JP2005312459A - Gene - Google Patents

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正範 ▲高▼山
Masanori Takayama
Nobuhito Koyama
信人 小山
Ikunoshin Kato
郁之進 加藤
Takeshi Sakai
武 酒井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new fucose sulfate-containing polysaccharide hydrolase, and to obtain a gene therefor. <P>SOLUTION: An isolated gene contains a DNA sequence encoding a polypeptide comprising a specific amino acid sequence originating from Flavobacterium, or a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, added, inserted or replaced and having an activity to convert a fucose sulfate-containing polysaccharide having the following physiochemical properties into a low molecule and releasing a fucose sulfate-containing oligosaccharide compound. (a) A constituting sugar: containing uronic acid. (b) The fucose sulfate-containing polysaccharide is hydrolyzed with a fucoidan hydrolase produced by Flavobacterium sp. SA-0082 (FERM BP-5402). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、フコース硫酸含有多糖の構造解析や該多糖の低分子化物の調製に有用なフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子、該ポリペプチドの遺伝子工学的製造方法、及び該方法によって得られるポリペプチドに関する。   The present invention relates to a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity useful for structural analysis of a sulfated-fucose-containing polysaccharide and preparation of a low molecular weight product of the polysaccharide, a method for producing the polypeptide by genetic engineering, and the It relates to the polypeptide obtained by the method.

海藻由来のフコース硫酸含有多糖は、総称的にフコイダンと呼ばれるフコースを主成分とする硫酸化多糖であり、ガラクトース、グルクロン酸、キシロース、マンノース、グルコース等をも含むものが知られている。これらの構成糖の種類や量は、由来となる海藻の種類によって異なる。例えば、市販シグマ社製のフコイダンを13種もの分子種に分けたという報告がある。〔カーボハイドレート リサーチ(Carbohydrate Research)、第255巻、第213〜224頁(1994)〕   The seaweed-derived sulfated fucose-containing polysaccharide is a sulfated polysaccharide having fucose as a main component, which is generically called fucoidan, and is known to contain galactose, glucuronic acid, xylose, mannose, glucose and the like. The types and amounts of these constituent sugars vary depending on the type of seaweed from which they are derived. For example, there is a report that fucoidan manufactured by Sigma is divided into 13 molecular species. [Carbohydrate Research, Vol. 255, pp. 213-224 (1994)]

これらを大別すれば、ウロン酸を実質的に含まず構成糖の主成分がフコースのものと、ウロン酸を含み構成糖にフコースやマンノースを含むものの2種類に分けられる。   If these are roughly classified, they can be classified into two types: those having substantially no uronic acid and containing fucose as the main component of the constituent sugar and those containing uronic acid and containing fucose and mannose.

フコース硫酸含有多糖の生物活性についてはマクロファージ活性増強、癌転移抑制、抗凝血等様々なものが報告されていたが、フコース硫酸含有多糖には分子種があるため活性の本体がどの分子種にあるかを調べるためにはフコース硫酸含有多糖を分離精製して調べる必要があった。しかし以前の方法ではその分離が不十分なため薬品として大量調製が困難なものであった。また、フコース硫酸含有多糖は極めて分子量が大きな硫酸化多糖であり、そのまま医薬品として用いるには、抗原性、均一性、抗凝血活性などの問題があるので、フコース硫酸含有多糖をある程度分解することが必要とされていた。   Various bioactivity of sulfated fucose-containing polysaccharides has been reported, including macrophage activity enhancement, suppression of cancer metastasis, and anticoagulation. In order to examine the presence, it was necessary to separate and purify the sulfated-fucose-containing polysaccharide. However, in the previous method, the separation was insufficient, so that it was difficult to prepare a large amount as a chemical. In addition, sulfated fucose-containing polysaccharides are sulfated polysaccharides with extremely large molecular weights, and there are problems such as antigenicity, homogeneity and anticoagulant activity when used as pharmaceuticals. Was needed.

フコース硫酸含有多糖を酵素的に分解して低分子化物を調製する方法は、穏和な条件で反応が行なえるとともに酵素の基質特異性から、均一な低分子化物を得られる有利な方法である。従来よりアワビ、ホタテ貝、ウニ、海生微生物などがフコース硫酸含有多糖を分解する酵素を生産していることが報告されている。しかし、これらの酵素は一般に生体内に微量に含まれているうえに複数のフコース硫酸含有多糖分解酵素を持っているために単一の酵素を得る為に様々な精製工程が必要となっていた。さらにこれらの酵素のアミノ酸配列や遺伝子構造などは全く明らかとされていなかった。   The method of enzymatically degrading a sulfated-fucose-containing polysaccharide to prepare a low molecular weight product is an advantageous method capable of performing a reaction under mild conditions and obtaining a uniform low molecular weight product from the substrate specificity of the enzyme. It has been reported that abalone, scallops, sea urchins, marine microorganisms and the like have produced enzymes that degrade sulfated fucose-containing polysaccharides. However, these enzymes are generally contained in a small amount in the living body and have a plurality of sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzymes, so that various purification steps are required to obtain a single enzyme. . Furthermore, the amino acid sequences and gene structures of these enzymes have not been clarified at all.

本発明の目的は、フコース硫酸含有多糖の調製や構造解析、また低分子化フコース硫酸含有多糖の調製に有用なフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子、及び該遺伝子を用い遺伝子工学的に得ることのできるフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity useful for the preparation and structural analysis of a sulfated fucose-containing polysaccharide and the preparation of a low-molecular-weight fucose sulfate-containing polysaccharide, and a gene using the gene It is an object of the present invention to provide a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, which can be obtained by engineering.

本発明者らは、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列及び塩基配列を明らかにするため、フコース硫酸含有多糖分解酵素を産生する微生物の遺伝子について鋭意研究を進めた結果、アルテロモナス属細菌、フラボバクテリウム属細菌由来のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子が各2種存在することを明らかにすると共に、その全塩基配列を確定し、該ポリペプチドのアミノ酸配列を初めて明らかにし、更に該遺伝子を用いてフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを工業的に有利に生産する方法をも開発することに成功し、本発明を完成させた。   In order to clarify the amino acid sequence and base sequence of a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, the present inventors have conducted extensive research on the genes of microorganisms that produce a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme. It is clarified that there are two kinds of genes encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity derived from bacteria, Flavobacterium genus bacteria, and the entire base sequence is determined, and the amino acid sequence of the polypeptide The present invention was clarified for the first time, and furthermore, a method for industrially producing a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity using the gene was also successfully developed, thereby completing the present invention.

本発明を概説すれば、本発明の第1の発明は、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド又はその活性と機能的に同等の活性を有するポリペプチドをコードするDNA配列を有する単離された遺伝子に関する。   Briefly describing the present invention, the first invention of the present invention is an isolated DNA sequence encoding a polypeptide having sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity or a polypeptide functionally equivalent to the activity thereof. Related to genes.

本発明の第2の発明は、本発明の第1の発明の遺伝子を含んでなる組換えDNAに関する。   The second invention of the present invention relates to a recombinant DNA comprising the gene of the first invention of the present invention.

本発明の第3の発明は、本発明の第2の発明の組換えDNAを挿入されてなる微生物、動物細胞又は植物細胞を宿主細胞とする発現ベクターに関する。   The third invention of the present invention relates to an expression vector having a microorganism, animal cell or plant cell as a host cell into which the recombinant DNA of the second invention of the present invention has been inserted.

本発明の第4の発明は、本発明の第3の発明の発現ベクターにより形質転換されてなる形質転換体に関する。   The fourth invention of the present invention relates to a transformant transformed with the expression vector of the third invention of the present invention.

本発明の第5の発明は、本発明の第4の発明の形質転換体を培養し、該培養物よりフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド又はその活性と機能的に同等の活性を有するポリペプチドを採取することを特徴とするフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド又はその活性と機能的に同等の活性を有するポリペプチドの製造方法に関する。   According to a fifth aspect of the present invention, a transformant according to the fourth aspect of the present invention is cultured, and the polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity or an activity functionally equivalent to the activity is cultured from the culture. The present invention relates to a method for producing a polypeptide having sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity or a polypeptide functionally equivalent to the activity, characterized by collecting the polypeptide.

本発明の第6の発明は、配列表の配列番号1〜4で表されるいずれかのアミノ酸配列を有し、かつフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド又はその活性と機能的に同等の活性を有するポリペプチドに関する。
図面の簡単な説明
図1はORF−1とORF−2の位置を示す図である。
図2はフコース硫酸含有多糖の沈殿形成率を示す図である。
図3はfdlAの位置を示す図である。
図4はfdlBの位置を示す図である。
図5はDEAE−セファロースFFを用いたクロマトグラムである。
The sixth invention of the present invention is a polypeptide having any amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 to 4 in the sequence listing and having a fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity, or a functionally equivalent polypeptide thereof. It relates to a polypeptide having activity.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the positions of ORF-1 and ORF-2.
FIG. 2 is a graph showing the rate of precipitation of sulfated fucose-containing polysaccharide.
FIG. 3 is a diagram showing the position of fdlA.
FIG. 4 is a diagram showing the position of fdlB.
FIG. 5 is a chromatogram using DEAE-Sepharose FF.

以下、本発明を具体的に説明する。   The present invention will be specifically described below.

本発明は、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子に関する。該遺伝子にコードされるポリペプチドの一例としては、アルテロモナス属細菌由来の下記(1)のエンド型フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドがあげられる。
(1)下記理化学的性質を有するフコース硫酸含有多糖(以下、フコース硫酸含有多糖−Fと称す)に作用して、該フコース硫酸含有多糖を低分子化させる。
(a)構成糖:ウロン酸を実質的に含有しない。
(b)フラボバクテリウム(Flavobacterium)sp.SA−0082(FERM BP−5402)の生産するフコイダン分解酵素により実質上低分子化されない。
The present invention relates to a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity. An example of a polypeptide encoded by the gene is a polypeptide having an endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity of the following (1) derived from bacteria belonging to the genus Arteromonas.
(1) It acts on a sulfated-fucose-containing polysaccharide having the following physicochemical properties (hereinafter referred to as sulfated-fucose-containing polysaccharide-F) to lower the molecular weight of the sulfated-fucose-containing polysaccharide.
(A) Constituent sugar: substantially free of uronic acid.
(B) Flavobacterium sp. It is not substantially reduced in molecular weight by the fucoidan-degrading enzyme produced by SA-0082 (FERM BP-5402).

このフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドとしては、アルテロモナスsp.SN−1009が産生するエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素があり、該酵素は参考例1−(3)記載のように調製することができる。   Examples of the polypeptide having sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity include Alteromonas sp. There is an endo-type fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme produced by SN-1009, which can be prepared as described in Reference Example 1- (3).

上記のフコース硫酸含有多糖−Fは、参考例1に記載のように調製することができる。   Said fucose sulfate-containing polysaccharide-F can be prepared as described in Reference Example 1.

またフラボバクテリウム sp.SA−0082(FERM BP−5402)の生産するフコイダン分解酵素は参考例5記載のように調製することができる。   Flavobacterium sp. Fucoidan-degrading enzyme produced by SA-0082 (FERM BP-5402) can be prepared as described in Reference Example 5.

フコース硫酸含有多糖分解活性を有する他のポリペプチドとしてはフラボバクテリウム属細菌由来の下記(2)のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドが例示される。
(2)下記理化学的性質を有するフコース硫酸含有多糖(以下、フコース硫酸含有多糖−Uと称す)に作用して、該フコース硫酸含有多糖を低分子化し、下記式〔I〕、〔II〕、〔III〕及び〔IV〕から選択される少なくとも1以上の化合物を遊離させる。
(c)構成糖:ウロン酸を含有する。
(d)フラボバクテリウムsp.SA−0082(FERM BP−5402)の生産するフコイダン分解酵素によって分解される。

Figure 2005312459
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Figure 2005312459
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Examples of the other polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity include the following polypeptide (2) having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity derived from a bacterium belonging to the genus Flavobacterium.
(2) Acting on a sulfated-fucose-containing polysaccharide having the following physicochemical properties (hereinafter referred to as sulfated-fucose-containing polysaccharide-U) to reduce the molecular weight of the sulfated-fucose-containing polysaccharide, the following formulas [I], [II], At least one compound selected from [III] and [IV] is liberated.
(C) Constituent sugar: contains uronic acid.
(D) Flavobacterium sp. It is degraded by fucoidan-degrading enzyme produced by SA-0082 (FERM BP-5402).
Figure 2005312459
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このフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドとしてはフラボバクテリウム sp.SA−0082が産生するフコイダン分解酵素があり、該酵素は参考例5記載のように調製することができる。   Examples of the polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity include Flavobacterium sp. There is a fucoidan degrading enzyme produced by SA-0082, which can be prepared as described in Reference Example 5.

なおフコース硫酸含有多糖−F、フコース硫酸含有多糖−Uの混合物は、フコース硫酸含有多糖混合物と以下記載する。   The mixture of sulfated-fucose-containing polysaccharide-F and sulfated-fucose-containing polysaccharide-U is described below as the sulfated-fucose-containing polysaccharide mixture.

本発明においてフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドとは、天然型のフコース硫酸含有多糖分解酵素のみならず、フコース硫酸含有多糖分解活性を有する限り天然型のアミノ酸配列においてアミノ酸の欠失、置換、挿入、付加等によりアミノ酸配列が改変されたポリペプチドをも本発明に含む意味である。   In the present invention, the polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity is not limited to a naturally-occurring sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme. Polypeptides whose amino acid sequence has been altered by insertion, addition, etc. are also meant to be included in the present invention.

また、ここで言う天然型フコース硫酸含有多糖分解酵素としては、例えばアルテロモナス属細菌、フラボバクテリウム属細菌由来のものが挙げられるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、その他の細菌類はもちろん、酵母類、糸状菌類、子嚢菌類、担子菌類等の微生物由来のもの、あるいは植物、動物等の生物体由来のものも含まれる。   The natural fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme mentioned here includes, for example, those derived from the genus Alteromonas and the genus Flavobacterium, but the present invention is not limited thereto, and other bacteria Of course, those derived from microorganisms such as yeasts, filamentous fungi, ascomycetes and basidiomycetes, and those derived from organisms such as plants and animals are also included.

本明細書において、機能的に同等の活性を有するポリペプチドとは、以下のようなものをいう。   In the present specification, the polypeptide having functionally equivalent activity refers to the following.

天然に存在するタンパク質にはそれをコードする遺伝子の多型や変異のほかに、生成後のタンパク質の生体内及び精製中の修飾反応などによって、そのアミノ酸配列中にアミノ酸残基の欠失、付加、挿入、置換等の変異が起こりうるが、それにも関わらず変異を有しないタンパク質と実質的に同等の生理、生物学的活性を示すものがあることが知られている。このように構造的に差異があっても、その機能については大きな違いが認められないものを機能的に同等の活性を有するポリペプチドと呼ぶ。   In addition to polymorphisms and mutations of the gene that encodes it in naturally occurring proteins, deletion and addition of amino acid residues in the amino acid sequence by in vivo and modification during purification of the protein after production It is known that some mutations such as insertion and substitution can occur, but nonetheless exhibit substantially the same physiological and biological activities as proteins having no mutation. Even if there is a structural difference, a polypeptide that has no significant difference in function is called a polypeptide having functionally equivalent activity.

人為的にタンパク質のアミノ酸配列に上記のような変異を導入した場合でも同様であり、この場合は更に多種多様の変異体を作製することが可能であるが、変異を有しないものと実質的に同等の生理活性を示す限り、これらの変異体は機能的に同等の活性を有するポリペプチドと解釈される。   This is the same even when the above mutations are artificially introduced into the amino acid sequence of the protein. In this case, it is possible to produce a wider variety of mutants. As long as they exhibit equivalent physiological activity, these variants are interpreted as polypeptides having functionally equivalent activity.

例えば、大腸菌で発現されたタンパク質のN末端に存在するメチオニン残基は、多くの場合、メチオニンアミノペプチダーゼの作用により除去されるとされているが、タンパク質の種類によってはメチオニン残基を持つもの、持たないものの両方が生成される。しかしながら、このメチオニン残基の有無はタンパク質の活性には影響を与えない場合が多い。また、ヒトインターロイキン2(IL−2)のアミノ酸配列中の、あるシステイン残基をセリンに置換したポリペプチドがインターロイキン2活性を保持することが知られている〔サイエンス(Science)、第224巻、1431頁(1984)〕。   For example, a methionine residue present at the N-terminus of a protein expressed in E. coli is often removed by the action of methionine aminopeptidase, but depending on the type of protein, those having a methionine residue, Both are generated. However, the presence or absence of this methionine residue often does not affect the activity of the protein. It is also known that a polypeptide in which a certain cysteine residue in the amino acid sequence of human interleukin 2 (IL-2) is substituted with serine retains interleukin 2 activity [Science, 224]. Volume 1431 (1984)].

更に、遺伝子工学的にタンパク質の生産を行う際には、融合タンパク質として発現させることがしばしば行われる。例えば、目的のタンパク質の発現量を増加させるために、目的のタンパク質のN末端に他のタンパク質由来のN末端ペプチド鎖を付加したり、目的タンパク質のN末端、あるいはC末端に適当なペプチド鎖を付加して発現させ、この付加したペプチド鎖に親和性を持つ担体を使用することにより、目的タンパク質の精製を容易にすることなどが行われている。   In addition, when a protein is produced by genetic engineering, it is often expressed as a fusion protein. For example, in order to increase the expression level of the target protein, an N-terminal peptide chain derived from another protein is added to the N-terminus of the target protein, or an appropriate peptide chain is added to the N-terminus or C-terminus of the target protein. For example, the purification of the target protein is facilitated by using a carrier having an affinity for the added peptide chain.

また、目的のタンパク質のアミノ酸配列に1個もしくは複数個のアミノ酸残基を欠失、付加、挿入、若しくは置換の少なくとも1つを行ったポリペプチドも目的のタンパク質と機能的に同等の活性を有する場合が少なくないが、このようなポリペプチド及び該ポリペプチドをコードする遺伝子も、天然由来の単離されたものであれ人為的に作製されたものであれ、本発明に包含される。   In addition, a polypeptide in which at least one of one or more amino acid residues has been deleted, added, inserted, or substituted in the amino acid sequence of the target protein has a functionally equivalent activity to the target protein. In many cases, such a polypeptide and a gene encoding the polypeptide, whether isolated from nature or artificially produced, are also encompassed in the present invention.

一般に遺伝子上でアミノ酸を指定するコドン(3つの塩基の組合せ)は、アミノ酸の種類ごとに1〜6種類ずつが存在することが知られている。したがって、アミノ酸配列をコードする遺伝子はそのアミノ酸配列にもよるが、多数存在することができる。遺伝子は自然界において決して安定に存在しているものではなく、その核酸に変異が起こることはまれではない。遺伝子上に起こった変異がコードされるアミノ酸配列には変化を与えない場合(サイレント変異と呼ばれる)もあり、この場合には同じアミノ酸配列をコードする異なる遺伝子が生じたといえる。したがって、ある特定のアミノ酸配列をコードする遺伝子が単離されても、それを含有する生物が継代されていくうちに同じアミノ酸配列をコードする多種類の遺伝子ができていく可能性は否定できない。   Generally, it is known that there are 1 to 6 codons (a combination of three bases) for designating amino acids on a gene for each amino acid type. Therefore, a large number of genes encoding amino acid sequences can exist depending on the amino acid sequence. Genes never exist stably in nature, and it is not uncommon for mutations to occur in their nucleic acids. In some cases, the amino acid sequence encoded by the mutation occurring on the gene does not change (called a silent mutation), and in this case, it can be said that different genes encoding the same amino acid sequence are generated. Therefore, even if a gene encoding a specific amino acid sequence is isolated, there is no denying the possibility that many kinds of genes encoding the same amino acid sequence will be created as the organism containing it is passaged. .

また、同じアミノ酸配列をコードする多種類の遺伝子を人為的に作製することは、種々の遺伝子工学的手法を用いれば困難なことではない。   In addition, it is not difficult to artificially prepare many kinds of genes encoding the same amino acid sequence using various genetic engineering techniques.

例えば、遺伝子工学的なタンパク質生産において、目的のタンパク質をコードする本来の遺伝子上で使用されているコドンが、使用している宿主中では使用頻度の低いものであった場合、タンパク質の発現量が低いことがある。このような場合には、コードされているアミノ酸配列に変化を与えることなく、コドンを宿主で繁用されているものに人為的に変換することにより、目的のタンパク質の高発現を図ることが行われている。このように特定のアミノ酸配列をコードする遺伝子を、人為的に多種類作製することが可能なことは言うまでもない。したがって、これらの人為的に作製された異なるポリヌクレオチドであっても、本発明に開示されたアミノ酸配列がコードされている限り、本発明に包含されるものである。   For example, in genetic engineering protein production, if the codon used on the original gene encoding the protein of interest is not used frequently in the host being used, the expression level of the protein is May be low. In such a case, high expression of the target protein can be achieved by artificially changing the codon to that frequently used in the host without changing the encoded amino acid sequence. It has been broken. Needless to say, it is possible to artificially produce many kinds of genes encoding specific amino acid sequences. Therefore, even these artificially prepared different polynucleotides are included in the present invention as long as the amino acid sequence disclosed in the present invention is encoded.

また、機能的に同等の活性を有するポリペプチドは、それをコードする遺伝子が相同性を有することが多い。したがって、本発明に用いる遺伝子と厳密な条件においてハイブリダイズすることができ、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子も本発明に含まれる。   In addition, polypeptides having functionally equivalent activities often have homology in genes encoding them. Therefore, a gene encoding a polypeptide capable of hybridizing with a gene used in the present invention under strict conditions and having a fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity is also included in the present invention.

以下、アルテロモナス sp.SN−1009及びフラボバクテリウム sp.SA−0082を例として本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, Alteromonas sp. SN-1009 and Flavobacterium sp. The present invention will be specifically described with SA-0082 as an example.

このアルテロモナス sp.SN−1009は、Alteromonas sp.SN−1009と表示され、平成8年2月13日(原寄託日)より、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所〔日本国茨城県つくば市東1丁目1番3号(郵便番号305−8566)〕に、FERM BP−5747として国際寄託されている。またフラボバクテリウム sp. SA−0082は、Flavobacterium sp.SA−0082と表示され、前記通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所に、FERM BP−5402として国際寄託されている。   This Alteromonas sp. SN-1009 is an Alteromonas sp. SN-1009 is displayed, and from February 13, 1996 (original deposit date), Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry, 1-3 1-3 Higashi, Tsukuba City, Ibaraki, Japan (zip code 305 -8566)] is internationally deposited as FERM BP-5747. Flavobacterium sp. SA-0082 is Flavobacterium sp. It is displayed as SA-0082 and is internationally deposited as FERM BP-5402 at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry.

アルテロモナスsp.SN−1009又はフラボバクテリウムsp.SA−0082が産生するフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子を取得するには、例えば、ハイブリダイゼーション法やPCR法、あるいはこれらを組合わせた方法を利用することができる。これらの方法には該遺伝子にハイブリダイズ可能なプローブ、あるいはPCR法によって該遺伝子またはその一部を増幅可能なプライマーが必要であるが、これらの菌株の産生するフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列や遺伝子構造は全く知られていないため、プローブあるいはプライマーとして利用可能な合成オリゴヌクレオチドを作製することができない。そこでまず、上記微生物の産生するフコース硫酸含有多糖分解酵素の部分アミノ酸配列を決定し、プローブあるいはプライマーとして利用可能な合成オリゴヌクレオチドの作製を検討する。   Alteromonas sp. SN-1009 or Flavobacterium sp. In order to obtain a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity produced by SA-0082, for example, a hybridization method, a PCR method, or a combination of these methods can be used. These methods require a probe capable of hybridizing to the gene, or a primer capable of amplifying the gene or a part thereof by PCR. Polysulfate having fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity produced by these strains is required. Since the amino acid sequence and gene structure of the peptide are not known at all, synthetic oligonucleotides that can be used as probes or primers cannot be prepared. First, the partial amino acid sequence of the sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme produced by the microorganism is determined, and the production of synthetic oligonucleotides that can be used as probes or primers is examined.

まず、例えばアルテロモナスsp.SN−1009又はフラボバクテリウムsp.SA−0082を培養し、次いでその培養物から、産生されたフコース硫酸含有多糖分解酵素をそれぞれ単離、精製する。   First, for example, Alteromonas sp. SN-1009 or Flavobacterium sp. SA-0082 is cultured, and then the produced fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme is isolated and purified from the culture.

次に、精製された各フコース硫酸含有多糖分解酵素について、その部分アミノ酸配列に関する情報を得る。部分アミノ酸配列を決定するには、例えばフコース硫酸含有多糖分解酵素を直接常法に従ってエドマン分解法によるアミノ酸配列分析(例えばプロテインシーケンサ476A、アプライド バイオシステムズ社製、を用いることができる)に供することにより、フコース硫酸含有多糖分解酵素のN末端アミノ酸配列を決定する。あるいは、精製フコース硫酸含有多糖分解酵素に、特異性の高い蛋白質加水分解酵素、例えばアクロモバクター(Achromobacter)プロテアーゼI、N−トシル−L−フェニルアラニルクロロメチルケトン(TPCK)−トリプシン等を作用させて限定加水分解を行い、得られたペプチド断片を逆相系HPLCを用いて分離、精製した後、精製ペプチド断片についてアミノ酸配列分析を行えば、多くのアミノ酸配列情報が得られる。   Next, the information regarding the partial amino acid sequence is obtained about each refined sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme. In order to determine the partial amino acid sequence, for example, by subjecting the sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme to amino acid sequence analysis by Edman degradation method (for example, Protein Sequencer 476A, Applied Biosystems, Inc. can be used) directly according to a conventional method. The N-terminal amino acid sequence of the sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme is determined. Alternatively, a highly specific protein hydrolase such as Achromobacter protease I, N-tosyl-L-phenylalanyl chloromethyl ketone (TPCK) -trypsin, etc. acts on the purified fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme If the obtained peptide fragments are separated and purified using reverse phase HPLC, and then amino acid sequence analysis is performed on the purified peptide fragments, a large amount of amino acid sequence information can be obtained.

こうして得られるフコース硫酸含有多糖分解酵素に特異的な部分アミノ酸配列に関する情報を選択し、該情報をもとに塩基配列の縮重したオリゴヌクレオチドをデザインし合成する。このとき縮重の程度が低く長いオリゴヌクレオチド、言換えれば、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子に特異性の高いオリゴヌクレオチドを合成することが必要であり、オリゴヌクレオチドのデザインがフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子のクローニングに重要な要因となる。   Information on partial amino acid sequences specific to the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme thus obtained is selected, and oligonucleotides with degenerate base sequences are designed and synthesized based on the information. At this time, it is necessary to synthesize an oligonucleotide with a low degree of degeneracy and, in other words, an oligonucleotide highly specific for a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity. Is an important factor in the cloning of a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity.

次にサザンハイブリダイゼーション法によって合成オリゴヌクレオチドとフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子との特異的ハイブリダイゼーションの条件を検討する必要がある。   Next, it is necessary to examine conditions for specific hybridization between a synthetic oligonucleotide and a gene encoding a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity by Southern hybridization.

例えば、アルテロモナスsp.SN−1009又はフラボバクテリウム sp.SA−0082のゲノムDNAを適当な制限酵素で完全消化し、アガロースゲル電気泳動で分離後、常法に従いナイロン膜等にブロッティングする。ハイブリダイゼーションは、まず、例えば6×SSC(1×SSCは、8.77gの塩化ナトリウム及び4.41gのクエン酸ナトリウムを1リットルの水に溶解した物)、1%ラウリル硫酸ナトリウム(SDS)、100μg/mlのサケ精子DNA、5×デンハルツ(ウシ血清アルブミン、ポリビニルピロリドン、フィコールをそれぞれ0.1%の濃度で含む)を含むプレハイブリダイゼーション溶液中65℃で数時間保温してナイロン膜をブロッキングした後、例えば32P等でラベルした合成オリゴヌクレオチドを加えて42℃で一晩保温する。このナイロン膜を0.1%SDSを含む1×SSCで42℃、30分間洗浄した後、オートラジオグラフィーをとって合成オリゴヌクレオチドプローブとハイブリダイズするDNA断片を検出する。このとき、用いた合成オリゴヌクレオチドの長さやフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子との相補性によって、保温温度や洗浄溶液の塩濃度等を検討し最適条件を選ぶのが効果的である。 For example, Alteromonas sp. SN-1009 or Flavobacterium sp. SA-0082 genomic DNA is completely digested with an appropriate restriction enzyme, separated by agarose gel electrophoresis, and then blotted onto a nylon membrane or the like according to a conventional method. First, for example, 6 × SSC (1 × SSC is 8.77 g of sodium chloride and 4.41 g of sodium citrate dissolved in 1 liter of water), 1% sodium lauryl sulfate (SDS), Blocking nylon membranes by incubating at 65 ° C. for several hours in a prehybridization solution containing 100 μg / ml salmon sperm DNA, 5 × denharz (bovine serum albumin, polyvinylpyrrolidone, and ficoll at 0.1% each) Then, for example, a synthetic oligonucleotide labeled with 32 P or the like is added, and the mixture is incubated at 42 ° C. overnight. The nylon membrane is washed with 1 × SSC containing 0.1% SDS at 42 ° C. for 30 minutes, and then autoradiography is performed to detect a DNA fragment that hybridizes with the synthetic oligonucleotide probe. At this time, it is effective to examine the incubation temperature, the salt concentration of the washing solution, etc., and select the optimum conditions according to the length of the synthetic oligonucleotide used and the complementarity with the gene encoding a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide degradation activity. Is.

このようにして検出されたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子を含むDNA断片を得る方法としては、直接検出されたバンドの位置に相当するDNA断片をゲルから抽出、精製した後、通常用いられる宿主−ベクター系のベクターに組込んだライブラリーを作製し、サザンハイブリダイゼーション法と同様の条件でコロニーハイブリダイゼーション、あるいはプラークハイブリダイゼーションを行って、目的のDNA断片を含むクローンをスクリーニング、単離すればよい。あるいは直接アルテロモナスsp.SN−1009又はフラボバクテリウムsp.SA−0082のゲノムDNAを適当な制限酵素で消化後、通常用いられる宿主−ベクター系のベクターに組込んだライブラリーを作製し、同様にハイブリダイゼーション法で目的のDNA断片を含むクローンをスクリーニング、単離してもよい。   As a method for obtaining a DNA fragment containing a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity thus detected, a DNA fragment corresponding to the position of the directly detected band was extracted from the gel and purified. Then, a library incorporated in a commonly used host-vector vector is prepared, and colony hybridization or plaque hybridization is performed under the same conditions as in the Southern hybridization method to obtain a clone containing the target DNA fragment. What is necessary is just to screen and isolate. Alternatively, directly Alteromonas sp. SN-1009 or Flavobacterium sp. After digesting SA-0082 genomic DNA with an appropriate restriction enzyme, a library incorporated into a commonly used host-vector vector is prepared, and a clone containing the target DNA fragment is similarly screened by a hybridization method. It may be isolated.

