JP2005185138A - Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme - Google Patents

Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme Download PDF

Info

Publication number
JP2005185138A
JP2005185138A JP2003428976A JP2003428976A JP2005185138A JP 2005185138 A JP2005185138 A JP 2005185138A JP 2003428976 A JP2003428976 A JP 2003428976A JP 2003428976 A JP2003428976 A JP 2003428976A JP 2005185138 A JP2005185138 A JP 2005185138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
expression vector
coli
seq
nucleic acid
fdh
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003428976A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Yamaguchi
昌樹 山口
Satoshi Ozawa
智 小沢
Junichiro Arai
潤一郎 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Toyama University
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Toyama University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd, Toyama University filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2003428976A priority Critical patent/JP2005185138A/en
Publication of JP2005185138A publication Critical patent/JP2005185138A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method which is useful for the industrial production of a formaldehyde dehydrogenation enzyme (EC. 1.2.1.1). <P>SOLUTION: This production method comprises transforming Escherichia coli with a recombinant plasmid vector integrated with a gene encoding the formaldehyde dehydrogenation enzyme (EC. 1.2.1.1), culturing the transformed Escherichia coli under proper conditions, and then recovering the expressed formaldehyde dehydrogenation enzyme. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、遺伝子組換え技術を利用したホルムアルデヒド脱水素酵素の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing formaldehyde dehydrogenase using gene recombination technology.

ホルムアルデヒドは、シックハウス症候群等の慢性的なアレルギー症状を引き起こす原因物質の1つである。ホルムアルデヒド脱水素酵素(以下、FDHと称する)は、ホルムアルデヒドを分解・除去するための手段として、空気の浄化など、環境技術の分野における応用が期待されている。   Formaldehyde is one of the causative substances that cause chronic allergic symptoms such as sick house syndrome. Formaldehyde dehydrogenase (hereinafter referred to as FDH) is expected to be applied in the field of environmental technology such as air purification as a means for decomposing and removing formaldehyde.

なかでも、IUBMB命名法に基づいてEC 1.2.1.1と称されるFDHは、ギ酸やメタノール等の揮発性の臭気物質を分解産物として生じない点で特に有用である。この酵素は、NAD+を補酵素とするグルタチオン依存性のFDHである。この酵素は、ホルムアルデヒドがグルタチオンに抱合されて不揮発性のS−ホルミルグルタチオンが生じる反応を触媒する(反応式1)。
反応式1:
HCHO+グルタチオン+NAD+ → S−ホルミルグルタチオン+NADH+H+
Among them, FDH called EC 1.2.1.1.1 based on the IUBMB nomenclature is particularly useful in that volatile odorous substances such as formic acid and methanol are not generated as decomposition products. This enzyme is glutathione-dependent FDH with NAD + as a coenzyme. This enzyme catalyzes a reaction in which formaldehyde is conjugated to glutathione to produce nonvolatile S-formylglutathione (Scheme 1).
Reaction formula 1:
HCHO + glutathione + NAD + → S-formyl glutathione + NADH + H +

このFDH(EC 1.2.1.1)のアミノ酸配列およびそれをコードする遺伝子の塩基配列は公知である(GenBank Accesslon number:D38504)。   The amino acid sequence of this FDH (EC 1.2.1.1) and the base sequence of the gene encoding it are known (GenBank Accesslon number: D38504).

本発明は、IUBMB命名法に基づいてEC 1.2.1.1と称されるFDH(以下「本発明のFDH」とする)の製造方法に関する。従来、FDHの入手には、本酵素を大量に発現する微生物あるいは細胞を探索・同定し、これを大量培養した後、本酵素を単離・精製するという煩雑な工程を要し、生産に時間とコストがかかっていた。   The present invention relates to a method for producing an FDH referred to as EC 1.2.1 (hereinafter referred to as “the FDH of the present invention”) based on the IUBMB nomenclature. Conventionally, obtaining FDH requires a complicated process of searching for and identifying microorganisms or cells that express the enzyme in large quantities, culturing them in large quantities, and then isolating and purifying the enzyme. And it was costly.

したがって、本発明は、本発明のFDHをより大量に且つより安価に生産することが可能な、工業的に有用な製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an industrially useful production method capable of producing the FDH of the present invention in a larger amount and at a lower cost.

