. coli transformant, prostaglandins are efficiently produced in the E. coli transformant. The Prostaglandins produced are accumulated in the transformant or secreted extracellularly. When the plant transformant of the present invention is proliferated or grown, prostaglandins are efficiently produced in the cells of the transformant and accumulated in the cells. The present invention also includes the production of prostaglandins by adding the substrate AA or EPA to the extract of the transformant for reaction.

本発明によりプロスタグランジン類を生産させた形質転換体は、プロスタグランジン類を含有する素材として、そのまま医薬品、食品、動物用医薬、飼料等に用いることができるが、さらに、該形質転換体(例えば、E. coli形質転換体、酵母形質転換体、植物形質転換体又はその組織等)の抽出液に基質であるAA又はEPAを添加することにより、反応させ生成したプロスタグランジン類を精製する工程を含んでもよい。プロスタグランジン類の精製方法は特に限定されず、上述した公知の方法により行うことができる。   The transformant produced by producing the prostaglandins according to the present invention can be used as it is as a raw material containing prostaglandins for pharmaceuticals, foods, veterinary medicines, feeds, etc. Purify prostaglandins produced by reaction by adding AA or EPA as a substrate to the extract of an E. coli transformant, yeast transformant, plant transformant or tissue thereof, for example. The process of carrying out may be included. The method for purifying prostaglandins is not particularly limited, and can be performed by the above-described known methods.

以下にいくつかの実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものでなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに本発明は技術的実施形態に限定されるものではなく、請求項にしめした種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   Several examples will be shown below, and the embodiment of the present invention will be described in more detail. The present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail. Furthermore, the present invention is not limited to the technical embodiments, and various modifications shown in the claims can be made, and the embodiments of the present invention also apply to the embodiments obtained by appropriately combining the disclosed technical means. Included in the scope.

本実施例において実験手法は、特に断らない限り、Molecular Cloning (Sambrook et al.Cold Spring Harbour Laboratory Press, 1989)に記載されている方法に従った。   In this example, the experimental procedure was the same as that described in Molecular Cloning (Sambrook et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) unless otherwise specified.

(実施例1)
オゴノリ由来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子
他生物のクローニングされているシクロオキシゲナーゼ遺伝子のアミノ酸配列を鋭意比較検討した結果、アミノ酸配列Tyr-Asn-Asp-Tyr-Arg-Glu-His(配列番号4)とAsp-Ile-Phe-Asn-Glu-Lys-Thr(配列番号5)が保存されていることを見出した。そこで、オゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)のシクロオキシゲナーゼ遺伝子を単離するために、上記のアミノ酸配列をコードする下記のプライマーを用いた。
COX-F 5’-TAYAAYGAYTAYAGNGARCAY-3’(配列番号6)
COX-R 5’-NGTYTTYTCRTTRAADATRTC-3’(配列番号7)
配列番号6及び7において、“N”は、4塩基(アデニン、グアニン、チミン/ウラシル、シトシン)のいずれでも良いことを意味する。
Example 1
Ogonori-derived cyclooxygenase gene As a result of extensive comparison of the amino acid sequences of the cloned cyclooxygenase genes of other organisms, the amino acid sequences Tyr-Asn-Asp-Tyr-Arg-Glu-His (SEQ ID NO: 4) and Asp-Ile-Phe -Asn-Glu-Lys-Thr (SEQ ID NO: 5) was found to be conserved. Therefore, in order to isolate the cyclooxygenase gene of Gracilaria vermiculophylla, the following primers encoding the above amino acid sequences were used.
COX-F 5'-TAYAAYGAYTAYAGNGARCAY-3 '(SEQ ID NO: 6)
COX-R 5'-NGTYTTYTCRTTRAADATRTC-3 '(SEQ ID NO: 7)
In SEQ ID NOs: 6 and 7, “N” means that any of 4 bases (adenine, guanine, thymine / uracil, cytosine) may be used.

上記のプライマー(COX−F及びCOX−R)を用いてPCRを行い、得られたDNA断片をサブクローニングした。得られたクローンの塩基配列を決定し、目的のシクロオキシゲナーゼ遺伝子の部分配列を取得した。実験材料及び方法について、詳述する。
試料として用いる、オゴノリからのtotalRNAの単離については、RNA抽出キット RNeasy Mini kit(QIAGEN社製)を用いて製造者の推奨する方法に従い行った。単離したtotalRNA 5μgを、ReverTra Ace(TOYOBO社製)を用いてcDNAに逆転写した。cDNA 1μLを鋳型とし、上記プライマー(COX−F及びCOX−R)及び酵素(Takara Ex Taq、Takara社製)0.5Uとを用いて、製造者の推奨する方法でPCRを行った。反応液量は20μLとし、PCR Thermal Cycler Dice(Takara社製)を用いて、95℃2分間保持後、95℃で30秒間、55℃で1分間、72℃で30秒間の反応を40回繰り返し、その後4℃に冷却した。
PCR was performed using the above primers (COX-F and COX-R), and the resulting DNA fragment was subcloned. The base sequence of the obtained clone was determined, and the partial sequence of the target cyclooxygenase gene was obtained. The experimental materials and methods will be described in detail.
Isolation of total RNA from gonogori used as a sample was performed according to the method recommended by the manufacturer using an RNA extraction kit RNeasy Mini kit (manufactured by QIAGEN). 5 μg of isolated total RNA was reverse-transcribed into cDNA using ReverTra Ace (manufactured by TOYOBO). PCR was performed by the method recommended by the manufacturer using 1 μL of cDNA as a template and the above primers (COX-F and COX-R) and enzyme (Takara Ex Taq, manufactured by Takara) 0.5 U. The reaction volume was 20 μL, and the PCR thermal cycler Dice (manufactured by Takara) was held at 95 ° C. for 2 minutes, and then the reaction at 95 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 40 times. Then, it was cooled to 4 ° C.

