JP2001161390A - ウリジン5’−ジリン酸ガラクトースの製造法 - Google Patents

ウリジン5’−ジリン酸ガラクトースの製造法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】オリゴ糖合成の重要な基質である糖ヌクレオチ
ド、ウリジン5’−ジリン酸ガラクトース(UDP−G
al)の効率的な製造法を提供する。 【解決手段】酵母菌体、UMP、グルコースおよびガラ
クトースを含有する反応系に、ガラクトキナーゼ活性お
よびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトランスフェラ
ーゼ活性を有する酵素調製物を添加することを特徴とす
るUDP−Galの製造法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オリゴ糖合成の重
要な基質である糖ヌクレオチド、ウリジン5’−ジリン
酸ガラクトース(UDP−Gal)の効率的な製造法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、糖鎖についての研究が急速に進
み、その機能が明らかになるにつれ、生理活性を有する
オリゴ糖の医薬品または機能性素材としての用途開発が
注目を集めている。しかし、現在市販されているオリゴ
糖はごく限られた種類のものしかなく、しかも極めて高
価である。また、そのようなオリゴ糖は試薬レベルでし
か製造できず、必ずしもその大量製造法が確立されてい
るとは限らない。従来、オリゴ糖の製造は天然物からの
抽出法、化学合成法あるいは酵素合成法、さらにはそれ
らの併用により行われていたが、その中でも酵素合成法
が大量製造に適した方法であると考えられている。すな
わち、(1)酵素合成法が化学合成法にみられる保護、
脱保護といった煩雑な手順を必要とせず、速やかに目的
のオリゴ糖を合成できる点、(2)酵素の基質特異性に
より、きわめて構造特異性の高いオリゴ糖を合成できる
点などが他の方法より有利と考えられるためである。さ
らに、近年のDNA組換え技術の発達により種々の合成
酵素が安価にしかも大量に生産できるようになりつつあ
ることが、酵素合成法の優位性をさらに押し上げる結果
となっている。
【0003】酵素合成法によりオリゴ糖を合成する方法
としては、オリゴ糖の加水分解酵素の逆反応を利用する
方法および糖転移酵素を利用する方法の2通りの方法が
考えられている。前者の方法は、基質として単価の安い
単糖を用いることができるという利点はあるものの、反
応自体は分解反応の逆反応を利用するものであり、合成
収率や複雑な構造を持つオリゴ糖合成への応用といった
点では必ずしも最良の方法とは考えられていない。一
方、後者は糖転移酵素を用いる合成法であり、合成収率
や複雑な構造を持つオリゴ糖合成への応用といった点で
前者の方法よりも有利であると考えられており、また、
近年のDNA組換え技術の進歩により各種糖転移酵素の
量産化も該技術の実現化への後押しとなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、糖転移
酵素を利用した合成法で用いる糖供与体である糖ヌクレ
オチドは、一部のものを除き依然として高価で、量的に
も試薬レベルのわずかな供給量でしか提供し得ないのが
現状である。多くの生理活性糖鎖のコア部分に含まれる
ガラクトース残基の供与体であるUDP−Galについ
ても、Candida属酵母を用いる方法(Proc. IV I
FS: Ferment. Technol. Today, p. 463 (1972)、Agric.
