JP2006034165A - Method for producing pqqgdh - Google Patents

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pqq
glucose dehydrogenase
pqqgdh
dependent glucose
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Tadayasu Matsumura
肇庸 松村
Takahide Kishimoto
高英 岸本
Masanori Oka
岡  正則
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the productivity of PQQGDH, especially holo-form PQQGDH which is an active form, and/or the PQQGDH containing an improved proportion of the holo-form PQQGDH. <P>SOLUTION: The method for producing the recombinant PQQGDH is characterized by the addition of an organic solvent, especially mono-ols to a medium in the production of a recombinant protein by using a host having a PQQ-producing ability. The PQQGDH produced by the method is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)(以下PQQGDHとも略記する。)の製造法及びそれを用いたグルコースセンサーに関する。本発明のPQQGDHは、臨床検査や食品分析などにおけるグルコースの定量に有用である。 The present invention relates to a method for producing glucose dehydrogenase (GDH) (hereinafter also abbreviated as PQQGDH) using pyrroloquinoline quinone (PQQ) as a coenzyme, and a glucose sensor using the same. The PQQGDH of the present invention is useful for the determination of glucose in clinical examinations and food analysis.

PQQGDHは、ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼである。グルコースを酸化してグルコノラクトンを生成する反応を触媒するから、血糖の測定に用いることができる。血中グルコース濃度は、糖尿病の重要なマーカーとして臨床診断上きわめて重要な指標である。現在、血中グルコース濃度の測定は、グルコースオキシダーゼを使用したバイオセンサーを用いる方法が主流となっているが、反応が溶存酸素濃度に影響されるから、測定値に誤差が生じる可能性があった。このグルコースオキシダーゼにかわる新たな酵素としてPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが注目されている。   PQQGDH is a glucose dehydrogenase using pyrroloquinoline quinone (PQQ) as a coenzyme. Since it catalyzes the reaction of oxidizing glucose to produce gluconolactone, it can be used for blood glucose measurement. Blood glucose concentration is an extremely important index for clinical diagnosis as an important marker of diabetes. Currently, blood glucose concentration is measured mainly by a method using a biosensor using glucose oxidase, but the reaction is affected by the dissolved oxygen concentration, which may cause an error in the measured value. . PQQ-dependent glucose dehydrogenase has attracted attention as a new enzyme that replaces this glucose oxidase.

我々のグループは、アシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumannii) NCIMB11517株が、PQQ依存性グルコース脱水素酵素を産生することを見出し,遺伝子のクローニングならびに発現系を構築した(特許文献1参照)。しかしながら、その生産性は工業用途としては十分とは言い難く、特に工業的観点からは、活性型であるホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産性を上げる必要性があった(特許文献1未記載内容)。
特開平11−243949号公報
Our group found that Acinetobacter baumannii NCIMB11517 strain produces PQQ-dependent glucose dehydrogenase, and constructed a gene cloning and expression system (see Patent Document 1). However, it is difficult to say that the productivity is sufficient for industrial use. In particular, from an industrial point of view, there is a need to increase the productivity of holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase, which is an active form (Patent Document 1 not described) Content).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-243949

本発明は、従来技術の課題を背景になされたもので、PQQGDH、特に活性型のホロ型PQQGDHの生産性向上を課題としてその改良に関するものである。 The present invention has been made against the background of the problems of the prior art, and relates to the improvement of PQQGDH, particularly the improvement of productivity of the active holo-type PQQGDH.

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は、
項1.
PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することを特徴とする組換えPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項2.
PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することでPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼのタンパク生産量が向上することを特徴とする組換えPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項3.
PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することで、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼのタンパク生産量が向上することを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項4.
PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することで、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼに占める割合が向上することを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項5.
有機溶媒がモノオール類より選ばれる項1〜4いずれかに記載のPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項6.
有機溶媒がメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールより選ばれる項1〜4いずれかに記載のPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項7.
ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの45%以上の割合で生産されることを特徴とする項1〜6いずれかに記載の方法
項8.
ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの70%以上の割合で生産されることを特徴とする項1〜6いずれかに記載の方法
項9.
PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの45%以上の割合で生産されることを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項10.
PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの70%以上の割合で生産されることを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法
項11.
項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼ
項12.
項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースアッセイキット
項13.
項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースセンサー。
項14.
項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコース測定方法。
である。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have finally completed the present invention. That is, the present invention
Item 1.
Item 1. A method for producing recombinant PQQ-dependent glucose dehydrogenase, which comprises adding an organic solvent to a medium in production of a recombinant protein using a host having PQQ production ability.
Recombinant PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that in production of a recombinant protein using a host having PQQ-producing ability, the amount of PQQ-dependent glucose dehydrogenase protein produced is improved by adding an organic solvent to the medium. Item 3. Production method
In production of recombinant protein using a host having PQQ production ability, the protein production amount of holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is improved by adding an organic solvent to the medium. Item 4. Production Method of Dehydrogenase
In the production of recombinant protein using a host having PQQ production ability, the ratio of holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase to the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase is improved by adding an organic solvent to the medium. Item 5. Method for producing PQQ-dependent glucose dehydrogenase
Item 5. The method for producing a PQQ-dependent glucose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 4, wherein the organic solvent is selected from monools.
Item 6. The method for producing a PQQ-dependent glucose dehydrogenase according to any one of Items 1 to 4, wherein the organic solvent is selected from methanol, ethanol, propanol, and butanol.
Item 7. The method according to any one of Items 1 to 6, wherein the holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 45% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase.
Item 8. The method according to any one of Items 1 to 6, wherein the holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 70% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase.
PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that, in the production of recombinant protein using a host having PQQ-producing ability, holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 45% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase Item 10. Production method
PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that, in the production of a recombinant protein using a host having PQQ-producing ability, holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 70% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase 10. Production method of
Item 11. PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by any one of the methods 1 to 10.
Item 14. A glucose assay kit comprising a PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by the method according to any one of items 1 to 10.
Item 11. A glucose sensor comprising a PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by the method according to any one of Items 1 to 10.
Item 14.
Item 11. A glucose measurement method comprising a PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by the method according to any one of Items 1 to 10.
It is.

本発明によるPQQGDH生産性の向上、特にホロ型PQQGDHとしての生産性の向上は製造コストの低減をもたらす。さらに、ホロ型PQQGDHの割合が向上することにより、活性型のPQQGDHを得るためにPQQを添加しホロ化する必要性もなくなることも、製造コストの低減をもたらす。これらは、PQQGDHを廉価に製造することを可能にする。また、さらにはグルコースアッセイキット及びグルコースセンサを廉価で提供することも可能にする。 The improvement in productivity of PQQGDH according to the present invention, particularly the improvement in productivity as a holo-type PQQGDH, leads to a reduction in manufacturing cost. Furthermore, since the ratio of the holo-type PQQGDH is improved, there is no need to add a PQQ to make an active type PQQGDH to make a holo, which leads to a reduction in manufacturing cost. These make it possible to manufacture PQQGDH at low cost. Furthermore, the glucose assay kit and the glucose sensor can be provided at a low price.

