JP2005034086A - ACYL-CoA OXIDASE, GENE THEREOF, RECOMBINANT DNA, AND METHOD FOR PRODUCING ACYL-CoA OXIDASE - Google Patents

ACYL-CoA OXIDASE, GENE THEREOF, RECOMBINANT DNA, AND METHOD FOR PRODUCING ACYL-CoA OXIDASE Download PDF

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Naoki Kajiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an acyl-CoA oxidase having excellent stability in the coexistence of an SH reagent. <P>SOLUTION: (1) The acyl-Co A oxidase exhibits ≥40% residual activity after the treatment at pH 7.5 at 37°C for 4 hr in the presence of 10 mM SH reagent. (2) Preferably, the acyl-Co A oxidase exhibits ≥60% residual activity after the treatment at pH 7.5 at 37°C for 4 hr in the presence of 10 mM SH reagent. (3) The acyl-CoA oxidase is composed of the following (a) or (b): (a) a protein having a specific amino acid sequence; (b) a protein having an amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or several amino acids from, for or to the amino acid sequence (a), and having the acyl-CoA oxidase activity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、SH試薬に対する安定性が優れたアシルCoAオキシダーゼ、その遺伝子、組み換え体DNA及びSH試薬に対する安定性が優れたアシルCoAオキシダーゼの製造法に関する。   The present invention relates to an acyl CoA oxidase excellent in stability against an SH reagent, a gene thereof, a recombinant DNA, and a method for producing an acyl CoA oxidase excellent in stability against an SH reagent.

アシルCoAオキシダーゼは、アシルコエンザイムA(アシルCoA)を酸化し、トランス−2,3−デヒドロアシルコエンザイムA(エノイルCoA)及び過酸化水素に変換する酵素であり、ペルオキシソームにおける脂肪酸のβ酸化に関与する。本酵素は、哺乳動物、植物、微生物等天然に広く存在することが知られている。
例えば、哺乳類由来のものとしては、ラット由来(非特許文献1参照),マウス由来(非特許文献2参照),ヒト由来(非特許文献3参照)等の報告がある。
植物由来としては、カボチャ由来(非特許文献4参照),キュウリ由来(非特許文献5参照),シロイヌナズナ由来等が知られている。
また微生物由来としては、Candida lipolytica(Yarrowia lipolytica)由来(特許文献1,非特許文献6参照),Candida tropicalis由来(非特許文献7参照),Candida maltosa由来(非特許文献8参照),Macrophomina phaseoli由来(特許文献2参照),Cladosporium resinae由来,Aspergillus candidus由来(特許文献2参照),Monascus属由来(特許文献2参照),Saccharomyces cerevisiae由来(特許文献2参照),Arthrobacter属由来(特許文献2参照)、Dictyostelium discoideum由来等が知られている。これらの酵素のなかにはすでに遺伝子のクローニングに成功し、組み換え体によって生産されている例もある。
Acyl CoA oxidase is an enzyme that oxidizes acyl coenzyme A (acyl CoA) and converts it into trans-2,3-dehydroacyl coenzyme A (enoyl CoA) and hydrogen peroxide, and is involved in β-oxidation of fatty acids in peroxisomes. . This enzyme is known to exist widely in nature such as mammals, plants and microorganisms.
For example, as for mammals, there are reports of rat origin (see Non-patent Document 1), mouse origin (see Non-patent Document 2), human origin (see Non-patent Document 3), and the like.
Known plant origins include pumpkin (see Non-Patent Document 4), cucumber (see Non-Patent Document 5), and Arabidopsis thaliana.
Moreover, as microorganism origin, Candida lipolytica (Yarrowia lipolytica) origin (refer patent document 1, nonpatent literature 6), Candida tropicalis origin (refer nonpatent literature 7), Candida maltosa origin (refer nonpatent literature 8), Macrophominaphase origin (Refer to Patent Document 2), derived from Cladospodium resinae, derived from Aspergillus candidus (refer to Patent Document 2), derived from the genus Monascus (refer to Patent Document 2), derived from Saccharomyces cerevisiae (refer to Patent Document 2), derived from the genus Arthrobacter (refer to Patent Document 2) From Dictyostelium discoidum is known. Some of these enzymes have already been successfully cloned and have been produced by recombinants.

本酵素の産業上の有用性としては、例えば、遊離脂肪酸の測定あるいは脂肪酸のβ酸化系を利用する化学変換が挙げられる。特に臨床診断の分野においては、血清中の遊離脂肪酸が糖尿病、高脂血症、甲状腺機能亢進症、重症肝障害の診断の指標とされている。また、近年、遊離脂肪酸がオーファンGタンパク質受容体の一つであるGPR40に作用して、膵臓β細胞からのインスリン分泌を促進することが明らかとなり、遊離脂肪酸の生体内における機能性に注目が集まっている(非特許文献9参照)。
酵素を用いる遊離脂肪酸の測定方法は、いくつか知られている。
アシルCoAオキシダーゼを用いる方法は、特異性が高く、簡便であることから広く一般的に用いられている(特許文献3,4参照)。
本測定は、まず血清中の遊離脂肪酸にコエンザイムA(CoA)、アデノシン3リン酸(ATP)及びアシルCoAシンターゼ等を含有する第一試薬を添加し、アシルCoAを生成させる。これにアシルCoAオキシダーゼを含有する第二試薬を添加すると、アシルCoAが酸化されて過酸化水素が発生する。第二試薬にペルオキシダーゼと発色試薬を共存させると、発生する過酸化水素により発色するので、これを測定することにより遊離脂肪酸を定量できる。以下に反応式を示す。
アシルCoAシンターゼ
遊離脂肪酸+CoA+ATP → アシルCoA+PPi+AMP

アシルCoAオキシダーゼ
アシルCoA+O → エノイルCoA+H

本測定では、過剰に添加するCoAが発色を妨害することが知られており、これを回避するために、第二試薬中にN−エチルマレイミド(NEM)、ヨード酢酸、ヨード酢酸アミド等のSH試薬を共存させ、第二試薬の添加と同時にCoAを失活させる方法が報告されている(特許文献3,4参照)。しかしながら、同じく第二試薬に処方されるアシルCoAオキシダーゼは、SH試薬共存下では安定性が著しく低下するために、長期間使用可能な液状化試薬の調製が困難であった。そこで、遊離脂肪酸測定用の液状化試薬を開発するために、SH試薬に対する安定性の優れたアシルCoAオキシダーゼの開発が強く求められていた。
Industrial usefulness of the enzyme includes, for example, measurement of free fatty acid or chemical conversion using a fatty acid β-oxidation system. Particularly in the field of clinical diagnosis, free fatty acids in serum are regarded as an index for diagnosis of diabetes, hyperlipidemia, hyperthyroidism, and severe liver damage. In recent years, it has become clear that free fatty acids act on GPR40, which is one of the orphan G protein receptors, to promote insulin secretion from pancreatic β cells, and attention has been paid to the functionality of free fatty acids in vivo. (See Non-Patent Document 9).
Several methods for measuring free fatty acids using enzymes are known.
A method using acyl CoA oxidase is widely used because of its high specificity and simplicity (see Patent Documents 3 and 4).
In this measurement, first, a first reagent containing coenzyme A (CoA), adenosine triphosphate (ATP), acyl CoA synthase and the like is added to free fatty acids in serum to produce acyl CoA. When a second reagent containing acyl CoA oxidase is added thereto, acyl CoA is oxidized and hydrogen peroxide is generated. When a peroxidase and a coloring reagent coexist in the second reagent, color develops due to the generated hydrogen peroxide, and thus the free fatty acid can be quantified by measuring this. The reaction formula is shown below.
Acyl CoA synthase free fatty acid + CoA + ATP → acyl CoA + PPi + AMP