得られたPCR産物を0.7%(w/v)アガロースゲルで電気泳動し、従来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子の塩基配列から予想されるサイズを有する増幅断片を、Gel Extraction kit(QIAGEN社製)を用いてゲルより回収した。回収した増幅断片をpGEM-Teasy(プロメガ社製)に連結し、コンピテント大腸菌DH5αに形質転換した。
pGEM-Teasyに連結した増幅断片の塩基配列を3130xl ジェネティックアナライザ(製品名、Applied Biosystems社製)を用いて候補遺伝子の部分塩基配列を解読し、その塩基配列情報を基にRACE反応に使用する下記プライマー配列を設計した。
3’RACE(COX):5’-CGACCGATGCGGCAATCTTGGCCAAGTTGAAGCAAGT-3’(配列番号8)
5’RACE(COX):5’-CGCCTATTGCTGCCAAGAAAGGTCCATGAACACCTCC-3’(配列番号9)
The obtained PCR product was electrophoresed on a 0.7% (w / v) agarose gel, and an amplified fragment having a size expected from the base sequence of a conventional cyclooxygenase gene was used using a Gel Extraction kit (QIAGEN). And recovered from the gel. The recovered amplified fragment was ligated to pGEM-Teasy (Promega) and transformed into competent E. coli DH5α.
Use the 3130xl Genetic Analyzer (product name, manufactured by Applied Biosystems) to decode the partial nucleotide sequence of the candidate gene linked to pGEM-Teasy and use it for the RACE reaction based on the nucleotide sequence information Primer sequences were designed.
3'RACE (COX): 5'-CGACCGATGCGGCAATCTTGGCCAAGTTGAAGCAAGT-3 '(SEQ ID NO: 8)
5'RACE (COX): 5'-CGCCTATTGCTGCCAAGAAAGGTCCATGAACACCTCC-3 '(SEQ ID NO: 9)

候補遺伝子の全長配列を明らかにするためにSMART RACE cDNA Amplification Kit (Clontech社製)を使用してRapid amplified cDNA ENDs (RACE)反応を行った。オゴノリから抽出したtotalRNA 1μgと3’-RACE(COX)プライマー(配列番号8)を用いて試薬製造者の指定した方法に従い3’-RACE反応を行った。5’-RACE反応についても同様にtotalRNA 1μgと5’-RACE(COX)プライマー(配列番号9)を用いて行った。RACE反応により得られた候補遺伝子の3’端側配列と5’端側配列をそれぞれpGEM-Teasyに連結し、コンピテント大腸菌DH5αに形質転換した。   In order to clarify the full length sequence of the candidate gene, Rapid amplified cDNA ENDs (RACE) reaction was performed using SMART RACE cDNA Amplification Kit (Clontech). A 3'-RACE reaction was performed according to the method specified by the reagent manufacturer using 1 µg of total RNA extracted from ogonori and 3'-RACE (COX) primer (SEQ ID NO: 8). The 5′-RACE reaction was similarly performed using 1 μg of total RNA and 5′-RACE (COX) primer (SEQ ID NO: 9). The 3 ′ end sequence and 5 ′ end sequence of the candidate gene obtained by the RACE reaction were each ligated to pGEM-Teasy and transformed into competent E. coli DH5α.

その結果、1種類のホモログ遺伝子候補が単離され、この遺伝子をGvCOX遺伝子とした。GvCOX遺伝子のcDNAの長さ(ポリA部分を除く)は、2019bp(配列番号1)で、推定アミノ酸配列は562残基であった。その塩基配列を配列番号1に、推定アミノ酸配列を配列番号2に示した。   As a result, one type of homolog gene candidate was isolated, and this gene was designated as GvCOX gene. The cDNA length of the GvCOX gene (excluding the poly A portion) was 2019 bp (SEQ ID NO: 1), and the deduced amino acid sequence was 562 residues. The base sequence is shown in SEQ ID NO: 1, and the deduced amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2.

GvCOXcDNAの推定アミノ酸配列をマウス及びヒトのシクロオキシゲナーゼのアミノ酸配列と比較した結果、それぞれ21.5%、20.4%の同一性を示すことを見出した。   As a result of comparing the deduced amino acid sequence of GvCOX cDNA with the amino acid sequences of mouse and human cyclooxygenase, they were found to show 21.5% and 20.4% identity, respectively.

(実施例2)
E. coliに導入する形質発現組換えベクターの構築及び当該ベクターのE. coliへの導入
E. coliにおいて、実施例1で得られたオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)を発現させるために、以下に示す手順で、E. coli形質発現組換えベクターを構築した。宿主細胞としては、E. coliを用いた。
(Example 2)
Construction of recombinant expression vector to be introduced into E. coli and introduction of the vector into E. coli
In order to express the Ogonori cyclooxygenase gene (GvCOX gene) obtained in Example 1 in E. coli, an E. coli expression recombinant vector was constructed according to the following procedure. E. coli was used as the host cell.

実施例1の配列番号6のプライマー及び配列番号7のプライマーを用いるPCRにより得られたPCR産物を0.7%(w/v)アガロースゲルで電気泳動し、従来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子の塩基配列から予想されるサイズを有する増幅断片を、Gel Extraction kit(QIAGEN社製)を用いてゲルより回収した。回収したオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)のORF増幅断片をpGEM-Teasy(プロメガ社製)に連結し、形質発現組換えベクターのコンストラクトを作製した。また、この作製手順を図3Aに示した。   The PCR product obtained by PCR using the primer of SEQ ID NO: 6 and the primer of SEQ ID NO: 7 in Example 1 was electrophoresed on a 0.7% (w / v) agarose gel and predicted from the base sequence of the conventional cyclooxygenase gene. The amplified fragment having the size as described above was recovered from the gel using Gel Extraction kit (manufactured by QIAGEN). The collected ORF-amplified fragment of the sea cucumber cyclooxygenase gene (GvCOX gene) was ligated to pGEM-Teasy (Promega) to prepare a construct of a recombinant expression vector. This production procedure is shown in FIG. 3A.

図3Aに、オゴノリ(Gracilaria vermiculophylla)のシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX)をE. coliで発現させるために、基礎ベクターpET−21a(+)(メルク社より購入)からのE. coli形質発現組換えベクターを作製した方法を示す。図3A中、pT7は、T7プロモーターを意味し、tT7は、T7ターミネーターを意味する。   FIG. 3A shows an E. coli expression recombination vector from the basic vector pET-21a (+) (purchased from Merck) in order to express the cyclooxygenase gene (GvCOX) of Gracilaria vermiculophylla in E. coli. The produced method is shown. In FIG. 3A, pT7 means T7 promoter and tT7 means T7 terminator.