用いられる宿主−ベクター系としては公知のものが使用でき、例えば大腸菌を宿主としたpUC18、pUC19などのプラスミドベクター、あるいはラムダファージなどのファージベクター等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   As the host-vector system to be used, known ones can be used, and examples thereof include plasmid vectors such as pUC18 and pUC19 using Escherichia coli as a host, phage vectors such as lambda phage, and the like. Absent.

これら宿主−ベクター系の種類や取扱い方法は一般に用いられる種類や方法を用いれば良く、例えば、モレキュラー クローニング ア ラボラトリー マニュアル 第二版(Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Second Edition)〔J.サムブルーク(J.Sambrook)ほか著、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー1989年発行〕に記載されている。   For the types and handling methods of these host-vector systems, commonly used types and methods may be used. For example, Molecular Cloning Laboratory Manual, Second Edition (Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition) [J. By J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, published in 1989].

目的のDNA断片を含むベクターが選別できれば、このベクターに挿入されている目的のDNA断片の塩基配列は通常の方法、例えばジデオキシ法〔プロシーディングズ オブ ザ ナショナル アカデミー オブ サイエンシーズ オブ ザ USA(Proc.Nat.Acad.Sci,U.S.A.)、第74巻、第5463頁(1977)〕により決定することができる。決定された塩基配列をフコース硫酸含有多糖分解酵素のN末端分析、部分アミノ酸配列、分子量などと比較することによって、得られたDNA断片中の遺伝子の構造及び該遺伝子がコードするポリペプチドのアミノ酸配列を知ることができる。   If a vector containing the target DNA fragment can be selected, the base sequence of the target DNA fragment inserted into this vector can be determined by a conventional method such as the dideoxy method [Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (Proc. Nat. Acad. Sci, U.S.A.), Vol. 74, p. 5463 (1977)]. By comparing the determined base sequence with the N-terminal analysis, partial amino acid sequence, molecular weight, etc. of the sulfated-fucose-containing polysaccharide degrading enzyme, the structure of the gene in the DNA fragment obtained and the amino acid sequence of the polypeptide encoded by the gene Can know.

また、上記のフコース硫酸含有多糖分解酵素の部分アミノ酸配列をもとに得られたオリゴヌクレオチドを用いてフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子を得る方法として、PCR法を用いることができる。中でもカセットDNAを用いたPCR法は、短時間で少ないアミノ酸配列情報からハイブリダイゼーション法に使用可能な目的遺伝子の断片を得る方法である。   In addition, the PCR method is used as a method for obtaining a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity using an oligonucleotide obtained based on the partial amino acid sequence of the above-described sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme. Can do. Among them, the PCR method using cassette DNA is a method for obtaining a fragment of a target gene that can be used in a hybridization method from a small amount of amino acid sequence information in a short time.

例えば、フラボバクテリウム sp.SA−0082の培養菌体から常法にしたがって抽出したゲノムDNAを適当な制限酵素で消化した後、既知の配列を有する合成DNA(カセットDNA)を連結する。この混合物を鋳型として、上記の部分アミノ酸配列の情報をもとにデザインした該遺伝子特異的オリゴヌクレオチドプライマーとカセットDNAに相補的なオリゴヌクレオチドプライマー(カセットプライマー)とを用いてPCR反応を行い目的のDNA断片を増幅することが可能である。カセットDNAあるいはカセットプライマーについては例えばタカラバイオ社製のものを利用することができる。カセットDNAは、2種類のカセットプライマーに対応する配列を含んでいるものが好ましく、まず連結した制限酵素サイトから遠い方のプライマーを用いて1回目のPCR反応を行い、その反応液の一部を鋳型としてさらに内側のプライマーを用いて2回目のPCR反応を行うと効果的である。さらに、該遺伝子特異的オリゴヌクレオチドプライマーについても、並んで2種類をデザイン、合成し、上流のプライマーを1回目のPCR反応に用い、2回目のPCR反応では下流のプライマーを用いると該遺伝子の特異性が高くなり、目的DNA断片の特異的な増幅の可能性が高くなる。   For example, Flavobacterium sp. After digesting genomic DNA extracted from cultured SA-0082 cells by a conventional method with an appropriate restriction enzyme, synthetic DNA (cassette DNA) having a known sequence is ligated. Using this mixture as a template, a PCR reaction was carried out using the gene-specific oligonucleotide primer designed based on the above partial amino acid sequence information and an oligonucleotide primer (cassette primer) complementary to the cassette DNA. It is possible to amplify DNA fragments. As the cassette DNA or cassette primer, for example, those manufactured by Takara Bio Inc. can be used. The cassette DNA preferably contains sequences corresponding to two types of cassette primers. First, a first PCR reaction is performed using a primer far from the linked restriction enzyme sites, and a part of the reaction solution is obtained. It is effective to perform a second PCR reaction using the inner primer as a template. Furthermore, two types of the gene-specific oligonucleotide primer are also designed and synthesized side by side, the upstream primer is used for the first PCR reaction, and the downstream primer is used for the second PCR reaction. And the possibility of specific amplification of the target DNA fragment is increased.

しかしながら、目的の遺伝子の塩基配列は不明であるため、カセットDNAの連結に用いた制限酵素サイトが部分アミノ酸配列をコードする領域からPCRによる増幅反応に適当な位置にあるとは限らない。そのため、多くの種類の制限酵素サイトのカセットDNAを用いてみる必要がある。また、PCRは、例えばPCRテクノロジー〔PCR Technology、エルリッヒ(Erlich H.A.)編集、ストックトンプレス社、1989年発行〕に記載されているような、一般に用いられている条件で行うことができるが、用いた合成オリゴヌクレオチドの長さやフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子との相補性によって、アニーリング温度、サイクル数、マグネシウム濃度、耐熱性ポリメラーゼ濃度等を検討し、非特異的な増幅バンドが最も少なくなるような最適条件を選ぶ必要がある。   However, since the base sequence of the target gene is unknown, the restriction enzyme site used for linking the cassette DNAs is not always at an appropriate position for the amplification reaction by PCR from the region encoding the partial amino acid sequence. Therefore, it is necessary to use many types of restriction enzyme site cassette DNAs. PCR can be performed under commonly used conditions as described in, for example, PCR technology (edited by PCR Technology, Erlich HA, published by Stockton Press, 1989). However, the annealing temperature, the number of cycles, the magnesium concentration, the thermostable polymerase concentration, etc., were examined based on the length of the synthetic oligonucleotide used and the complementarity with the gene encoding a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity. It is necessary to select an optimum condition that minimizes a typical amplification band.

PCR反応液は、アガロースゲルなどの電気泳動に供し、増幅したDNA断片を確認する。これら断片は、常法に従って抽出、精製し、通常に用いられるpUC18、pUC19などのクローニングベクターに挿入後、例えばジデオキシ法により塩基配列を解析することができる。あるいは回収した増幅DNA断片を、PCR反応に用いたカセットプライマーを用いて直接塩基配列を解析してもよい。その結果、プライマーの配列以外に、先に決定したフコース硫酸含有多糖分解酵素の部分アミノ酸配列をコードしているものが得られれば、該酵素をコードする遺伝子あるいはそれにホモロジーを示す遺伝子の断片が得られたことになる。   The PCR reaction solution is subjected to electrophoresis such as agarose gel to confirm the amplified DNA fragment. These fragments can be extracted and purified according to a conventional method, inserted into a commonly used cloning vector such as pUC18 or pUC19, and the nucleotide sequence can be analyzed, for example, by the dideoxy method. Alternatively, the base sequence of the recovered amplified DNA fragment may be directly analyzed using the cassette primer used in the PCR reaction. As a result, in addition to the primer sequence, if a product encoding the partial amino acid sequence of the sulfated-fucose-containing polysaccharide degrading enzyme determined previously is obtained, a gene encoding the enzyme or a fragment of a gene showing homology thereto can be obtained. It will be.

このようにしてサザンハイブリダイゼーション法あるいは、PCR法により得られたDNA断片が目的の酵素をコードする遺伝子の一部であった場合には、該DNA断片をプローブとしたハイブリダイゼーションによるゲノムライブラリーのスクリーニングを行なうか、あるいは該DNA断片の塩基配列をもとにして作製したオリゴヌクレオチドをプライマーとしたPCRを行なうことにより、目的の酵素をコードする遺伝子の全長を含むDNA断片を取得することができる。   When the DNA fragment obtained by the Southern hybridization method or the PCR method is a part of the gene encoding the target enzyme in this way, a genomic library by hybridization using the DNA fragment as a probe is used. A DNA fragment containing the full length of the gene encoding the target enzyme can be obtained by screening or performing PCR using an oligonucleotide prepared based on the base sequence of the DNA fragment as a primer. .

さらに上述のように得られたフコース硫酸含有多糖分解酵素遺伝子あるいは、その一部をプローブとしてアルテロモナスsp.SN−1009又はフラボバクテリウム sp.SA−0082のゲノムDNAをサザンハイブリダイゼーション法によって解析すれば、検出されたバンドの位置から、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子を含むアルテロモナスsp.SN−1009又はフラボバクテリウム sp.SA−0082のゲノムDNA制限酵素断片サイズの情報が得られ、また、検出されたバンドの数によって、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子およびそれに相補性を示す遺伝子の数が予想され、これらの遺伝子を含むDNA断片は、前述と同様の方法により単離することができる。   Furthermore, using the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme gene obtained as described above or a part thereof as a probe, Alteromonas sp. SN-1009 or Flavobacterium sp. When the genomic DNA of SA-0082 is analyzed by Southern hybridization, Alteromonas sp. Containing a gene encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity is detected from the position of the detected band. SN-1009 or Flavobacterium sp. Information on the size of the genomic DNA restriction enzyme fragment of SA-0082 is obtained, and the number of genes encoding a polypeptide having sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity and the number of genes complementary thereto are determined depending on the number of detected bands. It is anticipated that DNA fragments containing these genes can be isolated by the same method as described above.

このようにして得られたDNA断片が目的の酵素をコードする遺伝子を含むかどうかは、最終的に単離された該DNA断片を含む発現ベクターを作製し、該ベクターを用いて宿主の形質転換を行い、次いでこの形質転換体の培養を行い、発現されたポリペプチドのフコース硫酸含有多糖分解活性を測定することにより確認することができる。   Whether the DNA fragment thus obtained contains a gene encoding the target enzyme is determined by preparing an expression vector containing the finally isolated DNA fragment and transforming the host using the vector. And then culturing the transformant and measuring the sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity of the expressed polypeptide.

本発明においてはアルテロモナスsp.SN−1009より、配列表の配列番号1及び配列番号2でそれぞれ表されるアミノ酸配列を有し、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする塩基配列を有する遺伝子が単離された。配列番号1及び配列番号2でそれぞれ表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする塩基配列の例を、配列表の配列番号5及び配列番号6にそれぞれ示す。   In the present invention, Alteromonas sp. From SN-1009, a gene having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and having a base sequence encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide degradation activity was isolated. Examples of base sequences encoding polypeptides having the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 are shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 respectively in the sequence listing.

またフラボバクテリウム sp.SA−0082より、配列表の配列番号3及び配列番号4でそれぞれ表されるアミノ酸配列を有し、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする塩基配列を有する遺伝子が単離された。配列番号3及び配列番号4でそれぞれ表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードする塩基配列の例を、配列表の配列番号7及び配列番号8にそれぞれ示す。   Flavobacterium sp. From SA-0082, a gene having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 in the sequence listing and having a base sequence encoding a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide degradation activity was isolated. Examples of base sequences encoding polypeptides having the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 are shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 respectively in the sequence listing.

本発明の遺伝子の塩基配列を用いて、フコース硫酸含有多糖分解活性又は機能的に同等の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子をハイブリダイゼーションにより得る方法としては、例えば以下の方法が適用できる。   As a method for obtaining a gene encoding a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity or a functionally equivalent activity using the nucleotide sequence of the gene of the present invention, for example, the following methods can be applied.

まず目的の遺伝子源から得た染色体DNA、あるいはmRNAより逆転写酵素により作製したcDNAを常法に従いプラスミドやファージベクターに接続して宿主に導入し、ライブラリーを作製する。そのライブラリーをプレート上で培養し、生育したコロニー又はプラークをニトロセルロースやナイロンの膜に移し取り、変性処理によりDNAを膜に固定する。この膜を例えば32P等で標識したプローブ(使用するプローブとしては、配列表の配列番号1〜4のいずれかで表されるアミノ酸配列、又はその一部をコードする塩基配列であればよく、例えば、配列表の配列番号5〜8のいずれかで表される塩基配列、又はその一部を使用することができる)を含む溶液中で保温し、膜上のDNAとプローブとの間でハイブリッドを形成させる。例えばDNAを固定化した膜を、6×SSC、1%SDS、100μg/mlのサケ精子DNA、5×デンハルツを含む溶液中で65℃で20時間、プローブとハイブリダイゼーションを行う。ハイブリダイゼーション後、非特異的に吸着したプローブを洗い流した後、オートラジオグラフィー等によりプローブとハイブリッド形成したクローンを同定する。この操作をハイブリッド形成したクローンが単一になるまで繰り返す。こうして得られたクローンの中には、目的のポリペプチドをコードする遺伝子が挿入されている。 First, a chromosomal DNA obtained from a target gene source or cDNA prepared from reverse mRNA using mRNA is connected to a plasmid or phage vector according to a conventional method and introduced into a host to prepare a library. The library is cultured on a plate, and the grown colonies or plaques are transferred to a nitrocellulose or nylon membrane, and DNA is fixed to the membrane by denaturation treatment. A probe labeled with, for example, 32 P or the like (a probe to be used may be an amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing, or a base sequence encoding a part thereof, For example, a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 5 to 8 in the sequence listing, or a part thereof can be used) and hybridized between the DNA on the membrane and the probe To form. For example, the DNA-immobilized membrane is hybridized with the probe for 20 hours at 65 ° C. in a solution containing 6 × SSC, 1% SDS, 100 μg / ml salmon sperm DNA, and 5 × Denharz. After hybridization, the non-specifically adsorbed probe is washed away, and a clone hybridized with the probe is identified by autoradiography or the like. This operation is repeated until the hybridized clone becomes single. In the thus obtained clone, a gene encoding the target polypeptide is inserted.

得られた遺伝子は、例えば次のように塩基配列を決定し、得られた遺伝子が目的のフコース硫酸含有多糖分解活性又は機能的に同等の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子であるかを確認する。   For example, the base sequence of the obtained gene is determined as follows, and it is confirmed whether the obtained gene is a gene encoding a polypeptide having a target fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity or a functionally equivalent activity. To do.

塩基配列の決定は、形質転換体がプラスミドで形質転換された大腸菌であれば試験管等で培養を行い、プラスミドを常法に従い抽出する。これを制限酵素により切断し挿入断片を取出し、M13ファージベクター等にサブクローニングし、ジデオキシ法により塩基配列を決定する。組換体がファージベクターが用いられた場合も基本的に同様のステップにより塩基配列を決定することができる。これらの培養から塩基配列決定までの基本的な実験法については、例えば、モレキュラー クローニング ア ラボラトリー マニュアル 第二版〔J.サムブルークほか著、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー 1989年発行〕等に記載されている。   For determination of the base sequence, if the transformant is E. coli transformed with a plasmid, culture is performed in a test tube or the like, and the plasmid is extracted according to a conventional method. This is cleaved with a restriction enzyme, the inserted fragment is taken out, subcloned into an M13 phage vector or the like, and the base sequence is determined by the dideoxy method. When a phage vector is used as the recombinant, the base sequence can be determined basically by the same steps. For the basic experimental method from culture to sequencing, for example, Molecular Cloning Laboratory Manual Second Edition [J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, published in 1989].

得られた遺伝子が目的のフコース硫酸含有多糖分解活性又は機能的に同等の活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子であるかどうかを確認するには、決定された塩基配列あるいはそのコードしているアミノ酸配列を本発明の配列表の配列番号5〜8のいずれかで表される塩基配列あるいは配列表の配列番号1〜4のいずれかで表されるアミノ酸配列と比較する。   In order to confirm whether or not the obtained gene is a gene encoding a polypeptide having the desired sulfated-fucose-containing polysaccharide degrading activity or functionally equivalent activity, the determined base sequence or the amino acid encoded by the nucleotide sequence is determined. The sequence is compared with the nucleotide sequence represented by any of SEQ ID NOs: 5 to 8 in the sequence listing of the present invention or the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NO: 1 to 4 of the sequence listing.

得られた遺伝子がフコース硫酸含有多糖分解活性又は機能的に同等の活性を有するポリペプチドをコードする領域のすべてを含まない場合には、得られた遺伝子を基にして合成DNAプライマーを作製し、PCRにより足りない領域を増幅したり、得られた遺伝子の断片をプローブとして、更にDNAライブラリー又はcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、本発明の遺伝子にハイブリダイズするフコース硫酸含有多糖分解活性又は機能的に同等の活性を有するポリペプチドの全コード領域の塩基配列を決定することができる。   In the case where the obtained gene does not contain all of the region encoding a polypeptide having sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity or functionally equivalent activity, a synthetic DNA primer is prepared based on the obtained gene, The fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity or function that hybridizes to the gene of the present invention by amplifying the missing region by PCR, or by screening a DNA library or cDNA library using the obtained gene fragment as a probe Thus, the base sequences of all coding regions of polypeptides having substantially the same activity can be determined.

一方、本発明の遺伝子の塩基配列からPCR反応用のプライマーをデザインすることができる。このプライマーを用いてPCR反応を行うことによって本発明の遺伝子と相同性の高い遺伝子断片を検出したり、更にはその遺伝子全体を得ることもできる。   On the other hand, a primer for PCR reaction can be designed from the base sequence of the gene of the present invention. By performing a PCR reaction using this primer, a gene fragment highly homologous to the gene of the present invention can be detected, or the entire gene can be obtained.

次に得られた遺伝子を発現させ、フコース硫酸含有多糖分解活性を測定し、得られた遺伝子の機能を確定する。   Next, the obtained gene is expressed, the sulfated-fucose-containing polysaccharide degradation activity is measured, and the function of the obtained gene is determined.

本発明のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子を用いてフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを生産するには、以下の方法が便利である。   The following method is convenient for producing a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity using a gene encoding a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity of the present invention.

まず、目的のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子を含むベクターを用いて宿主の形質転換を行い、次いでこの形質転換体の培養を通常用いられる条件で行うことによって、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを産生させることができる。このとき該ポリペプチドは封入体(inclusion body)の形で産生されることもある。宿主としては微生物、動物細胞、植物細胞等の培養細胞を用いることができる。   First, the host is transformed with a vector containing a gene encoding a polypeptide having the desired fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, and then this transformant is cultured under the usual conditions. A polypeptide having a polysaccharide-degrading activity can be produced. At this time, the polypeptide may be produced in the form of an inclusion body. As the host, cultured cells such as microorganisms, animal cells and plant cells can be used.

発現の確認は、例えばフコース硫酸含有多糖分解活性を測定することにより行うのが便利である。活性測定は、例えば組換体大腸菌の細胞抽出液を酵素液として測定することができる。   It is convenient to confirm the expression by measuring, for example, the sulfated-fucose-containing polysaccharide degradation activity. The activity can be measured, for example, using a cell extract of recombinant E. coli as an enzyme solution.

目的のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドの発現が認められた場合は、例えば形質転換体が大腸菌であれば、培地組成、培地のpH、培養温度、インデューサーの使用量・使用時期、培養時間等につき、最適条件を決定することによって効率よくフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを生産させることができる。   If expression of the polypeptide having the desired fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity is observed, for example, if the transformant is Escherichia coli, the composition of the medium, the pH of the medium, the culture temperature, the amount and timing of use of the inducer, A polypeptide having fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity can be efficiently produced by determining optimum conditions for the culture time and the like.

形質転換体の培養物からフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを精製するには通常の方法が用いられる。形質転換体が大腸菌の場合のように細胞内にフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドが蓄積するときは、培養終了後遠心分離によって形質転換体を集め、これを超音波処理などによって破砕した後、遠心分離等によって、無細胞抽出液を得る。これより、塩析や、イオン交換、ゲルろ過、疎水、アフィニティーなどの各種クロマトグラフィー等の一般的なタンパク質精製法を使用して目的のポリペプチドを精製することができる。用いる宿主−ベクター系によっては発現産物が形質転換体外に分泌される場合があるが、この場合は培養上清から同様に精製を行えばよい。   A usual method is used to purify a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity from a culture of a transformant. When a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity accumulates in the cell as in the case of E. coli, the transformant was collected by centrifugation after culturing and disrupted by sonication or the like. Thereafter, a cell-free extract is obtained by centrifugation or the like. From this, the target polypeptide can be purified using general protein purification methods such as salting out, various types of chromatography such as ion exchange, gel filtration, hydrophobicity, and affinity. Depending on the host-vector system to be used, the expression product may be secreted outside the transformant. In this case, purification may be similarly performed from the culture supernatant.

形質転換体が産生するフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドは、それが菌体内に産生されるときは菌体内の諸酵素が共存するが、これらはフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドの量に比べ微量に過ぎないため、その精製は極めて容易である。さらに、宿主として用いる細胞を選べば、フコース硫酸含有多糖に作用する宿主由来の酵素は、大幅に低減される。また、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドが菌体外に分泌される場合は、培地成分等が共存するが、これらは容易にフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドと分離できる。   A polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity produced by a transformant coexists with various enzymes in the cell when it is produced in the cell, but these are polypeptides having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity Since the amount is only a small amount compared to the amount of, the purification is very easy. Furthermore, if a cell to be used as a host is selected, the host-derived enzyme that acts on the sulfated-fucose-containing polysaccharide is greatly reduced. In addition, when a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity is secreted outside the cells, medium components and the like coexist, but these can be easily separated from a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity.

また、例えば宿主が大腸菌の場合、発現産物が不溶性の封入体として形成されることがある。この場合、培養終了後遠心分離によって菌体を集め、これを超音波処理などによって破砕した後、遠心分離等を行うことにより封入体を含む不溶性画分を集める。封入体を洗浄した後、通常用いられるタンパク質可溶化剤、例えば尿素やグアニジン塩酸塩等で可溶化し、必要に応じてこれをイオン交換、ゲルろ過、疎水、アフィニティーなどの各種クロマトグラフィーを行うことにより精製した後、透析法あるいは希釈法などを用いたリホールディング操作を行うことによって活性を保持した目的のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを得ることができる。必要に応じてこの標品を更に各種クロマトグラフィーによって精製すれば、高純度のフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを得ることができる。   For example, when the host is Escherichia coli, the expression product may be formed as an insoluble inclusion body. In this case, after culturing, the cells are collected by centrifugation, disrupted by sonication or the like, and then centrifuged to collect the insoluble fraction containing inclusion bodies. After the inclusion body is washed, it is solubilized with a commonly used protein solubilizer such as urea or guanidine hydrochloride, and this is subjected to various chromatography such as ion exchange, gel filtration, hydrophobicity, affinity, etc. as necessary. After purifying by the above, a polypeptide having the desired fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity that retains the activity can be obtained by performing a refolding operation using a dialysis method or a dilution method. If necessary, this preparation can be further purified by various chromatographic methods to obtain a highly pure fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity.

なお、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドと機能的に同等の活性を有するポリペプチドを生産する場合も同様の生産方法、精製方法を用いればよい。   In addition, the same production method and purification method may be used when producing a polypeptide having an activity equivalent to that of a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity.

このように本発明により、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドの一次構造及び遺伝子構造が提供される。また、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド又はその活性と機能的に同等の活性を有するポリペプチドの遺伝子工学的な製造が可能となる。   Thus, the present invention provides the primary structure and gene structure of a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity. In addition, it is possible to produce a polypeptide having a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading activity or a polypeptide having an activity functionally equivalent to the activity thereof by genetic engineering.

本発明の遺伝子工学的製造法を用いれば安価に高純度なフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド又はその活性と機能的に同等の活性を有するポリペプチドを得ることが可能となる。   By using the genetic engineering production method of the present invention, it is possible to obtain a polypeptide having a high-pure fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity at low cost or a polypeptide functionally equivalent to the activity thereof.

以上、フコース硫酸含有多糖分解酵素を産生するアルテロモナス属細菌又はフラボバクテリウム属細菌を培養してフコース硫酸含有多糖分解酵素を生産する方法は、同時にプロテアーゼや他の多糖分解酵素が生産されるため、目的のフコース硫酸含有多糖分解酵素を単離するためには、極めて厄介なこれら酵素との分離精製が必要であり、また、酵素の生産を誘導するために培養時に培地に高価なフコース硫酸含有多糖を添加しフコース硫酸含有多糖分解酵素を誘導する必要があったが、本発明により安価に、高純度なフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドの提供が可能となった。   As described above, the method of producing a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme by culturing an Alteromonas or Flavobacterium bacterium that produces a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme simultaneously produces proteases and other polysaccharide-degrading enzymes. In order to isolate the desired sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme, it is necessary to separate and purify it from these extremely troublesome enzymes. However, according to the present invention, it is possible to provide a polypeptide having a high-purity fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity at low cost.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to a following example.

参考例1
(1)乾燥ガゴメ昆布2kgを自由粉砕機M−2型(奈良機械製作所製)により粉砕し、4.5倍量の80%エタノール中で80℃、2時間処理後、ろ過した。残渣に対し、上記80%エタノール抽出、ろ過という工程を更に3回繰返し、エタノール洗浄残渣1870gを得た。残渣に36リットルの水を加え、100℃、2時間処理し、ろ過により抽出液を得た。抽出液の塩濃度を400mMの塩化ナトリウム溶液と同じにした後、5%のセチルピリジニウムクロリドをこれ以上沈殿が生じなくなるまで添加し、遠心分離した。その沈殿を、80%のエタノールで繰返し洗浄し、セチルピリジニウムクロリドを完全に除去した後、3リットルの2M塩化ナトリウムに溶解し、不溶物を遠心分離で除去し、2Mの塩化ナトリウムで平衡化した100mlのDEAE−セルロファインA−800を懸濁し、撹拌後ろ過し、樹脂を除いた。このろ液を、2Mの塩化ナトリウムで平衡化した100mlのDEAE−セルロファインA−800のカラムにかけ、素通り画分を限外ろ過器(ろ過膜の排除分子量10万)により脱塩及び低分子除去を行い、この際生じた沈殿を遠心分離により除去した。この上清を凍結乾燥して精製ガゴメ昆布由来フコース硫酸含有多糖混合物82.2gを得た。
Reference example 1
(1) 2 kg of dried gagome kelp was pulverized by a free crusher M-2 type (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), treated in 4.5 times 80% ethanol at 80 ° C. for 2 hours, and then filtered. The above steps of 80% ethanol extraction and filtration were further repeated 3 times for the residue to obtain 1870 g of ethanol washing residue. 36 liters of water was added to the residue, treated at 100 ° C. for 2 hours, and an extract was obtained by filtration. After the salt concentration of the extract was the same as that of a 400 mM sodium chloride solution, 5% cetylpyridinium chloride was added until no further precipitation occurred, followed by centrifugation. The precipitate was washed repeatedly with 80% ethanol to completely remove cetylpyridinium chloride, then dissolved in 3 liters of 2M sodium chloride, insolubles were removed by centrifugation, and equilibrated with 2M sodium chloride. 100 ml of DEAE-Cellulofine A-800 was suspended, stirred and filtered to remove the resin. This filtrate was applied to a 100 ml DEAE-Cellulofine A-800 column equilibrated with 2M sodium chloride, and the passing fraction was desalted and low-molecular-weight removed by an ultrafilter (excluded molecular weight of filtration membrane of 100,000). The precipitate formed at this time was removed by centrifugation. This supernatant was lyophilized to obtain 82.2 g of a purified gagome kelp-derived fucose sulfate-containing polysaccharide mixture.

(2)上記のガゴメ昆布由来フコース硫酸含有多糖混合物7gを700mlの0.2Mの塩化カルシウムを含む20mMの酢酸ナトリウム(pH6.0)に溶解後、あらかじめ0.2Mの塩化カルシウムを含む20mMの酢酸ナトリウム(pH6.0)で平衡化した4000mlのDEAE−セファロースFFのカラムにかけ、0.2Mの塩化カルシウムを含む20mMの酢酸ナトリウム(pH6.0)で充分カラムを洗浄後、0〜4Mの塩化ナトリウムのグラジエントで溶出した。塩化ナトリウム濃度が0.9〜1.5Mで溶出してくる画分を集め、排除分子量10万の限外ろ過膜を装着した限外ろ過器で濃縮脱塩後凍結乾燥し、フコース硫酸含有多糖−Fの凍結乾燥標品を4.7g得た。   (2) After dissolving 7 g of the above-mentioned gagome kelp-derived fucose sulfate-containing polysaccharide mixture in 700 ml of 20 mM sodium acetate (pH 6.0) containing 0.2 M calcium chloride, 20 mM acetic acid containing 0.2 M calcium chloride in advance. Apply to a column of 4000 ml DEAE-Sepharose FF equilibrated with sodium (pH 6.0), wash the column thoroughly with 20 mM sodium acetate (pH 6.0) containing 0.2 M calcium chloride, and then add 0-4 M sodium chloride. Elute with a gradient of. Fractions eluted at a sodium chloride concentration of 0.9 to 1.5M are collected, concentrated and desalted with an ultrafilter equipped with an ultrafiltration membrane with an excluded molecular weight of 100,000, freeze-dried, and a sulfated fucose-containing polysaccharide 4.7 g of a freeze-dried preparation of -F was obtained.

また塩化ナトリウム濃度が0.05〜0.8Mで溶出してくる画分を集め、排除分子量10万の限外ろ過膜を装着した限外ろ過器で濃縮脱塩後凍結乾燥し、フコース硫酸含有多糖−Uの凍結乾燥標品を2.1g得た。   Fractions eluted at a sodium chloride concentration of 0.05 to 0.8M are collected, concentrated and desalted with an ultrafilter equipped with an ultrafiltration membrane with an excluded molecular weight of 100,000, and lyophilized to contain fucose sulfate. 2.1 g of freeze-dried preparation of polysaccharide-U was obtained.