本発明は、
(1)配列番号2のアミノ酸配列を有するホルムアルデヒド脱水素酵素の製造方法であって、
配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を、該核酸を発現することが可能なベクターに組み込んで発現ベクターを得、
該発現ベクターで大腸菌を形質転換して大腸菌の形質転換体を得、
該大腸菌の形質転換体を、該核酸の発現に適当な条件下で培養し、
発現したホルムアルデヒド脱水素酵素を、該大腸菌の形質転換体またはその培養液から単離することを含む、製造方法;
(2)前記配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を発現することが可能なベクターが、プラスミドpQE30である、上記(1)の製造方法;
(3)前記発現ベクターにおいて、配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸が、互いに異なる2つの制限酵素部位の間に組み込まれている、上記(1)または(2)の製造方法;
(4)前記互いに異なる2つの制限酵素部位の一方がBamHIであり、他方がSphI、SacI、KpnI、SmaI、XmaI、SalI、Pstl、HindllIからなる群から選択される、上記(1)、(2)または(3)の製造方法;
(5)大腸菌においてホルムアルデヒド脱水素酵素を発現することが可能な、配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を組み込んだ発現ベクター;
(6)前記発現ベクターが、配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を組み込んだプラスミドpQE30である、上記(5)の発現ベクター;
(7)互いに異なる2つの制限酵素部位の間に配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を組み込んだ、上記(5)または(6)の発現ベクター;
(8)前記互いに異なる2つの制限酵素部位の一方がBamHIであり、他方がSphI、SacI、KpnI、SmaI、XmaI、Sa1I、PstI、HindIIIからなる群から選択される、上記(5)、(6)または(7)の発現ベクター;
(9)上記(5)〜(7)のいずれかの発現ベクターで形質転換された大腸菌の形質転換体;
(10)上記(1)〜(4)のいずれかの製造方法によって製造される、配列番号2のアミノ酸配列を有するホルムアルデヒド脱水素酵素
を提供する。
The present invention
(1) A method for producing formaldehyde dehydrogenase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
A nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated into a vector capable of expressing the nucleic acid to obtain an expression vector,
E. coli is transformed with the expression vector to obtain a transformant of E. coli,
Culturing the E. coli transformant under conditions suitable for expression of the nucleic acid;
Isolating the expressed formaldehyde dehydrogenase from the transformant of E. coli or a culture solution thereof;
(2) The production method of (1) above, wherein the vector capable of expressing a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is plasmid pQE30;
(3) The production method of (1) or (2) above, wherein in the expression vector, the nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated between two different restriction enzyme sites;
(4) One of the two different restriction enzyme sites is BamHI, and the other is selected from the group consisting of SphI, SacI, KpnI, SmaI, XmaI, SalI, Pstl, HindllI, (1), (2 ) Or (3) production method;
(5) an expression vector incorporating a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, capable of expressing formaldehyde dehydrogenase in E. coli;
(6) The expression vector according to (5), wherein the expression vector is a plasmid pQE30 into which a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 has been incorporated;
(7) The expression vector of (5) or (6) above, wherein a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated between two different restriction enzyme sites;
(8) One of the two different restriction enzyme sites is BamHI, and the other is selected from the group consisting of SphI, SacI, KpnI, SmaI, XmaI, Sa1I, PstI, HindIII, (5), (6 ) Or (7) expression vector;
(9) A transformant of E. coli transformed with the expression vector of any one of (5) to (7) above;
(10) A formaldehyde dehydrogenase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 produced by the production method of any one of (1) to (4) above is provided.

本発明の製造方法によれば、ホルムアルデヒド脱水素酵素を大量且つ低コストで製造することができる。   According to the production method of the present invention, a large amount of formaldehyde dehydrogenase can be produced at a low cost.

本発明のFDHの製造方法は、遺伝子組換え技術を利用したものである。本発明のFDHをコードする遺伝子の単離、およびこの遺伝子を含む発現ベクターの作製、該発現ベクターで形質転換された宿主細胞の作製、並びに該宿主細胞の培養等は、当分野における常套的手段、例えば、モレキュラー・クローニング(コールドスプリングハーバー出版社、1989年)に記載されているような方法に準じて行うことができる。   The method for producing FDH of the present invention utilizes a gene recombination technique. Isolation of the gene encoding the FDH of the present invention, preparation of an expression vector containing the gene, preparation of a host cell transformed with the expression vector, culture of the host cell, etc. are conventional means in the art. For example, it can be performed according to a method described in Molecular Cloning (Cold Spring Harbor Publishing Co., 1989).

本発明のFDHは大腸菌由来の酵素である。したがって、本酵素の遺伝子情報を担うDNAは、大腸菌から抽出されたゲノムDNAより入手することができる。例えば、JM109株等の大腸菌を培養し、集菌した後、プロテアーゼ処理し、エタノール沈殿法によって大腸菌のゲノムDNAを抽出する。   The FDH of the present invention is an enzyme derived from E. coli. Therefore, the DNA carrying the genetic information of this enzyme can be obtained from genomic DNA extracted from E. coli. For example, E. coli such as JM109 strain is cultured and collected, then treated with protease, and genomic DNA of E. coli is extracted by ethanol precipitation.

次いで、抽出された大腸菌ゲノムDNAをテンブレートとしてPCR反応を行い、本発明のFDHをコードする遺伝子を増幅させる。PCR反応に用いるプライマーは、本発明FDHの遺伝子情報(GenBank D38504)に基づいて、オープンリーディングフレーム(配列番号1のヌクレオチド)を増幅させるよう設計する。さらに、フォワード側とリバース側のプライマーには、増幅された断片の両端に特定の制限酵素部位が生じるよう適当なヌクレオチドを付加する。好ましくは、断片の両端に互いに異なる制限酵素部位が生じるよう、両プライマーに適当なヌクレオチドをそれぞれ付加し、断片をベクターに挿入する際に一定の向きで組み込まれるようにする。当業者は、慣用の試薬および反応条件を用いてPCR反応を行い、本発明のFDHをコードする遺伝子を増幅させることができる。   Next, a PCR reaction is performed using the extracted E. coli genomic DNA as a template to amplify the gene encoding the FDH of the present invention. The primer used for the PCR reaction is designed to amplify the open reading frame (nucleotide of SEQ ID NO: 1) based on the gene information (GenBank D38504) of the FDH of the present invention. Furthermore, appropriate nucleotides are added to the forward and reverse primers so that specific restriction enzyme sites are generated at both ends of the amplified fragment. Preferably, appropriate nucleotides are added to both primers so that different restriction enzyme sites are generated at both ends of the fragment so that the fragment is incorporated in a certain orientation when inserted into the vector. One skilled in the art can amplify the gene encoding the FDH of the present invention by performing a PCR reaction using conventional reagents and reaction conditions.