具体的には、オゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)のORFを含むcDNA断片は制限酵素サイトを付加するために下記プライマーを用いてPCR増幅し、pGEM-Teasyに導入して3130xl ジェネティックアナライザ(製品名、Applied Biosystems社製)を用いて塩基配列を決定したのち用いた。
オゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子のORF増幅に用いたプライマー
COX-F5: 5’-CATATGGTGTTCAACAACTTCCG-3’ (配列番号10)
COX-R7: 5’-GCTCAGCTACACAGGGTTATTCTTCG-3’(配列番号11)
Specifically, a cDNA fragment containing the ORF of the Ogonori cyclooxygenase gene (GvCOX gene) was PCR amplified using the following primers to add a restriction enzyme site, introduced into pGEM-Teasy, and the 3130xl genetic analyzer (product name) (Applied Biosystems) was used to determine the base sequence.
Primers used for ORF amplification of the cyclogonogenase gene
COX-F5: 5'-CATATGGTGTTCAACAACTTCCG-3 '(SEQ ID NO: 10)
COX-R7: 5'-GCTCAGCTACACAGGGTTATTCTTCG-3 '(SEQ ID NO: 11)

オゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)を増幅させるためのPCRにおいては、オゴノリcDNAを鋳型にPrimeSTAR DNA polymerase(Takara社製)0.5Uを用い、95℃2分間保持後、98℃で10秒間、55℃で15秒間、68℃で2分30秒間の反応を35回繰り返し、その後4℃に冷却した。得られた断片を制限酵素(NudI-Bpu1102I)で処理して、インサートを作製した。得られたインサートは、常法に従ってNdeI及びBpu1102Iにより制限酵素処理し精製したpET21a(+)と常法に従って連結し、E. coli形質発現組換えベクター(GvCOX/pET21a(+))を得た。E. coli形質発現組換えベクター(GvCOX/pET21a(+))の構造を、図5(A)に模式的に示す。   In PCR for amplifying the ogonyori cyclooxygenase gene (GvCOX gene), 0.5 U of PrimeSTAR DNA polymerase (manufactured by Takara) was used with ogonori cDNA as a template, maintained at 95 ° C. for 2 minutes, then at 98 ° C. for 10 seconds, 55 The reaction of 15 ° C. for 15 seconds and 68 ° C. for 2 minutes and 30 seconds was repeated 35 times, and then cooled to 4 ° C. The obtained fragment was treated with a restriction enzyme (NudI-Bpu1102I) to produce an insert. The resulting insert was ligated with pET21a (+) purified by restriction enzyme treatment with NdeI and Bpu1102I according to a conventional method according to a conventional method to obtain an E. coli expression recombinant vector (GvCOX / pET21a (+)). The structure of the E. coli phenotypic recombinant vector (GvCOX / pET21a (+)) is schematically shown in FIG.

(実施例3)
E. coli形質発現組換えベクター(GvCOX/pET21a(+))による形質転換、及び得られた大腸菌形質転換体の抽出液を用いたシクロオキシゲナーゼ酵素活性の測定
実施例2で作製した、GvCOX遺伝子を大腸菌発現用ベクターpET21aに導入したベクター(GvCOX/21a(+))を、大腸菌BL21(DE3)株にエレクトロポレーション法により導入した。なお、大腸菌BL21(DE3)株は、プロスタグランジンを産生しない菌である。GvCOX発現ベクター(GvCOX/21a(+))を導入した大腸菌コロニーをアンピシリン(50μg/mL)を含む3mLのLB培地に接種し、37℃条件下、振とう培養した。該培養液100μLを新しい10mLのLB培地に移し、さらにOD600 = 0.6になるまで37℃で振とう培養した。OD600 =0.6に到達後、0.1mM IPTG(最終濃度)を培地に添加し、その後20℃の条件で2時間振とう培養した。
Example 3
Transformation with E. coli phenotypic recombinant vector (GvCOX / pET21a (+)) and measurement of cyclooxygenase enzyme activity using the resulting extract of E. coli transformant The GvCOX gene prepared in Example 2 was transformed into E. coli. The vector (GvCOX / 21a (+)) introduced into the expression vector pET21a was introduced into E. coli BL21 (DE3) strain by electroporation. The Escherichia coli BL21 (DE3) strain is a bacterium that does not produce prostaglandins. E. coli colonies into which a GvCOX expression vector (GvCOX / 21a (+)) was introduced were inoculated into 3 mL of LB medium containing ampicillin (50 μg / mL), and cultured under shaking at 37 ° C. 100 μL of the culture solution was transferred to a fresh 10 mL LB medium, and further cultured with shaking at 37 ° C. until OD 600 = 0.6. After reaching OD 600 = 0.6, 0.1 mM IPTG (final concentration) was added to the medium, and then cultured with shaking at 20 ° C. for 2 hours.

培養液から菌体(大腸菌形質転換体)のみを遠心分離によって集菌し、500μL抽出バッファー(100mM Tris−HCl(pH7.5)、5mM EDTA、1mM PMSF)に懸濁した。超音波破砕機を用いて菌体を破砕した後、17,000×Gで15分間の遠心分離を行い、上清を回収した。   Only bacterial cells (E. coli transformants) were collected from the culture broth by centrifugation and suspended in 500 μL extraction buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA, 1 mM PMSF). After disrupting the cells using an ultrasonic disrupter, centrifugation was performed at 17,000 × G for 15 minutes, and the supernatant was collected.

回収した上清250μLと活性測定バッファー(100mM Tris−HCl(pH7.5)、5mM EDTA、2μM Hematin)250μLを混合し、25℃で5分間静置した。混合液に最終濃度200μMとなるようにアラキドン酸を添加して25℃で30分間反応させた。次に最終濃度5mMのSnClを添加して反応を停止した。 250 μL of the collected supernatant and 250 μL of activity measurement buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA, 2 μM Hematin) were mixed and allowed to stand at 25 ° C. for 5 minutes. Arachidonic acid was added to the mixed solution to a final concentration of 200 μM and reacted at 25 ° C. for 30 minutes. The final concentration of 5 mM SnCl 2 was then added to stop the reaction.