Biol. Chem., 37, 1741 (1973))などが報告されてい
る。しかし、Candida属酵母などを用いてUDP
−Galを製造する方法は、該酵母菌体の培養及び乾燥
菌体の調製が不可欠であることから多大な設備と労力が
必要であり、また、合成収率も必ずしも満足ゆくもので
はないことから、実際には実施されるに至っていない。
【0005】最近、小泉らにより、オロチン酸からウリ
ジン5’−トリリン酸(UTP)への変換を行うコリネ
バクテリウム属に属する微生物、UTPからUDP―グ
ルコースへの変換を触媒する酵素群、UDP−グルコー
スからUDP―ガラクトースへの変換を触媒する酵素群
(ガラクトキナーゼ、ガラクトース1−リン酸ウリジリ
ルトランスフェラーゼなど)などを生産できるように遺
伝子組換えにより育種した大腸菌を混合させることによ
るUDP−Galの製造法(WO98/12343)が
報告されているものの、各種酵素を取得するための複数
種の大腸菌の培養が煩雑であると共に、それを実施する
ための大型の設備を準備しなければならず、必ずしも簡
便な方法とは言い難い面を有していた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは酵母菌体を
用いたUDP−Galの簡便で実用的な製造法を見いだ
すべく研究を重ねた結果、酵母菌体、ウリジン5’−モ
ノリン酸(UMP)、グルコースおよびガラクトースを
含有する反応系に、ガラクトキナーゼおよびヘキソース
−1−リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ活性を有す
る酵素調製物を添加し、反応させることでUDP−Ga
lを効率よく製造できることを見出し、本発明を完成さ
せた。すなわち、本発明は、酵母菌体、UMP、グルコ
ースおよびガラクトースを含有する反応系に、ガラクト
キナーゼ活性およびヘキソース−1−リン酸ウリジリル
トランスフェラーゼ活性を有する酵素調製物を添加する
ことを特徴とするUDP−Galの製造法に関するもの
である。
【0007】
【発明の実施の形態】反応系に添加する、ガラクトキナ
ーゼ活性およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトラ
ンスフェラーゼ活性を有する酵素調製物としては、動物
由来、植物由来、微生物由来など特定の由来のものに限
定されず、すべての由来のものを使用することができ
る。しかし、酵素調製の簡便性などの点から微生物由来
の酵素調製物を使用するのが好都合である。微生物由来
のガラクトキナーゼ及びヘキソース−1−リン酸ウリジ
リルトランスフェラーゼおよびそれらの調製法に関して
は、大腸菌や酵母に属する微生物などにおいて既に報告
がなされている(H.M. Kalckar, Advan. Enzymol., 20,
111(1958), E. S. Maxwell, et al., Methods in Enzy
mol.,vol. 5, pp. 174-189(1961))。
【0008】また、ガラクトキナーゼ遺伝子およびヘキ
ソース−1−リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ遺伝
子は既にクローン化されており(Nucleic Acids Res.,1
3(6),1841-1853(1985)、Nucleic Acids Res.,14(19),77
05-7711(1986))、該クローン化された遺伝子の塩基配
列に基づき、公知の組換えDNA手法などで当該酵素を
高生産された形質転換体、当該形質転換体の処理物また
は該形質転換体より得られた酵素タンパク質などを酵素
調製物として用いることも可能である。また、ガラクト
キナーゼ遺伝子およびヘキソース−1−リン酸ウリジリ
ルトランスフェラーゼ遺伝子を共発現させて得られるガ
ラクトキナーゼ活性およびヘキソース−1−リン酸ウリ
ジリルトランスフェラーゼ活性の両方を有する酵素タン
パク質を酵素調製物として用いることも可能である。遺
伝子のクローニング、クローン化したDNA断片を用い
た発現ベクターの調製、発現ベクターを用いた目的とす
る酵素活性を有する酵素タンパク質の調製などは、分子
生物学の分野に属する技術者にとっては周知の技術であ
り、具体的には、例えば「Molecular Cloning」(Mania