本発明のFDHをコードする遺伝子を発現することが可能なベクターは、大腸菌での発現に適したものであれば特に限定されない。本発明において、「ベクター」とは、宿主に異種のDNAを運搬するために用いられるDNAを意味する。例えば、pET(東洋紡社製)、pGEX(アマシャム社製)、pBAD(インビトロジェン社製)、pHAT(クロンテック社製)、pQE(キアゲン社製)等、当分野で慣用のプラスミドベクターが挙げられる。pQEは6個のヒスチジンを目的タンパク質に融合して発現させることが可能であり、タンパク質の発現後、このタグを利用したタンパク質精製を容易に行うことができるので、特に好ましい。   The vector capable of expressing the gene encoding the FDH of the present invention is not particularly limited as long as it is suitable for expression in E. coli. In the present invention, “vector” means DNA used to transport heterologous DNA to a host. For example, pET (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), pGEX (manufactured by Amersham), pBAD (manufactured by Invitrogen), pHAT (manufactured by Clontech), pQE (manufactured by Qiagen), etc. include plasmid vectors commonly used in the art. pQE is particularly preferable because it can be expressed by fusing six histidines to a target protein, and protein purification using this tag can be easily performed after protein expression.

本発明のFDHをコードする遺伝子のベクターヘの組込みは、慣用の方法に従って行うことができる。FDHをコードする遺伝子およびベクターを、それぞれ制限酵素を用いて切断し、適当な条件下でインキュベーションしてライゲーションさせる。本発明では特に、本発明のFDHをコードする遺伝子が、宿主における発現が可能なように組み込まれたベクターを「発現ベクター」と呼ぶ。   Integration of the gene encoding the FDH of the present invention into a vector can be carried out according to a conventional method. The gene and vector encoding FDH are each cleaved with a restriction enzyme and incubated under appropriate conditions for ligation. In the present invention, in particular, a vector in which a gene encoding the FDH of the present invention is incorporated so as to allow expression in a host is referred to as an “expression vector”.

上記ライゲーションにより得られた発現ベクターを、コンピテントセル法、エレクトロポレーション等、慣用の形質転換法を用いて大腸菌に形質導入し、本発明のFDHを発現し得る大腸菌の形質転換体を得る。このようにして得られた形質転換体は、この形質転換体の生育に適し且つ本発明のFDHの発現に適した条件下で培養した後、集菌する。集菌した菌体は、超音波または凍結融解により細胞を破砕するか、またはリゾチームなどの酵素や適当な試薬等により溶菌した後、これを遠心分離することによって所望のFDHタンパク質を含む上清を得る。さらに、この遠心上清を、市販のイオン交換樹脂、アフイニテイー樹脂、金属キレートカラム等を用いた慣用の精製手段に付すことにより、精製された本発明のFDHタンパク質を得ることができる。   The expression vector obtained by the ligation is transduced into Escherichia coli using a conventional transformation method such as competent cell method or electroporation to obtain an E. coli transformant capable of expressing the FDH of the present invention. The transformant thus obtained is cultured after being cultured under conditions suitable for growth of the transformant and for expression of the FDH of the present invention. The collected cells are disrupted by sonication or freeze-thawing, or lysed with an enzyme such as lysozyme or an appropriate reagent, and then centrifuged to obtain a supernatant containing the desired FDH protein. obtain. Furthermore, the purified FDH protein of the present invention can be obtained by subjecting the centrifugal supernatant to a conventional purification means using a commercially available ion exchange resin, affinity resin, metal chelate column or the like.

本発明を、以下の実施例によって具体的に説明する。   The present invention is specifically illustrated by the following examples.

