JP2000350585A - Heat-resistant and oxygen-resistant hydrogenase gene - Google Patents

Heat-resistant and oxygen-resistant hydrogenase gene

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JP2000350585A
JP2000350585A JP11164213A JP16421399A JP2000350585A JP 2000350585 A JP2000350585 A JP 2000350585A JP 11164213 A JP11164213 A JP 11164213A JP 16421399 A JP16421399 A JP 16421399A JP 2000350585 A JP2000350585 A JP 2000350585A
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Japan
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hydrogenase
amino acid
ala
gly
ile
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JP11164213A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Aoyama
勝博 青山
Koichi Takasaki
幸一 高崎
Yoshichika Takamura
義親 高村
Hiroshi Nishihara
宏史 西原
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new heat-resistant and oxygen-resistant hydrogenase gene which contains a specific amino acid sequence, has a hydrogenase activity, and can be used for producing hydrogen useful for the clean energy system and so on. SOLUTION: This is a new heat-resistant and oxygen-resistant hydrogenase gene which contains an amino acid sequence represented by formula I and/or II, or an amino acid sequence modified by deletion, substitution, or addition of one or more amino acid(s) from, in, or to the amino acid sequence, has a hydrogenase activity, is excellent as an energy medium, and can be used for producing hydrogen useful for constructing the clean energy system and so on. This protein is obtained by preparing a genome DNA library derived from chromosomal DNA of a marine hydrogen-oxidizing bacterium Hydrogenovibrio marinus, screening the obtained library using its partial sequence as a probe, followed by expressing the obtained gene in an expression system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱耐酸素性ヒド
ロゲナーゼタンパク質、該タンパク質をコードする遺伝
子、該遺伝子を含有する組換えベクター、該組換えベク
ターを含む形質転換体、ヒドロゲナーゼタンパク質の製
造方法、ヒドロゲナーゼタンパク質の耐熱化及び/又は
耐酸素化方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat- and oxygen-resistant hydrogenase protein, a gene encoding the protein, a recombinant vector containing the gene, a transformant containing the recombinant vector, a method for producing a hydrogenase protein, and a hydrogenase. The present invention relates to a method for making proteins heat resistant and / or oxygen resistant.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、燃料として使用されているものの
主流は、石油、石炭などの化石燃料である。これらの燃
料は、大気汚染、二酸化炭素濃度の上昇による地球温暖
化などの環境問題をもたらし、特に、二酸化炭素による
地球の温暖化は、化石燃料を使用している限り常に付き
まとう不可避的な問題である。このような状況にあっ
て、化石燃料にかわる新しいエネルギー源の開発が求め
られており、水素はその有力候補の一つと考えられる。
水素は、単位重量当りの発熱エネルギーが大きいほか、
燃焼することにより熱エネルギーに、燃料電池を用いれ
ば電気エネルギーに効率よく変換できるなど、エネルギ
ー媒体として優れているばかりでなく、クリーンなエネ
ルギーシステムを構築する上でも優れている。
2. Description of the Related Art At present, fossil fuels such as petroleum and coal are mainly used as fuels. These fuels cause environmental problems such as air pollution and global warming due to the rise of carbon dioxide concentration.In particular, global warming due to carbon dioxide is an unavoidable problem that is always present as long as fossil fuels are used. is there. Under such circumstances, development of a new energy source to replace fossil fuels is required, and hydrogen is considered as one of the promising candidates.
Hydrogen has a large exothermic energy per unit weight,
It is excellent not only as an energy medium, but also excellent in constructing a clean energy system, for example, it can be efficiently converted to heat energy by burning and to electric energy if a fuel cell is used.

【0003】水素の生産方法としては、天然ガスの水蒸
気改質、水の電気分解などの物理化学的手法が知られて
いるが、緑藻、藍藻、光合成細菌、嫌気性細菌などを利
用する生物的手法によっても水素を生産することが可能
である。例えば、藍藻や緑藻を用いれば、水と二酸化炭
素と光エネルギーから水素を生産することができ、究極
の環境調和型エネルギー産生システムを構築することが
できる。
As a method for producing hydrogen, physicochemical techniques such as steam reforming of natural gas and electrolysis of water are known. However, biological methods using green algae, cyanobacteria, photosynthetic bacteria, anaerobic bacteria and the like are known. Hydrogen can also be produced by a technique. For example, if blue-green algae or green algae is used, hydrogen can be produced from water, carbon dioxide, and light energy, and an ultimate environment-friendly energy production system can be constructed.

【0004】しかし、その実用化のためにはいくつかの
解決すべき課題がある。その課題の一つとして、水素の
発生に関与する酵素の安定化が挙げられる。水素生産生
物中で水素の発生に直接関与している酵素として、ヒド
ロゲナーゼやニトロゲナーゼが知られている。ヒドロゲ
ナーゼは、水素による電子伝達体の還元及びその逆反応
による水素発生を触媒する酵素で、反応することのでき
る電子伝達体の種類によって様々なタイプのものが存在
する。ヒドロゲナーゼは、一般的に、熱や酸素に対して
不安定で容易に失活する。
[0004] However, there are some problems to be solved for practical use. One of the problems is stabilization of an enzyme involved in hydrogen generation. Hydrogenase and nitrogenase are known as enzymes directly involved in the generation of hydrogen in hydrogen-producing organisms. Hydrogenase is an enzyme that catalyzes the reduction of an electron carrier by hydrogen and the generation of hydrogen by the reverse reaction, and there are various types depending on the types of electron carriers that can react. Hydrogenases are generally unstable to heat and oxygen and are easily inactivated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱耐酸素
性ヒドロゲナーゼタンパク質、該タンパク質をコードす
る遺伝子、該遺伝子を含有する組換えベクター、該組換
えベクターを含む形質転換体、前記ヒドロゲナーゼタン
パク質の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a heat- and oxygen-resistant hydrogenase protein, a gene encoding the protein, a recombinant vector containing the gene, a transformant containing the recombinant vector, and production of the hydrogenase protein. The aim is to provide a method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を行った結果、海洋性水素酸化
細菌ヒドロゲノビブリオ・マリナス(Hydrogenovibrio m
arinus)の染色体DNAから新規なヒドロゲナーゼ遺伝子を
単離することに成功し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that the marine hydrogen-oxidizing bacterium Hydrogenovibrio marinus (Hydrogenovibrio m.
arinus) and succeeded in isolating a novel hydrogenase gene from the chromosomal DNA of the present invention, thereby completing the present invention.

【0007】すなわち、本発明は、以下の(a)又は(b)の
タンパク質である。 (a) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列を含むタンパク質 (b) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列において少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置
換若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつヒドロ
ゲナーゼ活性を有するタンパク質
That is, the present invention relates to the following protein (a) or (b): (a) a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 (b) at least one amino acid is deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 Having a modified amino acid sequence and having hydrogenase activity

【0008】さらに、本発明は、以下の(a)又は(b)のタ
ンパク質をコードするヒドロゲナーゼ遺伝子である。 (a) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列を含むタンパク質 (b) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列において少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置
換若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつヒドロ
ゲナーゼ活性を有するタンパク質
Further, the present invention is a hydrogenase gene encoding the following protein (a) or (b). (a) a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 (b) at least one amino acid is deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 Having a modified amino acid sequence and having hydrogenase activity

【0009】さらに、本発明は、以下の(a)又は(b)のDN
Aを含む遺伝子である。 (a) 配列番号1及び/又は配列番号3で表される塩基配
列を含むDNA (b) 配列番号1及び/又は配列番号3で表される塩基配
列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダ
イズし、かつヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質を
コードするDNA
Further, the present invention relates to the following (a) or (b):
It is a gene containing A. (a) DNA containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3 (b) Hybridizing with the DNA containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3 under stringent conditions DNA encoding soybean and protein having hydrogenase activity

【0010】さらに、本発明は、前記の遺伝子を含有す
る組換えベクターである。さらに、本発明は、前記の組
換えベクターを含む形質転換体である。さらに、本発明
は、前記の形質転換体を培養し、得られる培養物からヒ
ドロゲナーゼタンパク質を採取することを特徴とするヒ
ドロゲナーゼタンパク質の製造方法である。
[0010] Further, the present invention is a recombinant vector containing the above gene. Furthermore, the present invention is a transformant containing the above-mentioned recombinant vector. Furthermore, the present invention is a method for producing a hydrogenase protein, which comprises culturing the above transformant and collecting a hydrogenase protein from the resulting culture.

【0011】さらに、本発明は、以下の工程: (a) 耐熱性及び/又は耐酸素性ヒドロゲナーゼのアミノ
酸配列と非耐熱性及び/又は非耐酸素性ヒドロゲナーゼ
のアミノ酸配列とを比較する工程、(b) 工程(a)におい
て得られた比較結果に基づいて、耐熱性及び/又は耐酸
素性ヒドロゲナーゼに特異的に見出されるアミノ酸残基
を特定する工程、(c) 非耐熱性及び/又は非耐酸素性ヒ
ドロゲナーゼのアミノ酸配列のうち工程(b)において特
定したアミノ酸残基に対応する位置のアミノ酸残基(例
えば、配列番号2で表されるアミノ酸配列の第56番目又
は第110番目、あるいは配列番号4で表されるアミノ酸
配列の第21番目、第39番目、第116番目、第169番目、第
171番目、第213番目、第254番目、第282番目、第326番
目、第333番目、第349番目、第356番目及び第368番目か
らなる群から選択される少なくとも1つ)を、前記特異
的に見出されるアミノ酸残基に置換する工程、を包含す
る耐熱性及び/又は耐酸素性ヒドロゲナーゼの製造方法
である。以下、本発明を詳細に説明する。
Furthermore, the present invention provides the following steps: (a) comparing the amino acid sequence of a thermostable and / or oxygen-resistant hydrogenase with the amino acid sequence of a non-thermostable and / or non-oxygen-resistant hydrogenase; (b) (C) specifying an amino acid residue specifically found in a thermostable and / or oxygen-resistant hydrogenase based on the comparison result obtained in the step (a); In the amino acid sequence, the amino acid residue at the position corresponding to the amino acid residue specified in step (b) (for example, represented by SEQ ID NO: 56 or 110, or represented by SEQ ID NO: 4 The 21st, 39th, 116th, 169th and 169th amino acids of the amino acid sequence
171st, 213th, 254th, 282nd, 326th, 333th, 349th, 356th and 368th at least one selected from the group consisting of) Substituting with an amino acid residue found in (1) above. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明者のヒドロゲナーゼ遺伝子
は、従来のヒドロゲナーゼ遺伝子とは異なり、耐熱性及
び耐酸素性を有するヒドロゲナーゼをコードする遺伝子
である。本発明のヒドロゲナーゼ遺伝子は、ヒドロゲノ
ビブリオ・マリナスから、以下のような手順によってク
ローニングすることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The hydrogenase gene of the present inventor is a gene encoding a hydrogenase having heat resistance and oxygen resistance, unlike the conventional hydrogenase gene. The hydrogenase gene of the present invention can be cloned from Hydrogenobrio marinus by the following procedure.

【0013】1.本発明のヒドロゲナーゼ遺伝子のクロ
ーニング (1)ヒドロゲノビブリオ・マリナスの培養 本発明のヒドロゲナーゼの採取源としては、ヒドロゲノ
ビブリオ属に属する細菌(例えばヒドロゲノビブリオ・
マリナスMH-110など)が挙げられる。この細菌は、極鞭
毛を持つコンマ状のグラム陰性細菌で、水素・酸素及び
二酸化炭素からなる気相下で、無機化合物のみより成る
簡単な組成の培地で、1〜24時間液体又は固体培養する
ことにより増殖させることができる。本発明において用
いたヒドロゲノビブリオ・マリナスMH-110は理化学研究
所、微生物系統保存施設に申請書受理番号第7688号とし
て寄託され、その入手が容易である。
1. Cloning of the hydrogenase gene of the present invention (1) Culture of hydrogenovibrio marinus As a source of the hydrogenase of the present invention, bacteria belonging to the genus hydrogenovibrio (e.g., hydrogenovibrio
Marinas MH-110). This bacterium is a comma-shaped gram-negative bacterium with polar flagella, and is cultivated in liquid or solid for 1 to 24 hours in a medium consisting of only inorganic compounds under a gas phase consisting of hydrogen, oxygen and carbon dioxide. Can be proliferated. Hydrogenobibrio marinus MH-110 used in the present invention has been deposited with the RIKEN Microorganism Strain Conservation Facility under the Application No. 7688, and is easily available.

【0014】(2)染色体DNAの調製 細菌からの染色体DNAの調製は、通常行われる手法によ
り行うことができる。例えば、上記(1)において得られ
た菌体を、TEバッファーなどの適当な緩衝液に懸濁し、
次いで、界面活性剤(例えばSDS、CTAB)などによる化学
的処理法によって細胞を破壊し、核酸を抽出する。次い
で、リボヌクレアーゼ処理によりRNAを分解後、アルコ
ール沈殿させることにより、染色体DNAを調製すること
ができる。
(2) Preparation of Chromosomal DNA Preparation of chromosomal DNA from bacteria can be performed by a commonly used technique. For example, the cells obtained in the above (1), suspended in a suitable buffer such as TE buffer,
Next, the cells are destroyed by a chemical treatment method using a surfactant (eg, SDS, CTAB) or the like, and nucleic acids are extracted. Then, chromosomal DNA can be prepared by decomposing the RNA by ribonuclease treatment and then performing alcohol precipitation.

【0015】(3)ヒドロゲナーゼの単離精製及びN末端
アミノ酸配列の決定 一方、本発明のヒドロゲナーゼ遺伝子をクローニングす
るためのプローブを作製するために、ヒドロゲナーゼを
単離精製しそのN末端アミノ酸配列を決定する。まず、
上記(1)において得られた菌体を遠心分離後、リン酸緩
衝液やPIPES緩衝液などの適当な緩衝液に懸濁し、機械
的破壊法(例えば、超音波破砕、カーボランダム摩砕、
アルミナ摩砕)などによって破砕する。次いで、得られ
た菌体破砕物から超遠心分離などによって膜画分を調製
後、スクロースモノデカノエート、オクチルチオグルコ
シド(OTG)などの界面活性剤によって膜タンパク質を可
溶化する。そして、DEAE-Toyopearlなどのイオン交換ク
ロマトグラフィー、疎水クトマトグラフィー、ゲル濾過
クロマトグラフィーなどによって、ヒドロゲナーゼ活性
画分を分取するとともに夾雑タンパク質を除去する。
(3) Isolation and purification of hydrogenase and determination of N-terminal amino acid sequence On the other hand, in order to prepare a probe for cloning the hydrogenase gene of the present invention, hydrogenase is isolated and purified and its N-terminal amino acid sequence is determined. I do. First,
After centrifugation of the cells obtained in the above (1), suspended in a suitable buffer such as phosphate buffer or PIPES buffer, mechanical disruption method (e.g., ultrasonic crushing, carborundum milling,
(Alumina grinding). Next, a membrane fraction is prepared from the obtained disrupted cells by ultracentrifugation or the like, and the membrane protein is solubilized with a surfactant such as sucrose monodecanoate and octylthioglucoside (OTG). Then, a hydrogenase-active fraction is collected and contaminating proteins are removed by ion exchange chromatography such as DEAE-Toyopearl, hydrophobic chromatography, gel filtration chromatography, or the like.

【0016】次に、得られた精製ヒドロゲナーゼ画分を
変性処理後、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供
試する。泳動後、ゲル中のタンパク質をポリビニリデン
フルオリド(PVDF)膜などのブロッティング膜に転移さ
せ、アミドブラックやクマシーブリリアントブルーG-25
0などによって染色後、分子量に基づいて、ヒドロゲナ
ーゼタンパク質のバンドを切り取る。最後に、切り取っ
た膜切片をアミノ酸配列決定機(例えばABI社製、モデル
470A)にかけN末端アミノ酸配列を決定する。
Next, the purified hydrogenase fraction thus obtained is subjected to denaturation treatment and then subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. After electrophoresis, the proteins in the gel are transferred to a blotting membrane such as polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane, and amide black or Coomassie brilliant blue G-25 is transferred.
After staining with 0 or the like, the band of the hydrogenase protein is cut out based on the molecular weight. Finally, the cut membrane section was subjected to an amino acid sequencer (e.g., ABI, model
470A) to determine the N-terminal amino acid sequence.

【0017】(4)ヒドロゲナーゼ遺伝子のクローニング 上記(3)において決定されたN末端アミノ酸配列に基づ
いて、PCRプライマーを合成し、このプライマーを用い
て上記(2)において得られた染色体DNAから本ヒドロゲナ
ーゼ遺伝子の一部を増幅する。増幅されたDNA断片をプ
ローブに用いてヒドロゲナーゼ遺伝子をクローニングす
る。本発明のヒドロゲナーゼはクラスI(膜結合型で、
分子内部にニッケル・鉄クラスターを保持しているタイ
プ)のヒドロゲナーゼに属している。一般にクラスIの
ヒドロゲナーゼをコードする遺伝子は、染色体DNA上に
おいて、小サブユニット遺伝子、大サブユニット遺伝子
の順に隣接して存在することが知られている[L.-F.Wu a
nd M.A.Mandrand, FEMS Microbiology Reviews 104:243
-270(1993)]。従って、小サブユニットのN末端アミノ
酸配列、及び大サブユニットのN末端アミノ酸配列が決
定された後は、これらのアミノ酸配列に基づいて合成し
たプライマーを用い、染色体DNAを鋳型としてPCRを行う
ことにより小サブユニットの全長遺伝子を増幅すること
ができる。
(4) Cloning of the hydrogenase gene Based on the N-terminal amino acid sequence determined in the above (3), a PCR primer is synthesized, and using this primer, the present hydrogenase is synthesized from the chromosomal DNA obtained in the above (2). Amplify part of the gene. The hydrogenase gene is cloned using the amplified DNA fragment as a probe. The hydrogenases of the present invention are class I (membrane-bound,
(A type that holds a nickel-iron cluster in the molecule). Generally, it is known that a gene encoding a class I hydrogenase is adjacent to a small subunit gene and a large subunit gene in the order of chromosomal DNA [L.-F.
nd MAMandrand, FEMS Microbiology Reviews 104: 243
-270 (1993)]. Therefore, after the N-terminal amino acid sequence of the small subunit and the N-terminal amino acid sequence of the large subunit are determined, PCR is performed using chromosomal DNA as a template, using primers synthesized based on these amino acid sequences. The full length gene of the small subunit can be amplified.

【0018】例えば、ここで用いることができるPCR プ
ライマーとしては、ヒドロゲナーゼ小サブユニットのN
末端アミノ酸配列Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Va
l Ile Trp(配列番号6)に基づいて合成した5'-ATGGAAAC
TAA(A/G)CC(A/T)CGTAC(A/G/T) CC(A/T)GT(A/T)AT(A/C/
T)TGG-3'(配列番号8)及び大サブユニットのN末端アミ
ノ酸配列Met Asp Asn Ser Gly Arg Arg Val Val Ile As
p(配列番号7)に基づいて合成した5'-(A/G)TCGAT(A/T)A
C(A/T)ACACGACGACC(A/T)GA(A/G)TT(A/G) TCCAT-3'(配列
番号9)を用いることができる。但し、本発明において
は、これらのプライマーに限定されない。合成はDNA合
成機(例えばABI社製、モデル391)によって行うことがで
きる。
For example, the PCR primers that can be used here include the N subtype of the hydrogenase small subunit.
Terminal amino acid sequence Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Va
l 5'-ATGGAAAC synthesized based on Ile Trp (SEQ ID NO: 6)
TAA (A / G) CC (A / T) CGTAC (A / G / T) CC (A / T) GT (A / T) AT (A / C /
T) TGG-3 '(SEQ ID NO: 8) and N-terminal amino acid sequence of large subunit Met Asp Asn Ser Gly Arg Arg Val Val Ile As
5 '-(A / G) TCGAT (A / T) A synthesized based on p (SEQ ID NO: 7)
C (A / T) ACACGACGACC (A / T) GA (A / G) TT (A / G) TCCAT-3 ′ (SEQ ID NO: 9) can be used. However, the present invention is not limited to these primers. The synthesis can be performed with a DNA synthesizer (for example, model A391, model 391).