塩酸にて反応液のpHを3に調整後、700μLの酢酸エチルで抽出した。ロータリーエバポレーターを用いて減圧下で溶媒を留去し、残渣をプロスタグランジンの粗画分とした。粗画分は200μLエタノールに溶解し、17,000×G、15分間の遠心分離により不溶物を除いた後、上清を測定用サンプルとした。   The reaction solution was adjusted to pH 3 with hydrochloric acid and extracted with 700 μL of ethyl acetate. The solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, and the residue was used as a crude fraction of prostaglandin. The crude fraction was dissolved in 200 μL ethanol, insoluble material was removed by centrifugation at 17,000 × G for 15 minutes, and the supernatant was used as a sample for measurement.

調整した測定用サンプルに含まれるプロスタグランジンF2α(PGF2α)について液体クロマトグラフィー/質量分析装置(LC−MS/MS)(型番3200QTRAP、Applied Biosystem社製)を用いてPGFα由来のフラグメントイオン(m/z=309)の検出及びPGF2αの分子イオン353.2[M−H]から生じるフラグメントパターンの検出を行った。LC−MS/MS測定条件は、カラム:RP-18 GP 150×4.6 (5 mm) (関東化学工業社製)、 移動相:2.5 mM 酢酸アンモニウム水溶液と2.5 mM 酢酸アンモニウムメタノール溶液によるグラジエント溶出、流速:400 mL/min、カラム温度:40℃、コリジョンエネルギー:40 V 、コリジョンガス:窒素ガス、エレクトロイオンスプレイモード:ネガティブ、を用いた。 Prostaglandin included in the measurement sample was adjusted Jin F 2α (PGF 2α) Liquid chromatography / mass spectrometry for (LC-MS / MS) (model number 3200QTRAP, Applied Biosystem Inc.) fragments from PGF 2 alpha with Detection of ions (m / z = 309) and fragment pattern generated from molecular ion 353.2 [M−H] − of PGF were performed. LC-MS / MS measurement conditions were as follows: Column: RP-18 GP 150 x 4.6 (5 mm) (manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd.), mobile phase: gradient elution with 2.5 mM ammonium acetate aqueous solution and 2.5 mM ammonium acetate methanol solution, flow rate : 400 mL / min, column temperature: 40 ° C., collision energy: 40 V, collision gas: nitrogen gas, electroion spray mode: negative.

反応生成物と標品PGF2α(CAYMAN CHEMICAL社製)のフラグメントパターン(表1)が一致すること、及び、液体クロマトグラフィーの保持時間が反応生成物と標品PGF2α−d4で一致することから反応生成物中にPGF2αが含まれていることを確認した。 Because the fragment pattern (Table 1) of the reaction product and the standard PGF (manufactured by CAYMAN CHEMICAL) match, and the retention time of the liquid chromatography matches between the reaction product and the standard PGF 2α- d4 It was confirmed that PGF was contained in the reaction product.

Figure 0005641232
Figure 0005641232

(実施例4)
大腸菌培養によるPGF2αの生産
実施例3で作製した大腸菌形質転換体(LB培地中)に、IPTG存在、1mM濃度になるようにAAを添加し、LB培地で20時間、25℃で培養した。培養後、菌体を遠心分離(10,000rpm、15分)除去し、培養液を集め、上記のプロスタグランジン抽出法にてプロスタグランジン類を回収した。回収したプロスタグランジン類を実施例3で述べた方法にて、分析したところ、培地にプロスタグランジンF2α(PGF2α)の生成を認めた。この結果から、実施例3で作製した大腸菌形質転換体は、細胞内で生産したAAを基質とするプロスタグランジンを細胞外に分泌することが確認できた。
Example 4
Production of PGF by E. coli culture AA was added to the E. coli transformant (in LB medium) prepared in Example 3 to the presence of IPTG to a concentration of 1 mM, and cultured in LB medium for 20 hours at 25 ° C. After culturing, the cells were removed by centrifugation (10,000 rpm, 15 minutes), the culture solution was collected, and prostaglandins were collected by the above prostaglandin extraction method. When the recovered prostaglandins were analyzed by the method described in Example 3, production of prostaglandin F (PGF ) was observed in the medium. From this result, it was confirmed that the Escherichia coli transformant prepared in Example 3 secreted prostaglandins using AA produced in cells as a substrate.

(実施例5)
酵母に導入する酵母発現用ベクターの構築
酵母において、実施例1で得られたオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)を発現させるために、以下に示す手順で、酵母発現用ベクターを構築した。
(Example 5)
Construction of Yeast Expression Vector to be Introduced into Yeast In order to express the ogonori cyclooxygenase gene (GvCOX gene) obtained in Example 1 in yeast, a yeast expression vector was constructed according to the following procedure.

実施例1の配列番号6のプライマー及び配列番号7のプライマーを用いるPCRにより得られたPCR産物を0.7%(w/v)アガロースゲルで電気泳動し、従来のシクロオキシゲナーゼ遺伝子の塩基配列から予想されるサイズを有する増幅断片を、Gel Extraction kit(QIAGEN社製)を用いてゲルより回収した。回収したオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)のORF増幅断片を制限酵素KpnI及びApaIで消化し、酵母発現基礎ベクターpPICZA(インビトロジェン社製)を制限酵素KpnI及びApaIで消化した制限酵素処理したベクターpPICZAと連結酵素により連結した。これにより、酵母発現用ベクター(GvCOX/pPICZA)を得た。酵母発現用ベクター(GvCOX/pPICZA)の作製手順の概略を、図3(B)に模式的に示した。   The PCR product obtained by PCR using the primer of SEQ ID NO: 6 and the primer of SEQ ID NO: 7 in Example 1 was electrophoresed on a 0.7% (w / v) agarose gel and predicted from the base sequence of the conventional cyclooxygenase gene. The amplified fragment having the size as described above was recovered from the gel using Gel Extraction kit (manufactured by QIAGEN). The ORF amplified fragment of the recovered ogonori cyclooxygenase gene (GvCOX gene) is digested with restriction enzymes KpnI and ApaI, and the yeast expression basic vector pPICZA (manufactured by Invitrogen) is digested with the restriction enzymes KpnI and ApaI. Ligated with a ligating enzyme. Thus, a yeast expression vector (GvCOX / pPICZA) was obtained. The outline of the production procedure of the yeast expression vector (GvCOX / pPICZA) is schematically shown in FIG.