本発明FDH遺伝子の単離
1−1.大腸菌ゲノムDNAの抽出
大腸菌(JM109株)を、LB培地1.5mL中、37℃にて一晩振とう培養した。培養後、培養液を5000×g、10分間の遠心分離により集菌し、DNeasy Tissue Kit(キアゲン社)を用いて大腸菌ゲノムDNAを抽出した。すなわち、菌体ペレツトをバッファーATL(キットに添付)180μLに再懸濁し、プロテイナーゼK(キットに添付)20μLを添加後、攪拌し、55℃にて1時間インキュベーションした。バッファーAL(キットに添付)200μLを添加後、攪拌し、70℃で10分間さらにインキュベーションした。次いで、エタノール(99.5%)200μLを添加して攪拌したのち、これを2mL容コレクションチューブにセットしたDNeasyミニカラム(キットに添付)に移し、6000×gで1分間遠心した。DNeasyミニカラムを新たな2mL容コレクションチューブに移して、バッファーAW(キットに添付)500μLを添加後、6000×gで1分間遠心した。さらに、DNeasyミニカラムを新たな2mL容コレクションチューブに移し、バッファーAW2500μLを添加後、6000×gで3分間遠心した。さらに、DNeasyミニカラムを新たな1.5mL容コレクションチューブに移して、バッファーAE(キットに添付)200μLをカラム内のメンブレンに直接添加し、室温で1分間インキュベーションした。これを6000×gで1分間遠心し、DNAを溶出した。この操作でおよそ4μg(20μg/mL)の大腸菌ゲノムDNAを回収することができた。
1. Isolation of FDH gene of the present invention 1-1. Extraction of E. coli genomic DNA E. coli (JM109 strain) was cultured with shaking overnight at 37 ° C in 1.5 mL of LB medium. After culturing, the culture solution was collected by centrifugation at 5000 × g for 10 minutes, and E. coli genomic DNA was extracted using DNeasy Tissue Kit (Qiagen). That is, the bacterial pellet was resuspended in 180 μL of buffer ATL (attached to the kit), 20 μL of proteinase K (attached to the kit) was added, stirred, and incubated at 55 ° C. for 1 hour. After adding 200 μL of buffer AL (attached to the kit), the mixture was stirred and further incubated at 70 ° C. for 10 minutes. Next, after adding 200 μL of ethanol (99.5%) and stirring, this was transferred to a DNeasy mini column (attached to the kit) set in a 2 mL collection tube and centrifuged at 6000 × g for 1 minute. The DNeasy mini column was transferred to a new 2 mL collection tube, 500 μL of buffer AW (attached to the kit) was added, and centrifuged at 6000 × g for 1 minute. Furthermore, the DNeasy mini column was transferred to a new 2 mL collection tube, and 2500 μL of buffer AW was added, followed by centrifugation at 6000 × g for 3 minutes. Further, the DNeasy mini column was transferred to a new 1.5 mL collection tube, 200 μL of buffer AE (attached to the kit) was directly added to the membrane in the column, and incubated at room temperature for 1 minute. This was centrifuged at 6000 × g for 1 minute to elute the DNA. By this operation, approximately 4 μg (20 μg / mL) of E. coli genomic DNA could be recovered.

1−2.PCRによるFDH遺伝子の増幅
上記で得られた大腸菌ゲノムDNAをテンプレートとしてPCR反応を行った。PCRにはExTaq Polymerase(宝酒造社製)を用いた。FDH遺伝子を増幅させるためのフォワードプライマーおよびリバースプライマーを以下のように設計した。即ち、大腸菌FDH遺伝子配列(GenBnak D38504)のオープンリーディングフレームの全長(配列番号1)を増幅し、フオワード側にはBamHI制限酵素部位を、リバース側にはHindIII制限酵素部位を付加するようプライマーを設計した。両プライマーの配列は以下のとおりである。プライマーの合成は、SIGMA Genosys社にて行った。
プライマー配列
フオワードプライマー:5'−cgggatccatgaaatcacgtgctgc−3'(配列番号3)
リバースプライマー :5'−cgaagctttcagtaagcaattacgg−3'(配列番号4)
1-2. Amplification of FDH gene by PCR PCR reaction was carried out using E. coli genomic DNA obtained above as a template. ExTaq Polymerase (Takara Shuzo) was used for PCR. A forward primer and a reverse primer for amplifying the FDH gene were designed as follows. Specifically, the full length (SEQ ID NO: 1) of the open reading frame of the E. coli FDH gene sequence (GenBnak D38504) is amplified, and a primer is designed to add a BamHI restriction enzyme site on the forward side and a HindIII restriction enzyme site on the reverse side. did. The sequences of both primers are as follows. Primer synthesis was performed by SIGMA Genosys.
Primer sequence forward primer: 5′-cgggatccatgaaatcacgtgctgc-3 ′ (SEQ ID NO: 3)
Reverse primer: 5′-cgaagctttcagtaagcaattacgg-3 ′ (SEQ ID NO: 4)

PCR反応は以下の条件を用いて行った。
反応サイクル:
(94℃×30秒+65℃×30秒+72℃×60秒)を30サイクル
反応液組成:
テンプレートDNA 10μL
10×PCRバツフアー 5μL
dNTPs混合物 4μL
フォワードプライマー 1μL
リバースプライマー 1μL
2O 28.5μL
ExTaq 0.5μL
The PCR reaction was performed using the following conditions.
Reaction cycle:
(94 ° C. × 30 seconds + 65 ° C. × 30 seconds + 72 ° C. × 60 seconds) 30 cycles reaction liquid composition:
Template DNA 10μL
10 × PCR buffer 5 μL
dNTPs mixture 4 μL
Forward primer 1μL
Reverse primer 1μL
H 2 O 28.5 μL
ExTaq 0.5μL