【0019】そして、増幅されたDNA断片の塩基配列を
決定し、その推定アミノ酸配列がクラスIヒドロゲナー
ゼの小サブユニット遺伝子のコードする部分アミノ酸配
列と相同性を有することを確認する。確認できた場合
は、そのPCR産物を標識後、これをプローブとして用
い、染色体DNAの制限酵素消化物(例えばHindIII、Kpn
I、EcoRI消化物など)のサザンブロッティングを行う。
これによって、目的のヒドロゲナーゼ遺伝子を含む断片
が、染色体DNAの制限酵素消化物の電気泳動後のゲル上
においてどの程度のサイズに位置するのかを測定するこ
とができる。判明したサイズに基づき、染色体DNAの制
限酵素消化物の電気泳動後のゲルから、そのサイズ付近
のゲルを切り出しDNAを抽出後、適切なベクター(例えば
pBluescriptIIKS(+)、pUC19、pBR322、pFOS1、M13など)
に連結する。そして、連結物を大腸菌(例えばXL−1
blue株、C600株、JM109株、S17-1株など)に形質
転換することにより、目的サイズの染色体由来DNA断片
を含む染色体DNAライブラリーを調製する。
Then, the nucleotide sequence of the amplified DNA fragment is determined, and it is confirmed that the deduced amino acid sequence has homology with the partial amino acid sequence encoded by the small subunit gene of class I hydrogenase. If confirmed, after labeling the PCR product, this is used as a probe, and a restriction enzyme digest of chromosomal DNA (e.g., HindIII, Kpn
I, EcoRI digest, etc.).
Thus, it is possible to measure the size of the fragment containing the target hydrogenase gene on the gel after electrophoresis of the digested product of the restriction enzyme of chromosomal DNA. Based on the determined size, from the gel after electrophoresis of the digested product of the restriction enzyme of chromosomal DNA, cut out a gel near that size and extract the DNA, and then use an appropriate vector (e.g.,
(pBluescriptIIKS (+), pUC19, pBR322, pFOS1, M13, etc.)
Connect to Then, the ligated product is transformed into E. coli (for example, XL-1).
(blue, C600, JM109, S17-1, etc.) to prepare a chromosomal DNA library containing chromosome-derived DNA fragments of the desired size.

【0020】次いで、得られた染色体DNAライブラリー
及び上記プライマー(例えば、配列番号8及び配列番号
9)を用いてコロニーPCRを行い、目的サイズのDNA断片
が増幅されたコロニーを選択する。最後にそのコロニー
からプラスミドを抽出し、挿入DNA断片の塩基配列決定
を行い、最終的にヒドロゲナーゼ遺伝子のポジティブク
ローンを決定する。
Next, colony PCR is performed using the obtained chromosomal DNA library and the above primers (for example, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9) to select colonies in which a DNA fragment of the desired size has been amplified. Finally, a plasmid is extracted from the colony, the nucleotide sequence of the inserted DNA fragment is determined, and finally a positive clone of the hydrogenase gene is determined.

【0021】塩基配列の決定は、目的DNA断片をpGEM-T
(Promega社製)やpBluescriptIIKS(+)(Stratagene社製)
などの適当なベクターに連結後、マキサム-ギルバート
の化学修飾法、又はM13ファージを用いるジデオキシヌ
クレオチド鎖終結法等の公知手法により行うことができ
るが、通常は自動塩基配列決定機(例えばABI社製、モデ
ル377A)を用いて配列決定が行われる。そして決定され
た塩基配列から、DNASIS(日立ソフトウェアエンジニア
リング社製)などのDNA解析ソフトを用いてオープンリー
ディングフレームを検索し、それによって得られた推定
アミノ酸配列と公知のヒドロゲナーゼのアミノ酸配列と
の相同性を調べる。
The nucleotide sequence is determined by subjecting the target DNA fragment to pGEM-T
(Promega) and pBluescriptIIKS (+) (Stratagene)
After ligation to an appropriate vector such as maxam-Gilbert, it can be performed by a known method such as a chemical modification method of Gilbert, or a dideoxynucleotide chain termination method using M13 phage, but is usually performed by an automatic nucleotide sequencer (for example, manufactured by ABI) , Model 377A). From the determined base sequence, a DNA analysis software such as DNASIS (manufactured by Hitachi Software Engineering Co.) was used to search for an open reading frame, and the homology between the deduced amino acid sequence and the amino acid sequence of a known hydrogenase was determined. Find out.

【0022】配列番号1に本発明の小サブユニット遺伝
子の塩基配列、配列番号2に本発明の小サブユニットタ
ンパク質のアミノ酸配列、配列番号3に本発明の大サブ
ユニット遺伝子の塩基配列、配列番号4に本発明の大サ
ブユニットタンパク質のアミノ酸配列、配列番号5に隣
接して存在する本発明の小サブユニット遺伝子と本発明
の大サブユニット遺伝子を例示するが、これらのアミノ
酸配列を含むタンパク質がヒドロゲナーゼ活性を有する
限り、当該アミノ酸配列において少なくとも1個のアミ
ノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じてもよい。
SEQ ID NO: 1 is the nucleotide sequence of the small subunit gene of the present invention, SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence of the small subunit protein of the present invention, SEQ ID NO: 3 is the nucleotide sequence of the large subunit gene of the present invention, SEQ ID NO: 4 illustrates the amino acid sequence of the large subunit protein of the present invention, the small subunit gene of the present invention and the large subunit gene of the present invention adjacent to SEQ ID NO: 5, and the protein containing these amino acid sequences is At least one amino acid in the amino acid sequence may be mutated such as deletion, substitution or addition as long as it has hydrogenase activity.

【0023】例えば、配列番号2又は4で表されるアミ
ノ酸配列の少なくとも1個、好ましくは1〜20個程度、
さらに好ましくは1〜10個のアミノ酸が欠失してもよ
く、又は、配列番号2又は4で表わされるアミノ酸配列
に少なくとも1個、好ましくは1〜20個程度、さらに好
ましくは1〜10個のアミノ酸が付加してもよく、あるい
は、配列番号2又は4で表されるアミノ酸配列の少なく
とも1個、好ましくは1〜30個程度、さらに好ましくは
1〜10個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換してもよい。
For example, at least one, preferably about 1 to 20, of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 4,
More preferably, 1 to 10 amino acids may be deleted, or at least one, preferably about 1 to 20, more preferably 1 to 10 amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 4. Amino acids may be added, or at least one, preferably about 1 to 30, and more preferably 1 to 10 amino acids of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 4 are substituted with other amino acids. You may.

【0024】また、上記遺伝子とストリンジェントな条
件下でハイブリダイズすることができるDNAも本発明の
遺伝子に含まれる。ストリンジェントな条件とは、例え
ば、温度が52〜70℃、好ましくは62〜70℃での条件をい
う。なお、遺伝子に変異を導入するには、Kunkel法、 G
apped duplex法等の公知の手法又はこれに準ずる方法に
より、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異
導入用キット(例えばMutan-K(TAKARA社製)、Mutan-G
(TAKARA社製))などを用いて、あるいは、TAKARA社のLA
PCR in vitro Mutagenesis シリーズキットを用いて行
うことができる。
The gene of the present invention also includes a DNA capable of hybridizing with the above gene under stringent conditions. The stringent condition refers to, for example, a condition at a temperature of 52 to 70 ° C, preferably 62 to 70 ° C. To introduce mutations into genes, the Kunkel method, G
For example, a mutagenesis kit (for example, Mutan-K (manufactured by TAKARA), Mutan-G) using a site-directed mutagenesis method by a known method such as the apped duplex method or a method analogous thereto.
(TAKARA)) or TAKARA LA
PCR can be performed using the in vitro Mutagenesis series kit.

【0025】一旦、本発明の遺伝子の塩基配列が確定さ
れると、その後は化学合成や本遺伝子のcDNA又はゲノム
DNAを鋳型としたPCRなどにより本発明の遺伝子を調製す
ることができる。例えば、本発明のヒドロゲナーゼの小
サブユニットの全長アミノ酸配列をコードする遺伝子を
PCRによって増幅する場合には、ヒドロゲノビブリオ・
マリナスの染色体DNAを鋳型として、5'-ATGTCATCTCAAG
TTGAAACGTTCT-3'(配列番号10)及び5'-TTTATCTCCTTTCTTT
TGAGCCGCT-3'(配列番号11)の塩基配列を有するプライマ
ーを用いることにより行うことができる。但し、本発明
においては、プライマーはこれらに限定されるものでは
ない。また、本発明の遺伝子の5'上流又は3'下流のDNA
領域を調製したい場合には、遺伝子歩行などの手法によ
って行うことができる。遺伝子歩行とは、既に得られて
いるクローンの5'又は3'末端の断片をプローブとして遺
伝子ライブラリーからスクリーニングを行い、配列の一
部が前記クローンの配列と一部重複したクローンを単離
し、この方法を繰返すことにより5'又は3'方向に解析を
進めていく方法である。例えば、本発明のヒドロゲナー
ゼの大サブユニットの3'下流領域のDNAを遺伝子歩行に
よって取得する場合には、ヒドロゲノビブリオ・マリナ
スの大サブユニットの3'末端の断片の300bpの領域
(配列番号12)をプローブとして用いることにより行う
ことができる。但し、本発明においては、プローブはこ
れらに限定されるものではない。
Once the nucleotide sequence of the gene of the present invention has been determined, it is then subjected to chemical synthesis or cDNA or genomic analysis of the gene.
The gene of the present invention can be prepared by PCR using DNA as a template. For example, a gene encoding the full-length amino acid sequence of the small subunit of the hydrogenase of the present invention is
When amplifying by PCR, hydrogenovibrio
5'-ATGTCATCTCAAG using chromosomal DNA of Marinas as a template
TTGAAACGTTCT-3 '(SEQ ID NO: 10) and 5'-TTTATCTCCTTTCTTT
It can be performed by using a primer having the nucleotide sequence of TGAGCCGCT-3 ′ (SEQ ID NO: 11). However, in the present invention, the primer is not limited to these. In addition, 5 'upstream or 3' downstream DNA of the gene of the present invention
When a region is desired to be prepared, it can be performed by a technique such as gene walking. Gene walking is screening from a gene library using a fragment of the 5 'or 3' end of a clone already obtained as a probe, and isolating a clone in which a part of the sequence partially overlaps the sequence of the clone, This is a method in which the analysis is advanced in the 5 ′ or 3 ′ direction by repeating this method. For example, when DNA of the 3 ′ downstream region of the large subunit of the hydrogenase of the present invention is obtained by gene walking, a 300 bp region of the 3 ′ terminal fragment of the large subunit of Hydrogenobibrio marinus (SEQ ID NO: 12) ) Can be used as a probe. However, in the present invention, the probe is not limited to these.

【0026】2.組換えベクター及び形質転換体の作製 (1) 組換えベクターの作製 本発明の組換えベクターは、適当なベクターに本発明の
遺伝子を連結(挿入)することにより得ることができる。
本発明の遺伝子を挿入するためのベクターは、宿主中で
複製可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラ
スミド DNA、ファージ DNA等が挙げられる。なお、本発
明のヒドロゲナーゼ遺伝子は、小サブユニットをコード
する遺伝子と大サブユニットをコードする遺伝子とから
なるため、ヒドロゲナーゼ発現用の組換えベクターを構
築する場合には、2つのサブユニットを1つのベクター
にタンデムに連結したり又は小サブユニット遺伝子及び
大サブユニット遺伝子を別々のベクターに連結してもよ
い。
2. Preparation of Recombinant Vector and Transformant (1) Preparation of Recombinant Vector The recombinant vector of the present invention can be obtained by ligating (inserting) the gene of the present invention into an appropriate vector.
The vector for inserting the gene of the present invention is not particularly limited as long as it can be replicated in a host, and examples thereof include plasmid DNA and phage DNA. Since the hydrogenase gene of the present invention is composed of a gene encoding a small subunit and a gene encoding a large subunit, when constructing a recombinant vector for expressing a hydrogenase, the two subunits are combined into one. The vectors may be tandemly linked or the small and large subunit genes may be linked to separate vectors.

【0027】プラスミド DNAとしては、大腸菌由来のプ
ラスミド(例えばpBR322、pBR325、pUC118、pUC119、pUC
18、pUC19、pCBD-C等)、枯草菌由来のプラスミド(例
えばpUB110、pTP5、pHY300PLKDNA等)、酵母由来のプラ
スミド(例えばYEp13、YEp24、YCp50、YIp30、pAUR101D
NA、pAUR123DNA等)、藍藻由来のプラスミド(例えばpECA
N8[R.H.Lau and N.A.Straus, FEMS Microbiology Lette
rs 27:253-256(1985)])などが挙げられ、ファージDNAと
してはλファージ等が挙げられる。
As the plasmid DNA, plasmids derived from E. coli (for example, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, pUC
18, pUC19, pCBD-C, etc.), Bacillus subtilis-derived plasmids (eg, pUB110, pTP5, pHY300PLK DNA, etc.), and yeast-derived plasmids (eg, YEp13, YEp24, YCp50, YIp30, pAUR101D)
NA, pAUR123 DNA, etc.), a plasmid derived from cyanobacteria (e.g., pECA
N8 [RHLau and NAStraus, FEMS Microbiology Lette
rs 27: 253-256 (1985)]), and phage DNA includes λ phage.

【0028】ベクターに本発明の遺伝子を挿入するに
は、まず、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断し、
適当なベクター DNAの制限酵素部位又はマルチクローニ
ングサイトに挿入してベクターに連結する方法などが採
用される。本発明の遺伝子は、その遺伝子の機能が発揮
されるようにベクターに組み込まれることが必要であ
る。そこで、本発明のベクターには、プロモーター、本
発明の遺伝子のほか、所望によりエンハンサーなどのシ
スエレメント、スプライシングシグナル、ポリA付加シ
グナル、選択マーカー、リボゾーム結合配列(SD配列)
などを含有するものを連結することができる。なお、選
択マーカーとしては、例えばアンピシリン耐性遺伝子、
ネオマイシン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、ク
ロラムフェニコール耐性遺伝子等が挙げられる。
To insert the gene of the present invention into a vector, first, the purified DNA is cut with an appropriate restriction enzyme,
For example, a method of inserting into an appropriate restriction enzyme site or a multiple cloning site of vector DNA and ligating to the vector is employed. The gene of the present invention needs to be incorporated into a vector so that the function of the gene is exerted. Therefore, the vector of the present invention includes, in addition to the promoter and the gene of the present invention, cis elements such as enhancers, splicing signals, polyA addition signals, selection markers, ribosome binding sequences (SD sequences), if desired.
And the like can be linked. In addition, as a selection marker, for example, an ampicillin resistance gene,
Neomycin resistance gene, kanamycin resistance gene, chloramphenicol resistance gene and the like.

【0029】(2) 形質転換体の作製 本発明の形質転換体は、本発明の組換えベクターを、目
的遺伝子が発現し得るように宿主中に導入することによ
り得ることができる。ここで、宿主としては、本発明の
DNAを発現できるものであれば特に限定されるものでは
ない。例えば、大腸菌(Escherichia coli)等のエッシ
ェリヒア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtili
s)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomon
as putida)等のシュードモナス属、リゾビウム・メリロ
ティ(Rhizobium meliloti)等のリゾビウム属に属する細
菌が挙げられ、ロドバクター・スフェロイデス(Rhodoba
ctersphaeroides)等の光合成細菌や、シネココッカス(S
ynechococcus)PCC7942株等の藍藻類が挙げられ、サッカ
ロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シ
ゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pomb
e)等の酵母が挙げられる。
(2) Preparation of Transformant The transformant of the present invention can be obtained by introducing the recombinant vector of the present invention into a host so that the target gene can be expressed. Here, the host of the present invention
There is no particular limitation as long as it can express DNA. For example, the genus Escherichia such as Escherichia coli and Bacillus subtilis
s), Pseudomonas putida (Pseudomonas
as putida), bacteria belonging to the genus Rhizobium such as Rhizobium meliloti (Rhizobium meliloti), and Rhodobacter sphaeroides (Rhodoba
ctersphaeroides) and Synechococcus (S
ynechococcus) Cyanobacteria such as PCC7942 strain, Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), Schizosaccharomyces pombe (Schizosaccharomyces pomb)
e) and the like.

【0030】なお、本発明のヒドロゲナーゼ遺伝子は、
小サブユニットをコードする遺伝子と大サブユニットを
コードする遺伝子とからなるため、上記(1)において、
小サブユニット遺伝子及び大サブユニット遺伝子を別々
のベクターに連結した場合には、これらを同一の宿主に
形質転換してもよい。大腸菌等の細菌を宿主とする場合
は、本発明の組換えベクターが該細菌中で自律複製可能
であると同時に、プロモーター、リボゾーム結合配列、
本発明の遺伝子、転写終結配列により構成されているこ
とが好ましい。また、プロモーターを制御する遺伝子が
含まれていてもよい。
The hydrogenase gene of the present invention comprises
Because it consists of a gene encoding a small subunit and a gene encoding a large subunit, in the above (1),
When the small subunit gene and the large subunit gene are ligated to different vectors, they may be transformed into the same host. When a bacterium such as Escherichia coli is used as a host, the recombinant vector of the present invention is capable of autonomous replication in the bacterium, and at the same time, a promoter, a ribosome binding sequence,
It is preferable that the gene of the present invention is composed of a transcription termination sequence. Further, a gene controlling a promoter may be included.

【0031】大腸菌としては、例えばエッシェリヒア・
コリ(Escherichia coli)JM109、DH5αなどが挙げられ、
枯草菌としては、例えばバチルス・ズブチリス(Bacillu
s subtilis)MI 114、207-21などが挙げられる。プロモ
ーターとしては、大腸菌等の宿主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trpプロモータ
ー、lacプロモーター、PLプロモーター、PRプロモータ
ーなどの、大腸菌やファージに由来するプロモーターが
用いられる。tacプロモーターなどのように、人為的に
設計改変されたプロモーターを用いてもよい。
As Escherichia coli, for example, Escherichia
Coli (Escherichia coli) JM109, DH5α and the like,
As Bacillus subtilis, for example, Bacillus subtilis (Bacillu
s subtilis) MI114, 207-21 and the like. Any promoter can be used as long as it can be expressed in a host such as Escherichia coli. For example trp promoter, lac promoter, P L promoter, and P R promoter may be used from Escherichia coli or phage. An artificially designed and modified promoter such as a tac promoter may be used.