tisら編、Cold Spring Harbor Laboratories, Cold Spr
ing Harbor、New York(1982))に記載の方法に従って
行うことができる。
【0009】たとえば、報告されている塩基配列をもと
にプローブを合成し、微生物の染色体DNAより目的と
する酵素活性を有する酵素タンパク質をコードする遺伝
子を含有するDNA断片をクローニングすればよい。ク
ローン化に用いる宿主は特に限定されないが、操作性及
び簡便性から大腸菌を宿主とするのが適当である。クロ
ーン化した遺伝子の高発現系を構築するためには、たと
えばマキザムーギルバートの方法(Methods in Enzymol
ogy,65,499(1980))もしくはダイデオキシチェイン
ターミネーター法(Methods in Enzymology,101,20
(1983))などを応用してクローン化したDNA断片の
塩基配列を解析して該遺伝子のコーディング領域を特定
し、宿主微生物に応じて該遺伝子が微生物菌体中で自発
現可能となるように発現制御シグナル(転写開始及び翻
訳開始シグナル)をその上流に連結した組換え発現ベク
ターを作製する。
【0010】目的とする酵素活性を有するタンパク質を
大腸菌内で大量発現させるために使用する発現制御シグ
ナルとしては、人為的制御が可能で、目的とする酵素活
性を有するタンパク質の発現量を飛躍的に上昇させるよ
うな強力な転写開始並びに翻訳開始シグナルを用いるこ
とが望ましい。このような転写開始シグナルとしては、
lacプロモーター、trpプロモーター、tacプロ
モーター(Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,80,21(198
3)、Gene,20,231(1982))、trcプロモーター
(J.Biol.Chem.,260,3539(1985))などを例示する
ことができる。
【0011】ベクターとしては、種々のプラスミドべク
ター、ファージベクターなどが使用可能であるが、大腸
菌菌体内で複製可能であり、適当な薬剤耐性マーカーと
特定の制限酵素切断部位を有し、菌体内のコピー数の高
いプラスミドベクターを使用するのが望ましい。具体的
には、pBR322(Gene,2,95(1975))、pUC
18,pUC19(Gene、33,103(1985))などを例示
することができる。作製した組換えべクターを用いて大
腸菌を形質転換する。宿主となる大腸菌としては、例え
ば組換えDNA実験に使用されるK12株、C600
菌、JM105菌、JM109菌(Gene, 33, 103-119(1
985))などが使用可能である。大腸菌を形質転換する方
法はすでに多くの方法が報告されており、低温下、塩化
カルシウム処理して菌体内にプラスミドを導入する方法
(J.Mol.Biol.,53,159(1970))などにより大腸
菌を形質転換することができる。
【0012】得られた形質転換体は、当該微生物が増殖
可能な培地中で増殖させ、さらにクローン化した目的と
する酵素活性を有するタンパク質の発現を誘導して菌体
内に当該酵素タンパク質が大量に蓄積するまで培養を行
う。形質転換体の培養は、炭素源、窒素源などの当該微
生物の増殖に必要な栄養源を含有する培地を用いて常法
に従って行えばよい。例えば、培地としてブイヨン培
地、LB培地(1%トリプトン、0.5%イーストエキ
ストラクト、1%食塩)または2×YT培地(1.6%
トリプトン、1%イーストエキストラクト、0.5%食
塩)などの大腸菌の培養に常用されている培地を用い、
30〜50℃の培養温度で10〜50時間程度必要によ
り通気攪拌しながら培養することができる。また、ベク
ターとしてプラスミドを用いた場合には、培養中におけ
るプラスミドの脱落を防ぐために適当な抗生物質(プラ
スミドの薬剤耐性マーカーに応じ、アンピシリン、カナ
マイシンなど)の薬剤を適当量培養液に加えて培養す
る。
【0013】培養中に目的とする酵素活性を有する酵素
タンパク質の発現を誘導する必要がある場合には、用い
たプロモーターで常用されている方法で該遺伝子の発現
を誘導する。例えば、lacプロモーターやtacプロ
モーターなどを使用した場合には、培養中期に発現誘導
剤であるイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシ
