JP2002051788A - Heat resistant enzyme having primase activity - Google Patents

Heat resistant enzyme having primase activity

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JP2002051788A
JP2002051788A JP2000397161A JP2000397161A JP2002051788A JP 2002051788 A JP2002051788 A JP 2002051788A JP 2000397161 A JP2000397161 A JP 2000397161A JP 2000397161 A JP2000397161 A JP 2000397161A JP 2002051788 A JP2002051788 A JP 2002051788A
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郁夫 松井
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裕 河原林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat resistant enzyme having an excellent activity even under the condition of high temperature and a primase activity capable of synthesizing a nucleic acid primer. SOLUTION: A gene supposed encoding a protein exhibiting the primase activity is identified from a gene sequence of a super thermophilic archaebacterium growing at 90-100 deg.C, further the gene is incorporated into an Escherichia coli, an enzyme is produced by using the transformed Escherichia coli, and the enzyme is stable at high temperature (more than 80 deg.C) and is confirmed to exhibit the primase activity.

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、高温条件下におい
てプライマーゼ活性を有するタンパク質、該タンパク質
をコードする遺伝子に関する。
[0001] The present invention relates to a protein having a primase activity under high temperature conditions, and a gene encoding the protein.

【0002】[0002]

【従来の技術】プライマーゼは、DNAプライマーゼと
も呼ばれており、DNA複製開始のプライマーRNAを
合成するRNAポリメラーゼである。すなわち、プライ
マーゼは、DNA複製機構において、リーディング鎖に
おける複製起点及びラギング鎖における岡崎フラグメン
トの合成起点に、約10ヌクレオチドの短いRNAプラ
イマーを合成する。したがって、プライマーゼは、DN
A複製機構において必須な構成要素である。
2. Description of the Related Art Primase, also called DNA primase, is an RNA polymerase that synthesizes a primer RNA for initiating DNA replication. That is, the primase synthesizes a short RNA primer of about 10 nucleotides at the origin of replication on the leading strand and the origin of synthesis of the Okazaki fragment on the lagging strand in the DNA replication machinery. Therefore, primase is DN
It is an essential component in the A duplication mechanism.

【0003】現在知られているプライマーゼとしては、
大腸菌におけるdnaG遺伝子産物(60kDa)、T
7ファージの遺伝子4産物(Gp4、63kDa)、T
4ファージの遺伝子41産物(54kDa)並びに遺伝
子61産物(40kDa)及び真核生物のDNAポリメ
ラーゼαの2個のサブユニット(約60kDaと約50
kDa)が挙げられる。
[0003] Primers known at present include:
DnaG gene product (60 kDa) in E. coli, T
7 phage gene 4 product (Gp4, 63 kDa), T
4 phage gene 41 product (54 kDa) and gene 61 product (40 kDa) and two subunits of eukaryotic DNA polymerase α (about 60 kDa and about 50 kDa).
kDa).

【0004】ところが、これらのプライマーゼは、常温
生物由来であるため、室温以上の温度条件下では極めて
不安定であり、特に、2本鎖DNA熱変性温度条件下で
は速やかに熱失活してしまう。このため、例えば、2本
鎖DNA熱変性温度と急冷と酵素反応とを繰り返すPC
R反応等においては、現在知られているプライマーゼを
用いることができない。耐熱性に優れたプライマーゼが
発見されれば、PCR法によるDNA増幅反応とプライ
マー合成反応とを同一チューブ内で行なうことが可能と
なる。その結果、新規な遺伝子ラべリング法及び遺伝子
変異法等を開発することができる。したがって、高温条
件下であっても、優れた活性を示すプライマーゼが渇望
されている。しかしながら、現在のところ、耐熱性に優
れたプライマーゼは知られていない。
[0004] However, since these primases are derived from normal-temperature organisms, they are extremely unstable under temperature conditions of room temperature or higher. I will. For this reason, for example, PC which repeats the heat denaturation temperature of double-stranded DNA, rapid cooling, and enzymatic reaction
In the R reaction and the like, currently known primase cannot be used. If a primase having excellent heat resistance is found, a DNA amplification reaction by a PCR method and a primer synthesis reaction can be performed in the same tube. As a result, a novel gene labeling method and a gene mutation method can be developed. Therefore, primases exhibiting excellent activity even under high temperature conditions have been craved. However, no primase having excellent heat resistance has been known at present.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、高
温条件下であっても優れた活性を示して核酸プライマー
を合成することの可能なプライマーゼ活性を有する耐熱
酵素を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermostable enzyme having a primase activity capable of synthesizing a nucleic acid primer while exhibiting excellent activity even under high temperature conditions. And

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成すべく、90〜100℃で生育する超好熱性古細
菌に着目し、その遺伝子配列からプライマーゼ活性を示
すタンパク質をコードすると推定される遺伝子を見出し
た。さらに、その遺伝子を大腸菌に組み込んで、この形
質転換された大腸菌を使って酵素を産生し、この酵素が
高温(80℃以上)で安定に存在し、且つ、プライマー
ゼ活性を示すことを確認して、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors focused on hyperthermophilic archaea that grow at 90 to 100 ° C. and encoded a protein exhibiting primase activity from its gene sequence. Then we found a putative gene. Furthermore, the gene was incorporated into Escherichia coli, and an enzyme was produced using the transformed Escherichia coli. It was confirmed that the enzyme was stably present at a high temperature (80 ° C. or higher) and exhibited primase activity. Thus, the present invention has been completed.

【0007】すなわち、本発明は、塩基配列の所定の部
位に結合するとともに当該塩基配列に対して相補的な核
酸プライマーを合成するプライマーゼにおいて、80℃
以上の環境下で生育可能な耐熱性古細菌から精製され、
至適温度が80℃以上であることを特徴とするプライマ
ーゼである。
[0007] That is, the present invention relates to a primase which binds to a predetermined site in a base sequence and synthesizes a nucleic acid primer complementary to the base sequence.
Purified from heat-resistant archaea that can grow in the above environment,
A primase having an optimum temperature of 80 ° C. or higher.

【0008】また、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1で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質。 (b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列における少
なくとも1個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列を有し、プライマーゼ活性を有する酵素
のサブユニット機能を有するタンパク質。
Further, the present invention provides the following (a) or (b)
Is a protein. (A) a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1; (B) a protein having an amino acid sequence in which at least one amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 has been deleted, substituted or added, and has a subunit function of an enzyme having primase activity.

【0009】ここで、(a)のタンパク質において、配
列番号1は、超好熱性古細菌から採取されたプライマー
ゼの小サブユニットのアミノ酸配列である。したがっ
て、(a)のタンパク質は、高温条件下で核酸プライマ
ーを合成するプライマーゼの構成要素になるといった機
能を有する。また、(b)のタンパク質において、「プ
ライマーゼ活性を有する酵素のサブユニット機能を有す
る」とは、(b)のタンパク質が高温条件下で核酸プラ
イマーを合成するプライマーゼの構成要素になるといっ
た機能を有するの意である。
Here, in the protein of (a), SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of the small subunit of primase collected from hyperthermophilic archaea. Therefore, the protein (a) has a function of becoming a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high temperature conditions. In the protein (b), “having a subunit function of an enzyme having primase activity” means that the protein (b) becomes a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high temperature conditions. It means to have.

【0010】さらに、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で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質。 (b)配列番号2で表わされるアミノ酸配列における少
なくとも1個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列を有し、プライマーゼ活性を有する酵素
のサブユニット機能を有するタンパク質。
Further, the present invention relates to the following protein (a) or (b): (A) a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; (B) a protein having an amino acid sequence in which at least one amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 has been deleted, substituted or added, and having a subunit function of an enzyme having primase activity.

【0011】ここで、(a)のタンパク質において、配
列番号2は、超好熱性古細菌から採取されたプライマー
ゼの大サブユニットのアミノ酸配列である。したがっ
て、(a)のタンパク質は、高温条件下で核酸プライマ
ーを合成するプライマーゼの構成要素になるといった機
能を有する。したがって、(b)のタンパク質におい
て、「プライマーゼ活性を有する酵素のサブユニット機
能を有する」とは、(b)のタンパク質が高温条件下で
核酸プライマーを合成するプライマーゼの構成要素にな
るといった機能を有するの意である。
Here, in the protein (a), SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence of the large subunit of primase collected from hyperthermophilic archaea. Therefore, the protein (a) has a function of becoming a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high temperature conditions. Therefore, in the protein of (b), “having a subunit function of an enzyme having primase activity” means that the protein of (b) becomes a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high temperature conditions. It means to have.

【0012】さらにまた、本発明は、請求項1記載のタ
ンパク質と請求項2記載のタンパク質とによりヘテロダ
イマーを形成してなりプライマーゼ活性を有する複合タ
ンパク質である。さらにまた、本発明は、請求項1記載
のプライマーゼをコードする遺伝子である。さらにま
た、本発明は、請求項2記載のタンパク質をコードする
遺伝子である。さらにまた、本発明は、請求項3記載の
タンパク質をコードする遺伝子である。
Furthermore, the present invention is a composite protein comprising a heterodimer formed by the protein of claim 1 and the protein of claim 2 and having a primase activity. Furthermore, the present invention is a gene encoding the primase according to claim 1. Furthermore, the present invention is a gene encoding the protein according to claim 2. Furthermore, the present invention is a gene encoding the protein according to claim 3.

【0013】さらにまた、本発明は、以下の(a)又は
(b)のDNAを有する遺伝子である。 (a)配列番号3で表わされる塩基配列からなるDN
A。 (b)配列番号3で表わされる塩基配列における少なく
とも1個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配
列からなり、プライマーゼ活性を有する酵素のサブユニ
ットをコードする機能を有するDNA。
Further, the present invention relates to a gene having the following DNA (a) or (b). (A) DN consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 3
A. (B) a DNA consisting of a base sequence in which at least one base in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 has been deleted, substituted or added, and having a function of encoding a subunit of an enzyme having primase activity.

【0014】ここで、(a)のDNAにおいて、配列番
号3は、超好熱性古細菌から採取されたプライマーゼの
小サブユニットをコードする塩基配列である。したがっ
て、(a)のDNAは、高温条件下で核酸プライマーを
合成するプライマーゼの構成要素である小サブユニット
をコードするといった機能を有する。また、(b)のD
NAにおいて、「プライマーゼ活性を有する酵素のサブ
ユニットをコードする機能を有する」とは、高温条件下
で核酸プライマーを合成するプライマーゼの構成要素で
ある小サブユニットを、(b)のDNAがコードすると
いった機能を有するの意である。
Here, in the DNA of (a), SEQ ID NO: 3 is a nucleotide sequence encoding a small subunit of primase collected from hyperthermophilic archaea. Therefore, the DNA of (a) has a function of encoding a small subunit which is a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high temperature conditions. Also, D in (b)
In NA, “having the function of encoding a subunit of an enzyme having primase activity” means that a small subunit that is a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high-temperature conditions, It has the function of coding.

【0015】さらにまた、本発明は、以下の(a)又は
(b)のDNAを有する遺伝子である。 (a)配列番号4で表わされる塩基配列からなるDN
A。 (b)配列番号4で表わされる塩基配列における少なく
とも1個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配
列からなり、プライマーゼ活性を有する酵素のサブユニ
ットをコードする機能を有するDNA。
Further, the present invention is a gene having the following DNA (a) or (b). (A) DN consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 4
A. (B) DNA comprising a base sequence in which at least one base in the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 has been deleted, substituted or added, and having a function of encoding a subunit of an enzyme having primase activity.

【0016】ここで、(a)のDNAにおいて、配列番
号4は、超好熱性古細菌から採取されたプライマーゼの
大サブユニットをコードする塩基配列である。したがっ
て、(a)のDNAは、高温条件下で核酸プライマーを
合成するプライマーゼの構成要素である大サブユニット
をコードするといった機能を有する。また、(b)のD
NAにおいて、「プライマーゼ活性を有する酵素のサブ
ユニットをコードする機能を有する」とは、高温条件下
で核酸プライマーを合成するプライマーゼの構成要素で
ある大サブユニットを、(b)のDNAがコードすると
いった機能を有するの意である。
Here, in the DNA of (a), SEQ ID NO: 4 is a nucleotide sequence encoding a large subunit of primase collected from hyperthermophilic archaea. Therefore, the DNA of (a) has a function of encoding a large subunit which is a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high temperature conditions. Also, D in (b)
In NA, “has a function of encoding a subunit of an enzyme having primase activity” means that a large subunit which is a component of a primase that synthesizes a nucleic acid primer under high-temperature conditions, It has the function of coding.

【0017】さらにまた、本発明は、請求項6又は請求
項8記載の遺伝子を含有する組換えベクターである。さ
らにまた、本発明は、請求項7又は請求項9記載の遺伝
子を含有する組換えベクターである。さらにまた、本発
明は、請求項10記載の組換えベクター及び/又は請求
項11記載の組換えベクターを含む形質転換体である。
さらにまた、本発明は、請求項12記載の形質転換体を
用いて培養し、得られる培養物から小サブユニット及び
大サブユニットを採取し、これら小サブユニット及び大
サブユニットからヘテロダイマーを形成するプライマー
ゼの製造方法である。
Furthermore, the present invention is a recombinant vector containing the gene according to claim 6 or 8. Furthermore, the present invention is a recombinant vector containing the gene according to claim 7 or claim 9. Furthermore, the present invention is a transformant comprising the recombinant vector according to claim 10 and / or the recombinant vector according to claim 11.
Furthermore, the present invention provides a method for culturing the transformant according to claim 12, collecting a small subunit and a large subunit from the obtained culture, and forming a heterodimer from the small subunit and the large subunit. This is a method for producing primase.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のプライマーゼは、80℃以上の環化下で生育可
能な耐熱性古細菌から精製されたものであり、至適温度
が80℃以上であることを特徴とするものである。言い
換えると、このプライマーゼは、80℃以上の温度で、
塩基配列の所定の部位に結合するとともに、当該塩基配
列に対して相補的な核酸プライマーを合成するプライマ
ーゼ活性を有するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The primase of the present invention is purified from heat-resistant archaea that can grow under cyclization at 80 ° C or higher, and is characterized in that the optimum temperature is 80 ° C or higher. In other words, this primase can be used at temperatures
It binds to a predetermined site in the base sequence and has a primase activity for synthesizing a nucleic acid primer complementary to the base sequence.