【0032】細菌への組換えベクターの導入方法として
は、細菌にDNAを導入する方法であれば特に限定される
ものではない。例えばカルシウムイオンを用いる方法
[S.N.Cohen et al., Proc. Natl. Acad. Sci.,USA 69:2
110(1972)]、エレクトロポレーション法、接合法[R.Sim
on et al., BIO/TECHNOLOGY 784-791(Nov. 1983)]、自
然形質転換法[J.G.K.Williams et al., Methods. Enzym
ol. 167:766-778(1988)]等が挙げられる。
The method for introducing the recombinant vector into bacteria is not particularly limited as long as it is a method for introducing DNA into bacteria. For example, a method using calcium ions
[SNCohen et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA 69: 2
110 (1972)], electroporation, bonding [R. Sim
on et al., BIO / TECHNOLOGY 784-791 (Nov. 1983)], a natural transformation method [JGK Williams et al., Methods.
ol. 167: 766-778 (1988)].

【0033】酵母を宿主とする場合は、例えばサッカロ
ミセス・セレビシエ(Saccharomycescerevisiae)、シゾ
サッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pomb
e)、ピヒア・パストリス(Pichia pastoris)などが用い
られる。この場合、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特に限定されず、例えばgal1プロモ
ーター、gal10プロモーター、ヒートショックタンパク
質プロモーター、MFα1プロモーター、PHO5プロモータ
ー、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADH1プロモー
ター、CMVプロモーター、AOX1プロモーター等が挙げら
れる。
When yeast is used as a host, for example, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe
e), Pichia pastoris and the like are used. In this case, the promoter is not particularly limited as long as it can be expressed in yeast.For example, gal1 promoter, gal10 promoter, heat shock protein promoter, MFα1 promoter, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH1 promoter, CMV promoter, AOX1 promoter and the like.

【0034】酵母への組換えベクターの導入方法として
は、酵母にDNAを導入する方法であれば特に限定され
ず、例えばエレクトロポレーション法[D.M.Becker et a
l., Methods. Enzymol. 194:182(1990)]、スフェロプ
ラスト法[A.Hinnen et al., Proc. Natl. Acad. Sci.,U
SA 75:1929(1978)]、酢酸リチウム法[H.Itoh et al.,
J.Bacteriol. 153:163(1983)]等が挙げられる。
The method for introducing the recombinant vector into yeast is not particularly limited, as long as it is a method for introducing DNA into yeast. For example, an electroporation method [DMBecker et al.
l., Methods. Enzymol. 194: 182 (1990)], spheroplast method [A. Hinnen et al., Proc. Natl. Acad. Sci., U.
SA 75: 1929 (1978)], lithium acetate method [H. Itoh et al.,
J. Bacteriol. 153: 163 (1983)].

【0035】3.本発明のタンパク質の製造 本発明のタンパク質は、本発明のヒドロゲナーゼ遺伝子
によりコードされるアミノ酸配列を有するもの、または
該アミノ酸配列において少なくとも1個のアミノ酸に前
記変異が導入されたアミノ酸配列を有するものをいう。
本発明のタンパク質は、前記2(2)において得られた形質
転換体の培養物から、以下のようにして製造することが
できる。ここで、「培養物」とは、培養後の培地上清、
培養により得られた細胞若しくは細胞の破砕物のいずれ
をも意味するものである。前記2(2)において得られた形
質転換体を培養する方法は、それらの細胞の培養に用い
られる通常の方法に従って行われる。
3. Production of the protein of the present invention The protein of the present invention has an amino acid sequence encoded by the hydrogenase gene of the present invention, or has an amino acid sequence in which the mutation is introduced into at least one amino acid in the amino acid sequence. Say.
The protein of the present invention can be produced from the culture of the transformant obtained in the above 2 (2) as follows. Here, “culture” refers to the culture supernatant after culturing,
It refers to either cells obtained by culture or crushed cells. The method for culturing the transformant obtained in the above 2 (2) is performed according to a usual method used for culturing those cells.

【0036】培地としては、前記細胞が資化し得る炭素
源、窒素源、無機塩類等を含有し、該細胞の培養を効率
的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培
地のいずれを用いてもよい。ここで、炭素源としては、
グルコース、フラクトース、スクロース、マンノース等
の炭水化物、酢酸、乳酸等の有機酸、メタノール等のア
ルコール類、動物油、糖蜜などが用いられる。また、窒
素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸ア
ンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等
のアンモニウム塩、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等の
硝酸塩のほか、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、麦芽
エキス、コーンスティープリカー等が用いられる。さら
に、ニッケル、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マ
グネシウム、マンガン、コバルト、亜鉛、鉄、モリブデ
ン、銅等の微量元素を含む化合物、及び硫酸、リン酸、
塩酸などの陰イオンの塩が用いられる。
The medium may be any of natural medium and synthetic medium as long as the medium contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like which can be used by the cells and can efficiently culture the cells. May be used. Here, as the carbon source,
Carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, and mannose; organic acids such as acetic acid and lactic acid; alcohols such as methanol; animal oils; Examples of the nitrogen source include ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate; nitrates such as potassium nitrate and sodium nitrate; peptone, meat extract, yeast extract, malt extract, and corn steep liquor. Is used. Furthermore, compounds containing trace elements such as nickel, potassium, sodium, calcium, magnesium, manganese, cobalt, zinc, iron, molybdenum, copper, and sulfuric acid, phosphoric acid,
An anionic salt such as hydrochloric acid is used.

【0037】形質転換体の培養において、その形質転換
体が誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質
転換されたものである場合には、必要に応じてインデュ
ーサーを培地に添加してもよい。例えば、Lacプロモー
ターを用いた発現ベクターで形質転換された微生物を培
養するときにはイソプロピル-β-D-チオガラクトピラノ
シド(IPTG)等を、trpプロモーターを用いた発現ベクタ
ーで形質転換した微生物を培養するときにはインドール
アクリル酸(IAA)等を培地に添加してもよい。
In the culture of the transformant, if the transformant has been transformed with an expression vector using an inducible promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. . For example, when culturing a microorganism transformed with an expression vector using a Lac promoter, culturing a microorganism transformed with an expression vector using a trp promoter such as isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG). In this case, indoleacrylic acid (IAA) or the like may be added to the medium.

【0038】培養後、本発明のヒドロゲナーゼタンパク
質が菌体内に生産される場合には、菌体を破砕すること
によりヒドロゲナーゼタンパク質を抽出する。菌体の破
砕は、超音波、フレンチプレス、ガラスビーズを使用す
るホモジナイザーなどを用いることができるが、リゾチ
ームや凍結融解法との併用によって行うこともできる。
また、本発明のヒドロゲナーゼタンパク質が菌体外に生
産される場合には、培養液をそのまま使用するか、遠心
分離等により菌体を除去する。その後、タンパク質の単
離精製に用いられる一般的な生化学的方法、例えば硫酸
アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交
換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、アフ
ィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み
合わせて用いることにより、前記培養物中から本発明の
タンパク質を単離精製することができる。
After the culture, when the hydrogenase protein of the present invention is produced in the cells, the cells are crushed to extract the hydrogenase protein. The disruption of the cells can be performed using ultrasonic waves, a French press, a homogenizer using glass beads, or the like, but can also be performed in combination with lysozyme or a freeze-thaw method.
When the hydrogenase protein of the present invention is produced outside the cells, the culture solution is used as it is, or the cells are removed by centrifugation or the like. Thereafter, by using a general biochemical method used for protein isolation and purification, for example, ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography, or the like, alone or in appropriate combination, The protein of the present invention can be isolated and purified from the culture.

【0039】4.ヒドロゲナーゼ活性の測定 ヒドロゲナーゼは水素酸化反応(H2→2H++2e-)及び
水素発生反応(2H++2e-→H2)を触媒するため、その
活性は水素の酸化又は水素の発生を調べることにより測
定することができる。例えば、水素酸化反応によるヒド
ロゲナーゼ活性測定法においては、反応系の気相を水素
で満たし、ヒドロゲナーゼによって単位時間に還元され
る酸化型メチルビオローゲンの量を、青色の還元型メチ
ルビオローゲンの生成を分光光度計を用いて測定するこ
とによって、その測定値に基づいてヒドロゲナーゼ活性
を算出することができる。一方、水素発生反応によるヒ
ドロゲナーゼ活性測定法においては、反応系をアルゴン
などの不活性ガスで置換し、そこにジチオナイトなどの
還元剤を添加し、反応系に存在するメチルビオローゲン
などの電子伝達体を還元型とすることによって、単位時
間に発生する水素の量をガスクロマトグラフィーなどを
用いて測定し、その測定値に基づいてヒドロゲナーゼ活
性を測定することができる。
4. Measurement of hydrogenase activity Since hydrogenase catalyzes the hydrogen oxidation reaction (H 2 → 2H + + 2e ) and the hydrogen generation reaction (2H + + 2e → H 2 ), its activity is determined by examining the oxidation of hydrogen or the generation of hydrogen. Can be measured. For example, in a method of measuring hydrogenase activity by hydrogen oxidation, the gas phase of the reaction system is filled with hydrogen, and the amount of oxidized methyl viologen reduced in a unit time by the hydrogenase is determined by the spectrophotometry. By measuring with a meter, the hydrogenase activity can be calculated based on the measured value. On the other hand, in the hydrogenase activity measurement method by the hydrogen generation reaction, the reaction system is replaced with an inert gas such as argon, a reducing agent such as dithionite is added thereto, and an electron carrier such as methyl viologen present in the reaction system is removed. By using the reduced form, the amount of hydrogen generated per unit time can be measured using gas chromatography or the like, and the hydrogenase activity can be measured based on the measured value.

【0040】5.ヒドロゲナーゼの耐熱化及び耐酸素化 本発明のヒドロゲナーゼは、常温菌由来のものであるに
もかかわらず、耐熱性及び耐酸素性を有する。従って、
本発明のヒドロゲナーゼの構造に基づいて、非耐熱性及
び/又は非耐酸素性ヒドロゲナーゼのアミノ酸配列を改
変することにより、ヒドロゲナーゼを耐熱化及び耐酸素
化することができる。
5. The hydrogenase of the present invention has heat resistance and oxygen resistance despite being derived from a normal-temperature bacterium. Therefore,
By modifying the amino acid sequence of the non-thermostable and / or non-oxygen-resistant hydrogenase based on the structure of the hydrogenase of the present invention, the hydrogenase can be made thermotolerant and oxygen-resistant.

【0041】一般的に、熱や酸素による酵素の失活は、
タンパク質の立体構造が破壊されることによる。通常、
タンパク質の立体構造は、α-ヘリックス構造、β-シー
ト構造、水素結合、疎水性相互作用、S-S結合、静電的
相互作用、金属イオン配位などにより保たれており、こ
れらの相互作用を強めるアミノ酸変異を施すことによっ
て、ヒドロゲナーゼタンパク質を耐熱化及び耐酸素化す
ることが可能である。熱や酸素に対し不安定なヒドロゲ
ナーゼと本発明のヒドロゲナーゼのアミノ酸を比較する
と、本発明のヒドロゲナーゼには、表1のような複数の
特徴的なアミノ酸が見出される。なお、表1において位
置とは、大サブユニット又は小サブユニット中のN末端
メチオニンから何番目に位置するアミノ酸かを意味す
る。また、本明細書中において、例えばIle21のように
アミノ酸記号に番号を付した場合には、それはN末端メ
チオニンから21番目のイソロイシンであることを意味す
る。
In general, the deactivation of an enzyme by heat or oxygen
It is because the three-dimensional structure of the protein is destroyed. Normal,
The three-dimensional structure of the protein is maintained by α-helix structure, β-sheet structure, hydrogen bond, hydrophobic interaction, SS bond, electrostatic interaction, metal ion coordination, etc., and strengthens these interactions By performing an amino acid mutation, it is possible to make the hydrogenase protein heat- and oxygen-resistant. When comparing the hydrogenase which is unstable to heat and oxygen with the amino acid of the hydrogenase of the present invention, a plurality of characteristic amino acids as shown in Table 1 are found in the hydrogenase of the present invention. In Table 1, the position means the position of the amino acid located from the N-terminal methionine in the large subunit or the small subunit. Further, in the present specification, when a number is given to an amino acid symbol such as, for example, Ile21, it means that it is the 21st isoleucine from the N-terminal methionine.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】従って、対応する位置のアミノ酸を本発明
のヒドロゲナーゼと同一のアミノ酸に置換することによ
り非耐熱性及び/又は非耐酸素性のヒドロゲナーゼを耐
熱化及び/又は耐酸素化することができる。アミノ酸の
置換は、PCRによる点突然変異の導入方法など[西郷薫、
佐野弓子共訳、分子生物学実験プロトコールI、249頁〜
270頁、丸善、1997]により行うことができる。
Accordingly, by substituting the amino acid at the corresponding position with the same amino acid as the hydrogenase of the present invention, the non-thermostable and / or non-oxygen-resistant hydrogenase can be rendered thermotolerant and / or oxygen-resistant. Amino acid substitution can be performed by introducing point mutations by PCR [Kaoru Saigo,
Translated by Yuko Sano, Molecular Biology Experiment Protocol I, p.249-
270, Maruzen, 1997].

【0044】6.生物的手法による水素生産 (1) 耐熱耐酸素性ヒドロゲナーゼを有する水素産生細胞
の作出 藻類、光合成細菌、嫌気性細菌による水素発生機構を図
1に示したが、これらを用いる水素生産は、水素の産生
に直接的に関わるヒドロゲナーゼの熱や酸素に対する不
安定性などの問題から実用化には至っていない。そこで
本発明の耐熱耐酸素性ヒドロゲナーゼ遺伝子の前記生物
細胞への導入発現、又は上記5記載のヒドロゲナーゼの
耐熱化及び耐酸素化方法によるヒドロゲナーゼの改変に
より、耐熱耐酸素性ヒドロゲナーゼを有する水素産生細
胞を育種することができる。例えば、本発明の耐熱耐酸
素性ヒドロゲナーゼ遺伝子の前記細胞への導入発現は、
シネコシスティス属に属する藻類の場合、J.G.K.Willia
msらの方法[J.G.K.Williams et al., Methods. Enzymo
l. 167:766-778(1988)]によって、ロドバクター属に属す
る光合成細菌の場合、R.Simonらの方法[R.Simon et a
l., BIO/TECHNOLOGY 784-791(Nov. 1983)]によって行う
ことができる。
6. Hydrogen production by biological techniques (1) Creation of hydrogen-producing cells having thermostable and oxygen-tolerant hydrogenase The mechanism of hydrogen generation by algae, photosynthetic bacteria, and anaerobic bacteria is shown in Fig. 1. Has not been put to practical use due to problems such as heat and oxygen instability of the hydrogenase directly involved in the enzyme. Therefore, the heat-resistant and oxygen-tolerant hydrogenase gene of the present invention is introduced into the above-mentioned biological cells, or the hydrogenase is modified by the method for increasing the temperature and oxygen-tolerance of the hydrogenase described in 5 above, thereby breeding a hydrogen-producing cell having a heat- and oxygen-tolerant hydrogenase. be able to. For example, the expression of the heat- and oxygen-tolerant hydrogenase gene of the present invention introduced into the cell is as follows:
In the case of algae belonging to the genus Synechocystis, JGKWillia
ms et al. [JGKWilliams et al., Methods. Enzymo
l. 167: 766-778 (1988)], the method of R. Simon et al. [R. Simon et a
l., BIO / TECHNOLOGY 784-791 (Nov. 1983)].

【0045】(2) バイオリアクターによる水素生産 上記(1)において得られた水素産生細胞を用いるバイオ
リアクターによって、安定性の高い水素生産システムを
構築することができる。バイオリアクターは、適当な培
地を含む培養タンクに水素産生細胞を懸濁したものや、
培養タンクやカラムに固定化水素産生細胞を充填したも
のなどが挙げられる。ここで、固定化水素産生細胞の作
製は、細胞をアルギン酸、カラギーナン、アガロースな
どのゲルに常法に従って固定化することにより行うこと
ができる。光合成細菌や嫌気性細菌を用いる場合には、
有機酸やグルコースなどの有機物が必要なため、経時的
に適当な培地又は懸濁液を補充する。また、藍藻や緑藻
を用いる場合には、水と光エネルギーから水素生産を行
うことができる。従って、藻類による水素生産では、太
陽光、蛍光灯の光、発光ダイオードなど前記生物に適し
た光を細胞に照射する。
(2) Hydrogen Production by Bioreactor A highly stable hydrogen production system can be constructed by the bioreactor using the hydrogen producing cell obtained in the above (1). Bioreactors are those in which hydrogen-producing cells are suspended in a culture tank containing an appropriate medium,
A culture tank or column filled with immobilized hydrogen-producing cells may, for example, be mentioned. Here, the production of immobilized hydrogen-producing cells can be performed by immobilizing the cells on a gel of alginic acid, carrageenan, agarose or the like according to a conventional method. When using photosynthetic bacteria or anaerobic bacteria,
Since an organic substance such as an organic acid or glucose is required, an appropriate medium or suspension is replenished with time. In addition, when cyanobacteria or green algae is used, hydrogen can be produced from water and light energy. Therefore, in hydrogen production by algae, cells are irradiated with light suitable for the organism, such as sunlight, light from a fluorescent lamp, or a light emitting diode.

【0046】[0046]

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。 〔実施例1〕ヒドロゲノビブリオ・マリナスの培養及び
染色体DNAの調製 (1) ヒドロゲノビブリオ・マリナスの培養 海洋性水素酸化細菌ヒドロゲノビブリオ・マリナス(Hyd
rogenovibrio marinus) MH-110(理化学研究所微生物系
統保存施設保存株)を、1リットルの増殖用培地(1リッ
トル当り:2.0g (NH4)2SO4, 2.5g K2HPO4, 0.5g KH2P
O4, 0.2g MgSO4・7H2O, 29.3g NaCl, 10.0mg CaCl2, 1
0.0mg FeSO4・7H2O, 0.6mg NiSO4・7H2O, 2.0mlハーシ
ュ(Hirsh)の微量元素溶液(pH7.0))を含む培地に植菌し
た。ここで、ハーシュの微量元素溶液1リットルの組成
は、1.0mg MoO3, 7.0mg ZnSO4・7H2O, 0.5mg CuSO4・5H
2O, 1.0mg H3BO3, 1.0mg MnSO4・5H2O, 1.0mg CoCl2・6H2
Oである。次いで、気相部分をH2:O2:CO2=7:2:1の組
成のガスで置換し、37℃で14時間培養した。培養終了
後、培養ブロースを4℃で8,000×g、20分間遠心分離
を行うことにより集菌した。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. [Example 1] Culture of Hydrogenovibrio marinus and preparation of chromosomal DNA (1) Culture of Hydrogenovibrio marinus Marine hydrogen oxidizing bacterium Hydrogenovibrio marinus (Hyd
rogenovibrio marinus) MH-110 (RIKEN Microbial Strain Preservation Strain) was added to 1 liter of growth medium (per liter: 2.0 g (NH 4 ) 2 SO 4 , 2.5 g K 2 HPO 4 , 0.5 g KH 2 P
O 4 , 0.2g MgSO 4・ 7H 2 O, 29.3g NaCl, 10.0mg CaCl 2 , 1
0.0mg FeSO 4 · 7H 2 O, were inoculated into a medium containing trace elements solution (pH 7.0)) of 0.6mg NiSO 4 · 7H 2 O, 2.0ml Hirsch (Hirsh). Here, the composition of the trace element solution 1 liter Hirsch, 1.0mg MoO 3, 7.0mg ZnSO 4 · 7H 2 O, 0.5mg CuSO 4 · 5H
2 O, 1.0mg H 3 BO 3 , 1.0mg MnSO 4 · 5H 2 O, 1.0mg CoCl 2 · 6H 2
O. Next, the gas phase was replaced with a gas having a composition of H 2 : O 2 : CO 2 = 7: 2: 1, and the cells were cultured at 37 ° C. for 14 hours. After completion of the culture, the culture broth was collected by centrifugation at 8,000 × g for 20 minutes at 4 ° C.