ド(IPTG)を適当量添加する。また、使用するプロ
モーターが構成的に転写活性を有する場合には、特に発
現誘導剤を添加する必要はない。
【0014】酵素調製物として形質転換体そのものを利
用する場合には、上記の方法で得られる培養液から遠心
分離、膜分離などの固液分離手段で回収した微生物の菌
体を利用すればよい。また、該形質転換体の処理物、該
処理物から得られる酵素タンパク質を酵素調製物として
利用することもできる。形質転換体の処理物としては、
上記回収した微生物菌体を、機械的破壊(ワーリングブ
レンダー、フレンチプレス、ホモジナイザー、乳鉢など
による)、凍結融解、自己消化、乾燥(凍結乾燥、風乾
などによる)、酵素処理(リゾチームなどによる)、超
音波処理、化学処理(酸、アルカリ処理などによる)な
どの一般的な処理法に従って処理して得られる菌体処理
物または菌体の細胞壁もしくは細胞膜の変性物を例示す
ることができる。酵素タンパク質としては、上記菌体処
理物から当該酵素活性を有する画分を通常の酵素の精製
手段(塩析処理、等電点沈澱処理、有機溶媒沈澱処理、
透析処理、各種クロマトグラフィー処理など)を施して
得られる粗酵素または精製酵素を例示することができ
る。
【0015】このような酵素調製物を添加するUDP−
Gal合成系は、酵母菌体、UMP、グルコースおよび
ガラクトースより構成される。使用する酵母としては、
市販のパン酵母、あるいはワイン酵母菌体でよく、酵母
菌体製造の過程が省略できる点で極めて有利である。ま
た、酵母生菌体、酵母乾燥菌体いずれの形態も利用可能
であるが、反応収率、取扱いの容易性などの点からは乾
燥酵母菌体を用いるのが好ましい。酵母菌体の使用濃度
としては、乾燥重量として1〜5%(w/v)の範囲か
ら適宜設定することができる。
【0016】また、UMP、グルコースおよびガラクト
ースは市販されており、この市販品を使用することがで
きる。使用濃度としては、たとえばそれぞれ1〜400
mM、好ましくは10〜200mMの範囲から適宜設定
することができる。UDP−Galの合成は、酵母菌
体、UMP、グルコースおよびガラクトースよりなるU
DP−Gal合成系に、上記のガラクトキナーゼ活性お
よびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトランスフェラ
ーゼ活性を有する酵素調製物をそれぞれ0.0001ユ
ニット/ml以上、好ましくは0.001〜10ユニッ
ト/ml程度になるように添加し、5〜37℃、好まし
くは16〜28℃の温度で1〜72時間程度、必要によ
り撹拌しながら反応させることにより実施することがで
きる。
【0017】上記UDP−Gal合成系には、必要に応
じて無機リン酸、マグネシウムおよびエネルギー源を添
加するのが好ましい。無機リン酸としては、リン酸カリ
ウムなどをそのまま使用することもできるが、好ましく
はリン酸緩衝液の形態で使用するのが好ましい。使用濃
度は、たとえば10〜500mM、好ましくは10〜3
00mMの範囲から適宜設定することができる。また、
リン酸緩衝液の形式で使用する場合、緩衝液のpHは6
〜9の範囲から適宜設定すればよい。マグネシウムとし
ては、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグ
ネシウム等の無機酸のマグネシウム塩、クエン酸マグネ
シウム等の有機酸のマグネシウム塩を使用することがで
き、その使用濃度としては5〜50mMの範囲から適宜
設定することができる。エネルギー源としては、グルコ
ース、フラクトース、ショ糖などの糖類、酢酸、クエン
酸などの有機酸を使用することができ、その使用濃度と
しては、10〜1000mM、好ましくは約100〜8
00mMの範囲から適宜設定することができる。
【0018】UDP−Gal合成反応終了後、生成した
UDP−Galは糖ヌクレオチドの精製法として通常使
用されている方法によって分離精製することができる。
例えば、イオン交換クロマトグラフィー、吸着クロマト
グラフィー、分配クロマトグラフィー、ゲル濾過法など
各種のクロマトグラフィー、向流分配、向流抽出など二
液相間の分配を利用する方法、濃縮、冷却、有機溶媒添
加など溶解度の差を利用する方法などの糖ヌクレオチド
の分離精製で使用されている一般的な方法を単独で、あ
るいは適宜組み合わせて行えばよい。
【0019】