【0019】ここで、80℃以上の環化下で生育可能な
耐熱性古細菌としては、超好熱菌を使用でき、好ましく
は好熱性古細菌を使用でき、より好ましくは硫黄代謝好
熱性古細菌を使用できる。好熱性古細菌としては、例え
ば、パイロコッカス・ホリコシ(Pyrococcus horikosi
i)、パイロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furios
us)及びパイロコッカス・ウォーセイ(Pyrococcus woe
sei)等のパイロコッカス属、サーモコッカス・リトラ
リス(Thermococcus litoralis)、サーモコッカス・セ
ラー(Thermococcus celer)、サーモコッカス・プロフ
ァンダス(Thermococcus profundus)及びサーモコッカ
ス・ペプトノフィラス(Thermococcus peptonopjilus)
等のサーモコッカス属、或いはメタノバクテリウム属等
を挙げることができる。
Here, as the heat-resistant archaea capable of growing under cyclization at 80 ° C. or higher, hyperthermophilic bacteria can be used, preferably thermophilic archaea, and more preferably sulfur-metabolized thermophilic archaea. Bacteria can be used. Examples of the thermophilic archaea include, for example, Pyrococcus horikosi
i) Pyrococcus furios
us) and Pyrococcus woe
sei), Thermococcus litoralis, Thermococcus celer, Thermococcus profundus and Thermococcus peptonopylus
And the like, or the genus Thermococcus or the genus Methanobacterium.

【0020】また、ここで核酸プライマーとは、DNAプ
ライマー及びRNAプライマーの両方を意味する。すなわ
ち、本発明のプライマーゼは、DNAプライマー及びRNAプ
ライマーのいずれも合成することができる。本発明のプ
ライマーゼは、上記の性質を有するものであれば、組換
えDNA技術を用いて人工的に得ることも可能である。
The term “nucleic acid primer” used herein means both a DNA primer and an RNA primer. That is, the primase of the present invention can synthesize both a DNA primer and an RNA primer. The primase of the present invention can be artificially obtained using recombinant DNA technology as long as it has the above properties.

【0021】以下では、本発明の一例として、パイロコ
ッカス・ホリコシ(Pyrococcus horikosii)を用いた耐
熱性プライマーゼについて説明するが、上述したような
耐熱性古細菌からも同様な手法により本発明のプライマ
ーゼを得ることは可能である。
In the following, as an example of the present invention, a thermostable primase using Pyrococcus horikosii will be described. It is possible to get zero.

【0022】1.耐熱性プライマーゼ遺伝子の単離 耐熱性プライマーゼ遺伝子は、硫黄代謝好熱性古細菌で
あるパイロコッカス・ホリコシ(Pyrococcus horikoshi
i,登録番号JCM9974)の染色体DNAから単離
する。すなわち、先ず、パイロコッカス・ホリコシを培
養し、染色体DNAを抽出する。パイロコッカス・ホリ
コシの培養に際しては、通常用いられる培地を使用する
ことができる。
1. Isolation of thermostable primase gene The thermostable primase gene is derived from Pyrococcus horikoshi, a sulfur-metabolizing thermophilic archaeon.
i, accession number JCM9974). That is, first, Pyrococcus horikoshi is cultured and chromosomal DNA is extracted. In culturing Pyrococcus horikoshi, a commonly used medium can be used.

【0023】次に、培養したパイロコッカス・ホリコシ
を集菌し、そこから染色体DNAを調製する。染色体D
NAを調製するには、通常用いられる手法を適用するこ
とができる。また、染色体DNAを調製するには、市販
のキット(例えば、ISOPLANT(ニッポンジーン社製))
を使用することもできる。
Next, the cultured Pyrococcus horikoshi is collected, and chromosomal DNA is prepared therefrom. Chromosome D
In order to prepare NA, a commonly used technique can be applied. To prepare chromosomal DNA, a commercially available kit (for example, ISOPLANT (Nippon Gene))
Can also be used.

【0024】次に、調製された染色体DNAを制限酵素
により断片化し、断片化された染色体DNAを所定のプ
ラスミドベクターやファージベクターに連結し、染色体
DNAライブラリーを調製する。このとき、パイロコッ
カス・ホリコシの全染色体をカバーするようにクローン
を選択して、この染色体DNAライブラリーを整列化す
る。
Next, the prepared chromosomal DNA is fragmented with a restriction enzyme, and the fragmented chromosomal DNA is ligated to a predetermined plasmid vector or phage vector to prepare a chromosomal DNA library. At this time, clones are selected so as to cover all the chromosomes of Pyrococcus horikoshi and the chromosomal DNA library is sorted.

【0025】次に、整列化した染色体DNAライブラリ
ーの全塩基配列を決定する。具体的に、塩基配列の決定
に際しては、いわゆるショットガンクローンを1個の染
色体DNAライブラリークローンに対して500個程度
作製し、これらショットガンクローンの塩基配列を順次
決定した。そして、ショットガンクローンの塩基配列を
市販のソフトウェアで連結編集することによって、染色
体DNAライブラリーの全塩基配列を決定することがで
きる。
Next, the entire base sequence of the aligned chromosomal DNA library is determined. Specifically, when determining the nucleotide sequence, about 500 so-called shotgun clones were prepared for one chromosomal DNA library clone, and the nucleotide sequences of these shotgun clones were sequentially determined. Then, by linking and editing the nucleotide sequence of the shotgun clone with commercially available software, the entire nucleotide sequence of the chromosomal DNA library can be determined.

【0026】次に、決定された塩基配列と公知のプライ
マーゼ遺伝子との相同性を、大型計算機により解析す
る。解析の結果、公知のプライマーゼ遺伝子と相同性の
高い塩基配列が同定され、パイロコッカス・ホリコシに
おけるプライマーゼをコードする小サブユニット遺伝子
(配列番号3)及び大サブユニット遺伝子(配列番号
4)を同定することができる。
Next, the homology between the determined base sequence and the known primase gene is analyzed by a large computer. As a result of the analysis, a nucleotide sequence having high homology to a known primase gene was identified, and the small subunit gene (SEQ ID NO: 3) and the large subunit gene (SEQ ID NO: 4) encoding the primase in Pyrococcus horikoshi were identified. Can be identified.

【0027】2.発現プラスミドの構築 発現プラスミドを構築するには、先ず、染色体DNAの
塩基配列と小サブユニット遺伝子の塩基配列及び大サブ
ユニット遺伝子の塩基配列とから設計されたプライマー
を用いたPCR反応により、小サブユニット遺伝子及び
大サブユニット遺伝子を増幅する。
2. Construction of Expression Plasmid To construct an expression plasmid, first, a small subunit is subjected to a PCR reaction using primers designed from the nucleotide sequence of chromosomal DNA, the nucleotide sequence of the small subunit gene, and the nucleotide sequence of the large subunit gene. Amplify unit gene and large subunit gene.

【0028】プライマーは、増幅する対象の構造遺伝子
の3’末端側及び5’末端側に、発現用プラスミドベク
ターに組み込むための制限酵素サイトをそれぞれ付加す
るように設計することが好ましい。さらに好ましくは、
3’末端及び5’末端にそれぞれ異なる制限酵素サイト
を付加するように、プライマーを設計することが好まし
い。これにより、増幅された構造遺伝子を、発現用プラ
スミドベクターに対して正確な方向に組み込むことがで
きる。
The primers are preferably designed so that restriction enzyme sites for integration into an expression plasmid vector are added to the 3 'end and 5' end of the structural gene to be amplified, respectively. More preferably,
It is preferable to design primers so that different restriction enzyme sites are added to the 3 ′ end and the 5 ′ end, respectively. As a result, the amplified structural gene can be incorporated in the correct direction into the expression plasmid vector.

【0029】さらに、小サブユニット用の発現ベクター
を構築する際には、発現した小サブユニットのN末端に
ヒスチジンタグ(His−Tag)を付加するようなプ
ライマーを設計することが好ましい。これにより、得ら
れた小サブユニットは、N末端にヒスチジンタグが付加
された融合タンパク質となり、ヒスチジンタグの有無に
応じて分画することができる。
Furthermore, when constructing an expression vector for a small subunit, it is preferable to design a primer that adds a histidine tag (His-Tag) to the N-terminal of the expressed small subunit. Thereby, the obtained small subunit becomes a fusion protein having a histidine tag added to the N-terminus, and can be fractionated according to the presence or absence of the histidine tag.

【0030】具体的に、小サブユニット遺伝子を増幅す
るための上流プライマーとしては、例えば、NedIサイト
を付加した 5'-CTTTAAGAAGGAGATATACATATGCTGCTGCGTGAGGTAACCCGTGA
GGAAAGAAAGAACTTTTAC-3' (配列番号5)を使用することができ、また、下流プラ
イマーとしては、例えば、BamHIサイトを付加した 5'-TTTTGAGCTCTTTGGATCCTTAGGCCATCTTTTAAGTTCCGAGACTT
TC-3' (配列番号6)を使用することができる。
Specifically, as an upstream primer for amplifying a small subunit gene, for example, 5'-CTTTAAGAAGGAGATATACATATGCTGCTGCGTGAGGTAACCCGTGA to which a NedI site is added
GGAAAGAAAGAACTTTTAC-3 ′ (SEQ ID NO: 5) can be used, and as a downstream primer, for example, 5′-TTTTGAGCTCTTTGGATCCTTAGGCCATCTTTTAAGTTCCGAGACTT with a BamHI site added
TC-3 '(SEQ ID NO: 6) can be used.

【0031】なお、小サブユニット遺伝子を増幅するた
めの上流プライマー及び下流プライマーとしては、上記
の塩基配列を有するものに限定されず、染色体DNAラ
イブラリーの塩基配列から設計され、且つ、小サブユニ
ット遺伝子全体を挟み込むように設計されれば如何なる
塩基配列であっても良い。
The upstream primer and the downstream primer for amplifying the small subunit gene are not limited to those having the above base sequences, but are designed based on the base sequence of the chromosomal DNA library, and Any nucleotide sequence may be used as long as it is designed to sandwich the entire gene.

【0032】また、具体的に、大サブユニット遺伝子を
増幅するための上流プライマーとしては、例えば、NedI
サイトを付加した 5'-TTTTGTCGACTTACATATGGCGATCATGCTCGACCCA-3' (配列番号7)を使用することができ、また、下流プラ
イマーとしては、例えば、BamHIサイトを付加した 5'-TTTTAAGCTTTTTGGATCCTTATTCCATTCATTGGTGTAA-3' (配列番号8)を使用することができる。
Further, specifically, as an upstream primer for amplifying a large subunit gene, for example, NedI
5'-TTTTGTCGACTTACATATGGCGATCATGCTCGACCCA-3 '(SEQ ID NO: 7) to which a site has been added can be used. As a downstream primer, for example, 5'-TTTTAAGCTTTTTGGATCCTTATTCCATTCATTGGTGTAA-3' (SEQ ID NO: 8) to which a BamHI site has been added can be used. Can be used.

【0033】なお、大サブユニット遺伝子を増幅するた
めの上流プライマー及び下流プライマーとしては、上記
の塩基配列を有するものに限定されず、染色体DNAラ
イブラリーの塩基配列から設計され、且つ、大サブユニ
ット遺伝子全体を挟み込むように設計されれば如何なる
塩基配列であっても良い。
The upstream primer and the downstream primer for amplifying the large subunit gene are not limited to those having the above base sequences, but are designed from the base sequence of the chromosomal DNA library, and Any nucleotide sequence may be used as long as it is designed to sandwich the entire gene.

【0034】次に、これらプライマーにより増幅された
小サブユニット遺伝子及び大サブユニット遺伝子を所定
の発現用プラスミドベクターにそれぞれ組み込むことに
より、小サブユニットを発現することができる小サブユ
ニット用の発現プラスミド及び大サブユニットを発現す
ることができる大サブユニット用の発現ベクターを構築
することができる。
Next, an expression plasmid for the small subunit capable of expressing the small subunit by incorporating the small subunit gene and the large subunit gene amplified by these primers into a predetermined expression plasmid vector, respectively. And an expression vector for the large subunit capable of expressing the large subunit.

【0035】ここで、発現用プラスミドベクターとして
は、通常用いられているものを使用することができる。
使用可能な発現用プラスミドベクターとしては、pET
11a又はpET15bを挙げることができる。
Here, as a plasmid vector for expression, a commonly used plasmid vector can be used.
Examples of usable expression plasmid vectors include pET.
11a or pET15b.

【0036】具体的に、上記プライマーを使用した場合
には、先ず、増幅した小サブユニット遺伝子及び大サブ
ユニット遺伝子をNedI及びBamHIにより消化するととも
に、発現用プラスミドベクターをNedI及びBamHIにより
消化する。その後、小サブユニット遺伝子又は大サブユ
ニット遺伝子と発現用プラスミドベクターとを、T4リ
ガーゼ等の連結酵素により連結させる。
Specifically, when the above primers are used, first, the amplified small subunit gene and large subunit gene are digested with NedI and BamHI, and the expression plasmid vector is digested with NedI and BamHI. Thereafter, the small subunit gene or large subunit gene and the expression plasmid vector are ligated with a ligation enzyme such as T4 ligase.

【0037】その後、反応液の一部をコンピテントセル
に導入し、形質転換体のコロニーを得る。ここで、使用
可能なコンピテントセルとしては、通常形質転換に使用
するものであればよく、例えば、大腸菌、枯草菌等を例
示することができる。そして、形質転換体のコロニーを
純粋培養し、いわゆるアルカリ法等の手法により、小サ
ブユニット用の発現ベクター及び大サブユニット用の発
現ベクターを得る。
Thereafter, a part of the reaction solution is introduced into competent cells to obtain a transformant colony. Here, the competent cells that can be used may be those that are usually used for transformation, and include, for example, Escherichia coli and Bacillus subtilis. Then, the colony of the transformant is pure-cultured, and an expression vector for the small subunit and an expression vector for the large subunit are obtained by a technique such as the so-called alkaline method.

【0038】3.耐熱性プライマーゼの精製 耐熱性プライマーゼを精製するには、先ず、上記小サブ
ユニット用の発現ベクターと上記大サブユニット用の発
現ベクターを別個に発現させ、小サブユニット(配列番
号1)及び大サブユニット(配列番号2)をそれぞれ得
る。その後、得られた小サブユニット及び大サブユニッ
トからヘテロダイマーを形成することにより、耐熱性プ
ライマーゼを得ることができる。
3. Purification of thermostable primase To purify the thermostable primase, first, the expression vector for the small subunit and the expression vector for the large subunit are separately expressed, and the small subunit (SEQ ID NO: 1) and Large subunits (SEQ ID NO: 2) are obtained respectively. Thereafter, by forming a heterodimer from the obtained small subunit and large subunit, a thermostable primase can be obtained.

【0039】具体的に、小サブユニット又は大サブユニ
ットを単離精製する際には、発現させた菌体を融解して
懸濁液を調製し、得られた懸濁液に、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、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、上記懸濁液中から目的の小サブユニ
ット及び大サブユニットを単離精製することができる。
Specifically, when isolating and purifying the small subunit or the large subunit, the expressed cells are melted to prepare a suspension. By using a biochemical method such as ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography or the like alone or in an appropriate combination, the desired small subunit and large subunit can be isolated from the suspension. It can be purified.