Acyl CoA oxidase acyl CoA + O 2 → enoyl CoA + H 2 O 2

In this measurement, it is known that CoA added excessively interferes with color development. To avoid this, SH such as N-ethylmaleimide (NEM), iodoacetic acid, iodoacetamide, etc. is contained in the second reagent. There has been reported a method in which a reagent is allowed to coexist and CoA is deactivated simultaneously with the addition of a second reagent (see Patent Documents 3 and 4). However, since the acyl CoA oxidase similarly formulated as the second reagent has a significantly reduced stability in the presence of the SH reagent, it has been difficult to prepare a liquefied reagent that can be used for a long time. Therefore, in order to develop a liquefaction reagent for measuring free fatty acids, there has been a strong demand for the development of an acyl CoA oxidase having excellent stability against the SH reagent.

特公昭59−15625号公報Japanese Patent Publication No.59-15625 特公昭58−40466号公報Japanese Patent Publication No.58-40466 特公昭57−29998号公報Japanese Patent Publication No.57-29998 特公昭57−33955号公報Japanese Patent Publication No.57-33955 Biochem.Biophys.Res.Commun.217,482(1995)Biochem. Biophys. Res. Commun. 217, 482 (1995) Eur.J.Biochem.267,1254(2000)Eur. J. et al. Biochem. 267, 1254 (2000) Biochem.Biophys.Res.Commun.198,1113(1994)Biochem. Biophys. Res. Commun. 198, 1113 (1994) J.Biol.Chem.273,8301(1998)J. et al. Biol. Chem. 273, 8301 (1998) J.Biol.Chem.261,8570(1986)J. et al. Biol. Chem. 261, 8570 (1986) J.Biochem.88,1481(1980)J. et al. Biochem. 88, 1481 (1980) Biochem.Biophys.Res.Commun.91,108(1979)Biochem. Biophys. Res. Commun. 91, 108 (1979) Nucleic Acids Res.16,365(1988)Nucleic Acids Res. 16, 365 (1988) Nature 422,173(2003)Nature 422, 173 (2003)

本発明が解決しようとする課題は、種々の用途、特に臨床診断に用いることのできる、SH試薬共存下での安定性の優れたアシルCoAオキシダーゼを提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide an acyl CoA oxidase having excellent stability in the presence of an SH reagent, which can be used for various uses, particularly clinical diagnosis.

そこで本発明者等は、前記課題解決のために鋭意検討を重ねた結果、特開平11−155579号公報記載のCorynebacterium sp. No.2−3−1 (FERM BP−6183)由来のアシルCoAオキシダーゼが、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の発明を提供するものである。
(1)10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で40%以上の残存活性を示すことを特徴とするアシルCoAオキシダーゼ。
(2)10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で60%以上の残存活性を示すことを特徴とするアシルCoAオキシダーゼ。
(3)以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼ。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数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からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質
(4)以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼをコードする遺伝子。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数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からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質
(5)以下の(a)又は(b)のDNAからなるアシルCoAオキシダーゼ遺伝子。
(a)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA
(b)(a)の塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
(6)項目(4)又は(5)記載のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子をベクターDNAに挿入したことを特徴とする組み換え体DNA。
(7)項目(6)記載の組み換え体DNAを含む形質転換体又は形質導入体。
(8)項目(7)記載の形質転換体又は形質導入体を培地に培養し、培養物からアシルCoAオキシダーゼを採取することを特徴とするアシルCoAオキシダーゼの製造法。
Accordingly, as a result of intensive studies for solving the above problems, the present inventors have found that Corynebacterium sp. Described in JP-A-11-155579. No. The present inventors have found that acyl-CoA oxidase derived from 2-3-1 (FERM BP-6183) can solve the above problems.
That is, the present invention provides the following inventions.
(1) An acyl CoA oxidase, which exhibits a residual activity of 40% or more when treated at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent.
(2) An acyl CoA oxidase that exhibits a residual activity of 60% or more after treatment at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent.
(3) The following acyl CoA oxidase (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity (4) A gene encoding an acyl CoA oxidase of (a) or (b) below:
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity (5) an acyl CoA oxidase gene comprising the following DNA (a) or (b):
(A) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2
(B) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to DNA consisting of the base sequence of (a) and encodes a protein having acyl CoA oxidase activity
(6) A recombinant DNA, wherein the acyl CoA oxidase gene according to item (4) or (5) is inserted into a vector DNA.
(7) A transformant or transductant containing the recombinant DNA according to item (6).
(8) A method for producing an acyl CoA oxidase, comprising culturing the transformant or transductant according to item (7) in a medium and collecting acyl CoA oxidase from the culture.

本発明によれば、SH試薬共存下において安定性の優れたアシルCoAオキシダーゼが提供された。   According to the present invention, an acyl CoA oxidase having excellent stability in the presence of an SH reagent is provided.

以下、本発明を詳細に説明する。
アシルCoAオキシダーゼは、自然界に広く分布しており、本酵素の遺伝子は、種々の動物、植物、微生物等の染色体DNAからクローニングが可能であり、その生物資源は、特に限定されないが、本発明では、例えば、微生物、さらに具体的にはCorynebacterium sp. No.2−3−1 (FERM BP−6183)の染色体DNAが用いられる。
染色体DNAの調製は、例えば、Current Protocols in Molecular Biology (WILEY Interscience, 1989)記載の方法等により行うことができる。
既知のアシルCoAオキシダーゼのアミノ酸配列を基にポリメラーゼ連鎖反応(以下、PCRと略称する)用プライマーを作製する。この際、コドンの縮重を考慮し、複数の塩基が縮重している箇所については混合塩基を使用してプライマーを作製する。作製したプライマーを用いて、先に取得した染色体DNAを鋳型としたPCRを行う。増幅されたDNA断片を、ベクターDNA、例えば、pT7Blue T Vector(宝酒造社製)等に組み込み、組み換え体プラスミドを得る。該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、例えば、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)等を用いて決定し、PCRのプライマー設計に用いたペプチドのアミノ酸配列を正しくコードする塩基配列を両端に有するものを選択する。上記の如くして得られた増幅DNA断片は、本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子の一部分(部分遺伝子)である。そして、得られたDNAの塩基配列に基づき、インバースPCR用の新たなPCRプライマ−を合成する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Acyl CoA oxidase is widely distributed in nature, and the gene of this enzyme can be cloned from chromosomal DNA of various animals, plants, microorganisms, etc., and its biological resources are not particularly limited. , For example, microorganisms, more specifically Corynebacterium sp. No. Chromosomal DNA of 2-3-1 (FERM BP-6183) is used.
Chromosomal DNA can be prepared, for example, by the method described in Current Protocols in Molecular Biology (WILEY Interscience, 1989).
Primers for polymerase chain reaction (hereinafter abbreviated as PCR) are prepared based on the known amino acid sequence of acyl CoA oxidase. At this time, in consideration of codon degeneracy, a primer is prepared using a mixed base for a portion where a plurality of bases are degenerate. Using the prepared primer, PCR is performed using the previously obtained chromosomal DNA as a template. The amplified DNA fragment is incorporated into a vector DNA such as pT7Blue T Vector (Takara Shuzo Co., Ltd.) to obtain a recombinant plasmid. The nucleotide sequence of the inserted DNA in the plasmid is determined using, for example, a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter), etc., and the nucleotide sequence correctly encodes the amino acid sequence of the peptide used for PCR primer design Is selected at both ends. The amplified DNA fragment obtained as described above is a part (partial gene) of the acyl CoA oxidase gene of the present invention. Then, based on the obtained DNA base sequence, a new PCR primer for inverse PCR is synthesized.