(3)アルテロモナスsp.SN−1009(FERM BP−5747)を、グルコース0.25%、ペプトン1.0%、酵母エキス0.05%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー社製)pH8.2からなる培地600mlを分注して殺菌した(120℃、20分)2リットルの三角フラスコに接種し、25℃で25時間培養して種培養液とした。 ペプトン200g、酵母エキス4g、及び消泡剤(信越化学工業社製KM70)4mlを含む人工海水pH8.0からなる培地18リットルを30リットル容のジャーファーメンターに入れて120℃で20分殺菌した。冷却後、別に120℃、15分殺菌した2リットルの人工海水に溶解した20gの参考例1−(1)の方法を用いて調製したガゴメ昆布由来のフコース硫酸含有多糖−Fを添加し、また上記の種培養液600mlを接種し、24℃で20時間、毎分10リットルの通気量と毎分250回転の撹拌速度の条件で培養した。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体及び培養上清を得た。   (3) Alteromonas sp. SN-1009 (FERM BP-5747) was dispensed into 600 ml of a medium consisting of artificial seawater (jamarin laboratory) pH 8.2 containing 0.25% glucose, 1.0% peptone and 0.05% yeast extract. And inoculated into a 2 liter Erlenmeyer flask (120 ° C., 20 minutes) and cultured at 25 ° C. for 25 hours to form a seed culture solution. 18 liters of a medium consisting of artificial seawater pH 8.0 containing 200 g of peptone, 4 g of yeast extract, and 4 ml of antifoaming agent (KM70 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was placed in a 30 liter jar fermenter and sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. . After cooling, 20 g of fucose sulfate-containing polysaccharide-F derived from gagome kelp prepared by using the method of Reference Example 1- (1) dissolved in 2 liters of artificial seawater sterilized at 120 ° C. for 15 minutes, and The seed culture solution (600 ml) was inoculated and cultured at 24 ° C. for 20 hours under the conditions of an aeration rate of 10 liters per minute and a stirring speed of 250 revolutions per minute. After completion of the culture, the culture solution was centrifuged to obtain bacterial cells and culture supernatant.

培養上清中のエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素の活性をフコース硫酸含有多糖−Fを基質に用い、参考例2記載の方法で測定したところ、10mU/ml・培養液であった。   When the activity of endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme in the culture supernatant was measured by the method described in Reference Example 2 using fucose sulfate-containing polysaccharide-F as a substrate, it was 10 mU / ml · culture solution.

得られた培養上清を、分画分子量1万の限外ろ過器により濃縮後、生じた沈殿を遠心分離により除去し、85%飽和硫安塩析し、生じた沈殿を遠心分離により集め、10分の1濃度の人工海水(ジャマリンS)を含む20mMのトリス−塩酸緩衝液(pH8.2)に対して充分透析し、400mlの粗酵素を得た。   The obtained culture supernatant was concentrated with an ultrafilter having a molecular weight cut off of 10,000, and the resulting precipitate was removed by centrifugation, 85% saturated ammonium sulfate was salted out, and the resulting precipitate was collected by centrifugation. The mixture was sufficiently dialyzed against 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.2) containing artificial seawater (Jamarine S) at a concentration of 1 part to obtain 400 ml of crude enzyme.

得られた粗酵素液を、あらかじめ5mMのアジ化ナトリウム及び10分の1濃度の人工海水(ジャマリンS)を含む20mMのトリス−塩酸緩衝液(pH8.2)で平衡化したDEAE−セルロファインA−800(生化学工業社製)のカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液にて充分洗浄後、同緩衝液中に100mM、200mM、300mM、400mM、及び600mMの塩化ナトリウムを含む溶液で溶出し、活性画分を集めた。   The obtained crude enzyme solution was previously equilibrated with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.2) containing 5 mM sodium azide and one-tenth artificial seawater (Jamarine S). DEAE-Cellulofine A -Adsorbed on a column of 800 (manufactured by Seikagaku Corporation), the adsorbate was sufficiently washed with the same buffer, and then eluted with a solution containing 100 mM, 200 mM, 300 mM, 400 mM, and 600 mM sodium chloride in the same buffer. The active fraction was collected.

得られた活性画分の酵素活性を参考例2記載の方法で測定したところ、20400mU(20.4U)であった。   When the enzyme activity of the obtained active fraction was measured by the method described in Reference Example 2, it was 20400 mU (20.4 U).

得られた活性画分を、分画分子量1万の限外ろ過器により濃縮後,10mMの塩化カルシウム及び50mMの塩化ナトリウムを含む20mMのトリス−塩酸緩衝液pH8.2を添加しながら限外ろ過し、完全に緩衝液を置換した。   The obtained active fraction was concentrated with an ultrafilter having a molecular weight cut off of 10,000, and then ultrafiltered with addition of 20 mM Tris-HCl buffer pH 8.2 containing 10 mM calcium chloride and 50 mM sodium chloride. And completely replaced the buffer.

得られた酵素溶液を、あらかじめ同緩衝液で平衡化したDEAE−セファロースFFのカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液にて充分洗浄後、塩化ナトリウム濃度が150mMの同緩衝液で更に洗浄し、その後150mMから400mMの塩化ナトリウムを含む同緩衝液にて塩化ナトリウムのグラジエント溶出を行った。   The obtained enzyme solution was adsorbed on a DEAE-Sepharose FF column equilibrated in advance with the same buffer, and the adsorbate was sufficiently washed with the same buffer, and further washed with the same buffer having a sodium chloride concentration of 150 mM. Thereafter, gradient elution of sodium chloride was performed with the same buffer containing 150 mM to 400 mM sodium chloride.

得られた活性画分を集め、限外ろ過で濃縮後、セファクリルS―200によるゲルろ過を行った。溶出液には、5mMのアジ化ナトリウム及び10分の1濃度のジャマリンSを含む10mMトリスー塩酸緩衝液pH8.0を用いた。なお該クロマトグラフィーにより分子量を求めたところ約10万であった。   The obtained active fractions were collected and concentrated by ultrafiltration, followed by gel filtration with Sephacryl S-200. As the eluate, 10 mM Tris-HCl buffer solution pH 8.0 containing 5 mM sodium azide and 1/10 concentration of Jamarin S was used. The molecular weight determined by the chromatography was about 100,000.

得られた活性画分を集め、10mMの塩化カルシウム、10mMの塩化カリウム、及び4.2Mの塩化ナトリウムを含む20mMのトリス−塩酸緩衝液(pH8.2)に対して充分透析し、あらかじめ塩化ナトリウム濃度が4Mの同緩衝液で平衡化したフェニルセファロースCL−4Bのカラムにかけ、4M、3M、2M、1M、0.5M、及び0.15Mの塩化ナトリウムを含む同緩衝液にて溶出した。   The obtained active fractions were collected and dialyzed sufficiently against 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.2) containing 10 mM calcium chloride, 10 mM potassium chloride, and 4.2 M sodium chloride. The column was applied to a column of phenyl sepharose CL-4B equilibrated with the same buffer solution having a concentration of 4M and eluted with the same buffer solution containing 4M, 3M, 2M, 1M, 0.5M, and 0.15M sodium chloride.

得られた活性画分を集め、限外ろ過により濃縮後、10mMの塩化カルシウム、10mMの塩化カリウム、及び150mMの塩化ナトリウムを含む20mMのトリス−塩酸緩衝液(pH8.2)を添加しながら限外ろ過し、完全に緩衝液を置換した。この酵素液をあらかじめ、同緩衝液にて平衡化したDEAE−セルロファインA−800にかけ、同緩衝液で洗浄後、150mMから350mMの塩化ナトリウムのグラジエント溶出を行った。   The obtained active fractions were collected, concentrated by ultrafiltration, and limited while adding 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.2) containing 10 mM calcium chloride, 10 mM potassium chloride, and 150 mM sodium chloride. The solution was filtered out to completely replace the buffer. This enzyme solution was applied in advance to DEAE-Cellulofine A-800 equilibrated with the same buffer solution, washed with the same buffer solution, and then subjected to gradient elution from 150 mM to 350 mM sodium chloride.

得られた活性画分を集め、50mMの塩化ナトリウムを含む同緩衝液にて充分透析後、あらかじめ50mMの塩化ナトリウムを含む同緩衝液で平衡化したDEAE−セルロファインA−800に吸着させ、同緩衝液で洗浄後、50mMから150mMの塩化ナトリウムによるグラジエント溶出を行った。得られた活性画分をまとめて、精製酵素を得た。   The obtained active fractions were collected, dialyzed sufficiently with the same buffer containing 50 mM sodium chloride, adsorbed to DEAE-Cellulofine A-800 previously equilibrated with the same buffer containing 50 mM sodium chloride, and After washing with buffer, gradient elution with 50 mM to 150 mM sodium chloride was performed. The obtained active fractions were combined to obtain a purified enzyme.

また、SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)−ポリアクリルアミド電気泳動により該精製酵素の分子量を求めたところ約9万であった。   Further, when the molecular weight of the purified enzyme was determined by SDS (sodium dodecyl sulfate) -polyacrylamide electrophoresis, it was about 90,000.

参考例2
参考例1−(2)の工程により得られたフコース硫酸含有多糖−Fを用いてエンド型フコース硫酸含有多糖分解活性を下記のように測定した。
Reference example 2
Using the fucose sulfate-containing polysaccharide-F obtained by the step of Reference Example 1- (2), the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide decomposition activity was measured as follows.

すなわち、2.5%のフコース硫酸含有多糖−F溶液12μlと、6μlの1M塩化カルシウム溶液と9μlの4M塩化ナトリウム溶液と、60μlの50mMの酢酸とイミダゾールとトリス−塩酸を含む緩衝液(pH7.5)と21μlの水と、12μlの分解活性測定用被検液とを混合し、30℃、3時間反応させた後、反応液を100℃、10分間処理し、遠心分離後、100μlをHPLCにより分析し、低分子化の程度を測定した。   That is, 12 μl of 2.5% sulfated fucose-containing polysaccharide-F solution, 6 μl of 1 M calcium chloride solution, 9 μl of 4 M sodium chloride solution, 60 μl of a buffer solution containing 50 mM acetic acid, imidazole and tris-hydrochloric acid (pH 7. 5) and 21 μl of water and 12 μl of the test solution for measuring the degradation activity were mixed and reacted at 30 ° C. for 3 hours. Then, the reaction solution was treated at 100 ° C. for 10 minutes, centrifuged, and 100 μl was analyzed by HPLC. And the degree of molecular weight reduction was measured.

対照として、分解活性測定用被検液の代りに、被検液に使用している緩衝液を用いて同様の条件により反応させたもの及びフコース硫酸含有多糖−F溶液の代りに水を用いて反応を行ったものを用意し、それぞれ同様にHPLCにより分析した。   As a control, instead of the test solution for measuring the degradation activity, the reaction was carried out under the same conditions using the buffer used in the test solution, and water was used instead of the sulfated-fucose-containing polysaccharide-F solution. Prepared were reacted and analyzed by HPLC in the same manner.

1単位の酵素は、上記反応系において1分間に1μmolのフコース硫酸含有多糖−Fのフコシル結合を切断する酵素量とする。切断されたフコシル結合の定量は下記式により求めた。
{(12×2.5)/(100×MF)}×{(MF/M)−1}×{1/(180×0.01)}×1000=U/ml
(12×2.5)/100:反応系中に添加したフコース硫酸含有多糖−F(mg)
MF:基質フコース硫酸含有多糖−Fの平均分子量
M:反応生成物の平均分子量
(MF/M)−1:1分子のフコース硫酸含有多糖−Fが酵素により切断された数
180:反応時間(分)
0.01:酵素液量(ml)
なお、HPLCの条件は下記によった。
装置:L−6200型(日立製作所製)
カラム:OHpak SB−806(8mm×300mm)(昭和電工社製)
溶離液:5mMのアジ化ナトリウム、25mMの塩化カルシウム、及び50mMの塩化ナトリウムを含む25mMのイミダゾール緩衝液(pH8)
検出:示差屈折率検出器(Shodex RI−71、昭和電工社製)
流速:1ml/分
カラム温度:25℃
One unit of enzyme is the amount of enzyme that cleaves the fucosyl bond of 1 μmol of fucose sulfate-containing polysaccharide-F per minute in the above reaction system. The quantification of the cleaved fucosyl bond was determined by the following formula.
{(12 × 2.5) / (100 × MF)} × {(MF / M) −1} × {1 / (180 × 0.01)} × 1000 = U / ml
(12 × 2.5) / 100: Fucose sulfate-containing polysaccharide-F (mg) added to the reaction system
MF: Average molecular weight of substrate-fucose sulfate-containing polysaccharide-F M: Average molecular weight of reaction product (MF / M) -1: Number of 1-molecule fucose sulfate-containing polysaccharide-F cleaved by enzyme 180: Reaction time (minutes) )
0.01: Amount of enzyme solution (ml)
The HPLC conditions were as follows.
Apparatus: L-6200 type (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Column: OHpak SB-806 (8 mm × 300 mm) (Showa Denko)
Eluent: 25 mM imidazole buffer (pH 8) containing 5 mM sodium azide, 25 mM calcium chloride, and 50 mM sodium chloride.
Detection: differential refractive index detector (Shodex RI-71, Showa Denko)
Flow rate: 1 ml / min Column temperature: 25 ° C

反応生成物の平均分子量の測定のために、市販の分子量既知のプルラン(STANDARD P−82、昭和電工社製)を上記のHPLC分析と同条件で分析し、プルランの分子量とOHpak SB−806の保持時間との関係を曲線に表し、上記酵素反応生成物の分子量測定のための標準曲線とした。   In order to measure the average molecular weight of the reaction product, a commercially available pullulan (STANDARD P-82, manufactured by Showa Denko KK) with a known molecular weight was analyzed under the same conditions as in the above HPLC analysis, and the molecular weight of pullulan and OHpak SB-806 The relationship with the retention time is represented by a curve, which is a standard curve for measuring the molecular weight of the enzyme reaction product.

参考例3
参考例1―(2)の工程で得られたフコース硫酸含有多糖―Uを用いてフコース硫酸含有多糖分解活性を下記のように測定した。
2.5%のフコース硫酸含有多糖−U溶液50μlと、10μlの分解活性測定用被検液と、60μlの667mM塩化ナトリウムを含む83mMリン酸緩衝液pH7.5を混合し、37℃、3時間反応させた後、反応液105μlと水2mlを混合、攪拌し、その230nmにおける吸光度(AT)を測定する。対照として、分解活性測定用被検液の代りに、被検液に使用している緩衝液のみを用いて同様の条件により反応させたもの、およびフコース硫酸含有多糖−U溶液の代りに水のみを用いて反応を行ったものを用意し、それぞれ同様に吸光度を測定する(AB1およびAB2)。
Reference example 3
Using the fucose sulfate-containing polysaccharide-U obtained in the step of Reference Example 1- (2), the sulfated fucose-containing polysaccharide-degrading activity was measured as follows.
50 μl of a 2.5% sulfated-fucose-containing polysaccharide-U solution, 10 μl of a test solution for measuring degradation activity, and 60 μl of 83 mM phosphate buffer pH 7.5 containing 667 mM sodium chloride were mixed at 37 ° C. for 3 hours. After the reaction, 105 μl of the reaction solution and 2 ml of water are mixed and stirred, and the absorbance (AT) at 230 nm is measured. As controls, instead of the test solution for measuring the degradation activity, the reaction was carried out under the same conditions using only the buffer solution used for the test solution, and only the water instead of the fucose sulfate-containing polysaccharide-U solution was used. Are prepared, and the absorbance is measured in the same manner (AB1 and AB2).

1単位の酵素は、上記反応系において1分間に1μmolのマンノースとウロン酸の間のグリコシド結合を脱離的に切断する酵素量とする。切断された結合の定量は、脱離反応の際に生じた不飽和ウロン酸のミリモル分子吸光係数を5.5として計算し行う。なお、酵素の活性は下記式に従って算出した。   One unit of enzyme is the amount of enzyme that releasably cleaves a glycosidic bond between 1 μmol of mannose and uronic acid per minute in the above reaction system. Quantification of the cleaved bond is performed by calculating the molar extinction coefficient of unsaturated uronic acid generated during the elimination reaction as 5.5. The enzyme activity was calculated according to the following formula.

(AT−AB1−AB2)×(2.105×120/5.5×105×
0.01×180)=U/ml
式中、
2.105は吸光度を測定するサンプルの液量(ml)、
120は酵素反応液の液量(μl)、
5.5は不飽和ウロン酸の230nmにおけるミリモル分子吸光係数(/mM)、
105は希釈に用いる反応液の液量(μl)、
0.01は酵素液量(ml)、
180は反応時間(分)
である。
(AT-AB1-AB2) × (2.105 × 120 / 5.5 × 105 ×)
0.01 × 180) = U / ml
Where
2.105 is the liquid volume (ml) of the sample for measuring absorbance,
120 is the volume of the enzyme reaction solution (μl),
5.5 is the molar extinction coefficient (/ mM) of unsaturated uronic acid at 230 nm,
105 is the volume of the reaction solution used for dilution (μl),
0.01 is the amount of enzyme solution (ml),
180 is the reaction time (minutes)
It is.

参考例4
(1)フコース硫酸含有多糖−F及びフコース硫酸含有多糖−Uの分子量をセファクリルS−500を用いたゲルろ過法により求めたところ、各々約19万を中心とした分子量分布を示した。
(2)フコース硫酸含有多糖−U及びフコース硫酸含有多糖−Fの各塩化ナトリウム濃度における、過剰量のセチルピリジニウムクロリド存在下における沈殿形成性を図2に示す。
Reference example 4
(1) When the molecular weights of the sulfated-fucose-containing polysaccharide-F and the sulfated-fucose-containing polysaccharide-U were determined by gel filtration using Sephacryl S-500, molecular weight distributions centered on about 190,000 respectively were shown.
(2) Precipitate formation in the presence of an excess amount of cetylpyridinium chloride at each sodium chloride concentration of sulfated fucose-containing polysaccharide-U and sulfated-fucose-containing polysaccharide-F is shown in FIG.

図2の縦軸は沈殿形成率(%)を示し、横軸は塩化ナトリウム濃度(M)を示す。図中、実線及び白丸はフコース硫酸含有多糖−Uの各塩化ナトリウム濃度での沈殿形成率を示し、図中、点線及び白三角はフコース硫酸含有多糖−Fの各塩化ナトリウム濃度(M)での沈殿形成率を示す。   The vertical axis in FIG. 2 indicates the precipitation rate (%), and the horizontal axis indicates the sodium chloride concentration (M). In the figure, solid lines and white circles indicate the rate of precipitation formation at each sodium chloride concentration of sulfated-fucose-containing polysaccharide-U, and dotted lines and white triangles at each sodium chloride concentration (M) of sulfated-fucose-containing polysaccharide-F. The rate of precipitation formation is shown.

沈殿形成率の測定は、溶液温度37℃にて、以下のように行った。
フコース硫酸含有多糖−U及びフコース硫酸含有多糖−Fをそれぞれ2%の濃度で水及び4Mの塩化ナトリウムに溶解し、これらを様々な割合で混合することにより様々な濃度の塩化ナトリウムに溶解したフコース硫酸含有多糖−U及びフコース硫酸含有多糖−F溶液を各125μlずつ調製した。次に、セチルピリジニウムクロリドを2.5%の濃度で水及び4Mの塩化ナトリウムに溶解し、それらを混合することにより様々な濃度の塩化ナトリウムに溶解した1.25%のセチルピリジニウムクロリド溶液を調製した。
The precipitation rate was measured at a solution temperature of 37 ° C. as follows.
Fucose sulfate-containing polysaccharide-U and sulfated-fucose-containing polysaccharide-F are dissolved in water and 4M sodium chloride at a concentration of 2%, respectively, and mixed in various proportions to dissolve fucose in various concentrations of sodium chloride. 125 μl each of sulfuric acid-containing polysaccharide-U and fucose sulfate-containing polysaccharide-F solutions were prepared. Next, cetylpyridinium chloride is dissolved in water and 4M sodium chloride at a concentration of 2.5% and mixed to prepare a 1.25% cetylpyridinium chloride solution dissolved in various concentrations of sodium chloride. did.

水に溶解している2%のフコース硫酸含有多糖−U及びフコース硫酸含有多糖−Fを1.25%のセチルピリジニウムクロリドで完全に沈殿させるには容量で3.2倍必要であった。そこで、各濃度の塩化ナトリウムに溶解した2%のフコース硫酸含有多糖−U及びフコース硫酸含有多糖−Fの各125μlに対して各々の濃度の塩化ナトリウムに溶解したセチルピリジニウムクロリド溶液を400μl添加後、十分撹拌し、30分放置後、遠心分離し上清中の糖含量をフェノール−硫酸法[アナリティカル ケミストリー(Analytical Chemistry)、第28巻、第350頁(1956)]により測定し、各塩化ナトリウム濃度下での各フコース硫酸含有多糖の沈殿形成率を算出した。   It took 3.2 times by volume to completely precipitate 2% fucose sulfate-containing polysaccharide-U and fucose sulfate-containing polysaccharide-F dissolved in water with 1.25% cetylpyridinium chloride. Therefore, after adding 400 μl of cetylpyridinium chloride solution dissolved in each concentration of sodium chloride to 125 μl each of 2% sulfated fucose-containing polysaccharide-U and sulfated fucose-containing polysaccharide-F dissolved in each concentration of sodium chloride, Stir well, allow to stand for 30 minutes, centrifuge and measure the sugar content in the supernatant by the phenol-sulfuric acid method [Analytical Chemistry, 28, 350 (1956)]. The precipitation rate of each sulfated fucose-containing polysaccharide under the concentration was calculated.

(3)フコース硫酸含有多糖−Fの成分を以下に示す方法で分析した。
まず、ジャーナル オブ バイオロジカル ケミストリー(Journal of Biological Chemistry)、第175巻、第595頁(1948)の記載に従いフコース量を定量した。
(3) The component of the sulfated-fucose-containing polysaccharide-F was analyzed by the following method.
First, the amount of fucose was quantified according to the description of Journal of Biological Chemistry, Vol. 175, p. 595 (1948).

フコース硫酸含有多糖−Fの乾燥標品を1規定の塩酸に0.5%の濃度で溶解し、110℃で2時間処理し、構成単糖に加水分解した。グライコタッグ(GlycoTAGTM)及びグライコタッグ リージェント キット(GlycoTAGTM Reagent Kit)(共にタカラバイオ社製)を用いて加水分解して得られた単糖の還元性末端をピリジル−(2)−アミノ化(PA化)し、HPLCにより構成糖の比率を調べた。 A dried preparation of sulfated-fucose-containing polysaccharide-F was dissolved in 1N hydrochloric acid at a concentration of 0.5%, treated at 110 ° C. for 2 hours, and hydrolyzed to a constituent monosaccharide. Glycotag (GlycoTAG ) and Glycotag Reagent Kit (both manufactured by Takara Bio Inc.) were used to hydrolyze the reducing end of the monosaccharide obtained by pyridyl- (2) -amination ( PA) and the ratio of the constituent sugars was examined by HPLC.

次に、アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry)、第4巻、第330頁(1962)の記載に従いウロン酸量を定量した。
また、バイオケミカル ジャーナル(Biochemical Journal)、第84巻、第106頁(1962)の記載に従い硫酸含量を定量した。
Next, the amount of uronic acid was quantified as described in Analytical Biochemistry, Vol. 4, page 330 (1962).
Further, the sulfuric acid content was quantified according to the description in Biochemical Journal, Vol. 84, page 106 (1962).

このフコース硫酸含有多糖−Fの構成糖はフコース、ガラクトースで、そのモル比は約10:1であった。ウロン酸及びその他の中性糖は実質的に含有されていなかった。また、フコースと硫酸基のモル比は約1:2であった。   The constituent sugars of this fucose sulfate-containing polysaccharide-F were fucose and galactose, and the molar ratio was about 10: 1. Uronic acid and other neutral sugars were not substantially contained. Further, the molar ratio of fucose and sulfate group was about 1: 2.

フコース硫酸含有多糖−Uの成分を上記方法に準じ測定した。その結果、フコース硫酸含有多糖−Uの構成糖はフコース、マンノース、ガラクトース、グルコース、ラムノース、キシロース、ウロン酸であった。その他の中性糖は実質的に含有されていなかった。また、主要成分のフコース:マンノース:ガラクトース:ウロン酸:硫酸基はモル比で約10:7:4:5:20であった。   The component of sulfated-fucose-containing polysaccharide-U was measured according to the above method. As a result, the constituent sugars of the fucose sulfate-containing polysaccharide-U were fucose, mannose, galactose, glucose, rhamnose, xylose, and uronic acid. Other neutral sugars were not substantially contained. The main components of fucose: mannose: galactose: uronic acid: sulfate group were about 10: 7: 4: 5: 20 in molar ratio.

(4)このフコース硫酸含有多糖−Fの凍結乾燥物の比旋光度を高速・高感度旋光計SEPA−300(堀場製作所製)により測定したところ、−135度であった。
またフコース硫酸含有多糖−Uの比旋光度は−53.6度であった。
(4) The specific rotation of the freeze-dried product of this fucose sulfate-containing polysaccharide-F was measured with a high-speed and high-sensitivity polarimeter SEPA-300 (manufactured by Horiba Ltd.) and found to be -135 degrees.
The specific rotation of the sulfated-fucose-containing polysaccharide-U was −53.6 °.

(5)1%のフコース硫酸含有多糖−F溶液16mlと、50mMのリン酸緩衝液(pH8.0)12mlと4Mの塩化ナトリウム4mlと32mU/mlの下記参考例5に記載のエンド型フコイダン分解酵素溶液8mlを混合し、25℃で48時間反応させた。反応による分解物の生成は認められなかった。   (5) Endo-type fucoidan degradation according to Reference Example 5 described below in Reference Example 5 with 16 ml of 1% fucose sulfate-containing polysaccharide-F solution, 12 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 8.0), 4 ml of 4M sodium chloride, and 32 mU / ml 8 ml of the enzyme solution was mixed and reacted at 25 ° C. for 48 hours. Formation of decomposition products due to the reaction was not observed.

上記条件でフコース硫酸含有多糖−Uと参考例5に記載のフコイダン分解酵素を25℃で48時間反応させた。反応の進行と共に230nmの吸光度が増加することを確認し、本酵素によりフコース硫酸含有多糖−Uが分解されていることが判明した。   Under the above conditions, the fucose sulfate-containing polysaccharide-U and the fucoidan-degrading enzyme described in Reference Example 5 were reacted at 25 ° C. for 48 hours. It was confirmed that the absorbance at 230 nm increased with the progress of the reaction, and it was found that the sulfated-fucose-containing polysaccharide-U was decomposed by this enzyme.

参考例5
参考例4記載のフコイダン分解酵素は以下の方法により調製される。該フコイダン分解酵素の生産に用いる菌株としては、該酵素生産能を有する菌株であればいかなる菌株でもよいが、具体例としては例えば、フラボバクテリウムsp.SA−0082株(FERM BP−5402)が挙げられる。
Reference Example 5
The fucoidan degrading enzyme described in Reference Example 4 is prepared by the following method. The strain used for production of the fucoidan degrading enzyme may be any strain as long as it has the ability to produce the enzyme. Specific examples include, for example, Flavobacterium sp. SA-0082 strain (FERM BP-5402) can be mentioned.

本菌株は青森県の海水中より新たに検索して得た菌株で、この菌株はFlavobacterium sp.SA−0082と表示され、平成7年3月29日(原寄託日)より、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM BP−5402の受託番号で国際寄託されている。   This strain was newly obtained by searching from seawater in Aomori Prefecture, and this strain is Flavobacterium sp. SA-0082 is displayed, and from March 29, 1995 (original deposit date), it has been deposited internationally with the accession number of FERM BP-5402 at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry.

本菌株の培地に加える栄養源は使用する菌株が利用し、フコイダン分解酵素を生産するものであればよく、炭素源としては例えばフコイダン、海藻粉末、アルギン酸、フコース、グルコース、マンニトール、グリセロール、サッカロース、マルトース、ラクトース、デンプン等が利用でき、窒素源としては、酵母エキス、ペプトン、カザミノ酸、コーンスティープリカー、肉エキス、脱脂大豆、硫安、塩化アンモニウム等が適当である。その他にナトリウム塩、リン酸塩、カリウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩等の無機質、及び金属塩類を加えてもよい。   The nutrient source added to the culture medium of this strain may be any strain that can be used by the strain to be used and produces a fucoidan degrading enzyme. Examples of the carbon source include fucoidan, seaweed powder, alginic acid, fucose, glucose, mannitol, glycerol, saccharose, Maltose, lactose, starch and the like can be used, and as the nitrogen source, yeast extract, peptone, casamino acid, corn steep liquor, meat extract, defatted soybean, ammonium sulfate, ammonium chloride and the like are suitable. In addition, minerals such as sodium salts, phosphates, potassium salts, magnesium salts, zinc salts, and metal salts may be added.

本フコイダン分解酵素の生産菌を培養するに当り、生産量は培養条件により変動するが、一般に培養温度は15℃〜30℃、培地のpHは5〜9がよく、5〜72時間の通気撹拌培養で本フコイダン分解酵素の生産量は最高に達する。培養条件は使用する菌株、培地組成等に応じ、本フコイダン分解酵素の生産量が最大になるように設定するのは当然のことである。   When cultivating the production strain of this fucoidan degrading enzyme, the production amount varies depending on the culture conditions. Generally, the culture temperature is 15 ° C. to 30 ° C., the pH of the medium is preferably 5 to 9, and aeration stirring is performed for 5 to 72 hours. The production of this fucoidan-degrading enzyme reaches its maximum in culture. Naturally, the culture conditions are set so as to maximize the production amount of the present fucoidan-degrading enzyme according to the strain used, the composition of the medium, and the like.

本フコイダン分解酵素は菌体中にも培養物上清中にも存在する。   The fucoidan-degrading enzyme is present in the cells and in the culture supernatant.

上記のフラボバクテリウム sp.SA−0082株を適当な培地で培養し、その菌体を集め、通常用いられる細胞破壊手段、例えば、超音波処理などで菌体を破砕すると無細胞抽出液が得られる。   Flavobacterium sp. The SA-0082 strain is cultured in an appropriate medium, the cells are collected, and the cells are disrupted by a commonly used cell disruption means such as ultrasonic treatment to obtain a cell-free extract.

次いで、この抽出液から通常用いられる精製手段により精製酵素標品を得ることができる。例えば、塩析、イオン交換カラムクロマト、疎水結合カラムクロマト、ゲルろ過等により精製を行い、純化された本フコイダン分解酵素を得ることができる。   Next, a purified enzyme preparation can be obtained from this extract by a commonly used purification means. For example, the purified fucoidan-degrading enzyme can be obtained by purification by salting out, ion exchange column chromatography, hydrophobic binding column chromatography, gel filtration or the like.

また、上記の培養液から菌体を除去した培養液上清中にも本酵素(菌体外酵素)が大量に存在するので、菌体内酵素と同様の精製手段により精製することができる。   In addition, since a large amount of the present enzyme (extracellular enzyme) is also present in the culture supernatant obtained by removing the cells from the above culture solution, the enzyme can be purified by the same purification means as the enzyme in the cells.