【0040】4.耐熱性プライマーゼの評価 上記のようにして得られた耐熱性プライマーゼは、至適
温度が80℃付近であり、80℃近傍におけるプライマ
ーゼ活性を有している。このため、上記耐熱性プライマ
ーゼは、以下に示すような用途に利用することができ
る。 ・PCR法 鋳型となるDNA、本発明のプライマーゼ、dNTPミ
ックス及び耐熱性DNAポリメラーゼ等を同一チューブ
内に混合し、鋳型DNAの熱変性工程と核酸プライマー
の合成工程とDNA鎖の伸長工程とを複数回繰り返すこ
とによって、PCR反応を行うことができる。すなわ
ち、このPCR反応においては、合成オリゴプライマー
を必要とせず、上記チューブ内でプライマーの合成が可
能となる。したがって、本発明のプライマーを使用する
ことによって、PCR反応を迅速に且つ低コストで行う
ことができる。
4. Evaluation of heat-resistant primase The heat-resistant primase obtained as described above has an optimum temperature of around 80 ° C and has primase activity at around 80 ° C. For this reason, the above-mentioned heat-resistant primase can be used for the following uses. PCR method A DNA serving as a template, a primase of the present invention, a dNTP mix, a heat-resistant DNA polymerase, and the like are mixed in the same tube, and a heat denaturation step of the template DNA, a nucleic acid primer synthesis step, and a DNA chain extension step are performed. By repeating a plurality of times, a PCR reaction can be performed. That is, in this PCR reaction, a synthetic oligo primer is not required, and the primer can be synthesized in the tube. Therefore, by using the primer of the present invention, a PCR reaction can be performed quickly and at low cost.

【0041】・遺伝子ラベリング法 本発明のプライマーゼと公知の耐熱性DNAポリメラー
ゼとを、鋳型DNA及びラベル化したヌクレオチドの存
在下でカップリングし、DNA伸長反応を起こすと、
5’末端がRNA分子或いはDNA分子からなる一本鎖
DNAを得ることができる。得られた一本鎖DNAは、
鋳型DNAにおけるランダムな位置から複製されたもの
であり、また、ラベル化されたものである。すなわち、
本発明のプライマーゼを使用することによって、新規な
遺伝子ラベリング法を確立することができる。
Gene labeling method The primerase of the present invention and a known thermostable DNA polymerase are coupled in the presence of a template DNA and a labeled nucleotide to cause a DNA extension reaction.
It is possible to obtain a single-stranded DNA whose 5 ′ end is composed of an RNA molecule or a DNA molecule. The resulting single-stranded DNA is
It is copied from a random position in the template DNA, and is labeled. That is,
By using the primase of the present invention, a novel gene labeling method can be established.

【0042】・遺伝子変異法 上記遺伝子ラベリング法で合成された一本鎖DNAを鋳
型DNAプラスミドと再アニールさせ、再アニールした
一本鎖DNA間のギャップをDNAポリメラーゼで埋め
た後にリガーゼで連結する。その後、宿主に形質転換
し、宿主細胞内の修復系を作用させることによって、ラ
ベル化されたヌクレオチドの位置に変異が導入される。
このように、本発明のプライマーゼを使用することによ
って、新規な遺伝子変異法を確立することができる。
The gene mutation method The single-stranded DNA synthesized by the gene labeling method is re-annealed with a template DNA plasmid, and the gap between the re-annealed single-stranded DNAs is filled with DNA polymerase and then ligated with ligase. Thereafter, the host is transformed and a repair system in the host cell is activated to introduce a mutation at the position of the labeled nucleotide.
Thus, a novel gene mutation method can be established by using the primase of the present invention.

【0043】[0043]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明の技術範囲は、この実施例に限定されるものではな
い。 [実施例1] (1).パイロコッカス・ホリコシ(JCM9974)
の培養 パイロコッカス・ホリコシJCM9974(理化学研究所
微生物系統保存施設より入手)は次の方法で培養した。
13.5gの食塩、4gのNa2SO4、0.7 g のKCl 、 0.2g のNa
HCO3、0.1gのKBr、30 mg のH3BO3、10gのMgCl2・6H2O、
1.5gのCaCl2、25mgのSrCl2、1.0mlのレザスリン溶液
(0.2g/L)、1.0g の酵母エキス、5gのバクトペプトン
を1Lに溶かし、この溶液のpHを6.8に調整し加圧殺菌し
た。ついで、乾熱滅菌した元素硫黄を0.2%となるよう
に加え、この培地をアルゴンで飽和して嫌気性とした
後、JCM9974を植菌した。培地が嫌気性となったか
否かはNa2S溶液を加えて、培養液中でNa2Sによるレザス
リン溶液のピンク色が着色しないことにより確認した。
この培養液を95℃で2〜4日培養し、その後遠心分離し
集菌した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples. [Example 1] (1) Pyrococcus horikoshi (JCM9974)
Culture of Pyrococcus horikoshi JCM9974 (obtained from RIKEN Microorganism System Preservation Facility) was cultured by the following method.
13.5 g salt, 4 g Na 2 SO 4 , 0.7 g KCl, 0.2 g Na
HCO 3 , 0.1 g KBr, 30 mg H 3 BO 3 , 10 g MgCl 2 .6H 2 O,
Dissolve 1.5 g CaCl 2 , 25 mg SrCl 2 , 1.0 ml resasulin solution (0.2 g / L), 1.0 g yeast extract, 5 g bactopeptone in 1 L, adjust the pH of this solution to 6.8 and sterilize by pressure. did. Then, dry heat sterilized elemental sulfur was added to a concentration of 0.2%, the medium was saturated with argon to make it anaerobic, and JCM9974 was inoculated. Whether the medium became anaerobic was confirmed by adding a Na 2 S solution and not coloring the pink color of the resasurin solution due to Na 2 S in the culture solution.
This culture was cultured at 95 ° C. for 2 to 4 days, and then centrifuged to collect the bacteria.

【0044】(2).染色体DNAの調整 JCM9974の染色体DNAは以下の方法により調製した。
培養終了後5000rpm、10分間の遠心分離により菌体を集
菌する。菌体を10mM Tris(pH 7.5) 1mM EDTA溶液で2回
洗浄後InCert Agarose(FMC社製)ブロック中に封入す
る。このブロックを1%N-lauroylsarcosine、 1mg/ml
プロテアーゼK溶液中で処理することにより、染色体DNA
はアガロースブロック中に分離調製された。
(2). Preparation of chromosomal DNA The chromosomal DNA of JCM9974 was prepared by the following method.
After completion of the culture, the cells are collected by centrifugation at 5000 rpm for 10 minutes. The cells are washed twice with 10 mM Tris (pH 7.5) 1 mM EDTA solution, and then sealed in an InCert Agarose (manufactured by FMC) block. 1% N-lauroylsarcosine, 1mg / ml
Chromosomal DNA by treating in protease K solution
Was separately prepared in an agarose block.

【0045】(3).染色体DNAを含むライブラリー
クローンの作製 (2)で得られた染色体DNAを制限酵素HindIIIにより部
分分解後アガロースゲル電気泳動により約40kb長の断片
を調製した。このDNA断片と制限酵素HindIIIによって完
全分解したBacベクターpBAC108L及びpFOS1とをT4リガー
ゼを用いて結合させた。前者のベクターを用いた場合に
は結合終了後のDNAをただちに大腸菌内へ電気孔窄法に
より導入した。後者のベクターpFOS1を用いた場合には
結合終了後のDNAをGIGA Pack Gold(ストラタジーン社
製)により試験管内でλファージ粒子内に詰め込み、こ
の粒子を大腸菌に感染させることによりDNAを大腸菌内
に導入した。これらの方法により得られた抗生物質クロ
ラムフェニコール耐性の大腸菌集団をBAC及びFosmidラ
イブラリーとした。ライブラリーからJCM9974の染
色体をカバーするのに適したクローンを選択して、クロ
ーンの整列化を行った。
(3). Preparation of library clone containing chromosomal DNA The chromosomal DNA obtained in (2) was partially digested with a restriction enzyme HindIII, and then a fragment of about 40 kb was prepared by agarose gel electrophoresis. This DNA fragment and the Bac vector pBAC108L and pFOS1 completely digested with the restriction enzyme HindIII were ligated using T4 ligase. When the former vector was used, the DNA after completion of the ligation was immediately introduced into E. coli by electroporation. When the latter vector pFOS1 was used, the DNA after completion of the ligation was packed into λ phage particles in a test tube using GIGA Pack Gold (manufactured by Stratagene), and the particles were infected into E. coli by transferring the DNA into E. coli. Introduced. E. coli populations resistant to the antibiotic chloramphenicol obtained by these methods were used as BAC and Fosmid libraries. Clones suitable for covering the chromosome of JCM9974 were selected from the library, and clones were sorted.

【0046】(4).塩基配列の決定 整列化されたBAC或いはFosmidクローンについて順次以
下の方法で塩基配列を決定していった。大腸菌より回収
した各BAC或いはFosmidクローンのDNAを超音波処理する
ことにより断片化し、アガロースゲル電気泳動により1k
b及び2kb長のDNA断片を回収した。この断片をプラスミ
ドベクターpUC118のHincII制限酵素部位に挿入したショ
ットガンクローンを各BAC或いはFosmidクローン当たり5
00クローン作製した。各ショットガンクローンの塩基配
列をパーキンエルマー、ABI社製自動塩基配列読み取り
装置373または377を用いて決定していった。各ショット
ガンクローンから得られた塩基配列を塩基配列自動連結
ソフトSequencherを用いて連結編集し、各BAC或いはFos
midクローンの全塩基配列を決定していった。
(4). Determination of Nucleotide Sequence The nucleotide sequence of the aligned BAC or Fosmid clones was determined sequentially by the following method. The DNA of each BAC or Fosmid clone recovered from Escherichia coli was fragmented by sonication, and 1k was obtained by agarose gel electrophoresis.
b and 2 kb DNA fragments were recovered. This fragment was inserted into the HincII restriction site of plasmid vector pUC118.
00 clones were made. The nucleotide sequence of each shotgun clone was determined using an automatic nucleotide sequence reader 373 or 377 manufactured by Perkin Elmer, ABI. The base sequence obtained from each shotgun clone was linked and edited using the base sequence automatic linking software Sequencher, and each BAC or Fos
The entire nucleotide sequence of the mid clone was determined.

【0047】(5).耐熱性プライマーゼ遺伝子の同定 (4)で決定した塩基配列と、公知のプライマーゼ遺伝
子との相同性を大型計算機を用いて解析した結果、JCM
9974におけるプライマーゼをコードする小サブユニ
ット遺伝子(配列番号3)及び大サブユニット遺伝子
(配列番号4)を同定した。
(5). Identification of the thermostable primase gene The homology between the nucleotide sequence determined in (4) and the known primase gene was analyzed using a large-scale computer.
The small subunit gene (SEQ ID NO: 3) and the large subunit gene (SEQ ID NO: 4) encoding the primase at 9974 were identified.

【0048】[実施例2] (1).小サブユニットを発現する発現プラスミドの構
築 小サブユニット遺伝子領域の前後に制限酵素サイトを導
入するとともに、発現した小サブユニットのN末端にヒ
スチジンタグを付加するために、上流プライマーUpri-S
(5'-CTTTAAGAAGGAGATATACATATGCTGCTGCGTGAGGTAACCCGT
GAGGAAAGAAAGAACTTTTAC-3':配列番号5)及び下流プラ
イマーLpri-S(5'-TTTTGAGCTCTTTGGATCCTTAGGCCATCTTTT
AAGTTCCGAGACTTTC-3':配列番号6)を設計し、合成し
た。なお、Upri-Sには、5’末端から数えて第19塩基
から第24塩基にNdeIサイトが導入されている。Lpri-S
には、5’末端から数えて第14塩基から第19塩基に
BamHIサイトが導入されている。
Embodiment 2 (1). Construction of expression plasmid expressing small subunit In addition to introducing restriction enzyme sites around the small subunit gene region and adding a histidine tag to the N-terminus of the expressed small subunit, an upstream primer Upri-S
(5'-CTTTAAGAAGGAGATATACATATGCTGCTGCGTGAGGTAACCCGT
GAGGAAAGAAAGAACTTTTAC-3 ′: SEQ ID NO: 5) and downstream primer Lpri-S (5′-TTTTGAGCTCTTTGGATCCTTAGGCCATCTTTT)
AAGTTCCGAGACTTTC-3 ′: SEQ ID NO: 6) was designed and synthesized. It should be noted that an NdeI site is introduced from the 19th base to the 24th base in the Up-S, counting from the 5 'end. Lpri-S
From base 14 to base 19 from the 5 'end
BamHI site has been introduced.

【0049】これらUpri-S及びLpri-Sを用いてPCR反
応後、制限酵素(NdeIとBamHI)で完全分解(37℃で2時
間)した後、その構造遺伝子を精製した。pET15b(Nova
gen社製)を制限酵素NdeIとBamHIで切断・精製した後、
上記の構造遺伝子とT4リガーゼで16℃、2時間反応
させ連結した。連結したDNAの一部をE.coli XL1-Blu
e MRF'のコンピテントセルに導入し形質転換体のコロニ
ーを得た。得られたコロニーから小サブユニットを発現
できる発現プラスミド(以下「pET15b/PrimS」という)
をアルカリ法で精製した。
After performing a PCR reaction using these Upri-S and Lpri-S, they were completely digested with restriction enzymes (NdeI and BamHI) (at 37 ° C. for 2 hours), and then the structural gene was purified. pET15b (Nova
gen) with restriction enzymes NdeI and BamHI.
The above structural gene was ligated by reacting with T4 ligase at 16 ° C. for 2 hours. A part of the ligated DNA was transferred to E. coli XL1-Blu
e MRF 'was introduced into competent cells to obtain transformant colonies. Expression plasmid capable of expressing small subunits from the obtained colonies (hereinafter referred to as “pET15b / PrimS”)
Was purified by an alkaline method.

【0050】(2).大サブユニットを発現する発現プ
ラスミドの構築 大サブユニット遺伝子領域の前後に制限酵素サイトを導
入するために、上流プライマーUpri-L(5'-TTTTGTCGACT
TACATATGGCGATCATGCTCGACCCA-3':配列番号7)及び下
流プライマーLpri-L(5'-TTTTAAGCTTTTTGGATCCTTATTCCA
TTCATTGGTGTAA-3':配列番号8)を設計し、合成した。
なお、Upri-Lには、5’末端から数えて第14塩基から
第29塩基にNdeIサイトが導入されている。Lpri-Lに
は、5’末端から数えて第14塩基から第19塩基にBa
mHIサイトが導入されている。
(2). Construction of an expression plasmid expressing the large subunit In order to introduce restriction enzyme sites before and after the large subunit gene region, the upstream primer Upi-L (5'-TTTTGTCGACT
TACATATGGCGATCATGCTCGACCCA-3 ': SEQ ID NO: 7) and downstream primer Lpri-L (5'-TTTTAAGCTTTTTGGATCCTTATTCCA
TTCATTGGTGTAA-3 ′: SEQ ID NO: 8) was designed and synthesized.
In addition, an NdeI site has been introduced into the Up-L from the 14th to the 29th bases counted from the 5 'end. Lpri-L contains Ba from the 14th base to the 19th base counted from the 5 'end.
mHI site has been introduced.