得られた酵母発現用ベクター(GvCOX/pPICZA)の構造を、図5(B)に模式的に示す。図5(B)中、pAOX1は、pAOX1プロモーターを表す。tAOX1は、tAOX1ターミネーターを表す。
酵母発現用ベクター(GvCOX/pPICZA)を酵母に導入して形質転換することにより、AA又はEPAを基質とするプロスタグランジンを生産できる酵母形質転換体を作製することができる。
The structure of the obtained yeast expression vector (GvCOX / pPICZA) is schematically shown in FIG. In FIG. 5B, pAOX1 represents the pAOX1 promoter. tAOX1 represents a tAOX1 terminator.
By introducing a yeast expression vector (GvCOX / pPICZA) into yeast and transforming it, a yeast transformant capable of producing prostaglandins using AA or EPA as a substrate can be produced.

(実施例6)
ゼニゴケに導入するゼニゴケ発現用(アグロバクテリウム感染用)ベクターの構築
実施例1で得られたオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)を、アグロバクテリウムを用いてゼニゴケに導入し発現させるために、以下に示す手順で、ゼニゴケ発現用(アグロバクテリウム感染用)ベクターを構築した。
(Example 6)
Construction of a vector for expression (Agrobacterium infection) to be introduced into the moss. In order to introduce and express the cyclooxygenase gene (GvCOX gene) of Ogonori obtained in Example 1 into genus moss using Agrobacterium, According to the procedure shown in the above, a vector for expression of A. niger (for Agrobacterium infection) was constructed.

ゼニゴケ発現用(アグロバクテリウム感染用)ベクターの作製手順の概略を、図4(C)に模式的に示した。植物発現基礎ベクターpBin-Hyg-TX(Gatz C. et al., Plant J. 2, 397-404 (1992))を制限酵素KpnI及びSalIで消化した。次に、実施例1で得られたオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)のORF増幅断片を制限酵素KpnI及びSalIで消化し回収したGvCOX断片を、制限酵素処理したベクターpBin-Hyg-TXと連結酵素により連結した。これにより、ゼニゴケ発現用(アグロバクテリウム感染用)ベクター(GvCOX/pBin−Hyg−TX)を得た。   FIG. 4C schematically shows an outline of a procedure for producing a vector for expression of Amanita (for Agrobacterium infection). Plant expression basic vector pBin-Hyg-TX (Gatz C. et al., Plant J. 2, 397-404 (1992)) was digested with restriction enzymes KpnI and SalI. Next, the ORF-amplified fragment of the ogonori cyclooxygenase gene (GvCOX gene) obtained in Example 1 was digested with restriction enzymes KpnI and SalI. It was connected by. As a result, a vector for expression (for Agrobacterium infection) (GvCOX / pBin-Hyg-TX) was obtained.

得られたゼニゴケ発現用(アグロバクテリウム感染用)ベクター(GvCOX/pBin−Hyg−TX)の構造を、図5(C)に模式的に示す。図5(C)中、p35Sは、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)35Sプロモーターを表す。tOCSは、オクタピンシンターゼターミネーターを表す。   FIG. 5 (C) schematically shows the structure of the obtained vector for expression of Amanita (for Agrobacterium infection) (GvCOX / pBin-Hyg-TX). In FIG. 5C, p35S represents a cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter. tOCS represents an octapin synthase terminator.

(実施例7)
ゼニゴケ形質発現組換えベクター(GvCOX/pBin−Hyg−TX)による形質転換、及び得られたゼニゴケ形質転換体の抽出液を用いたシクロオキシゲナーゼ酵素活性の測定
実施例6で作製した、GvCOX遺伝子をゼニゴケ発現用(アグロバクテリウム感染用)ベクターpBin-Hyg-TX(Gatz C. et al., Plant J. 2, 397-404 (1992))に導入したベクター(GvCOX/pBin−Hyg−TX)を、ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)に、アグロバクテリウム感染法により導入した。アグロバクテリウム感染法によるベクターの導入は、Ishizaki et al., Plant Cell Physiol., 49, 1084-1091.(2008)に記載された方法に従って行った。なお、ゼニゴケは、プロスタグランジンを産生しない植物である。GvCOX発現ベクター(GvCOX/pBin−Hyg−TX)を導入したゼニゴケ(形質転換ゼニゴケ)を、ハイグロマイシン(10μg/mL)を含む0M51C寒天培地上で、25℃で1週間生育させた。
(Example 7)
Transformation with Zenigo phenotype-expressing recombinant vector (GvCOX / pBin-Hyg-TX) and measurement of cyclooxygenase enzyme activity using the extract of the resulting Zenioke transformant Zenvoke expression of GvCOX gene prepared in Example 6 The vector (GvCOX / pBin-Hyg-TX) introduced into the vector (for Agrobacterium infection) vector pBin-Hyg-TX (Gatz C. et al., Plant J. 2, 397-404 (1992)) (Marchantia polymorpha) was introduced by the Agrobacterium infection method. The vector was introduced by the Agrobacterium infection method according to the method described in Ishizaki et al., Plant Cell Physiol., 49, 1084-1091. (2008). Zenigoke is a plant that does not produce prostaglandins. Zenigoke (transformed mushroom) introduced with a GvCOX expression vector (GvCOX / pBin-Hyg-TX) was grown on a 0M51C agar medium containing hygromycin (10 μg / mL) at 25 ° C. for 1 week.

形質転換ゼニゴケを、液体窒素中で凍結後、抽出バッファー(100mM Tris(pH7.5), 5mM EDTA, 0.5mM PMSF, 1μM hematin)400μLを加え、超音波破砕機で破砕した。17,000×G、15分間の遠心分離を行い、上清を回収した。   The transformed genus mushroom was frozen in liquid nitrogen, added with 400 μL of extraction buffer (100 mM Tris (pH 7.5), 5 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, 1 μM hematin), and crushed with an ultrasonic crusher. Centrifugation was performed at 17,000 × G for 15 minutes, and the supernatant was collected.

回収した上清を20℃で5分間静置した。混合液に最終濃度200μMとなるようにアラキドン酸を添加して20℃で5分間反応させた。次に、最終濃度5mMのSnClを添加して、反応を停止した。 The collected supernatant was allowed to stand at 20 ° C. for 5 minutes. Arachidonic acid was added to the mixed solution to a final concentration of 200 μM and reacted at 20 ° C. for 5 minutes. Next, the final concentration of 5 mM SnCl 2 was added to stop the reaction.