【0047】(2) 染色体DNAの調製 上記(1)において得られた培養菌体から、アウスベルら
の方法[F.M.Ausubel etal., Current protocols in mol
ecular biology. Wiley, New York.(1987)]に従って染
色体DNAを調製した。すなわち、培養により得られた 10
0mlの菌体懸濁液を集菌し、0.8% NaClで洗浄した後、1
0mlSTE緩衝液(500mMスクロース、 25mMトリス、10mM ED
TA)に懸濁した。リゾチーム40mgを加えて 37℃で10分間
反応後、25mg/mlプロティナーゼK20μlを加え、37℃で
90分間反応させた。10% SDS 500μl及び25mg/mlプロテ
ィナーゼK20μlを加えて 37℃で30分間反応させ、10%
SDS 1.5mlを加えた後、フェノール-クロロホルム溶液(T
E飽和フェノール/クロロホルム=1:1溶液)を等量加
え、フェノール抽出を3回行った。上清に2倍量の冷エ
タノールを加え、-20℃で一晩エタノール沈澱を行った
後、沈澱を 70%エタノールで洗浄し、真空乾燥した。
これを 1mlのTE(pH8.0)に懸濁し、1μlRNase(25mg/m
l)を加え、37℃で30分間反応後、TE(pH8.0)に対し、
一晩透析を行った。さらに、エタノール沈澱、70%エタ
ノールによる洗浄、真空乾燥を行った後、400μlのTE
(pH8.0)に溶かして染色体DNA溶液とした。
(2) Preparation of chromosomal DNA From the cultured cells obtained in the above (1), the method of Ausubel et al. [FMAusubel et al., Current protocols in mol
ecular biology. Wiley, New York. (1987)]. That is, 10
After collecting 0 ml of the cell suspension, washing with 0.8% NaCl,
0 ml STE buffer (500 mM sucrose, 25 mM Tris, 10 mM ED
TA). After adding 40 mg of lysozyme and reacting at 37 ° C for 10 minutes, add 20 μl of 25 mg / ml proteinase K and
The reaction was performed for 90 minutes. Add 500 μl of 10% SDS and 20 μl of 25 mg / ml proteinase K and react at 37 ° C. for 30 minutes.
After adding 1.5 ml of SDS, a phenol-chloroform solution (T
E-saturated phenol / chloroform = 1: 1 solution) was added in an equal amount, and phenol extraction was performed three times. After adding twice the volume of cold ethanol to the supernatant and performing ethanol precipitation at -20 ° C overnight, the precipitate was washed with 70% ethanol and dried under vacuum.
This was suspended in 1 ml of TE (pH 8.0), and 1 μl RNase (25 mg / m
l) and react at 37 ° C for 30 minutes.
Dialysis was performed overnight. Further, after ethanol precipitation, washing with 70% ethanol, and vacuum drying, 400 μl of TE
(PH 8.0) to give a chromosomal DNA solution.

【0048】〔実施例2〕ヒドロゲノビブリオ・マリナ
ス由来ヒドロゲナーゼの酵素学的性質 (1) 酵素溶液の調製 実施例1(1)において得られた菌体から酵素溶液を調製
した。すなわち、湿重量1gの菌体を5mlの50mMリン酸
緩衝液(pH7.0)に懸濁し、超音波破砕機(BRANSON社製、S
ONIFIER-450)を用いて、20kHzの出力で1分間の破砕処
理を3回行った。破砕液を4℃、8,000×gで20分間遠
心した。次いで遠心後の上清をさらに4℃、128,000×
gで1時間超遠心した。得られた沈殿物を膜画分とする
とともに、これを50mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁して
酵素溶液として以下の実験に供試した。
Example 2 Enzymological Properties of Hydrogenase from Hydrogenobrio marinus (1) Preparation of Enzyme Solution An enzyme solution was prepared from the cells obtained in Example 1 (1). That is, 1 g of wet cells were suspended in 5 ml of a 50 mM phosphate buffer (pH 7.0), and an ultrasonic crusher (manufactured by BRANSON, S
Using ONIFIER-450), crushing was performed three times for 1 minute at an output of 20 kHz. The homogenate was centrifuged at 8,000 × g for 20 minutes at 4 ° C. Then, the supernatant after centrifugation was further added at 4 ° C. and 128,000 ×
Ultracentrifuged at g for 1 hour. The obtained precipitate was used as a membrane fraction, and this was suspended in a 50 mM phosphate buffer (pH 7.0) and subjected to the following experiment as an enzyme solution.

【0049】(2) 酵素活性の測定法 ヒドロゲナーゼ活性は、以下の2つの方法により測定し
た。 水素吸収活性測定法によるヒドロゲナーゼ活性の測定 還元されると青色を呈色するメチルビオローゲンの吸光
度の上昇速度からヒドロゲナーゼ活性を求めた。すなわ
ち、まずガラスセルに、1mMのメチルビオローゲンを含
む20mMリン酸緩衝液(pH7.0)2.5mlを入れて密栓し、3分
間水素ガス置換した。次いで、任意の反応温度(30℃〜9
0℃)で5分間保温後、10μlの酵素液を注入して反応を
開始し、自記記録式分光光度計で600nmにおける吸光度
の変化を測定し活性値を測定した。
(2) Method for measuring enzyme activity Hydrogenase activity was measured by the following two methods. Measurement of hydrogenase activity by hydrogen absorption activity measurement method The hydrogenase activity was determined from the rate of increase in the absorbance of methyl viologen, which exhibits a blue color when reduced. That is, first, 2.5 ml of a 20 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 1 mM methyl viologen was placed in a glass cell, and the vessel was sealed and replaced with hydrogen gas for 3 minutes. Then, at any reaction temperature (30 ° C.-9
(0 ° C.) for 5 minutes, 10 μl of the enzyme solution was injected to start the reaction, and the change in absorbance at 600 nm was measured with a self-recording spectrophotometer to measure the activity value.

【0050】水素発生活性測定法によるヒドロゲナー
ゼ活性の測定 まず、バイアルビンに終濃度2.5mMになるようにメチル
ビオローゲン及び20mMリン酸緩衝液(pH7.0)を入れ密栓
後、5分間アルゴンガスでバイアル内を置換した。次い
で、10μlの酵素液を添加し、任意の反応温度(30℃〜90
℃)で5分間保温した。同様にアルゴンガス置換した200
mMジチオナイト 100μlをバイアルビンに添加し反応を
開始した。気相中に生成した水素はガスクロマトグラフ
ィーで定量した。
Measurement of Hydrogenase Activity by Hydrogen Evolving Activity Measurement Method First, methyl vialogen and 20 mM phosphate buffer (pH 7.0) were added to a vial bottle to a final concentration of 2.5 mM, and the vial was sealed with argon gas for 5 minutes. Was replaced. Next, 10 μl of the enzyme solution was added, and the reaction was performed at any reaction temperature (30 ° C. to 90
C) for 5 minutes. 200 replaced with argon gas
100 μl of mM dithionite was added to the vial to start the reaction. Hydrogen generated in the gas phase was determined by gas chromatography.

【0051】(3) ヒドロゲナーゼの酸素耐性度の測定 気相部分を空気もしくは酸素で置換したヒドロゲナーゼ
溶液を30℃で保存し、経時的に残存する酵素活性を測定
したところ、ヒドロゲノビブリオ・マリナス(H. マリナ
ス)のヒドロゲナーゼ(図2中「−●−」及び「−■
−」)は、同じ水素細菌アルカリゲネス・ユートロファ
ス(Al.ユートロファス)のもの(図2中「−○−」及び
「−□−」)と比較して高い酸素耐性を持つことが示さ
れた。
(3) Measurement of Hydrogenase Oxygen Tolerance The hydrogenase solution in which the gas phase was replaced with air or oxygen was stored at 30 ° C., and the remaining enzyme activity was measured over time. H. marinus hydrogenase ("-●-" and "-■" in FIG. 2)
-") Was shown to have higher oxygen tolerance than those of the same hydrogen bacterium, Alcaligenes eutrophus (Al. Eutrophus) (" -o- "and"-□-"in Fig. 2).

【0052】(4) ヒドロゲナーゼの熱安定性度の測定 ヒドロゲナーゼ溶液を空気中もしくは水素ガス中で、70
℃又は90℃に保温して、経時的に残存する酵素活性を測
定した。空気中においては70℃で50分間加熱しても約90
%の活性を保持していた。気相を水素ガスに置換すると
熱安定性はさらに増大し、90℃で50分間加熱しても、加
熱前と殆ど同じ活性を保持していた(図3)。
(4) Measurement of Thermal Stability of Hydrogenase Hydrogenase solution was placed in air or hydrogen gas for 70 minutes.
The temperature was kept at 90 ° C. or 90 ° C., and the enzyme activity remaining over time was measured. Approximately 90 even when heated at 70 ° C for 50 minutes in air
% Activity. When the gas phase was replaced with hydrogen gas, the thermal stability further increased, and even after heating at 90 ° C. for 50 minutes, almost the same activity as before heating was maintained (FIG. 3).

【0053】本発明のヒドロゲナーゼと公知のピロジク
チウム・ブロッキー(Pyrodictium brokii)由来ヒドロゲ
ナーゼ[T.D.Phil and R.J.Maier, J.Bacteriol. 173:18
39-1844(1991)(表2中、文献1)]、サーモトガ・マリテ
ィマ(Thermotoga maritima)由来ヒドロゲナーゼ[A.Jusz
czak, S.Aono and M.W.W.Adams, J.Biol.Chem. 266:138
34-13841(1991)(表2中、文献2)]、バチルス・シレー
ゲリー(Bacillus schlegelli)由来ヒドロゲナーゼ[M.Pi
nkwart, K.Schneider and H.G.Schlegel, FEMSMicrobio
l. Letter 17:137-141(1983)(表2中、文献3)]、クロ
ストリジウム・サーモアセチカム (Clostridium thermo
aceticum)由来ヒドロゲナーゼ[H. L. Drake, J.Bacteri
ol. 150:702-709(1982)(表2中、文献4)]との熱安定性
及び酸素耐性を比較した結果を表2に示した。その結果
からも明らかなように、本発明のヒドロゲノビブリオ・
マリナス由来ヒドロゲナーゼは、熱安定性及び酸素耐性
を共に兼ね備えており、公知のヒドロゲナーゼに比べ
て、安定性の面で優れていることがわかった。
The hydrogenase of the present invention and a known hydrogenase derived from Pyrodictium brokii [TDPhil and RJMaier, J. Bacteriol. 173: 18]
39-1844 (1991) (Table 2, reference 1)], a hydrogenase derived from Thermotoga maritima [A. Jusz
czak, S. Aono and MWWAdams, J. Biol. Chem. 266: 138
34-13841 (1991) (Table 2, Reference 2)], hydrogenase derived from Bacillus schlegelli [M. Pi
nkwart, K. Schneider and HG Schlegel, FEMS Microbio
l. Letter 17: 137-141 (1983) (Table 3, Reference 3)], Clostridium thermos
aceticum) -derived hydrogenase [HL Drake, J. Bacteri
ol. 150: 702-709 (1982) (Table 2, Reference 4)], and the results of comparing thermal stability and oxygen tolerance are shown in Table 2. As is clear from the results, the hydrogenovibrio of the present invention
The hydrogenase derived from marinus has both thermostability and oxygen tolerance, and was found to be superior in stability to known hydrogenases.

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】〔実施例3〕ヒドロゲノビブリオ・マリナ
スからのヒドロゲナーゼの単離精製及びN末端アミノ酸
配列分析 (1)ヒドロゲナーゼの精製 実施例2(1)において得られた膜画分から、ヒドロゲナ
ーゼを可溶化した。すなわち、膜画分のタンパク質濃度
を2mg/mlに調製した後、非イオン性界面活性剤のオクチ
ルチオグルコシドを20mMになるように添加し、50℃, 20
分間の加熱処理により可溶化を行った。得られた可溶化
ヒドロゲナーゼタンパク質を、予め10%グリセロール、
0.5% Triton X-100を含む、50mMトリス塩酸緩衝液(pH
7.7)で平衡化したDEAE-Toyopearlカラム(東ソー社製)に
添加し、先の緩衝液でカラムを洗浄し、0〜500mMのNaC
lのグラジエントによりカラムに吸着したタンパク質を
溶出した。各画分のヒドロゲナーゼ活性を水素吸収活性
測定法によって測定したところ、目的のヒドロゲナーゼ
は25mMの濃度のNaClで溶出されていることがわかった。
Example 3 Isolation and Purification of Hydrogenase from Hydrogenobrio marinus and Analysis of N-terminal Amino Acid Sequence (1) Purification of Hydrogenase Hydrogenase was solubilized from the membrane fraction obtained in Example 2 (1). did. That is, after adjusting the protein concentration of the membrane fraction to 2 mg / ml, a nonionic surfactant octylthioglucoside was added to 20 mM, and the temperature was adjusted to 50 ° C, 20 ° C.
Solubilization was performed by a heat treatment for 5 minutes. The obtained solubilized hydrogenase protein was previously 10% glycerol,
50 mM Tris-HCl buffer containing 0.5% Triton X-100 (pH
7.7) was added to the DEAE-Toyopearl column (manufactured by Tosoh Corporation) equilibrated in the above, the column was washed with the above buffer solution, NaC of 0 to 500 mM
The protein adsorbed on the column was eluted with a gradient of l. When the hydrogenase activity of each fraction was measured by a hydrogen absorption activity measurement method, it was found that the target hydrogenase was eluted with 25 mM NaCl.

【0056】(2) SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動 上記(1)において得られたヒドロゲナーゼ溶出液に等量
の変性緩衝液(60mMトリス塩酸(pH6.8)、2% SDS、20%
グリセロール、10% 2-メルカプトエタノール、0.01%
ブロモフェノールブルー)を加え混合し、沸騰水中で5
分間熱変性させ、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動
(SDS-PAGE)に供した。SDS-PAGEはLaemmliの方法[U.K.La
emmli, Nature 227:680-685(1970)]に従って行った。分
離ゲル濃度は10%で、泳動緩衝液は25mMトリス、0.192M
グリシン、0.1% SDSを用いた。SDS-PAGEの結果から、
本発明のヒドロゲナーゼは、分子量約38,000の小サブユ
ニットと分子量74,000の大サブユニットからなるものと
推定された。
(2) SDS-polyacrylamide gel electrophoresis An equal volume of denaturing buffer (60 mM Tris-HCl (pH 6.8), 2% SDS, 20%) was applied to the hydrogenase eluate obtained in (1) above.
Glycerol, 10% 2-mercaptoethanol, 0.01%
Bromophenol blue), mix and add
Denaturation for SDS-polyacrylamide gel electrophoresis
(SDS-PAGE). SDS-PAGE is based on Laemmli's method [UKLa
emmli, Nature 227: 680-685 (1970)]. Separation gel concentration is 10%, running buffer is 25mM Tris, 0.192M
Glycine, 0.1% SDS was used. From the results of SDS-PAGE,
The hydrogenase of the present invention was estimated to consist of a small subunit having a molecular weight of about 38,000 and a large subunit having a molecular weight of 74,000.

【0057】(3) N末端アミノ酸配列の決定 上記(2)において得られたSDS-PAGE分離後のゲル中のタ
ンパク質を、クリアブロットP膜(アトー社製)に、2mA/
cm2の電流で55分間エレクトロブロッティングした。次
いでクリアブロットP膜をクマシーブリリアントブルー
G-250で染色し目的のバンドを切り取り、膜切片をプロ
テインシーケンサー(ABI社製、モデル470A)にかけ、ア
ミノ酸配列を解読した。その結果、本発明のヒドロゲナ
ーゼのN-末端アミノ酸配列は、小サブユニットがMet G
lu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile Trp(配列番号
6)、大サブユニットがMet Asp Asn Ser Gly Arg Arg V
al Val Ile Asp(配列番号7)であることが分かった。
(3) Determination of N-terminal amino acid sequence The protein in the gel after SDS-PAGE separation obtained in (2) above was applied to a clear blot P membrane (manufactured by ATTO) at 2 mA /
Electroblotting was performed at a current of cm 2 for 55 minutes. The clear blot P membrane was then coated with Coomassie Brilliant Blue.
The target band was cut out by staining with G-250, and the membrane section was applied to a protein sequencer (ABI, model 470A) to decode the amino acid sequence. As a result, the N-terminal amino acid sequence of the hydrogenase of the present invention has a small subunit containing Met G
lu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile Trp (SEQ ID NO: 6), large subunit of which is Met Asp Asn Ser Gly Arg Arg V
al Val Ile Asp (SEQ ID NO: 7).

【0058】〔実施例4〕ヒドロゲナーゼ遺伝子のクロ
ーニング (1)プライマーの合成 実施例3(3)において決定されたアミノ酸配列をもと
に、縮重プライマーを合成した。すなわち、5'縮重セ
ンスプライマー配列として、小サブユニットのN末端ア
ミノ酸配列Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile
Trp(配列番号6)に基づいて5'-ATGGAAACTAA(A/G)CC(A/
T)CGTAC(A/G/T)CC(A/T)GT(A/T)AT(A/C/T)TGG-3'(配列番
号8)を、3'縮重アンチセンスプライマーとして、大サ
ブユニットのN末端アミノ酸配列Met Asp Asn Ser Gly
Arg Arg Val Val Ile Asp(配列番号7)に基づいて5'-(A
/G)TCGAT(A/T)AC(A/T)ACACGACGACC(A/T)GA(A/G)TT (A/
G)TCCAT-3'(配列番号9)を合成した。なお、合成オリゴ
ヌクレオチドは、全自動DNA合成機(ABI社製、モデル39
1)を使用して化学合成した。
Example 4 Cloning of Hydrogenase Gene (1) Synthesis of Primer A degenerate primer was synthesized based on the amino acid sequence determined in Example 3 (3). That is, as the 5 ′ degenerate sense primer sequence, the N-terminal amino acid sequence of the small subunit Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile
5′-ATGGAAACTAA (A / G) CC (A / G
T) CGTAC (A / G / T) CC (A / T) GT (A / T) AT (A / C / T) TGG-3 ′ (SEQ ID NO: 8) as a 3 ′ degenerate antisense primer, N-terminal amino acid sequence of large subunit Met Asp Asn Ser Gly
5 '-(A based on Arg Arg Val Val Ile Asp (SEQ ID NO: 7)
/ G) TCGAT (A / T) AC (A / T) ACACGACGACC (A / T) GA (A / G) TT (A /
G) TCCAT-3 '(SEQ ID NO: 9) was synthesized. Note that the synthetic oligonucleotide was a fully automatic DNA synthesizer (ABI, model 39).
It was chemically synthesized using 1).

【0059】(2) PCRによるヒドロゲナーゼ小サブユニ
ット遺伝子の増幅 実施例1において得られたヒドロゲノビブリオ・マリナ
ス染色体DNAを鋳型として、上記(1)のプライマーを用い
てPCRを行うことによってヒドロゲナーゼ小サブユニッ
ト遺伝子を得た。PCRの反応液の組成は以下の通りであ
る。
(2) Amplification of the hydrogenase small subunit gene by PCR Using the hydrogenovibrio marinus chromosomal DNA obtained in Example 1 as a template and performing the PCR using the primer of (1) above, the hydrogenase small subunit is amplified. The unit gene was obtained. The composition of the PCR reaction solution is as follows.