またホロ型PQQGDHの割合が向上することによりPQQGDHの単位タンパク質重量あたりの活性値が向上するので、グルコースアッセイキット及びグルコースセンサへのタンパク質添加量の減少も可能にする。 Moreover, since the activity value per unit protein weight of PQQGDH is improved by increasing the ratio of holo-type PQQGDH, it is also possible to reduce the amount of protein added to the glucose assay kit and glucose sensor.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明で使用するPQQGDHとは、ピロロキノリンキノンを補酵素として配位し、D−グルコースを酸化してD−グルコノ−1,5−ラクトンを生成するという反応を触媒する酵素であり、由来や構造に関しては特に限定するものではない。
なお、現時点において、PQQGDHのクローニングは、アシネトバクター・カルコアセティカス(Acinetobacter calcoaceticus)LMD79.41(A.M.Cleton−Jansenら、J.Bacteriol.,170,2121(1988)およびMol.Gen.Genet.,217,430(1989))、エシェリヒア・コり(Escherichia coli)(A.M.Cleton−Jansenら、J.Bacteriol.,172,6308(1990))、グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)(Mol.Gen.Genet.,229,206(1991))、及び特許文献1で報告されているアシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumanni) NCIMB11517より実施されている。ただし、エシェリヒア・コリなどに存在する膜型酵素を改変して可溶型にすることは困難であり、起源としてはアシネトバクター・カルコアセティカスもしくはアシネトバクター・バウマンニなどの可溶性PQQGDHを選択することが好ましい。
アシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumannii)NCIMB11517株は、以前、Acinetobacter calcoaceticusに分類されていた。
PQQGDH used in the present invention is an enzyme that catalyzes a reaction in which pyrroloquinoline quinone is coordinated as a coenzyme to oxidize D-glucose to produce D-glucono-1,5-lactone. The structure is not particularly limited.
At the present time, the cloning of PQQGDH is based on Acinetobacter calcoaceticus LMD 79.41 (AM Cleton-Jansen et al., J. Bacteriol., 170, 2121 (1988) and Mol. Gene. Genet. , 217, 430 (1989)), Escherichia coli (AM Cleton-Jansen et al., J. Bacteriol., 172, 6308 (1990)), Gluconobacter oxydans. ) (Mol. Gen. Genet., 229, 206 (1991)) and Acinetobacter baumannii reported in Patent Document 1 It has been carried out from Acinetobacter baumanni) NCIMB11517. However, it is difficult to modify a membrane enzyme present in Escherichia coli to make it soluble, and it is preferable to select soluble PQQGDH such as Acinetobacter calcoaceticus or Acinetobacter baumannii as the origin. .
Acinetobacter baumannii NCIMB11517 strain was previously classified as Acinetobacter calcaceticus.

上記のAcinetobacter属由来PQQGDHのアミノ酸配列は、好ましくはAcinetobacter calcoaceticusまたはAcinetobacter baumannii由来PQQGDHのアミノ酸配列である。中でも好ましくは配列番号1である。配列番号1で示される野生型PQQGDHタンパク質及び配列番号2で示されるその塩基配列は、アシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumannii)NCIMB11517株を起源とするものであり、特開平11−243949号公報に開示されている。なお、上記および配列番号1において、アミノ酸の表記は、シグナル配列が除かれたアスパラギン酸を1として番号付けされている。   The amino acid sequence of PQQGDH derived from the genus Acinetobacter is preferably the amino acid sequence of PQQGDH derived from Acinetobacter calcoaceticus or Acinetobacter baumannii. Among them, SEQ ID NO: 1 is preferable. The wild-type PQQGDH protein represented by SEQ ID NO: 1 and its base sequence represented by SEQ ID NO: 2 originate from Acinetobacter baumanni NCIMB11517 strain, and are disclosed in JP-A-11-243949 Yes. In the above and SEQ ID NO: 1, the amino acid notation is numbered with 1 aspartic acid from which the signal sequence has been removed.

例えば、配列番号1のアミノ酸配列と、アシネトバクター・カルコアセティカス(Acinetobacter calcoaceticus)LMD79.41株由来酵素のアミノ酸配列を比較すると、相違箇所はわずかで、相同性は92.3%(シグナル配列含む)となり、非常に類似しているので、配列番号1におけるある残基が、他起源の酵素のどのアミノ酸残基に該当するかを容易に認識することができる。これらのPQQGDHも本発明の範囲内に含まれる。 For example, when the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is compared with the amino acid sequence of the enzyme derived from Acinetobacter calcoaceticus LMD79.41, the difference is slight and the homology is 92.3% (including the signal sequence). ) And are very similar, it can be easily recognized which amino acid residue of an enzyme of another origin corresponds to a certain residue in SEQ ID NO: 1. These PQQGDHs are also included within the scope of the present invention.

グルコースデヒドロゲナーゼ活性を有する限り、さらに他のアミノ酸残基の一部が欠失または置換されていてもよく、また他のアミノ酸残基が付加されていてもよい。 As long as it has glucose dehydrogenase activity, a part of another amino acid residue may be deleted or substituted, and another amino acid residue may be added.

作製された改変タンパク質の遺伝情報を有するDNAは、プラスミドと連結された状態にて宿主微生物中に移入され、改変タンパク質を生産する形質転換体となる。この際のプラスミドとしては、例えば、エシェリヒア・コリー(Escherichia coli)を宿主微生物とする場合にはpBluescript,pUC18などが使用できる。宿主微生物としては、例えば、エシェリヒア・コリー W3110、エシェリヒア・コリーC600、エシェリヒア・コリーJM109、エシェリヒア・コリーDH5αなどが利用できる。宿主微生物に組換えベクターを移入する方法としては、例えば宿主微生物がエシェリヒア属に属する微生物の場合には、カルシウムイオンの存在下で組換えDNAの移入を行なう方法などを採用することができ、更にエレクトロポレーション法を用いても良い。更には、市販のコンピテントセル(例えば、コンピテントハイJM109;東洋紡績製)を用いても良い。   The prepared DNA having genetic information of the modified protein is transferred into a host microorganism in a state of being linked to a plasmid, and becomes a transformant that produces the modified protein. As the plasmid at this time, for example, pBluescript, pUC18, etc. can be used when Escherichia coli is used as a host microorganism. Examples of host microorganisms that can be used include Escherichia coli W3110, Escherichia coli C600, Escherichia coli JM109, and Escherichia coli DH5α. As a method for transferring the recombinant vector into the host microorganism, for example, when the host microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia, a method for transferring the recombinant DNA in the presence of calcium ions can be employed. An electroporation method may be used. Furthermore, a commercially available competent cell (for example, competent high JM109; manufactured by Toyobo) may be used.

このような遺伝子はこれらの菌株より抽出してもよく、また化学的に合成することもできる。さらに、PCR法の利用により、PQQGDH遺伝子を含むDNA断片を得ることも可能である。   Such genes may be extracted from these strains or chemically synthesized. Furthermore, it is possible to obtain a DNA fragment containing the PQQGDH gene by using the PCR method.