塩酸にて反応液のpHを3に調整後、700μLの酢酸エチルで抽出した。ロータリーエバポレーターを用いて減圧下で溶媒を留去し、残渣をプロスタグランジンの粗画分とした。粗画分は200μLエタノールに溶解し、17,000×G、15分間の遠心分離により不溶物を除いた後、上清を測定用サンプルとした。   The reaction solution was adjusted to pH 3 with hydrochloric acid and extracted with 700 μL of ethyl acetate. The solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, and the residue was used as a crude fraction of prostaglandin. The crude fraction was dissolved in 200 μL ethanol, insoluble material was removed by centrifugation at 17,000 × G for 15 minutes, and the supernatant was used as a sample for measurement.

調整した測定用サンプルに含まれるプロスタグランジンF2α(PGF2α)及びプロスタグランジンE(PGE)について液体クロマトグラフィー/質量分析装置(LC−MS/MS)(型番3200QTRAP、Applied Biosystem社製)を用いてPGF2α由来のフラグメントイオン(m/z=309)及びPGF2αの分子イオン353.2[M−H]から生じるフラグメントパターン、ならびにPGE由来のフラグメントイオン(m/z=271)及びPGEの分子イオン351.2[M−H]から生じるフラグメントパターンの検出を行った。LC−MS/MS測定条件は、カラム:RP-18 GP 150×4.6 (5 mm) (関東化学工業社製)、 移動相:2.5 mM 酢酸アンモニウム水溶液と2.5 mM 酢酸アンモニウムメタノール溶液によるグラジエント溶出、流速:400 mL/min、カラム温度:40℃、コリジョンエネルギー:40 V 、コリジョンガス:窒素ガス、エレクトロイオンスプレイモード:ネガティブ、を用いた。 Prostaglandin F (PGF ) and prostaglandin E 2 (PGE 2 ) contained in the prepared measurement sample liquid chromatography / mass spectrometer (LC-MS / MS) (model number 3200QTRAP, manufactured by Applied Biosystem) ) To generate fragment patterns derived from PGF 2α- derived fragment ions (m / z = 309) and PGF molecular ions 353.2 [M−H] , and fragment ions derived from PGE 2 (m / z = 271) ) And PGE 2 molecular ion 351.2 [M−H] . LC-MS / MS measurement conditions were as follows: Column: RP-18 GP 150 x 4.6 (5 mm) (manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd.), mobile phase: gradient elution with 2.5 mM ammonium acetate aqueous solution and 2.5 mM ammonium acetate methanol solution, flow rate : 400 mL / min, column temperature: 40 ° C., collision energy: 40 V, collision gas: nitrogen gas, electroion spray mode: negative.

反応生成物と標品PGF2αならびにPGE(CAYMAN CHEMICAL社製)のフラグメントパターン(表1及び表2)が一致すること、及び、液体クロマトグラフィーの保持時間が反応生成物と標品PGF2α−d4及びPGEとで一致することから、反応生成物中にPGF2αならびにPGEが含まれていることを確認した。 The fragment pattern (Table 1 and Table 2) of the reaction product and the standard PGF and PGE 2 (manufactured by CAYMAN CHEMICAL) match, and the retention time of liquid chromatography is the same as the reaction product and the standard PGF − Since it was in agreement with d4 and PGE 2 , it was confirmed that PGF and PGE 2 were contained in the reaction product.

Figure 0005641232
Figure 0005641232

(実施例8)
ゼニゴケに導入するゼニゴケ発現用(パーティクルガン用)ベクターの構築
実施例1で得られたオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)を、パーティクルガンによりゼニゴケに導入し発現させるために、以下に示す手順で、ゼニゴケ発現用(パーティクルガン用)ベクターを構築した。
(Example 8)
Construction of a vector for expression of mushroom to be introduced into mushroom (for particle gun) In order to introduce and express the cyclooxygenase gene (GvCOX gene) of ogoryori obtained in Example 1 into mushroom by particle gun, A vector for expressing mushroom (for particle gun) was constructed.

ゼニゴケ発現用(パーティクルガン用)ベクターの作製手順の概略を、図4(D)に模式的に示した。植物発現基礎ベクターpBI221(タカラ社製)を制限酵素SmaI及びSacIで消化した。次に、実施例1で得られたオゴノリのシクロオキシゲナーゼ遺伝子(GvCOX遺伝子)のORF増幅断片を制限酵素SmaI及びSacIで消化し回収したGvCOX断片を、制限酵素処理したベクターpBI221と連結酵素により連結した。これにより、ゼニゴケ発現用(パーティクルガン用)ベクター(GvCOX/pBI221)を得た。   FIG. 4D schematically shows an outline of a procedure for producing a vector for expressing mushrooms (for particle gun). Plant expression basic vector pBI221 (manufactured by Takara) was digested with restriction enzymes SmaI and SacI. Next, the GvCOX fragment obtained by digesting the ORF amplified fragment of the ogonori cyclooxygenase gene (GvCOX gene) obtained in Example 1 with the restriction enzymes SmaI and SacI was ligated to the vector pBI221 treated with the restriction enzyme using a ligation enzyme. As a result, a vector for expressing mushroom (for particle gun) (GvCOX / pBI221) was obtained.

得られたゼニゴケ発現用(パーティクルガン用)ベクター(GvCOX/pBI221)の構造を、図5(D)に模式的に示す。図5(D)中、p35Sは、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)35Sプロモーターを表す。tNOSは、NOS遺伝子ターミネーターを表す。   FIG. 5 (D) schematically shows the structure of the obtained mushroom expression (particle gun) vector (GvCOX / pBI221). In FIG. 5D, p35S represents a cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter. tNOS represents the NOS gene terminator.