フコイダン分解酵素の精製例を示す。
フラボバクテリウムsp.SA−0082(FERM BP−5402)をグルコース0.25%、ペプトン1.0%、酵母エキス0.05%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー製)pH7.5からなる培地600mlを分注して殺菌した(120℃、20分)2リットルの三角フラスコに接種し、24℃で24時間培養して種培養液とした。グルコース0.25%、ペプトン1.0%、酵母エキス0.05%、及び消泡剤(信越化学工業製、KM70)0.01%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー製)pH7.5からなる培地20リットルを30リットル容のジャーファーメンターに入れ120℃で20分殺菌した。冷却後、上記の種培養液600mlを接種し、24℃で24時間、毎分10リットルの通気量と毎分125回転の撹拌速度の条件で培養した。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を得た。
An example of purification of fucoidan degrading enzyme is shown.
Flavobacterium sp. SA-0082 (FERM BP-5402) was dispensed with 600 ml of an artificial seawater (made by Jamarin Laboratory) pH 7.5 containing 0.25% glucose, 1.0% peptone and 0.05% yeast extract. Sterilized (120 ° C., 20 minutes) was inoculated into a 2-liter Erlenmeyer flask and cultured at 24 ° C. for 24 hours to obtain a seed culture solution. Consists of artificial seawater (jamarin laboratory) pH 7.5 containing 0.25% glucose, 1.0% peptone, 0.05% yeast extract, and 0.01% antifoaming agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KM70). Twenty liters of medium was placed in a 30 liter jar fermenter and sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. After cooling, 600 ml of the above seed culture solution was inoculated and cultured at 24 ° C. for 24 hours under conditions of an aeration rate of 10 liters per minute and a stirring speed of 125 revolutions per minute. After completion of the culture, the culture solution was centrifuged to obtain bacterial cells.

この菌体を、200mMの塩化ナトリウムを含む20mMの酢酸−リン酸緩衝液(pH7.5)に懸濁し、超音波破砕後、遠心分離して菌体抽出液を得た。この菌体抽出液中のフコイダン分解酵素の活性を参考例3記載の方法で測定したところ、培地1ml中に5mUの活性が検出された。なお、活性測定については後に記載する。   This microbial cell was suspended in 20 mM acetic acid-phosphate buffer (pH 7.5) containing 200 mM sodium chloride, subjected to ultrasonic disruption, and centrifuged to obtain a microbial cell extract. When the activity of the fucoidan degrading enzyme in this bacterial cell extract was measured by the method described in Reference Example 3, an activity of 5 mU was detected in 1 ml of the medium. The activity measurement will be described later.

本抽出液に、終濃度が90%飽和となるように硫酸アンモニウムを加え、撹拌溶解後、遠心分離し、沈殿を上記菌体抽出液と同じ緩衝液に懸濁して、50mMの塩化ナトリウムを含む20mMの酢酸−リン酸緩衝液(pH7.5)で十分透析した。透析により生じた沈殿を遠心分離により除去後、あらかじめ50mMの塩化ナトリウムを含む20mMの酢酸−リン酸緩衝液(pH7.5)で平衡化したDEAE−セファロースFFのカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液にて十分洗浄後、50mMから600mMの塩化ナトリウムの直線濃度勾配により溶出させ、活性画分を集めた。次に、この活性画分に終濃度が4Mとなるように塩化ナトリウムを加え、あらかじめ4Mの塩化ナトリウムを含む20mMのリン酸緩衝液(pH8.0)で平衡化したフェニルセファロースCL−4B(ファルマシア社製)のカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液で十分洗浄後、4Mから1Mの塩化ナトリウムの直線濃度勾配により溶出させ、活性画分を集めた。次に、この活性画分を限外ろ過器で濃縮後、あらかじめ50mM塩化ナトリウムを含む10mMリン酸緩衝液で平衡化したセファクリル S−300(ファルマシア社製)でゲルろ過を行い活性画分を集めた。この酵素の分子量をセファクリル S−300の保持時間から求めたところ約46万であった。次にこの活性画分に25mMの塩化ナトリウムを含む10mMのリン酸緩衝液(pH7)で透析した。この酵素液を、あらかじめ250mMの塩化ナトリウムを含む10mMのリン酸緩衝液(pH7)で平衡化したモノ(Mono) Q HR5/5(ファルマシア社製)のカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液で十分洗浄後、250mMから450mMの塩化ナトリウムの直線濃度勾配により溶出させ、活性画分を集め、精製酵素を得た。以上の精製工程を表1に示す。なお、タンパク質の定量は、酵素液の280nmの吸光度を測定することにより行う。その際1mg/mlのタンパク質溶液の吸光度を1.0として計算する。   To this extract, ammonium sulfate is added so that the final concentration becomes 90% saturation, and after stirring and dissolving, the mixture is centrifuged. The precipitate is suspended in the same buffer as the above-mentioned cell extract and 20 mM containing 50 mM sodium chloride. Dialyzed thoroughly with an acetic acid-phosphate buffer solution (pH 7.5). After removing the precipitate generated by dialysis by centrifugation, the precipitate is adsorbed on a DEAE-Sepharose FF column equilibrated in advance with 20 mM acetate-phosphate buffer (pH 7.5) containing 50 mM sodium chloride. After thoroughly washing with a buffer solution, the active fraction was collected by elution with a linear concentration gradient of 50 mM to 600 mM sodium chloride. Next, sodium chloride was added to this active fraction to a final concentration of 4M, and phenyl sepharose CL-4B (Pharmacia) previously equilibrated with 20 mM phosphate buffer (pH 8.0) containing 4M sodium chloride. The adsorbate was sufficiently washed with the same buffer and eluted with a linear concentration gradient of 4M to 1M sodium chloride to collect the active fraction. Next, after concentrating this active fraction with an ultrafilter, the active fraction was collected by performing gel filtration with Sephacryl S-300 (Pharmacia) equilibrated in advance with 10 mM phosphate buffer containing 50 mM sodium chloride. It was. When the molecular weight of this enzyme was determined from the retention time of Sephacryl S-300, it was about 460,000. Next, the active fraction was dialyzed against 10 mM phosphate buffer (pH 7) containing 25 mM sodium chloride. This enzyme solution was adsorbed onto a mono (Mono) Q HR5 / 5 (Pharmacia) column previously equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7) containing 250 mM sodium chloride, and the adsorbate was adsorbed on the buffer solution. After sufficiently washing with, elution was performed with a linear concentration gradient of 250 mM to 450 mM sodium chloride, and the active fractions were collected to obtain a purified enzyme. The above purification steps are shown in Table 1. The protein is quantified by measuring the absorbance at 280 nm of the enzyme solution. At that time, the absorbance of a 1 mg / ml protein solution is calculated as 1.0.

Figure 2005312459
Figure 2005312459

また、下記の方法によってもフコイダン分解酵素を精製することができる。
フラボバクテリウム sp.SA−0082(FERM BP−5402)を、グルコース0.1%、ペプトン1.0%、酵母エキス0.05%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー製)pH7.5からなる培地600mlを分注して殺菌した(120℃、20分)2リットルの三角フラスコに接種し、24℃で20時間培養して種培養液とした。ガゴメ昆布由来のフコイダン0.3%、ペプトン0.5%、酵母エキス0.01%、及び消泡剤(信越化学工業製KM70)0.01%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー製)pH7.5からなる培地20リットルを30リットル容のジャーファーメンターに入れ120℃で20分殺菌した。冷却後、上記の種培養液600mlを接種し、24℃で20時間、毎分10リットルの通気量と毎分125回転の撹拌速度の条件で培養した。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体及び培養液上清を得た。本培養で得られた菌体を、200mMの食塩を含む20mMの酢酸−リン酸緩衝液(pH7.5)に懸濁し、超音波破砕後、遠心分離して菌体抽出液を得た。この菌体抽出液中のフコイダン分解酵素の活性を測定したところ、培地1ml中に20mUの活性が検出された。
Further, fucoidan degrading enzyme can also be purified by the following method.
Flavobacterium sp. SA-0082 (FERM BP-5402) was dispensed into 600 ml of a medium consisting of artificial seawater (made by Jamarin Laboratory) pH 7.5 containing 0.1% glucose, 1.0% peptone and 0.05% yeast extract. Sterilized (120 ° C., 20 minutes) into a 2-liter Erlenmeyer flask and cultured at 24 ° C. for 20 hours to form a seed culture solution. Artificial seawater (jamarin laboratory) pH7 containing fucoidan 0.3% derived from gagome kelp, 0.5% peptone, 0.01% yeast extract, and 0.01% antifoam (KM70 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 20 liters of the medium consisting of 5 was placed in a 30 liter jar fermenter and sterilized at 120 ° C. for 20 minutes. After cooling, 600 ml of the above seed culture solution was inoculated and cultured at 24 ° C. for 20 hours under conditions of an aeration rate of 10 liters per minute and a stirring speed of 125 revolutions per minute. After completion of the culture, the culture solution was centrifuged to obtain bacterial cells and a culture solution supernatant. The cells obtained in the main culture were suspended in a 20 mM acetate-phosphate buffer (pH 7.5) containing 200 mM sodium chloride, subjected to ultrasonic disruption, and centrifuged to obtain a cell extract. When the activity of the fucoidan-degrading enzyme in this bacterial cell extract was measured, 20 mU of activity was detected in 1 ml of the medium.

一方、この培養液上清を限外ろ過(ろ過膜の排除分子量1万)(アミコン社製)により濃縮し、フコイダン分解酵素を測定したところ培養液1ml当り6mUの活性が検出された。   On the other hand, when this culture supernatant was concentrated by ultrafiltration (exclusion molecular weight of filtration membrane 10,000) (Amicon) and fucoidan degrading enzyme was measured, an activity of 6 mU per 1 ml of the culture was detected.

上記の培養液上清の濃縮液に、終濃度が90%飽和となるように硫酸アンモニウムを加え、撹拌溶解後遠心分離し、沈殿を上記菌体抽出液と同じ緩衝液に懸濁して、50mMの食塩を含む20mMの酢酸−リン酸緩衝液(pH7.5)で十分透析した。透析により生じた沈殿を遠心分離により除去後、あらかじめ50mMの食塩を含む20mMの酢酸−リン酸緩衝液(pH7.5)で平衡化したDEAE−セファロースFFのカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液にて十分洗浄後、50mMから600mMの食塩のグラジエントにより溶出させ、活性画分を集めた。次にこの活性画分に終濃度が4Mとなるように食塩を加え、あらかじめ4Mの食塩を含む20mMのリン酸緩衝液(pH8.0)で平衡化したフェニルセファロース CL−4Bのカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液で十分洗浄後、4Mから1Mの食塩のグラジエントにより溶出させ、活性画分を集めた。次にこの活性画分を限外ろ過器(アミコン社製)で濃縮後、あらかじめ50mM食塩を含む10mMリン酸緩衝液で平衡化したセファクリル S−200でゲルろ過を行い活性画分を集めた。次にこの活性画分に終濃度が3.5Mとなるように食塩を加え、あらかじめ3.5Mの食塩を含む10mMリン酸緩衝液(pH8.0)で平衡化したフェニルセファロース HPのカラムに吸着させ、吸着物を同緩衝液で洗浄後、3.5Mから1.5Mの食塩のグラジエントにより溶出させ、活性画分を集めて精製酵素を得た。この酵素の分子量をセファクリル S−200の保持時間から求めたところ約7万であった。   Ammonium sulfate is added to the concentrated solution of the culture broth so that the final concentration becomes 90% saturation, and after stirring and dissolving, the solution is centrifuged. The precipitate is suspended in the same buffer as the above-mentioned cell extract, and 50 mM Dialyzed thoroughly with 20 mM acetate-phosphate buffer (pH 7.5) containing sodium chloride. After removing the precipitate generated by dialysis by centrifugation, the precipitate is adsorbed onto a DEAE-Sepharose FF column equilibrated in advance with 20 mM acetate-phosphate buffer (pH 7.5) containing 50 mM sodium chloride, and the adsorbate is adsorbed to the same buffer. After sufficiently washing with the solution, the active fraction was collected by eluting with a gradient of 50 mM to 600 mM sodium chloride. Next, sodium chloride is added to the active fraction to a final concentration of 4M, and the active fraction is adsorbed to a column of phenyl sepharose CL-4B equilibrated in advance with 20 mM phosphate buffer (pH 8.0) containing 4M sodium chloride. The adsorbate was thoroughly washed with the same buffer and eluted with a 4M to 1M sodium chloride gradient to collect the active fraction. Next, this active fraction was concentrated with an ultrafilter (Amicon), and then gel filtered with Sephacryl S-200 equilibrated in advance with a 10 mM phosphate buffer containing 50 mM sodium chloride to collect the active fraction. Next, sodium chloride is added to this active fraction to a final concentration of 3.5M and adsorbed on a column of phenyl sepharose HP equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 8.0) containing 3.5M sodium chloride in advance. The adsorbate was washed with the same buffer and eluted with a 3.5M to 1.5M sodium chloride gradient, and the active fraction was collected to obtain a purified enzyme. When the molecular weight of this enzyme was determined from the retention time of Sephacryl S-200, it was about 70,000.

実施例1
(1)エンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素の生産菌株であるアルテロモナス sp.SN−1009(FERM BP−5747)を、グルコース0.25%、ペプトン1.0%、酵母エキス0.05%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー社製)pH8.0からなる培地500mlを分注して殺菌した(120℃、20分)2リットルの三角フラスコに接種し、25℃で23時間培養した。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、その半量の菌体を10mlの抽出緩衝液〔50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、100mMエチレンジアミン四酢酸(EDTA)〕中に懸濁後、1mlの抽出緩衝液に溶解した20mg/mlのリゾチーム溶液を添加し、氷浴上で30分間保冷した。次いで、10mlのプロテイナーゼK溶液〔1mg/mlプロテイナーゼK、50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、100mM EDTA、1%SDS〕を添加した後、50℃で2時間保温した。この後室温に戻し、等容のTE緩衝液〔10mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、1mM EDTA〕飽和フェノールを加えて1時間穏やかに撹拌し、10000rpmで20分間遠心した後上層を回収した(以降この操作をフェノール抽出と略す)。
Example 1
(1) Arteromonas sp., Which is a production strain of endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme SN-1009 (FERM BP-5747) was dispensed in 500 ml of a medium consisting of artificial seawater (jamalin laboratory) pH 8.0 containing 0.25% glucose, 1.0% peptone and 0.05% yeast extract. And inoculated into a 2 liter Erlenmeyer flask (120 ° C., 20 minutes) and cultured at 25 ° C. for 23 hours. After completion of the culture, the culture solution is centrifuged to collect the cells, and half of the cells are suspended in 10 ml of extraction buffer [50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 100 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)]. After turbidity, a 20 mg / ml lysozyme solution dissolved in 1 ml of extraction buffer was added, and the mixture was kept on an ice bath for 30 minutes. Subsequently, 10 ml of proteinase K solution [1 mg / ml proteinase K, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 100 mM EDTA, 1% SDS] was added, and the mixture was kept at 50 ° C. for 2 hours. After returning to room temperature, an equal volume of TE buffer [10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 1 mM EDTA] saturated phenol was added, gently stirred for 1 hour, centrifuged at 10000 rpm for 20 minutes, and the upper layer was collected. (Hereafter, this operation is abbreviated as phenol extraction).

この上層に、等容のTE緩衝液飽和フェノール/クロロホルム1:1を加えて穏やかに撹拌し、10000rpmで20分間遠心した後上層を回収した(以降この操作をフェノール/クロロホルム抽出と略す)。再度フェノール/クロロホルム抽出を行った後、水層に0.1Mとなるように塩化ナトリウムを加え更に2倍量のエタノールを加えてDNAを析出させガラス棒で巻取った後、80%エタノールでリンスして軽く風乾した。このゲノムDNAを20mlの20μg/mlのリボヌクレアーゼAが溶解したTE緩衝液中に溶解させ、37℃で5時間保温してRNAを分解した。フェノール抽出、フェノール/クロロホルム抽出の後、先と同様にしてエタノール添加後DNA回収し、5mlのTE緩衝液に懸濁した。以上の操作により、ゲノムDNA約20mgを得た。   To this upper layer, an equal volume of TE buffer saturated phenol / chloroform 1: 1 was added, and the mixture was gently stirred and centrifuged at 10,000 rpm for 20 minutes, and then the upper layer was recovered (hereinafter this operation is abbreviated as phenol / chloroform extraction). After extraction with phenol / chloroform again, sodium chloride was added to the aqueous layer to a concentration of 0.1 M, and further doubled ethanol was added to precipitate the DNA, which was wound up with a glass rod and rinsed with 80% ethanol. And lightly air dried. This genomic DNA was dissolved in 20 ml of TE buffer in which 20 μg / ml of ribonuclease A was dissolved, and incubated at 37 ° C. for 5 hours to degrade RNA. After phenol extraction and phenol / chloroform extraction, ethanol was added in the same manner as described above, and DNA was collected and suspended in 5 ml of TE buffer. About 20 mg of genomic DNA was obtained by the above operation.

(2)実施例1−(1)で調製したゲノムDNA100μgを10ユニットの制限酵素Sau3AIと37℃で1分40秒間消化し部分分解後、フェノール/クロロホルム抽出し上層を回収した。上層に1/10倍容の3M酢酸ナトリウム水溶液(pH5.0)及び2.5倍容のエタノールを加えてDNAを沈殿させ、遠心分離により沈殿を回収した後、80%エタノールでリンスして風乾した(以降この操作をエタノール沈殿と略す)。得られた部分分解物を、1.25−5M塩化ナトリウム密度勾配超遠心法によりサイズ分画を行い、10〜20kbpのサイズを含む画分からエタノール沈殿によりDNAを回収した。得られたゲノムDNA部分分解物0.18μgとノバジェン(Novagene)社製ラムダブルースターBamHIアーム(λ Blue STAR BamHI arm)0.6μgと混ぜ、タカラバイオ社製DNAライゲーションキットを用いて連結させた後、ストラタジーン(Stratagene)社製ギガパックIIゴールドキット(GigaPack II Gold kit)を用いてラムダファージにパッケージングを行い、アルテロモナスsp.SN−1009のゲノムDNAライブラリーを作製した。 (2) 100 μg of the genomic DNA prepared in Example 1- (1) was digested with 10 units of the restriction enzyme Sau3AI at 37 ° C. for 1 minute and 40 seconds, partially decomposed, extracted with phenol / chloroform, and the upper layer was recovered. Add 1/10 volume of 3M sodium acetate aqueous solution (pH 5.0) and 2.5 volumes of ethanol to the upper layer to precipitate DNA, collect the precipitate by centrifugation, rinse with 80% ethanol and air dry. (This operation is hereinafter abbreviated as ethanol precipitation). The obtained partially decomposed product was subjected to size fractionation by 1.25-5M sodium chloride density gradient ultracentrifugation, and DNA was collected by ethanol precipitation from a fraction containing a size of 10 to 20 kbp. After mixing 0.18 μg of the resulting genomic DNA partial degradation product and 0.6 μg of Novagene's Lamb Double Star BamHI arm (λ Blue STAR BamHI arm) and ligating them using a DNA ligation kit manufactured by Takara Bio. The lambda phage was packaged using a Gigapack II Gold kit manufactured by Stratagene, and Alteromonas sp. A genomic DNA library of SN-1009 was prepared.

(3)参考例1−(3)で得たアルテロモナスsp.SN−1009の精製エンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素タンパク質200pmolを、20mM炭酸水素アンモニウムで平衡化した脱塩用のカラム(ファーストデソルティングカラムPC3.2/10、ファルマシア社製)にアプライ後、同緩衝液で溶出し、緩衝液を置換した。溶出液をガラスバイアルに集め濃縮乾固後、ピリジン10μl、4−ビニルピリジン2μl、トリ−N−ブチルフォスフィン2μl、水10μlの入った一回り大きなガラス試験管の中にガラスバイアルごと試料を入れ、ガラス試験管を封管した後、95℃で10分間反応させてピリジルエチル化した。反応終了後ガラスバイアルを取出し、数回水と共沸させて揮発性成分を除いた。   (3) Alteromonas sp. Obtained in Reference Example 1- (3) After applying 200 pmol of SN-1009 purified endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme protein to a desalting column equilibrated with 20 mM ammonium hydrogen carbonate (first desalting column PC3.2 / 10, manufactured by Pharmacia), the same Elute with buffer to replace the buffer. The eluate is collected in a glass vial and concentrated to dryness. The sample is then placed in a large glass test tube containing 10 μl of pyridine, 2 μl of 4-vinylpyridine, 2 μl of tri-N-butylphosphine, and 10 μl of water. After sealing the glass test tube, it was reacted at 95 ° C. for 10 minutes for pyridylethylation. After completion of the reaction, the glass vial was taken out and azeotroped with water several times to remove volatile components.

得られたピリジルエチル化されたフコース含有多糖分解酵素タンパク質に、40μlの8M尿素を含む10mMトリス塩酸緩衝液(pH9.0)、90μlの10mMトリス塩酸緩衝液(pH9.0)及び0.5pmolのアクロモバクター(Achromobacter)プロテアーゼI(タカラバイオ社製)を加え、30℃で一晩消化し、得られた消化物からペプチド断片をHPLCシステム(スマートシステム、ファルマシア社製)にて精製した。カラムは、μRPC C2/C18 SC2.1/10(ファルマシア社製)を用い、100μl/minの流速で行った。溶出は、溶出液として0.12%トリフルオロ酢酸水溶液(溶出液A)及び0.1%トリフルオロ酢酸を含むアセトニトリル(溶出液B)を用い、溶出液Bの割合を0%でサンプルをアプライし、90分間で溶出液Bの割合を55%にまであげる直線濃度勾配法にて溶出し、分離精製した。各ペプチド画分についてアミノ酸配列分析を行い、部分アミノ酸配列F27(配列番号9)、F34(配列番号10)、F47(配列番号11)、F52(配列番号12)を決定した。   The obtained pyridylethylated fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme protein was mixed with 40 μl of 8 mM urea-containing 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0), 90 μl of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0), and 0.5 pmol of Achromobacter protease I (manufactured by Takara Bio Inc.) was added and digested overnight at 30 ° C., and the peptide fragment was purified from the resulting digest by HPLC system (Smart System, Pharmacia). As the column, μRPC C2 / C18 SC2.1 / 10 (Pharmacia) was used at a flow rate of 100 μl / min. For elution, 0.12% trifluoroacetic acid aqueous solution (eluent A) and acetonitrile containing 0.1% trifluoroacetic acid (eluent B) were used as eluent, and the sample was applied at a ratio of eluent B of 0%. Then, elution was performed by a linear concentration gradient method in which the ratio of the eluate B was increased to 55% in 90 minutes, followed by separation and purification. Amino acid sequence analysis was performed on each peptide fraction, and partial amino acid sequences F27 (SEQ ID NO: 9), F34 (SEQ ID NO: 10), F47 (SEQ ID NO: 11), and F52 (SEQ ID NO: 12) were determined.

(4)実施例1−(1)で調製したゲノムDNA20μgを制限酵素BamHI、EcoRI、HindIII、PstI、SacI、SalI、SphI、及びXbaI各100ユニットで各々37℃で4時間消化後、フェノール/クロロホルム抽出した。消化物をエタノール沈殿により回収し、各10μgを更に同じ制限酵素50ユニットで各々37℃で16時間消化後、フェノール/クロロホルム抽出し、エタノール沈殿により消化物を回収した。この消化物各5μgを0.8%アガロースゲル電気泳動に供し、サザンブロット法(文献:遺伝子研究法II、第218〜221頁、東京化学同人)により、アマシャム社製ナイロン膜〔商品名 ハイボンドN+(Hybond−N+)〕にDNAを転写した。   (4) After digesting 20 μg of the genomic DNA prepared in Example 1- (1) with 100 units of restriction enzymes BamHI, EcoRI, HindIII, PstI, SacI, SalI, SphI, and XbaI for 4 hours each at 37 ° C., phenol / chloroform Extracted. The digest was recovered by ethanol precipitation, and 10 μg of each was further digested with 50 units of the same restriction enzyme at 37 ° C. for 16 hours, followed by phenol / chloroform extraction, and the digest was recovered by ethanol precipitation. Each 5 μg of this digest was subjected to 0.8% agarose gel electrophoresis, and a nylon membrane [trade name: High Bond N +, manufactured by Amersham Co., Ltd.] by Southern blotting (Reference: Genetic Research Method II, pages 218-221, Tokyo Chemical Dojin). The DNA was transferred to (Hybond-N +)].

ハイブリダイゼーションのプローブとしては、実施例1−(3)で決定した部分アミノ酸配列F27(配列番号9)から混合オリゴヌクレオチドpFDA27(配列番号13)を合成し用いた。合成オリゴヌクレオチド20pmolをメガラベルキット(MEGALABEL KIT、タカラバイオ社製)を用いて32Pで標識した。 As a hybridization probe, a mixed oligonucleotide pFDA27 (SEQ ID NO: 13) was synthesized from the partial amino acid sequence F27 (SEQ ID NO: 9) determined in Example 1- (3). 20 pmol of the synthetic oligonucleotide was labeled with 32 P using a megalabel kit (MEGALABEL KIT, manufactured by Takara Bio Inc.).

上記調製したフィルターを6×SSC、1%SDS、100μg/mlのサケ精子DNA、5×デンハルツを含む溶液中、65℃で3時間プレハイブリダイゼーションを行った後、標識プローブを0.5pmol/mlの濃度になるように加え、42℃で一晩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終了後、まず6×SSC中室温で10分間、1×SSC、0.1%SDS中室温で10分間、1×SSC、0.1%SDS中、42℃で30分間洗浄し、余分な水分を除いた後、富士フィルム社製イメージングプレートに30分間露光した後、富士フィルム社製BAS2000イメージングアナライザーにて検出した。   The prepared filter was prehybridized at 65 ° C. for 3 hours in a solution containing 6 × SSC, 1% SDS, 100 μg / ml salmon sperm DNA, 5 × Denharz, and then labeled probe at 0.5 pmol / ml. Then, hybridization was performed overnight at 42 ° C. After completion of hybridization, first wash in 6 × SSC at room temperature for 10 minutes, in 1 × SSC, 0.1% SDS for 10 minutes at room temperature, in 1 × SSC, 0.1% SDS for 30 minutes at 42 ° C. After removing excessive moisture, the film was exposed to an imaging plate manufactured by Fuji Film Co., Ltd. for 30 minutes, and then detected with a BAS2000 imaging analyzer manufactured by Fuji Film Co., Ltd.

その結果、BamHI、EcoRI及びSalI消化物で23kbp以上の位置、HindIII消化物で約4.8、1.4、及び0.3kbpの位置、PstI消化物で23kbp以上及び3.6kbpの位置、SacI消化物で23kbp以上及び9.8kbpの位置、SphI消化物で23kbp以上、4.9kbp、及び3.0kbpの位置、XbaI消化物で約12、5.2、及び3.5kbpの位置に、それぞれプローブとハイブリダイズするバンドを認めた。   As a result, the BamHI, EcoRI and SalI digests have positions of 23 kbp or more, the HindIII digests have positions of about 4.8, 1.4, and 0.3 kbp, the PstI digests have positions of 23 kbp or more and 3.6 kbp, Digested at positions 23 kbp and 9.8 kbp, SphI digested at positions 23 kbp and above, 4.9 kbp and 3.0 kbp, XbaI digested at positions 12, 5.2 and 3.5 kbp, respectively. A band hybridizing with the probe was observed.

実施例1−(2)で調製したアルテロモナスsp.SN−1009のゲノムDNAライブラリーからフコース硫酸含有多糖分解酵素遺伝子を含むクローンを、ノバジェン社のラムダブルースター取扱説明書に従って、プラークハイブリダイゼーション法によりスクリーニングした。まず、ファージライブラリーを大腸菌ER1647に感染させ、直径8.5cmのL培地プレート4枚に、1枚当り約500個のプラークを形成させた。このプレートにアマシャム社製ナイロン膜〔商品名 ハイボンドN+〕を1枚目は約30秒間、2枚目は約2分間接触させ、各プレート2枚ずつファージを写し取った。このナイロン膜を0.5M水酸化ナトリウム、1.5M塩化ナトリウムの溶液に浸したろ紙上で5分間変性処理し、次いで、0.5Mトリス塩酸緩衝液(pH7.0)、3M塩化ナトリウムの溶液に浸したろ紙上で5分間中和処理した後、2×SSCでリンスした。このナイロン膜と合成オリゴヌクレオチドpFDA27(配列番号13)を、前述のサザンハイブリダイゼーションと同じ条件でハイブリダイゼーション、洗浄、検出したところ、18個のポジティブシグナルが得られた。元のプレートよりポジティブシグナル付近のプラークをかきとり、SM緩衝液に懸濁し、再度、新しいプレートにプラークを形成させ、同様の操作を繰返すことにより14個のポジティブシグナルを与えるファージを単離した。   Arteromonas sp. Prepared in Example 1- (2) Clones containing a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme gene were screened from the SN-1009 genomic DNA library according to Novagen's Lamb double star instruction manual by plaque hybridization. First, the phage library was infected with E. coli ER1647, and about 500 plaques were formed on four L medium plates with a diameter of 8.5 cm. This plate was brought into contact with Amersham's nylon membrane [trade name: High Bond N +] for about 30 seconds for the first sheet and for about 2 minutes for the second sheet, and the phages were copied on two plates. This nylon membrane was denatured for 5 minutes on a filter paper soaked in a solution of 0.5 M sodium hydroxide and 1.5 M sodium chloride, and then 0.5 M Tris-HCl buffer (pH 7.0), 3 M sodium chloride solution The sample was neutralized on the filter paper soaked in 5 minutes and rinsed with 2 × SSC. When this nylon membrane and synthetic oligonucleotide pFDA27 (SEQ ID NO: 13) were hybridized, washed and detected under the same conditions as in the Southern hybridization described above, 18 positive signals were obtained. From the original plate, plaques in the vicinity of the positive signal were scraped, suspended in SM buffer, again formed into plaques on a new plate, and the same operation was repeated to isolate phages that gave 14 positive signals.

ノバジェン社のラムダブルースター取扱説明書に従って、得られた各ファージを大腸菌BM25.8に感染させたのちアンピシリン耐性のコロニーを選択し、ファージをプラスミドの形に変換した。得られた各クローンのコロニーを100μg/mlのアンピシリンを含むL培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム)に接種し、37℃で終夜培養した培養液からアルカリ溶菌法によりプラスミドDNAを調製した。このプラスミドDNAを用いて、大腸菌JM109(タカラバイオ社製)を形質転換し、得られた各クローンのコロニーを100μg/mlのアンピシリンを含むL培地に接種し、37℃で終夜培養した培養液からアルカリ溶菌法により再度プラスミドDNAを調製した。得られた各クローンのプラスミドをそれぞれpSFDA1、2、4、5、6、7、8、10、11、12、13、14、16、及びpSFDA17と命名した。 According to Novagen's Lamb Double Star instruction manual, each phage obtained was infected with E. coli BM25.8, and then an ampicillin resistant colony was selected, and the phage was converted into a plasmid form. The colonies of the obtained clones were inoculated into L medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride) containing 100 μg / ml ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. Plasmid DNA was prepared by the lysis method. Using this plasmid DNA, Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Bio Inc.) was transformed, and colonies of each clone obtained were inoculated into L medium containing 100 μg / ml ampicillin and cultured at 37 ° C. overnight. Plasmid DNA was prepared again by the alkaline lysis method. The plasmids of the obtained clones were named pSFDA1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, and pSFDA17, respectively.