次いで、染色体DNAを種々の制限酵素により完全消化した後、通常のアガロースゲル電気泳動法に供し、上記部分遺伝子をプローブとしたサザンブロット分析を行う。その結果、アシルCoAオキシダーゼ遺伝子を含有するDNA断片の鎖長が決定できる。
次いで、サザンブロット分析に使用した制限酵素により染色体DNAを酵素処理した後、セルフライゲーションさせる。これを鋳型として上述のプライマーを用いてインバースPCRを行う。複数のDNA断片が増幅された場合は、先のサザンブロット分析で得られた鎖長から推定される大きさの増幅DNA断片が、アシルCoAオキシダーゼ遺伝子を含有するDNA断片である。これらのDNA断片の塩基配列を決定して連結させることにより、アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の全塩基配列が決定できる。次いで、その塩基配列を有する遺伝子によって翻訳されるポリペプチドのアミノ酸配列を確定する。
このアミノ酸配列は、配列番号1で表されるとおりである。このようにして確定されたアミノ酸配列をコードする遺伝子が本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子である。
なお、配列番号1で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されており、かつ、アシルCoAオキシダーゼ活性をもたらすアミノ酸配列をコードするアシルCoAオキシダーゼ遺伝子は、全て本発明に含まれる。
そして、配列番号1で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されており、かつアシルCoAオキシダーゼ活性をもたらすアミノ酸配列をコードするアシルCoAオキシダーゼ遺伝子を得るには、如何なる方法でもよく、例えば、遺伝子に点変異又は欠失変異を生じさせるための周知技術である部位特定変異誘導法;遺伝子を選択的に開裂し、次いで、選択されたヌクレオチドを除去又は付加し、遺伝子を連結する方法;オリゴヌクレオチド変異誘導法等が挙げられる。
これらのDNAは、アシルCoAオキシダーゼ活性をもたらすポリペプチドをコードしている蓋然性が高く、形質転換体を作製し、活性を持つものを選択することができる。
Next, the chromosomal DNA is completely digested with various restriction enzymes, and then subjected to ordinary agarose gel electrophoresis, and Southern blot analysis is performed using the partial gene as a probe. As a result, the chain length of the DNA fragment containing the acyl CoA oxidase gene can be determined.
Next, the chromosomal DNA is treated with the restriction enzyme used for Southern blot analysis, and then self-ligated. Using this as a template, inverse PCR is performed using the above-mentioned primers. When a plurality of DNA fragments are amplified, the amplified DNA fragment of a size estimated from the chain length obtained by the previous Southern blot analysis is a DNA fragment containing an acyl CoA oxidase gene. By determining and linking the base sequences of these DNA fragments, the entire base sequence of the acyl CoA oxidase gene can be determined. Next, the amino acid sequence of the polypeptide translated by the gene having the base sequence is determined.
This amino acid sequence is as represented by SEQ ID NO: 1. The gene encoding the amino acid sequence thus determined is the acyl CoA oxidase gene of the present invention.
In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, all of the acyl CoA oxidase genes in which one or several amino acids have been deleted, substituted or added and which encode an amino acid sequence that brings about acyl CoA oxidase activity are all It is included in the present invention.
To obtain an acyl CoA oxidase gene encoding an amino acid sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and bring about acyl CoA oxidase activity Any method can be used, for example, site-directed mutagenesis, which is a well-known technique for generating point mutations or deletion mutations in a gene; selectively cleaving the gene, and then removing or adding selected nucleotides. And a method of linking genes; an oligonucleotide mutagenesis method and the like.
These DNAs are highly likely to encode a polypeptide that provides acyl-CoA oxidase activity, and transformants can be produced and those having activity can be selected.

本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子と実質的に同一な遺伝子を取得するためには、配列番号2の塩基配列を有するDNA若しくはその相補鎖、又はそれらの一部を含むプローブによりストリンジェントな条件でハイブリダイゼーションし、アシルCoAオキシダーゼ活性を有するポリペプチドをコードするものを選択することができる。ここでいうストリンジェントな条件とは、特異的なハイブリッドのみが選択的に形成され、シグナルが検出されるが、非特異的なハイブリッドは形成されない条件である。この様な条件は個々の生物種により若干異なるが、常法によりハイブリダイゼーションと洗いの際の塩濃度又は温度をいくつか検討するのみで容易に決定することができる。このような条件としては、例えば、後記実施例の項目(3)において特異的なシグナルが観察できることから、ハイブリダイゼーションは、DIG Easy Hyb試薬(ロシュ・ダイアグノスティクス社製)を用いて37〜42℃で一晩行う。洗いは、0.5×SSC、0.1% SDSを用い、15分間、2回行う。洗いの温度は、45℃以上、好ましくは52℃以上、更に好ましくは57℃以上である。このような条件でハイブリダイズするようなDNAは、アシルCoAオキシダーゼ活性を有するペプチドをコードしている蓋然性が高いが、アシルCoAオキシダーゼ活性を失うような変異を有するものも含まれる。そして配列番号1で表されるアミノ酸配列の70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の相同性を有するアミノ酸配列は本発明に含まれることとなる。そして配列番号2に示される遺伝子配列の70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上の相同性を有する遺伝子配列もまた本発明に含まれることとなる。   In order to obtain a gene substantially identical to the acyl CoA oxidase gene of the present invention, DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or a complementary strand thereof, or a probe containing a part thereof is used under stringent conditions. Those that hybridize and encode a polypeptide having acyl-CoA oxidase activity can be selected. The stringent condition here is a condition in which only a specific hybrid is selectively formed and a signal is detected, but a non-specific hybrid is not formed. Such conditions vary slightly depending on the individual species, but can be easily determined by examining several salt concentrations or temperatures during hybridization and washing by conventional methods. As such a condition, for example, since a specific signal can be observed in item (3) of Examples described later, hybridization is performed using a DIG Easy Hyb reagent (manufactured by Roche Diagnostics) 37-42. Perform overnight at ° C. Washing is performed twice for 15 minutes using 0.5 × SSC and 0.1% SDS. The washing temperature is 45 ° C. or higher, preferably 52 ° C. or higher, more preferably 57 ° C. or higher. DNA that hybridizes under such conditions is highly likely to encode a peptide having acyl CoA oxidase activity, but also includes DNA having a mutation that loses acyl CoA oxidase activity. An amino acid sequence having a homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is included in the present invention. A gene sequence having a homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the gene sequence shown in SEQ ID NO: 2 is also included in the present invention.