【発明の効果】本発明により、多大な菌体培養設備、菌
体乾燥設備及び煩雑な工程を必要とせずに、極めて簡便
な手段でUDP−Galを効率よく製造することが可能
となった。
【0020】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明がこれに限定されないことは明らかであ
る。なお、実施例において、反応液中のUDP−Gal
の定量にはHPLC法により行った。すなわち、分離に
はYMC社製のODS−AQ312カラムを用い、溶出
液として0.5M リン酸一カリウム溶液、検出波長は
260nmを用いた。また、実施例におけるDNAの調
製、制限酵素による切断、T4DNAリガーゼによるD
NA連結、並びに大腸菌の形質転換法は全て「Molecula
r cloning」(Maniatisら編、Cold Spring Harbor Labor
atort, ColdSpring Harbor, New York (1982))に従っ
て行った。また、制限酵素、AmpliTaqDNAポ
リメラーゼ、T4DNAリガーゼは宝酒造(株)より入
手した。
【0021】実施例1 (1)大腸菌ガラクトキナーゼをコードするgalK遺
伝子のクローニング 大腸菌JM109株(宝酒造(株)より入手)の染色体
DNAを斉藤と三浦の方法(Biochemica et Biophysica
Acta., 72, 619 (1963))で調製した。このDNAを
鋳型として、以下に示す2種類のプライマーDNAを常
法に従って合成し、PCR法により大腸菌galK遺伝
子(EMBL/GENEBANK/DDBJ DATA BANKS、Accession No. D9
0714 AB001340)を増幅した。 プライマー(A):5’-GATATCCATTTTCGCGAATTCGGAGTGTAA-3’ プライマー(B):5’-ACGGCTGACCATCGGGATCCAGTGCGGA-3’ PCRによるgalK遺伝子の増幅は、反応液100μ
l中(50mM 塩化カリウム、10mM トリス塩酸
(pH8.3)、1.5mM 塩化マグネシウム、0.
001%ゼラチン、0.2mM dATP、0.2mM
dGTP、0.2mM dCTP、0.2mM dT
TP、鋳型DNA 0.1μg、プライマーDNA
(A)(B)各々 0.2μM、AmpliTaqDN
Aポリメラーゼ 2.5ユニット)をPerkin−E
lmer Cetus Instrument社製 D
NA Thermal Cyclerを用いて、熱変性
(94℃、30秒)、アニーリング(55℃、15
秒)、伸長反応(72℃、1分20秒)のステップを3
0回繰り返すことにより行った。
【0022】遺伝子増幅後、反応液をフェノール/クロ
ロホルム(1:1)混合液で処理し、水溶性画分に2倍
容のエタノールを添加しDNAを沈殿させた。沈殿回収
したDNAを文献(Molecular Cloning、前述)の方法
に従ってアガロースゲル電気泳動により分離し、1.2
kb相当のDNA断片を精製した。該DNAを制限酵素
EcoRI及びHindIIIで切断し、同じく制限酵
素EcoRI及びHindIIIで消化したプラスミド
pTrc99A(Pharmacia Biotech.社より入手)と
T4DNAリガーゼを用いて連結した。連結反応液を用
いて大腸菌(E.coli)K−12株ME8417菌
(FERM BP−6847:平成11年8月18日
生命工学工業技術研究所に寄託)を形質転換し、得られ
たアンピシリン耐性形質転換体よりプラスミドpTrc
−galKを単離した。pTrc−galKは、pTr
c99Aのtrcプロモーター下流のEcoRI−Hi
ndIII切断部位に大腸菌galK構造遺伝子および
リボソーム結合部位を含有するEcoRI−HindI
IIDNA断片が挿入されたものである。
【0023】(2)ガラクトキナーゼ活性を有する酵素
タンパク質の調整 プラスミドpTrc−galKを保持する大腸菌ME8
417菌を、100μg/mlのアンピシリンを含有す
る2xYT培地100mlに植菌し、37℃で振とう培
養した。4×108個/mlに達した時点で、培養液に
最終濃度1mMになるようにIPTGを添加し、さらに
37℃で6時間振とう培養を続けた。培養終了後、遠心
分離(9,000×g,10分)により菌体を回収し、
10mlの緩衝液(50mM トリス塩酸(pH7.