各プラスミドをそれぞれ、ラムダブルースターベクターのクローニングサイトの両端にある制限酵素NotIで消化し、0.3%アガロースゲル電気泳動により解析したところ、8.4〜17.4kbpの断片が挿入されていることが明らかとなった。また、各プラスミドをそれぞれ制限酵素HindIIIで消化し、前述したようにサザンブロッティングの後、合成オリゴヌクレオチドpFDA27(配列番号13)によりハイブリダイゼーションを行って解析を行ったところ、約4.8kbpのバンドを与えるもの(pSFDA1、及びpSFDA17)、約4.8及び0.3kbpのバンドを与えるもの(pSFDA5、6、7、11、及びpSFDA13)、約1.4kbpのバンドを与えるもの(pSFDA10)、約0.3kbpのバンドとそれ以外のサイズのバンドを与えるもの(pSFDA2、及びpSFDA14)、約4.8kbpのバンドとそれ以外のサイズのバンドを与えるもの(pSFDA16)、5.0kbp以上のサイズのバンドを与えるもの(pSFDA4、8、及びpSFDA12)の6つのグループに分けられた。しかし、約1.4kbpのバンドを与えるpSFDA10以外は、アガロースゲル電気泳動のエチジウムブロマイド染色でそれぞれ良く似たサイズのバンドが複数検出されることから、各プラスミドにはほぼ同じ位置のゲノムDNAで、約4.8及び0.3kbpのHindIII断片あるいはどちらか一方、又はその一部が挿入されていると推定された。また、このpFDA27とハイブリダイズする約4.8及び0.3kbpのHindIII断片は、ゲノム上の非常に近接した部分にあると推測された。したがって、得られた14個のプラスミドは、約1.4kbpのバンドを与えるpSFDA10 とそれ以外のプラスミドに大きくグループ分けされ、ゲノムDNAHindIII消化物のサザンハイブリダイゼーションで検出された約4.8、1.4、及び0.3kbpのいずれか、あるいは約4.8及び0.3kbpの両方を持つことが推測された。得られたプラスミドの中から、約10.2kbpの挿入断片を持ち、約4.8及び0.3kbpの両方のHindIII断片を含むpSFDA7、及び約8.4kbpの挿入断片を持ち、約1.4kbpのHindIII断片を含むpSFDA10について、数種類の制限酵素で消化後アガロースゲル電気泳動で分析して制限酵素地図を作製すると共に、合成オリゴヌクレオチドpFDA27とハイブリダイズした領域をプラスミドpUC119などにサブクローニング後、ジデオキシ法によって塩基配列を解析した。pSFDA10の約1.4kbpのHindIII断片中からは、pFDA27の17塩基中14塩基が一致する配列が見出されたが、F27のアミノ酸配列をコードする配列とは一致しないことから、この断片はpFDA27とハイブリダイズするものの、エンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素遺伝子とは無関係な断片であると考えられた。一方、pSFDA7の約4.8及び0.3kbpの両方のHindIII断片中から、pFDA27の一つの配列と全く一致し、周りの配列も含めて実施例1−(3)で決定した部分アミノ酸配列F27(配列番号9)に一致するアミノ酸をコードする配列が見出された。   Each plasmid was digested with the restriction enzyme NotI at both ends of the cloning site of the lambda double star vector and analyzed by 0.3% agarose gel electrophoresis. As a result, a fragment of 8.4 to 17.4 kbp was inserted. It became clear. Further, each plasmid was digested with the restriction enzyme HindIII, and after Southern blotting as described above, hybridization was performed with the synthetic oligonucleotide pFDA27 (SEQ ID NO: 13). As a result, a band of about 4.8 kbp was obtained. Give (pSFDA1, and pSFDA17), give 4.8 and 0.3 kbp bands (pSFDA5, 6, 7, 11, and pSFDA13), give about 1.4 kbp bands (pSFDA10), about 0 A band giving a band of .3 kbp and other sizes (pSFDA2 and pSFDA14), a band giving a band of about 4.8 kbp and other sizes (pSFDA16), a band of a size of 5.0 kbp or more What to give (pSFDA4, , And they were divided into six groups of pSFDA12). However, except for pSFDA10 which gives a band of about 1.4 kbp, a plurality of bands having similar sizes are detected by ethidium bromide staining of agarose gel electrophoresis. It was estimated that approximately 4.8 and 0.3 kbp of the HindIII fragment or either one or a part thereof was inserted. In addition, it was speculated that the approximately 4.8 and 0.3 kbp HindIII fragments that hybridize with this pFDA27 are in very close portions on the genome. Therefore, the 14 plasmids obtained were roughly grouped into pSFDA10 and other plasmids that give a band of about 1.4 kbp, and were detected by Southern hybridization of genomic DNA HindIII digestion at about 4.8, 1.. It was speculated to have either 4, and 0.3 kbp, or both about 4.8 and 0.3 kbp. Among the resulting plasmids, pSFDA7 having an insert of about 10.2 kbp, including both HindIII fragments of about 4.8 and 0.3 kbp, and an insert of about 8.4 kbp, about 1.4 kbp PSFDA10 containing the HindIII fragment of the above was digested with several types of restriction enzymes and then analyzed by agarose gel electrophoresis to produce a restriction enzyme map, and the region hybridized with synthetic oligonucleotide pFDA27 was subcloned into plasmid pUC119 and the like, followed by the dideoxy method. The base sequence was analyzed by Among the approximately 1.4 kbp HindIII fragment of pSFDA10, a sequence in which 14 bases out of 17 bases of pFDA27 matched was found, but this fragment does not match the sequence encoding the amino acid sequence of F27. However, it was considered to be a fragment unrelated to the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degrading enzyme gene. On the other hand, the partial amino acid sequence F27 determined in Example 1- (3), which is completely identical to one sequence of pFDA27 from both the approximately 4.8 and 0.3 kbp HindIII fragments of pSFDA7, including the surrounding sequences. A sequence encoding an amino acid matching (SEQ ID NO: 9) was found.

また、この約4.8kbpと0.3kbpのHindIII断片は、制限酵素地図上で約3kbp以上離れており、参考例1−(3)記載のアルテロモナス sp.SN−1009から精製されたエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素のゲルろ過法にて測定される分子量約10万から予想される該酵素遺伝子のサイズより大きいことから、少なくとも2種類の類似した遺伝子があることが予想された。   Further, the HindIII fragments of about 4.8 kbp and 0.3 kbp are separated by about 3 kbp or more on the restriction enzyme map, and the Alteromonas sp. Since it is larger than the size of the enzyme gene expected from the molecular weight of about 100,000 measured by gel filtration of the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme purified from SN-1009, at least two similar genes are present. It was expected to be.

pSFDA7を導入した大腸菌JM109株をEscherichia coli JM109/pSFDA7と表示する。また、pSFDA7を導入した大腸菌JM109株は、Escherichia coli JM109/pSFDA7と表示され、工業技術院生命工学工業技術研究所に平成9年8月1日よりFERM P−16362として寄託され、前記工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM BP−6340(国際寄託への移管請求日:平成10年5月6日)として国際寄託されている。   The Escherichia coli JM109 strain into which pSFDA7 has been introduced is designated as Escherichia coli JM109 / pSFDA7. In addition, Escherichia coli JM109 strain into which pSFDA7 has been introduced is designated as Escherichia coli JM109 / pSFDA7 and has been deposited as FERM P-16362 on August 1, 1997 at the Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. FERM BP-6340 (date of transfer to international deposit: May 6, 1998) has been deposited internationally at the Biotechnology Institute of Technology.

pSFDA7について、更にプライマー伸長法を用いたジデオキシ法によって詳しく塩基配列を解析し、pSFDA7の10.2kbpの挿入断片の中、8.3kbpの塩基配列を決定したところ、2646塩基(終止コドンを含む)の読取り枠1(以降、ORF−1と略す)と2445塩基(終止コドンを含む)の読取り枠2(以降、ORF−2と略す)の二つの読取り枠が見出された。ゲノムDNAHindIII消化物のサザンハイブリダイゼーションで検出された約0.3及び4.8kbpのHindIII断片は、正確にはそれぞれ140及び4549塩基対の長さで、それぞれORF−1及びORF−2の一部あるいは全長を含んでいた。ORF−2がコードするアミノ酸配列中に、実施例1−(3)で決定したエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素部分アミノ酸配列F27(配列番号9)と一致する配列以外に、部分アミノ酸配列F34(配列番号10)、F47(配列番号11)、及びF52(配列番号12)と非常に相同性の高い配列が見出された。したがって、ORF−2は、アルテロモナスsp.SN−1009のエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素を実質的にコードしていると考えられる。一方、ORF−1がコードするアミノ酸配列中にも、実施例1−(3)で決定したエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素部分アミノ酸配列F27(配列番号9)と一致する配列以外に、部分アミノ酸配列F34(配列番号10)、及びF52(配列番号12)と相同性の高い配列が見出されたが、部分アミノ酸配列F47(配列番号11)に高い相同性を示す配列は見出されなかった。ORF−1とORF−2のコードするアミノ酸配列を比較すると、ORF−1のN末端付近にORF−2には無い67アミノ酸残基の挿入配列があり、挿入配列以降のアミノ酸配列は70%以上と非常に高い相同性を示すことからORF−1もフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードしていると考えられた。以上のようにして、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドをコードすると考えられる遺伝子(ORF−2)及びその遺伝子に非常に高い相同性を示す、フコース硫酸含有多糖分解活性を有すると考えられる新規ポリペプチドをコードする遺伝子(ORF−1)の全塩基配列が決定された。   The base sequence of pSFDA7 was further analyzed by the dideoxy method using the primer extension method, and the base sequence of 8.3 kbp was determined from the 10.2 kbp insert of pSFDA7. As a result, 2646 bases (including the stop codon) were obtained. Reading frame 1 (hereinafter abbreviated as ORF-1) and reading frame 2 (hereinafter abbreviated as ORF-2) of 2445 bases (including the stop codon) were found. The approximately 0.3 and 4.8 kbp HindIII fragments detected by Southern hybridization of the genomic DNA HindIII digest are exactly 140 and 4549 base pairs in length, respectively, and are part of ORF-1 and ORF-2, respectively. Or it included the full length. In addition to the sequence corresponding to the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degrading enzyme partial amino acid sequence F27 (SEQ ID NO: 9) determined in Example 1- (3) in the amino acid sequence encoded by ORF-2, the partial amino acid sequence F34 ( Sequences highly homologous to SEQ ID NO: 10), F47 (SEQ ID NO: 11), and F52 (SEQ ID NO: 12) were found. Therefore, ORF-2 is related to Alteromonas sp. It is considered that SN-1009 substantially encodes an endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme. On the other hand, in the amino acid sequence encoded by ORF-1, a partial amino acid other than the sequence corresponding to the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degrading enzyme partial amino acid sequence F27 (SEQ ID NO: 9) determined in Example 1- (3) A sequence having high homology with sequences F34 (SEQ ID NO: 10) and F52 (SEQ ID NO: 12) was found, but a sequence showing high homology with partial amino acid sequence F47 (SEQ ID NO: 11) was not found. . When comparing the amino acid sequences encoded by ORF-1 and ORF-2, there is an insertion sequence of 67 amino acid residues not present in ORF-2 near the N-terminal of ORF-1, and the amino acid sequence after the insertion sequence is 70% or more. Therefore, it was considered that ORF-1 also encodes a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity. As described above, it is considered that a gene (ORF-2) that is thought to encode a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity and a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity that exhibits very high homology to the gene. The entire base sequence of the gene (ORF-1) encoding the novel polypeptide was determined.

その結果を図1に示す。すなわち図1は、ORF−1とORF−2の位置を示した図である。図中黒い矢印はORF−1のコード領域及び向きを、図中斜線の矢印はORF−2のコード領域及び向きをそれぞれ示す。また、ORF−1の塩基配列を配列表の配列番号6に、ORF−1がコードするアミノ酸配列を配列表の配列番号2に示す。更にORF−2の塩基配列を配列表の配列番号5に、ORF−2がコードするアミノ酸配列を配列表の配列番号1に示す。   The result is shown in FIG. That is, FIG. 1 is a diagram showing the positions of ORF-1 and ORF-2. The black arrows in the figure indicate the ORF-1 code area and orientation, and the hatched arrows in the figure indicate the ORF-2 code area and orientation, respectively. The base sequence of ORF-1 is shown in SEQ ID NO: 6 in the sequence listing, and the amino acid sequence encoded by ORF-1 is shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. Further, the base sequence of ORF-2 is shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing, and the amino acid sequence encoded by ORF-2 is shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

以上、本発明により実質的にエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素をコードすると考えられる遺伝子(ORF−2)及びその遺伝子に相同性を示し、フコース硫酸含有多糖分解活性を有すると考えられる新規ポリペプチドをコードすると考えられる遺伝子(ORF−1)が単離、精製された。   As described above, according to the present invention, a gene (ORF-2) that is considered to substantially encode an endo-type fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme and a novel polypeptide that exhibits homology to the gene and has fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity A gene (ORF-1) that is thought to encode is isolated and purified.

実施例2
実施例1で得られた、実質的にエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素をコードすると考えられる遺伝子(ORF−2)の直接発現ベクターを構築するために、ORF−2の開始コドンを発現ベクター上の至適化された開始コドンと一致させ、ORF−2の5’領域の一部を挿入したプラスミドpEFDA−Nを構築した。
Example 2
In order to construct a direct expression vector of the gene (ORF-2) obtained in Example 1, which is considered to encode a substantially endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme, the start codon of ORF-2 was placed on the expression vector. The plasmid pEFDA-N was constructed by inserting a part of the 5 ′ region of ORF-2 in accordance with the optimized start codon.

まず、合成DNA、FDA−N1(配列番号14)及びFDA−N2(配列番号15)を合成した。FDA−N1は配列表の配列番号5の塩基配列番号1−13の配列を含む15merの合成DNAであり、FDA−N2は配列表の配列番号5の塩基配列番号4−13の配列に相補的な配列を含む15merの合成DNAである。   First, synthetic DNAs, FDA-N1 (SEQ ID NO: 14) and FDA-N2 (SEQ ID NO: 15) were synthesized. FDA-N1 is a 15-mer synthetic DNA containing the sequence of SEQ ID NO: 5 of the sequence listing and the sequence of SEQ ID NO: 1-13, and FDA-N2 is complementary to the sequence of SEQ ID NO: 5 of the sequence listing 5-4 This is a 15-mer synthetic DNA containing a unique sequence.

これら合成DNAを0.2Mトリス塩酸緩衝液(pH7.5)、0.3M塩化ナトリウムを含む溶液中で、70℃で10分間保温後、室温まで徐冷し二本鎖を形成させ、合成DNAリンカーFDA−Nを調製した。得られたFDA−Nは、配列表の配列番号5の塩基配列番号8−13にあるSnaBIサイトを含み、開始コドンのところでNcoIサイトと、SnaBIサイトのすぐ下流でBamHIサイトと連結可能な合成DNAリンカーである。   These synthetic DNAs were kept in a solution containing 0.2 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) and 0.3 M sodium chloride at 70 ° C. for 10 minutes, and then slowly cooled to room temperature to form double strands. The linker FDA-N was prepared. The obtained FDA-N contains a SnaBI site at nucleotide sequence numbers 8-13 of SEQ ID NO: 5 in the sequence listing, and is a synthetic DNA that can be linked to the NcoI site at the start codon and the BamHI site immediately downstream of the SnaBI site. It is a linker.

一方、T7プロモーターを使った発現ベクターであるpET21d〔ノバジェン社製〕を、T7プロモーター下流にある発現のために至適化された開始コドンを含むNcoIサイトと、マルチクローニングサイト内にあるBamHIサイトで切断した。この消化物と、先に調製した合成DNAリンカーFDA−NをDNAライゲーションキット(タカラバイオ社製)を用いて連結後、大腸菌JM109を形質転換し、100μg/mlのアンピシリンを含むL培地プレート上で生育するコロニーを選択した。各形質転換体を100μg/mlのアンピシリンを含むL培地に接種し、37℃終夜培養後、培養菌体からアルカリ溶菌法によりプラスミドDNAを調製した。プラスミドDNAをSnaBI消化後1%アガロースゲル電気泳動を行い、SnaBIで切断可能なプラスミドを選択し、更にジデオキシ法による挿入断片の塩基配列の確認を行い、pET21dのNcoI−BamHIサイト間にORF−2の開始コドンからSnaBIサイトまでの領域が挿入されたプラスミドpEFDA−Nを得た。   On the other hand, pET21d (manufactured by Novagen), which is an expression vector using the T7 promoter, is divided into an NcoI site containing an initiation codon optimized for expression downstream of the T7 promoter and a BamHI site in the multicloning site. Disconnected. This digested product and the previously prepared synthetic DNA linker FDA-N were ligated using a DNA ligation kit (manufactured by Takara Bio Inc.), and then transformed into E. coli JM109, on an L medium plate containing 100 μg / ml ampicillin. Growing colonies were selected. Each transformant was inoculated into L medium containing 100 μg / ml ampicillin, cultured at 37 ° C. overnight, and plasmid DNA was prepared from the cultured cells by the alkaline lysis method. The plasmid DNA was digested with SnaBI and subjected to 1% agarose gel electrophoresis, a plasmid that can be cleaved with SnaBI was selected, the nucleotide sequence of the inserted fragment was confirmed by the dideoxy method, and the ORF-2 between the NcoI-BamHI sites of pET21d. Plasmid pEFDA-N in which the region from the start codon to the SnaBI site was inserted was obtained.

次に、実施例1で得られたプラスミドpSFDA7約5μgを30ユニットのSnaBIで37℃、2時間消化後、1%アガロースゲル電気泳動により分離し、ORF−2のほぼ全長の領域を含む約2.5kbpのSnaBI 断片を切出して抽出精製した。このSnaBI 断片を先に構築したプラスミドpEFDA−NのSnaBI消化物と混ぜ、DNAライゲーションキットを用いて連結後、大腸菌JM109を形質転換し、100μg/mlのアンピシリンを含むL培地プレート上で生育するコロニーを選択した。先と同様にしてプラスミドDNAを調製し、SnaBI消化後1%アガロースゲル電気泳動を行い、2.5kbpのSnaBI断片が遊離するプラスミドを選択した。更にジデオキシ法による挿入断片の向きの確認を行い、ORF−2がT7プロモーターと同じ向きに挿入されているプラスミドを選択した。こうして得られた、pET21dのNcoIサイトにある開始コドンからORF−2の全長が挿入されている発現プラスミドをpEFDAII103と命名した。   Next, about 5 μg of the plasmid pSFDA7 obtained in Example 1 was digested with 30 units of SnaBI at 37 ° C. for 2 hours, separated by 1% agarose gel electrophoresis, and about 2 containing the almost full length region of ORF-2. A .5 kbp SnaBI fragment was excised and extracted and purified. This SnaBI fragment was mixed with the previously constructed SnaBI digest of plasmid pEFDA-N, ligated using a DNA ligation kit, transformed into E. coli JM109, and grown on an L medium plate containing 100 μg / ml ampicillin. Selected. Plasmid DNA was prepared in the same manner as above, digested with SnaBI, and subjected to 1% agarose gel electrophoresis to select a plasmid that released a 2.5 kbp SnaBI fragment. Further, the orientation of the inserted fragment was confirmed by the dideoxy method, and a plasmid in which ORF-2 was inserted in the same direction as the T7 promoter was selected. The thus obtained expression plasmid into which the full length of ORF-2 was inserted from the start codon at the NcoI site of pET21d was named pEFDAII103.

こうして得られたpEFDAII103を用いて大腸菌BL21(DE3)株(ノバジェン社製)を形質転換した。得られた大腸菌BL21(DE3)/pEFDAII103を100μg/mlのアンピシリン及び5mMの塩化カルシウムを含む5mlのL培地に接種して37℃で振とう培養し、濁度がO.D.600=0.8の段階で、終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた後、培養温度を15℃として更に一晩振とう培養を行った。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、細胞破砕用緩衝液〔20mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)、10mM塩化カルシウム、10mM塩化カリウム、0.3M塩化ナトリウム〕1mlに懸濁し、超音波処理により菌体を破砕した。これを遠心分離して上清を回収し、大腸菌抽出液とした。   The pEFDAII103 thus obtained was used to transform E. coli BL21 (DE3) strain (Novagen). The obtained Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFDAII103 was inoculated into 5 ml of L medium containing 100 μg / ml ampicillin and 5 mM calcium chloride and cultured with shaking at 37 ° C. D. At the stage of 600 = 0.8, IPTG was added so that the final concentration was 1 mM, and then the culture temperature was 15 ° C., followed by further overnight shaking culture. After completion of the culture, the culture solution is centrifuged to collect the cells and suspended in 1 ml of a cell disruption buffer (20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 10 mM calcium chloride, 10 mM potassium chloride, 0.3 M sodium chloride). It became cloudy and the cells were crushed by ultrasonication. This was centrifuged and the supernatant was collected to obtain an E. coli extract.

対照として、pET21dで形質転換した大腸菌BL21(DE3)/pET21dについて同時に同じ条件で培養を行い、大腸菌抽出液を調製し、以下の分析に用いた。
まず、大腸菌抽出液をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFDAII103の抽出液中に、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの抽出液では見られない分子量約9万のバンドが観察された。この分子量は、配列表の配列番号1に示したORF−2がコードし得るアミノ酸配列から計算されるポリペプチドの分子量88210とよく一致すると共に、アルテロモナスsp.SN−1009より精製されたエンド型フコース硫酸含有多糖分解酵素のSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した分子量約9万と一致する。以上のように、大腸菌BL21(DE3)/pEFDAII103がORF−2がコードするポリペプチドを発現していることが確認できた。
As a control, E. coli BL21 (DE3) / pET21d transformed with pET21d was cultured under the same conditions at the same time to prepare an E. coli extract and used for the following analysis.
First, as a result of analysis of the E. coli extract by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, a band with a molecular weight of about 90,000 that was not found in the extract of E. coli BL21 (DE3) / pEFDAII103 was found in the extract of E. coli BL21 (DE3) / pET21d. Was observed. This molecular weight is in good agreement with the molecular weight 88210 of the polypeptide calculated from the amino acid sequence that can be encoded by ORF-2 shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. This coincides with the molecular weight of about 90,000 analyzed by SDS polyacrylamide gel electrophoresis of endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading enzyme purified from SN-1009. As described above, it was confirmed that Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFDAII103 expresses the polypeptide encoded by ORF-2.

次に、大腸菌抽出液のエンド型フコース硫酸含有多糖分解活性を参考例2記載の方法で測定した。   Next, the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity of the E. coli extract was measured by the method described in Reference Example 2.

その結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFDAII103の抽出液中から、520mU/mlのエンド型フコース硫酸含有多糖分解活性が検出された。すなわち、ORF−2がコードするポリペプチドは、フコース硫酸含有多糖分解活性を有し、本発明の遺伝子を持つ大腸菌BL21(DE3)/pEFDAII103の培養液1ml中に約104mUのフコース硫酸含有多糖分解活性を有するORF−2がコードするポリペプチドが生産されていたことが分かる。   As a result, an endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity of 520 mU / ml was detected in the extract of Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFDAII103. That is, the polypeptide encoded by ORF-2 has a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, and about 104 mU of fucose sulfate-containing polysaccharide-decomposing activity in 1 ml of a culture solution of E. coli BL21 (DE3) / pEFDAII103 having the gene of the present invention. It can be seen that the polypeptide encoded by ORF-2 having the above has been produced.

一方、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの抽出液からは、エンド型フコース硫酸含有多糖分解活性は全く検出されなかった。   On the other hand, no endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degradation activity was detected from the extract of E. coli BL21 (DE3) / pET21d.

実施例3
ORF−1及びORF−2の開始コドンから15塩基までの配列は全く一致し、その領域内に制限酵素SnaBIサイトがある。すなわち、実施例2で構築したプラスミドpEFDA−N中の挿入配列はORF−1とORF−2で全く同じであるため、このpEFDA−NをORF−1の発現ベクターの構築に用いることができる。
Example 3
The sequences from the start codon of ORF-1 and ORF-2 to the 15 bases are completely identical, and the restriction enzyme SnaBI site is in that region. That is, since the insertion sequence in the plasmid pEFDA-N constructed in Example 2 is exactly the same for ORF-1 and ORF-2, this pEFDA-N can be used for the construction of an ORF-1 expression vector.

まず、実施例1で得られたプラスミドpSFDA7約5μgを30ユニットのSnaBIで37℃、2時間消化後、1%アガロースゲル電気泳動により分離し、ORF−1のほぼ全長の領域を含む約3.2kbpのSnaBI断片を切出して抽出精製した。このSnaBI断片をプラスミドpEFDA−NのSnaBI消化物と混ぜ、DNAライゲーションキットを用いて連結後、大腸菌JM109を形質転換し、100μg/mlのアンピシリンを含むL培地プレート上で生育するコロニーを選択した。   First, about 5 μg of the plasmid pSFDA7 obtained in Example 1 was digested with 30 units of SnaBI at 37 ° C. for 2 hours, separated by 1% agarose gel electrophoresis, and about 3 including the almost full length region of ORF-1. A 2 kbp SnaBI fragment was excised and extracted and purified. This SnaBI fragment was mixed with a SnaBI digest of plasmid pEFDA-N, ligated using a DNA ligation kit, E. coli JM109 was transformed, and colonies that grew on L medium plates containing 100 μg / ml ampicillin were selected.

実施例2と同様にしてプラスミドDNAを調製し、SnaBI消化後1%アガロースゲル電気泳動を行い、3.2kbpのSnaBI断片が遊離するプラスミドを選択した。更にジデオキシ法による挿入断片の向きの確認を行い、ORF−1がT7プロモーターと同じ向きに挿入されているプラスミドを選択した。こうして得られた、pET21dのNcoIサイトにある開始コドンからORF−1の全長が挿入されている発現プラスミドをpEFDAI103と命名した。   Plasmid DNA was prepared in the same manner as in Example 2, digested with SnaBI, and subjected to 1% agarose gel electrophoresis to select a plasmid that releases a 3.2 kbp SnaBI fragment. Further, the orientation of the inserted fragment was confirmed by the dideoxy method, and a plasmid in which ORF-1 was inserted in the same direction as the T7 promoter was selected. The expression plasmid obtained by inserting the full length of ORF-1 from the start codon at the NcoI site of pET21d thus obtained was designated as pEFDAI103.

こうして得られたpEFDAI103を用いて実施例2と同様の方法でORF−1がコードするポリペプチドの発現とフコース硫酸含有多糖分解活性の確認を行った。   Using the thus obtained pEFDAI103, expression of the polypeptide encoded by ORF-1 and confirmation of the fucose sulfate-containing polysaccharide degradation activity were confirmed in the same manner as in Example 2.

すなわち、まず大腸菌BL21(DE3)株をpEFDAI103を用いて形質転換した。得られた大腸菌BL21(DE3)/pEFDAI103を100μg/mlのアンピシリン及び5mMの塩化カルシウムを含む5mlのL培地に接種して37℃で振とう培養し、濁度がO.D.600=0.8の段階で、終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた後、培養温度を15℃として更に一晩振とう培養を行った。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、細胞破砕用緩衝液1mlに懸濁し、超音波処理により菌体を破砕した。これを遠心分離して上清を回収し、大腸菌抽出液とした。   That is, first, Escherichia coli BL21 (DE3) strain was transformed with pEFDAI103. The obtained Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFDAI103 was inoculated into 5 ml of L medium containing 100 μg / ml ampicillin and 5 mM calcium chloride and cultured with shaking at 37 ° C. D. At the stage of 600 = 0.8, IPTG was added so that the final concentration was 1 mM, and then the culture temperature was 15 ° C., followed by further overnight shaking culture. After completion of the culture, the culture solution was centrifuged to collect the cells, suspended in 1 ml of a cell disruption buffer, and disrupted by sonication. This was centrifuged and the supernatant was collected to obtain an E. coli extract.

大腸菌抽出液をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFDAI103の抽出液中に、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの抽出液では見られない分子量約10万のバンドが観察された。この分子量は、配列表の配列番号2に示したORF−1がコードし得るアミノ酸配列から計算されるポリペプチドの分子量94910とよく一致し、大腸菌BL21(DE3)/pEFDAI103がORF−1がコードするポリペプチドを発現していることが確認できた。   As a result of analysis of the E. coli extract by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, a band with a molecular weight of about 100,000 that was not found in the extract of E. coli BL21 (DE3) / pETDAd103 was observed in the extract of E. coli BL21 (DE3) / pEFDAI103. It was done. This molecular weight is in good agreement with the molecular weight 94910 of the polypeptide calculated from the amino acid sequence that can be encoded by ORF-1 shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing, and ORF-1 is encoded by E. coli BL21 (DE3) / pEFDAI103. It was confirmed that the polypeptide was expressed.

次に、大腸菌抽出液のエンド型フコース硫酸含有多糖分解活性を参考例2記載の方法で測定した。   Next, the endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity of the E. coli extract was measured by the method described in Reference Example 2.

その結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFDAI103の抽出液から35.8mU/mlのエンド型フコース硫酸含有多糖分解活性が検出された。すなわち、ORF−1がコードするポリペプチドはフコース硫酸含有多糖分解活性を有し、本発明の遺伝子を持つ大腸菌BL21(DE3)/pEFDAI103の培養液1ml中に、約7.2mUのフコース硫酸含有多糖分解活性を有するORF−1をコードするポリペプチドが生産されていたことが分かる。   As a result, 35.8 mU / ml of endo-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity was detected from the extract of E. coli BL21 (DE3) / pEFDAI103. That is, the polypeptide encoded by ORF-1 has a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, and about 7.2 mU of fucose sulfate-containing polysaccharide is contained in 1 ml of the culture solution of E. coli BL21 (DE3) / pEFDAI103 having the gene of the present invention. It can be seen that a polypeptide encoding ORF-1 having degradation activity was produced.

一方、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの抽出液からは、エンド型フコース硫酸含有多糖分解活性は全く検出されなかった。   On the other hand, no endo-fucose sulfate-containing polysaccharide degradation activity was detected from the extract of E. coli BL21 (DE3) / pET21d.