【0060】 1.3mg/ml染色体DNA溶液 0.5μl 10×PCR緩衝液(TAKARA社製) 10μl 20μMプライマー(センス) 2μl 20μMプライマー(アンチセンス) 2μl 1mM dNTPミックス 1μl 50mM MgCl2 5μl 5U/μl Taqポリメラーゼ(TAKARA社製) 1μl 滅菌水 78.5μl 全量 100μl1.3 mg / ml chromosomal DNA solution 0.5 μl 10 × PCR buffer (TAKARA) 10 μl 20 μM primer (sense) 2 μl 20 μM primer (antisense) 2 μl 1 mM dNTP mix 1 μl 50 mM MgCl 2 5 μl 5 U / μl Taq polymerase ( 1 μl sterile water 78.5 μl total volume 100 μl

【0061】PCRは、96℃で1分間の熱変性、55℃で1分
間のアニーリング、72℃で2分間の伸長反応の条件を1
サイクルとして、30サイクル行った。反応終了後、常法
に従ってPCR産物を回収後、1%アガロースゲル電気泳
動に供試し、小サブユニット遺伝子に相当する約1kbpの
DNA断片を確認した。次いで、そのPCR産物をTA Cloning
Kit(Invitrogen社製)でクローニングし、大腸菌(TOP10
F'株)に形質転換した。単一コロニーをLB培地中で培養
し、プラスミドを精製しDye Terminator CycleSequenci
ng FS Ready Reaction Kit(PEバイオシステムズ社製)を
用い、DNAシーケンサー(ABI社製、モデル377A)により、
PCR産物の塩基配列を決定した(配列番号13)。
The PCR was performed under the following conditions: heat denaturation at 96 ° C. for 1 minute, annealing at 55 ° C. for 1 minute, and extension reaction at 72 ° C. for 2 minutes.
As a cycle, 30 cycles were performed. After the completion of the reaction, the PCR product was recovered according to a conventional method, and then subjected to 1% agarose gel electrophoresis, and about 1 kbp of the small subunit gene was tested.
The DNA fragment was confirmed. Next, the PCR product was TA Cloning
E. coli (TOP10)
F 'strain). A single colony is cultured in LB medium, the plasmid is purified, and Dye Terminator Cycle Sequenci
ng FS Ready Reaction Kit (PE Biosystems) and a DNA sequencer (ABI, Model 377A)
The nucleotide sequence of the PCR product was determined (SEQ ID NO: 13).

【0062】(3) ヒドロゲナーゼ遺伝子の全長配列のク
ローニング及び塩基配列の決定 上記(2)において得られたPCR産物をプローブとして用
い、ヒドロゲノビブリオ・マリナスの染色体DNAからの
ヒドロゲナーゼ全長配列のスクリーニングを試みた。ま
ず、プローブをDNA Labeling and Detection Kit, Nonr
adio active (Boehringer Mannheim Biochemica社製)用
いてジゴキシゲニン標識した。次いでこの標識プローブ
を用い、実施例1において得られたヒドロゲノビブリオ
・マリナスの染色体DNAのHindIII消化物をサザンハイブ
リダイゼーションした。ここで、ハイブリダイゼーショ
ン溶液は、QuikHyb Hybridization Solution (Stratage
ne Cloning System社製)のものを使用した。その結果、
6kbp付近に強いシグナルが得られた。
(3) Cloning of the full length sequence of the hydrogenase gene and determination of the nucleotide sequence Using the PCR product obtained in the above (2) as a probe, screening of the full length hydrogenase sequence from the chromosomal DNA of Hydrogenobrio marinus was attempted. Was. First, probe the DNA Labeling and Detection Kit, Nonr
Digoxigenin labeling was performed using adio active (Boehringer Mannheim Biochemica). Next, using this labeled probe, a HindIII digest of the chromosomal DNA of Hydrogenobibrio marinus obtained in Example 1 was subjected to Southern hybridization. Here, the hybridization solution is a QuikHyb Hybridization Solution (Stratage
ne Cloning System). as a result,
A strong signal was obtained around 6 kbp.

【0063】次いで、ヒドロゲノビブリオ・マリナスの
染色体DNAのHindIII消化物を0.8%アガロースゲル電気
泳動により分離し、6kbp付近の断片の切り出しを行っ
た。そして得られたDNA断片をpBluescript II KS(+)プ
ラスミドのマルチクローニングサイトのHindIII部位に
連結し、大腸菌XL-1 Blue株(Stratagene社製)に形質転
換した。
Next, a HindIII digest of the genomic DNA of Hydrogenobrio marinus was separated by 0.8% agarose gel electrophoresis, and a fragment of about 6 kbp was cut out. The obtained DNA fragment was ligated to the HindIII site of the multicloning site of the pBluescript II KS (+) plasmid, and transformed into Escherichia coli XL-1 Blue (Stratagene).

【0064】次いで、得られた各形質転換体について上
記(1)において合成したプライマーを用い、コロニーPCR
によって図4のように小サブユニットの1kbpの断片が
増幅されるか否かを調べることによって、ポジティブク
ローンのスクリーニングを行った。その結果、532コロ
ニーの中から2株のポジティブクローンが得られた。PCR
は、96℃で1分間の熱変性、60℃で1分間のアニーリン
グ、72℃で2分間の伸長反応の条件を1サイクルとし
て、30サイクル行った。コロニーPCRに用いた反応液の
組成を以下に示す。
Next, using the primers synthesized in (1) above for each of the obtained transformants, colony PCR was performed.
As shown in FIG. 4, a 1-kbp fragment of the small subunit was amplified to examine whether a positive clone was screened. As a result, two positive clones were obtained from 532 colonies. PCR
For 30 cycles, the conditions of heat denaturation at 96 ° C. for 1 minute, annealing at 60 ° C. for 1 minute, and extension reaction at 72 ° C. for 2 minutes are defined as one cycle. The composition of the reaction solution used for the colony PCR is shown below.

【0065】 形質転換体(コロニー) 少量 10×PCR緩衝液(TAKARA社製) 2μl 20μMプライマー(センス) 0.4μl 20μMプライマー(アンチセンス) 0.4μl 1mM NTPミックス 0.2μl 50mM MgCl2 0.4μl Taqポリメラーゼ 0.2μl(5U) H20 16.4μl 全量 20μlTransformant (colony) Small amount 10 × PCR buffer (TAKARA) 2 μl 20 μM primer (sense) 0.4 μl 20 μM primer (antisense) 0.4 μl 1 mM NTP mix 0.2 μl 50 mM MgCl 2 0.4 μl Taq polymerase 0.2 μl (5U) H 2 0 16.4μl Total volume 20μl

【0066】次いで、得られたポジティブクローンから
組換えプラスミドpMH518を調製し、制限酵素によるサブ
クローニング及びErase-a-Base System(Promega社製)に
よる欠失変異体の作製を経て、DNAシーケンサー(ABI社
製、モデル377A)を用いて、塩基配列を決定した。その
結果、隣接して存在する小サブユニット遺伝子と大サブ
ユニット遺伝子を見出した(配列番号5)。すなわち、36
1個のアミノ酸からなるタンパク質(配列番号2)をコー
ドする小サブユニット遺伝子(配列番号1)及び457個の
アミノ酸からなるタンパク質(配列番号4)をコードする
大サブユニット遺伝子(配列番号3)を見出した。
Next, a recombinant plasmid pMH518 was prepared from the obtained positive clones, subjected to subcloning with a restriction enzyme and production of a deletion mutant using an Erase-a-Base System (manufactured by Promega), and then to a DNA sequencer (ABI). 377A), the nucleotide sequence was determined. As a result, the adjacent small subunit gene and large subunit gene were found (SEQ ID NO: 5). That is, 36
A small subunit gene (SEQ ID NO: 1) encoding a protein consisting of one amino acid (SEQ ID NO: 2) and a large subunit gene (SEQ ID NO: 3) encoding a protein consisting of 457 amino acids (SEQ ID NO: 4) I found it.

【0067】(4) ホモロジー検索 上記(3)において決定したアミノ酸配列についてGenBank
データベースを用いてホモロジー検索を行った。その結
果、表3のように、小サブユニット及び大サブユニット
はともに、アルカリゲネス(Alcaligenes)、アゾトバク
ター(Azotobacter)、ロドバクター(Rhodobacter)、チオ
カプサ(Thiocapsa)、シュードモナス(Pseudomonas)、ブ
ラジリゾビウム(Bradyrhizobium)、オリゴトロファ(Oli
gotropha)、ルブリビバックス(Rubrivivax)、エッシェ
リヒア(Escherichia)由来classI膜結合型NiFe-ヒドロ
ゲナーゼと最も高い相同性を示した。また、70℃程度に
生育至適温度を有する水素酸化細菌アキフェックス・エ
オリカス(Aquifex aeolicus)由来の熱安定性ヒドロゲナ
ーゼとも相同性が見られた。
(4) Homology search For the amino acid sequence determined in (3) above, GenBank
A homology search was performed using the database. As a result, as shown in Table 3, both the small subunit and the large subunit were alkaligenes (Alcaligenes), Azotobacter (Azotobacter), Rhodobacter (Rhodobacter), thiocapsa (Thiocapsa), Pseudomonas (Pseudomonas), Bradyrhizobium (Bradyrhizobium), and oligotropha. (Oli
gotropha), Rubrivivax, and Escherichia derived from class I membrane-bound NiFe-hydrogenase. In addition, homology was observed with a thermostable hydrogenase derived from the hydrogen-oxidizing bacterium Aquifex aeolicus having an optimum growth temperature of about 70 ° C.

【0068】[0068]

【表3】 [Table 3]

【0069】〔実施例5〕ヒドロゲノビブリオ・マリナ
ス由来ヒドロゲナーゼの熱安定性に関与するアミノ酸の
特定 ヒドロゲノビブリオ・マリナス(H.マリナス)のヒドロゲ
ナーゼの熱安定性に関与しているアミノ酸を特定するた
め、本発明のヒドロゲナーゼのアミノ酸配列と公知の非
耐熱性ヒドロゲナーゼ(アルカリゲネス・ユートロファ
ス(Alcaligeneseutrophus;Al.ユートロファス)由来、
アゾトバクター・ビネランディ(Azotobacter vinelandi
i;Az.ビネランディ)由来及び既に結晶構造の解析がな
されているデスルフォビブリオ・ギガス(Desulfovibrio
gigas;D.ギガス)由来ヒドロゲナーゼ)、耐熱性ヒドロ
ゲナーゼ(アキフェックス・エオリカス(Aq.エオリカス)
由来、パイロコッカス・フリオサス(P.フリオサス)由来
ヒドロゲナーゼ)とのアラインメントによる比較を行っ
た。大サブユニットのアラインメント比較結果を図5
に、小サブユニットのアラインメント比較結果を図6に
示す。図中でヒドロゲノビブリオ・マリナスのヒドロゲ
ナーゼのみで見られるアミノ酸を四角囲みで、通常の非
耐熱性classIヒドロゲナーゼとは異なるが3つの耐熱
性ヒドロゲナーゼに共通してみられるアミノ酸を下線で
記した。
Example 5 Identification of Amino Acids Involved in the Thermostability of Hydrogenobibrio marinus-derived Hydrogenase The amino acids involved in the thermostability of Hydrogenobibrio marinus (H. marinus) hydrogenase are identified. Therefore, the amino acid sequence of the hydrogenase of the present invention and a known non-thermostable hydrogenase (Alcaligenes eutrophus (Alcaligeneseutrophus; Al.
Azotobacter vinelandi
i; Desulfovibrio giga (Desulfovibrio) derived from Az.
gigas; hydrogenase derived from D. gigas), a thermostable hydrogenase (Aqifex eoricus)
And a hydrogenase derived from Pyrococcus furiosus (P. furiosus). Figure 5 shows the alignment comparison results of the large subunit.
FIG. 6 shows the alignment comparison results of the small subunits. In the figure, the amino acids found only in the hydrogenase of Hydrogenobrio marinus are boxed, and the amino acids that are different from normal non-thermostable class I hydrogenases but are common to the three thermostable hydrogenases are underlined.

【0070】大サブユニット(図5)の下線及び四角で囲
んだアミノ酸を見ると、通常のNiFe-ヒドロゲナーゼで
はVal、Leuであるアミノ酸がヒドロゲノビブリオ・マリ
ナスや他の耐熱性ヒドロゲナーゼではIleに置換されて
いるケースが多数(9カ所)存在することがわかった。
これはアミノ酸の疎水性が増加する置換であるが、Val
からLeu、Ileへの置換はメチレン基の付加による疎水性
の増加で、タンパク質の構造自体には大きな影響を及ぼ
さないと考えられる。Phe213はIleへの置換ではない
が、やはり通常のヒドロゲナーゼのLeuからの置換で、
疎水性が増す置換である。Ile282はパイロコッカス・フ
リオサスでPhe、Ile333はアキフェックス・エオリカス
でPheとなっているがいずれもIleへの置換と同様に疎水
性が増加するため、図中では下線で記した。Thr349のSe
rからの置換はアキフェックス・エオリカスでも見られ
るが、これもメチレン基の付加により疎水性が増加する
置換である。Pro356に見られるAlaからの置換はパイロ
コッカス・フリオサスではIleとなっているが、これも
疎水性が増大する置換である。以上のようにヒドロゲノ
ビブリオ・マリナスと他の耐熱性ヒドロゲナーゼでは疎
水性の増大するアミノ酸置換が多数見られた。従って、
アルカリゲネス・ユートロファス等の耐熱性及び耐酸素
性の低いヒドロゲナーゼの上記アミノ酸部位を、ヒドロ
ゲノビブリオ・マリナスのように疎水性が増大する置換
を行うことにより、耐熱性・耐酸素性が増大すると考え
られる。
Looking at the underlined and squared amino acids in the large subunit (FIG. 5), the amino acids Val and Leu are replaced by Ile in hydrogenovibrio marinus and other thermostable hydrogenases in normal NiFe-hydrogenase. It was found that there were many cases (nine places).
This is a substitution that increases the hydrophobicity of amino acids, but Val
It is thought that the substitution of Leu and Ile from the compound increases the hydrophobicity due to the addition of a methylene group and does not significantly affect the structure of the protein itself. Although Phe213 is not a substitution for Ile, it is also a substitution of Leu for normal hydrogenase,
A substitution that increases hydrophobicity. Ile282 is Phe in Pyrococcus furiosus, and Ile333 is Phe in Axifex aeoricus. Both of them increase hydrophobicity similarly to the substitution with Ile, and are therefore underlined in the figure. Thr349 Se
Substitution from r is also found in Axifex aeolicus, which is also a substitution whose hydrophobicity is increased by the addition of a methylene group. The substitution from Ala found in Pro356 is Ile in Pyrococcus furiosus, which is also a substitution that increases hydrophobicity. As described above, hydrogenovibrio marinus and other thermostable hydrogenases showed many amino acid substitutions with increased hydrophobicity. Therefore,
It is considered that the heat resistance and oxygen resistance are increased by performing substitution of the amino acid site of a hydrogenase having low thermostability and oxygen resistance, such as Alcaligenes eutrophas, which increases hydrophobicity like Hydrogenobibrio marinus.

【0071】さらに、タンパク質表面に存在するアミノ
酸が電荷を持つことによるイオン結合の形成が、耐熱化
に関与するという報告もある。ヒドロゲノビブリオ・マ
リナスと他の耐熱性ヒドロゲナーゼに共通してみられる
荷電アミノ酸への置換はGlu39に見られた。パイロコッ
カス・フリオサスではAspとなっているが、いずれも負
に荷電したアミノ酸への置換である。
Furthermore, there is a report that formation of ionic bonds due to the presence of an electric charge on an amino acid present on the surface of a protein contributes to heat resistance. A substitution for a charged amino acid commonly found in Hydrogenobrio marinus and other thermostable hydrogenases was found in Glu39. In Pyrococcus furiosus, it is Asp, but both are substitutions for negatively charged amino acids.

【0072】小サブユニット(図6)では大サブユニット
ほど耐熱性酵素に特徴的な多くのアミノ酸置換はない
が、大サブユニットの場合と同様にLeuからIleへの置換
がIle56で見られた。また荷電したアミノ酸への置換はL
ys110で見られ、これはパイロコッカス・フリオサスと
共通していた。
In the small subunit (FIG. 6), there are not as many amino acid substitutions characteristic of the thermostable enzyme as in the large subunit, but the substitution from Leu to Ile was observed in Ile56 as in the case of the large subunit. . Substitution with a charged amino acid is L
Found on ys110, which was common with Pyrococcus furiosas.

【0073】これら耐熱性ヒドロゲナーゼに見られた特
徴的なアミノ酸置換を表4にまとめた。またデスルフォ
ビブリオ・ギガスのヒドロゲナーゼとのアラインメント
の結果から、本酵素の立体構造上での位置の帰属を行っ
たところ、全てのアミノ酸は分子表面にまんべんなく存
在していた。以上の結果、表4のアミノ酸が特に本発明
のヒドロゲナーゼにおいて耐熱性に関与している可能性
が明らかとなった。
Table 4 summarizes the characteristic amino acid substitutions found in these thermostable hydrogenases. When the position of this enzyme in the three-dimensional structure was assigned based on the result of alignment of Desulfovibrio gigas with hydrogenase, all amino acids were present evenly on the molecular surface. As a result, it has been clarified that the amino acids in Table 4 may be involved in thermostability especially in the hydrogenase of the present invention.

【0074】[0074]

【表4】 [Table 4]

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明により、耐熱耐酸素性ヒドロゲナ
ーゼタンパク質、該タンパク質をコードする遺伝子、該
遺伝子を含有する組換えベクター、該組換えベクターを
含む形質転換体、前記ヒドロゲナーゼタンパク質の製造
方法が提供される。
According to the present invention, there are provided a heat- and oxygen-resistant hydrogenase protein, a gene encoding the protein, a recombinant vector containing the gene, a transformant containing the recombinant vector, and a method for producing the hydrogenase protein. You.