本発明において、PQQGDHをコードする遺伝子を得る方法としては、次のような方法が挙げられる。例えばアシネトバクター・カルコアセティカスNCIB11517 の染色体を分離、精製した後、超音波処理、制限酵素処理等を用いてDNAを切断したものと、リニアーな発現ベクターと両DNAの平滑末端または付着末端においてDNAリガーゼなどにより結合閉鎖させて組換えベクターを構築する。該組換えベクターを複製可能な宿主微生物に移入した後、ベクターのマーカーと酵素活性の発現を指標としてスクリーニングして、PQQを補欠分子族とするGDHをコードする遺伝子を含有する組換えベクターを保持する微生物を得る。   In the present invention, a method for obtaining a gene encoding PQQGDH includes the following methods. For example, after separating and purifying the chromosome of Acinetobacter calcoaceticus NCIB11517, DNA was cleaved using sonication, restriction enzyme treatment, etc., linear expression vector and DNA at the blunt or sticky ends of both DNAs The recombinant vector is constructed by ligation and closing with ligase or the like. After transferring the recombinant vector into a replicable host microorganism, screening is performed using the expression of the vector marker and enzyme activity as an index, and a recombinant vector containing a gene encoding GDH having PQQ as a prosthetic group is retained. To obtain microorganisms.

次いで、上記組換えベクターを保持する微生物を培養して、該培養微生物の菌体から該組換えベクターを分離、精製し、該発現ベクターからGDHをコードする遺伝子を採取することができる。例えば、遺伝子供与体であるアシネトバクター・カルコアセティカスNCIB11517 の染色体DNAは、具体的には以下のようにして採取される。   Subsequently, the microorganism holding the recombinant vector can be cultured, the recombinant vector can be isolated and purified from the cells of the cultured microorganism, and the gene encoding GDH can be collected from the expression vector. For example, the chromosomal DNA of Acinetobacter calcoaceticus NCIB11517, which is a gene donor, is specifically collected as follows.

該遺伝子供与微生物を例えば1〜3日間攪拌培養して得られた培養液を遠心分離により集菌し、次いで、これを溶菌させることによりPQQを補欠分子族とするGDH遺伝子の含有溶菌物を調製することができる。溶菌の方法としては、例えばリゾチーム等の溶菌酵素により処理が施され、必要に応じてプロテアーゼや他の酵素やラウリル硫酸ナトリウム(SDS)等の界面活性剤が併用される。さらに、凍結融解やフレンチプレス処理のような物理的破砕方法と組み合わせてもよい。   A culture solution obtained by stirring and culturing the gene-donating microorganism for 1 to 3 days, for example, is collected by centrifugation, and then lysed to prepare a GDH gene-containing lysate containing PQQ as a prosthetic group can do. As a method for lysis, for example, treatment is performed with a lytic enzyme such as lysozyme, and a protease, other enzyme, or a surfactant such as sodium lauryl sulfate (SDS) is used in combination as necessary. Further, it may be combined with a physical crushing method such as freeze-thawing or French press treatment.

上記のようにして得られた溶菌物からDNAを分離精製するには、常法に従って、例えばフェノール処理やプロテアーゼ処理による除蛋白処理や、リボヌクレアーゼ処理、アルコール沈殿処理などの方法を適宜組み合わせることにより行うことができる。   In order to separate and purify DNA from the lysate obtained as described above, a conventional method is used, for example, by appropriately combining methods such as deproteinization treatment by phenol treatment or protease treatment, ribonuclease treatment, and alcohol precipitation treatment. be able to.

微生物から分離、精製されたDNAを切断する方法は、例えば超音波処理、制限酵素処理などにより行うことができる。好ましくは特定のヌクレオチド配列に作用するII型制限酵素が適している。   A method of cleaving DNA separated and purified from microorganisms can be performed by, for example, ultrasonic treatment, restriction enzyme treatment, or the like. Type II restriction enzymes that act on specific nucleotide sequences are suitable.

クローニングする際のベクターとしては、宿主微生物内で自律的に増殖し得るファージまたはプラスミドから遺伝子組換え用として構築されたものが適している。ファージとしては、例えばエシェリヒア・コリを宿主微生物とする場合にはLambda gt10 、Lambda gt11 などが例示される。また、プラスミドとしては、例えば、エシェリヒア・コリを宿主微生物とする場合には、pBR322、pUC19 、pBluescript などが例示される。   As a vector for cloning, a vector constructed for gene recombination from a phage or plasmid that can autonomously grow in a host microorganism is suitable. Examples of the phage include Lambda gt10 and Lambda gt11 when Escherichia coli is used as a host microorganism. Examples of plasmids include pBR322, pUC19, and pBluescript when Escherichia coli is used as a host microorganism.

クローニングの際、上記のようなベクターを、上述したGDHをコードする遺伝子供与体である微生物DNAの切断に使用した制限酵素で切断してベクター断片を得ることができるが、必ずしも該微生物DNAの切断に使用した制限酵素と同一の制限酵素を用いる必要はない。微生物DNA断片とベクターDNA断片とを結合させる方法は、公知のDNAリガーゼを用いる方法であればよく、例えば微生物DNA断片の付着末端とベクター断片の付着末端とのアニーリングの後、適当なDNAリガーゼの使用により微生物DNA断片とベクターDNA断片との組換えベクターを作成する。必要に応じて、アニーリングの後、宿主微生物に移入して生体内のDNAリガーゼを利用し組換えベクターを作製することもできる。   At the time of cloning, a vector fragment can be obtained by cleaving the above-described vector with the restriction enzyme used to cleave the microbial DNA that is the gene donor encoding GDH described above. It is not necessary to use the same restriction enzyme as that used in the above. The method for binding the microbial DNA fragment and the vector DNA fragment may be a method using a known DNA ligase. For example, after annealing of the sticky end of the microbial DNA fragment and the sticky end of the vector fragment, an appropriate DNA ligase is used. A recombinant vector of a microbial DNA fragment and a vector DNA fragment is prepared by use. If necessary, after annealing, it can be transferred to a host microorganism and a recombinant vector can be prepared using in vivo DNA ligase.

クローニングに使用する宿主微生物としては、組換えベクターが安定であり、かつ自律増殖可能で外来性遺伝子の形質発現できるものであれば特に制限されない。一般的には、エシェリヒア・コリW3110 、エシェリヒア・コリC600、エシェリヒア・コリHB101 、エシェリヒア・コリJM109 、エシェリヒア・コリDH5 αなどを用いることができる。   The host microorganism used for cloning is not particularly limited as long as the recombinant vector is stable, can autonomously propagate, and can express a foreign gene. Generally, Escherichia coli W3110, Escherichia coli C600, Escherichia coli HB101, Escherichia coli JM109, Escherichia coli DH5α, and the like can be used.

宿主微生物に組換えベクターを移入する方法としては、例えば宿主微生物がエシェリヒア・コリの場合には、カルシウム処理によるコンピテントセル法やエレクトロポーレーション法などを用いることができる。   As a method for transferring the recombinant vector into the host microorganism, for example, when the host microorganism is Escherichia coli, a competent cell method or an electroporation method using calcium treatment can be used.

上記のように得られた形質転換体である微生物は、栄養培地で培養されることにより、多量のGDHを安定に生産し得る。宿主微生物への目的組換えベクターの移入の有無についての選択は、目的とするDNAを保持するベクターの薬剤耐性マーカーとPQQの添加によりGDH活性を同時に発現する微生物を検索すればよい。例えば、薬剤耐性マーカーに基づく選択培地で生育し、かつGDHを生成する微生物を選択すればよい。   The microorganism which is a transformant obtained as described above can stably produce a large amount of GDH by being cultured in a nutrient medium. The selection of whether or not the target recombinant vector is transferred to the host microorganism may be performed by searching for a microorganism that simultaneously expresses GDH activity by adding a drug resistance marker of the vector holding the target DNA and PQQ. For example, a microorganism that grows in a selective medium based on a drug resistance marker and generates GDH may be selected.