【0051】これらUpri-L及びLpri-Lを用いてPCR反
応後、制限酵素(NdeIとBamHI)で完全分解(37℃で2時
間)した後、その構造遺伝子を精製した。pET11a(Nova
gen社製)を制限酵素NdeIとBamHIで切断・精製した後、
上記の構造遺伝子とT4リガーゼで16℃、2時間反応
させ連結した。連結したDNAの一部をE.coli XL1-Blu
e MRF'のコンピテントセルに導入し形質転換体のコロニ
ーを得た。得られたコロニーから大サブユニットを発現
できる発現プラスミド(以下「pET11a/PrimL」という)
をアルカリ法で精製した。
After a PCR reaction using these Upri-L and Lpri-L, the structural gene was purified after complete digestion with restriction enzymes (NdeI and BamHI) (at 37 ° C. for 2 hours). pET11a (Nova
gen) with restriction enzymes NdeI and BamHI.
The above structural gene was ligated by reacting with T4 ligase at 16 ° C. for 2 hours. A part of the ligated DNA was transferred to E. coli XL1-Blu
e MRF 'was introduced into competent cells to obtain transformant colonies. Expression plasmid capable of expressing the large subunit from the obtained colonies (hereinafter referred to as “pET11a / PrimL”)
Was purified by an alkaline method.

【0052】(3).遺伝子の発現 大腸菌(E.coli BL21(DE3)、Novagen社製)と大腸菌
(E.coli BL21(DE3) Codon Plus-RIL、Novagen社製)の
コンピテントセルを融解して、ファルコンチューブにそ
れぞれ0.1mLづつ移す。前者のファルコンチューブにpE
T15b/PrimS溶液0.005mLを加え、後者のファルコンチ
ューブにpET11a/PrimL溶液0.005mLを加え、その後、
これら2本のファルコンチューブを氷中に30分間放置し
た後42度でヒートショックを30秒間行い、SOCmedium
0.9mLを加え、37度で1時間振とう培養する。その後、こ
れら2本のファルコンチューブ内の培養液を、アンピシ
リンを含む2枚の2YT寒天プレートそれぞれ別々に適
量まき、37度で一晩培養し、2枚のプレートから2種の
形質転換体を得た。
(3). Gene expression Melt competent cells of E. coli (E. coli BL21 (DE3), Novagen) and E. coli (E. coli BL21 (DE3) Codon Plus-RIL, Novagen), and add 0.1 to each of the Falcon tubes. Transfer by ml. PE in the former Falcon tube
Add 0.005 mL of T15b / PrimS solution, add 0.005 mL of pET11a / PrimL solution to the latter Falcon tube, and then
After leaving these two Falcon tubes on ice for 30 minutes, a heat shock was performed at 42 ° C. for 30 seconds, and the SOC medium
Add 0.9mL and shake culture at 37 ° C for 1 hour. Thereafter, appropriate amounts of the culture solutions in the two Falcon tubes were separately spread on each of two 2YT agar plates containing ampicillin, and cultured at 37 ° C overnight to obtain two types of transformants from the two plates. Was.

【0053】なお、pET15b/PrimSを用いた形質転換体を
E.coli BL21(DE3)/pET15b/PrimS と命名し、pET11a/Pri
mLを用いた形質転換体をE.coli BL21(DE3) Codon Plus-
RIL/pET11a/PrimL と命名した。また、E.coli BL21(DE
3)/pET15b/PrimSは、工業技術院生命工学工業技術研究
所にFERM P-17883として寄託されている。さらに、E.co
li BL21(DE3) Codon Plus-RIL/pET11a/PrimLは、工業技
術院生命工学工業技術研究所にFERM P-17884として寄託
されている。
The transformant using pET15b / PrimS was
Named E.coli BL21 (DE3) / pET15b / PrimS, pET11a / Pri
E. coli BL21 (DE3) Codon Plus-
It was named RIL / pET11a / PrimL. Also, E.coli BL21 (DE
3) / pET15b / PrimS has been deposited as FERM P-17883 with the National Institute of Bioscience and Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. In addition, E.co
li BL21 (DE3) Codon Plus-RIL / pET11a / PrimL has been deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as a FERM P-17884.

【0054】そして、小サブユニット遺伝子及び大サブ
ユニット遺伝子を発現させるため、これら形質転換体
を、アンピシリンを含む2YT液体培地(2リットル)
で600nmの吸収が1に達するまでそれぞれ別個に培養し
た後、IPTG(Isopropyl-β-D-thiogalactopyranosi
de)を加えさらに6時間培養した。培養後遠心分離(6,
000rpm,20min)で集菌した。
In order to express the small subunit gene and the large subunit gene, these transformants were transformed with a 2YT liquid medium (2 liters) containing ampicillin.
And then cultured separately until the absorbance at 600 nm reaches 1 with IPTG (Isopropyl-β-D-thiogalactopyranosisi).
de) was added and the cells were further cultured for 6 hours. After culture, centrifuge (6,
(000 rpm, 20 min).

【0055】[実施例3] (1).小サブユニットの精製 集菌した菌体(E. coli BL21(DE3) pET15b/PrimS)を-2
0℃で凍結融解し、2倍量の50 mMトリス塩酸緩衝液(p
H7.5)と0.5mgのDNaseを加え懸濁液を得た。得られた
懸濁液を37℃で30分保温した後、85℃で30分加熱処理
後、遠心分離(11,000rpm、20分)し上澄液を得た。これ
をNi-カラム(Novagen社製 、 His・Bindmetal chelati
on resin & His・Bind buffer kitを使用)にかけ親和
性クロマトグラムを行った。ここで得られた100mMイミ
ダゾール流出画分(20ml)をセントリプレップ10(アミ
コン社)で2mlまで濃縮した。さらに、これを50mMトリス
塩酸緩衝液(pH7.0)で平衡化したHiTrap SP(ファルマシ
ア社製)カラムに吸着させ、同緩衝液を用いたNaCl濃度
勾配による溶出を行った。次に、各画分のSDS-電気泳動
を行い、含まれるタンパク質の分子量を測定した。遺伝
子配列より当該小サブユニットの分子量は40,000 Daと
予測されたので、この分子量のタンパク質を含む画分を
集め、精製小サブユニットを得た。なお、この小サブユ
ニットは、実施例1(4)で決定した塩基配列から配列
番号1に示すアミノ酸配列を有し、40,358Daの
分子量を有するものである。
Embodiment 3 (1). Purification of small subunit The collected cells (E. coli BL21 (DE3) pET15b / PrimS) were
Freeze and thaw at 0 ° C and double the volume of 50 mM Tris-HCl buffer (p
H7.5) and 0.5 mg of DNase were added to obtain a suspension. The resulting suspension was kept at 37 ° C. for 30 minutes, heated at 85 ° C. for 30 minutes, and centrifuged (11,000 rpm, 20 minutes) to obtain a supernatant. This was converted to a Ni-column (Novagen, His Bindmetal chelati
on resin & His. Bind buffer kit) for affinity chromatography. The 100 mM imidazole effluent fraction (20 ml) obtained here was concentrated to 2 ml with Centriprep 10 (Amicon). Further, this was adsorbed to a HiTrap SP (Pharmacia) column equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0), and elution was performed with a NaCl concentration gradient using the same buffer. Next, SDS-electrophoresis of each fraction was performed, and the molecular weight of the contained protein was measured. Since the molecular weight of the small subunit was predicted to be 40,000 Da based on the gene sequence, fractions containing proteins of this molecular weight were collected to obtain a purified small subunit. This small subunit has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 from the nucleotide sequence determined in Example 1 (4), and has a molecular weight of 40,358 Da.

【0056】(2).大サブユニットの精製 集菌した菌体(E.coli BL21(DE3) Codon Plus-RIL/pET1
1a/PrimL)を-20℃で凍結融解し、2倍量の50mMトリス
塩酸緩衝液(pH7.5)を加え懸濁液を得た。得られた
懸濁液を85℃で10分加熱処理し、遠心分離(11,000 rp
m、20分)により上清液を得た。この上清液を50mMリン酸
緩衝液(pH6.0)で平衡化したHiTrap SP(ファルマシア社
製)カラムに吸着させ、同リン酸緩衝液を用いたNaCl濃
度勾配により溶出を行った。次に、各画分のSDS-電気泳
動を行い、含まれるタンパク質の分子量を測定した。遺
伝子配列より当該大サブユニットの分子量は46,000 Da
と予測されたので、この分子量のタンパク質を含む画分
を集め、三倍量の蒸留水で希釈した。これをさらに50mM
トリス塩酸緩衝液(pH8.0)で平衡化したHiTrap ヘパリ
ン(ファルマシア社製)カラムに吸着させ、同緩衝液を
用いたNaCl濃度勾配による溶出を行い精製大サブユニッ
トを得た。なお、この大サブユニットは、実施例1
(4)で決定した塩基配列から配列番号2に示すアミノ
酸配列を有し、46,271Daの分子量を有するもの
である。
(2). Purification of large subunit Collected cells (E. coli BL21 (DE3) Codon Plus-RIL / pET1
1a / PrimL) was freeze-thawed at −20 ° C., and twice the volume of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) was added to obtain a suspension. The resulting suspension was heated at 85 ° C. for 10 minutes, centrifuged (11,000 rp
m, 20 minutes) to obtain a supernatant. The supernatant was adsorbed on a HiTrap SP (Pharmacia) column equilibrated with 50 mM phosphate buffer (pH 6.0), and eluted with a NaCl concentration gradient using the same phosphate buffer. Next, SDS-electrophoresis of each fraction was performed, and the molecular weight of the contained protein was measured. From the gene sequence, the molecular weight of the large subunit is 46,000 Da
Therefore, fractions containing proteins of this molecular weight were collected and diluted with three times the volume of distilled water. Increase this further by 50 mM
It was adsorbed to a HiTrap heparin (Pharmacia) column equilibrated with a Tris-HCl buffer (pH 8.0), and eluted with a NaCl concentration gradient using the same buffer to obtain a purified large subunit. Note that this large subunit is similar to that of the first embodiment.
It has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 from the nucleotide sequence determined in (4), and has a molecular weight of 46,271 Da.

【0057】(3).ヘテロダイマー構造の確認 耐熱性プライマーゼが小サブユニットと大サブユニット
とからなるヘテロダイマー構造を形成していることを、
以下のようにして確認した。先ず、ヒスチジンタグを付
加した小サブユニット2μgと大サブユニット3μgと
を、終濃度20mMのトリス塩酸緩衝液(pH7.9)中に加
え全量を180μlとした。この中には0.5M NaCl、5mMイ
ミダゾール、1%Triton X-100、0.04%牛血清アルブミン
も含まれる。次に、この溶液を氷中で30分間保持した。
これにより、小サブユニットと大サブユニットの複合体
を形成させた。
(3). Confirmation of heterodimer structure That the heat-resistant primase forms a heterodimer structure consisting of a small subunit and a large subunit,
It was confirmed as follows. First, 2 μg of the small subunit to which the histidine tag had been added and 3 μg of the large subunit were added to a final concentration of 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.9) to a total volume of 180 μl. This also includes 0.5M NaCl, 5mM imidazole, 1% Triton X-100, 0.04% bovine serum albumin. The solution was then kept on ice for 30 minutes.
As a result, a complex of the small subunit and the large subunit was formed.

【0058】この溶液を用いて、小サブユニットに付加
させたヒスチジンタグをニッケルを含むHis・Bindresin
(Novagen)、16μlに吸着させ、遠心分離と懸濁を繰り
返し、その後、Binding緩衝液(Novagen, His・Bind bu
ffer kitを使用)で3回洗浄した。
Using this solution, a histidine tag attached to a small subunit was added to His-Bindresin containing nickel.
(Novagen), adsorbed to 16 μl, repeated centrifugation and suspension, and then binding buffer (Novagen, His.
ffer kit) three times.

【0059】この遠心沈渣を50μlのSDSサンプル緩衝
液に懸濁させ、100℃、5分間加温処理し、遠心分離によ
り上清を得た。この上清に含まれるサブユニットの種類
を確認するために、得られた上清をSDSポリアクリルア
ミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)で分析した。
This centrifuged sediment was suspended in 50 μl of SDS sample buffer, heated at 100 ° C. for 5 minutes, and centrifuged to obtain a supernatant. The obtained supernatant was analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) to confirm the type of subunit contained in this supernatant.

【0060】SDS-PAGEの結果を図1に示す。図1におい
て、レーン1は分子量マーカーであり、レーン2は得ら
れたサンプルであり、レーン3は小サブユニットを加え
ない以外は上記と同様にして調製したサンプルであり、
レーン4はコントロールで、ヒスチジンタグを付加した
小サブユニットにSDSサンプル緩衝液を加え、煮沸した
サンプルであり、レーン5はコントロールで、大サブユ
ニットにSDSサンプル緩衝液を加え、煮沸したサンプル
であり、レーン6はコントロールで、タンパク質が牛血
清アルブミンにSDSサンプル緩衝液を加え、煮沸したサ
ンプルである。
FIG. 1 shows the results of SDS-PAGE. In FIG. 1, lane 1 is a molecular weight marker, lane 2 is a sample obtained, and lane 3 is a sample prepared in the same manner as described above except that a small subunit is not added.
Lane 4 is a control, a sample obtained by adding the SDS sample buffer to the histidine-tagged small subunit and boiled, and Lane 5 is a sample obtained by adding the SDS sample buffer to the large subunit and boiled. Lane 6 is a control, which is a sample obtained by adding SDS sample buffer to bovine serum albumin and boiling the protein.

【0061】図1から判るように、レーン2には、小サ
ブユニット及び大サブユニットのバンドをそれぞれ検出
することができる。また、レーン3には、大サブユニッ
トのバンドを検出することができない。このことから、
耐熱性プライマーゼは、小サブユニットと大サブユニッ
トとからなるヘテロダイマー構造を有していることが判
った。
As can be seen from FIG. 1, bands of the small subunit and the large subunit can be detected in lane 2. In lane 3, a large subunit band cannot be detected. From this,
The thermostable primase was found to have a heterodimer structure consisting of a small subunit and a large subunit.

【0062】(4).耐熱性プライマーゼの調整 耐熱性プライマーゼを以下の手順に従って調製した。先
ず、ヒスチジンタグを付加した小サブユニット16μgと
大サブユニット24μgとを、1%Triton X-100及び0.01%
の牛血清アルブミンを含有する溶液中に加え、該溶液の
全量を200μlとした。この溶液を氷中に10分間保持す
ることにより、ヘテロダイマー構造を形成させた。
(4). Preparation of thermostable primase A thermostable primase was prepared according to the following procedure. First, 16 μg of the small subunit to which the histidine tag was added and 24 μg of the large subunit were mixed with 1% Triton X-100 and 0.01%
Was added to a solution containing bovine serum albumin to make a total volume of 200 μl. This solution was kept in ice for 10 minutes to form a heterodimer structure.