上記のようにして得られたアシルCoAオキシダーゼ遺伝子を含む組み換え体DNAは、大腸菌で高発現するためのプロモーターを有しないので、組み換え体DNAを保有する形質転換株のアシルCoAオキシダーゼ生産性は低い。そこで、以下の操作によりアシルCoAオキシダーゼ高生産株を得る。
先ず、上記の操作で得られた塩基配列に基づき、アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の5’末端あるいは3’末端を含み、その前後夫々約15塩基のオリゴヌクレオチド(計30塩基のオリゴヌクレオチド、3’末端側は相補鎖)を合成し、これをプライマーとする。この合成プライマー中にNdeI部位を組み込んでおき、PCRで増幅した産物を、NdeIを作用させて消化することにより、コーディング領域が得られるようにしておく。すなわち、上記で得られかつ、純化された組み換え体プラスミドDNAを鋳型とし、合成プライマーを用いてPCRを行い、得られた産物をNdeIで消化すれば、アシルCoAオキシダーゼをコードする領域のDNAを得ることができる。
Since the recombinant DNA containing the acyl CoA oxidase gene obtained as described above does not have a promoter for high expression in Escherichia coli, the transformant strain containing the recombinant DNA has low acyl CoA oxidase productivity. Therefore, an acyl CoA oxidase high-producing strain is obtained by the following operation.
First, based on the base sequence obtained by the above operation, the acyl CoA oxidase gene includes the 5 ′ end or 3 ′ end, and about 15 base oligonucleotides before and after that (a total of 30 base oligonucleotides, 3 ′ end side). Is a complementary strand) and this is used as a primer. An NdeI site is incorporated into this synthetic primer, and a product amplified by PCR is digested by allowing NdeI to act so that a coding region can be obtained. That is, PCR is performed using the purified recombinant plasmid DNA obtained above and a synthetic primer as a template, and the resulting product is digested with NdeI to obtain the DNA of the region encoding acyl CoA oxidase. be able to.

得られたDNAを、大腸菌ラクトースオペロン等に由来するプロモーター、オペレーター及びリボゾーム結合部位等の発現領域を含むDNA配列(The Operon,p.227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980を参照)を保有するベクターDNAに挿入する。用いられるベクターDNAは、如何なるものでもよく、例えば、プラスミドDNA若しくはバクテリオファージDNA等でもよい。具体的には、特開平08−205861号公報記載のpBR系ベクターであるpUTE500K’あるいはこれをpUC系に改良した実施例の項目(5)に示されるpUTE300K’等を用いることができる。得られた組み換え体DNAを用いて、例えば大腸菌K−12、好ましくは大腸菌JM109(東洋紡社製)、DH5α(宝酒造社製)等を形質転換又はそれらに形質導入して夫々の菌株を得る。   The obtained DNA is a vector DNA having a DNA sequence (see The Operan, p. 227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980) containing expression regions such as a promoter, an operator and a ribosome binding site derived from E. coli lactose operon. Insert into. The vector DNA used may be any, for example, plasmid DNA or bacteriophage DNA. Specifically, pUTE500K ', which is a pBR vector described in JP-A-08-205861, or pUTE300K' shown in item (5) of the embodiment obtained by improving this to a pUC system can be used. Using the obtained recombinant DNA, for example, Escherichia coli K-12, preferably Escherichia coli JM109 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), DH5α (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and the like are transformed or transduced to obtain respective strains.

上記のようにして得られたアシルCoAオキシダーゼ生産能を有する形質転換体又は形質導入体、例えば、エッシェリシア属に属する菌株を用いてアシルCoAオキシダーゼを生産するには、下記のようにして行うことができる。上記微生物を培養するには、通常の固体培養法で培養してもよいが、なるべく液体培養法を採用して培養するのが好ましい。
また、上記微生物を培養する培地としては、例えば、酵母エキス、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカーあるいは大豆もしくは小麦麹の浸出液等、1種以上の窒素源に、リン酸2水素カリウム,リン酸水素2カリウム、硫酸マグネシウム、塩化第2鉄、硫酸第2鉄あるいは硫酸マンガン等の無機塩類の1種以上を添加し、更に必要により糖質原料、ビタミン等を適宜添加したものが用いられる。
なお、培地の初発pHは、例えば、7〜9に調整するのが適当である。また培養は、例えば、30〜42℃、好ましくは37℃前後で6〜24時間、通気撹拌深部培養、振とう培養、静置培養等により実施するのが好ましい。培養終了後、該培養物よりアシルCoAオキシダーゼを採取するには、通常の酵素採取手段を用いることができる。
In order to produce acyl CoA oxidase using the transformant or transductant having the ability to produce acyl CoA oxidase obtained as described above, for example, a strain belonging to the genus Escherichia, it can be carried out as follows. it can. In order to culture the microorganism, it may be cultured by a normal solid culture method, but it is preferable to employ a liquid culture method as much as possible.
Examples of the culture medium for culturing the microorganism include yeast extract, peptone, meat extract, corn steep liquor, soybean or wheat straw leachate, one or more nitrogen sources, potassium dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate One or more inorganic salts such as dipotassium, magnesium sulfate, ferric chloride, ferric sulfate or manganese sulfate are added, and further, saccharide raw materials, vitamins and the like are added as necessary.
In addition, it is appropriate to adjust the initial pH of the medium to 7 to 9, for example. The culture is preferably performed, for example, at 30 to 42 ° C., preferably around 37 ° C. for 6 to 24 hours, by aeration / agitation deep culture, shaking culture, stationary culture, or the like. In order to collect acyl CoA oxidase from the culture after completion of the culture, a normal enzyme collecting means can be used.

培養物から、例えば、濾過、遠心分離等の操作により菌体を分離し、洗菌する。この菌体からアシルCoAオキシダーゼを採取することが好ましい。この場合、菌体をそのまま用いることもできるが、超音波破砕機、フレンチプレス、ダイナミル等の種々の破壊手段を用いて菌体を破壊する方法、リゾチームの如き細胞壁溶解酵素を用いて菌体細胞壁を溶解する方法、トリトンX−100等の界面活性剤を用いて菌体から酵素を抽出する方法等により、菌体からアシルCoAオキシダーゼを採取するのが好ましい。
このようにして得られた粗酵素液からアシルCoAオキシダーゼを単離するには、通常の酵素精製に用いられる方法が使用できる。例えば、硫安塩析法、有機溶媒沈澱法、イオン交換クロマトグラフ法、ゲル濾過クロマトグラフ法、吸着クロマトグラフ法、電気泳動法等を適宜組み合わせて行うのが好ましい。
The cells are separated from the culture by, for example, filtration, centrifugation and the like, and washed. It is preferable to collect acyl CoA oxidase from the cells. In this case, the cells can be used as they are, but the cell walls using a cell wall lytic enzyme such as lysozyme, a method of destroying the cells using various disrupting means such as an ultrasonic crusher, a French press, or Dynamil. Acyl CoA oxidase is preferably collected from the cells by a method for dissolving the lysate, a method for extracting the enzyme from the cells using a surfactant such as Triton X-100, and the like.
In order to isolate acyl CoA oxidase from the crude enzyme solution thus obtained, a method commonly used for enzyme purification can be used. For example, an ammonium sulfate salting-out method, an organic solvent precipitation method, an ion exchange chromatography method, a gel filtration chromatography method, an adsorption chromatography method, an electrophoresis method or the like is preferably used in an appropriate combination.