上記の方法により得られたPQQを補欠分子族とするGDH遺伝子の塩基配列は、Science ,第214巻,1205(1981)に記載されたジデオキシ法により解読した。また、GDHのアミノ酸配列は上記のように決定された塩基配列より推定した。   The base sequence of the GDH gene having PQQ as a prosthetic group obtained by the above method was decoded by the dideoxy method described in Science, Vol. 214, 1205 (1981). The amino acid sequence of GDH was estimated from the base sequence determined as described above.

上記のようにして、一度選択されたPQQを補欠分子族とするGDH遺伝子を保有する組換えベクターより、PQQ生産能を有する微生物にて複製できる組換えベクターへの移入は、GDH遺伝子を保持する組換えベクターから制限酵素やPCR法によりGDH遺伝子であるDNAを回収し、他のベクター断片と結合させることにより容易に実施できる。また、これらのベクターによるPQQ生産能を有する微生物の形質転換は、カルシウム処理によるコンピテントセル法やエレクトロポーレーション法などを用いることができる。   As described above, transfer from a recombinant vector having a GDH gene having PQQ selected once as a prosthetic group to a recombinant vector capable of replicating in a microorganism capable of producing PQQ retains the GDH gene. It can be easily carried out by collecting DNA, which is a GDH gene, from a recombinant vector by a restriction enzyme or PCR method and binding it to other vector fragments. Moreover, the transformation of the microorganism which has PQQ production ability by these vectors can use the competent cell method by electrolysis, the electroporation method, etc.

PQQ生産能を有する微生物としては、メチロバクテリウム(Methylobacterium)属等のメタノール資化性細菌、アセトバクター(Acetobacter )属やグルコノバクター(Gluconobacter )属の酢酸菌、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属、シュードモナス属、アシネトバクター属等の細菌を挙げることができる。なかでも、シュードモナス属細菌とアシネトバクター属細菌が利用できる宿主−ベクター系が確立されており利用しやすいので好ましい。   Examples of microorganisms capable of producing PQQ include methanol-utilizing bacteria such as the genus Methylobacterium, acetic acid bacteria belonging to the genus Acetobacter and Gluconobacter, and the genus Flavobacterium And bacteria such as Pseudomonas and Acinetobacter. Among them, a host-vector system that can use Pseudomonas bacteria and Acinetobacter bacteria is established and is preferable because it is easy to use.

シュードモナス属細菌では、シュードモナス・エルギノサ、シュードモナス・フルオレッセンス、シュードモナス・プチダなどを用いることができる。また、アシネトバクター属細菌ではアシネトバクター・カルコアセティカス、アシネトバクター・バウマンニ等を用いることができる。   For Pseudomonas bacteria, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas petitida and the like can be used. As Acinetobacter bacteria, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter baumannii and the like can be used.

上記微生物にて複製できる組換えベクターとしては、RSF1010 由来のベクターもしくはとその類似のレプリコンを有するベクターがシュードモナス属細菌に利用可能である。例えば、pKT240、pMMB24等(M.M.Bagdasarian ら,Gene,26,273(1983))、pCN40 、pCN60 等(C.C.Nieto ら,Gene,87,145(1990))やpTS1137(遺伝子組換え実用化技術技術,第4集,p73から85,昭和58年,(株)サイレンスフォーラム発行)等を挙げることができる。また、pME290等(Y.Itohら、Gene,36,27(1985))、pNI111、pNI20C(N.Itohら,J.Biochem.,110,614(1991))も利用できる。   As a recombinant vector that can be replicated in the microorganism, a vector derived from RSF1010 or a vector having a similar replicon can be used for Pseudomonas bacteria. For example, pKT240, pMMB24, etc. (MM Bagdasarian et al., Gene, 26, 273 (1983)), pCN40, pCN60, etc. (CC Nito et al., Gene, 87, 145 (1990)) and pTS1137 (gene set) Practical technology for replacement, Vol. 4, p73-85, 1983, published by Silence Forum Co., Ltd.). Further, pME290 and the like (Y. Itoh et al., Gene, 36, 27 (1985)), pNI111, pNI20C (N. Itoh et al., J. Biochem., 110, 614 (1991)) can also be used.

アシネトバクター属細菌では、pWM43 等(W.Minas ら,Appl.Environ.Microbiol. ,59,2807(1993))、pKT230、pWH1266 等(M.Hungerら,Gene,87,45(1990))がベクターとして利用可能である。   In bacteria belonging to the genus Acinetobacter, pWM43 and the like (W. Minas et al., Appl. Environ. Microbiol., 59, 2807 (1993)), pKT230, pWH1266 and the like (M. Hunger et al., Gene, 87, 45 (1990)) are used as vectors. Is available.

こうして得られた形質転換体である微生物は、栄養培地で培養されることにより、PQQGDHタンパク質を生産し得るが、培地中に有機溶媒を添加することにより、全PQQGDHタンパク質としての生産性向上及びホロ型PQQGDHタンパク質としての生産性向上、いずれも可能になる。形質転換体である宿主微生物の培養形態は、宿主の栄養生理的性質を考慮して培養条件を選択すればよく、多くの場合は液体培養で行う。工業的には通気攪拌培養を行うのが有利である。   The microorganism, which is the transformant thus obtained, can produce PQQGDH protein by culturing in a nutrient medium. However, by adding an organic solvent to the medium, productivity as a whole PQQGDH protein can be improved. It is possible to improve productivity as a type PQQGDH protein. The culture form of the host microorganism, which is a transformant, may be selected in consideration of the nutritional physiological properties of the host, and in many cases, the culture is performed in liquid culture. Industrially, aeration and agitation culture is advantageous.

本発明においてホロ型PQQGDHとはGDHタンパク質に補酵素PQQが結合したPQQGDH酵素自身及びその状態をさし、PQQの添加なしでGDH活性を有する酵素及びその状態である。一方、全PQQGDHとは、ホロ型PQQGDH及びGDHタンパク質に補酵素PQQが結合していないアポ型PQQGDHをあわせた全GDH酵素タンパク質及びその状態をさす。   In the present invention, the holo-type PQQGDH refers to the PQQGDH enzyme itself in which the coenzyme PQQ is bound to the GDH protein and the state thereof, and the enzyme having the GDH activity without the addition of PQQ and the state thereof. On the other hand, the total PQQGDH refers to the total GDH enzyme protein obtained by combining the holo-type PQQGDH and the apo-type PQQGDH in which the coenzyme PQQ is not bound to the GDH protein and the state thereof.

培地の栄養源としては,微生物の培養に通常用いられるものが広く使用され得る。炭素源としては資化可能な炭素化合物であればよく、例えば、グルコース、シュークロース、ラクトース、マルトース、ラクトース、糖蜜、ピルビン酸などが使用される。また、窒素源としては利用可能な窒素化合物であればよく、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ抽出物などが使用される。その他、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、マンガン、亜鉛などの塩類、特定のアミノ酸、特定のビタミンなどが必要に応じて使用される。   As a nutrient source of the medium, those commonly used for culturing microorganisms can be widely used. Any carbon compound that can be assimilated may be used as the carbon source. For example, glucose, sucrose, lactose, maltose, lactose, molasses, pyruvic acid and the like are used. The nitrogen source may be any available nitrogen compound. For example, peptone, meat extract, yeast extract, casein hydrolyzate, soybean cake alkaline extract, and the like are used. In addition, phosphates, carbonates, sulfates, salts such as magnesium, calcium, potassium, iron, manganese, and zinc, specific amino acids, specific vitamins, and the like are used as necessary.