【0063】その後、溶液をマイクロコンYM-10に添加
し、限外濃縮した。これに25%グリセロール、10mM MgCl
2、1mMジチオスレートール(DTT)を含む50mMのトリス塩
酸緩衝液(pH7.5)(以後A緩衝液と略記する)を500
μl加え、限外濃縮操作を3回くり返すことにより、A
緩衝液に完全に置換された200μlの耐熱性プライマー
ゼ酵素液を得た。この耐熱性プライマーゼ酵素液におい
て、耐熱性プライマーゼ濃度は2μMであった。
Thereafter, the solution was added to Microcon YM-10 and concentrated by ultra-concentration. 25% glycerol, 10 mM MgCl
2. 500 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 1 mM dithiothreitol (DTT) (hereinafter abbreviated as A buffer)
μl and repeat the ultraconcentration procedure three times to obtain A
200 μl of a thermostable primase enzyme solution completely replaced with a buffer solution was obtained. In this heat-resistant primase enzyme solution, the heat-resistant primase concentration was 2 μM.

【0064】(5).耐熱性プライマーゼの活性評価 (4)で調製した耐熱性プライマーゼ酵素液を用いて、
高温条件下におけるRNAプライミング反応を以下の手
順で行ない、耐熱性プライマーゼの活性を評価した。先
ず、20μlの耐熱性プライマーゼ酵素液中に、12.5mMの
トリス塩酸(pH7.5)、6.25%グリセロール、0.5μgの
鋳型一本鎖DNA(ssM13 DNA)、10mM MgCl2、4mMDTT、250
μMのATP、GTP、UTP、20μMのCTP、5μCiの[α-32P]CTP
を加え、反応液を調製した。なお、この反応液中には0.
5μMの耐熱性プライマーゼが含まれる。
(5). Evaluation of thermostable primase activity Using the thermostable primase enzyme solution prepared in (4),
The RNA priming reaction under high temperature conditions was performed according to the following procedure, and the activity of the thermostable primase was evaluated. First, in 20 μl of a thermostable primase enzyme solution, 12.5 mM Tris-HCl (pH 7.5), 6.25% glycerol, 0.5 μg of template single-stranded DNA (ssM13 DNA), 10 mM MgCl 2 , 4 mM DTT, 250 mM
μM ATP, GTP, UTP, 20 μM CTP, 5 μCi [α- 32 P] CTP
Was added to prepare a reaction solution. In this reaction solution, 0.
5 μM thermostable primase is included.

【0065】また、耐熱性プライマーゼ酵素液を用い
て、高温条件下におけるDNAプライミング反応を以下
の手順で行なった。20μlの耐熱性プライマーゼ酵素液
中に、12.5mMのトリス塩酸(pH7.5)、6.25%グリセロ
ール、0.5μgの鋳型一本鎖DNA(ssM13 DNA)、10mM MgC
l2、4mM DTT、250μMのdCTP、dGTP、dTTP、20μMのdAT
P、5μCiの[α-32P]dATPを加え、反応液を調製した。な
お、この反応液中には0.5μMの耐熱性プライマーゼが含
まれる。
Using a thermostable primase enzyme solution, a DNA priming reaction was carried out under high temperature conditions according to the following procedure. In 20 μl of heat-resistant primase enzyme solution, 12.5 mM Tris-HCl (pH 7.5), 6.25% glycerol, 0.5 μg of template single-stranded DNA (ssM13 DNA), 10 mM MgC
l 2, 4mM DTT, dCTP of 250μM, dGTP, dTTP, dAT of 20μM
P and 5 μCi of [α- 32 P] dATP were added to prepare a reaction solution. Note that this reaction solution contains 0.5 μM heat-resistant primase.

【0066】次に、これら反応液を80℃、30分間加温し
て反応を進行させ、EDTAを終濃度10mM加えることにより
反応停止させた。反応産物はエタノール沈澱操作により
未反応のヌクレオチドを除去し、沈澱を10μlのホルム
アミド溶液に溶解し、7M尿素を含む15%PAGEで分析し
た。このとき、分子量マーカーとしては10mer、26mer、
50merの合成DNAオリゴマーを、各々T4 polynucleotide
kinaseと[γ-32P]ATPとを用いて5'末端にラベル化して
用いた。また、比較のために、反応液中の酵素を小サブ
ユニットのみとしたサンプルと、反応液中の酵素を大サ
ブユニットのみとしたサンプルとを用意し、これらにつ
いても、同様に活性を評価した。
Next, these reaction solutions were heated at 80 ° C. for 30 minutes to progress the reaction, and the reaction was stopped by adding EDTA to a final concentration of 10 mM. The reaction product was subjected to ethanol precipitation to remove unreacted nucleotides, and the precipitate was dissolved in 10 μl of a formamide solution and analyzed by 15% PAGE containing 7 M urea. At this time, as a molecular weight marker, 10 mer, 26 mer,
50 mer synthetic DNA oligomers were used for each T4 polynucleotide
The 5 ′ end was labeled using kinase and [γ- 32 P] ATP before use. For comparison, a sample in which the enzyme in the reaction solution was only a small subunit and a sample in which the enzyme in the reaction solution was only a large subunit were prepared, and the activity was similarly evaluated for these samples. .

【0067】7M尿素を含む15%PAGEの電気泳動パターン
をPhosphoImager(Bio-Rad社製)でオートラジオグラフ
ィー化し、合成反応物の長さと量を測定した結果を図2
A,Bに示す。図2Aは、RNAプライミング合成反応物を
示す電気泳動パターンである。図2Aにおいて、レーン
1は10merの合成DNAオリゴマーを流した分子量マーカー
であり、レーン2は26merの合成DNAオリゴマーを流した
分子量マーカーであり、レーン3は50merの合成DNAオリ
ゴマーを流した分子量マーカーであり、レーン4はヘテ
ロダイマーを形成した耐熱性プライマーゼを使用したサ
ンプルであり、レーン5は小サブユニットのみを使用し
たサンプルであり、レーン6は大サブユニットのみを使
用したサンプルである。
The electrophoresis pattern of 15% PAGE containing 7 M urea was subjected to autoradiography with a PhosphoImager (manufactured by Bio-Rad), and the length and amount of the synthesized reaction product were measured.
A and B show. FIG. 2A is an electrophoresis pattern showing an RNA priming synthesis reaction. In FIG. 2A, lane 1 is a molecular weight marker flowing a 10-mer synthetic DNA oligomer, lane 2 is a molecular weight marker flowing a 26-mer synthetic DNA oligomer, and lane 3 is a molecular weight marker flowing a 50-mer synthetic DNA oligomer. In addition, lane 4 is a sample using a heat-resistant primase forming a heterodimer, lane 5 is a sample using only a small subunit, and lane 6 is a sample using only a large subunit.

【0068】また、図2Bは、当該ヘテロダイマー耐熱
性プライマーゼのDNAプライマー合成活性とRNAプ
ライマー合成活性と比較した電気泳動パターンである。
図2Bにおいて、レーン1はDNAプライミング合成反
応物であり、レーン2はRNAプライミング合成反応物
であり、レーン3はDNAプライミング反応において鋳
型一本鎖DNA(ssM13 DNA)を加えないときの反応産物であ
り、レーン4はRNAプライミング反応において鋳型一
本鎖DNA(ssM13 DNA)を加えないときの反応産物であり、
レーン5はDNAプライミング反応において耐熱性プラ
イマーゼを加えないときの反応産物であり、レーン6は
RNAプライミング反応において耐熱性プライマーゼを
加えないときの反応産物である。
FIG. 2B is an electrophoresis pattern comparing the DNA primer synthesizing activity and the RNA primer synthesizing activity of the heterodimeric thermostable primase.
In FIG. 2B, lane 1 is a DNA priming synthesis reaction, lane 2 is an RNA priming synthesis reaction, and lane 3 is a reaction product when no template single-stranded DNA (ssM13 DNA) is added in the DNA priming reaction. Yes, lane 4 is the reaction product when no template single-stranded DNA (ssM13 DNA) was added in the RNA priming reaction,
Lane 5 is the reaction product when heat-resistant primase is not added in the DNA priming reaction, and lane 6 is the reaction product when heat-resistant primase is not added in the RNA priming reaction.

【0069】図2Aから判るように、小サブユニット又
は大サブユニットを単独で使用した場合には、合成され
たRNAオリゴマーを検出することができず、RNAプ
ライミング反応が殆ど起っていない。これに対して、小
サブユニット及び大サブユニットからなるヘテロダイマ
ー構造をとるものを使用した場合には、鋳型DNAの複
製起点に相当する長さのRNAオリゴマーを検出するこ
とができ、RNAプライミング活性を認めることができ
る。
As can be seen from FIG. 2A, when the small subunit or the large subunit was used alone, the synthesized RNA oligomer could not be detected, and almost no RNA priming reaction occurred. On the other hand, when a compound having a heterodimer structure composed of a small subunit and a large subunit is used, an RNA oligomer having a length corresponding to the replication origin of the template DNA can be detected, and the RNA priming activity can be detected. Can be admitted.

【0070】また、図2Bから判るように、耐熱性プラ
イマーゼは、DNAプライマー及びRNAプライマーを
合成する活性を有している。また、図2Bから判るよう
に、耐熱性プライマーゼの活性は、鋳型DNA及び当該
耐熱性プライマーゼの存在に依存している。さらに、図
2Bに示すように、耐熱性プライマーゼにおけるDNA
プライミング活性は、RNAプライミング活性と比較し
て約10倍程度高いことが判った。
As can be seen from FIG. 2B, the thermostable primase has an activity of synthesizing a DNA primer and an RNA primer. Further, as can be seen from FIG. 2B, the activity of the thermostable primase depends on the presence of the template DNA and the thermostable primase. Further, as shown in FIG.
The priming activity was found to be about 10 times higher than the RNA priming activity.

【0071】(6).耐熱性プライマーゼの特性評価 ・至適温度 耐熱性プライマーゼの至適温度を、(5)で行なったR
NAプライミング反応における温度を50℃〜95℃ま
で変化させたときの反応産物を定量することによって評
価した。具体的には、各温度における反応産物を(5)
と同様の電気泳動で分離し、PhosphoImagerで定量する
ことによって、所定の温度における比活性を算出し、至
適温度を求めた。結果を図3に示す。この図3より、耐
熱性プライマーゼの至適温度は80℃であることが判っ
た。
(6). Characteristic evaluation of heat-resistant primase ・ Optimum temperature
The evaluation was performed by quantifying the reaction product when the temperature in the NA priming reaction was changed from 50 ° C to 95 ° C. Specifically, the reaction product at each temperature is
Separation was performed by the same electrophoresis as described above, and the specific activity at a predetermined temperature was calculated by quantification using a PhosphoImager to determine the optimum temperature. The results are shown in FIG. From FIG. 3, it was found that the optimum temperature of the heat-resistant primase was 80 ° C.

【0072】・至適pH 耐熱性プライマーゼの至適pHを、(5)で行なったR
NAプライミング反応におけるpHを6.5〜9.6ま
で変化させたときの反応産物を定量することによって評
価した。具体的には、終濃度20mMのリン酸緩衝液(pH6.
5から8.0まで)とNa2B4O7-HCl緩衝液(pH8.0から9.6ま
で)を用いてpHを変化させ、各pHにおける反応産物
を(5)と同様の電気泳動で分離し、PhosphoImagerで
定量することによって、所定のpHにおける比活性を算
出し、至適pHを求めた。結果を図4に示す。この図4
より、耐熱性プライマーゼの至適pHは8.0であるこ
とが判った。
Optimum pH The optimum pH of the thermostable primase was determined by the R
The evaluation was performed by quantifying the reaction product when the pH in the NA priming reaction was changed from 6.5 to 9.6. Specifically, a phosphate buffer having a final concentration of 20 mM (pH 6.
PH from 5 to 8.0) and Na 2 B 4 O 7 -HCl buffer (pH 8.0 to 9.6), and the reaction products at each pH were separated by electrophoresis in the same manner as (5). By quantifying with a PhosphoImager, the specific activity at a predetermined pH was calculated, and the optimum pH was determined. FIG. 4 shows the results. This figure 4
From this, it was found that the optimum pH of the thermostable primase was 8.0.

【0073】・至適Mg2+濃度 耐熱性プライマーゼの至適Mg2+濃度を、(5)で行な
ったRNAプライミング反応におけるMgSO4濃度を
0〜30mMまで変化させたときの反応産物を定量する
ことによって評価した。具体的には、各MgSO4濃度
における反応産物を(5)と同様の電気泳動で分離し、
PhosphoImagerで定量することによって、所定のMgS
4濃度における比活性を算出し、至適Mg2+濃度を求
めた。結果を図5に示す。この図5より、耐熱性プライ
マーゼの至適Mg2+濃度は10mMであることが判っ
た。
[0073] in-optimal Mg 2+ concentration refractory primase the optimal Mg 2+ concentration, reaction products when changing up 0~30mM the MgSO 4 concentration in the RNA primed reactions were performed in (5) Determination Was evaluated by: Specifically, the reaction product at each MgSO 4 concentration was separated by electrophoresis as in (5),
By quantifying with PhosphoImager, the specified MgS
The specific activity at the O 4 concentration was calculated to determine the optimal Mg 2+ concentration. FIG. 5 shows the results. From FIG. 5, it was found that the optimal Mg 2+ concentration of the thermostable primase was 10 mM.

【0074】・至適塩濃度 耐熱性プライマーゼの至適塩濃度を、(5)で行なった
RNAプライミング反応におけるNaCl濃度又はKC
l濃度をそれぞれ2.5〜100mMまで変化させたと
きの反応産物を定量することによって評価した。具体的
には、各塩濃度における反応産物を(5)と同様の電気
泳動で分離し、PhosphoImagerで定量することによっ
て、所定の塩濃度における比活性を算出し、至適塩濃度
を求めた。結果を図6に示す。この図6より、耐熱性プ
ライマーゼの至適塩濃度は、NaClの場合2.5mM
であり、NaCl及びKClともに40mMでは強い活
性阻害を引き起こしていることが判った。したがって、
塩濃度は、20mM以下であることが好ましいことが判
った。
Optimum salt concentration The optimum salt concentration of the thermostable primase was determined by the NaCl concentration or KC in the RNA priming reaction performed in (5).
Evaluation was performed by quantifying the reaction product when the 1 concentration was changed from 2.5 to 100 mM, respectively. Specifically, the reaction product at each salt concentration was separated by electrophoresis in the same manner as in (5), and quantified by PhosphoImager, thereby calculating the specific activity at a predetermined salt concentration to determine the optimum salt concentration. FIG. 6 shows the results. From FIG. 6, the optimum salt concentration of the thermostable primase is 2.5 mM in the case of NaCl.
It was found that both NaCl and KCl caused strong activity inhibition at 40 mM. Therefore,
It was found that the salt concentration was preferably 20 mM or less.