【0076】[0076]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> TOKYO GAS CO., LTD. <120> Thermostable and Oxygen-stable Hydrogenase <160> 13 <210> 1 <211> 1355 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <220> <221> CDS <222> (270)..(1352) <400> 1 aaaatcaagg gtgtgtttaa gtaatgtgag atatgacttg ttattgtaat attcttttta 60 tgctggaata tgctatgatt cattaaagac aaactttaat gtaattcaat gtgcggtcaa 120 aatttcttac cattaagaaa tgagcaaaca ttaatgtaaa aattaataaa atatagtctc 180 aaaatgaaca aaaataaatg tagggttaca cttacgccct ttttagtact taatctattt 240 caagttaaaa aataaaaacg aggattgct atg tca tct caa gtt gaa acg ttc 293 Met Ser Ser Gln Val Glu Thr Phe 1 5 tat gaa gtc atg cgg cgc caa gga att acg cgt cgc agc ttt ttg aaa 341 Tyr Glu Val Met Arg Arg Gln Gly Ile Thr Arg Arg Ser Phe Leu Lys 10 15 20 tac tgt agc ctt act gcg gct gca tta ggg ctt agt cct gct tat gcg 389 Tyr Cys Ser Leu Thr Ala Ala Ala Leu Gly Leu Ser Pro Ala Tyr Ala 25 30 35 40 aac aaa att gct cat gcg atg gaa aca aag cct cgc acg cct gtt atc 437 Asn Lys Ile Ala His Ala Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile 45 50 55 tgg ttg cat ggt ttg gaa tgt acg tgt tgt tca gaa tcc ttt att cgg 485 Trp Leu His Gly Leu Glu Cys Thr Cys Cys Ser Glu Ser Phe Ile Arg 60 65 70 tct gct cac cca cta gca aaa gac gta gtg tta tcc atg atc tct ctg 533 Ser Ala His Pro Leu Ala Lys Asp Val Val Leu Ser Met Ile Ser Leu 75 80 85 gat tat gac gac acc ctc atg gca gcc tct gga cat gca gcg gaa gcg 581 Asp Tyr Asp Asp Thr Leu Met Ala Ala Ser Gly His Ala Ala Glu Ala 90 95 100 att ctt gat gaa att aaa gaa aaa tat aaa gga aac tat att ctt gcg 629 Ile Leu Asp Glu Ile Lys Glu Lys Tyr Lys Gly Asn Tyr Ile Leu Ala 105 110 115 120 gta gaa ggg aac cct ccg ctt aat cag gat gga atg tcc tgc att atc 677 Val Glu Gly Asn Pro Pro Leu Asn Gln Asp Gly Met Ser Cys Ile Ile 125 130 135 ggt ggc cgc cct ttt tcc gaa caa tta aaa cgc atg gcc gat gat gca 725 Gly Gly Arg Pro Phe Ser Glu Gln Leu Lys Arg Met Ala Asp Asp Ala 140 145 150 aaa gct atc att tca tgg ggt tct tgc gcg tca tgg gga tgc gta cag 773 Lys Ala Ile Ile Ser Trp Gly Ser Cys Ala Ser Trp Gly Cys Val Gln 155 160 165 gca gca aaa cca aac cct acg cag gcc acg cca gta cat aaa ttt ctt 821 Ala Ala Lys Pro Asn Pro Thr Gln Ala Thr Pro Val His Lys Phe Leu 170 175 180 ggc ggc ggg tat gac aaa ccg att atc aaa gtg cct ggg tgt cct cca 869 Gly Gly Gly Tyr Asp Lys Pro Ile Ile Lys Val Pro Gly Cys Pro Pro 185 190 195 200 att gct gaa gtc atg act ggc gtc att acc tat atg cta acc ttt gat 917 Ile Ala Glu Val Met Thr Gly Val Ile Thr Tyr Met Leu Thr Phe Asp 205 210 215 cgc atc cct gag ctg gac cga caa ggt cgt cct aaa atg ttc tac tca 965 Arg Ile Pro Glu Leu Asp Arg Gln Gly Arg Pro Lys Met Phe Tyr Ser 220 225 230 caa cgt att cat gat aaa tgc tac cgc cgc cct cac ttt gat gcc ggt 1013 Gln Arg Ile His Asp Lys Cys Tyr Arg Arg Pro His Phe Asp Ala Gly 235 240 245 caa ttt gta gaa gag tgg gat gac gaa ggt gct cgt aaa ggt tac tgt 1061 Gln Phe Val Glu Glu Trp Asp Asp Glu Gly Ala Arg Lys Gly Tyr Cys 250 255 260 tta tac aaa gtt gga tgc aaa ggc cca aca act tat aac gcc tgc tca 1109 Leu Tyr Lys Val Gly Cys Lys Gly Pro Thr Thr Tyr Asn Ala Cys Ser 265 270 275 280 acc gtc cgt tgg aat gga gga act tcc ttc ccg att caa tct ggt cat 1157 Thr Val Arg Trp Asn Gly Gly Thr Ser Phe Pro Ile Gln Ser Gly His 285 290 295 ggc tgt atc ggc tgt tct gaa gat ggg ttc tgg gac aaa gga tcc ttc 1205 Gly Cys Ile Gly Cys Ser Glu Asp Gly Phe Trp Asp Lys Gly Ser Phe 300 305 310 tac tca cgc gat aca gag atg aac gca ttt ggc att gaa gca acg gca 1253 Tyr Ser Arg Asp Thr Glu Met Asn Ala Phe Gly Ile Glu Ala Thr Ala 315 320 325 gac gat att ggt aaa acc gcc atc ggt gtt gtc ggt gca gca gta gtc 1301 Asp Asp Ile Gly Lys Thr Ala Ile Gly Val Val Gly Ala Ala Val Val 330 335 340 gct cat gca gcg ata agt gct gta aaa gcg gct caa aag aaa gga gat 1349 Ala His Ala Ala Ile Ser Ala Val Lys Ala Ala Gln Lys Lys Gly Asp 345 350 355 360 aaa taa 1355 Lys <210> 2 <211> 361 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 2 Met Ser Ser Gln Val Glu Thr Phe Tyr Glu Val Met Arg Arg Gln Gly 1 5 10 15 Ile Thr Arg Arg Ser Phe Leu Lys Tyr Cys Ser Leu Thr Ala Ala Ala 20 25 30 Leu Gly Leu Ser Pro Ala Tyr Ala Asn Lys Ile Ala His Ala Met Glu 35 40 45 Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile Trp Leu His Gly Leu Glu Cys Thr 50 55 60 Cys Cys Ser Glu Ser Phe Ile Arg Ser Ala His Pro Leu Ala Lys Asp 65 70 75 80 Val Val Leu Ser Met Ile Ser Leu Asp Tyr Asp Asp Thr Leu Met Ala 85 90 95 Ala Ser Gly His Ala Ala Glu Ala Ile Leu Asp Glu Ile Lys Glu Lys 100 105 110 Tyr Lys Gly Asn Tyr Ile Leu Ala Val Glu Gly Asn Pro Pro Leu Asn 115 120 125 Gln Asp Gly Met Ser Cys Ile Ile Gly Gly Arg Pro Phe Ser Glu Gln 130 135 140 Leu Lys Arg Met Ala Asp Asp Ala Lys Ala Ile Ile Ser Trp Gly Ser 145 150 155 160 Cys Ala Ser Trp Gly Cys Val Gln Ala Ala Lys Pro Asn Pro Thr Gln 165 170 175 Ala Thr Pro Val His Lys Phe Leu Gly Gly Gly Tyr Asp Lys Pro Ile 180 185 190 Ile Lys Val Pro Gly Cys Pro Pro Ile Ala Glu Val Met Thr Gly Val 195 200 205 Ile Thr Tyr Met Leu Thr Phe Asp Arg Ile Pro Glu Leu Asp Arg Gln 210 215 220 Gly Arg Pro Lys Met Phe Tyr Ser Gln Arg Ile His Asp Lys Cys Tyr 225 230 235 240 Arg Arg Pro His Phe Asp Ala Gly Gln Phe Val Glu Glu Trp Asp Asp 245 250 255 Glu Gly Ala Arg Lys Gly Tyr Cys Leu Tyr Lys Val Gly Cys Lys Gly 260 265 270 Pro Thr Thr Tyr Asn Ala Cys Ser Thr Val Arg Trp Asn Gly Gly Thr 275 280 285 Ser Phe Pro Ile Gln Ser Gly His Gly Cys Ile Gly Cys Ser Glu Asp 290 295 300 Gly Phe Trp Asp Lys Gly Ser Phe Tyr Ser Arg Asp Thr Glu Met Asn 305 310 315 320 Ala Phe Gly Ile Glu Ala Thr Ala Asp Asp Ile Gly Lys Thr Ala Ile 325 330 335 Gly Val Val Gly Ala Ala Val Val Ala His Ala Ala Ile Ser Ala Val 340 345 350 Lys Ala Ala Gln Lys Lys Gly Asp Lys 355 360 <210> 3 <211> 1373 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <220> <221> CDS <222> (3)..(1373) <400> 3 ta atg agc gta tta aac aca cca aac cac tat aag atg gac aac tcc 47 Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn Ser 1 5 10 15 ggt cgt cga gta gtc att gat cct gtt act cgt atc gaa ggc cac atg 95 Gly Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His Met 20 25 30 cgt tgt gaa gtc aac gtt gat gaa aac aat gtc atc caa aat gcc gta 143 Arg Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala Val 35 40 45 tcc aca ggc act atg tgg cga ggc ctt gag gtt att ctt cgc gga cgc 191 Ser Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly Arg 50 55 60 gac cct cgt gac gca tgg gca ttt gta gaa cgc ata tgt ggt gtc tgc 239 Asp Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val Cys 65 70 75 act ggc tgc cat gct ttg gca tca gtt cga gcg gtt gag gat gct cta 287 Thr Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala Leu 80 85 90 95 gat atc aaa att ccg cac aat gcc act tta att cgc gaa att atg gcc 335 Asp Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met Ala 100 105 110 aaa aca ctt caa att cat gac cat att gtg cat ttc tac cat tta cat 383 Lys Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu His 115 120 125 gct cta gac tgg gtc aat cca gta aat gct ttg aag gca gat cct cag 431 Ala Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro Gln 130 135 140 gca acc tct gaa cta caa aaa cta gtc tca ccg cat cac cca atg tct 479 Ala Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met Ser 145 150 155 agc cct ggc tac ttc aaa gac att caa atc aga atc caa aag ttc gta 527 Ser Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe Val 160 165 170 175 gat tct ggg caa ctc gga atc ttc aag aat ggt tat tgg agt aac ccc 575 Asp Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn Pro 180 185 190 gcc tat aaa tta tct ccc gaa gca gat ctt atg gct gtt acc cac tat 623 Ala Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His Tyr 195 200 205 ctt gaa gct ctg gac ttc caa aaa gaa atc gtc aaa atc cat gcg ata 671 Leu Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala Ile 210 215 220 ttc ggt ggt aaa aac cct cac cct aac tat atg gtt gga ggt gtg cct 719 Phe Gly Gly Lys Asn Pro His Pro Asn Tyr Met Val Gly Gly Val Pro 225 230 235 tgt gca ata aac atc gat gga gat atg gcc gcg ggt gcc cct ata aac 767 Cys Ala Ile Asn Ile Asp Gly Asp Met Ala Ala Gly Ala Pro Ile Asn 240 245 250 255 atg gag cgt tta aac ttt gtc aaa tca ctt ata gaa caa ggg cga acc 815 Met Glu Arg Leu Asn Phe Val Lys Ser Leu Ile Glu Gln Gly Arg Thr 260 265 270 ttt aac acc aat gtc tat gta ccc gac gtt ata gct atc gca gct ttc 863 Phe Asn Thr Asn Val Tyr Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala Phe 275 280 285 tat cgc gac tgg cta tat ggt gga ggg cta tcc gcg aca aac gtt atg 911 Tyr Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val Met 290 295 300 gat tat ggc gca tac cct aaa act cca tat gat aaa tct aca gat caa 959 Asp Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp Gln 305 310 315 cta cct gga ggt gca atc att aat gga gat tgg ggg aaa att cat cca 1007 Leu Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His Pro 320 325 330 335 gtt gac cct aga gat cct gag cag gtt caa gaa ttt gtc act cat tct 1055 Val Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His Ser 340 345 350 tgg tac aaa tac cca gac gaa aca aaa gga ctt cat cca tgg gat ggt 1103 Trp Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp Gly 355 360 365 att aca gag cca aac tat gaa cta gga tct aaa aca aaa ggg tcg aga 1151 Ile Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Lys Thr Lys Gly Ser Arg 370 375 380 aca aac atc atc gaa atc gac gaa tct gca aaa tat tcc tgg atc aaa 1199 Thr Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile Lys 385 390 395 tcc ccg cgc tgg agg ggg cat gct gtc gaa gta ggg cca ctt gca cgc 1247 Ser Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala Arg 400 405 410 415 tat ata ctt gcc tat gcc caa ggc gtt gaa tac gtt aag act cag gtt 1295 Tyr Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln Val 420 425 430 cac aca agc cta aat agg ttt aac gct gta tgt cgt ttg cta gac cca 1343 His Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp Pro 435 440 445 aac cat aaa gac atc acc gac ctg aaa gct 1373 Asn His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala 450 455 <210> 4 <211> 457 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 4 Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn Ser Gly 1 5 10 15 Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His Met Arg 20 25 30 Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala Val Ser 35 40 45 Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly Arg Asp 50 55 60 Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val Cys Thr 65 70 75 80 Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala Leu Asp 85 90 95 Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met Ala Lys 100 105 110 Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu His Ala 115 120 125 Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro Gln Ala 130 135 140 Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met Ser Ser 145 150 155 160 Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe Val Asp 165 170 175 Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn Pro Ala 180 185 190 Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His Tyr Leu 195 200 205 Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala Ile Phe 210 215 220 Gly Gly Lys Asn Pro His Pro Asn Tyr Met Val Gly Gly Val Pro Cys 225 230 235 240 Ala Ile Asn Ile Asp Gly Asp Met Ala Ala Gly Ala Pro Ile Asn Met 245 250 255 Glu Arg Leu Asn Phe Val Lys Ser Leu Ile Glu Gln Gly Arg Thr Phe 260 265 270 Asn Thr Asn Val Tyr Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala Phe Tyr 275 280 285 Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val Met Asp 290 295 300 Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp Gln Leu 305 310 315 320 Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His Pro Val 325 330 335 Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His Ser Trp 340 345 350 Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp Gly Ile 355 360 365 Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Lys Thr Lys Gly Ser Arg Thr 370 375 380 Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile Lys Ser 385 390 395 400 Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala Arg Tyr 405 410 415 Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln Val His 420 425 430 Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp Pro Asn 435 440 445 His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala 450 455 <210> 5 <211> 2728 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <220> <221> CDS <222> (270)..(1352) <220> <221> CDS <222> (1358)..(2728) <400> 5 aaaatcaagg gtgtgtttaa gtaatgtgag atatgacttg ttattgtaat attcttttta 60 tgctggaata tgctatgatt cattaaagac aaactttaat gtaattcaat gtgcggtcaa 120 aatttcttac cattaagaaa tgagcaaaca ttaatgtaaa aattaataaa atatagtctc 180 aaaatgaaca aaaataaatg tagggttaca cttacgccct ttttagtact taatctattt 240 caagttaaaa aataaaaacg aggattgct atg tca tct caa gtt gaa acg ttc 293 Met Ser Ser Gln Val Glu Thr Phe 1 5 tat gaa gtc atg cgg cgc caa gga att acg cgt cgc agc ttt ttg aaa 341 Tyr Glu Val Met Arg Arg Gln Gly Ile Thr Arg Arg Ser Phe Leu Lys 10 15 20 tac tgt agc ctt act gcg gct gca tta ggg ctt agt cct gct tat gcg 389 Tyr Cys Ser Leu Thr Ala Ala Ala Leu Gly Leu Ser Pro Ala Tyr Ala 25 30 35 40 aac aaa att gct cat gcg atg gaa aca aag cct cgc acg cct gtt atc 437 Asn Lys Ile Ala His Ala Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile 45 50 55 tgg ttg cat ggt ttg gaa tgt acg tgt tgt tca gaa tcc ttt att cgg 485 Trp Leu His Gly Leu Glu Cys Thr Cys Cys Ser Glu Ser Phe Ile Arg 60 65 70 tct gct cac cca cta gca aaa gac gta gtg tta tcc atg atc tct ctg 533 Ser Ala His Pro Leu Ala Lys Asp Val Val Leu Ser Met Ile Ser Leu 75 80 85 gat tat gac gac acc ctc atg gca gcc tct gga cat gca gcg gaa gcg 581 Asp Tyr Asp Asp Thr Leu Met Ala Ala Ser Gly His Ala Ala Glu Ala 90 95 100 att ctt gat gaa att aaa gaa aaa tat aaa gga aac tat att ctt gcg 629 Ile Leu Asp Glu Ile Lys Glu Lys Tyr Lys Gly Asn Tyr Ile Leu Ala 105 110 115 120 gta gaa ggg aac cct ccg ctt aat cag gat gga atg tcc tgc att atc 677 Val Glu Gly Asn Pro Pro Leu Asn Gln Asp Gly Met Ser Cys Ile Ile 125 130 135 ggt ggc cgc cct ttt tcc gaa caa tta aaa cgc atg gcc gat gat gca 725 Gly Gly Arg Pro Phe Ser Glu Gln Leu Lys Arg Met Ala Asp Asp Ala 140 145 150 aaa gct atc att tca tgg ggt tct tgc gcg tca tgg gga tgc gta cag 773 Lys Ala Ile Ile Ser Trp Gly Ser Cys Ala Ser Trp Gly Cys Val Gln 155 160 165 gca gca aaa cca aac cct acg cag gcc acg cca gta cat aaa ttt ctt 821 Ala Ala Lys Pro Asn Pro Thr Gln Ala Thr Pro Val His Lys Phe Leu 170 175 180 ggc ggc ggg tat gac aaa ccg att atc aaa gtg cct ggg tgt cct cca 869 Gly Gly Gly Tyr Asp Lys Pro Ile Ile Lys Val Pro Gly Cys Pro Pro 185 190 195 200 att gct gaa gtc atg act ggc gtc att acc tat atg cta acc ttt gat 917 Ile Ala Glu Val Met Thr Gly Val Ile Thr Tyr Met Leu Thr Phe Asp 205 210 215 cgc atc cct gag ctg gac cga caa ggt cgt cct aaa atg ttc tac tca 965 Arg Ile Pro Glu Leu Asp Arg Gln Gly Arg Pro Lys Met Phe Tyr Ser 220 225 230 caa cgt att cat gat aaa tgc tac cgc cgc cct cac ttt gat gcc ggt 1013 Gln Arg Ile His Asp Lys Cys Tyr Arg Arg Pro His Phe Asp Ala Gly 235 240 245 caa ttt gta gaa gag tgg gat gac gaa ggt gct cgt aaa ggt tac tgt 1061 Gln Phe Val Glu Glu Trp Asp Asp Glu Gly Ala Arg Lys Gly Tyr Cys 250 255 260 tta tac aaa gtt gga tgc aaa ggc cca aca act tat aac gcc tgc tca 1109 Leu Tyr Lys Val Gly Cys Lys Gly Pro Thr Thr Tyr Asn Ala Cys Ser 265 270 275 280 acc gtc cgt tgg aat gga gga act tcc ttc ccg att caa tct ggt cat 1157 Thr Val Arg Trp Asn Gly Gly Thr Ser Phe Pro Ile Gln Ser Gly His 285 290 295 ggc tgt atc ggc tgt tct gaa gat ggg ttc tgg gac aaa gga tcc ttc 1205 Gly Cys Ile Gly Cys Ser Glu Asp Gly Phe Trp Asp Lys Gly Ser Phe 300 305 310 tac tca cgc gat aca gag atg aac gca ttt ggc att gaa gca acg gca 1253 Tyr Ser Arg Asp Thr Glu Met Asn Ala Phe Gly Ile Glu Ala Thr Ala 315 320 325 gac gat att ggt aaa acc gcc atc ggt gtt gtc ggt gca gca gta gtc 1301 Asp Asp Ile Gly Lys Thr Ala Ile Gly Val Val Gly Ala Ala Val Val 330 335 340 gct cat gca gcg ata agt gct gta aaa gcg gct caa aag aaa gga gat 1349 Ala His Ala Ala Ile Ser Ala Val Lys Ala Ala Gln Lys Lys Gly Asp 345 350 355 360 aaa taata atg agc gta tta aac aca cca aac cac tat aag atg gac aac 1399 Lys Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn 365 370 375 tcc ggt cgt cga gta gtc att gat cct gtt act cgt atc gaa ggc cac 1447 Ser Gly Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His 380 385 390 atg cgt tgt gaa gtc aac gtt gat gaa aac aat gtc atc caa aat gcc 1495 Met Arg Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala 395 400 405 gta tcc aca ggc act atg tgg cga ggc ctt gag gtt att ctt cgc gga 1543 Val Ser Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly 410 415 420 cgc gac cct cgt gac gca tgg gca ttt gta gaa cgc ata tgt ggt gtc 1591 Arg Asp Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val 425 430 435 tgc act ggc tgc cat gct ttg gca tca gtt cga gcg gtt gag gat gct 1639 Cys Thr Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala 440 445 450 455 cta gat atc aaa att ccg cac aat gcc act tta att cgc gaa att atg 1687 Leu Asp Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met 460 465 470 gcc aaa aca ctt caa att cat gac cat att gtg cat ttc tac cat tta 1735 Ala Lys Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu 475 480 485 cat gct cta gac tgg gtc aat cca gta aat gct ttg aag gca gat cct 1783 His Ala Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro 490 495 500 cag gca acc tct gaa cta caa aaa cta gtc tca ccg cat cac cca atg 1831 Gln Ala Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met 505 510 515 tct agc cct ggc tac ttc aaa gac att caa atc aga atc caa aag ttc 1879 Ser Ser Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe 520 525 530 535 gta gat tct ggg caa ctc gga atc ttc aag aat ggt tat tgg agt aac 1927 Val Asp Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn 540 545 550 ccc gcc tat aaa tta tct ccc gaa gca gat ctt atg gct gtt acc cac 1975 Pro Ala Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His 555 560 565 tat ctt gaa gct ctg gac ttc caa aaa gaa atc gtc aaa atc cat gcg 2023 Tyr Leu Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala 570 575 580 ata ttc ggt ggt aaa aac cct cac cct aac tat atg gtt gga ggt gtg 2071 Ile Phe Gly Gly Lys Asn Pro His Pro Asn Tyr Met Val Gly Gly Val 585 590 595 cct tgt gca ata aac atc gat gga gat atg gcc gcg ggt gcc cct ata 2119 Pro Cys Ala Ile Asn Ile Asp Gly Asp Met Ala Ala Gly Ala Pro Ile 600 605 610 615 aac atg gag cgt tta aac ttt gtc aaa tca ctt ata gaa caa ggg cga 2167 Asn Met Glu Arg Leu Asn Phe Val Lys Ser Leu Ile Glu Gln Gly Arg 620 625 630 acc ttt aac acc aat gtc tat gta ccc gac gtt ata gct atc gca gct 2215 Thr Phe Asn Thr Asn Val Tyr Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala 635 640 645 ttc tat cgc gac tgg cta tat ggt gga ggg cta tcc gcg aca aac gtt 2263 Phe Tyr Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val 650 655 660 atg gat tat ggc gca tac cct aaa act cca tat gat aaa tct aca gat 2311 Met Asp Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp 665 670 675 caa cta cct gga ggt gca atc att aat gga gat tgg ggg aaa att cat 2359 Gln Leu Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His 680 685 690 695 cca gtt gac cct aga gat cct gag cag gtt caa gaa ttt gtc act cat 2407 Pro Val Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His 700 705 710 tct tgg tac aaa tac cca gac gaa aca aaa gga ctt cat cca tgg gat 2455 Ser Trp Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp 715 720 725 ggt att aca gag cca aac tat gaa cta gga tct aaa aca aaa ggg tcg 2503 Gly Ile Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Lys Thr Lys Gly Ser 730 735 740 aga aca aac atc atc gaa atc gac gaa tct gca aaa tat tcc tgg atc 2551 Arg Thr Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile 745 750 755 aaa tcc ccg cgc tgg agg ggg cat gct gtc gaa gta ggg cca ctt gca 2599 Lys Ser Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala 760 765 770 775 cgc tat ata ctt gcc tat gcc caa ggc gtt gaa tac gtt aag act cag 2647 Arg Tyr Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln 780 785 790 gtt cac aca agc cta aat agg ttt aac gct gta tgt cgt ttg cta gac 2695 Val His Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp 795 800 805 cca aac cat aaa gac atc acc gac ctg aaa gct 2728 Pro Asn His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala 810 815 <210> 6 <211> 11 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 6 Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile Trp 1 5 10 <210> 7 <211> 11 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 7 Met Asp Asn Ser Gly Arg Arg Val Val Ile Asp 1 5 10 <210> 8 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide based on the N terminal sequence of small subunit of hydrogenase. <400> 8 atggaaacta arccwcgtac dccwgtwath tgg 33 <210> 9 <211> <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> 33 <223> Designed oligonucleotide based on the N terminal sequence of large subunit of hydrogenase. <400> 9 rtcgatwacw acacgacgac cwgarttrtc cat 33 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide based on 5' terminal sequence of small su bunit gene of hydrogenase. <400> 10 atgtcatctc aagttgaaac gttct 25 <210> 11 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide based on 3' terminal sequence of small su bunit gene of hydrogenase. <400> 11 tttatctcct ttcttttgag ccgct 25 <210> 12 <211> 300 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 12 gaaacaaaag gacttcatcc atgggatggt attacagagc caaactatga actaggatct 60 aaaacaaaag ggtcgagaac aaacatcatc gaaatcgacg aatctgcaaa atattcctgg 120 atcaaatccc cgcgctggag ggggcatgct gtcgaagtag ggccacttgc acgctatata 180 cttgcctatg cccaaggcgt tgaatacgtt aagactcagg ttcacacaag cctaaatagg 240 tttaacgctg