有機溶媒の種類及び添加量を特に限定するものではないが、望ましくはモノオール類であり、さらに望ましくはメタノール、エタノール、2−プロパノールである。一方添加量は、望ましくは培地に対して体積比で0.1〜5%、より望ましくは0.5〜2%の範囲である。   Although the kind and addition amount of an organic solvent are not specifically limited, Preferably they are monools, More preferably, they are methanol, ethanol, and 2-propanol. On the other hand, the addition amount is desirably in the range of 0.1 to 5%, more desirably 0.5 to 2% by volume with respect to the medium.

本発明においてモノオール類とは、分子内に1分子の水酸基を有するアルコール類の総称であり、具体的には1級アルコールであるメタノール、エタノールや2級アルコールである2−プロパノールなどがある。分子内に2分子の水酸基を有するジオール類以上とは明確に区別される。   In the present invention, monools are a general term for alcohols having one molecule of hydroxyl group in the molecule, and specifically include methanol as a primary alcohol, ethanol and 2-propanol as a secondary alcohol. It is clearly distinguished from diols having two hydroxyl groups in the molecule.

培養温度は菌が成育し、PQQGDHを生産する範囲で適宜変更し得るが、上記のようなPQQ生産能を有する微生物の場合、好ましくは20〜42℃、より好ましくは30〜37℃程度である。培養時間は条件によって多少異なるが、PQQGDHが最高収量に達する時期を見計らって適当時期に培養を完了すればよく、通常は6〜48時間、好ましくは16〜36時間程度である。培地のpHは菌が発育し、PQQGDHを生産する範囲で適宜変更し得るが、好ましくはpH6.0〜9.0程度、より好ましくはpH6.5〜8.0の範囲である。   The culture temperature can be appropriately changed within the range in which the bacteria grow and produce PQQGDH, but in the case of the microorganism having the PQQ production ability as described above, it is preferably 20 to 42 ° C, more preferably about 30 to 37 ° C. . Although the culture time varies slightly depending on the conditions, the culture may be completed at an appropriate time in consideration of the time when PQQGDH reaches the maximum yield, and is usually about 6 to 48 hours, preferably about 16 to 36 hours. The pH of the medium can be appropriately changed within the range in which the bacteria grow and produce PQQGDH, but is preferably about pH 6.0 to 9.0, more preferably pH 6.5 to 8.0.

培養物中のPQQGDHを生産する菌体を含む培養液をそのまま採取し、利用することもできるが、一般には、常法に従って、PQQGDHが培養液中に存在する場合はろ過、遠心分離などにより、PQQGDH含有溶液と微生物菌体とを分離した後に利用される。PQQGDHが菌体内に存在する場合には、得られた培養物からろ過または遠心分離などの手段により菌体を採取し、次いで、この菌体を機械的方法またはリゾチームなどの酵素的方法で破壊し、また、必要に応じて、EDTA等のキレート剤及び界面活性剤を添加してGDHを可溶化し、水溶液として分離採取する。   Although the culture solution containing the microbial cells producing PQQGDH in the culture can be collected and used as it is, generally, when PQQGDH is present in the culture solution, filtration, centrifugation, etc. It is used after separating the PQQGDH-containing solution and microbial cells. When PQQGDH is present in the microbial cells, the microbial cells are collected from the obtained culture by means of filtration or centrifugation, and then the microbial cells are destroyed by a mechanical method or an enzymatic method such as lysozyme. Further, if necessary, a chelating agent such as EDTA and a surfactant are added to solubilize GDH and separated and collected as an aqueous solution.

上記のようにして得られたPQQGDH含有溶液を、例えば減圧濃縮、膜濃縮、さらに硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、あるいは親水性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトンなどによる分別沈殿法により沈殿せしめればよい。また、加熱処理や等電点処理も有効な精製手段である。その後、吸着剤あるいはゲルろ過剤などによるゲルろ過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィーを行うことにより、精製されたPQQGDHを得ることができる。   The PQQGDH-containing solution obtained as described above is precipitated by, for example, vacuum concentration, membrane concentration, salting-out treatment with ammonium sulfate, sodium sulfate or the like, or fractional precipitation with a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, etc. You just have to let them know. Heat treatment and isoelectric point treatment are also effective purification means. Thereafter, purified PQQGDH can be obtained by performing gel filtration with an adsorbent or gel filter, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, and affinity chromatography.

例えば、セファデックス(Sephadex)ゲル(ファルマシアバイオテク)などによるゲルろ過、DEAEセファロースCL−6B (ファルマシアバイオテク)、オクチルセファロースCL−6B (ファルマシアバイオテク)等のカラムクロマトグラフィーにより分離、精製し、精製酵素標品を得ることができる。該精製酵素標品は、電気泳動(SDS−PAGE)的に単一のバンドを示す程度に純化されていることが好ましい。   For example, separation and purification by gel filtration using Sephadex gel (Pharmacia Biotech), column chromatography such as DEAE Sepharose CL-6B (Pharmacia Biotech), octyl Sepharose CL-6B (Pharmacia Biotech), etc. Goods can be obtained. The purified enzyme preparation is preferably purified to the extent that it shows a single band on electrophoresis (SDS-PAGE).

上記のようにして得られた精製酵素を、例えば凍結乾燥、真空乾燥やスプレードライなどにより粉末化して流通させることが可能である。その際、精製酵素はリン酸緩衝液、トリス塩酸緩衝液やGOODの緩衝液に溶解しているものを用いることができる。好適なものはGOODの緩衝液であり、なかでも、PIPES、MESもしくはMOPS緩衝液が特に好ましい。また、カルシウムイオンまたはその塩、およびグルタミン酸、グルタミン、リジン等のアミノ酸類、さらに血清アルブミン等を添加することによりPQQGDHをより安定化することができる。   The purified enzyme obtained as described above can be pulverized and distributed, for example, by freeze drying, vacuum drying, spray drying, or the like. At this time, the purified enzyme may be one dissolved in a phosphate buffer, a Tris-HCl buffer, or a GOOD buffer. Preferred are GOOD buffers, with PIPES, MES or MOPS buffers being particularly preferred. Moreover, PQQGDH can be further stabilized by adding calcium ions or salts thereof, amino acids such as glutamic acid, glutamine, and lysine, and serum albumin.

PQQGDHタンパク質は、液状(水溶液、懸濁液等)、粉末、凍結乾燥など種々の形態をとることができる。凍結乾燥法としては、特に制限されるものではなく常法に従って行えばよい。本発明の酵素を含む組成物は凍結乾燥物に限られず、凍結乾燥物を再溶解した溶液状態であってもよい。また、グルコース測定を行なう際には、グルコースアッセイキット、グルコースセンサーなどの種々の形態をとることができる。この様にして得られた精製された改変タンパク質は、以下のような方法により安定化することができる。   The PQQGDH protein can take various forms such as liquid (aqueous solution, suspension, etc.), powder, and lyophilized. The lyophilization method is not particularly limited and may be performed according to a conventional method. The composition containing the enzyme of the present invention is not limited to a lyophilized product, and may be in a solution state in which the lyophilized product is redissolved. Moreover, when measuring glucose, various forms, such as a glucose assay kit and a glucose sensor, can be taken. The purified modified protein thus obtained can be stabilized by the following method.