5)、5mM EDTA)に懸濁した。超音波処理を行
って菌体を破砕し、さらに遠心分離(20,000×
g、10分)により菌体残さを除去した。このように得
られた上清画分を酵素調製物とし、酵素調製物における
ガラクトキナーゼ活性を測定した結果を対照菌(pTr
c99Aを保持する大腸菌K−12株ME8417)と
共に下記表1に示す。なお、本発明におけるガラクトキ
ナーゼ活性の単位(ユニット)は、以下に示す方法でA
TPとガラクトースからのガラクトース1−リン酸の合
成活性を測定、算出したものである。
【0024】(ガラクトキナーゼ活性の測定と単位の算
出法)100mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)、
5mM 塩化マグネシウム、10mM ATP、20m
Mガラクトースを含む溶液に酵素調製物を添加して,3
7℃で10〜30分反応させる。反応液を2分間の煮沸
にて反応を停止させ、HPLCによる分析を行い、反応
液中の消費されたATP量を算出して、ガラクトース1
−リン酸の生成量を求めた。37℃で1分間に1μmo
leのガラクトース1−リン酸を生成する活性を1単位
(ユニット)とする。
【表1】
【0025】(3)大腸菌ヘキソース―1―リン酸ウリ
ジリルトランスフェラーゼをコードするgalT遺伝子
のクローニング 以下に示す2種類のプライマーDNAを常法に従って合
成し、上記(1)と同様の方法でPCR法により大腸菌
galT遺伝子(EMBL/GENBANK/DDBJ DATA BANKS, Acce
ssion No. D90714 AB001340)を増幅した。 プライマー(C):5’-TATCCCGATTAAGGAATTCCCATGACGCAA-3’ プライマー(D):5’-AGAGATTGTGTTTAAGCTTTCAGACTCATT-3’
【0026】遺伝子増幅後,反応液から1.2kb相当
のDNA断片を,上記(1)と同様に精製した。該DN
Aを制限酵素EcoRI及びBamHIで切断し、同じ
く制限酵素EcoRI及びBamHIで消化したプラス
ミドpTrc99A(Pharmacia Biotech.社より入手)
とT4DNAリガーゼを用いて連結した。連結反応液を
用いて大腸菌ME8417菌を形質転換し、得られたア
ンピシリン耐性形質転換体よりプラスミドpTrc−g
alTを単離した。pTrc−galTは、pTrc9
9Aのtrcプロモーター下流のEcoRI−BamH
I切断部位に大腸菌galT構造遺伝子およびリボソー
ム結合部位を含有するEcoRI−BamHIDNA断
片が挿入されたものである。
【0027】(4)ヘキソース―1―リン酸ウリジリル
トランスフェラーゼ活性を有する酵素タンパク質の調製 プラスミドpTrc−galTを保持する大腸菌K−1
2株ME8417を、100μg/mlのアンピシリン
を含有する2xYT培地100mlに植菌し、37℃で
振とう培養した。4×108個/mlに達した時点で、
培養液に最終濃度1mMになるようにIPTGを添加
し、さらに37℃で5時間振とう培養を続けた。培養終
了後、遠心分離(9,000×g,10分)により菌体
を回収し、10mlの緩衝液(50mM トリス塩酸
(pH7.5))に懸濁した。超音波処理を行って菌体
を破砕し、さらに遠心分離(20,000×g、10
分)により菌体残さを除去した。このように得られた上
清画分を酵素調製物とし、酵素調製物におけるヘキソー
ス―1―リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ活性を測
定した。その結果を対照菌(pTrc99Aを保持する
大腸菌K−12株ME8417)と共に下記表2に示
す。なお、酵素活性の単位(ユニット)は、以下に示す
方法でUDP―グルコースとガラクトース1−リン酸か
らのUDP−Galの合成活性を測定、算出したもので
ある。
【0028】(ヘキソース−1−リン酸ウリジリルトラ
ンスフェラーゼ活性の測定と単位の算出法)100mM
トリス−塩酸緩衝液(pH7.8)、5mM 塩化マグ
ネシウム、10mM UDP−グルコース、10mM
ガラクトース1−リン酸を含む溶液に酵素調製物を添加
し、37℃で20〜30分間反応させる。反応液を2分
間の煮沸にて反応を停止させ、HPLCによる分析を行
った。HPLC分析結果から反応液中のUDP−Gal
量を算出し,37℃で1分間に1μmoleのUDP−
Galを生成する活性を1単位(ユニット)とする。
【表2】
【0029】(5)大腸菌galK遺伝子および大腸菌
galT遺伝子の共発現系の構築 プラスミドpTrc−galTを鋳型として、以下に示
す2種類のプライマーDNAを常法に従って合成し、P
CR法により大腸菌galT遺伝子を含む領域を増幅し
た。 プライマー(E):5’-ATAGATCTGCATAATTCGTGTCGCTCAAGGC-3’ プライマー(F):5’-TAAGATCTGTAGAAACGCAAAAAGGCCATCCGTCA-3’ PCRによるgalT遺伝子の増幅は、上記(1)と同