得られたアシルCoAオキシダーゼの理化学的性質は、以下に示す通りである。
(1)作用:1モルのアシルCoA及び1モルの酸素から1モルのエノイルCoA及び1モルの過酸化水素を生成する。
(2)基質特異性:図1に示すとおり、種々の炭素数のアシルCoAに作用し、特に炭素数14のミリストイルCoAに最も良好に作用する。
(3)分子量:約82,800(アミノ酸配列より計算)。
本発明の「SH試薬」とは、SH基と反応する試薬をいい、チオール試薬、スルフヒドリル試薬ともいう。例えば、N−エチルマレイミド(NEM)等のマレイミド誘導体、ヨード酢酸、ヨード酢酸アミド、p−メルクリ安息香酸(PMB)、5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)(DTNB)等が挙げられる。
また、本発明の「SH試薬に対する安定性が優れた」とは、以下に述べる活性測定方法及び安定性測定方法に記載した反応条件下で、10mMのSH試薬の存在下、pH7.5において37℃、4時間処理した後の残存活性比が処理前の活性に対して40%以上、好ましくは60%以上残存していることをいう。SH試薬に対する安定性が優れたアシルCoAオキシダーゼは、SH試薬を共存させた酵素含有製品等の保存性が著しく向上するため、産業上極めて有用である。
The physicochemical properties of the obtained acyl CoA oxidase are as shown below.
(1) Action: 1 mol of enoyl CoA and 1 mol of hydrogen peroxide are produced from 1 mol of acyl CoA and 1 mol of oxygen.
(2) Substrate specificity: As shown in FIG. 1, it acts on acyl CoAs having various carbon numbers, and particularly works best on myristoyl CoA having 14 carbon atoms.
(3) Molecular weight: about 82,800 (calculated from amino acid sequence).
The “SH reagent” of the present invention refers to a reagent that reacts with an SH group, and is also referred to as a thiol reagent or a sulfhydryl reagent. For example, maleimide derivatives such as N-ethylmaleimide (NEM), iodoacetic acid, iodoacetamide, p-mercuribenzoic acid (PMB), 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) (DTNB) and the like can be mentioned. .
Further, “excellent stability to SH reagent” of the present invention means that the reaction conditions described in the activity measurement method and stability measurement method described below are 37 in the presence of 10 mM SH reagent at pH 7.5. It means that the residual activity ratio after 4 hours of treatment at 40 ° C. is 40% or more, preferably 60% or more of the activity before the treatment. An acyl CoA oxidase having excellent stability against an SH reagent is extremely useful in the industry because the storage stability of an enzyme-containing product in which the SH reagent coexists is significantly improved.

アシルCoAオキシダーゼの活性の測定方法及び安定性の測定方法は、種々の方法を用いることができ、一例として、以下に、本発明で用いるアシルCoAオキシダーゼ活性の測定方法及び安定性測定方法について説明する。
(アシルCoAオキシダーゼ活性の測定方法)
0.2M Tris−HCl緩衝液(pH7.5)0.9ml、0.1% パルミトイルCoA溶液 0.1ml、15mM Toos溶液 0.04ml、150U/mlぺルオキシダーゼ溶液 0.04ml、1.76% 4−アミノアンチピリン溶液 0.02mlの混合液を37℃で5分間インキュベートし、アシルCoAオキシダーゼサンプルを0.05ml添加、混合した。全容1.15mlを37℃で3分間反応させ、反応開始から3分間の、反応溶液の555nmにおける吸光度の変化を分光光度計を用いて測定した。酵素1Uは、上記測定条件下において、1分間あたり1μmolの過酸化水素を生成する酵素量とした。
(NEM安定性測定方法)
各種アシルCoAオキシダーゼを0.1mM FADを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)にて夫々約10U/mlの濃度とし、各酵素溶液に0.1mM FAD及び20mM NEMを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)を夫々等量添加し、NEMの濃度を10mMとした。本酵素液(約5U/ml)を37℃にて4時間放置した。保存前及び保存後のサンプルの酵素活性を測定し、残存活性比を求めることで安定性を評価した。
Various methods can be used as a method for measuring the activity of acyl CoA oxidase and a method for measuring stability. As an example, a method for measuring an acyl CoA oxidase activity and a method for measuring stability used in the present invention will be described below. .
(Method for measuring acyl CoA oxidase activity)
0.2 ml Tris-HCl buffer (pH 7.5) 0.9 ml, 0.1% palmitoyl CoA solution 0.1 ml, 15 mM Toos solution 0.04 ml, 150 U / ml peroxidase solution 0.04 ml, 1.76% 4-Aminoantipyrine solution 0.02 ml of the mixture was incubated at 37 ° C. for 5 minutes, and 0.05 ml of acyl CoA oxidase sample was added and mixed. A total volume of 1.15 ml was reacted at 37 ° C. for 3 minutes, and the change in absorbance at 555 nm of the reaction solution for 3 minutes from the start of the reaction was measured using a spectrophotometer. Enzyme 1U was defined as the amount of enzyme that produces 1 μmol of hydrogen peroxide per minute under the above measurement conditions.
(NEM stability measurement method)
Each acyl CoA oxidase is adjusted to a concentration of about 10 U / ml with 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1 mM FAD, and each enzyme solution contains 200 mM potassium phosphate containing 0.1 mM FAD and 20 mM NEM. An equal amount of a buffer solution (pH 7.5) was added to adjust the concentration of NEM to 10 mM. This enzyme solution (about 5 U / ml) was left at 37 ° C. for 4 hours. The stability of the sample was evaluated by measuring the enzyme activity of the sample before and after storage, and determining the residual activity ratio.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。     Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例
アシルCoAオキシダーゼ遺伝子のクローニング
(1)Corynebacterium sp.No.2−3−1染色体DNAの調製
Corynebacterium sp.No.2−3−1(FERM BP−6183)をLB寒天培地〔バクトトリプトン1%(W/V),酵母エキス0.5%(W/V),NaCl 0.5%(W/V)及び寒天1.4%(W/V)〕に接種し、37℃で培養した。培地表面に生育した菌体を集菌した。この菌体よりG NOME DNA Isolation Kit(フナコシ社)を用いて、染色体DNAを100μg得た。
Examples Cloning of acyl CoA oxidase gene (1) Corynebacterium sp. No. 2-3-1 Preparation of Chromosomal DNA Corynebacterium sp. No. 2-3-1 (FERM BP-6183) was added to LB agar medium [bacttripton 1% (W / V), yeast extract 0.5% (W / V), NaCl 0.5% (W / V) and Agar 1.4% (W / V)] and inoculated at 37 ° C. Bacteria grown on the surface of the medium were collected. From this bacterial cell, 100 μg of chromosomal DNA was obtained using GNOME DNA Isolation Kit (Funakoshi).