PCR反応終了後、反応液5μLを2%アガロースゲルで電気泳動し、目的とする1128bpのバンドの増幅を確認した。残りの反応液は、GFX PCR DNA and Gel Band Purificatlon Kit(アマシャムバイオサイエンス社)を用い、残存プライマーおよび未反応成分を除去、精製した。すなわち、GFXカラムをコレクションチューブにセットし、キャプチャー・バッファー(キットに添付)500μLを入れ、そこにPCR産物を添加し、ピペッテイングにより攪拌した。次いで、これを10000×gで30秒間遠心し、素通り画分を廃棄したのち、ウォツシュ・バッファー(キットに添付)500μLをカラムに入れ、再度10000×gにて30秒間遠心して洗浄した。GFXカラムを新たなコレクションチューブにセットし、超純水50μLをカラムに入れ、室温で1分間インキュベーションした後、10000×gで1分間遠心し、精製されたFDH遺伝子のPCR産物を回収した。   After completion of the PCR reaction, 5 μL of the reaction solution was electrophoresed on a 2% agarose gel to confirm the amplification of the desired 1128 bp band. The remaining reaction solution was purified by removing residual primers and unreacted components using GFX PCR DNA and Gel Band Purificatlon Kit (Amersham Biosciences). That is, the GFX column was set in a collection tube, 500 μL of capture buffer (attached to the kit) was added, the PCR product was added thereto, and the mixture was stirred by pipetting. Next, this was centrifuged at 10000 × g for 30 seconds, and the flow-through fraction was discarded. Then, 500 μL of wash buffer (attached to the kit) was placed in the column and washed again by centrifugation at 10000 × g for 30 seconds. The GFX column was set in a new collection tube, 50 μL of ultrapure water was placed in the column, incubated at room temperature for 1 minute, and then centrifuged at 10000 × g for 1 minute to collect the purified FDH gene PCR product.

発現ベクターの作製および大腸菌形質転換体の作製
2−1.ベクターの準備および制限酵素処理
本発明のFDH遺伝子を発現させるベクターとしてプラスミドpQE30(キアゲン社)を用いた。pQE30(ベクター)と上記実施例1で得られたFDH遺伝子のPCR産物(インサート)をそれぞれ制限酵素BamHIおよびHindIII(ともに宝酒造社製)で切断した。
2. Preparation of expression vector and E. coli transformant 2-1. Vector Preparation and Restriction Enzyme Treatment Plasmid pQE30 (Qiagen) was used as a vector for expressing the FDH gene of the present invention. pQE30 (vector) and the PCR product (insert) of the FDH gene obtained in Example 1 were cleaved with restriction enzymes BamHI and HindIII (both manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), respectively.

pQE30(ベクター)およびFDH遺伝子のPCR産物(インサート)を、それぞれ、37℃で1時間インキュベーションした。ベククーに対しては、さらにCIAPバッファー5.5μLとCIAP2μL(ともに宝酒造社製)を加え、50℃で30分間インキュベーションすることにより、切断面の脱リン酸化を行った。   pQE30 (vector) and FDH gene PCR products (inserts) were each incubated at 37 ° C. for 1 hour. For Bekku, 5.5 μL of CIAP buffer and 2 μL of CIAP (both manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) were added and incubated at 50 ° C. for 30 minutes to dephosphorylate the cut surface.

ベクター、およびFDH遺伝子のインサートに対して、フェノール/クロロホルム処理をそれぞれ3回行なった後、残存するフェノールを除去するため、G−25スピンカラムにアプライし、50μLのTEバッファーで溶出した。この操作により、ベクター、およびFDH遺伝子のインサートがそれぞれ約150ng(30ng/μL)回収された。   The vector and the FDH gene insert were each treated with phenol / chloroform three times, and then applied to a G-25 spin column and eluted with 50 μL of TE buffer to remove the remaining phenol. By this operation, about 150 ng (30 ng / μL) of the vector and the FDH gene insert were recovered.

2−2.ライゲーションおよび形質転換
上記で得られたベクターとFDH遺伝子のインサートとを、以下の組成の溶液中、16℃にて一晩インキュベーションし、T4リガーゼ(宝酒造社製)によりライゲーションさせた。
組成:
ベクター 2μL
インサート 2μL
2×バッファー 5μL
T4リガーゼ 1μL
2-2. Ligation and transformation The vector obtained above and the FDH gene insert were incubated overnight at 16 ° C. in a solution having the following composition, and ligated with T4 ligase (Takara Shuzo).
composition:
Vector 2 μL
Insert 2μL
2 x buffer 5 μL
1 μL of T4 ligase

ライゲーションで得られた発現ベクターを用いて、大腸菌のコンピテント細胞を形質転換した。すなわち、氷上にて融解したコンピテント細胞(JM109株:東洋紡社製)25μLに、上記で得られた発現ベクターを含むライゲーション溶液を2.5μL加え、静かに混和した。氷上にて30分インキュベーションした後、42℃で30秒間ヒートショツクを加え、再度氷上に2分間置いた。SOL培地を250μL添加し、37℃にて1時間前培養した後、LB寒天プレート(アンピシリン入り)に播き、37℃で一晩インキュベーションしてコロニーを形成させた。   E. coli competent cells were transformed with the expression vector obtained by ligation. That is, 2.5 μL of the ligation solution containing the expression vector obtained above was added to 25 μL of competent cells (JM109 strain: manufactured by Toyobo Co., Ltd.) thawed on ice, and gently mixed. After incubating on ice for 30 minutes, a heat shock was added at 42 ° C. for 30 seconds and placed on ice again for 2 minutes. 250 μL of SOL medium was added and pre-cultured at 37 ° C. for 1 hour, then plated on LB agar plates (with ampicillin) and incubated overnight at 37 ° C. to form colonies.