【0075】・熱安定性 耐熱性プライマーゼの熱安定性を、(4)で調製した耐
熱性プライマーゼ酵素液を80℃で0〜60分間加熱処
理し、加熱処理時間の異なる耐熱性プライマーゼを使用
して(5)と同様にRNAプライミング反応を行ない、
反応産物を定量することによって評価した。具体的に
は、各加熱処理時間における反応産物を(5)と同様の
電気泳動で分離し、PhosphoImagerで定量することによ
って、所定の加熱処理時間における残存活性を算出し、
熱安定性を評価した。結果を図7に示す。この図7よ
り、耐熱性プライマーゼの半減期は、80℃で30分で
あることが判った。
Heat Stability The heat stability of the heat-resistant primase prepared in (4) was measured by heating the enzyme solution of the heat-resistant primase prepared at (4) at 80 ° C. for 0 to 60 minutes. Perform an RNA priming reaction in the same manner as in (5) using
The reaction products were evaluated by quantification. Specifically, the reaction product at each heat treatment time was separated by electrophoresis in the same manner as in (5), and quantified by PhosphoImager to calculate the residual activity at the predetermined heat treatment time,
The thermal stability was evaluated. FIG. 7 shows the results. From FIG. 7, it was found that the half-life of the thermostable primase was 30 minutes at 80 ° C.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
より、新規な耐熱性プライマーゼが提供された。この耐
熱性プライマーゼは、高温環境下で正確な核酸プライミ
ングが行えるので、遺伝子増幅反応(PCR反応)等に有用
である。また、この耐熱性プライマーゼは、遺伝子ラベ
リング法や遺伝子変異法にも利用できるので、当該酵素
を用いた遺伝子配列解析に関する新手法の開発が可能に
なる。
As described in detail above, the present invention provides a novel thermostable primase. This thermostable primase can be used for a gene amplification reaction (PCR reaction) and the like because it can perform accurate nucleic acid priming under a high temperature environment. In addition, since this thermostable primase can be used for gene labeling and gene mutation, a new method for gene sequence analysis using the enzyme can be developed.