(実施例9)
ゼニゴケ形質発現組換えベクター(GvCOX/pBI221)による形質転換、及び得られたゼニゴケ形質転換体の抽出液を用いたシクロオキシゲナーゼ酵素活性の測定
実施例8で作製した、GvCOX遺伝子をゼニゴケ発現用(パーティクルガン用)ベクターpBI221に導入したベクター(GvCOX/pBI221)を、ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)にパーティクルガン法により導入した。パーティクルガン法によるベクターの導入は、Ishizaki et al., Plant Cell Physiol., 49, 1084-1091.(2008)に記載された方法に従って行った。なお、ゼニゴケは、プロスタグランジンを産生しない植物である。GvCOX発現ベクター(GvCOX/pBI221)を導入したゼニゴケを、ハイグロマイシン(10μg/mL)を含む0M51C寒天培地上で25℃で1週間生育させた。
Example 9
Measurement of cyclooxygenase enzyme activity using an extract of the genus moss transformant (GvCOX / pBI221) and the resulting extract of the genus genus moss The GvCOX gene prepared in Example 8 is used for expression of genus The vector (GvCOX / pBI221) introduced into the vector pBI221 was introduced into the mushroom (Marchantia polymorpha) by the particle gun method. Introduction of the vector by the particle gun method was carried out according to the method described in Ishizaki et al., Plant Cell Physiol., 49, 1084-1091. (2008). Zenigoke is a plant that does not produce prostaglandins. Zenigoke into which the GvCOX expression vector (GvCOX / pBI221) was introduced was grown at 25 ° C. for 1 week on a 0M51C agar medium containing hygromycin (10 μg / mL).

形質転換ゼニゴケを、液体窒素中で凍結後、抽出バッファー(100mM Tris(pH7.5), 5mM EDTA, 0.5mM PMSF, 1μM hematin)400μLを加え、超音波破砕機で破砕した。17,000×G、15分間の遠心分離を行い、上清を回収した。   The transformed genus mushroom was frozen in liquid nitrogen, added with 400 μL of extraction buffer (100 mM Tris (pH 7.5), 5 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, 1 μM hematin), and crushed with an ultrasonic crusher. Centrifugation was performed at 17,000 × G for 15 minutes, and the supernatant was collected.

回収した上清を20℃で5分間静置した。混合液に最終濃度200μMとなるようにアラキドン酸を添加して20℃で5分間反応させた。次に、最終濃度5mMのSnClを添加して、反応を停止した。 The collected supernatant was allowed to stand at 20 ° C. for 5 minutes. Arachidonic acid was added to the mixed solution to a final concentration of 200 μM and reacted at 20 ° C. for 5 minutes. Next, the final concentration of 5 mM SnCl 2 was added to stop the reaction.

塩酸にて反応液のpHを3に調整後、700μLの酢酸エチルで抽出した。ロータリーエバポレーターを用いて減圧下で溶媒を留去し、残渣をプロスタグランジンの粗画分とした。粗画分は200μLエタノールに溶解し、17,000×G、15分間の遠心分離により不溶物を除いた後、上清を測定用サンプルとした。   The reaction solution was adjusted to pH 3 with hydrochloric acid and extracted with 700 μL of ethyl acetate. The solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, and the residue was used as a crude fraction of prostaglandin. The crude fraction was dissolved in 200 μL ethanol, insoluble material was removed by centrifugation at 17,000 × G for 15 minutes, and the supernatant was used as a sample for measurement.

調整した測定用サンプルに含まれるプロスタグランジンF2α(PGF2α)及びプロスタグランジンE(PGE)について液体クロマトグラフィー/質量分析装置(LC−MS/MS)(型番3200QTRAP、Applied Biosystem社製)を用いてPGF2α由来のフラグメントイオン(m/z=309)及びPGF2αの分子イオン353.2[M−H]から生じるフラグメントパターン、ならびにPGE由来のフラグメントイオン(m/z=271)及びPGEの分子イオン351.2[M−H]から生じるフラグメントパターンの検出を行った。LC−MS/MS測定条件は、カラム:RP-18 GP 150×4.6 (5 mm) (関東化学工業社製)、 移動相:2.5 mM 酢酸アンモニウム水溶液と2.5 mM 酢酸アンモニウムメタノール溶液によるグラジエント溶出、流速:400 mL/min、カラム温度:40℃、コリジョンエネルギー:40 V 、コリジョンガス:窒素ガス、エレクトロイオンスプレイモード:ネガティブ、を用いた。 Prostaglandin F (PGF ) and prostaglandin E 2 (PGE 2 ) contained in the prepared measurement sample liquid chromatography / mass spectrometer (LC-MS / MS) (model number 3200QTRAP, manufactured by Applied Biosystem) ) To generate fragment patterns derived from PGF 2α- derived fragment ions (m / z = 309) and PGF molecular ions 353.2 [M−H] , and fragment ions derived from PGE 2 (m / z = 271) ) And PGE 2 molecular ion 351.2 [M−H] . LC-MS / MS measurement conditions were as follows: Column: RP-18 GP 150 x 4.6 (5 mm) (manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd.), mobile phase: gradient elution with 2.5 mM ammonium acetate aqueous solution and 2.5 mM ammonium acetate methanol solution, flow rate : 400 mL / min, column temperature: 40 ° C., collision energy: 40 V, collision gas: nitrogen gas, electroion spray mode: negative.

反応生成物と標品PGF2α及びPGE(CAYMAN CHEMICAL社製)とのフラグメントパターン(表1及び表2)が一致すること、及び、液体クロマトグラフィーの保持時間が反応生成物と標品PGF2α−d4ならびにPGEで一致することから反応生成物中にPGF2αならびにPGEが含まれていることを確認した。
従って、シクロオキシゲナーゼ遺伝子をゼニゴケに導入した形質転換体によって、プロスタグランジン類を製造できることが確認された。
The fragment pattern (Table 1 and Table 2) of the reaction product and the standard PGF and PGE 2 (manufactured by CAYMAN CHEMICAL) match, and the retention time of liquid chromatography is the reaction product and the standard PGF 2α. -It was confirmed that PGF and PGE 2 were contained in the reaction product because they matched with d4 and PGE 2 .
Therefore, it was confirmed that prostaglandins can be produced by a transformant in which the cyclooxygenase gene is introduced into the genus Amanita.