じ反応組成、反応器を用いて、熱変性(94℃、30
秒)、アニーリング(50℃、20秒)、伸長反応(7
2℃、3分)のステップを30回繰り返すことにより行
った。
【0030】遺伝子増幅後、反応液から1.9kb相当
のDNA断片を,上記(1)と同様に精製した。該DN
Aを制限酵素BglIIおよびHindIIIで切断
し、同じく制限酵素BamHIおよびHindIIIで
消化したプラスミドpTrc−galKとT4DNAリ
ガーゼを用いて連結した。連結反応液を用いて大腸菌J
M109株を形質転換し、得られたアンピシリン耐性形
質転換体よりプラスミドpTGKTを単離した。pTG
KTは、pTrc99Aのtrcプロモーター下流のE
coRI−BamHI切断部位に大腸菌galK構造遺
伝子およびリボソーム結合部位を含有するEcoRI−
BamHIDNA断片が挿入され、その下流にtrcプ
ロモーター、大腸菌galT構造遺伝子およびリボソー
ム結合部位を有するBglII−HindIII断片が
挿入されたものである。
【0031】(6)ガラクトキナーゼ活性およびヘキソ
ース―1―リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ活性を
有する酵素タンパク質の調製 プラスミドpTGKTを保持する大腸菌K−12株JM
109を、100μg/mlのアンピシリンを含有する
2xYT培地100mlに植菌し、37℃で振とう培養
した。4×108個/mlに達した時点で、培養液に最
終濃度0.2mMになるようにIPTGを添加し、さら
に37℃で6時間振とう培養を続けた。培養終了後、遠
心分離(9,000×g,10分)により菌体を回収
し、10mlの緩衝液(50mM トリス塩酸(pH
7.5))に懸濁した。超音波処理を行って菌体を破砕
し、さらに遠心分離(20,000×g、10分)によ
り菌体残さを除去した。このように得られた上清画分を
酵素調製物とし、酵素調製物におけるガラクトキナーゼ
活性およびヘキソース―1―リン酸ウリジリルトランス
フェラーゼ活性を測定した。その結果を下記表3に示
す。なお、酵素活性の単位(ユニット)は、上記(2)
および(4)と同様に算出したものである。
【表3】
【0032】(7)UDP−Galの合成 200mMリン酸緩衝液(pH8.0),20mM塩化
マグネシウム,50mM 5’−UMP,100mMガ
ラクトース,200mMグルコースを含む溶液5ml
に,上記(2)で調製したガラクトキナーゼ活性を有す
る酵素調製物(0.65units/ml反応液)、
(4)で調製したヘキソース−1−リン酸ウリジリルト
ランスフェラーゼ活性を有する酵素調製物(0.16u
nits/ml反応液)および乾燥パン酵母(オリエン
タル酵母工業)0.1gを添加し,28℃で撹拌しつつ
反応を行った。反応開始4、9、23、31時間後にグ
ルコースを200mMずつ添加した。
【0033】経時的に反応液の分析を行った結果を図1
に示す。図1から明らかなように、ガラクトキナーゼ活
性およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトランスフ
ェラーゼ活性を有する2種類の酵素調製物を添加しない
反応液、およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトラ
ンスフェラーゼ活性を有する酵素調製物を添加した反応
液においては、反応48時間で3.5mMのUDP−G
alしか生成しなかったのに対し、ガラクトキナーゼ活
性を有する酵素調製物を添加した反応液においては1
0.9mMのUDP−Galが、両酵素活性を有する酵
素調製物を添加した反応液においては23.7mMのU
DP−Galが生成することが認められた。
【0034】実施例2;UDP−Galの合成(その
2) 200mMリン酸緩衝液(pH8.0),20mM塩化
マグネシウム,100mM 5’−UMP,100mM
ガラクトース,200mM グルコースを含む溶液5
mlに,上記(6)により調製したガラクトキナーゼ活
性(2.08units/ml反応液)およびヘキソー
ス−1−リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ活性
(3.36units/ml反応液)を有する酵素調製
物および乾燥パン酵母(オリエンタル酵母工業)0.2
5gを添加し,28℃で撹拌しつつ反応を行った。反応
開始4、9,23、30時間後にグルコースを200m
Mずつ添加した。経時的に反応液の分析を行った結果を
図2に示す。反応47時間後には84.74mMのUD
P−Galが生成することが認められた。
【0035】実施例3;UDP−Galの合成(その
3) 200mMリン酸緩衝液(pH8.0),20mM塩化
マグネシウム,85mM 5’−UMP,100mM