(2)アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の部分断片の取得1
次いで、日本DNAデータバンクの国際塩基配列データベースを用いて、各種アシルCoAオキシダーゼのアミノ酸配列の相同性検索を行い、相同性が高いアミノ酸配列部分を基に、コドンが縮重している箇所を混合塩基とした複数個のPCR用プライマーを作製した。実施例(1)で調製した染色体DNAを鋳型とし、Ex Taq DNA ポリメラーゼ(宝酒造社製)を用いてPCRを行った。PCR反応は、PCRマスターサイクラーグラジエント(エッペンドルフ社製)にて、熱変性94℃,2分、アニール58℃,30秒、伸長反応72℃,1分の条件下、30サイクル行った。結果としてセンスプライマーが5’−TTYGCNATGACNGARATHGGNCAYGG−3’ (26 mer,Aは、アデニン、Cは、シトシン、Gは、グアニン、Tは、チミン、Hは、アデニン又はシトシン又はチミン、Nは、アデニン又はシトシン又はグアニン又はチミン、Rは、アデニン又はグアニン、Yは、チミン又はシトシンを示す。対応するアミノ酸配列:Phe Ala Met Thr Glu Ile Gly His Gly)、アンチセンスプライマーが5’−TGYTGCATNARNACNGTRTTRTCNCCYTC−3’(29mer,対応するアミノ酸配列:Glu Gly Asp Asn Thr Val Leu Met GlnGln)であるとき、0.9kbp程度に相当する遺伝子断片が増幅された。
増幅したDNA断片を1%アガロースゲル電気泳動後のゲルより回収し、pT7Blue T Vector(宝酒造社製)に組み込み、組み換え体プラスミドを得た。該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。その結果、DNA断片(841bp)が、PCRのプライマー設計に用いたペプチドのアミノ酸配列を正しくコードする塩基配列を両端に有していた。また、決定した塩基配列から推定されるアミノ酸配列中には、既知のアシルCoAオキシダーゼの内部アミノ酸配列と高い相同性が認められた。従って、得られた増幅DNA断片は、本発明のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子の一部分(部分遺伝子)であることが判明した。
(2) Acquisition of partial fragment of acyl CoA oxidase gene 1
Next, using the international base sequence database of the Japan DNA Data Bank, the homology search of the amino acid sequences of various acyl CoA oxidases is performed, and the portions where the codons are degenerated are mixed based on the amino acid sequence portion having high homology. A plurality of PCR primers with bases were prepared. Using the chromosomal DNA prepared in Example (1) as a template, PCR was performed using Ex Taq DNA polymerase (Takara Shuzo). The PCR reaction was carried out for 30 cycles under the conditions of thermal denaturation 94 ° C., 2 minutes, annealing 58 ° C., 30 seconds, extension reaction 72 ° C., 1 minute using a PCR master cycler gradient (Eppendorf). As a result, the sense primer is 5′-TTYGCNATGACCNGARATHGGNCAYGG-3 ′ (26 mer, A is adenine, C is cytosine, G is guanine, T is thymine, H is adenine or cytosine or thymine, N is adenine or Cytosine or guanine or thymine, R represents adenine or guanine, Y represents thymine or cytosine, corresponding amino acid sequence: Phe Ala Met Thr Glu Ile Gly His Gly, antisense primer 5′-TGYTGCATNARNACNGTRTTTCTCTCTY 29mer, corresponding amino acid sequence: Glu Gly Asp Asn Thr Val Leu Met GlnGln), a gene fragment corresponding to about 0.9 kbp was amplified.
The amplified DNA fragment was recovered from the gel after 1% agarose gel electrophoresis and incorporated into pT7Blue T Vector (Takara Shuzo) to obtain a recombinant plasmid. The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). As a result, the DNA fragment (841 bp) had base sequences at both ends that correctly encoded the amino acid sequence of the peptide used for PCR primer design. Further, in the amino acid sequence deduced from the determined base sequence, high homology was recognized with the internal amino acid sequence of known acyl CoA oxidase. Therefore, it was found that the obtained amplified DNA fragment was a part (partial gene) of the acyl CoA oxidase gene of the present invention.

(3)Corynebacterium sp.No.2−3−1染色体DNAのサザンブロット解析
次いで、実施例(1)で調製した染色体DNA2μgを、制限酵素ClaIを用い、37℃で5時間消化した。得られた制限酵素消化DNAを0.7%アガロースゲル電気泳動に供した。泳動後、サザンブロット法により、ナイロン膜(Hybond−N+、アマシャムファルマシアバイオテック社製)にDNAを転写した。ハイブリダイゼーションのプローブとしては、実施例(2)で得られたプラスミド遺伝子を鋳型とし、実施例(2)で使用したプライマーを用いて、PCR Dig ラベリングミックス(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)存在下でPCR増幅させたものを使用した。PCRの反応条件等は、上記(2)と同様に行った。
上記のナイロン膜を2×SSC(0.3M NaCl、0.03M クエン酸ナトリウム;pH7.0)で洗浄後、DIGシステムを用い、ユーザーガイド(ロシュ・ダイアグノスティックス社製)に従い、ハイブリダイゼーションを行った。ハイブリダイゼーションを行った後のナイロン膜の洗浄は、0.1% SDS含有2×SSC(15mM NaCl、1.5mM クエン酸ナトリウム;pH7.0)で室温にて5分間、2回ののち、0.1% SDS含有0.1×SSCで68℃にて15分間、2回行った。
その結果、約4.5kbpの位置にハイブリダイズしたプローブに由来するシグナルが認められた。
(3) Corynebacterium sp. No. 2-3-1 Southern Blot Analysis of Chromosomal DNA Next, 2 μg of the chromosomal DNA prepared in Example (1) was digested with the restriction enzyme ClaI at 37 ° C. for 5 hours. The obtained restriction enzyme digested DNA was subjected to 0.7% agarose gel electrophoresis. After the electrophoresis, DNA was transferred to a nylon membrane (Hybond-N +, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) by Southern blotting. As a hybridization probe, PCR Dig labeling mix (manufactured by Roche Diagnostics) exists using the plasmid gene obtained in Example (2) as a template and the primers used in Example (2). The PCR amplified product below was used. PCR reaction conditions and the like were the same as in (2) above.
After washing the nylon membrane with 2 × SSC (0.3 M NaCl, 0.03 M sodium citrate; pH 7.0), hybridization was performed using the DIG system according to the user guide (Roche Diagnostics). Went. After the hybridization, the nylon membrane was washed with 2 × SSC containing 0.1% SDS (15 mM NaCl, 1.5 mM sodium citrate; pH 7.0) for 5 minutes at room temperature, twice, Performed twice with 0.1% SSC containing 1% SDS at 68 ° C. for 15 minutes.
As a result, a signal derived from the probe hybridized at a position of about 4.5 kbp was observed.