【0077】[0077]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Secretary of Agency of Industrial Science and Technology <120> Heat-resistant Enzyme having Primerse Activity <130> 11900397 <150> JP 2000-165875 <151> 2000-06-02 <160> 8 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 346 <212> PRT <213> Pyrococcus horikoshii <400> 1 Met Leu Leu Arg Glu Val Thr Arg Glu Glu Arg Lys Asn Phe Tyr Thr 1 5 10 15 Asn Glu Trp Lys Val Lys Asp Ile Pro Asp Phe Ile Val Lys Thr Leu 20 25 30 Glu Leu Arg Glu Phe Gly Phe Asp His Ser Gly Glu Gly Pro Ser Asp 35 40 45 Arg Lys Asn Gln Tyr Thr Asp Ile Arg Asp Leu Glu Asp Tyr Ile Arg 50 55 60 Ala Thr Ala Pro Tyr Ala Val Tyr Ser Ser Val Ala Leu Tyr Glu Lys 65 70 75 80 Pro Gln Glu Met Glu Gly Trp Leu Gly Thr Glu Leu Val Phe Asp Ile 85 90 95 Asp Ala Lys Asp Leu Pro Leu Arg Arg Cys Glu His Glu Pro Gly Thr 100 105 110 Val Cys Pro Ile Cys Leu Asn Asp Ala Lys Glu Ile Val Arg Asp Thr 115 120 125 Val Ile Ile Leu Arg Glu Glu Leu Gly Phe Asn Asp Ile His Ile Ile 130 135 140 Tyr Ser Gly Arg Gly Tyr His Ile Arg Val Leu Asp Glu Trp Ala Leu 145 150 155 160 Lys Leu Asp Ser Lys Ser Arg Glu Arg Ile Leu Ser Phe Val Ser Ala 165 170 175 Ser Glu Ile Glu Asp Val Glu Glu Phe Arg Lys Leu Leu Leu Asn Lys 180 185 190 Arg Gly Trp Phe Val Leu Asn His Gly Tyr Pro Arg Ala Phe Arg Leu 195 200 205 Arg Phe Gly Tyr Phe Ile Leu Arg Ile Lys Leu Pro His Leu Ile Asn 210 215 220 Ala Gly Ile Arg Lys Ser Ile Ala Lys Ser Ile Leu Lys Ser Lys Glu 225 230 235 240 Glu Ile Tyr Glu Glu Phe Val Arg Lys Ala Ile Leu Ala Ala Phe Pro 245 250 255 Gln Gly Val Gly Ile Glu Ser Leu Ala Lys Leu Phe Ala Leu Ser Thr 260 265 270 Arg Phe Ser Lys Ser Tyr Phe Asp Gly Arg Val Thr Val Asp Leu Lys 275 280 285 Arg Ile Leu Arg Leu Pro Ser Thr Leu His Ser Lys Val Gly Leu Ile 290 295 300 Ala Lys Tyr Val Gly Thr Asn Glu Arg Asp Val Met Arg Phe Asn Pro 305 310 315 320 Phe Lys His Ala Val Pro Lys Phe Arg Lys Glu Glu Val Lys Val Glu 325 330 335 Tyr Lys Lys Phe Leu Glu Ser Leu Gly Thr 340 345 <210> 2 <211> 397 <212> PRT <213> Pyrococcus horikoshii <400> 2 Met Met Ile Met Leu Asp Pro Phe Ser Glu Lys Ala Lys Glu Leu Leu 1 5 10 15 Lys Gly Phe Gly Ser Ile Asn Asp Phe Met Asp Ala Ile Pro Lys Ile 20 25 30 Val Ser Val Asp Asp Val Ile Glu Arg Ile Arg Val Val Lys Asn Glu 35 40 45 Lys Leu Ile Asp Lys Phe Leu Asp Gln Asp Asn Val Met Asp Leu Ala 50 55 60 Gln Phe Tyr Ala Leu Leu Gly Ala Leu Ser Tyr Ser Pro Tyr Gly Ile 65 70 75 80 Glu Leu Glu Leu Val Lys Lys Ala Asn Leu Ile Ile Tyr Ser Glu Arg 85 90 95 Leu Lys Arg Lys Lys Glu Ile Lys Pro Glu Glu Ile Ser Ile Asp Val 100 105 110 Ser Thr Ala Ile Glu Phe Pro Thr Glu Asp Val Arg Lys Ile Glu Arg 115 120 125 Val Tyr Gly Lys Ile Pro Glu Tyr Thr Met Lys Ile Ser Asp Phe Leu 130 135 140 Asp Leu Val Pro Asp Glu Lys Leu Ala Asn Tyr Tyr Ile Tyr Glu Gly 145 150 155 160 Arg Val Tyr Leu Lys Arg Glu Asp Leu Ile Arg Ile Trp Ser Lys Ala 165 170 175 Phe Glu Arg Asn Val Glu Arg Gly Val Asn Met Leu Tyr Glu Ile Arg 180 185 190 Asp Glu Leu Pro Glu Phe Tyr Arg Lys Val Leu Gly Glu Ile Gln Ala 195 200 205 Phe Ala Glu Glu Glu Phe Gly Arg Lys Phe Gly Glu Ile Gln Gly Gly 210 215 220 Lys Leu Arg Pro Glu Phe Phe Pro Pro Cys Ile Lys Asn Ala Leu Lys 225 230 235 240 Gly Val Pro Gln Gly Ile Arg Asn Tyr Ala Ile Thr Val Leu Leu Thr 245 250 255 Ser Phe Leu Ser Tyr Ala Arg Ile Cys Pro Asn Pro Pro Arg Arg Asn 260 265 270 Val Arg Val Lys Asp Cys Ile Lys Asp Ile Arg Val Ile Thr Glu Glu 275 280 285 Ile Leu Pro Ile Ile Ile Glu Ala Ala Asn Arg Cys Ser Pro Pro Leu 290 295 300 Phe Glu Asp Gln Pro Asn Glu Ile Lys Asn Ile Trp Tyr His Leu Gly 305 310 315 320 Phe Gly Tyr Thr Ala Asn Pro Ser Leu Glu Asp Ser Gly Asn Ser Thr 325 330 335 Trp Tyr Phe Pro Pro Asn Cys Glu Lys Ile Arg Ala Asn Ala Pro Gln 340 345 350 Leu Cys Thr Pro Asp Lys His Cys Lys Tyr Ile Arg Asn Pro Leu Thr 355 360 365 Tyr Tyr Leu Arg Arg Leu Tyr Leu Glu Gly Arg Arg Asn Ala Pro Lys 370 375 380 Arg Gly Asn Lys Arg Gly Lys Lys Glu Leu Leu His Gln 385 390 395 <210> 3 <211> 1041 <212> DNA <213> Pyrococcus horikoshii <220> <221> CDS <222> (1)..(1038) <400> 3 atg ctc cta aga gag gta aca aga gag gaa aga aag aac ttt tac acc 48 Met Leu Leu Arg Glu Val Thr Arg Glu Glu Arg Lys Asn Phe Tyr Thr 1 5 10 15 aat gaa tgg aag gtt aag gac ata cca gat ttc att gtg aag aca tta 96 Asn Glu Trp Lys Val Lys Asp Ile Pro Asp Phe Ile Val Lys Thr Leu 20 25 30 gag tta agg gaa ttt gga ttc gat cat tcg gga gag ggg cct agt gac 144 Glu Leu Arg Glu Phe Gly Phe Asp His Ser Gly Glu Gly Pro Ser Asp 35 40 45 agg aaa aac caa tat act gac att agg gat ctc gaa gat tac ata agg 192 Arg Lys Asn Gln Tyr Thr Asp Ile Arg Asp Leu Glu Asp Tyr Ile Arg 50 55 60 gcc acg gcc ccc tat gcc gtt tat tcc agc gtt gca ctt tat gag aag 240 Ala Thr Ala Pro Tyr Ala Val Tyr Ser Ser Val Ala Leu Tyr Glu Lys 65 70 75 80 ccc cag gaa atg gag gga tgg tta ggg act gaa ctc gtc ttt gac ata 288 Pro Gln Glu Met Glu Gly Trp Leu Gly Thr Glu Leu Val Phe Asp Ile 85 90 95 gat gct aag gac tta ccg tta aga agg tgc gag cat gag cca gga aca 336 Asp Ala Lys Asp Leu Pro Leu Arg Arg Cys Glu His Glu Pro Gly Thr 100 105 110 gta tgt cca att tgc tta aac gac gct aag gag ata gtg agg gat acc 384 Val Cys Pro Ile Cys Leu Asn Asp Ala Lys Glu Ile Val Arg Asp Thr 115 120 125 gta ata ata cta agg gag gag tta gga ttc aat gac ata cat atc ata 432 Val Ile Ile Leu Arg Glu Glu Leu Gly Phe Asn Asp Ile His Ile Ile 130 135 140 tat tct gga agg ggt tac cat att aga gtt ttg gat gaa tgg gcc ctc 480 Tyr Ser Gly Arg Gly Tyr His Ile Arg Val Leu Asp Glu Trp Ala Leu 145 150 155 160 aag cta gat tcg aag tcc agg gaa aga att ttg tca ttt gtt tct gct 528 Lys Leu Asp Ser Lys Ser Arg Glu Arg Ile Leu Ser Phe Val Ser Ala 165 170 175 agt gaa atc gag gat gtt gaa gag ttc aga aaa ctt ctc ctg aat aag 576 Ser Glu Ile Glu Asp Val Glu Glu Phe Arg Lys Leu Leu Leu Asn Lys 180 185 190 agg gga tgg ttc gtt cta aat cat gga tat cca agg gct ttt agg ctc 624 Arg Gly Trp Phe Val Leu Asn His Gly Tyr Pro Arg Ala Phe Arg Leu 195 200 205 aga ttt ggc tat ttt ata ctg agg att aag ctt ccc cac ctc ata aat 672 Arg Phe Gly Tyr Phe Ile Leu Arg Ile Lys Leu Pro His Leu Ile Asn 210 215 220 gct gga ata agg aag agc att gcc aag agc atc ctt aaa tca aaa gag 720 Ala Gly Ile Arg Lys Ser Ile Ala Lys Ser Ile Leu Lys Ser Lys Glu 225 230 235 240 gaa att tac gaa gaa ttc gta agg aaa gct att ctt gca gct ttt ccc 768 Glu Ile Tyr Glu Glu Phe Val Arg Lys Ala Ile Leu Ala Ala Phe Pro 245 250 255 cag gga gtt gga atc gaa agc cta gcg aag ttg ttc gca ctc tcc acc 816 Gln Gly Val Gly Ile Glu Ser Leu Ala Lys Leu Phe Ala Leu Ser Thr 260 265 270 agg ttc tca aag tca tac ttc gat ggg agg gta acc gtt gat cta aag 864 Arg Phe Ser Lys Ser Tyr Phe Asp Gly Arg Val Thr Val Asp Leu Lys 275 280 285 agg att cta aga ctc cct tca acg ttg cac tct aag gta gga cta ata 912 Arg Ile Leu Arg Leu Pro Ser Thr Leu His Ser Lys Val Gly Leu Ile 290 295 300 gca aag tac gta gga act aac gag agg gat gtt atg aga ttt aac ccc 960 Ala Lys Tyr Val Gly Thr Asn Glu Arg Asp Val Met Arg Phe Asn Pro 305 310 315 320 ttc aaa cat gcg gta cca aag ttc aga aaa gag gag gta aag gtg gaa 1008 Phe Lys His Ala Val Pro Lys Phe Arg Lys Glu Glu Val Lys Val Glu 325 330 335 tac aaa aaa ttc ctg gaa agt ctc gga act taa 1041 Tyr Lys Lys Phe Leu Glu Ser Leu Gly Thr 340 345 <210> 4 <211> 1194 <212> DNA <213> Pyrococcus horikoshii <220> <221> CDS <222> (1)..(1191) <400> 4 gtg atg atc atg ctc gac cca ttt agt gaa aaa gct aaa gaa cta cta 48 Met Met Ile Met Leu Asp Pro Phe Ser Glu Lys Ala Lys Glu Leu Leu 1 5 10 15 aaa gga ttc ggg tca att aat gat ttt atg gac gca att cca aaa ata 96 Lys Gly Phe Gly Ser Ile Asn Asp Phe Met Asp Ala Ile Pro Lys Ile 20 25 30 gtt agc gtt gac gat gtg ata gaa agg att agg gta gta aaa aat gag 144 Val Ser Val Asp Asp Val Ile Glu Arg Ile Arg Val Val Lys Asn Glu 35 40 45 aaa ctg ata gac aag ttt tta gat caa gat aac gta atg gat cta gct 192 Lys Leu Ile Asp Lys Phe Leu Asp Gln Asp Asn Val Met Asp Leu Ala 50 55 60 caa ttc tat gcc cta ttg ggg gcc cta tcc tac tca ccc tat ggt ata 240 Gln Phe Tyr Ala Leu Leu Gly Ala Leu Ser Tyr Ser Pro Tyr Gly Ile 65 70 75 80 gaa ctc gaa ctt gtg aaa aag gcg aac tta att att tat tca gag aga 288 Glu Leu Glu Leu Val Lys Lys Ala Asn Leu Ile Ile Tyr Ser Glu Arg 85 90 95 cta aaa aga aaa aag gag atc aag ccg gag gag ata agc att gat gtg 336 Leu Lys Arg Lys Lys Glu Ile Lys Pro Glu Glu Ile Ser Ile Asp Val 100 105 110 agc acc gcc ata gaa ttt cca aca gag gat gta agg aaa att gaa aga 384 Ser Thr Ala Ile Glu Phe Pro Thr Glu Asp Val Arg Lys Ile Glu Arg 115 120 125 gtt tac ggt aaa att cca gag tac aca atg aag atc tct gac ttc cta 432 Val Tyr Gly Lys Ile Pro Glu Tyr Thr Met Lys Ile Ser Asp Phe Leu 130 135 140 gat cta gtt ccc gat gaa aag tta gcg aac tat tac ata tac gaa ggg 480 Asp Leu Val Pro Asp Glu Lys Leu Ala Asn Tyr Tyr Ile Tyr Glu Gly 145 150 155 160 cgt gtg tac ctc aag agg gaa gat cta ata agg ata tgg agc aaa gcc 528 Arg Val Tyr Leu Lys Arg Glu Asp Leu Ile Arg Ile Trp Ser Lys Ala 165 170 175 ttt gag agg aat gtg gaa agg ggc gta aac atg ctt tac gaa att aga 576 Phe Glu Arg Asn Val Glu Arg Gly Val Asn Met Leu Tyr Glu Ile Arg 180 185 190 gat gaa ctc cca gaa ttc tac agg aaa gtt ctg ggt gaa atc caa gcc 624 Asp Glu Leu Pro Glu Phe Tyr Arg Lys Val Leu Gly Glu Ile Gln Ala 195 200 205 ttt gcg gag gaa gag ttt gga aga aaa ttc gga gag att caa gga gga 672 Phe Ala Glu Glu Glu Phe Gly Arg Lys Phe Gly Glu Ile Gln Gly Gly 210 215 220 aaa cta agg ccg gag ttc ttt ccc cct tgt att aag aac gcc cta aag 720 Lys Leu Arg Pro Glu Phe Phe Pro Pro Cys Ile Lys Asn Ala Leu Lys 225 230 235 240 ggt gtt cct cag gga att agg aac tat gca att acc gta tta ttg acg 768 Gly Val Pro Gln Gly Ile Arg Asn Tyr Ala Ile Thr Val Leu Leu Thr 245 250 255 agc ttt ttg agc tat gca aga atc tgt cca aac cca cca agg agg aac 816 Ser Phe Leu Ser Tyr Ala Arg Ile Cys Pro Asn Pro Pro Arg Arg Asn 260 265 270 gtt agg gtt aaa gac tgt ata aag gac att aga gta ata act gag gaa 864 Val Arg Val Lys Asp Cys Ile Lys Asp Ile Arg Val Ile Thr Glu Glu 275 280 285 att tta ccg ata ata att gaa gcc gca aat aga tgc tca cct cca tta 912 Ile Leu Pro Ile Ile Ile Glu Ala Ala Asn Arg Cys Ser Pro Pro Leu 290 295 300 ttt gag gat caa ccc aat gag atc aag aat atc tgg tac cac ctc gga 960 Phe Glu Asp Gln Pro Asn Glu Ile Lys Asn Ile Trp Tyr His Leu Gly 305 310 315 320 ttt gga tat aca gca aat cct agc ctc gaa gac agc gga aat tcc acc 1008 Phe Gly Tyr Thr Ala Asn Pro Ser Leu Glu Asp Ser Gly Asn Ser Thr 325 330 335 tgg tac ttt ccc cca aac tgt gaa aag ata agg gct aac gcc cca caa 1056 Trp Tyr Phe Pro Pro Asn Cys Glu Lys Ile Arg Ala Asn Ala Pro Gln 340 345 350 ttg tgc act ccc gat aag cac tgt aaa tac atc aga aat cca ttg acg 1104 Leu Cys Thr Pro Asp Lys His Cys Lys Tyr Ile Arg Asn Pro Leu Thr 355 360 365 tat tat tta agg agg tta tac ctg gag gga aga agg aat gct cct aag 1152 Tyr Tyr Leu Arg Arg Leu Tyr Leu Glu Gly Arg Arg Asn Ala Pro Lys 370 375 380 aga ggt aac aag aga gga aag aaa gaa ctt tta cac caa tga 1194 Arg Gly Asn Lys Arg Gly Lys Lys Glu Leu Leu His Gln 385 390 395 <210> 5 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:An upper primer designed to create the NdeI site.Primer <400> 5 ctttaagaag gagatataca tatgctgctg cgtgaggtaa cccgtgagga aagaaagaac 60 ttttac 66 <210> 6 <211> 49 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:A lower primer designed to create the BamHI site.Primer <400> 6 ttttgagctc tttggatcct taggccatct tttaagttcc gagactttc 49 <210> 7 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:An upper primer designed to create the NdeI site.Primer <400> 7 ttttgtcgac ttacatatgg cgatcatgct cgaccca 37 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence:A lower primer designed to create the BamHI site.Primer <400> 8 ttttaagctt tttggatcct tattccattc attggtgtaa 40[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> Secretary of Agency of Industrial Science and Technology <120> Heat-resistant Enzyme having Primerse Activity <130> 11900397 <150> JP 2000-165875 <151> 2000-06-02 <160> 8 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 346 <212> PRT <213> Pyrococcus horikoshii <400> 1 Met Leu Leu Arg Glu Val Thr Arg Glu Glu Arg Lys Asn Phe Tyr Thr 1 5 10 15 Asn Glu Trp Lys Val Lys Asp Ile Pro Asp Phe Ile Val Lys Thr Leu 20 25 30 Glu Leu Arg Glu Phe Gly Phe Asp His Ser Gly Glu Gly Pro Ser Asp 35 40 45 Arg Lys Asn Gln Tyr Thr Asp Ile Arg Asp Leu Glu Asp Tyr Ile Arg 50 55 60 Ala Thr Ala Pro Tyr Ala Val Tyr Ser Ser Val Ala Leu Tyr Glu Lys 65 70 75 80 Pro Gln Glu Met Glu Gly Trp Leu Gly Thr Glu Leu Val Phe Asp Ile 85 90 95 Asp Ala Lys Asp Leu Pro Leu Arg Arg Cys Glu His Glu Pro Gly Thr 100 105 110 Val Cys Pro Ile Cys Leu Asn Asp Ala Lys Glu Ile Val Arg Asp Thr 115 120 125 Val Ile Ile Leu Arg Glu Glu Leu Gly Phe Asn Asp Ile His Ile Ile 130 135 140 Tyr Ser Gly Arg Gly Tyr His Ile Arg Val Leu Asp Glu Trp Ala Leu 145 150 155 160 Lys Leu Asp Ser Lys Ser Arg Glu Arg Ile Leu Ser Phe Val Ser Ala 165 170 175 Ser Glu Ile Glu Asp Val Glu Glu Phe Arg Lys Leu Leu Leu Asn Lys 180 185 190 Arg Gly Trp Phe Val Leu Asn His Gly Tyr Pro Arg Ala Phe Arg Leu 195 200 205 Arg Phe Gly Tyr Phe Ile Leu Arg Ile Lys Leu Pro His Leu Ile Asn 210 215 220 Ala Gly Ile Arg Lys Ser Ile Ala Lys Ser Ile Leu Lys Ser Lys Glu 225 230 235 240 Glu Ile Tyr Glu Glu Phe Val Arg Lys Ala Ile Leu Ala Ala Phe Pro 245 250 255 Gln Gly Val Gly Ile Glu Ser Leu Ala Lys Leu Phe Ala Leu Ser Thr 260 265 270 Arg Phe Ser Lys Ser Tyr Phe Asp Gly Arg Val Thr Val Asp Leu Lys 275 280 285 Arg Ile Leu Arg Leu Pro Ser Thr Leu His Ser Lys Val Gly Leu Ile 290 295 300 Ala Lys Tyr Val Gly Thr Asn Glu Arg Asp Val Met Arg Phe Asn Pro 305 310 315 320 Phe Lys His Ala Val Pro Lys Phe Arg Lys Glu Glu Val Lys Val Glu 325 330 335 Tyr Lys Lys Phe Leu Glu Ser Leu Gly Thr 340 345 <210> 2 <211> 397 <212> PRT <213> Pyrococcus horikoshii <40 0> 2 Met Met Ile Met Leu Asp Pro Phe Ser Glu Lys Ala Lys Glu Leu Leu 1 5 10 15 Lys Gly Phe Gly Ser Ile Asn Asp Phe Met Asp Ala Ile Pro Lys Ile 20 25 30 Val Ser Val Asp Asp Val Ile Glu Arg Ile Arg Val Val Lys Asn Glu 35 40 45 Lys Leu Ile Asp Lys Phe Leu Asp Gln Asp Asn Val Met Asp Leu Ala 50 55 60 Gln Phe Tyr Ala Leu Leu Gly Ala Leu Ser Tyr Ser Pro Tyr Gly Ile 65 70 75 80 Glu Leu Glu Leu Val Lys Lys Ala Asn Leu Ile Ile Tyr Ser Glu Arg 85 90 95 Leu Lys Arg Lys Lys Glu Ile Lys Pro Glu Glu Ile Ser Ile Asp Val 100 105 110 Ser Thr Ala Ile Glu Phe Pro Thr Glu Asp Val Arg Lys Ile Glu Arg 115 120 125 Val Tyr Gly Lys Ile Pro Glu Tyr Thr Met Lys Ile Ser Asp Phe Leu 130 135 140 Asp Leu Val Pro Asp Glu Lys Leu Ala Asn Tyr Tyr Ile Tyr Glu Gly 145 150 155 160 Arg Val Tyr Leu Lys Arg Glu Asp Leu Ile Arg Ile Trp Ser Lys Ala 165 170 175 Phe Glu Arg Asn Val Glu Arg Gly Val Asn Met Leu Tyr Glu Ile Arg 180 185 190 Asp Glu Leu Pro Glu Phe Tyr Arg Lys Val Leu Gly Glu Ile Gln Ala 195 200 205 Phe Ala Glu Glu G lu Phe Gly Arg Lys Phe Gly Glu Ile Gln Gly Gly 210 215 220 Lys Leu Arg Pro Glu Phe Phe Pro Pro Cys Ile Lys Asn Ala Leu Lys 225 230 235 240 Gly Val Pro Gln Gly Ile Arg Asn Tyr Ala Ile Thr Val Leu Leu Thr 245 250 255 Ser Phe Leu Ser Tyr Ala Arg Ile Cys Pro Asn Pro Pro Arg Arg Asn 260 265 270 Val Arg Val Lys Asp Cys Ile Lys Asp Ile Arg Val Ile Thr Glu Glu 275 280 285 285 Ile Leu Pro Ile Ile Ile Glu Ala Ala Asn Arg Cys Ser Pro Pro Leu 290 295 300 Phe Glu Asp Gln Pro Asn Glu Ile Lys Asn Ile Trp Tyr His Leu Gly 305 310 315 320 Phe Gly Tyr Thr Ala Asn Pro Ser Leu Glu Asp Ser Gly Asn Ser Thr 325 330 335 Trp Tyr Phe Pro Pro Asn Cys Glu Lys Ile Arg Ala Asn Ala Pro Gln 340 345 350 Leu Cys Thr Pro Asp Lys His Cys Lys Tyr Ile Arg Asn Pro Leu Thr 355 360 365 Tyr Tyr Tyr Leu Arg Arg Leu Tyr Leu Glu Gly Arg Arg Asn Ala Pro Lys 370 375 380 Arg Gly Asn Lys Arg Gly Lys Lys Glu Leu Leu His Gln 385 390 395 <210> 3 <211> 1041 <212> DNA <213> Pyrococcus horikoshii <220> <221> CDS <222> (1) .. (1038) <400> 3 atg ctc c ta aga gag gta aca aga gag gaa aga aag aac ttt tac acc 48 Met Leu Leu Arg Glu Val Thr Arg Glu Glu Arg Lys Asn Phe Tyr Thr 1 5 10 15 aat gaa tgg aag gtt aag gac ata cca gat ttc att gtg aag aca tta 96 Asn Glu Trp Lys Val Lys Asp Ile Pro Asp Phe Ile Val Lys Thr Leu 20 25 30 gag tta agg gaa ttt gga ttc gat cat tcg gga gag ggg cct agt gac 144 Glu Leu Arg Glu Phe Gly Phe Asp His Ser Gly Glu Gly Pro Ser Asp 35 40 45 agg aaa aac caa tat act gac att agg gat ctc gaa gat tac ata agg 192 Arg Lys Asn Gln Tyr Thr Asp Ile Arg Asp Leu Glu Asp Tyr Ile Arg 50 55 60 gcc acg gcc ccc tat gcc gtt tat tcc agc gtt gca ctt tat gag aag 240 Ala Thr Ala Pro Tyr Ala Val Tyr Ser Ser Val Ala Leu Tyr Glu Lys 65 70 75 80 ccc cag gaa atg gag gga tgg tta ggg act gaa ctc gtc ttt gac ata 288 Pro Gln Glu Met Glu Gly Trp Leu Gly Thr Glu Leu Val Phe Asp Ile 85 90 95 gat gct aag gac tta ccg tta aga agg tgc gag cat gag cca gga aca 336 Asp Ala Lys Asp Leu Pro Leu Arg Arg Cys Glu His Glu Pro Gly Thr 100 105 110 gta tgt cca att t gc tta aac gac gct aag gag ata gtg agg gat acc 384 Val Cys Pro Ile Cys Leu Asn Asp Ala Lys Glu Ile Val Arg Asp Thr 115 120 125 gta ata ata cta agg gag gag tta gga ttc aat gac ata cat atc ata 432 Val Ile Ile Leu Arg Glu Glu Leu Gly Phe Asn Asp Ile His Ile Ile 130 135 140 tat tct gga agg ggt tac cat att aga gtt ttg gat gaa tgg gcc ctc 480 Tyr Ser Gly Arg Gly Tyr His Ile Arg Val Leu Asp Glu Trp Ala Leu 145 150 155 160 aag cta gat tcg aag tcc agg gaa aga att ttg tca ttt gtt tct gct 528 Lys Leu Asp Ser Lys Ser Arg Glu Arg Ile Leu Ser Phe Val Ser Ala 165 170 175 agt gaa atc gag gat gttc gaa gagtt aga aaa ctt ctc ctg aat aag 576 Ser Glu Ile Glu Asp Val Glu Glu Phe Arg Lys Leu Leu Leu Asn Lys 180 185 190 agg gga tgg ttc gtt cta aat cat gga tat cca agg gct ttt agg ctc 624 Arg Gly Trp Phe Val Asn His Gly Tyr Pro Arg Ala Phe Arg Leu 195 200 205 aga ttt ggc tat ttt ata ctg agg att aag ctt ccc cac ctc ata aat 672 Arg Phe Gly Tyr Phe Ile Leu Arg Ile Lys Leu Pro His Leu Ile Asn 210 215 220 gct g ga ata agg aag agc att gcc aag agc atc ctt aaa tca aaa gag 720 Ala Gly Ile Arg Lys Ser Ile Ala Lys Ser Ile Leu Lys Ser Lys Glu 225 230 235 240 gaa att tac gaa gaa ttc gta agg aaa gct att ctt gca ttt ccc 768 Glu Ile Tyr Glu Glu Phe Val Arg Lys Ala Ile Leu Ala Ala Phe Pro 245 250 255 cag gga gtt gga atc gaa agc cta gcg aag ttg ttc gca ctc tcc acc 816 Gln Gly Val Gly Ile Glu Ser Leu Ala Lys Phe Ala Leu Ser Thr 260 265 270 agg ttc tca aag tca tac ttc gat ggg agg gta acc gtt gat cta aag 864 Arg Phe Ser Lys Ser Tyr Phe Asp Gly Arg Val Thr Val Asp Leu Lys 275 280 285 agg att cta aga ctc cct tca acg ttg cac tct aag gta gga cta ata 912 Arg Ile Leu Arg Leu Pro Ser Thr Leu His Ser Lys Val Gly Leu Ile 290 295 300 gca aag tac gta gga act aac gag agg gat gtt atg aga ttt aac ccc 960 Ala Lys Tyr Val Gly Thr Asn Glu Arg Asp Val Met Arg Phe Asn Pro 305 310 315 320 ttc aaa cat gcg gta cca aag ttc aga aaa gag gag gta aag gtg gaa 1008 Phe Lys His Ala Val Pro Lys Phe Arg Lys Glu Glu Val Lys Val Glu325 330 335 tac aaa aaa ttc ctg gaa agt ctc gga act taa 1041 Tyr Lys Lys Phe Leu Glu Ser Leu Gly Thr 340 345 <210> 4 <211> 1194 <212> DNA <213> Pyrococcus horikoshii <220> <221> CDS <222> (1) .. (1191) <400> 4 gtg atg atc atg ctc gac cca ttt agt gaa aaa gct aaa gaa cta cta 48 Met Met Ile Met Leu Asp Pro Phe Ser Glu Lys Ala Lys Glu Leu Leu 1 5 10 15 aaa gga ttc ggg tca att aat gat ttt atg gac gca att cca aaa ata 96 Lys Gly Phe Gly Ser Ile Asn Asp Phe Met Asp Ala Ile Pro Lys Ile 20 25 30 gtt agc gtt gac gat gtg ata gaa agg att agg gta gta aaa aat gag 144 Val Ser Val Asp Asp Val Ile Glu Arg Ile Arg Val Val Lys Asn Glu 35 40 45 aaa ctg ata gac aag ttt tta gat caa gat aac gta atg gat cta gct 192 Lys Leu Ile Asp Lys Phe Leu Asp Gln Asp Asn Val Met Asp Leu Ala 50 55 60 caa ttc tat gcc cta ttg ggg gcc cta tcc tac tca ccc tat ggt ata 240 Gln Phe Tyr Ala Leu Leu Gly Ala Leu Ser Tyr Ser Pro Tyr Gly Ile 65 70 75 80 gaa ctc gaa ctt gtg aaa aag gcg aac tta att att tat tca gag aga 288 Glu Leu Glu Leu Val Lys Lys Ala Asn Leu Ile Ile Tyr Ser Glu Arg 85 90 95 cta aaa aga aaa aag gag atc aag ccg gag gag ata agc att gat gtg 336 Leu Lys Arg Lys Lys Glu Ile Lys Pro Glu Glu Ile Ser Ile Asp Val 100 105 110 agc acc gcc ata gaa ttt cca aca gag gat gta agg aaa att gaa aga 384 Ser Thr Ala Ile Glu Phe Pro Thr Glu Asp Val Arg Lys Ile Glu Arg 115 120 125 gtt tac ggt aaa att cca gag tac aca atg aag atc tct gac ttc cta 432 Val Tyr Gly Lys Ile Pro Glu Tyr Thr Met Lys Ile Ser Asp Phe Leu 130 135 140 gat cta gtt ccc gat gaa aag tta gcg aac tat tac ata tac gaa ggg 480 Asp Leu Val Pro Asp Glu Lys Leu Ala Asn Tyr Tyr Ile Tyr Glu Gly 145 150 155 160 cgt gtg tac ctc aag agg gaa gat cta ata agg ata tgg agc aaa gcc 528 Arg Val Tyr Leu Lys Arg Glu Asp Leu Ile Arg Ile Trp Ser Lys Ala 165 170 175 ttt gag agg gtg gaa agg ggc gta aac atg ctt tac gaa att aga 576 Phe Glu Arg Asn Val Glu Arg Gly Val Asn Met Leu Tyr Glu Ile Arg 180 185 190 gat gaa ctc cca gaa ttc tac agg aaa gtt ctg ggt gaac Glu Leu Pro Glu Phe Tyr Arg Lys Val Leu Gly Glu Ile Gln Ala 195 200 205 ttt gcg gag gaa gag ttt gga aga aaa ttc gga gag att caa gga gga 672 Phe Ala Glu Glu Glu Phe Gly Arg Lys Phe Gly Glu Ile Gln Gly 210 215 220 aaa cta agg ccg gag ttc ttt ccc cct tgt att aag aac gcc cta aag 720 Lys Leu Arg Pro Glu Phe Phe Pro Pro Cys Ile Lys Asn Ala Leu Lys 225 230 235 240 ggt gtt cct cag gga att agg aac tat gca att acc gta tta ttg acg 768 Gly Val Pro Gln Gly Ile Arg Asn Tyr Ala Ile Thr Val Leu Leu Thr 245 250 255 agc ttt ttg agc tat gca aga atc tgt cca aac cca cca agg agg aac 816 Ser Phe Leu Ser Tyr Ala Arg Ile Cys Pro Asn Pro Pro Arg Arg Asn 260 265 270 270 gtt agg gtt aaa gac tgt ata aag gac att aga gta ata act gag gaa 864 Val Arg Val Lys Asp Cys Ile Lys Asp Ile Arg Val Ile Thr Glu Glu 275 280 285 att tta ccg ata ata att ata gaa gcc gca aat aga tgc tca cct cca tta 912 Ile Leu Pro Ile Ile Ile Glu Ala Ala Asn Arg Cys Ser Pro Pro Leu 290 295 300 ttt gag gat caa ccc aat gag atc aag aat atc tgg tac cac ctg 960 Phe Glu Asp Gln Pro Asn Glu Ile Lys Asn Ile Trp Tyr His Leu Gly 305 310 315 320 ttt gga tat aca gca aat cct agc ctc gaa gac agc gga aat tcc acc 1008 Phe Gly Tyr Thr Ala Asn Pro Ser Leu Glu Asp Ser Gly Asn Ser Thr 325 330 335 tgg tac ttt ccc cca aac tgt gaa aag ata agg gct aac gcc cca caa 1056 Trp Tyr Phe Pro Pro Asn Cys Glu Lys Ile Arg Ala Asn Ala Pro Gln 340 345 350 ttg tgc act ccc gat aag cac tgt aaa tac atc aga aat cca ttg acg 1104 Leu Cys Thr Pro Asp Lys His Cys Lys Tyr Ile Arg Asn Pro Leu Thr 355 360 365 tat tat tat atta agg agg tta tac ctg gag gga aga agg aat gct cct aag 1152 Tyr Tyr Leu Arg Arg Leu Tyr Leu Glu Gly Arg Arg Asn Ala Pro Lys 370 375 380 aga ggt aac aag aga gga aag aaa gaa ctt tta cac caa tga 1194 Arg Gly Asn Lys Arg Gly Lys Lys Glu Leu Leu His Gln 385 390 395 <210> 5 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: An upper primer designed to create the NdeI site.Primer <400> 5 ctttaagaag gagatataca tatgctgctg cgtgaggtaa cc cgtgagga aagaaagaac 60 ttttac 66 <210> 6 <211> 49 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: A lower primer designed to create the BamHI site.Primer <400> 6 ttttgagctc tttggatcct taggccatct tttaagttcc gagactttc 49 <210> 7 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: An upper primer designed to create the NdeI site.Primer <400> 7 ttttgtcgac ttacatatgg cgatcatgct cgaccca 37 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: A lower primer designed to create the BamHI site.Primer <400> 8 ttttaagctt tttggatcct tattccattc attggtgtaa 40