2−3.インサートの確認
形成されたコロニーをLB培地3mL中で37℃にて一晩培養し、集菌後、QIAprep Sp in Miniprep Kit(キアゲン社)を用いてブラスミドを抽出した。得られたプラスミドのインサートの大きさを確認するためにBamHlとHindIIIで制限酵素処理を行い、1.5%アガロースゲル電気泳動を行ったところ、1110bpの断片が確認でき、目的とするFDH遺伝子を組み込んだ大腸菌の形質転換体が得られたことが確認できた。
2-3. Confirmation of Insert The formed colony was cultured overnight at 37 ° C. in 3 mL of LB medium, and after collection, the plasmid was extracted using QIAprep Spin in Miniprep Kit (Qiagen). In order to confirm the size of the insert of the obtained plasmid, restriction enzyme treatment was performed with BamHl and HindIII, and 1.5% agarose gel electrophoresis was performed. As a result, a fragment of 1110 bp was confirmed, and the target FDH gene was It was confirmed that the incorporated Escherichia coli transformant was obtained.

FDHの発現および酵素活性の測定
3−1.発現したFDHの抽出および精製
上記実施例2で得られた大腸菌の形質転換体を、LB培地中、37℃にて一晩振とう培養した。タンパク質の発現を誘導するためにIPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)を終濃度で1mMになるように添加し、37℃でさらに4時間培養した。3000×gで15分間遠心して集菌した後、菌体ペレツトを−40℃の冷凍庫内で凍結させた。凍結後に取り出し、培養液の1/20量のビーバー(登録商標)バクテリアタンパク質抽出試薬(ピアス社製)を加え、室温で10分間インキュベーションし、菌体を溶解させた。27000×gで15分間遠心し、不溶物を除去した上清に対し、酵素の安定性を保つためのグリセロール、および精製時に必要となる塩としてのNaClを、それぞれ終濃度で40%および300mMになるように加え、これを粗抽出液とした。
3. Measurement of FDH expression and enzyme activity 3-1. Extraction and purification of expressed FDH The transformant of E. coli obtained in Example 2 was cultured overnight in an LB medium at 37 ° C. with shaking. In order to induce protein expression, IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) was added to a final concentration of 1 mM, and the cells were further cultured at 37 ° C. for 4 hours. The cells were collected by centrifugation at 3000 × g for 15 minutes, and then the pellets were frozen in a freezer at −40 ° C. After freezing, it was taken out and 1/20 volume of the Beaver (registered trademark) bacterial protein extraction reagent (Pierce) was added and incubated at room temperature for 10 minutes to dissolve the cells. Centrifugation at 27000 × g for 15 minutes to remove the insoluble matter, the glycerol for maintaining the stability of the enzyme and NaCl as a salt necessary for the purification to a final concentration of 40% and 300 mM, respectively. This was added as a crude extract.

本発明のFDHの精製にはNi一NTAスピン・キット(キアゲン社)を使用し、スピンカラム1個あたり500μLの粗抽出液を用いて、200μLの溶出を2回行い、FDHの画分を回収した。   For purification of the FDH of the present invention, Ni 1 NTA spin kit (Qiagen) was used, and 500 μL of crude extract was used per spin column, and 200 μL was eluted twice to collect the FDH fraction. did.

以上の工程により、5mLの大腸菌終夜培養液から、およそ50μgのFDHを回収することができた(収量:10μg/1mL培養液)。   Through the above steps, approximately 50 μg of FDH could be recovered from 5 mL of the E. coli overnight culture solution (yield: 10 μg / 1 mL culture solution).

3−2.酵素活性測定
上記で得られた本発明FDHの活性は、J. Biochem., 85, 1165(1979)に記載の方法に準じて測定した。この酵素活性測定の原理は以下の反応式で示される。即ち、FDHの酵素反応によって生成したNADHが、PMS(フェナジンメトサルフェート)を介してNTB(二トロテトラゾリウムブルー)を還元し、ジホルムマザンが生じる。生じたジホルムマザンの量は、570nmにおける吸光度の増加により測定する。1分間あたり1/2μmo1のジホルマザンを生成する酵素量を1U(単位)とした。
反応式:
HCHO + NAD+ + グルタチオン→ S−ホルミルグルタチオン + NADH+H+
NADH + PMS→ NAD+ + PMS(レッド)
2PMS(レッド)+NTB→ 2PMS + ジホルマザン
3-2. Enzyme activity measurement The activity of the FDH of the present invention obtained above was measured according to the method described in J. Biochem., 85, 1165 (1979). The principle of this enzyme activity measurement is shown by the following reaction formula. That is, NADH produced by the enzyme reaction of FDH reduces NTB (ditrotetrazolium blue) via PMS (phenazine methosulfate), and diform mazan is generated. The amount of diform mazan produced is measured by the increase in absorbance at 570 nm. The amount of enzyme that produces 1/2 μmol diformazan per minute was defined as 1 U (unit).
Reaction formula:
HCHO + NAD + + Glutathione → S-Formyl Glutathione + NADH + H +
NADH + PMS → NAD + + PMS (Red)
2PMS (red) + NTB → 2PMS + diformazan