tatgtcgttt gctagaccca aaccataaag acatcaccga cctgaaagct 300 <210> 13 <211> 1121 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 13 atgtcatctc aagttgaaac gttctatgaa gtcatgcggc gccaaggaat tacgcgtcgc 60 agctttttga aatactgtag ccttactgcg gctgcattag ggcttagtcc tgcttatgcg 120 aacaaaattg ctcatgcgat ggaaacaaag cctcgcacgc ctgttatctg gttgcatggt 180 ttggaatgta cgtgttgttc agaatccttt attcggtctg ctcacccact agcaaaagac 240 gtagtgttat ccatgatctc tctggattat gacgacaccc tcatggcagc ctctggacat 300 gcagcggaag cgattcttga tgaaattaaa gaaaaatata aaggaaacta tattcttgcg 360 gtagaaggga accctccgct taatcaggat ggaatgtcct gcattatcgg tggccgccct 420 ttttccgaac aattaaaacg catggccgat gatgcaaaag ctatcatttc atggggttct 480 tgcgcgtcat ggggatgcgt acaggcagca aaaccaaacc ctacgcaggc cacgccagta 540 cataaatttc ttggcggcgg gtatgacaaa ccgattatca aagtgcctgg gtgtcctcca 600 attgctgaag tcatgactgg cgtcattacc tatatgctaa cctttgatcg catccctgag 660 ctggaccgac aaggtcgtcc taaaatgttc tactcacaac gtattcatga taaatgctac 720 cgccgccctc actttgatgc cggtcaattt gtagaagagt gggatgacga aggtgctcgt 780 aaaggttact gtttatacaa agttggatgc aaaggcccaa caacttataa cgcctgctca 840 accgtccgtt ggaatggagg aacttccttc ccgattcaat ctggtcatgg ctgtatcggc 900 tgttctgaag atgggttctg ggacaaagga tccttctact cacgcgatac agagatgaac 960 gcatttggca ttgaagcaac ggcagacgat attggtaaaa ccgccatcgg tgttgtcggt 1020 gcagcagtag tcgctcatgc agcgataagt gctgtaaaag cggctcaaaa gaaaggagat 1080 aaataataat gagcgtatta aacacaccaa accactataa g 1121[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> TOKYO GAS CO., LTD. <120> Thermostable and Oxygen-stable Hydrogenase <160> 13 <210> 1 <211> 1355 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <220> < 221> CDS <222> (270) .. (1352) <400> 1 aaaatcaagg gtgtgtttaa gtaatgtgag atatgacttg ttattgtaat attcttttta 60 tgctggaata tgctatgatt cattaaagac aaactttaat gtaattcaat gtgcggtcaa 120 aatttcttac cattaagaaa tgagcaaaca ttaatgtaaa aattaataaa atatagtctc 180 aaaatgaaca aaaataaatg tagggttaca cttacgccct ttttagtact taatctattt 240 caagttaaaa aataaaaacg aggattgct atg tca tct caa gtt gaa acg ttc 293 Met Ser Ser Gln Val Glu Thr Phe 1 5 tat gaa gtc atg cgg cgc caa gga att acg cgt cgc agc ttt ttg aaa 341 Tyr Glu Val Met Arg Arg Gln Gly Ile Thr Arg Arg Ser Phe Lys 10 15 20 tac tgt agc ctt act gcg gct gca tta ggg ctt agt cct gct tat gcg 389 Tyr Cys Ser Leu Thr Ala Ala Ala Leu Gly Leu Ser Pro Ala Tyr Ala 25 30 35 40 aac aaa att gct cat gcg atg gaa aca aag cct cgc acg cct gtt atc 437 Asn Lys Ile Ala His Ala Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile 45 50 55 tgg ttg cat ggt ttg gaa tgt acg tgt tgt tca gaa tcc ttt att cgg 485 Trp Leu His Gly Leu Glu Cys Thr Cys Cys Ser Glu Ser Phe Ile Arg 60 65 70 tct gct cac cca cta gca aaa gac gta gtg tta tcc atg atc tct ctg 533 Ser Ala His Pro Leu Ala Lys Asp Val Val Leu Ser Met Ile Ser Leu 75 80 85 gat tat gac gac acc ctc atg gca gcc tct gga cat gca gcg gaa gcg 581 Asp Tyr Asp Asp Thr Leu Met Ala Ala Ser Gly His Ala Ala Glu Ala 90 95 100 att ctt gat gaa att aaa gaa aaa tat aaa gga aac tat att ctt gcg 629 Ile Leu Asp Glu Ile Lys Glu Lys Tyr Lys Gly Asn Tyr Ile Leu Ala 105 110 115 120 gta gaa ggg aac cct ccg ctt aat cag gat gga atg tcc tgc att atc 677 Val Glu Gly Asn Pro Pro Leu Asn Gln Asp Gly Met Ser Cys Ile Ile 125 130 135 ggt ggc cgc cct ttt tcc gaa caa tta cgc atg gcc gat gat gca 725 Gly Gly Arg Pro Phe Ser Glu Gln Leu Lys Arg Met Ala Asp Asp Ala 140 145 150 aaa gct atc att tca tgg ggt tct tgc gcg tca tgg gga tgc gta cag 773 Lys Ala Ile Ile Ser Trp Gly Cys Ala Ser Trp Gly Cys Val Gln 155 160 165 gca gca aaa cca aac cct acg cag gcc acg cca gta cat aaa ttt ctt 821 Ala Ala Lys Pro Asn Pro Thr Gln Ala Thr Pro Val His Lys Phe Leu 170 175 180 ggc ggc ggg tat gac aaa ccg att atc aaa gtg cct ggg tgt cct cca 869 Gly Gly Gly Tyr Asp Lys Pro Ile Ile Lys Val Pro Gly Cys Pro Pro 185 190 195 200 att gct gaa gtc atg act ggc gtc att acc tat atg cta acc ttt gat 917 Ile Ala Glu Val Met Thr Gly Val Ile Thr Tyr Met Leu Thr Phe Asp 205 210 215 cgc atc cct gag ctg gac cga caa ggt cgt cct aaa atg ttc tac tca 965 Arg Ile Pro Glu Leu Asp Arg Gln Gly Arg Pro Lys Met Phe Tyr Ser 220 225 230 caa cgt att cat gat aaa tgc tac cgc cgc cct cac ttt gat gcc ggt 1013 Gln Arg Ile His Asp Lys Cys Tyr Arg Arg Pro His Phe Asp Ala Gly 235 240 245 caa ttt gta gaa gag tgg gat gac gag ggt cgt aaa ggt tac tgt 1061 Gln Phe Val Glu Glu Trp Asp Asp Glu Gly Ala Arg Lys Gly Tyr Cys 250 255 260 tta tac aaa gtt gga tgc aaa ggc cca aca act tat aac gcc tgc tca 1109 Leu Tyr Lys Val Gly Cys Lys Gly Pro Thr Thr Tyr Asn Ala Cys Ser 265 270 275 280 280 acc gtc cgt tgg aat gga gga act tcc ttc ccg att caa tct ggt cat 1157 Thr Val Arg Trp Asn Gly Gly Thr Ser Phe Pro Ile Gln Ser Gly His 285 290 295 295 ggc tgt atc ggc tgt tct gaa gat ggg ttc tgg gac aaa gga tcc ttc 1205 Gly Cys Ile Gly Cys Ser Glu Asp Gly Phe Trp Asp Lys Gly Ser Phe 300 305 310 tac tca cgc gat aca gag atg aac gca ttt ggc atg gca 1253 Tyr Ser Arg Asp Thr Glu Met Asn Ala Phe Gly Ile Glu Ala Thr Ala 315 320 325 gac gat att ggt aaa acc gcc atc ggt gtt gtc ggt gca gca gta gtc 1301 Asp Asp Asp Ile Gly Lys Thr Ala Ile Gly Val Val Gly Ala Ala Val Val 330 335 340 gct cat gca gcg ata agt gct gta aaa gcg gct caa aag aaa gga gat 1349 Ala His Ala Ala Ile Ser Ala Val Lys Ala Ala Gln Lys Lys Gly Asp 345 350 355 360 aaa taa 1355 Lys <210 > 2 <211> 361 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 2 Met Ser Ser Gln Val Glu Thr Phe Tyr Glu Val Met Arg Arg Gln Gly 1 5 10 15 Ile Thr Arg Arg Ser Phe Leu Lys Tyr Cys Ser Leu Thr Ala Ala Al a 20 25 30 Leu Gly Leu Ser Pro Ala Tyr Ala Asn Lys Ile Ala His Ala Met Glu 35 40 45 Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile Trp Leu His Gly Leu Glu Cys Thr 50 55 60 Cys Cys Ser Glu Ser Phe Ile Arg Ser Ala His Pro Leu Ala Lys Asp 65 70 75 80 Val Val Leu Ser Met Ile Ser Leu Asp Tyr Asp Asp Thr Leu Met Ala 85 90 95 Ala Ser Gly His Ala Ala Glu Ala Ile Leu Asp Glu Ile Lys Glu Lys 100 105 110 Tyr Lys Gly Asn Tyr Ile Leu Ala Val Glu Gly Asn Pro Pro Leu Asn 115 120 125 Gln Asp Gly Met Ser Cys Ile Ile Gly Gly Arg Pro Phe Ser Glu Gln 130 135 140 Leu Lys Arg Met Ala Asp Asp Ala Lys Ala Ile Ile Ser Trp Gly Ser 145 150 155 160 Cys Ala Ser Trp Gly Cys Val Gln Ala Ala Lys Pro Asn Pro Thr Gln 165 170 175 Ala Thr Pro Val His Lys Phe Leu Gly Gly Gly Gly Tyr Asp Lys Pro Ile 180 185 190 Ile Lys Val Pro Gly Cys Pro Pro Ile Ala Glu Val Met Thr Gly Val 195 200 205 Ile Thr Tyr Met Leu Thr Phe Asp Arg Ile Pro Glu Leu Asp Arg Gln 210 215 220 Gly Arg Pro Lys Met Phe Tyr Ser Gln Arg Ile His Asp Lys Cys Tyr 225 230 235 240 Ar g Arg Pro His Phe Asp Ala Gly Gln Phe Val Glu Glu Trp Asp Asp 245 250 255 Glu Gly Ala Arg Lys Gly Tyr Cys Leu Tyr Lys Val Gly Cys Lys Gly 260 265 270 Pro Thr Thr Tyr Asn Ala Cys Ser Thr Val Arg Trp Asn Gly Gly Thr 275 280 285 Ser Phe Pro Ile Gln Ser Gly His Gly Cys Ile Gly Cys Ser Glu Asp 290 295 300 Gly Phe Trp Asp Lys Gly Ser Phe Tyr Ser Arg Asp Thr Glu Met Asn 305 310 315 320 Ala Phe Gly Ile Glu Ala Thr Ala Asp Asp Ile Gly Lys Thr Ala Ile 325 330 335 Gly Val Val Gly Ala Ala Val Val Ala His Ala Ala Ile Ser Ala Val 340 345 350 Lys Ala Ala Ala Gln Lys Lys Gly Asp Lys 355 360 <210> 3 < 211> 1373 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <220> <221> CDS <222> (3) .. (1373) <400> 3 ta atg agc gta tta aac aca cca aac cac tat aag atg gac aac tcc 47 Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn Ser 1 5 10 15 ggt cgt cga gta gtc att gat cct gtt act cgt atc gaa ggc cac atg 95 Gly Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His Met 20 25 30 cgt tgt gaa gtc aac gtt gat gaa aac aat gtc atc caa aat gcc gta 143 Arg Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala Val 35 40 45 tcc aca ggc act atg tgg cga ggc ctt gag gtt att ctt cgc gga cgc 191 Ser Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly Arg 50 55 60 gac cct cgt gac gca tgg gca ttt gta gaa cgc ata tgt ggt gtc tgc 239 Asp Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val Cys 65 70 75 act ggc tgc cat gct ttg gca tca gtt cga gcg gtt gag gat gct cta 287 Thr Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala Leu 80 85 90 95 gat atc aaa att ccg cac aat gcc act tta att cgc gaa att atg gcc 335 Asp Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met Ala 100 105 110 aaa aca ctt caa att cat gac cat att gtg cat ttc tac cat tta cat 383 Lys Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu His 115 120 125 gct cta gac tgg gtc aat cca gta aat gct ttg aag gca gat cct cag 431 Ala Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro Gln 130 135 140 gca acc tct gaa cta caa aaa cta gtc tca ccg cat cac cca atg tct 479 Ala Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met Ser 145 150 155 agc cct ggc tac ttc aaa gac att caa atc aga atc caa aag ttc gta 527 Ser Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe Val 160 165 170 175 gat tct ggg caa ctc gga atc ttc aag aat ggt tat tgg agt aac ccc 575 Asp Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn Pro 180 185 190 gcc tat aaa tta tct ccc gaa gca gat ctt atg gct gtt acc cac tat 623 Ala Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His Tyr 195 200 205 ctt gaa gct ctg gac ttc caa aaa gaa atc gtc aaa atc cat gc ata 671 Leu Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala 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Lys Ile His Pro 320 325 330 335 gtt gac cct aga gat cct gag cag gtt caa gaa ttt gtc act cat tct 1055 Val Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His Ser 340 345 350 tgg tac aaa tac cca gac gaa aca aaa gga ctt cat cca tgg gat ggt 1103 Trp Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp Gly 355 360 365 att aca gag c ca aac tat gaa cta gga tct aaa aca aaa ggg tcg aga 1151 Ile Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Lys Thr Lys Gly Ser Arg 370 375 380 aca aac atc atc gaa atc gac gaa tct gca aaa tat tcc tgg atc aaa 1199 Thr Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile Lys 385 390 395 tcc ccg cgc tgg agg ggg cat gct gtc gaa gta ggg cca ctt gca cgc 1247 Ser Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala Arg 400 405 410 415 tat ata ctt gcc tat gcc caa ggc gtt gaa tac gtt aag act cag gtt 1295 Tyr Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln Val 420 425 430 cac aca agc cta aat agg ttt aac gct gta tgt cgt ttg cta gac cca 1343 His Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp Pro 435 440 445 aac cat aaa gac atc acc gac ctg aaa gct 1373 Asn His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala 450 455 <210> 4 <211> 457 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 4 Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn Ser Gly 1 5 10 15 Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His Met Arg 20 25 30 Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala Val Ser 35 40 45 Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly Arg Asp 50 55 60 Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val Cys Thr 65 70 75 80 Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala Leu Asp 85 90 95 Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met Ala Lys 100 105 110 Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu His Ala 115 120 125 Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro Gln Ala 130 135 140 Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met Ser Ser 145 150 155 160 Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe Val Asp 165 170 175 Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn Pro Ala 180 185 190 Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His Tyr Leu 195 200 205 Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala Ile Phe 210 215 220 Gly Gly Lys Asn Pro His Pro Asn Tyr Met Val Gly Gly Val Pro Cys 225 230 235 240 Ala Ile Asn Ile Asp Gly Asp Met Ala Ala Gly Ala Pro Ile Asn Met 245 250 255 Glu Arg Leu Asn Phe Val Lys Ser Leu Ile Glu Gln Gly Arg Thr Phe 260 265 270 Asn Thr Asn Val Tyr Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala Phe Tyr 275 280 285 arg Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val Met Asp 290 295 300 Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp Gln Leu 305 310 315 320 Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His Pro Val 325 330 335 Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His Ser Trp 340 345 350 Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp Gly Ile 355 360 365 Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Lys Thr Lys Gly Ser Arg Thr 370 375 380 Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile Lys Ser 385 390 395 395 400 Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala Arg Tyr 405 410 415 Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln Val His 420 425 430 Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp Pro Asn 435 44 0 445 His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala 450 455 <210> 5 <211> 2728 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <220> <221> CDS <222> (270) .. (1352) <220 > <221> CDS <222> (1358) .. (2728) <400> 5 aaaatcaagg gtgtgtttaa gtaatgtgag atatgacttg ttattgtaat attcttttta 60 tgctggaata tgctatgatt cattaaagac aaactttaat gtaattcaat gtgcggtcaa 120 aatttcttac cattaagaaa tgagcaaaca ttaatgtaaa aattaataaa atatagtctc 180 aaaatgaaca aaaataaatg tagggttaca cttacgccct ttttagtact taatctattt 240 caagttaaaa aataaaaacg aggattgct atg tca tct caa gtt gaa acg ttc 293 Met Ser Ser Gln Val Glu Thr Phe 1 5 tat gaa gtc atg cgg cgc caa gga att acg cgt cgc agc ttt ttg aaa 341 Tyr Glu Val Met Arg Arg Gln Gly Ile Thr Phe Leu Lys 10 15 20 tac tgt agc ctt act gcg gct gca tta ggg ctt agt cct gct tat gcg 389 Tyr Cys Ser Leu Thr Ala Ala Ala Ala Leu Gly Leu Ser Pro Ala Tyr Ala 25 30 35 40 aac aaa att gct cat gcg atg gaa aca aag cct cgc acg cct gtt atc 437 Asn Lys Ile Ala His Ala Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile 45 50 55 tgg ttg cat ggt ttg gaa tgt acg tgt tgt tca gaa tcc ttt att cgg 485 Trp Leu His Gly Leu Glu Cys Thr Cys Cys Ser Glu Ser Phe Ile Arg 60 65 70 tct gct cac cca cta gca aaa gac gta gtg tta tcc atg atc tct ctg 533 Ser Ala His Pro Leu Ala Lys Asp Val Val Leu Ser Met Ile Ser Leu 75 80 85 gat tat gac gac acc ctc atg gca gcc tct gga cat gca gcg gaa gcg 581 Asp Tyr Asp Asp Thr Leu Met Ala Ala Ser Gly His Ala Ala Glu Ala 90 95 100 att ctt gat gaa att aaa gaa aaa tat aaa gga aac tat att ctt gcg 629 Ile Leu Asp Glu Ile Lys Glu Lys Tyr Lys Gly Asn Tyr Ile Leu Ala 105 110 115 120 gta gaa ggg aac cct ccg ctt aat cag gat gga atg tcc tgc att atc 677 Val Glu Gly Asn Pro Pro Leu Asn Gln Asp Gly Met Ser Cys Ile Ile 125 130 135 ggt ggc cgc cct ttt tcc gaa caa tta aaa cgc atg gcc gat gat gca 725 Gly Arg Pro Phe Ser Glu Gln Leu Lys Arg Met Ala Asp Asp Ala 140 145 150 aaa gct atc att tca tgg ggt tct tgc gcg tca tgg gga tgc gta cag 773 Lys Ala Ile Ile Ser Trp Gly Ser Cys Ala Ser Trp Gly Cys Val Gln 155 160 165 gca gca aaa cca aac cct acg cag gcc acg cca gta cat aaa ttt ctt 821 Ala Ala Lys Pro Asn Pro Thr Gln Ala Thr Pro Val His Lys Phe Leu 170 175 180 ggc ggc ggg tat gac aaa ccg att atc aaa gtg cct ggg tgt cct cca 869 Gly Gly Gly Tyr Asp Lys Pro Ile Ile Lys Val Pro Gly Cys Pro Pro 185 190 195 200 att gct gaa gtc atg act ggc gtc att acc tat atg cta acc ttt gat 917 Ile Ala Glu Val Met Thr Gly Val Ile Thr Tyr Met Leu Thr Phe Asp 205 210 215 cgc atc cct gag ctg gac cga caa ggt cgt cct aaa atg ttc tac tca 965 Arg Ile Pro Glu Leu Asp Arg Gln Gly Arg Pro Lys Met Phe Tyr Ser 220 225 230 caa cgt att cat gat aaa tgc tac cgc cgc cct cac ttt gat gcc ggt 1013 Gln Arg Ile His Asp Lys Cys Tyr Arg Arg Pro His Phe Asp Ala Gly 235 240 245 caa ttt gta gaa gag tgg gat gac gaa ggt gct cgt aaa ggt tac t Phe Val Glu Glu Trp Asp Asp Glu Gly Ala Arg Lys Gly Tyr Cys 250 255 260 tta tac aaa gtt gga tgc aaa ggc cca aca act tat aac gcc tgc tca 1109 Leu Tyr Lys Val Gly Cys Lys Gly Pro Thr Thr Tyr Asn Ala C ys Ser 265 270 275 280 acc gtc cgt tgg aat gga gga act tcc ttc ccg att caa tct ggt cat 1157 Thr Val Arg Trp Asn Gly Gly Thr Ser Phe Pro Ile Gln Ser Gly His 285 290 295 ggc tgt atc ggc tgt tct gaa 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act atg tgg cga ggc ctt gag gtt att ctt cgc gga 1543 Val Ser Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly 410 415 420 cgc gac cct cgt gac gca tgg gca ttt gta gaa cgc ata tgt ggt gtc 1591 Ar Asp Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val 425 430 435 tgc act ggc tgc cat gct ttg gca tca gtt cga gcg gtt gag gat gct 1639 Cys Thr Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala 440 445 450 455 cta gat atc aaa att ccg cac aat gcc act tta att cgc gaa att atg 1687 Leu Asp Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met 460 465 470 gcc aaa aca ctt caa att cat gac cat att gtg cat ttc tac cat tta 1735 Ala Lys Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu 475 480 485 cat gct cta gac tgg gtc aat cca gta aat gct ttg aag gca gat cct 1783 His Ala Leu Asp T rp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro 490 495 500 cag gca acc tct gaa cta caa aaa cta gtc tca ccg cat cac cca atg 1831 Gln Ala Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met 505 510 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625 630 acc ttt aac acc aat gtc tat gta ccc gac gtt ata gct atc gca gct 2215 Thr Phe Asn Thr Asn Val Tyr Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala 635 640 645 ttc tat cgc gac tgg cta tat ggt gga ggg cta tcc gcg aca aac gtt 2263 Phe Tyr Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val 650 655 660 atg gat tat ggc gca tac cct aaa act cca tat gat aaa tct aca gat 2311 Met Asp Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp 665 670 675 caa cta cct gga ggt gca atc att aat gga gat tgg ggg aaa att cat 2359 Gln Leu Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His 680 685 690 695 cca gtt gac cct aga gat cct gag cag gtt caa gaa ttt gtc act cat 2407 Pro Val Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His 700 705 710 tct tgg tac aaa tac cca gac gaa aca aaa gga ctt cat cca tgg gat 2455 Ser Trp Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp 715 720 725 ggt att aca gag cca aac tat gaa cta gga tct aaa aca aaa ggg tcg 2503 Gly Ile Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Lys Thr Lys Gly Ser 730 735 740 aga aca aac atc atc gaa atc gac gaa tct gca aaa tat tcc tgg atc 2551 Arg Thr Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile 745 750 755 755 taaa ccg cgc tgg agg ggg cat gct gtc gaa gta ggg cca ctt gca 2599 Lys Ser Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala 760 765 770 775 cgc tat ata ctt gcc tat gcc caa ggc gtt gaa tac gtt aag act ca 2647 Arg Tyr Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln 780 785 790 gtt cac aca agc cta aat agg ttt aac gct gta tgt cgt ttg cta gac 2695 Val His Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp 795 800 805 cca aac cat aaa gac atc acc gac ctg aaa gct 2728 Pro Asn His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala 810 815 <210> 6 <211> 11 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400 > 6 Met Glu Thr Lys Pro Arg Thr Pro Val Ile Trp 1 5 10 <210> 7 <211> 11 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 7 Met Asp Asn Ser Gly Arg Arg Val Val Ile Asp 1 5 10 <210 > 8 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide based on the N terminal sequence of small subunit of hydrogenase. <400> 8 atggaaacta arccwcgtac dccwgtwath tgg 33 <210> 9 <211 > <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> 33 <223> Designed oligonucleotide based on the N terminal sequence of large subunit of hydrogenase. <400> 9 rtcgatwacw acacgacgac cwgarttrtc cat 33 <210> 10 <211> 25 <212 > DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide based on 5 'terminal sequence of small subunit gene of hydrogenase. <400> 10 atgtcatctc aagttgaaac gttct 25 <210> 11 <211> 25 <212> DNA < 213> Artificial Sequence <220> <223> Designed oligonucleotide based on 3 'terminal sequence of small subunit gene of hydrogenase. <400> 11 tttatctcct ttcttttgag ccgct 25 <210> 12 <211> 300 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 12 gaaacaaaag gacttcatcc atgggatggt attacagagc caaactatga actaggatct 60 aaaacaaaag ggtcgagaac aaacatcatc gaaatcgacg aatctgcaaa atattcctgg 120 atcaaatccc cgcgctggag ggggcatgct gtcgaagtag ggccacttgc acgctatata 180 cttgcctatg cccaaggcgt tgaatacgtt aagactcagg ttcacacaag cctaaatagg 240 tttaacgctg tatgtcgttt gctagaccca aaccataaag acatcaccga cctgaaagct 300 <210> 13 <211 > 1121 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 13 atgtcatctc aagttgaaac gttctatgaa gtcatgcggc gccaaggaat tacgcgtcgc 60 agctttttga aatactgtag ccttactgcg gctgcattag ggcttagtcc tgcttatgcg 120 aacaaaattg ctcatgcgat ggaaacaaag cctcgcacgc ctgttatctg gttgcatggt 180 ttggaatgta cgtgttgttc agaatccttt attcggtctg ctcacccact agcaaaagac 240 gtagtgttat ccatgatctc tctggattat gacgacaccc tcatggcagc ctctggacat 300 gcagcggaag cgattcttga tgaaattaaa gaaaaatata aaggaaacta tattcttgcg 360 gtagaaggga accctccgct taatcaggat ggaatgtcct gcattatcgg tggccgccct 420 ttttccgaac aattaaaacg catggccgat gatgcaaaag ctatcattt c atggggttct 480 tgcgcgtcat ggggatgcgt acaggcagca aaaccaaacc ctacgcaggc cacgccagta 540 cataaatttc ttggcggcgg gtatgacaaa ccgattatca aagtgcctgg gtgtcctcca 600 attgctgaag tcatgactgg cgtcattacc tatatgctaa cctttgatcg catccctgag 660 ctggaccgac aaggtcgtcc taaaatgttc tactcacaac gtattcatga taaatgctac 720 cgccgccctc actttgatgc cggtcaattt gtagaagagt gggatgacga aggtgctcgt 780 aaaggttact gtttatacaa agttggatgc aaaggcccaa caacttataa cgcctgctca 840 accgtccgtt ggaatggagg aacttccttc ccgattcaat ctggtcatgg ctgtatcggc 900 tgttctgaag atgggttctg ggacaaagga tccttctact cacgcgatac agagatgaac 960 gcatttggca ttgaagcaac ggcagacgat attggtaaaa ccgccatcag tgttgtcggatagag tctgccatagag gag tctgccatagag tctgccatagag gag tagctcagag tctgccatagag agg