精製された改変タンパク質に(1)アスパラギン酸、グルタミン酸、α−ケトグルタル酸、リンゴ酸、α−ケトグルコン酸、α−サイクロデキストリンおよびそれらの塩からなる群から選ばれた1種または2種以上の化合物および(2)アルブミンを共存せしめることにより、改変タンパク質をさらに安定化することができる。   (1) One or more compounds selected from the group consisting of (1) aspartic acid, glutamic acid, α-ketoglutaric acid, malic acid, α-ketogluconic acid, α-cyclodextrin, and salts thereof And (2) By coexisting albumin, the modified protein can be further stabilized.

凍結乾燥組成物中においては、PQQGDH含有量は、酵素の起源によっても異なるが、通常は約5〜50%(重量比)の範囲で好適に用いられる。酵素活性に換算すると、100〜2000U/mgの範囲で好適に用いられる。   In the lyophilized composition, the PQQGDH content varies depending on the origin of the enzyme, but is usually suitably used in the range of about 5 to 50% (weight ratio). When converted into enzyme activity, it is preferably used in the range of 100 to 2000 U / mg.

アスパラギン酸、グルタミン酸、αーケトグルタル酸、リンゴ酸、及びαーケトグルコン酸の塩としては、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、及びマグネシウム等の塩が挙げられるが特に限定されるものではない。上記化合物とその塩及びα−シクロデキストリンの添加量は、1〜90%(重量比)の範囲で添加することが好ましい。これらの物質は単独で用いてもよいし、複数組み合わせてもよい。   Examples of salts of aspartic acid, glutamic acid, α-ketoglutaric acid, malic acid, and α-ketogluconic acid include salts of sodium, potassium, ammonium, calcium, magnesium, and the like, but are not particularly limited. The addition amount of the above compound, its salt and α-cyclodextrin is preferably in the range of 1 to 90% (weight ratio). These substances may be used alone or in combination.

含有される緩衝液としては特に限定されるものではないが、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、GOOD緩衝液などが挙げられる。該緩衝液のpHは5.0〜9.0程度の範囲で使用目的に応じて調整される。凍結乾燥物中においては緩衝剤の含有量は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.1%(重量比)以上、特に好ましくは0.1〜30%(重量比)の範囲で使用される。   The buffer solution to be contained is not particularly limited, and examples thereof include Tris buffer solution, phosphate buffer solution, borate buffer solution, and GOOD buffer solution. The pH of the buffer is adjusted in the range of about 5.0 to 9.0 according to the purpose of use. The content of the buffering agent in the lyophilized product is not particularly limited, but is preferably 0.1% (weight ratio) or more, particularly preferably 0.1 to 30% (weight ratio). used.

使用できるアルブミンとしては、牛血清アルブミン(BSA)、卵白アルブミン(OVA)などが挙げられる。特にBSAが好ましい。該アルブミンの含有量は、好ましくは1〜80%(重量比)、より好ましくは5〜70%(重量比)の範囲で使用される。   Examples of albumin that can be used include bovine serum albumin (BSA) and ovalbumin (OVA). BSA is particularly preferable. The content of the albumin is preferably 1 to 80% (weight ratio), more preferably 5 to 70% (weight ratio).

組成物には、さらに他の安定化剤などをPQQGDHの反応に特に悪い影響を及ぼさないような範囲で添加してもよい。本発明の安定化剤の配合法は特に制限されるものではない。例えばPQQGDHを含む緩衝液に安定化剤を配合する方法、安定化剤を含む緩衝液にPQQGDHを配合する方法、あるいはPQQGDHと安定化剤を緩衝液に同時に配合する方法などが挙げられる。   Further, other stabilizers and the like may be added to the composition within a range that does not particularly adversely affect the reaction of PQQGDH. The blending method of the stabilizer of the present invention is not particularly limited. For example, a method of blending a stabilizer in a buffer solution containing PQQGDH, a method of blending PQQGDH in a buffer solution containing a stabilizer, or a method of blending PQQGDH and a stabilizer in a buffer solution at the same time can be mentioned.

また、カルシウムイオンを添加しても安定化効果が得られる。すなわち、カルシウムイオンまたはカルシウム塩を含有させることにより、改変タンパク質を安定化させることができる。カルシウム塩としては、塩化カルシウムまたは酢酸カルシウムもしくはクエン酸カルシウム等の無機酸または有機酸のカルシウム塩などが例示される。また、水性組成物において、カルシウムイオンの含有量は、1×10−4〜1×10−2Mであることが好ましい。   Moreover, the stabilization effect is acquired even if calcium ion is added. That is, the modified protein can be stabilized by containing calcium ions or calcium salts. Examples of calcium salts include calcium chloride, calcium salts of inorganic acids such as calcium acetate and calcium citrate, and organic acids. In the aqueous composition, the calcium ion content is preferably 1 × 10 −4 to 1 × 10 −2 M.

カルシウムイオンまたはカルシウム塩を含有させることによる安定化効果は、グルタミン酸、グルタミンおよびリジンからなる群から選択されたアミノ酸を含有させることにより、さらに向上する。   The stabilizing effect by containing calcium ions or calcium salts is further improved by containing an amino acid selected from the group consisting of glutamic acid, glutamine and lysine.

グルタミン酸、グルタミンおよびリジンからなる群から選択されるアミノ酸は、1種または2種以上であってもよい。前記の水性組成物において、グルタミン酸、グルタミンおよびリジンからなる群から選択されたアミノ酸の含有量は、0.01〜0.2重量%であることが好ましい。   One or more amino acids selected from the group consisting of glutamic acid, glutamine and lysine may be used. In the aqueous composition, the content of an amino acid selected from the group consisting of glutamic acid, glutamine and lysine is preferably 0.01 to 0.2% by weight.

さらに血清アルブミンを含有させてもよい。前記の水性組成物に血清アルブミンを添加する場合、その含有量は0.05〜0.5重量%であることが好ましい。   Further, serum albumin may be contained. When serum albumin is added to the aqueous composition, the content is preferably 0.05 to 0.5% by weight.

緩衝剤としては、通常のものが使用され、通常、組成物のpHを5〜10とするものが好ましい。具体的にはトリス塩酸、ホウ酸、グッド緩衝液が用いられるが、カルシウムと不溶性の塩を形成しない緩衝液はすべて使用できる。   As a buffering agent, a normal thing is used, and what makes pH of a composition 5-10 normally is preferable. Specifically, Tris-HCl, boric acid, and Good's buffer are used, but any buffer that does not form an insoluble salt with calcium can be used.

前記の水性組成物には、必要により他の成分、例えば界面活性剤、安定化剤、賦形剤などを添加しても良い。   If necessary, other components such as surfactants, stabilizers and excipients may be added to the aqueous composition.