実施例4
(1) フコイダン分解酵素の生産菌株であるフラボバクテリウムsp.SA−0082(FERM BP−5402)を、グルコース0.25%、ペプトン1.0%、酵母エキス0.05%を含む人工海水(ジャマリンラボラトリー社製)pH8.0からなる培地500mlを分注して殺菌した(120℃、20分)2リットルの三角フラスコに接種し、25℃で23時間培養した。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、その半量の菌体を10mlの抽出緩衝液〔50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、100mMエチレンジアミン四酢酸(EDTA)〕中に懸濁後、1mlの抽出緩衝液に溶解した20mg/mlのリゾチーム溶液を添加し、氷浴上で30分間保冷した。次いで、10mlのプロテイナーゼK溶液〔1mg/mlプロテイナーゼK、50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、100mM EDTA、1%SDS〕を添加した後、50℃で2時間保温した。この後室温に戻し、等容のTE緩衝液〔10mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、1mM EDTA〕飽和フェノールを加えて1時間穏やかに攪拌し、10000rpmで20分間遠心した後上層を回収した。この上層に、等容のTE緩衝液飽和フェノール/クロロホルム1:1を加えて穏やかに攪拌し、10000rpmで20分間遠心した後上層を回収した。再度フェノール/クロロホルム抽出をおこなった後、水層に0.1Mとなるように塩化ナトリウムを加えさらに2倍量のエタノールを加えてDNAを析出させガラス棒で巻き取った後、80%エタノールでリンスして軽く風乾した。このゲノムDNAを20mlの20μg/mlのリボヌクレアーゼAが溶解したTE緩衝液中に溶解させ、37℃で5時間保温してRNAを分解した。フェノール抽出、フェノール/クロロホルム抽出の後、先と同様にしてエタノール添加後DNA回収し、5mlのTE緩衝液に懸濁した。以上の操作により、ゲノムDNA約20mgを得た。
Example 4
(1) Flavobacterium sp., A strain producing fucoidan degrading enzyme SA-0082 (FERM BP-5402) was dispensed with 500 ml of a medium consisting of artificial seawater (made by Jamarin Laboratory) pH 8.0 containing 0.25% glucose, 1.0% peptone and 0.05% yeast extract. And inoculated into a 2 liter Erlenmeyer flask (120 ° C., 20 minutes) and cultured at 25 ° C. for 23 hours. After completion of the culture, the culture solution is centrifuged to collect the cells, and half of the cells are suspended in 10 ml of extraction buffer [50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 100 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)]. After turbidity, a 20 mg / ml lysozyme solution dissolved in 1 ml of extraction buffer was added, and the mixture was kept on an ice bath for 30 minutes. Subsequently, 10 ml of proteinase K solution [1 mg / ml proteinase K, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 100 mM EDTA, 1% SDS] was added, and the mixture was kept at 50 ° C. for 2 hours. After returning to room temperature, an equal volume of TE buffer [10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 1 mM EDTA] saturated phenol was added, gently stirred for 1 hour, centrifuged at 10000 rpm for 20 minutes, and the upper layer was collected. . To this upper layer, an equal volume of TE buffer saturated phenol / chloroform 1: 1 was added, gently stirred, and centrifuged at 10,000 rpm for 20 minutes, and then the upper layer was recovered. After extraction with phenol / chloroform again, sodium chloride was added to the aqueous layer to a concentration of 0.1 M, and further doubled ethanol was added to precipitate the DNA, which was wound up with a glass rod and rinsed with 80% ethanol. And lightly air dried. This genomic DNA was dissolved in 20 ml of TE buffer in which 20 μg / ml of ribonuclease A was dissolved, and incubated at 37 ° C. for 5 hours to degrade RNA. After phenol extraction and phenol / chloroform extraction, ethanol was added in the same manner as described above, and DNA was collected and suspended in 5 ml of TE buffer. About 20 mg of genomic DNA was obtained by the above operation.

(2) 実施例4−(1)で調製したゲノムDNA100μgを10ユニットの制限酵素Sau3AIと37℃で1分40秒間消化し部分分解させ、フェノール/クロロホルム抽出し上層を回収した。上層に1/10倍容の3M酢酸ナトリウム水溶液(pH5.0)および2.5倍容のエタノールを加えてDNAを沈殿させ、遠心分離により沈殿を回収した後、80%エタノールでリンスして風乾した。得られた部分分解物を、1.25−5M塩化ナトリウム密度勾配超遠心法によりサイズ分画をおこない、10−20kbpのサイズを含む画分からエタノール沈殿によりDNAを回収した。得られたゲノムDNA部分分解物0.2μgとノバジェン社製ラムダブルースターBamHIアーム0.6μgと混ぜ、タカラバイオ社製DNAライゲーションキットを用いて連結させた後、ストラタジーン社製ギガパックIIゴールドキットを用いてラムダファージにパッケージングを行い、フラボバクテリウムsp.SA−0082のゲノムDNAライブラリーを作製した。   (2) 100 μg of the genomic DNA prepared in Example 4- (1) was digested with 10 units of restriction enzyme Sau3AI at 37 ° C. for 1 minute and 40 seconds for partial degradation, followed by phenol / chloroform extraction, and the upper layer was recovered. Add 1/10 volume of 3M sodium acetate aqueous solution (pH 5.0) and 2.5 volumes of ethanol to the upper layer to precipitate DNA, collect the precipitate by centrifugation, rinse with 80% ethanol and air dry. did. The obtained partially decomposed product was subjected to size fractionation by 1.25-5M sodium chloride density gradient ultracentrifugation, and DNA was collected by ethanol precipitation from a fraction containing a size of 10-20 kbp. After mixing with 0.2 μg of the obtained genomic DNA partial degradation product and 0.6 μg of Lamb Double Star BamHI arm manufactured by Novagen and ligating them using a DNA ligation kit manufactured by Takara Bio, Gigapack II Gold kit manufactured by Stratagene was used. And packaging into lambda phage, Flavobacterium sp. A genomic DNA library of SA-0082 was prepared.

(3) 参考例5のようにして得られたフラボバクテリウムsp.SA−0082の精製フコイダン分解酵素タンパク質200pmolを、20mM炭酸水素アンモニウムで平衡化した脱塩用のカラム(ファーストデソルティングカラムPC3.2/10、ファルマシア社製)にアプライ後、同緩衝液で溶出し、緩衝液を置換した。溶出液をガラスバイアルに集め濃縮乾固後、ピリジン10μl、4−ビニルピリジン2μl、トリ−N−ブチルフォスフィン2μl、水10μlの入った一回り大きなガラス試験管の中にガラスバイアルごと試料を入れ、ガラス試験管を封管した後、95℃で10分間反応させてピリジルエチル化した。反応終了後ガラスバイアルを取り出し、数回水と共沸させて揮発性成分を除いた。   (3) Flavobacterium sp. Obtained as in Reference Example 5 200 pmol of purified fucoidan-degrading enzyme protein of SA-0082 was applied to a desalting column equilibrated with 20 mM ammonium bicarbonate (first desalting column PC3.2 / 10, manufactured by Pharmacia) and then eluted with the same buffer. The buffer was replaced. The eluate is collected in a glass vial and concentrated to dryness. The sample is then placed in a large glass test tube containing 10 μl of pyridine, 2 μl of 4-vinylpyridine, 2 μl of tri-N-butylphosphine, and 10 μl of water. After sealing the glass test tube, it was reacted at 95 ° C. for 10 minutes for pyridylethylation. After completion of the reaction, the glass vial was taken out and azeotroped with water several times to remove volatile components.

得られたピリジルエチル化されたフコイダン分解酵素タンパク質を、40μlの8M尿素を含む10mMトリス塩酸緩衝液(pH9.0)、90μlの10mMトリス塩酸緩衝液(pH9.0)及び0.5pmolのアクロモバクター プロテアーゼI(タカラバイオ社製)を加え、30℃で一晩消化し、得られた消化物からペプチド断片をHPLCシステム(スマートシステム、ファルマシア社製)にて精製した。カラムは、μRPC C2/C18 SC2.1/10(ファルマシア社製)を用い、100μl/minの流速で行った。溶出は、溶出液として0.12%トリフルオロ酢酸水溶液(溶出液A)および0.1%トリフルオロ酢酸を含むアセトニトリル(溶出液B)を用い、溶出液Bの割合を0%でサンプルをアプライし、80分間で溶出液Bの割合を55%にまであげる直線濃度勾配法にて溶出し、溶出液Bの割合が27%以上で溶出されるピークとして溶出画分L27、L31、およびL36等を得た。さらに、分離のよくなかった溶出液Bの割合が17〜27%の画分を集めて、濃縮し、同じHPLCシステムに添加後、溶出パターンを87分間で溶出液Bの割合を15%から40%にまであげる直線濃度勾配にて溶出し、溶出画分LR8、LR9、LR14、およびLR16等を得た。得られた各ペプチド画分についてアミノ酸配列分析を行い、部分アミノ酸配列L27(配列番号16)、L36(配列番号17)、LR9(配列番号18)、LR14(配列番号19)、およびLR16(配列番号20)を決定した。   The obtained pyridylethylated fucoidan-degrading enzyme protein was mixed with 40 μl of 8 mM urea-containing 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0), 90 μl of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0) and 0.5 pmol of achromo. Bacter protease I (manufactured by Takara Bio Inc.) was added and digested overnight at 30 ° C., and the peptide fragment was purified from the digested product with an HPLC system (Smart System, Pharmacia). As the column, μRPC C2 / C18 SC2.1 / 10 (Pharmacia) was used at a flow rate of 100 μl / min. For elution, 0.12% trifluoroacetic acid aqueous solution (eluent A) and acetonitrile containing 0.1% trifluoroacetic acid (eluent B) were used as eluents, and the sample was applied at a ratio of eluent B of 0%. The elution fractions L27, L31, L36 and the like are eluted as a peak eluted at a linear concentration gradient method in which the ratio of the eluate B is increased to 55% in 80 minutes and the ratio of the eluate B is 27% or more. Got. Furthermore, fractions with a poorly separated eluent B ratio of 17-27% were collected, concentrated and added to the same HPLC system, and then the elution pattern was changed from 15% to 40% for 87 minutes in 87 minutes. The elution fractions LR8, LR9, LR14, LR16 and the like were obtained by elution with a linear concentration gradient up to%. Amino acid sequence analysis was performed on each of the obtained peptide fractions, and partial amino acid sequences L27 (SEQ ID NO: 16), L36 (SEQ ID NO: 17), LR9 (SEQ ID NO: 18), LR14 (SEQ ID NO: 19), and LR16 (SEQ ID NO: 19) 20) was determined.

(4) 実施例4−(1)で調製したゲノムDNA2.4μgを制限酵素EcoRI、HindIII、MunI、SpeI、XbaI、およびSau3AI各30ユニットで各々37℃で3時間消化後、フェノール/クロロホルム抽出した。消化物をエタノール沈殿により回収した。この各消化物約0.5μgを、EcoRIおよびMunI消化物にはEcoRIカセット、HindIII消化物にはHindIIIカセット、SpeIおよびXbaI消化物にはXbaIカセット、およびSau3AI消化物にはSau3AIカセット(各カセットDNAはいずれもタカラバイオ社製)各20ng(Sau3AIカセットは200ng)と混合後、タカラバイオ社製DNAライゲーションキットを用いて連結させた。反応物をエタノール沈殿により回収して10μlの水に溶解し、カセットDNAを用いたPCR法の鋳型DNAとした。   (4) 2.4 μg of genomic DNA prepared in Example 4- (1) was digested with 30 units of restriction enzymes EcoRI, HindIII, MunI, SpeI, XbaI and Sau3AI for 3 hours each at 37 ° C., followed by phenol / chloroform extraction. . The digest was collected by ethanol precipitation. About 0.5 μg of each digest, EcoRI cassette for EcoRI and MunI digests, HindIII cassette for HindIII digests, XbaI cassette for SpeI and XbaI digests, and Sau3AI cassette for Sau3AI digests (each cassette DNA Were mixed with 20 ng each (200 ng for Sau3AI cassette) after being mixed with each other using Takara Bio's DNA ligation kit. The reaction product was recovered by ethanol precipitation, dissolved in 10 μl of water, and used as a template DNA for the PCR method using cassette DNA.

一方、実施例4−(3)で決定した部分アミノ酸配列LR14(配列番号19)の1〜6のアミノ酸配列からpL14F17(配列番号21)、3〜11のアミノ酸配列からpL14F26(配列番号22)の混合オリゴヌクレオチドをそれぞれアミノ酸配列と同じ向きに合成した。   On the other hand, from the amino acid sequence of 1 to 6 of the partial amino acid sequence LR14 (SEQ ID NO: 19) determined in Example 4- (3), pL14F17 (SEQ ID NO: 21) and from the amino acid sequence of 3 to 11 of pL14F26 (SEQ ID NO: 22). Each mixed oligonucleotide was synthesized in the same orientation as the amino acid sequence.

先に調製した鋳型DNA各1μl、カセットプライマーC1(タカラバイオ社製)20pmol、混合オリゴヌクレオチドpL14F17(配列番号21)100pmol、および滅菌水を加えて22μlとし、94℃で10分間加熱後急冷した。ここに10μlの10倍濃度Exタック増幅用緩衝液(タカラバイオ社製)、16μlの1.25mMdNTP 混合液、2.5ユニットのタカラExタック(Takara Ex Taq、タカラバイオ社製)、および滅菌水を加えて100μlとし、さらにミネラルオイルを重層した。この混合液を自動遺伝子増幅装置サーマルサイクラー(DNA Thermal Cycler 480、タカラバイオ社製)による増幅反応に供した。PCR反応は、94℃で0.5分間の変性、45℃で2分間のアニーリング、72℃で3分間の合成反応のサイクルを25サイクル行い、最後72℃で7分間保温して合成を完結させた。   1 μl of the template DNA prepared previously, 20 pmol of the cassette primer C1 (Takara Bio Inc.), 100 pmol of the mixed oligonucleotide pL14F17 (SEQ ID NO: 21), and sterilized water were added to make 22 μl, followed by heating at 94 ° C. for 10 minutes and then rapidly cooling. 10 μl of 10-fold concentration Ex-tack amplification buffer (Takara Bio Inc.), 16 μl of 1.25 mM dNTP mixed solution, 2.5 units of Takara Ex Tac (Takara Ex Taq, Takara Bio Inc.), and sterilized water Was added to make 100 μl, and further mineral oil was overlaid. This mixture was subjected to an amplification reaction using an automatic gene amplification apparatus thermal cycler (DNA Thermal Cycler 480, manufactured by Takara Bio Inc.). In the PCR reaction, 25 cycles of denaturation at 94 ° C. for 0.5 minute, annealing at 45 ° C. for 2 minutes, and synthesis reaction at 72 ° C. for 3 minutes were performed for 25 cycles. Finally, incubation was continued at 72 ° C. for 7 minutes to complete the synthesis. It was.

次に、滅菌水で10倍希釈した1回目のPCR反応液を94℃で10分間加熱後急冷したものを鋳型DNAとして2回目のPCR反応を行った。すなわち、10μlの熱処理した1回目のPCR反応液、カセットプライマーC2(タカラバイオ社製)20pmol、混合オリゴヌクレオチドpL14F26(配列番号22)100pmol、10μlの10倍濃度Ex タック増幅用緩衝液、16μlの1.25mMdNTP 混合液、2.5ユニットのタカラExタック、および滅菌水を加えて100μlとし、さらにミネラルオイルを重層した。この混合液を94℃で0.5分間の変性、55℃で2分間のアニーリング、72℃で3分間の合成反応のサイクルを25サイクル行い、最後72℃で7分間保温して合成を完結させた。また同時に、それぞれの反応液に対してカセットプライマーC2のみあるいは混合オリゴヌクレオチドpL14F26のみの反応液についてもPCR反応を行い、各プライマーの非特異的増幅産物のコントロールとした。   Next, a second PCR reaction was performed using a first PCR reaction solution diluted 10-fold with sterilized water as a template DNA after heating at 94 ° C. for 10 minutes and then rapidly cooling. That is, 10 μl of the heat-treated first PCR reaction solution, cassette primer C2 (Takara Bio) 20 pmol, mixed oligonucleotide pL14F26 (SEQ ID NO: 22) 100 pmol, 10 μl of 10-fold concentration Ex-tack amplification buffer, 16 μl of 1 A 25 mM dNTP mixed solution, 2.5 units of Takara Ex tack, and sterilized water were added to make 100 μl, and mineral oil was further layered thereon. This mixture was subjected to 25 cycles of denaturation at 94 ° C for 0.5 minutes, annealing at 55 ° C for 2 minutes, and synthesis reaction at 72 ° C for 3 minutes. Finally, the mixture was incubated at 72 ° C for 7 minutes to complete the synthesis. It was. At the same time, a PCR reaction was carried out on the reaction solution of only the cassette primer C2 or only the mixed oligonucleotide pL14F26 as a control for the non-specific amplification product of each primer.

アガロースゲル電気泳動で反応液を分析し、非特異的増幅産物のコントロールと比較したところ、多くの反応液で複数本の増幅バンドが検出された。これらの中から比較的バックグランドが低く、1本のバンドが強く増幅されていたMunI消化物−EcoRIカセットの2回目PCR反応液から約0.7kbpのバンドを抽出精製した。このDNA断片とpT7ブルー T−ベクター(pT7blue T−Vector、ノバジェン社製)を混合し、DNAライゲーションキットを用いて連結後、大腸菌JM109を形質転換し、100μg/mlのアンピシリン、0.004%のX−Gal及び1mMのIPTGを含むL培地プレート上で生育する白色コロニーを選択した。各形質転換体を100μg/mlのアンピシリンを含むL培地に接種し、37℃終夜培養後、培養菌体からアルカリ溶菌法によりプラスミドDNAを調製し、約0.7kbpのバンドが挿入されたプラスミドを選択しpT7−Munと命名した。このpT7−Munの挿入配列をジデオキシ法により塩基配列分析を行ったところ、2回目のPCR反応に用いたpL14F26の配列に続いて部分アミノ酸配列LR14(配列番号19)の12番目以降のアミノ酸配列をコードする領域が見出された。さらに下流には部分アミノ酸配列L27(配列番号16)と非常に高い相同性を示すアミノ酸配列をコードする領域が見出された。これらのことからこの約0.7kbpのDNA断片は、フコイダン分解酵素遺伝子の一部であることが明らかとなった。この約0.7kbpのDNA断片のプライマーpL14F26からEcoRIカセットとの連結点までの配列を配列番号23に示した。   When the reaction solution was analyzed by agarose gel electrophoresis and compared with the control of the nonspecific amplification product, multiple amplification bands were detected in many reaction solutions. Among these, a band of about 0.7 kbp was extracted and purified from the second PCR reaction solution of MunI digest-EcoRI cassette, which had a relatively low background and one band was strongly amplified. This DNA fragment and pT7 blue T-vector (pT7blue T-Vector, manufactured by Novagen) were mixed and ligated using a DNA ligation kit, and then transformed into Escherichia coli JM109. White colonies that grow on L media plates containing X-Gal and 1 mM IPTG were selected. Each transformant is inoculated into L medium containing 100 μg / ml ampicillin, cultured at 37 ° C. overnight, plasmid DNA is prepared from the cultured cells by the alkaline lysis method, and a plasmid into which a band of about 0.7 kbp is inserted is prepared. Selected and named pT7-Mun. When this pT7-Mun insertion sequence was subjected to base sequence analysis by the dideoxy method, the 12th and subsequent amino acid sequences of the partial amino acid sequence LR14 (SEQ ID NO: 19) following the pL14F26 sequence used in the second PCR reaction were obtained. A coding region was found. Further downstream, a region encoding an amino acid sequence showing very high homology with partial amino acid sequence L27 (SEQ ID NO: 16) was found. These facts revealed that this approximately 0.7 kbp DNA fragment was part of the fucoidan degrading enzyme gene. The sequence from the primer pL14F26 of this approximately 0.7 kbp DNA fragment to the junction of the EcoRI cassette is shown in SEQ ID NO: 23.

(5) 実施例4−(1)で調製したゲノムDNA20μgずつを制限酵素BamHI、EcoRI、HindIII、PstI、SacI、SalI、SphI、およびXbaI各100ユニットで各々37℃で4時間消化後、フェノール/クロロホルム抽出した。消化物をエタノール沈殿により回収し、各10μgをさらに同じ制限酵素50ユニットで各々37℃で16時間消化後、フェノール/クロロホルム抽出し、エタノール沈殿により消化物を回収した。この消化物各5μgを0.8%アガロースゲル電気泳動に供し、サザンブロット法により、アマシャム社製ナイロン膜ハイボンドN+にDNAを転写した。   (5) After digesting 20 μg of the genomic DNA prepared in Example 4- (1) with 100 units of restriction enzymes BamHI, EcoRI, HindIII, PstI, SacI, SalI, SphI, and XbaI for 4 hours each at 37 ° C., phenol / Extracted with chloroform. The digest was recovered by ethanol precipitation, and 10 μg of each was further digested with 50 units of the same restriction enzyme at 37 ° C. for 16 hours, followed by phenol / chloroform extraction, and the digest was recovered by ethanol precipitation. Each 5 μg of the digest was subjected to 0.8% agarose gel electrophoresis, and the DNA was transferred to a nylon membrane high bond N + manufactured by Amersham by Southern blotting.

一方、実施例4−(4)で得られたpT7−Mun約4μgをベクター由来のBamHIおよびSphIで消化し、遊離する約0.7kbpのフコイダン分解酵素遺伝子の一部を含む断片を抽出精製した。このDNA断片をブカベストラベリングキット(BcaBEST Labeling Kit、タカラバイオ社製)を用いて32Pで標識し、ハイブリダイゼーションのプローブDNAを調製した。 On the other hand, about 4 μg of pT7-Mun obtained in Example 4- (4) was digested with BamHI and SphI derived from the vector, and a fragment containing a part of about 0.7 kbp fucoidan-degrading enzyme gene was extracted and purified. . This DNA fragment was labeled with 32 P using a Bucabest labeling kit (BcaBEST Labeling Kit, manufactured by Takara Bio Inc.) to prepare a probe DNA for hybridization.

上記調製したフィルターを6×SSC、1%SDS、100μg/mlのサケ精子DNA、5×デンハルツを含む溶液中、65℃で1時間プレハイブリダイゼーションを行った後、標識プローブを約100万cpm/mlの濃度になるように加え、60℃で一晩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終了後、まず6×SSC中室温で10分間、2×SSC、0.1%SDS中室温で10分間、0.2×SSC、0.1%SDS中室温で5分間、さらに0.2×SSC、0.1%SDS中45℃で30分間洗浄し、余分な水分を除いた後、富士フィルム社製イメージングプレートに30分間露光した後、富士フィルム社製BAS2000イメージングアナライザーにて検出した。   The prepared filter was prehybridized at 65 ° C. for 1 hour in a solution containing 6 × SSC, 1% SDS, 100 μg / ml salmon sperm DNA, 5 × denharz, and then the labeled probe was about 1 million cpm / ml. The mixture was added to a concentration of ml, and hybridization was performed overnight at 60 ° C. After completion of the hybridization, first at room temperature in 6 × SSC for 10 minutes, in 2 × SSC, 0.1% SDS at room temperature for 10 minutes, in 0.2 × SSC, 0.1% SDS at room temperature for 5 minutes, further. After washing for 30 minutes at 45 ° C. in 2 × SSC, 0.1% SDS to remove excess water, the film was exposed to an imaging plate made by Fuji Film for 30 minutes, and then detected with a BAS2000 imaging analyzer made by Fuji Film. .

その結果、BamHI、SalIおよびSphI、SalI消化物で23kbp以上の位置に1本、EcoRI消化物で約8および3kbpの位置に2本、HindIII消化物で約11および4kbpの位置に2本、PstI消化物で約12および2.5kbpの位置に2本、SacI消化物で約10および9.5kbpの位置に2本、XbaI消化物で約6kbpの位置に1本のそれぞれプローブと強くハイブリダイズするバンドを認めた。このことから、フラボバクテリウムsp.SA−0082のゲノムDNA上にフコイダン分解酵素遺伝子が2種類あることが強く示唆された。   As a result, BamHI, SalI and SphI, one digest at a position of 23 kbp or more in the SalI digest, two at the positions of about 8 and 3 kbp with the EcoRI digest, two at the positions of about 11 and 4 kbp with the HindIII digest, PstI The probe hybridizes strongly with two probes at positions about 12 and 2.5 kbp, two at positions about 10 and 9.5 kbp with the SacI digest, and one at about 6 kbp with the XbaI digest. Admitted the band. From this, Flavobacterium sp. It was strongly suggested that there are two types of fucoidan degrading enzyme genes on the genomic DNA of SA-0082.

(6) 実施例4−(2)で調製したフラボバクテリウムsp.SA−0082のゲノムDNAライブラリーからフコイダン分解酵素遺伝子を含むクローンを、ノバジェン(Novagene)社のラムダブルースター取扱説明書に従って、プラークハイブリダイゼーション法によりスクリーニングした。   (6) Flavobacterium sp. Prepared in Example 4- (2) Clones containing the fucoidan degrading enzyme gene from the SA-0082 genomic DNA library were screened by plaque hybridization according to the instruction manual of Novagene Lamb Double Star.

まず、ファージライブラリーを大腸菌ER1647に感染させ、直径8.5cmのL培地プレート5枚に、1枚当たり約300個のプラークを形成させた。プレートにアマシャム社製ナイロン膜ハイボンドN+を約30秒間接触させファージを写し取った。このナイロン膜を0.5M水酸化ナトリウム、1.5M塩化ナトリウムの溶液中で5分間変性、次いで、0.5Mトリス塩酸緩衝液(pH7.0)、3M塩化ナトリウムの溶液中で5分間中和処理し、2×SSCでリンスした後風乾した。このナイロン膜を紫外線照射処理してDNAを固定化後、実施例4−(5)のサザンハイブリダイゼーションと同じ条件でハイブリダイゼーション、洗浄、検出を行った結果、36個のポジティブシグナルが得られた。元のプレートよりポジティブシグナル付近のプラークをかきとり、SM緩衝液に懸濁しファージを回収した。得られたファージ液のいくつかについて、再度新しいプレートにプラークを形成させ、同様の操作を繰り返すことにより9個のポジティブシグナルを与えるファージを単離した。   First, the phage library was infected with E. coli ER1647, and about 300 plaques were formed on 5 L medium plates with a diameter of 8.5 cm. The plate was contacted with Amersham nylon membrane high bond N + for about 30 seconds to copy the phages. This nylon membrane was denatured in a solution of 0.5 M sodium hydroxide and 1.5 M sodium chloride for 5 minutes, and then neutralized in a solution of 0.5 M Tris-HCl buffer (pH 7.0) and 3 M sodium chloride for 5 minutes. Treated, rinsed with 2 × SSC and air dried. After this nylon membrane was subjected to ultraviolet irradiation treatment to immobilize DNA, hybridization, washing and detection were carried out under the same conditions as Southern hybridization in Example 4- (5). As a result, 36 positive signals were obtained. . Plaques near the positive signal were scraped from the original plate and suspended in SM buffer to recover phages. For some of the obtained phage solutions, plaques were again formed on a new plate, and the same procedure was repeated to isolate phages that gave 9 positive signals.

ノバジェン社のラムダブルースター取扱説明書に従って、得られた各ファージを大腸菌BM25.8に感染させたのち100μg/mlのアンピシリンを含むL培地プレートに広げ、アンピシリン耐性のコロニーを選択することによりファージをプラスミドの形に変換した。得られた各クローンのコロニーを100μg/mlのアンピシリンを含むL培地に接種し、37℃で終夜培養した培養液からアルカリ溶菌法によりプラスミドDNAを調製した。このプラスミドDNAを用いて、大腸菌JM109(タカラバイオ社製)を形質転換し、得られた各クローンのコロニーを100μg/mlのアンピシリンを含むL培地に接種し、37℃で終夜培養した培養液からアルカリ溶菌法により再度プラスミドDNAを調製した。得られた各クローンのプラスミドをそれぞれpSFLA1、5、10、11、12、13、15、17、およびpSFLA18と命名した。   According to Novagen's Lamb Double Star instruction manual, each phage obtained was infected with E. coli BM25.8, spread on L medium plate containing 100 μg / ml ampicillin, and phages were selected by selecting ampicillin resistant colonies. Converted to plasmid form. The obtained clone colonies were inoculated into L medium containing 100 μg / ml ampicillin, and plasmid DNA was prepared from the culture solution cultured overnight at 37 ° C. by the alkaline lysis method. Using this plasmid DNA, Escherichia coli JM109 (manufactured by Takara Bio Inc.) was transformed, and colonies of each clone obtained were inoculated into L medium containing 100 μg / ml ampicillin and cultured at 37 ° C. overnight. Plasmid DNA was prepared again by the alkaline lysis method. The obtained plasmids of the respective clones were named pSFLA1, 5, 10, 11, 12, 13, 15, 17, and pSFLA18, respectively.

各プラスミドをそれぞれ、制限酵素KpnI、SacI、およびXbaIを適当に組み合わせて消化後、アガロースゲル電気泳動に供し、前述したようにサザンハイブリダイゼーションを行い、各挿入断片の制限酵素地図を作成して解析した。その結果、アガロースゲル電気泳動のエチジウムブロマイド染色でそれぞれ良く似たサイズのバンドが複数検出されるとともに、SacI消化によりpT7−Munの約0.7kbp挿入断片とハイブリダイズするバンドが2本となるpSFLA1、10、12、15、およびpSFLA18の組と、同様にKpnI消化によりpT7−Munの約0.7kbp挿入断片とハイブリダイズするバンドが2本となるpSFLA5、11、13、およびpSFLA17の組の2つにグループ分けされることが明らかとなった。さらに、pSFLA5、pSFLA10、およびpSFLA17の3つのプラスミドはXbaI消化により約6kbpの断片を遊離することが明らかとなり、実施例4−(5)のサザンハイブリダイゼーションで検出された約6kbpのXbaI消化物のバンドは2本のバンドが重なり合っていることが示唆され、フラボバクテリウム sp.SA−0082のゲノムDNA上にフコイダン分解酵素遺伝子が少なくとも2種類あることが明らかとなった。   Each plasmid was digested with an appropriate combination of the restriction enzymes KpnI, SacI, and XbaI, and then subjected to agarose gel electrophoresis. Southern hybridization was performed as described above, and a restriction enzyme map of each insert was prepared and analyzed. did. As a result, a plurality of bands having similar sizes were detected by ethidium bromide staining of agarose gel electrophoresis, and two bands hybridized with the about 0.7 kbp insert fragment of pT7-Mun by SacI digestion were obtained. 2 of the set of pSFLA5, 11, 13, and pSFLA17, in which two bands hybridize with the approximately 0.7 kbp insert of pT7-Mun by KpnI digestion as well as the set of 10, 12, 15, and pSFLA18. It became clear that they were grouped into groups. Furthermore, it was revealed that the three plasmids pSFLA5, pSFLA10, and pSFLA17 release an approximately 6 kbp fragment by XbaI digestion, and an approximately 6 kbp XbaI digest detected by Southern hybridization in Example 4- (5). It is suggested that the two bands overlap each other, and Flavobacterium sp. It was revealed that there are at least two fucoidan degrading enzyme genes on the genomic DNA of SA-0082.