酵素活性の測定に用いた試薬は、以下のとおりである。
基質溶液:10mM HCHO(50mMリン酸緩衝液中)+0.5%(重量)TritonX-10,pH7.5
NAD溶液:1.5%(重量)β−NAD(H2O中)
GSH溶液:2mg/mL(H2O中)
PMS−NBT溶液:0.1mg/mL PMS+1mg/mL NBT(H2O中)
酵素溶液:精製した酵素画分を40%(重量)グリセロールおよび300mM NaClを含む50mMリン酸緩衝液で適宜希釈。
The reagents used for measuring the enzyme activity are as follows.
Substrate solution: 10 mM HCHO (in 50 mM phosphate buffer) + 0.5% (weight) Triton X-10, pH 7.5
NAD solution: 1.5% (weight) β-NAD (in H 2 O)
GSH solution: 2 mg / mL (in H 2 O)
PMS-NBT solution: 0.1 mg / mL PMS + 1 mg / mL NBT (in H 2 O)
Enzyme solution: The purified enzyme fraction is appropriately diluted with a 50 mM phosphate buffer containing 40% (by weight) glycerol and 300 mM NaCl.

活性の測定は以下の手順で行った。
(1)以下の組成で上記試薬を混和し、37℃で5分間プレインキュベートする。
基質溶液 500μL
NAD溶液 100μL
GSH溶液 100μL
PMS−NBT溶液 100μL
(2)この反応液に500μLの酵素溶液を加え反応を開始する。
(3)37℃で25分間反応させた後、3mLの0.3N HClを加え反応を停止させる。
(4)溶液の570nmにおける吸光度を測定し、ブランクとの差をΔODとして、以下の式より酵素活性の単位に換算する。
U/mL=△OD×4.3(mL)×希釈倍率/20.1/25(分)/0.5(mL)※20.1=ジホルマザンの1/2mmol分子吸光係数
The activity was measured according to the following procedure.
(1) The above reagents are mixed in the following composition and preincubated for 5 minutes at 37 ° C.
Substrate solution 500 μL
NAD solution 100μL
GSH solution 100μL
PMS-NBT solution 100 μL
(2) Add 500 μL of the enzyme solution to the reaction solution to start the reaction.
(3) After reacting at 37 ° C. for 25 minutes, 3 mL of 0.3N HCl is added to stop the reaction.
(4) The absorbance of the solution at 570 nm is measured, and the difference from the blank is taken as ΔOD and converted to a unit of enzyme activity from the following formula.
U / mL = ΔOD × 4.3 (mL) × dilution ratio / 20.1 / 25 (min) /0.5 (mL) * 20.1 = 1/2 mmol molecular extinction coefficient of diformazan

測定の結果、上記実施例で得られた本発明のFDHは、4U/mLの活性を有していた。   As a result of the measurement, the FDH of the present invention obtained in the above example had an activity of 4 U / mL.

本発明の製造方法は、ホルムアルデヒド脱水素酵素の工業的生産に利用することができる。   The production method of the present invention can be used for industrial production of formaldehyde dehydrogenase.

Claims (10)

配列番号2のアミノ酸配列を有するホルムアルデヒド脱水素酵素の製造方法であって、
配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を、該核酸を発現することが可能なベクターに組み込んで発現ベクターを得、
該発現ベクターで大腸菌を形質転換して大腸菌の形質転換体を得、
該大腸菌の形質転換体を、該核酸の発現に適当な条件下で培養し、
発現したホルムアルデヒド脱水素酵素を、該大腸菌の形質転換体またはその培養液から単離することを含む、製造方法。
A method for producing formaldehyde dehydrogenase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
A nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated into a vector capable of expressing the nucleic acid to obtain an expression vector,
E. coli is transformed with the expression vector to obtain a transformant of E. coli,
Culturing the E. coli transformant under conditions suitable for expression of the nucleic acid;
A production method comprising isolating the expressed formaldehyde dehydrogenase from the transformant of E. coli or a culture solution thereof.
前記配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸をプラスミドpQE30に組み込んで発現ベクターを得る、請求項1記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated into a plasmid pQE30 to obtain an expression vector. 前記発現ベクターにおいて、配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸が、互いに異なる2つの制限酵素部位の間に組み込まれている、請求項1または2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein in the expression vector, the nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated between two different restriction enzyme sites. 前記互いに異なる2つの制限酵素部位の一方がBamHIであり、他方がSphI、SacI、KpnI、SmaI、XmaI、Sa1I、PstI、HindIIIからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 One of the two different restriction enzyme sites is BamHI, and the other is selected from the group consisting of SphI, SacI, KpnI, SmaI, XmaI, Sa1I, PstI, HindIII. Manufacturing method. 大腸菌においてホルムアルデヒド脱水素酵素を発現することが可能な、配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を組み込んだ発現ベクター。 An expression vector incorporating a nucleic acid having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, capable of expressing formaldehyde dehydrogenase in E. coli. 前記発現ベクターが、配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を組み込んだプラスミドpQE30である、請求項5に記載の発現ベクター。 The expression vector according to claim 5, wherein the expression vector is a plasmid pQE30 into which a nucleic acid having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 has been incorporated. 互いに異なる2つの制限酵素部位の間に配列番号1のヌクレオチド配列を有する核酸を組み込んだ、請求項5または6に記載の発現ベクター。 The expression vector according to claim 5 or 6, wherein a nucleic acid having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is incorporated between two different restriction enzyme sites. 前記互いに異なる2つの制限酵素部位の一方がBamHlであり、他方がSphI、SacI、KpnI、SmaI、XmaI、Sa1I、PstI、HindIIIからなる群から選択される、請求項5〜7のいずれかに記載の発現ベクター。 8. One of the two different restriction enzyme sites is BamH1, and the other is selected from the group consisting of SphI, SacI, KpnI, SmaI, XmaI, Sa1I, PstI, HindIII. Expression vector. 請求項5〜8のいずれかに記載の発現ベクターで形質転換された大腸菌の形質転換体。 A transformant of Escherichia coli transformed with the expression vector according to any one of claims 5 to 8. 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法によって製造される、配列番号2のアミノ酸配列を有するホルムアルデヒド脱水素酵素。 The formaldehyde dehydrogenase which has the amino acid sequence of sequence number 2 manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-4.
JP2003428976A 2003-12-25 2003-12-25 Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme Pending JP2005185138A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003428976A JP2005185138A (en) 2003-12-25 2003-12-25 Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003428976A JP2005185138A (en) 2003-12-25 2003-12-25 Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005185138A true JP2005185138A (en) 2005-07-14