(4)アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の部分断片の取得2
上記の結果に基づき、ClaI消化した染色体DNA10μgを1.0%アガロースゲル電気泳動で分離し、約4.5kbpの大きさに相当する位置のアガロースゲルを切り出した。ゲルからGENE CLEAN II(フナコシ社製)によりDNA断片を抽出精製し、該DNA断片をT4 DNA Ligase(Roche社製)を用いてセルフライゲーションさせた。上記のライゲーション産物を鋳型とし、実施例(2)の部分遺伝子配列をもとに作製したセンスプライマー 5’−GGACCTGGATGTGTATGTCACGTTC−3’(25 mer)及びアンチセンスプライマー 5’−GGTGGCAATGCTGGCAACGTCCGAG−3’(25 mer)を用いてインバースPCRを行った。Ex Taq DNA ポリメラーゼ(宝酒造社製)を用い、熱変性94℃,30秒、アニール67℃,30秒、伸長反応72℃,7分の条件下、30サイクル行った。結果として増幅DNA(約3.5kbp)を得ることができた。
本増幅DNA断片1%アガロースゲル電気泳動後のゲルより回収し、pT7Blue T Vector(宝酒造社製)に組み込み、組み換え体プラスミドを得た。該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。決定した塩基配列から推定されるアミノ酸配列には、既知のアシルCoAオキシダーゼの内部アミノ酸配列と高い相同性が認められ、終止コドンであるTAGが含まれていることがわかった。
(4) Acquisition of partial fragment of acyl CoA oxidase gene 2
Based on the above results, 10 μg of ClaI-digested chromosomal DNA was separated by 1.0% agarose gel electrophoresis, and an agarose gel at a position corresponding to a size of about 4.5 kbp was cut out. A DNA fragment was extracted and purified from the gel by GENE CLEAN II (Funakoshi), and the DNA fragment was self-ligated using T4 DNA Ligase (Roche). Sense primer 5′-GGACCTGGATGGTTAGTTCACGTTC-3 ′ (25 mer) and antisense primer 5′-GGTGGCAATGCTGGCAACGTCCGAG-3 ′ (25 mer) prepared based on the partial gene sequence of Example (2) using the above ligation product as a template ) Was used to perform inverse PCR. Using Ex Taq DNA polymerase (Takara Shuzo), 30 cycles were performed under conditions of heat denaturation 94 ° C., 30 seconds, annealing 67 ° C., 30 seconds, extension reaction 72 ° C., 7 minutes. As a result, amplified DNA (about 3.5 kbp) could be obtained.
This amplified DNA fragment was recovered from the gel after 1% agarose gel electrophoresis and incorporated into pT7Blue T Vector (Takara Shuzo) to obtain a recombinant plasmid. The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). The amino acid sequence deduced from the determined base sequence was found to have high homology with the internal amino acid sequence of known acyl CoA oxidase, and it was found that TAG as a stop codon was included.

(5)全長アシルCoAオキシダーゼ遺伝子のクローニング及びアシルCoAオキシダーゼ生産株の取得
先ず、上記の操作で得られた塩基配列に基づき、アシルCoAオキシダーゼ遺伝子の5’末端あるいは3’末端を含むオリゴヌクレオチド(計30塩基のオリゴヌクレオチド、3’末端側は相補鎖)を設計した。このプライマー中にNdeI部位を組み込んでおき、PCRで増幅した産物を、NdeIを作用させて消化することにより、コーディング領域が得られるようにしておいた。すなわち、センスプライマーとして5’−ATCGGTCTCGTCACATATGCCGGTGAGATG−3’(30 mer)、アンチセンスプライマーとして5’−GGCCTGTCAACGGACATATGCTAACGGGCT−3’(30 mer)を合成した。実施例(1)で調製した染色体遺伝子を鋳型とし、合成プライマー及びKOD Plus ポリメラーゼ(東洋紡社製)を用い、熱変性94℃,15秒、アニール56℃,30秒、伸長反応68℃,4分の条件下、30サイクル行った。結果として増幅DNA(約2.3kbp)が得られ、これをNdeIで消化して、アシルCoAオキシダーゼをコードする領域のDNAを得ることができた。
得られたDNAを、大腸菌ラクトースオペロン等に由来するプロモーター、オペレーター及びリボゾーム結合部位等の発現領域を含むDNA配列(The Operon, p.227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980を参照)を保有するpBR系ベクターpUTE500K’(特開平08−205861公報記載)をpUC系に改良したpUTE300K’のNdeI部位に挿入し、組み換え体プラスミドDNA pACO−C3002Lを得た。D.M.Morrisonの方法(Methods in Enzymology,68,p.326−331,1979)に従い、組み換え体プラスミドDNA pACO−C3002Lを用いて大腸菌(E.coli)JM109(東洋紡社製)を形質転換し、形質転換株、大腸菌(E.coli)JM109(pACO−C3002L)を得た。菌体よりQIAGEN tip−100(キアゲン社製)を用いて組み換え体プラスミドpACO−C3002Lを抽出して精製し、組み換え体プラスミドを100μg得た。
該プラスミド中の挿入DNAの塩基配列を、マルチキャピラリーDNA解析システムCEQ2000(ベックマン・コールター社製)を用いて決定した。染色体DNAを鋳型とした複数ロットのPCRを行うことにより、errorが入っていないことを確認した。決定したアシルCoAオキシダーゼ遺伝子の塩基配列を配列番号2に、また、該DNA配列から翻訳されるポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号1に夫々示した。pACO−C3002Lに挿入されているアシルCoAオキシダーゼ遺伝子のORFは、2271 bp、757アミノ酸からなっていることが判明した。なお、pACO−C3002Lは、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターにFERM BP−8428として寄託されている。
得られた大腸菌(E.coli)JM109(pACO−C3002L)を、LB−IPTG−amp培地〔バクトトリプトン1%(W/V),酵母エキス0.5%(W/V), NaCl 0.5%(W/V),イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(1mM)及びアンピシリン(50μg/ml)〕にて10時間振とう培養した後、アシルCoAオキシダーゼ活性を測定したところ、0.02U/mlであった。
(5) Cloning of full-length acyl CoA oxidase gene and acquisition of acyl CoA oxidase producing strain First, based on the base sequence obtained by the above operation, an oligonucleotide containing the 5 'end or 3' end of the acyl CoA oxidase gene (total A 30-base oligonucleotide and a complementary strand on the 3 ′ end side were designed. An NdeI site was incorporated into this primer, and the product amplified by PCR was digested with NdeI to obtain a coding region. That is, 5′-ATCGGTCTCGTCACATATGCCGGGTGAGATG-3 ′ (30 mer) was synthesized as a sense primer, and 5′-GGCCGTCAACGGACATATGCTAACGGGCT-3 ′ (30 mer) was synthesized as an antisense primer. Using the chromosomal gene prepared in Example (1) as a template, using a synthetic primer and KOD Plus polymerase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), heat denaturation 94 ° C., 15 seconds, annealing 56 ° C., 30 seconds, extension reaction 68 ° C., 4 minutes 30 cycles were performed under the conditions of As a result, amplified DNA (about 2.3 kbp) was obtained, and this was digested with NdeI to obtain DNA in a region encoding acyl CoA oxidase.
The pBR system possessing a DNA sequence (see The Operan, p. 227, Cold Spring Harbor Laboratory, 1980) containing an expression region such as a promoter, an operator, and a ribosome binding site derived from the E. coli lactose operon. The vector pUTE500K ′ (described in JP-A-08-205861) was inserted into the NdeI site of pUTE300K ′ modified to the pUC system to obtain a recombinant plasmid DNA pACO-C3002L. D. M.M. According to the method of Morrison (Methods in Enzymology, 68, p. 326-331, 1979), E. coli JM109 (Toyobo Co., Ltd.) was transformed with the recombinant plasmid DNA pACO-C3002L, and the transformed strain E. coli JM109 (pACO-C3002L) was obtained. The recombinant plasmid pACO-C3002L was extracted from the cells using QIAGEN tip-100 (Qiagen) and purified to obtain 100 μg of the recombinant plasmid.
The base sequence of the inserted DNA in the plasmid was determined using a multicapillary DNA analysis system CEQ2000 (manufactured by Beckman Coulter). By carrying out PCR of multiple lots using chromosomal DNA as a template, it was confirmed that no error was contained. The determined nucleotide sequence of the acyl CoA oxidase gene is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence of the polypeptide translated from the DNA sequence is shown in SEQ ID NO: 1, respectively. It was found that the ORF of the acyl CoA oxidase gene inserted in pACO-C3002L consists of 2271 bp and 757 amino acids. Note that pACO-C3002L is deposited as FERM BP-8428 at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
The obtained E. coli JM109 (pACO-C3002L) was mixed with LB-IPTG-amp medium [Bactotryptone 1% (W / V), Yeast extract 0.5% (W / V), NaCl 0. 5% (W / V), isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (1 mM) and ampicillin (50 μg / ml)] after shaking culture for 10 hours, the acyl CoA oxidase activity was measured. 0.02 U / ml.