【0077】[0077]

【配列表フリーテキスト】配列番号8:ヒドロゲナーゼ
の小サブユニットのN末端配列に基づいて設計したオリ
ゴヌクレオチド 配列番号9:ヒドロゲナーゼの大サブユニットのN末端
配列に基づいて設計したオリゴヌクレオチド 配列番号10:ヒドロゲナーゼの小サブユニット遺伝子
の5'末端配列に基づいて設計したオリゴヌクレオチド 配列番号11:ヒドロゲナーゼの小サブユニット遺伝子
の3'末端配列に基づいて設計したオリゴヌクレオチド
[Sequence List Free Text] SEQ ID NO: 8: oligonucleotide designed based on N-terminal sequence of small subunit of hydrogenase SEQ ID NO: 9: Oligonucleotide designed based on N-terminal sequence of large subunit of hydrogenase SEQ ID NO: 10: Oligonucleotide designed based on 5 'terminal sequence of hydrogenase small subunit gene SEQ ID NO: 11: Oligonucleotide designed based on 3' terminal sequence of hydrogenase small subunit gene

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】藻類、光合成細菌及び嫌気性細菌による水素発
生機構を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing the mechanism of hydrogen generation by algae, photosynthetic bacteria, and anaerobic bacteria.

【図2】ヒドロゲノビブリオ・マリナス及びアルカリゲ
ネス・ユートロファス由来ヒドロゲナーゼの酸素耐性度
を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing the degree of oxygen tolerance of hydrogenase derived from Hydrogenobrio marinus and Alcaligenes eutrophus.

【図3】ヒドロゲノビブリオ・マリナス由来ヒドロゲナ
ーゼの熱安定性度を示した図である。
FIG. 3 is a graph showing the degree of thermostability of a hydrogenase derived from Hydrogenobrio marinus.

【図4】ヒドロゲノビブリオ・マリナス由来ヒドロゲナ
ーゼ遺伝子の構造及び該遺伝子の増幅に用いたプライマ
ーの位置を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of a hydrogenase gene derived from Hydrogenobrio marinus and the positions of primers used for amplifying the gene.

【図5】各種微生物由来ヒドロゲナーゼの大サブユニッ
トのアミノ酸配列アラインメントを示した図である。
FIG. 5 is a view showing an amino acid sequence alignment of a large subunit of a hydrogenase derived from various microorganisms.

【図6】各種微生物由来ヒドロゲナーゼの小サブユニッ
トのアミノ酸配列アラインメントを示した図である。
FIG. 6 shows an amino acid sequence alignment of small subunits of hydrogenases derived from various microorganisms.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 9/02 C12N 5/00 A //(C12N 15/09 ZNA C12R 1:01) (72)発明者 西原 宏史 茨城県牛久市南6丁目23−4 Fターム(参考) 4B024 AA03 BA08 CA03 CA04 DA06 EA04 GA11 HA01 4B050 CC03 DD02 LL05 4B065 AA01Y AA26X AB01 AC14 BA02 BA22 CA28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 9/02 C12N 5/00 A // (C12N 15/09 ZNA C12R 1:01) (72) Inventor Hiroshi Nishihara 6-23-4 Minami, Ushiku-shi, Ibaraki F-term (reference) 4B024 AA03 BA08 CA03 CA04 DA06 EA04 GA11 HA01 4B050 CC03 DD02 LL05 4B065 AA01Y AA26X AB01 AC14 BA02 BA22 CA28

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の(a)又は(b)のタンパク質。 (a) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列を含むタンパク質 (b) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列において少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置
換若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつヒドロ
ゲナーゼ活性を有するタンパク質
1. A protein of the following (a) or (b): (a) a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 (b) at least one amino acid is deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 Having a modified amino acid sequence and having hydrogenase activity
【請求項2】 以下の(a)又は(b)のタンパク質をコード
するヒドロゲナーゼ遺伝子。 (a) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列を含むタンパク質 (b) 配列番号2及び/又は配列番号4で表わされるアミ
ノ酸配列において少なくとも1個のアミノ酸が欠失、置
換若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつヒドロ
ゲナーゼ活性を有するタンパク質
2. A hydrogenase gene encoding the following protein (a) or (b): (a) a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 (b) at least one amino acid is deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and / or SEQ ID NO: 4 Having a modified amino acid sequence and having hydrogenase activity
【請求項3】 以下の(a)又は(b)のDNAを含む遺伝子。 (a) 配列番号1及び/又は配列番号3で表される塩基配
列を含むDNA (b) 配列番号1及び/又は配列番号3で表される塩基配
列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダ
イズし、かつヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質を
コードするDNA
3. A gene comprising the following DNA (a) or (b): (a) DNA containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3 (b) Hybridizing with the DNA containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3 under stringent conditions DNA encoding soybean and protein having hydrogenase activity
【請求項4】 請求項2又は3に記載の遺伝子を含有す
る組換えベクター。
4. A recombinant vector containing the gene according to claim 2 or 3.
【請求項5】 請求項4記載の組換えベクターを含む形
質転換体。
A transformant comprising the recombinant vector according to claim 4.
【請求項6】 請求項5記載の形質転換体を培養し、得
られる培養物からヒドロゲナーゼタンパク質を採取する
ことを特徴とするヒドロゲナーゼタンパク質の製造方
法。
6. A method for producing a hydrogenase protein, comprising culturing the transformant according to claim 5, and collecting a hydrogenase protein from the resulting culture.
【請求項7】 以下の工程: (a) 耐熱性及び/又は耐酸素性ヒドロゲナーゼのアミノ
酸配列と非耐熱性及び/又は非耐酸素性ヒドロゲナーゼ
のアミノ酸配列とを比較する工程、(b) 工程(a)におい
て得られた比較結果に基づいて、耐熱性及び/又は耐酸
素性ヒドロゲナーゼに特異的に見出されるアミノ酸残基
を特定する工程、(c) 非耐熱性及び/又は非耐酸素性ヒ
ドロゲナーゼのアミノ酸配列のうち工程(b)において特
定したアミノ酸残基に対応する位置のアミノ酸残基を、
前記特異的に見出されるアミノ酸残基に置換する工程、
を包含する耐熱性及び/又は耐酸素性ヒドロゲナーゼの
製造方法。
7. The following steps: (a) comparing the amino acid sequence of a thermostable and / or oxygen-resistant hydrogenase with the amino acid sequence of a non-thermostable and / or non-oxygen-resistant hydrogenase; (b) step (a) Specifying the amino acid residue specifically found in the thermostable and / or oxygen-resistant hydrogenase based on the comparison result obtained in (c), among the amino acid sequences of the non-thermostable and / or non-oxygen-resistant hydrogenase An amino acid residue at a position corresponding to the amino acid residue specified in step (b),
Substituting the amino acid residue specifically found,
A method for producing a thermostable and / or oxygen-resistant hydrogenase, comprising:
【請求項8】 アミノ酸残基に対応する位置が、配列番
号2で表されるアミノ酸配列の第56番目又は第110番
目、あるいは配列番号4で表されるアミノ酸配列の第21
番目、第39番目、第116番目、第169番目、第171番目、
第213番目、第254番目、第282番目、第326番目、第333
番目、第349番目、第356番目及び第368番目からなる群
から選択される少なくとも1つである請求項7記載の製
造方法。
8. The position corresponding to the amino acid residue is at position 56 or 110 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, or at position 21 corresponding to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.
Th, 39th, 116th, 169th, 171st,
213st, 254th, 282nd, 326th, 333th
The manufacturing method according to claim 7, wherein the method is at least one selected from the group consisting of a 349th, a 356th, and a 368th.
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