ガラクトース,200mM グルコースを含む溶液20
00mlに,上記(6)により調製した所定活性量のガ
ラクトキナーゼ活性(2.25units/ml反応
液)およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトランス
フェラーゼ活性(3.25units/ml反応液)を
有する酵素調製物および乾燥パン酵母(オリエンタル酵
母工業)100gを添加し,28℃で通気・撹拌しつつ
反応を行った。反応開始4、9,23時間後にグルコー
スを200mMずつ添加した。経時的に反応液の分析を
行った結果を図3に示す。反応開始27時間後には8
0.88mMのUDP−Galが生成することが認めら
れた。
【0036】
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> YAMASA CORPORATION <120> Process for the preparation of uridine 5'-diphosphate garactose <130> YP2000-016 <150> JP P1999-277964 <151> 1999-09-30 <160> 6 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of galK gene <400> 1 gatatccatt ttcgcgaatt cggagtgtaa 30 <210> 2 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of galK gene <400> 2 acggctgacc atcgggatcc agtgcgga 28 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of galT gene <400> 3 tatcccgatt aaggaattcc catgacgcaa 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of galT gene <400> 4 agagattgtg tttaagcttt cagactcatt 30 <210> 5 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of galT and galK genes <400> 5 atagatctgc ataattcgtg tcgctcaagg c 31 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for amplification of galT and galK genes <400> 6 taagatctgt agaaacgcaa aaaggccatc cgtca 35
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、ガラクトキナーゼ活性を有する酵素調
製物およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトランス
フェラーゼ活性を有する酵素調製物の添加の有無による
UDP-Gal生成量の経時変化を示したものである。図中、
○はガラクトキナーゼ活性およびヘキソース−1−リン
酸ウリジリルトランスフェラーゼ活性を有する2種類の
酵素調製物を添加したときの結果を、△はガラクトキナ
ーゼ活性を有する酵素調製物を添加したときの結果を、
●はヘキソース−1−リン酸ウリジリルトランスフェラ
ーゼ活性を有する酵素調製物を添加したときの結果を、
□は酵素調製物を添加しないときの結果を示したもので
ある。
【図2】図2は、5ml反応液において、ガラクトキナー
ゼ活性およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトラン
スフェラーゼ活性の両方を有する酵素調製物の添加によ
るUDP-Gal生成量の経時変化を示したものである。
【図3】図3は、2000ml反応液において、ガラクトキナ
ーゼ活性およびヘキソース−1−リン酸ウリジリルトラ
ンスフェラーゼ活性の両方を有する酵素調製物の添加に
よるUDP-Gal生産量の経時変化を示したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酵母菌体、ウリジン5’−モノリン酸
    (UMP)、グルコースおよびガラクトースを含有する
    反応系に、ガラクトキナーゼ活性およびヘキソース−1
    −リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ活性を有する酵
    素調製物を添加することを特徴とするウリジン5’−ジ
    リン酸ガラクトース(UDP−Gal)の製造法。
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