本発明においては以下の種々の方法によりグルコースを測定することができる。
グルコースアッセイキット
本発明はまた、本発明に従うPQQGDHを含むグルコースアッセイキットを特徴とする。本発明のグルコースアッセイキットは、本発明に従うPQQGDHを少なくとも1回のアッセイに十分な量で含む。典型的には、キットは、本発明のPQQGDHに加えて、アッセイに必要な緩衝液、メディエーター、キャリブレーションカーブ作製のためのグルコース標準溶液、ならびに使用の指針を含む。本発明に従うPQQGDHは種々の形態で、例えば、凍結乾燥された試薬として、または適切な保存溶液中の溶液として提供することができる。好ましくは本発明のPQQGDHはホロ化した形態で提供されるが、アポ酵素の形態で提供し、使用時にホロ化することもできる。
In the present invention, glucose can be measured by the following various methods.
Glucose Assay Kit The present invention also features a glucose assay kit comprising PQQGDH according to the present invention. The glucose assay kit of the present invention comprises PQQGDH according to the present invention in an amount sufficient for at least one assay. Typically, the kit contains the PQQGDH of the present invention, plus the buffers necessary for the assay, mediators, glucose standard solution for creating a calibration curve, and directions for use. The PQQGDH according to the present invention can be provided in various forms, for example, as a lyophilized reagent or as a solution in a suitable storage solution. Preferably, the PQQGDH of the present invention is provided in a holified form, but may be provided in the form of an apoenzyme and holified at the time of use.

グルコースセンサー
本発明はまた、本発明に従うPQQGDHを用いるグルコースセンサーを特徴とする。電極としては、カーボン電極、金電極、白金電極などを用い、この電極上に本発明の酵素を固定化する。固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどがあり、あるいはフェロセンあるいはその誘導体に代表される電子メディエーターとともにポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。好ましくは本発明のPQQGDHはホロ化した形態で電極上に固定化するが、アポ酵素の形態で固定化し、PQQを別の層としてまたは溶液中で提供することもできる。典型的には、グルタルアルデヒドを用いて本発明のPQQGDHをカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングする。
Glucose Sensor The present invention also features a glucose sensor that uses PQQGDH according to the present invention. As the electrode, a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode or the like is used, and the enzyme of the present invention is immobilized on this electrode. Immobilization methods include a method using a crosslinking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, a redox polymer, etc., or ferrocene or a derivative thereof. It may be fixed in a polymer or adsorbed and fixed on an electrode together with a representative electron mediator, or a combination thereof may be used. Preferably, the PQQGDH of the present invention is immobilized on the electrode in a holographic form, but it can also be immobilized in the form of an apoenzyme and the PQQ provided as a separate layer or in solution. Typically, PQQGDH of the present invention is immobilized on a carbon electrode using glutaraldehyde and then treated with a reagent having an amine group to block glutaraldehyde.

グルコース濃度の測定は、以下のようにして行うことができる。恒温セルに緩衝液を入れ、PQQおよびCaCl、およびメディエーターを加えて一定温度に維持する。メディエーターとしては、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェートなどを用いることができる。作用電極として本発明のPQQGDHを固定化した電極を用い、対極(例えば白金電極)および参照電極(例えばAg/AgCl電極)を用いる。カーボン電極に一定の電圧を印加して、電流が定常になった後、グルコースを含む試料を加えて電流の増加を測定する。標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中のグルコース濃度を計算することができる。 The glucose concentration can be measured as follows. The buffer is placed in a thermostatic cell, and PQQ and CaCl 2 and mediator are added to maintain a constant temperature. As the mediator, potassium ferricyanide, phenazine methosulfate, or the like can be used. An electrode on which the PQQGDH of the present invention is immobilized is used as a working electrode, and a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode (for example, an Ag / AgCl electrode) are used. After a constant voltage is applied to the carbon electrode and the current becomes steady, a sample containing glucose is added and the increase in current is measured. The glucose concentration in the sample can be calculated according to a calibration curve prepared with a standard concentration glucose solution.

なお、有機溶媒を添加した培地中でPQQ生産能を有する微生物を培養することにより、PQQやPQQを補酵素とする酵素を生産した例としては、特許文献2や非特許文献1が挙げられる。特許文献2では、PQQ生産能が確認されているメタノール資化性菌を、メタノールを主炭素源とする培地中で培養することによりPQQが培養液中に蓄積する内容が記載されている。また、非特許文献1では、種々のPQQ生産能を有する微生物を、有機溶媒等を炭素源として培養したところ、いくつかの微生物で、メタノール等を添加することにより、その炭素源を基質としPQQを補酵素とするメタノール脱水素酵素やアルコール脱水素酵素の生産性が確認されたとの内容が記載されている。
しかしながら、これらの例では、メタノール等の有機溶媒を炭素源として用いて培養した時に、PQQの生産や、その有機溶媒を基質として用いる酵素の生産が確認されたことを述べているにすぎない。非特許文献1に記載されているように、メタノール等はそれを基質とする酵素やPQQの生産に必須というわけではない(有機溶媒非存在でも、酵素やPQQは存在しうる)。またこれまでに、有機溶媒を培地中に添加することで、それを基質としPQQを補酵素とする酵素の生産性が向上したという直接の報告もない。ましてや、有機溶媒を培地中に添加することで、基質でもなく代謝系も異なるグルコース脱水素酵素の生産性が向上したという報告などなく、さらにそのグルコース脱水素酵素が遺伝子組換えにより外部から導入された場合において、有機溶媒を培地中に添加することで、基質でもなく代謝系も異なるグルコース脱水素酵素の生産性が向上したという報告などない。
この意味から、今回、PQQ生産能を有する宿主を用いた組換え生産を行うにあたり、有機溶媒を添加した培地中で培養することで、基質として有機溶媒は無関係であるグルコース脱水素酵素の生産性が向上したことは驚くべきことであった。また、仮に培地中への有機溶媒添加により宿主のPQQの生産性が向上するようなことがあるとしても、同時に有機溶媒を基質とする宿主のPQQ依存性酵素(例えばメタノールの場合メタノール脱水素酵素)も向上するであろうから、グルコース脱水素酵素の生産性向上と併せて、結果として宿主中のPQQは不足しがちになると考えていただけに、グルコース脱水素酵素のタンパク質量としの生産性が向上しただけでなく、ホロ型としての割合も向上していたことは全くの予想外の出来事であった。
特公平5−10077 APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY,May 1989,p1209−1213
Examples of producing PQQ or an enzyme using PQQ as a coenzyme by culturing a microorganism having PQQ-producing ability in a medium to which an organic solvent has been added include Patent Document 2 and Non-Patent Document 1. Patent Document 2 describes contents of PQQ accumulating in a culture solution by culturing a methanol-assimilating bacterium having confirmed PQQ production ability in a medium containing methanol as a main carbon source. Further, in Non-Patent Document 1, microorganisms having various PQQ production ability were cultured using an organic solvent or the like as a carbon source, and by adding some methanol or the like with some microorganisms, the carbon source was used as a substrate for PQQ. The content that the productivity of methanol dehydrogenase and alcohol dehydrogenase using as a coenzyme has been confirmed is described.
However, these examples only describe that PQQ production and enzyme production using the organic solvent as a substrate were confirmed when culturing using an organic solvent such as methanol as a carbon source. As described in Non-Patent Document 1, methanol or the like is not essential for the production of enzymes and PQQ using it as a substrate (enzymes and PQQ can exist even in the absence of an organic solvent). In addition, there is no direct report that the productivity of an enzyme using an organic solvent as a substrate and PQQ as a coenzyme has been improved. Furthermore, there is no report that the addition of an organic solvent to the medium has improved the productivity of glucose dehydrogenase that is not a substrate or a different metabolic system, and the glucose dehydrogenase was introduced from outside by genetic recombination. In this case, there is no report that the productivity of glucose dehydrogenase with different metabolic system is improved by adding an organic solvent to the medium.
From this point of view, in the present recombinant production using a host having PQQ production ability, the productivity of glucose dehydrogenase, which is irrelevant to the organic solvent as a substrate, is cultured by culturing in a medium to which an organic solvent is added. It was surprising that improved. Further, even if the host PQQ productivity may be improved by adding an organic solvent to the medium, a host PQQ-dependent enzyme (for example, methanol dehydrogenase in the case of methanol) using an organic solvent as a substrate at the same time may be used. ) Will also improve, the productivity of glucose dehydrogenase as the amount of protein will increase as the result of the increase in the productivity of glucose dehydrogenase. It was a completely unexpected event that not only the improvement but also the ratio as a holo type was improved.
JP 5-10077 APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, May 1989, p1209-1213