そこで各グループのプラスミドからpSFLA10およびpSFLA17を選びさらに挿入断片の解析を行った。すなわち、これらプラスミド約3μgをXbaI消化し、遊離する約6kbpの断片を抽出精製した。これらXbaI断片をそれぞれクロラムフェニコール耐性ベクターであるpHSG399(タカラバイオ社製)のXbaI消化物と混ぜ、DNAライゲーションキット(タカラバイオ社製)を用いて連結後、大腸菌JM109を形質転換し、30μg/mlのクロラムフェニコール、0.004%のX−Gal、および1mMのIPTGを含むL培地プレート上で生育する白色コロニーを選択した。各形質転換体を30μg/mlのクロラムフェニコールを含むL培地に接種し、37℃終夜培養後、培養菌体からアルカリ溶菌法によりプラスミドDNAを調製し、制限酵素消化後アガロースゲル電気泳動を行って解析した。その結果、pSFLA10由来の約6kbpDNAがベクターDNAに対してそれぞれ逆向きに挿入されたpH10X6−1およびpH10X6−2を得た。また同様にpSFLA17由来の約6kbpDNAが挿入されたpH17X6−7およびpH17X6−11を得た。pH10X6−1が導入された大腸菌JM109株は、Escherichia coli JM109/pH10X6−1と表示され、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P−16659として寄託され、前記通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM BP−6341(国際寄託の移管請求日:平成10年5月6日)として国際寄託されている。pH17X6−7が導入された大腸菌JM109株は、Escherichia coli JM109/pH17X6−7と表示され、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P−16660として寄託され、前記通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM BP−6342(国際寄託の移管請求日:平成10年5月6日)として国際寄託されている。これらプラスミドについて直接プライマー伸長法によって、あるいは制限酵素消化後サブクローニング等を行ってジデオキシ法によって詳しく塩基配列を解析したところ、pSFLA10由来の約6kbpのDNA断片から2094塩基(終止コドンを含む)の読み取り枠が、pSFLA17由来の約6kbpのDNA断片から2115塩基(終止コドンを含む)の読み取り枠がそれぞれ見いだされ、これら読み取り枠がコードするアミノ酸配列中に実施例4−(3)で決定した部分アミノ酸配列と非常に高い相同性を示す領域が見出された。   Therefore, pSFLA10 and pSFLA17 were selected from each group of plasmids, and the insert fragment was further analyzed. That is, about 3 μg of these plasmids were digested with XbaI, and a free fragment of about 6 kbp was extracted and purified. These XbaI fragments were mixed with an XbaI digest of pHSG399 (Takara Bio Inc.), which is a chloramphenicol resistant vector, and ligated using a DNA ligation kit (Takara Bio Inc.), followed by transformation of E. coli JM109, 30 μg White colonies were selected that grew on L media plates containing / ml chloramphenicol, 0.004% X-Gal, and 1 mM IPTG. Each transformant is inoculated into L medium containing 30 μg / ml chloramphenicol, cultured at 37 ° C. overnight, plasmid DNA is prepared from the cultured cells by alkaline lysis, digested with restriction enzymes, and subjected to agarose gel electrophoresis. Went and analyzed. As a result, pH10X6-1 and pH10X6-2 were obtained in which about 6 kbp DNA derived from pSFLA10 was inserted in the reverse direction with respect to the vector DNA. Similarly, pH17X6-7 and pH17X6-11 into which about 6 kbp DNA derived from pSFLA17 was inserted were obtained. Escherichia coli JM109 strain into which pH10X6-1 has been introduced is designated as Escherichia coli JM109 / pH10X6-1 and deposited as FERM P-16659 at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry. FERM BP-6341 (Request date for transfer of international deposit: May 6, 1998) is deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Biotechnology. The Escherichia coli JM109 strain into which pH17X6-7 has been introduced is designated as Escherichia coli JM109 / pH17X6-7, deposited as FERM P-16660 at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry. FERM BP-6342 (Date of request for transfer of international deposit: May 6, 1998) has been deposited internationally at the Institute of Biotechnology. When these nucleotide sequences were analyzed in detail by the direct primer extension method or by sub-cloning after digestion with restriction enzymes and the dideoxy method, a reading frame of 2094 bases (including a stop codon) was obtained from the DNA fragment of about 6 kbp derived from pSFLA10. However, a reading frame of 2115 bases (including a stop codon) was found from the DNA fragment of about 6 kbp derived from pSFLA17, and the partial amino acid sequence determined in Example 4- (3) in the amino acid sequence encoded by these reading frames And a region with very high homology was found.

pSFLA10由来の読み取り枠をfdlA、pSFLA17由来の読み取り枠をfdlBとそれぞれ命名した。   The reading frame derived from pSFLA10 was named fdlA, and the reading frame derived from pSFLA17 was named fdlB.

その結果を図3及び図4に示す。すなわち図3はpSFLA10内のfdlAの位置を示す図であり、図4はpSFLA10内のfdlBの位置を示す図である。図3中の黒い矢印はfdlAのコード領域及び向きをそれぞれ示し、図4中の黒い矢印はfdlBのコード領域及び向きをそれぞれ示す。   The results are shown in FIGS. 3 is a diagram showing the position of fdlA in pSFLA10, and FIG. 4 is a diagram showing the position of fdlB in pSFLA10. Black arrows in FIG. 3 indicate the code region and orientation of fdlA, respectively, and black arrows in FIG. 4 indicate the code region and orientation of fdlB, respectively.

fdlAがコードするアミノ酸配列中には、実施例4−(3)で決定したフコイダン分解酵素部分アミノ酸配列L36(配列番号17)およびLR14(配列番号19)と一致する配列が、また、部分アミノ酸配列L27(配列番号16)、LR9(配列番号18)およびLR16(配列番号20)と非常に相同性の高い配列が見いだされた。さらに、実施例4−(3)でLR8と命名されたペプチド画分は、各サイクル2つのアミノ酸誘導体がアミノ酸配列分析で検出され、一義的にアミノ酸配列が決定されていなかったが、fdlAがコードするアミノ酸配列中の2カ所の配列を当てはめることにより各サイクルで検出されたアミノ酸誘導体が説明できることから、この画分にはこの2カ所の配列を含むペプチドが入っていたことが明らかとなった。それぞれの配列をLR8−1(配列番号24)およびLR8−2(配列番号25)と命名した。このようにfdlAがコードするアミノ酸配列は、実施例4−(3)のフコイダン分解酵素部分アミノ酸配列分析により明らかとなった全てのアミノ酸配列と一致あるいは高い相同性を示すことから、フラボバクテリウムsp.SA−0082のフコイダン分解酵素を実質的にコードしていると考えられる。   In the amino acid sequence encoded by fdlA, a sequence corresponding to the fucoidan degrading enzyme partial amino acid sequences L36 (SEQ ID NO: 17) and LR14 (SEQ ID NO: 19) determined in Example 4- (3) is also included. A highly homologous sequence was found with L27 (SEQ ID NO: 16), LR9 (SEQ ID NO: 18) and LR16 (SEQ ID NO: 20). Furthermore, in the peptide fraction named LR8 in Example 4- (3), two amino acid derivatives in each cycle were detected by amino acid sequence analysis, and the amino acid sequence was not uniquely determined. Since the amino acid derivatives detected in each cycle can be explained by applying the two sequences in the amino acid sequence to be identified, it was revealed that the peptide containing these two sequences was contained in this fraction. The respective sequences were named LR8-1 (SEQ ID NO: 24) and LR8-2 (SEQ ID NO: 25). Thus, since the amino acid sequence encoded by fdlA is identical to or highly homologous to all amino acid sequences revealed by the fucoidan-degrading enzyme partial amino acid sequence analysis of Example 4- (3), Flavobacterium sp . It is thought that it substantially encodes the fucoidan degrading enzyme of SA-0082.

一方、fdlBがコードするアミノ酸配列中にも、フコイダン分解酵素部分アミノ酸配列LR14(配列番号19)およびLR8−1(配列番号24)と一致する配列が、また、部分アミノ酸配列L27(配列番号16)、LR16(配列番号20)、およびLR8−2(配列番号25)と相同性の高い配列が見いだされたが、部分アミノ酸配列L36(配列番号17)およびLR9(配列番号18)に高い相同性を示す配列は見いだされなかった。しかし、fdlAとfdlBを比較すると塩基配列およびアミノ酸配列の相同性は各々約67%および約56%と高いことからfdlBもフコイダン分解活性を有するポリペプチドをコードしていると考えられた。以上のようにして、フコイダン分解活性を有するポリペプチドをコードすると考えられる遺伝子(fdlA)およびその遺伝子に非常に高い相同性を示す遺伝子(fdlB)の全塩基配列が決定された。fdlAの塩基配列を配列表の配列番号7に、fdlAがコードするアミノ酸配列を配列表の配列番号3に示す。更にfdlBの塩基配列を配列表の配列番号8に、fdlBがコードするアミノ酸配列を配列表の配列番号4に示す。   On the other hand, in the amino acid sequence encoded by fdlB, a sequence corresponding to the fucoidan degrading enzyme partial amino acid sequence LR14 (SEQ ID NO: 19) and LR8-1 (SEQ ID NO: 24) is also included, and the partial amino acid sequence L27 (SEQ ID NO: 16) , LR16 (SEQ ID NO: 20), and LR8-2 (SEQ ID NO: 25) were found to be highly homologous to the partial amino acid sequences L36 (SEQ ID NO: 17) and LR9 (SEQ ID NO: 18). The sequence shown was not found. However, when fdlA and fdlB were compared, the base sequence and amino acid sequence homology were as high as about 67% and about 56%, respectively. Therefore, it was considered that fdlB also encodes a polypeptide having fucoidan degradation activity. As described above, the entire base sequence of the gene (fdlA) considered to encode a polypeptide having fucoidan degrading activity and the gene (fdlB) showing very high homology to the gene was determined. The base sequence of fdlA is shown in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing, and the amino acid sequence encoded by fdlA is shown in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing. Further, the base sequence of fdlB is shown in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing, and the amino acid sequence encoded by fdlB is shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing.

以上、本発明により実質的にフコイダン分解酵素をコードすると考えられる遺伝子(fdlA)およびその遺伝子に相同性を示し、フコース硫酸含有多糖分解活性を有すると考えられる新規ポリペプチドをコードすると考えられる遺伝子(fdlB)が単離、精製された。   As described above, the gene (fdlA) considered to substantially encode fucoidan-degrading enzyme according to the present invention and a gene that shows homology to the gene and encodes a novel polypeptide considered to have a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity ( fdlB) was isolated and purified.

実施例5
まず、実施例4で得られた、実質的にフコイダン分解酵素をコードすると考えられる遺伝子(fdlA)の直接発現ベクターを構築した。
Example 5
First, a direct expression vector of a gene (fdlA) obtained in Example 4 and considered to substantially encode a fucoidan-degrading enzyme was constructed.

実施例4で得られたプラスミドpH10X6−1は、pSFLA10由来の約6kbpのXbaI断片がfdlA遺伝子及びベクター上のlacプロモーターと向かい合う向きに挿入されていた。このpH10X6−1をfdlA遺伝子内部のSacIで消化し、さらにfdlA遺伝子の開始コドンの位置にあるBspHIで消化後、1%アガロースゲル電気泳動により分離し、fdlAのN末端領域をコードする約400bpのDNA断片を切り出して抽出精製した。   In the plasmid pH10X6-1 obtained in Example 4, an approximately 6 kbp XbaI fragment derived from pSFLA10 was inserted in a direction facing the fdlA gene and the lac promoter on the vector. This pH10X6-1 was digested with SacI inside the fdlA gene, further digested with BspHI located at the start codon position of the fdlA gene, separated by 1% agarose gel electrophoresis, and about 400 bp encoding the N-terminal region of fdlA. The DNA fragment was excised and extracted and purified.

一方、T7プロモーターを使った発現ベクターであるpET21d(ノバジェン社製)を、T7プロモーター下流にある発現のために至適化された開始コドンを含むNcoIサイトと、マルチクローニングサイト内にあるSacIサイトで切断後、先に調製したfdlAのN末端領域をコードする約400bpのBspHI−SacI 断片を挿入し、プラスミドpEFLA10−Nを構築した。   On the other hand, pET21d (manufactured by Novagen), which is an expression vector using the T7 promoter, is converted into an NcoI site containing an initiation codon optimized for expression downstream of the T7 promoter and a SacI site in the multicloning site. After cleavage, an about 400 bp BspHI-SacI fragment encoding the N-terminal region of fdlA prepared above was inserted to construct plasmid pEFLA10-N.

次に、プラスミドpH10X6−1をHindIII消化することによりfdlA遺伝子内部およびベクター由来のHindIIIサイトで切断し、fdlA遺伝子の終止コドンを含むC末端領域をコードする約2kbpのDNA断片を切り出して抽出精製した。この断片を先に構築したプラスミドpEFLA10−NのHindIII消化物と連結し、fdlA遺伝子全長が再生する方向に該2kbpのHindIII断片が挿入されたプラスミドを選択した。こうして得られた、pET21dのNcoIサイトにある開始コドンからfdlAの全長が挿入されている発現プラスミドをpEFLA10と命名した。   Next, the plasmid pH10X6-1 was digested with HindIII to cleave the inside of the fdlA gene and at the vector-derived HindIII site, and an about 2 kbp DNA fragment encoding the C-terminal region containing the stop codon of the fdlA gene was excised and purified. . This fragment was ligated with the HindIII digest of the previously constructed plasmid pEFLA10-N, and a plasmid having the 2 kbp HindIII fragment inserted in the direction in which the full length of the fdlA gene was regenerated was selected. The expression plasmid obtained by inserting the full length of fdlA from the start codon at the NcoI site of pET21d thus obtained was named pEFLA10.

こうして得られたpEFLA10を用いて大腸菌BL21(DE3)株(ノバジェン社製)を形質転換した。得られた大腸菌BL21(DE3)/pEFLA10を100μg/mlのアンピシリンを含む5mlのL培地に接種して37℃で振とう培養し、濁度がO.D.600=0.8の段階で、終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた後、培養温度を15℃としてさらに一晩振とう培養を行った。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、細胞破砕用緩衝液〔20mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)、0.3M塩化ナトリウム〕0.5mlに懸濁し、超音波処理により菌体を破砕した。この懸濁液の一部をとり大腸菌破砕液とした。さらにこれを遠心分離して不溶物を除き大腸菌抽出液とした。   Escherichia coli BL21 (DE3) strain (manufactured by Novagen) was transformed with pEFLA10 thus obtained. The obtained Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFLA10 was inoculated into 5 ml of L medium containing 100 μg / ml ampicillin and cultured at 37 ° C. with shaking. D. At the stage of 600 = 0.8, IPTG was added so as to give a final concentration of 1 mM, and then further cultured overnight with shaking at a culture temperature of 15 ° C. After completion of the culture, the culture solution is centrifuged to collect the cells, suspended in 0.5 ml of a cell disruption buffer (20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), 0.3 M sodium chloride), and sonicated. The cells were crushed by. A part of this suspension was taken as an E. coli disruption solution. Further, this was centrifuged to remove insoluble matters to obtain an E. coli extract.

対照として、pET21dで形質転換した大腸菌BL21(DE3)/pET21dについて同時に同じ条件で培養を行い、大腸菌破砕液および抽出液を調製し、以下の分析に用いた。   As a control, Escherichia coli BL21 (DE3) / pET21d transformed with pET21d was cultured under the same conditions at the same time to prepare an Escherichia coli disrupted solution and an extract and used for the following analysis.

まず、大腸菌破砕液をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFLA10の破砕液中に、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの破砕液中には見られない分子量約7.6万のバンドが観察された。この分子量は、配列表の配列番号3に示したfdlAがコードし得るアミノ酸配列から計算されるポリペプチドの分子量75,740とよく一致するとともに、参考例5記載のフラボバクテリウムsp.SA−0082のより精製されたフコイダン分解酵素のゲル濾過法で分析した分子量約7万とよく一致する。以上のように、大腸菌BL21(DE3)/pEFLA10がfdlAがコードするポリペプチドを発現していることが確認できた。   First, as a result of analyzing the E. coli disrupted solution by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, a molecular weight of about 7 which is not found in the E. coli BL21 (DE3) / pEFLA10 disrupted solution and in the E. coli BL21 (DE3) / pET21d disrupted solution. 60,000 bands were observed. This molecular weight is in good agreement with the molecular weight 75,740 of the polypeptide calculated from the amino acid sequence that can be encoded by fdlA shown in SEQ ID NO: 3 of the Sequence Listing, and Flavobacterium sp. It is in good agreement with the molecular weight of about 70,000 analyzed by gel filtration of the more purified fucoidan-degrading enzyme of SA-0082. As described above, it was confirmed that Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFLA10 expresses the polypeptide encoded by fdlA.

次に、大腸菌抽出液のフコース硫酸含有多糖分解活性を参考例3に記載の方法で測定した。   Next, the fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity of the E. coli extract was measured by the method described in Reference Example 3.

その結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFLA10の抽出液中のフコイダン分解活性は2,300mU/mlであることが分かった。すなわち、fdlAがコードするポリペプチドはフコイダン分解活性を有し、本発明の遺伝子を持つ大腸菌BL21(DE3)/pEFLA10の培養液1ml中に約230mUのフコース硫酸含有多糖分解活性を有するfdlAがコードするポリペプチドが生産されていたことが分かる。   As a result, it was found that the fucoidan degradation activity in the extract of Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFLA10 was 2,300 mU / ml. That is, the polypeptide encoded by fdlA has fucoidan-degrading activity, and is encoded by fdlA having about 230 mU of fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity in 1 ml of a culture solution of E. coli BL21 (DE3) / pEFLA10 having the gene of the present invention. It can be seen that the polypeptide was produced.

一方、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの抽出液からは、フコイダン分解活性は全く検出されなかった。   On the other hand, no fucoidan degradation activity was detected from the extract of E. coli BL21 (DE3) / pET21d.

実施例6
実施例4で得られた、フコース硫酸含有多糖分解活性を有すると考えられる新規ポリペプチドをコードする遺伝子、fdlBの直接発現ベクターを構築した。このfdlB遺伝子の開始コドンの位置にはBspHIの認識配列が存在するが、その上流の配列の影響でメチル化を受けるため、宿主として用いた大腸菌JM109から回収したプラスミドは直接BspHIで消化出来なかった。そこで、PCR法を用いて増幅したDNA断片を用いて構築を行った。
Example 6
A direct expression vector of fdlB, a gene encoding a novel polypeptide thought to have a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 4, was constructed. A recognition sequence for BspHI exists at the position of the start codon of this fdlB gene. However, since it is methylated due to the upstream sequence, the plasmid recovered from Escherichia coli JM109 used as the host could not be directly digested with BspHI. . Therefore, construction was performed using a DNA fragment amplified by the PCR method.

実施例4で得られたプラスミドpH17X6−7は、pSFLA17由来の約6kbpのXbaI断片がfdlB遺伝子とベクター上のlacプロモーターが同じ向きに挿入されていた。まず、pH17X6−7をfdlB遺伝子内部およびベクター由来のKpnIサイトで切断後、セルフライゲーションさせプラスミドpH17X6−7Kを構築した。このpH17X6−7Kを鋳型として、fdlBのコード領域よりも上流の位置で、fdlBと同じ向きの合成DNAプライマー17X6F4(配列番号26)およびベクターにアニーリング可能なM13プライマーM4(タカラバイオ社製)の組でPCR反応を行った。PCR反応は、実施例4−(4)と同様の反応液組成中、94℃で0.5分間の変性、55℃で0.5分間のプライマーアニーリング、72℃で1分間の合成反応のサイクルを25サイクル行い、最後72℃で7分間保温して合成を完結させた。反応液をフェノール/クロロホルム抽出後、増幅した約1kbpのDNA断片をエタノール沈殿により回収した。この断片をfdlB遺伝子の開始コドンの位置にあるBspHIおよびコード領域内にあるMflIサイトで切断した後、3%アガロースゲル電気泳動により分離し、fdlBのN末端領域をコードする約450bpのBspHI−MflI 断片を切り出して抽出精製した。   In the plasmid pH17X6-7 obtained in Example 4, an about 6 kbp XbaI fragment derived from pSFLA17 was inserted in the same orientation as the fdlB gene and the lac promoter on the vector. First, pH17X6-7 was cleaved at the inside of the fdlB gene and at a vector-derived KpnI site, and self-ligated to construct plasmid pH17X6-7K. A set of synthetic DNA primer 17X6F4 (SEQ ID NO: 26) in the same direction as fdlB and M13 primer M4 (manufactured by Takara Bio Inc.) that can be annealed to the vector at a position upstream from the coding region of fdlB using this pH17X6-7K as a template A PCR reaction was performed. The PCR reaction was performed in the same reaction solution composition as in Example 4- (4), with denaturation at 94 ° C for 0.5 minutes, primer annealing at 55 ° C for 0.5 minutes, and synthesis reaction cycle at 72 ° C for 1 minute. 25 cycles were performed, and finally, the temperature was kept at 72 ° C. for 7 minutes to complete the synthesis. After the reaction solution was extracted with phenol / chloroform, the amplified DNA fragment of about 1 kbp was recovered by ethanol precipitation. This fragment was cleaved at BspHI located at the start codon position of the fdlB gene and MflI site located within the coding region, and then separated by 3% agarose gel electrophoresis. The fragment was excised and extracted and purified.

一方、実施例5と同様にT7プロモーターを使った発現ベクターであるpET21dを、NcoIサイトとマルチクローニングサイト内にあるBamHIサイトで切断後、先に調製したfdlBのN末端領域をコードする約450bpのBspHI−MflI 断片を挿入し、プラスミドpEFLA17−Nを構築した。   On the other hand, pET21d, which is an expression vector using the T7 promoter, was cleaved at the NcoI site and the BamHI site in the multicloning site in the same manner as in Example 5, and then about 450 bp encoding the N-terminal region of fdlB prepared earlier. The BspHI-MflI fragment was inserted to construct plasmid pEFLA17-N.

次に、プラスミドpH17X6−7をfdlB遺伝子内部にあるNspVサイトおよびfdlB遺伝子下流にあるEcoRIサイトで切断し、fdlB遺伝子の終止コドンを含むC末端領域をコードする約2kbpのNspV−EcoRI断片を切り出して抽出精製した。この断片を先に構築したプラスミドpEFLA17−NのNspV−EcoRI間に挿入した。こうして得られた、pET21dのNcoIサイトにある開始コドンからfdlBの全長が挿入されている発現プラスミドをpEFLA17と命名した。   Next, the plasmid pH17X6-7 is cleaved at the NspV site inside the fdlB gene and the EcoRI site downstream of the fdlB gene, and an approximately 2 kbp NspV-EcoRI fragment encoding the C-terminal region containing the stop codon of the fdlB gene is excised. Extracted and purified. This fragment was inserted between NspV-EcoRI of the previously constructed plasmid pEFLA17-N. The expression plasmid obtained by inserting the full length of fdlB from the start codon at the NcoI site of pET21d thus obtained was named pEFLA17.

こうして得られたpEFLA17を用いて実施例3と同様の方法でfdlBがコードするポリペプチドの発現とフコイダン分解活性の確認を行った。   Using the thus obtained pEFLA17, expression of the polypeptide encoded by fdlB and confirmation of fucoidan degradation activity were carried out in the same manner as in Example 3.

すなわち、まず大腸菌BL21(DE3)株をpEFLA17を用いて形質転換した。得られた大腸菌BL21(DE3)/pEFLA17を100μg/mlのアンピシリンを含む5mlのL培地に接種して37℃で振とう培養し、濁度がO.D.600=0.8の段階で、終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた後、培養温度を15℃としてさらに一晩振とう培養を行った。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、細胞破砕用緩衝液0.5mlに懸濁し、超音波処理により菌体を破砕した。この懸濁液の一部をとり大腸菌破砕液とした。さらにこれを遠心分離して不溶物を除き大腸菌抽出液とした。   That is, first, Escherichia coli BL21 (DE3) strain was transformed with pEFLA17. The obtained Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFLA17 was inoculated into 5 ml of L medium containing 100 μg / ml ampicillin and cultured with shaking at 37 ° C. D. At the stage of 600 = 0.8, IPTG was added so as to give a final concentration of 1 mM, and then further cultured overnight with shaking at a culture temperature of 15 ° C. After completion of the culture, the culture was centrifuged to collect the cells, suspended in 0.5 ml of a cell disruption buffer, and disrupted by sonication. A part of this suspension was taken as an E. coli disruption solution. Further, this was centrifuged to remove insoluble matters to obtain an E. coli extract.

大腸菌破砕液をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFLA17の破砕液中に、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの破砕液中には見られない分子量約7.7万のバンドが観察された。この分子量は、配列表の配列番号4に示したfdlBがコードし得るアミノ酸配列から計算されるポリペプチドの分子量76,929とよく一致し、大腸菌BL21(DE3)/pEFLA17がfdlBをコードするポリペプチドを発現していることが確認できた。   As a result of analyzing the E. coli disrupted solution by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, the molecular weight of about 77,000 which is not found in the E. coli BL21 (DE3) / pEFLA17 disrupted solution is not found in the E. coli BL21 (DE3) / pET21d disrupted solution. A band was observed. This molecular weight is in good agreement with the molecular weight 76,929 of the polypeptide calculated from the amino acid sequence that can be encoded by fdlB shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, and E. coli BL21 (DE3) / pEFLA17 is a polypeptide encoding fdlB. Was confirmed to be expressed.

次に、大腸菌抽出液のフコイダン分解活性を実施例3に記載の方法で測定した。   Next, the fucoidan degradation activity of the E. coli extract was measured by the method described in Example 3.

その結果、大腸菌BL21(DE3)/pEFLA17の抽出液から480mU/mlのフコイダン分解活性が検出された。すなわち、fdlBがコードするポリペプチドはフコース硫酸含有多糖分解活性を有し、本発明の遺伝子を持つ大腸菌BL21(DE3)/pEFLA17の培養液1ml中に約48mUのフコース硫酸含有多糖分解活性を有するfdlBがコードするポリペプチドが生産されていたことが分かる。   As a result, 480 mU / ml fucoidan degradation activity was detected from the extract of Escherichia coli BL21 (DE3) / pEFLA17. That is, the polypeptide encoded by fdlB has a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, and has about 48 mU of fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity in 1 ml of a culture solution of E. coli BL21 (DE3) / pEFLA17 having the gene of the present invention. It can be seen that the polypeptide encoded by was produced.

一方、大腸菌BL21(DE3)/pET21dの抽出液からは、フコイダン分解活性は全く検出されなかった。   On the other hand, no fucoidan degradation activity was detected from the extract of E. coli BL21 (DE3) / pET21d.

実施例7
実施例5および実施例6で得られた、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドのフコース硫酸含有多糖−Uへの作用を調べた。
Example 7
The action of the polypeptide having the activity of degrading a fucose sulfate-containing polysaccharide obtained in Example 5 and Example 6 on the fucose sulfate-containing polysaccharide-U was examined.

すなわち、50μlの100mMのリン酸緩衝液(pH7.5)、50μlの2.5%のフコース硫酸含有多糖−U、および10μlの4Mの塩化ナトリウムの混合液に、10μlの実施例5あるいは実施例6で得られたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド溶液を添加し、25℃で保持した。反応開始より16、40、および65時間の時点で反応液を分取しHPLCにより反応生成物を分析した。HPLCの条件は下記に依った。
カラム:Shodex SB802.5(昭和電工社製)
カラム温度:25℃
溶離液:5mMのアジ化ナトリウムを含む50mMの塩化ナトリウム水溶液
流速:1ml/分
検出器:示差屈折率検出器(Shodex RI−71 昭和電工社製)
That is, 10 μl of Example 5 or Example in a mixture of 50 μl of 100 mM phosphate buffer (pH 7.5), 50 μl of 2.5% fucose sulfate-containing polysaccharide-U, and 10 μl of 4M sodium chloride. The polypeptide solution having the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in 6 was added and kept at 25 ° C. At 16, 40, and 65 hours after the start of the reaction, the reaction solution was collected and the reaction product was analyzed by HPLC. The HPLC conditions were as follows.
Column: Shodex SB802.5 (Showa Denko)
Column temperature: 25 ° C
Eluent: 50 mM sodium chloride aqueous solution containing 5 mM sodium azide Flow rate: 1 ml / min Detector: Differential refractive index detector (manufactured by Shodex RI-71, Showa Denko)

なお、反応生成物としては現在までに下記の構造のものが知られているので、下記の物質を標準物質として使用した。なお、下記の式〔I〕〜〔IV〕の物質は、以下の方法で製造したものを用いた。   In addition, since the thing of the following structure is known until now as a reaction product, the following substance was used as a standard substance. In addition, what was manufactured with the following method was used for the substance of the following formula [I]-[IV].

乾燥ガゴメ昆布を自由粉砕機M−2型(奈良機械製作所製)により粉砕し、10倍量の85%メタノール中で70℃、2時間処理後、ろ過した。残渣に20倍量の水を加え、100℃、3時間処理し、ろ過により抽出液を得た。抽出液の塩濃度を400mMの塩化ナトリウム溶液と同じにした後、5%のセチルピリジニウムクロリドをこれ以上沈殿が生じなくなるまで添加し、遠心分離した。その沈殿を、エタノールで十分洗浄し、セチルピリジニウムクロリドを完全に除去した後、限外ろ過器(ろ過膜の排除分子量10万)(アミコン社製)により脱塩及び低分子除去を行い、この際生じた沈殿を遠心分離により除去した。この上清を凍結乾燥して精製ガゴメ昆布フコイダンを得た。収率は、乾燥ガゴメ昆布粉末重量に対して約4%であった。   The dried gagome kelp was pulverized with a free crusher M-2 type (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), treated in 10 times the amount of 85% methanol at 70 ° C. for 2 hours, and then filtered. A 20-fold amount of water was added to the residue, treated at 100 ° C. for 3 hours, and an extract was obtained by filtration. After the salt concentration of the extract was the same as that of a 400 mM sodium chloride solution, 5% cetylpyridinium chloride was added until no further precipitation occurred, followed by centrifugation. The precipitate was thoroughly washed with ethanol to completely remove cetylpyridinium chloride, and then desalted and low-molecular-weight removed with an ultrafilter (excluded molecular weight of filter membrane: 100,000) (Amicon). The resulting precipitate was removed by centrifugation. This supernatant was freeze-dried to obtain purified gagome kelp fucoidan. The yield was about 4% based on the dry gagome kelp powder weight.