以上のように、本発明の遺伝子及びたんぱく質は、プロスタグランジン類生産に有用である。また、本発明の遺伝子が発現可能に導入されたE. coli形質転換体等の形質転換体は、製薬産業及び各種素材産業等において、プロスタグランジン類を生産する上で、薬等の原料や試薬の供給に極めて有用である。また本発明の遺伝子が発現可能に導入されたE. coli形質転換体等においては、E. coli内のプロスタグランジン類の含量が増加する又は培養液中に放出されるので、このようなE. coli形質転換体は、製薬分野等において非常に有用である。   As described above, the gene and protein of the present invention are useful for producing prostaglandins. In addition, a transformant such as an E. coli transformant into which the gene of the present invention has been introduced is capable of producing prostaglandins in the pharmaceutical industry and various material industries. Very useful for reagent supply. In addition, in E. coli transformants and the like into which the gene of the present invention has been introduced, the content of prostaglandins in E. coli increases or is released into the culture medium. The Escherichia coli transformant is very useful in the pharmaceutical field and the like.

Claims (16)

下記の(a)又は(b)のDNAを含む遺伝子。
(a)配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNA
(b)配列番号1に示される塩基配列のうち154ないし1842番目の塩基配列からなるDNA又は該DNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するオゴノリ目生物由来のたんぱく質をコードするDNA
A gene comprising the following DNA (a) or (b):
(A) DNA consisting of the 154th to 1842th base sequences in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1
(B) hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the 154th to 1842th base sequences of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or DNA complementary to the DNA, and arachidonic acid or A DNA encoding a protein derived from the order of the genus Pleurotus with cyclooxygenase activity using eicosapentaenoic acid as a substrate.
下記の(a)〜(c)のいずれかのDNAを含む遺伝子。
(a)配列番号1に示される塩基配列からなるDNA
(b)配列番号1に示される塩基配列の一部からなり、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNA
(c)配列番号1に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAの全部又は一部とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するたんぱく質をコードするオゴノリ目生物由来のDNA
A gene comprising any of the following DNAs (a) to (c):
(A) DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 1
(B) a DNA derived from the organism of the order Ogonori that encodes a protein having a cyclooxygenase activity comprising a part of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate;
(C) Cyclooxygenase activity which hybridizes under stringent conditions with all or part of DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and which uses arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate DNA derived from the order of the order of the organism that encodes the protein
下記の(A)又は(B)のたんぱく質をコードする遺伝子。
(A)配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるたんぱく質
(B)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、一個〜数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするシクロオキシゲナーゼ活性を有するオゴノリ目生物由来のたんぱく質
A gene encoding the following protein (A) or (B).
(A) Protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (B) From the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in which one to several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added A protein derived from the order of the genus Ogonori having cyclooxygenase activity using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate
請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質。   A protein encoded by the gene according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子を含む組換え発現ベクター。   A recombinant expression vector comprising the gene according to any one of claims 1 to 3. 少なくとも請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子を宿主細胞であるE. coliに導入してなるE. coli形質転換体。   An E. coli transformant obtained by introducing at least the gene according to any one of claims 1 to 3 into a host cell, E. coli. 少なくとも請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子をゼニゴケ目生物に導入してなるゼニゴケ目生物形質転換体若しくは該形質転換体と同一の性質を有する該ゼニゴケ目生物形質転換体の子孫となるゼニゴケ目生物形質転換体、又は該ゼニゴケ目生物形質転換体の組織。   At least the gene of any one of claims 1 to 3 and the progeny of the genus L. elegans having the same properties as that of the genus L. Or a tissue of the genus Coleoptera organism. 請求項7に記載のゼニゴケ目生物形質転換体又は該ゼニゴケ目生物形質転換体の組織から得られる繁殖材料。   The propagation material obtained from the structure | tissue of the Paramecium organism transformant of Claim 7, or this Geniolia organism transformant. 請求項6に記載のE. coli形質転換体を、アラキドン酸及び/又はエイコサペンタエン酸存在下で培養する工程を含むことを特徴とするアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生産方法。   Prostaglandin production using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate, comprising the step of culturing the E. coli transformant according to claim 6 in the presence of arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid Method. 請求項7に記載のゼニゴケ目生物形質転換体又はその組織を、増殖又は生育させる工程を含むことを特徴とするアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生産方法。   A method for producing prostaglandins using arachidonic acid or eicosapentaenoic acid as a substrate, which comprises a step of proliferating or growing the transformant of the genus Coleoptera according to claim 7 or a tissue thereof. 請求項6に記載のE. coli形質転換体、又は請求項7に記載のゼニゴケ目生物形質転換体よりたんぱく質画分を調製する工程を含むことを特徴とするアラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生産方法。   A step of preparing a protein fraction from the E. coli transformant according to claim 6 or from the genus Coleoptera transformant according to claim 7, wherein arachidonic acid or eicosapentaenoic acid is used as a substrate Prostaglandin production method. 請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子をゼニゴケ目生物に導入する工程を含むことを特徴とするゼニゴケ目生物又はその組織のプロスタグランジン組成を改変する方法。   A method for altering the prostaglandin composition of a genus Coleoptera or a tissue thereof, which comprises the step of introducing the gene according to any one of claims 1 to 3 into the genus Amanita. 請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質を認識する抗体。   The antibody which recognizes the protein encoded by the gene of any one of Claims 1-3. 請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子の少なくとも一部の塩基配列又はその相補配列をプローブとして用いる遺伝子検出器具。   The gene detection instrument which uses the base sequence of at least one part of the gene of any one of Claims 1-3, or its complementary sequence as a probe. 請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質を用いて、該たんぱく質を調節する物質をスクリーニングする方法。   A method for screening a substance that regulates the protein using the protein encoded by the gene according to any one of claims 1 to 3. (I)請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子にコードされるたんぱく質に、in vitroでアラキドン酸及び/又はエイコサペンタエン酸、並びに候補物質を接触させる工程、(II)アラキドン酸又はエイコサペンタエン酸を基質とするプロスタグランジン類生成量をモニターする工程、及び(III)候補物質を接触させない場合と比較して、工程(II)におけるプロスタグランジン類生成量の増加又は減少が検出された候補物質を該たんぱく質を調節する物質として選択する工程を含むことを特徴とする請求項15に記載のスクリーニング方法。   (I) a step of contacting arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid and a candidate substance with the protein encoded by the gene according to any one of claims 1 to 3 in vitro, (II) arachidonic acid or A step of monitoring the amount of prostaglandins produced using eicosapentaenoic acid as a substrate, and (III) detection of an increase or decrease in the amount of prostaglandins produced in step (II) compared to the case where no candidate substance is contacted The screening method according to claim 15, further comprising a step of selecting the candidate substance obtained as a substance that regulates the protein.
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