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

【図1】耐熱性プライマーゼのヘテロダイマー構造を確
認するために行なったSDS-PAGEの電気泳動写真である。
FIG. 1 is an SDS-PAGE electrophoresis photograph performed to confirm the heterodimer structure of a thermostable primase.

【図2】(A)ヘテロダイマー構造を有する耐熱性プライ
マーゼのRNAプライミング反応の結果を示す電気泳動
写真である。(B)耐熱性プライマーゼのDNAプライミ
ング反応及びRNAプライミング反応の結果を示す電気
泳動写真である。
FIG. 2 (A) is an electrophoresis photograph showing the result of an RNA priming reaction of a thermostable primase having a heterodimer structure. (B) is an electrophoretic photograph showing the results of a DNA priming reaction and an RNA priming reaction of a thermostable primase.

【図3】耐熱性プライマーゼにおける温度と比活性との
関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between temperature and specific activity in a thermostable primase.

【図4】耐熱性プライマーゼにおけるpHと比活性との
関係を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between pH and specific activity of a thermostable primase.

【図5】耐熱性プライマーゼにおけるMg2+と比活性と
の関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between Mg 2+ and specific activity in a thermostable primase.

【図6】耐熱性プライマーゼにおける塩濃度と比活性と
の関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between salt concentration and specific activity in thermostable primase.

【図7】耐熱性プライマーゼにおける加熱時間と残存活
性との関係を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a heating time and a residual activity in a thermostable primase.

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/12 C12R 1:19) //(C12N 1/21 C12N 15/00 ZNAA C12R 1:19) 5/00 A Fターム(参考) 4B024 AA20 BA10 CA04 DA06 EA04 GA11 HA01 4B050 CC03 DD02 LL05 4B065 AA01Y AA26X AB01 BA02 CA29 CA46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 9/12 C12R 1:19) // (C12N 1/21 C12N 15/00 ZNAA C12R 1:19) 5 / 00 A F term (reference) 4B024 AA20 BA10 CA04 DA06 EA04 GA11 HA01 4B050 CC03 DD02 LL05 4B065 AA01Y AA26X AB01 BA02 CA29 CA46

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 塩基配列の所定の部位に結合するととも
に当該塩基配列に対して相補的な核酸プライマーを合成
するプライマーゼにおいて、 80℃以上の環境下で生育可能な耐熱性古細菌から精製
され、至適温度が80℃以上であることを特徴とするプ
ライマーゼ。
1. A primase that binds to a predetermined site in a base sequence and synthesizes a nucleic acid primer complementary to the base sequence, wherein the primase is purified from heat-resistant archaea that can grow in an environment of 80 ° C. or higher. A primase having an optimum temperature of 80 ° C. or higher.
【請求項2】 以下の(a)又は(b)のタンパク質。
(a)配列番号1で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質。(b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列
における少なくとも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有し、プライマーゼ活性を
有する酵素のサブユニット機能を有するタンパク質。
2. A protein of the following (a) or (b):
(A) a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1; (B) a protein having an amino acid sequence in which at least one amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 has been deleted, substituted or added, and has a subunit function of an enzyme having primase activity.
【請求項3】 以下の(a)又は(b)のタンパク質。
(a)配列番号2で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質。(b)配列番号2で表わされるアミノ酸配列
における少なくとも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有し、プライマーゼ活性を
有する酵素のサブユニット機能を有するタンパク質。
3. A protein of the following (a) or (b):
(A) a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; (B) a protein having an amino acid sequence in which at least one amino acid in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 has been deleted, substituted or added, and having a subunit function of an enzyme having primase activity.
【請求項4】 請求項2記載のタンパク質と請求項3記
載のタンパク質とによりヘテロダイマーを形成してな
り、プライマーゼ活性を有する複合タンパク質。
4. A composite protein comprising a heterodimer formed by the protein according to claim 2 and the protein according to claim 3, and having a primase activity.
【請求項5】 請求項1記載のプライマーゼをコードす
る遺伝子。
A gene encoding the primase according to claim 1.
【請求項6】 請求項2記載のタンパク質をコードする
遺伝子。
6. A gene encoding the protein according to claim 2.
【請求項7】 請求項3記載のタンパク質をコードする
遺伝子。
7. A gene encoding the protein according to claim 3.
【請求項8】 以下の(a)又は(b)のDNAを有す
る遺伝子。(a)配列番号3で表わされる塩基配列から
なるDNA。(b)配列番号3で表わされる塩基配列に
おける少なくとも1個の塩基が欠失、置換若しくは付加
された塩基配列からなり、プライマーゼ活性を有する酵
素のサブユニットをコードする機能を有するDNA。
8. A gene having the following DNA (a) or (b): (A) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. (B) a DNA consisting of a base sequence in which at least one base in the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 has been deleted, substituted or added, and having a function of encoding a subunit of an enzyme having primase activity.
【請求項9】 以下の(a)又は(b)のDNAを有す
る遺伝子。(a)配列番号4で表わされる塩基配列から
なるDNA。(b)配列番号4で表わされる塩基配列に
おける少なくとも1個の塩基が欠失、置換若しくは付加
された塩基配列からなり、プライマーゼ活性を有する酵
素のサブユニットをコードする機能を有するDNA。
9. A gene having the following DNA (a) or (b): (A) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 4. (B) a DNA comprising a base sequence in which at least one base in the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 has been deleted, substituted or added, and having a function of encoding a subunit of an enzyme having primase activity.
【請求項10】 請求項6又は請求項8記載の遺伝子を
含有する組換えベクター。
10. A recombinant vector containing the gene according to claim 6 or 8.
【請求項11】 請求項7又は請求項9記載の遺伝子を
含有する組換えベクター。
11. A recombinant vector containing the gene according to claim 7 or 9.
【請求項12】 請求項10記載の組換えベクター及び
/又は請求項11記載の組換えベクターを含む形質転換
体。
12. A transformant comprising the recombinant vector according to claim 10 and / or the recombinant vector according to claim 11.
【請求項13】 請求項12記載の形質転換体を用いて
培養し、得られる培養物から小サブユニット及び大サブ
ユニットを採取し、これら小サブユニット及び大サブユ
ニットからヘテロダイマーを形成するプライマーゼの製
造方法。
13. A transformant according to claim 12, which is cultured, a small subunit and a large subunit are collected from the obtained culture, and a primer that forms a heterodimer from the small subunit and the large subunit. Method of producing ze.
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