(6)アシルCoAオキシダーゼの製造法
大腸菌(E.coli)JM109(pACO−C3002L)を実施例(5)の方法にて50mlの培地で培養し、アシルCoAオキシダーゼを生産させた。本培養液から、特公昭58−40466号公報記載の方法により、精製アシルCoAオキシダーゼ溶液を得た。
(6) Method for producing acyl CoA oxidase E. coli JM109 (pACO-C3002L) was cultured in 50 ml of medium by the method of Example (5) to produce acyl CoA oxidase. A purified acyl-CoA oxidase solution was obtained from the main culture solution by the method described in Japanese Patent Publication No. 58-40466.

(7)アシルCoAオキシダーゼのNEMに対する安定性の評価
実施例(6)にて調製した組み換えアシルCoAオキシダーゼ及び市販の精製Arthrobacter sp.由来アシルCoAオキシダーゼ(Sigma社)を夫々0.1mM FADを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)にて約10U/mlの濃度とし、各酵素溶液に0.1mM FAD及び20mM NEMを含む200mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)を夫々等量添加し、NEMの濃度を10mMとした。本酵素液(約5U/ml)を37℃にて放置し、保存前と保存後のサンプルの酵素活性を測定して残存活性比を求めることで安定性を評価した。図2に示したとおり、Corynebacterium sp. No.2−3−1由来アシルCoAオキシダーゼは、市販の精製Arthrobacter sp.由来アシルCoAオキシダーゼよりNEM共存下での安定性が高く、4時間放置後も約65%の残存活性が認められた。
(7) Evaluation of stability of acyl CoA oxidase to NEM Recombinant acyl CoA oxidase prepared in Example (6) and commercially available purified Arthrobacter sp. The derived acyl CoA oxidase (Sigma) was adjusted to a concentration of about 10 U / ml with 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1 mM FAD, and each enzyme solution contained 0.1 mM FAD and 20 mM NEM. An equal amount of 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) was added to adjust the concentration of NEM to 10 mM. The enzyme solution (about 5 U / ml) was allowed to stand at 37 ° C., and the enzyme activity of the sample before and after storage was measured to determine the residual activity ratio, thereby evaluating the stability. As shown in FIG. 2, Corynebacterium sp. No. 2-3-1-derived acyl-CoA oxidase is commercially available purified Arthrobacter sp. The stability in the presence of NEM was higher than that of the derived acyl-CoA oxidase, and a residual activity of about 65% was observed even after standing for 4 hours.

SH試薬共存下において安定性の優れた、本発明アシルCoAオキシダーゼは、診断用酵素等として測定用キットに有利に利用でき、産業上有用である。   The acyl CoA oxidase of the present invention, which is excellent in stability in the presence of an SH reagent, can be advantageously used in a measurement kit as a diagnostic enzyme or the like and is industrially useful.

本発明アシルCoAオキシダーゼの基質特異性を示す図。The figure which shows the substrate specificity of this invention acyl-CoA oxidase. 本発明アシルCoAオキシダーゼのNEMに対する安定性を示す図。The figure which shows the stability with respect to NEM of this invention acyl CoA oxidase.

Claims (8)

10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で40%以上の残存活性を示すことを特徴とするアシルCoAオキシダーゼ。 An acyl CoA oxidase which exhibits a residual activity of 40% or more after treatment at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent. 10mMのSH試薬存在下、pH7.5において37℃,4時間の処理で60%以上の残存活性を示すことを特徴とするアシルCoAオキシダーゼ。 An acyl CoA oxidase which exhibits a residual activity of 60% or more after treatment at 37 ° C. for 4 hours at pH 7.5 in the presence of 10 mM SH reagent. 以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼ。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数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からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質
The acyl CoA oxidase of the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity Protein
以下の(a)又は(b)のアシルCoAオキシダーゼをコードする遺伝子。
(a)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)アミノ酸配列(a)において1若しくは数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からなり、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質
The gene which codes the acyl CoA oxidase of the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (b) an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence (a), and having an acyl CoA oxidase activity Protein
以下の(a)又は(b)のDNAからなるアシルCoAオキシダーゼ遺伝子。
(a)配列番号2に示される塩基配列からなるDNA
(b)(a)の塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつアシルCoAオキシダーゼ活性を有するタンパク質をコードするDNA
An acyl CoA oxidase gene comprising the following DNA (a) or (b):
(A) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2
(B) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to DNA consisting of the base sequence of (a) and encodes a protein having acyl CoA oxidase activity
請求項4又は5記載のアシルCoAオキシダーゼ遺伝子をベクターDNAに挿入したことを特徴とする組み換え体DNA。 A recombinant DNA, wherein the acyl CoA oxidase gene according to claim 4 or 5 is inserted into a vector DNA. 請求項6記載の組み換え体DNAを含む形質転換体又は形質導入体。 A transformant or transductant comprising the recombinant DNA according to claim 6. 請求項7記載の形質転換体又は形質導入体を培地に培養し、培養物からアシルCoAオキシダーゼを採取することを特徴とするアシルCoAオキシダーゼの製造法。
A method for producing an acyl CoA oxidase, comprising culturing the transformant or transductant according to claim 7 in a medium and collecting acyl CoA oxidase from the culture.
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