Family

ID=34787773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003428976A Pending JP2005185138A (en) 2003-12-25 2003-12-25 Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005185138A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137565A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-17 건국대학교 산학협력단 Novel formaldehyde dehydrogenase and method for preparing formaldehyde using same
CN110117638A (en) * 2019-05-21 2019-08-13 新疆大学 A kind of method of formaldehyde dehydrogenase activity size in evaluation leaves of plants

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137565A1 (en) * 2014-03-13 2015-09-17 건국대학교 산학협력단 Novel formaldehyde dehydrogenase and method for preparing formaldehyde using same
US9963684B2 (en) 2014-03-13 2018-05-08 Konkuk University Industrial Cooperation Corp. Formaldehyde dehydrogenase and method for preparing formaldehyde using same
CN110117638A (en) * 2019-05-21 2019-08-13 新疆大学 A kind of method of formaldehyde dehydrogenase activity size in evaluation leaves of plants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5757580B2 (en) Novel extracellular secretory nuclease
Reher et al. Glyceraldehyde dehydrogenases from the thermoacidophilic euryarchaeota Picrophilus torridus and Thermoplasma acidophilum, key enzymes of the non-phosphorylative Entner–Doudoroff pathway, constitute a novel enzyme family within the aldehyde dehydrogenase superfamily
Schweiger et al. Overproduction and characterization of two distinct aldehyde-oxidizing enzymes from Gluconobacter oxydans 621H
WO2012124513A1 (en) Modified d-succinylase having improved d-form selectivity for n-succinyl-dl-amino acid
EP0877084B1 (en) Thermostable diaphorase gene
JP2005185138A (en) Production method for formaldehyde dehydrogenation enzyme
JP4146095B2 (en) Thermostable glucokinase gene, recombinant vector containing the same, transformant containing the recombinant vector, and method for producing thermostable glucokinase using the transformant
Iyer et al. Cloning, expression, and characterization of the gsdA gene encoding thermophilic glucose-6-phosphate dehydrogenase from Aquifex aeolicus
KR101228974B1 (en) A thermostable H2O forming NADH oxidase from Lactobacillus rhamnosus and a preparation method thereof
JP4352286B2 (en) Mutant glucose-6-phosphate dehydrogenase and method for producing the same
JP5115708B2 (en) Novel hydrogen peroxide-generating NADH oxidase and DNA encoding the same
WO2005123921A1 (en) Novel glycerol dehydrogenase, gene therefor, and method of utilizing the same
JP4816103B2 (en) Glycerol kinase variant
WO2002046427A1 (en) Novel formate dehydrogenase and process for producing the same
JP2006254795A (en) Aspartic acid dehydrogenase, alanine dehydrogenase, method for producing l-aspartic acid and method for producing d-malic acid
AU2021100409A4 (en) Recombinant low-temperature catalase, recombinant vector and engineered strain thereof
JP4415247B2 (en) Novel glycerol kinase, gene and method for producing glycerol kinase using the gene
JP4245229B2 (en) Stable hexokinase and process for producing the same
WO2015064517A1 (en) Formate dehydrogenase and use thereof
JP5935382B2 (en) RrhJ1II nuclease and its gene
JP4161236B2 (en) Novel L-α-glycerophosphate oxidase and method for producing the same
JP3829950B2 (en) Novel creatinine amide hydrolase
KR100436077B1 (en) Method for producing alcohol dehydrogenase fused into glutathione- S-transferase
JP2008022766A (en) Method for increasing specific activity of uricase and modified uricase having improved specific activity
JP6171406B2 (en) DNA modifying enzyme and gene thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20060329

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061220

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20070927

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070927

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090901

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100126