次に5%の該精製ガゴメ昆布フコイダン溶液600mlと、100mMのリン酸緩衝液(pH8.0)750mlと4Mの塩化ナトリウム150mlと1750mU/mlの参考例5記載のフコイダン分解酵素溶液3.43mlを混合し、25℃で144時間反応させた。反応液をポアサイズ3500の透析膜を用いて透析し、分子量3500以下の画分を集めた。この画分をマイクロアシライザーG3(旭化成社製)により脱塩後、10mM酢酸アンモニウムで平衡化したDEAE−セファロースFFカラム(4cm×25cm)を用いたイオン交換クロマトグラフィーに供した。溶出は、酢酸アンモニウムによる濃度勾配により実施し、溶出液は、50mlずつ分取した。図5に該クロマトグラフィーの溶出を示す。該クロマトグラフィーにより9つの画分(a)〜(i)を取得し、その中の(a)、(b)、(c)及び(f)画分を構造解析に使用した。   Next, 600 ml of 5% purified Gagome kelp fucoidan solution, 750 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 8.0), 150 ml of 4M sodium chloride, and 3.43 ml of fucoidan degrading enzyme solution described in Reference Example 5 of 1750 mU / ml were added. The mixture was mixed and reacted at 25 ° C. for 144 hours. The reaction solution was dialyzed using a dialysis membrane having a pore size of 3500, and fractions having a molecular weight of 3500 or less were collected. This fraction was desalted with a microacylator G3 (manufactured by Asahi Kasei Corporation) and subjected to ion exchange chromatography using a DEAE-Sepharose FF column (4 cm × 25 cm) equilibrated with 10 mM ammonium acetate. Elution was carried out with a concentration gradient with ammonium acetate, and the eluate was fractionated by 50 ml. FIG. 5 shows the elution of the chromatography. Nine fractions (a) to (i) were obtained by the chromatography, and the fractions (a), (b), (c) and (f) among them were used for structural analysis.

次に(a)、(b)、(c)、(f)画分について常法に従って構造解析を行い、(a)画分が下記式〔I〕、(b)画分が下記式〔III〕、(c)画分が下記式〔IV〕、(f)画分が下記式〔II〕の化合物である事を確認のうえ、各画分を上記の反応生成物の分析の標準品として使用した。
なお上記のDEAE−セファロースFFカラムを用いたイオン交換クロマトグラフィーにおける各画分のフラクションナンバーは、(a):42―43(b):84―91(c):51―52(f):62―63であった。

Figure 2005312459
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Figure 2005312459
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Next, structural analysis was performed on the (a), (b), (c), and (f) fractions according to a conventional method, and (a) the fraction was represented by the following formula [I], ] (C) After confirming that the fractions are compounds of the following formula [IV] and (f) fractions of the following formula [II], each fraction was used as a standard for the analysis of the above reaction products. used.
The fraction numbers in the ion exchange chromatography using the DEAE-Sepharose FF column are as follows: (a): 42-43 (b): 84-91 (c): 51-52 (f): 62 -63.
Figure 2005312459
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上記の反応生成物の分析の結果、実施例5で得られたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを用いた場合反応生成物は上記〔I〕、〔II〕、および〔III〕のみであったが、実施例6で得られたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを用いた場合の反応生成物は上記〔I〕、〔II〕、および〔III〕に加えて、〔IV〕が大量に含まれており、その後反応を続けても、〔IV〕は〔I〕に分解されなかった。   As a result of the analysis of the above reaction product, when the polypeptide having the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 5 was used, the reaction product was only [I], [II], and [III]. However, in addition to the above [I], [II], and [III], the reaction product obtained using the polypeptide having the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 6 was [IV]. [IV] was not decomposed into [I] even if the reaction was continued thereafter.

すなわち、実施例5のようにして得られたfdlAがコードするポリペプチドは、フコース硫酸含有多糖−Uに作用して、上記〔I〕、〔II〕、および〔III〕のような3糖を最終切断単位として遊離させるが、実施例6のようにして得られたfdlBがコードするポリペプチドは、フコース硫酸含有多糖−Uに作用して、上記〔IV〕のような6糖も最終切断単位として遊離させるものであることが判明した。   That is, the polypeptide encoded by fdlA obtained as in Example 5 acts on the fucose sulfate-containing polysaccharide-U to produce trisaccharides such as [I], [II], and [III] above. Although released as a final cleavage unit, the polypeptide encoded by fdlB obtained in the same manner as in Example 6 acts on the fucose sulfate-containing polysaccharide-U, and the hexasaccharide such as [IV] above is also converted into the final cleavage unit. It was found to be liberated as

実施例8
実施例5および実施例6において、fdlAおよびfdlB遺伝子を含むそれぞれの組換え体大腸菌により各遺伝子がコードするポリペプチドが生産され、それら大腸菌抽出液中からフコース硫酸含有多糖分解活性が検出され、fdlAおよびfdlBがコードするポリペプチドはフコース硫酸含有多糖分解活性を有することが確認された。しかしながら、大腸菌抽出液をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した結果、大腸菌破砕液と比較してわずかな量の組換え体ポリペプチドしか検出されず、生産されたポリペプチドの一部のみが活性型の可溶性ポリペプチドとして発現されることが示唆された。
Example 8
In Example 5 and Example 6, polypeptides encoded by the respective genes are produced by the respective recombinant E. coli containing fdlA and fdlB genes, and the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity is detected from these E. coli extracts. And the polypeptide encoded by fdlB was confirmed to have a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity. However, as a result of analyzing the E. coli extract by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, only a small amount of the recombinant polypeptide was detected as compared with the E. coli disrupted solution, and only a part of the produced polypeptide was active. It was suggested that it is expressed as a soluble polypeptide.

フラボバクテリウムsp.SA−0082のフコイダン分解酵素は菌体外分泌酵素であり、膜透過のための分泌シグナルがN末端に付加した前駆体の形で発現されることが予想される。そこで、fdlAおよびfdlBのコードするN末端アミノ酸配列を調べたところ、開始メチオニンからそれぞれ25番目、24番目のアラニン残基までの領域が分泌シグナルと予想された。この疎水的な分泌シグナルの存在が、実施例5および実施例6におけるそれぞれの組換え体ポリペプチドの可溶性と関係があると考えられたので、fdlAおよびfdlBそれぞれの分泌シグナルを除いた発現プラスミドを構築した。   Flavobacterium sp. The fucoidan-degrading enzyme of SA-0082 is an extracellular secretory enzyme and is expected to be expressed in the form of a precursor with a secretion signal for membrane permeation added to the N-terminus. Thus, when the N-terminal amino acid sequences encoded by fdlA and fdlB were examined, regions from the initiation methionine to the 25th and 24th alanine residues were predicted to be secretion signals. Since the presence of this hydrophobic secretion signal was considered to be related to the solubility of the respective recombinant polypeptides in Example 5 and Example 6, expression plasmids excluding the secretion signals of fdlA and fdlB were used. It was constructed.

(1)まず、fdlAの開始メチオニンから26番目グルタミン残基の直上流に制限酵素BamHIサイトを導入するためにプライマーFDL−Q−Bam(配列番号27)およびプライマー10X6R4(配列番号28)をデザインし、合成した。FDL−Q−Bamは配列表の配列番号7の塩基配列番号76−95の配列の上流にBamHIサイトを配した28merの合成DNAである。また、10X6R4は配列表の配列番号7の塩基配列番号1471−1491の配列に相補的な21merの合成DNAである。   (1) First, primer FDL-Q-Bam (SEQ ID NO: 27) and primer 10X6R4 (SEQ ID NO: 28) are designed to introduce a restriction enzyme BamHI site immediately upstream of the 26th glutamine residue from the start methionine of fdlA. And synthesized. FDL-Q-Bam is a 28-mer synthetic DNA in which a BamHI site is arranged upstream of the sequence of SEQ ID NO: 76-95 in the sequence listing. 10X6R4 is a 21-mer synthetic DNA complementary to the sequence of nucleotide sequence numbers 1471 to 1491 of SEQ ID NO: 7 in the sequence listing.

実施例5で構築したpEFLA10を鋳型として、プライマーFDL−Q−Bamと10X6R4の組でPCR反応を行った。PCR反応は、実施例4−(4)と同様の反応液組成中、94℃で0.5分間の変性、50℃で1分間のプライマーアニーリング、72℃で2分間の合成反応のサイクルを25サイクル行い、最後72℃で7分間保温して合成を完結させた。反応液をアガロースゲル電気泳動により分離後、増幅した約1.4kbpのDNA断片を抽出精製した。この断片を実施例4−(4)と同様の方法で、pT7ブルーT−ベクター(ノバジェン社製)に挿入したプラスミドDNAを調製し塩基配列を確認した。得られたプラスミドをプライマーFDL−Q−Bamに配したBamHIサイトおよびfdlAコード領域内にあるSnaBIサイトで切断した後、5%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分離し、fdlAの開始メチオニンから26番目グルタミン残基以降のN末端領域をコードする約480bpのBamHI−SnaBI断片を切り出して抽出精製した。   Using pEFLA10 constructed in Example 5 as a template, a PCR reaction was performed with a set of primers FDL-Q-Bam and 10 × 6R4. The PCR reaction was performed in the same reaction solution composition as in Example 4- (4), with 25 cycles of denaturation at 94 ° C. for 0.5 minute, primer annealing at 50 ° C. for 1 minute, and synthesis reaction at 72 ° C. for 2 minutes. The synthesis was completed by cycling for a final 7 minutes at 72 ° C. After the reaction solution was separated by agarose gel electrophoresis, the amplified DNA fragment of about 1.4 kbp was extracted and purified. In the same manner as in Example 4- (4), a plasmid DNA was prepared by inserting this fragment into a pT7 blue T-vector (manufactured by Novagen), and the nucleotide sequence was confirmed. The obtained plasmid was cleaved at the BamHI site located in the primer FDL-Q-Bam and the SnaBI site in the fdlA coding region, and then separated by 5% polyacrylamide gel electrophoresis, and the 26th glutamine residue from the starting methionine of fdlA was separated. An about 480 bp BamHI-SnaBI fragment encoding the N-terminal region after the base was excised, extracted and purified.

一方、実施例5と同様なT7プロモーターを使った発現ベクターであるpET21a(ノバジェン社製)をマルチクローニングサイト内のHindIIIサイトで切断し、実施例5で調製したfdlA遺伝子の終止コドンを含むC末端領域をコードする約2kbpのHindIII DNA断片をT7プロモーターとfdlA遺伝子が同じ向きとなるように挿入し、プラスミドpEFDLA−Cを構築した。このpEFDLA−Cをマルチクローニングサイト由来のBamHIサイトおよびfdlAコード領域内にあるSnaBIサイトで切断し、先に調製したfdlAの開始メチオニンから26番目グルタミン残基以降のN末端領域をコードする約480bpのBamHI−SnaBI断片を挿入し、プラスミド pEFDLA101を得た。   On the other hand, pET21a (manufactured by Novagen), an expression vector using the same T7 promoter as in Example 5, was cleaved at the HindIII site in the multicloning site, and the C-terminal containing the stop codon of the fdlA gene prepared in Example 5 was used. An approximately 2 kbp HindIII DNA fragment encoding the region was inserted so that the T7 promoter and the fdlA gene were in the same orientation, and a plasmid pEFDLA-C was constructed. This pEFDLA-C was cleaved at the BamHI site derived from the multicloning site and the SnaBI site in the fdlA coding region, and the about 480 bp encoding the N-terminal region after the 26th glutamine residue from the starting methionine of fdlA prepared earlier. The BamHI-SnaBI fragment was inserted to obtain plasmid pEFDLLA101.

この プラスミド pEFDLA101は、T7プロモーターの下流にpET21a由来の14残基のN末端リーダー配列(配列番号29)に続いて配列表の配列番号3の26番目以降の配列がつながったポリペプチドをコードしている。   This plasmid pEFDLA101 encodes a polypeptide in which downstream of the T7 promoter is a 14-residue N-terminal leader sequence (SEQ ID NO: 29) derived from pET21a followed by the 26th and subsequent sequences of SEQ ID NO: 3 in the sequence listing. Yes.

(2)プライマーFDL−Q−Bamのデザインに用いたfdlAの26番目のグルタミン残基以降の20塩基の配列は、同様にfdlBの25番目のグルタミン残基以降の配列(配列表の配列番号8の塩基配列番号73−92)と一致する。従って、実施例8−(1)で用いたプライマーFDL−Q−BamはそのままfdlB発現ベクターの構築に用いることができ、基本的に実施例8−(1)と同様の方法を用いてfdlB発現ベクターpEFDLB101を構築した。   (2) The sequence of 20 bases after the 26th glutamine residue of fdlA used in the design of the primer FDL-Q-Bam is the same as the sequence after the 25th glutamine residue of fdlB (SEQ ID NO: 8 in the Sequence Listing). The nucleotide sequence number 73-92). Therefore, the primer FDL-Q-Bam used in Example 8- (1) can be used as it is for the construction of the fdlB expression vector, and basically the fdlB expression using the same method as in Example 8- (1). Vector pEFDLB101 was constructed.

まず、FDL−Q−Bamを用いてPCR反応を行うために、配列表の配列番号8の塩基配列番号1489−1508の配列に相補的な20merの合成DNA、17X6R1(配列番号30)を作製した。実施例6で構築したpEFLB17を鋳型として、プライマーFDL−Q−Bamと17X6R1の組でPCR反応を行い、増幅した約1.4kbpのDNA断片を抽出精製した。この断片をpT7ブルー T−ベクターに挿入し、プラスミドDNAを調製し塩基配列を確認した。   First, in order to perform a PCR reaction using FDL-Q-Bam, a 20-mer synthetic DNA, 17X6R1 (SEQ ID NO: 30) complementary to the sequence of base sequence numbers 1489-1508 of SEQ ID NO: 8 in the sequence listing was prepared. . Using pEFLB17 constructed in Example 6 as a template, a PCR reaction was performed with a set of primers FDL-Q-Bam and 17X6R1, and the amplified DNA fragment of about 1.4 kbp was extracted and purified. This fragment was inserted into a pT7 blue T-vector, plasmid DNA was prepared, and the nucleotide sequence was confirmed.

次に、得られたプラスミドをプライマーFDL−Q−Bamに配したBamHIサイトおよびfdlBコード領域内にあるNspVサイトで切断した後、5%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分離し、fdlBの開始メチオニンから25番目のグルタミン残基以降のN末端領域をコードする約210bpのBamHI−NspV断片を切り出して抽出精製した。   Next, the obtained plasmid was cleaved at the BamHI site arranged in the primer FDL-Q-Bam and the NspV site in the fdlB coding region, and then separated by 5% polyacrylamide gel electrophoresis, and 25% from the starting methionine of fdlB. An approximately 210 bp BamHI-NspV fragment encoding the N-terminal region after the first glutamine residue was excised and extracted and purified.

一方、実施例4で得られたプラスミドpH17X6−7をEcoRIサイトで切断し、fdlB遺伝子全長を含む約2.6kbpのEcoRI断片を切り出して抽出精製した。この断片をpET21aのマルチクローニングサイト内のEcoRIサイトに、T7プロモーターとfdlB遺伝子が同じ向きとなるように挿入し、プラスミドpEFDLB−Wを構築した。このpEFDLB−Wをマルチクローニングサイト由来のBamHIサイトおよびfdlBコード領域内にあるNspVサイトで切断し、先に調製したfdlBの開始メチオニンから25番目のグルタミン残基以降のN末端領域をコードする約210bpのBamHI−NspV断片を挿入し、プラスミドpEFDLB101を得た。   On the other hand, the plasmid pH17X6-7 obtained in Example 4 was cleaved at the EcoRI site, and an about 2.6 kbp EcoRI fragment containing the entire length of the fdlB gene was excised and extracted and purified. This fragment was inserted into the EcoRI site in the multi-cloning site of pET21a so that the T7 promoter and the fdlB gene were in the same direction to construct plasmid pEFDLB-W. This pEFDLB-W was cleaved at the BamHI site derived from the multicloning site and the NspV site in the fdlB coding region, and about 210 bp encoding the N-terminal region after the 25th glutamine residue from the starting methionine of fdlB prepared above. Of BamHI-NspV was inserted to obtain plasmid pEFDLB101.

このプラスミド pEFDLB101は、T7プロモーターの下流に実施例8−(1)で得たプラスミド pEFDLA101と全く同じ14残基のN末端リーダー配列(配列番号29)に続いて配列表の配列番号4の25番目以降の配列がつながったポリペプチドをコードしている。   This plasmid pEFDLB101 is located at the 25th position of SEQ ID NO: 4 in the sequence listing following the 14-residue N-terminal leader sequence (SEQ ID NO: 29) identical to the plasmid pEFDLLA101 obtained in Example 8- (1) downstream of the T7 promoter. It encodes a polypeptide in which subsequent sequences are linked.

(3)実施例8−(1)、(2)で得られたpEFDLA101およびpEFDLB101を用いて、実施例5と同様の方法で組換え体の培養、菌体抽出液の調製を行い、実施例5および実施例6で構築したpEFLA10およびpEFLA17による各組換え体ポリペプチドの発現量とフコイダン分解活性の比較を行った。   (3) Using the pEFDLA101 and pEFDLB101 obtained in Example 8- (1) and (2), the recombinant was cultured and the bacterial cell extract was prepared in the same manner as in Example 5. The expression level of each recombinant polypeptide and the fucoidan degradation activity by pEFLA10 and pEFLA17 constructed in 5 and Example 6 were compared.

すなわち、pEFLA10、pEFLA17、pEFDLA101、あるいは pEFDLB101を用いて大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。得られた形質転換体をそれぞれ100μg/mlのアンピシリンを含む5mlのL培地に接種して37℃で振とう培養した。培養液の濁度がO.D.600=0.8の段階で、終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた後、培養温度を15℃としてさらに一晩振とう培養を行った。培養終了後、培養液を遠心分離して菌体を集め、細胞破砕用緩衝液0.5mlに懸濁し、超音波処理により菌体を破砕した。この懸濁液の一部をとり大腸菌破砕液とした。さらにこれを遠心分離して不溶物を除き大腸菌抽出液とした。   That is, Escherichia coli BL21 (DE3) strain was transformed with pEFLA10, pEFLA17, pEFDLA101, or pEFDLB101. The obtained transformant was inoculated into 5 ml of L medium containing 100 μg / ml ampicillin and cultured at 37 ° C. with shaking. The turbidity of the culture is 0. D. At the stage of 600 = 0.8, IPTG was added so as to give a final concentration of 1 mM, and then further cultured overnight with shaking at a culture temperature of 15 ° C. After completion of the culture, the culture was centrifuged to collect the cells, suspended in 0.5 ml of a cell disruption buffer, and disrupted by sonication. A part of this suspension was taken as an E. coli disruption solution. Further, this was centrifuged to remove insoluble matters to obtain an E. coli extract.

各大腸菌破砕液および抽出液をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離後、常法に従ってクマシーブリリアントブルー染色を行い解析したところ、いずれの大腸菌破砕液にも予想される分子量のポリペプチドの大量発現が観察された。同時に泳動したウシ血清アルブミン量との比較によりその発現量を見積もるとともに、各抽出液中のフコイダン分解活性を参考例3に記載の方法で測定した。これらの結果を表2にまとめて記載した。   Each E. coli disrupted solution and extract were separated by SDS polyacrylamide gel electrophoresis and analyzed by Coomassie brilliant blue staining according to a conventional method. As a result, a large amount of polypeptide having the expected molecular weight was observed in all E. coli disrupted solutions. It was done. The expression level was estimated by comparison with the amount of bovine serum albumin migrated simultaneously, and the fucoidan degradation activity in each extract was measured by the method described in Reference Example 3. These results are summarized in Table 2.

Figure 2005312459
Figure 2005312459

表2に示されるように、破砕液中に含まれる目的ポリペプチドの発現量は、分泌シグナルと予想される配列の代わりにN末端リーダー配列が付加するように構築されたpEFDLA101(fdlA)、pEFDLB101(fdlB)の方が、予想分泌シグナルを持つ直接発現プラスミドpEFLA10(fdlA)、pEFLA17(fdlB)と比べていずれの遺伝子の場合も2倍程度の高い生産量を示した。   As shown in Table 2, the expression level of the target polypeptide contained in the disrupted solution is expressed by pEFDLA101 (fdlA), pEFDLB101 constructed such that an N-terminal leader sequence is added instead of the sequence expected to be a secretion signal. Compared with the direct expression plasmids pEFLA10 (fdlA) and pEFLA17 (fdlB) having the expected secretion signal, (fdlB) showed a production amount about twice as high for both genes.

また、分泌シグナルを持つ場合は抽出液中に存在する目的ポリペプチド量が破砕液と比較して極端に少なくなり、発現されたポリペプチドの多くが不溶性として存在しているのに対し、分泌シグナルを除いた場合は破砕液とほぼ等量の目的ポリペプチドが抽出液中に検出され、発現されたポリペプチドがほとんど可溶性として存在していることが明らかとなった。さらに、抽出液中の活性量も目的ポリペプチドの存在量に対応して大きく上昇した。   In addition, when there is a secretion signal, the amount of the target polypeptide present in the extract is extremely small compared to the disruption solution, and most of the expressed polypeptide is present as insoluble, whereas the secretion signal When was removed, the target polypeptide in an amount equivalent to that of the disrupted solution was detected in the extract, revealing that the expressed polypeptide was almost soluble. Furthermore, the amount of activity in the extract also greatly increased corresponding to the amount of the target polypeptide.

実施例9
実施例2および実施例3で得られた、フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドのフコース硫酸含有多糖−Fへの作用を調べた。
Example 9
The action of the polypeptides having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 2 and Example 3 on the fucose sulfate-containing polysaccharide-F was examined.

すなわち、500μlの50mMイミダゾール−HCl緩衝液(pH7.5)、50μlの参考例1―(2)記載のフコース硫酸含有多糖−F 2.5%溶液、50μlの1M塩化カルシウム及び75μlの4M塩化ナトリウムの混合液に、100μlの実施例2あるいは実施例3で得られた9.7mU/mlのフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド溶液を添加しさらに蒸留水を加えて全量を1mlにした。25℃で18時間反応した後、反応生成物をHPLCにより分析した。HPLCの条件は下記に依った。
カラム:Shodex SB804(昭和電工社製)
カラム温度:25℃
溶離液:5mMのアジ化ナトリウムを含む50mMの塩化ナトリウム水溶液
流速:1ml/分
検出器:示差屈折率検出器(Shodex RI−71 昭和電工社製)
That is, 500 μl of 50 mM imidazole-HCl buffer (pH 7.5), 50 μl of fucose sulfate-containing polysaccharide-F 2.5% solution described in Reference Example 1- (2), 50 μl of 1M calcium chloride and 75 μl of 4M sodium chloride 100 μl of the 9.7 mU / ml polypeptide solution having polysaccharide-degrading activity containing fucose sulfate obtained in Example 2 or Example 3 was added, and distilled water was added to make the total volume to 1 ml. After reacting at 25 ° C. for 18 hours, the reaction product was analyzed by HPLC. The HPLC conditions were as follows.
Column: Shodex SB804 (made by Showa Denko)
Column temperature: 25 ° C
Eluent: 50 mM sodium chloride aqueous solution containing 5 mM sodium azide Flow rate: 1 ml / min Detector: Differential refractive index detector (manufactured by Shodex RI-71, Showa Denko)

上記の本発明の遺伝子がコードされるポリペプチドの作用により生成する反応生成物の分析の結果、実施例2及び実施例3で得られたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを用いた場合の反応生成物中にはいずれもHPLCのリテンションタイムで8.62分及び9.30分の2つのピークが検出された。   As a result of analysis of the reaction product produced by the action of the polypeptide encoded by the gene of the present invention, the polypeptide having the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 2 and Example 3 was used. In each reaction product, two peaks of 8.62 minutes and 9.30 minutes were detected by HPLC retention time.

なお実施例2で得られたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを用いた場合と実施例3で得られたフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを用いた場合を比較すると実施例2の方が、9.30分の物質を多く生成していた。   In addition, when the case where the polypeptide having the fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 2 is used is compared with the case where the polypeptide having the fucose-sulfate-containing polysaccharide-degrading activity obtained in Example 3 is used, Example 2 is compared. Produced more material at 9.30 minutes.

発明の効果
本発明によりフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列及び塩基配列が初めて明らかとなり、これによりフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを提供することが可能になると共に、フコース硫酸含有多糖分解活性を持つポリペプチドの工業的に有利な遺伝子工学的製造方法が提供される。
EFFECT OF THE INVENTION According to the present invention, the amino acid sequence and base sequence of a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity have been revealed for the first time, thereby making it possible to provide a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity. An industrially advantageous genetic engineering method for producing a polypeptide having a sulfate-containing polysaccharide-degrading activity is provided.

本発明によれば、フコース硫酸含有多糖分解酵素の誘導生産のために培地にフコース硫酸含有多糖を加える必要が無く、生産性は高い。また、プロテアーゼや他の多糖分解酵素などの酵素が同時に生産されることもなく、精製も容易である。フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドのアミノ酸配列及び塩基配列が提供されたことにより、アミノ酸配列を基に抗フコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチド抗体を作製することや、塩基配列を基にフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドの塩基配列に特異的なプローブやプライマーを作製することが可能となった。   According to the present invention, there is no need to add a sulfated-fucose-containing polysaccharide to a medium for inductive production of a sulfated-fucose-containing polysaccharide-degrading enzyme, and productivity is high. In addition, enzymes such as protease and other polysaccharide-degrading enzymes are not produced at the same time, and purification is easy. By providing an amino acid sequence and a base sequence of a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity, a polypeptide antibody having an anti-fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity can be produced based on the amino acid sequence. In addition, it has become possible to prepare probes and primers specific to the base sequence of a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide-degrading activity.

ORF−1とORF−2の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of ORF-1 and ORF-2. フコース硫酸含有多糖の沈殿形成率を示す図である。It is a figure which shows the precipitation rate of a fucose sulfate containing polysaccharide. fdlAの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of fdlA. fdlBの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of fdlB. DEAE−セファロースFFを用いたクロマトグラムである。It is a chromatogram using DEAE-Sepharose FF.

Claims (9)

配列表の配列番号3〜4のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、若しくは該配列に1個もしくは複数のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つがされたアミノ酸配列からなり、かつ下記理化学的性質を有するフコース硫酸含有多糖を低分子化し、下記式〔I〕、〔II〕、〔III〕及び〔IV〕から選択される少なくとも1以上の化合物を遊離させる活性を有するポリペプチドをコードするDNA配列を含む単離された遺伝子。
(a)構成糖:ウロン酸を含有する。
(b)フラボバクテリウム sp.SA−0082(FERM BP−5402)の生産するフコイダン分解酵素によって分解される。
Figure 2005312459
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A polypeptide comprising the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 3 to 4 in the sequence listing, or an amino acid having at least one of deletion, addition, insertion or substitution of one or more amino acid residues in the sequence An activity of desulfurizing a fucose sulfate-containing polysaccharide having a sequence and having the following physicochemical properties to release at least one compound selected from the following formulas [I], [II], [III] and [IV] An isolated gene comprising a DNA sequence encoding a polypeptide having
(A) Constituent sugar: contains uronic acid.
(B) Flavobacterium sp. It is degraded by fucoidan-degrading enzyme produced by SA-0082 (FERM BP-5402).
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ポリペプチドがフラボバクテリウム属細菌由来のものである請求項1記載の遺伝子。   The gene according to claim 1, wherein the polypeptide is derived from a genus Flavobacterium. 配列表の配列番号7〜8のいずれかで表されるDNA配列、若しくは該配列に1個もしくは複数の塩基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つがされたDNA配列を含むことを特徴とする請求項1記載の遺伝子。   A DNA sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 7 to 8 in the sequence listing, or a DNA sequence in which at least one of deletion, addition, insertion or substitution of one or more bases is added to the sequence The gene according to claim 1. 請求項1〜3記載の遺伝子と厳密な条件においてハイブリダイズすることができ、かつ下記理化学的性質を有するフコース硫酸含有多糖に作用して、該フコース硫酸含有多糖を低分化し、下記式〔I〕、〔II〕、〔III〕及び〔IV〕から選択される少なくとも1以上の化合物を遊離させる活性を有するポリペプチドをコードすることを特徴とする遺伝子。
(a)構成糖:ウロン酸を含有する。
(b)フラボバクテリウム sp.SA−0082(FERM BP−5402)の生産するフコイダン分解酵素によって分解される。
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It acts on a fucose sulfate-containing polysaccharide having the following physicochemical properties, which can hybridize with the gene of claim 1 to 3 under strict conditions, thereby under-differentiating the fucose sulfate-containing polysaccharide, and the following formula [I ], A gene encoding a polypeptide having an activity of releasing at least one compound selected from [II], [III] and [IV].
(A) Constituent sugar: contains uronic acid.
(B) Flavobacterium sp. It is degraded by fucoidan-degrading enzyme produced by SA-0082 (FERM BP-5402).
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請求項1〜4のいずれか1項に記載の遺伝子を含んでなる組換えDNA。   A recombinant DNA comprising the gene according to any one of claims 1 to 4. 請求項5記載の組換えDNAが挿入されてなる、微生物、動物細胞又は植物細胞を宿主細胞とする発現ベクター。   An expression vector having a microorganism, animal cell or plant cell as a host cell, into which the recombinant DNA according to claim 5 is inserted. 請求項6記載の発現ベクターにより形質転換されてなる形質転換体。   A transformant obtained by transformation with the expression vector according to claim 6. 請求項7記載の形質転換体を培養し、該培養物よりフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドを採取することを特徴とするフコース硫酸含有多糖分解活性を有するポリペプチドの製造方法。   A method for producing a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity, comprising culturing the transformant according to claim 7 and collecting a polypeptide having a fucose sulfate-containing polysaccharide degrading activity from the culture. 配列表の配列番号3〜4のいずれかで表されるアミノ酸配列、若しくは該配列に1個もしくは複数のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つがされたアミノ酸配列を含み、かつ下記理化学的性質を有するフコース硫酸含有多糖に作用して、該フコース硫酸含有多糖を低分子化し、下記式〔I〕、〔II〕、〔III〕及び〔IV〕から選択される少なくとも1以上の化合物を遊離させる活性を有するポリペプチド。
(a)構成糖:ウロン酸を含有する。
(b)フラボバクテリウム sp.SA−0082(FERM BP−5402)の生産するフコイダン分解酵素によって分解される。
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An amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 3 to 4 in the sequence listing, or an amino acid sequence in which at least one of deletion, addition, insertion or substitution of one or more amino acid residues is added to the sequence; And acting on a sulfated-fucose-containing polysaccharide having the following physicochemical properties to reduce the molecular weight of the sulfated-fucose-containing polysaccharide, and at least one selected from the following formulas [I], [II], [III] and [IV] A polypeptide having an activity of liberating the compound.
(A) Constituent sugar: contains uronic acid.
(B) Flavobacterium sp. It is degraded by fucoidan-degrading enzyme produced by SA-0082 (FERM BP-5402).
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