以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説明する。
実施例1 :PQQ依存性グルコース脱水素酵素遺伝子の発現プラスミドの構築
野生型PQQ依存性グルコース脱水素酵素の発現プラスミドpNPG5は、ベクターpBluescript SK(−)のマルチクローニング部位にアシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumannii) NCIMB11517株由来のPQQ依存性グルコース脱水素酵素をコードする構造遺伝子を挿入したものである。その塩基配列を配列表の配列番号2に、また該塩基配列から推定されるPQQ依存性グルコース脱水素酵素のアミノ酸配列を配列表の配列番号1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
Example 1: Construction of PQQ-dependent glucose dehydrogenase gene expression plasmid The wild-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase expression plasmid pNPG5 was transformed into the multiple cloning site of the vector pBluescript SK (-) at Acinetobacter baumannii. A structural gene encoding a PQQ-dependent glucose dehydrogenase derived from NCIMB11517 strain is inserted. The base sequence is shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and the amino acid sequence of PQQ-dependent glucose dehydrogenase deduced from the base sequence is shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

実施例2:シュードモナス属細菌で複製できる発現ベクターの構築
実施例1で得た組換えプラスミドpNPG5のDNA5μgを制限酵素BamHIおよびXHoI(東洋紡績製)で切断して、PQQ依存性グルコース脱水素酵素の構造遺伝子部分を単離した。単離したDNAとBamHIおよびXHoIで切断したpTS1137(1μg)とをT4DNAリガーゼ1単位で16℃、16時間反応させ、DNAを連結した。連結したDNAはエシェリヒア・コリDH5αのコンピテントセルを用いて形質転換を行った。得られた発現プラスミドをpNPG6と命名した。
Example 2: Construction of an expression vector capable of replicating in Pseudomonas bacteria 5 μg of the recombinant plasmid pNPG5 DNA obtained in Example 1 was cleaved with restriction enzymes BamHI and XHoI (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to obtain a PQQ-dependent glucose dehydrogenase. The structural gene part was isolated. The isolated DNA and pTS1137 (1 μg) cleaved with BamHI and XHoI were reacted with 1 unit of T4 DNA ligase at 16 ° C. for 16 hours to ligate the DNA. Ligated DNA was transformed with Escherichia coli DH5α competent cells. The resulting expression plasmid was named pNPG6.

実施例3:シュードモナス属細菌の形質転換体の作製
シュードモナス・プチダTE3493(微工研寄12298号)をLBG培地(LB培地+0.3%グリセロール)で30℃、16時間培養し、遠心分離(12,000rpm、10分間)により菌体を回収し、この菌体に氷冷した300mMシュークロースを含む5mMK−リン酸緩衝液(pH7.0)8mlを加え、菌体を懸濁した。再度遠心分離(12,000rpm、10分間)により菌体を回収し、この菌体に氷冷した300mMシュークロースを含む5mMK−リン酸緩衝液(pH7.0)0.4mlを加え、菌体を懸濁した。
該懸濁液に実施例2で得た発現プラスミドpNPG6を0.5μg加え、エレクトロポレーション法により形質転換した。100μg/mlのストレプトマイシンを含むLB寒天培地に生育したコロニーより、目的とする形質転換体を得た。
Example 3 Production of Pseudomonas Bacterium Transformant Pseudomonas putida TE3493 (Microtechnology 12298) was cultured at 30 ° C. for 16 hours in LBG medium (LB medium + 0.3% glycerol) and centrifuged (12 The bacterial cells were collected by 2,000 rpm for 10 minutes, and 8 ml of 5 mM K-phosphate buffer (pH 7.0) containing 300 mM sucrose ice-cooled was added to the bacterial cells to suspend the bacterial cells. The bacterial cells were collected again by centrifugation (12,000 rpm, 10 minutes), and 0.4 ml of 5 mM K-phosphate buffer (pH 7.0) containing 300 mM sucrose ice-cooled was added to the bacterial cells. Suspended.
0.5 μg of the expression plasmid pNPG6 obtained in Example 2 was added to the suspension and transformed by electroporation. A target transformant was obtained from a colony grown on an LB agar medium containing 100 μg / ml streptomycin.

試験例1
ホロ型PQQGDHの活性測定方法
測定原理
D−グルコース+PMS+PQQGDH → D−グルコノ−1,5−ラクトン + PMS(red)
2PMS(red) + NTB → 2PMS + ジホルマザン
フェナジンメトサルフェート(PMS)(red)によるニトロテトラゾリウムブルー(NTB)の還元により形成されたジホルマザンの存在は、570nmで分光光度法により測定した。
単位の定義
1単位は、以下に記載の条件下で1分当たりジホルマザンを0.5ミリモル形成させるPQQGDHの酵素量をいう。
(3)方法
試薬
A.D−グルコース溶液:0.5M(0.9g D−グルコース(分子量180.16)/10ml HO)
B.PIPES−NaOH緩衝液, pH6.5:50mM(60mLの水中に懸濁した1.51gのPIPES(分子量302.36)を、5N NaOHに溶解し、2.2mlの10% Triton X−100を加える。5N NaOHを用いて25℃でpHを6.5±0.05に調整し、水を加えて100mlとした。)
C.PMS溶液:3.0mM(9.19mgのフェナジンメトサルフェート(分子量817.65)/10mlHO)
D.NTB溶液:6.6mM(53.96mgのニトロテトラゾリウムブルー(分子量817.65)/10mlHO)
E.酵素希釈液:1mM CaCl, 0.1% Triton X−100, 0.1% BSAを含む50mM PIPES−NaOH緩衝液(pH6.5)
手順
遮光ビンに以下の反応混合物を調製し、氷上で貯蔵した(用時調製)
1.8ml D−グルコース溶液 (A)
24.6ml PIPES−NaOH緩衝液(pH6.5) (B)
2.0ml PMS溶液 (C)
1.0ml NTB溶液 (D)
Test example 1
Method for measuring the activity of holo-type PQQGDH Measurement principle D-glucose + PMS + PQQGDH → D-glucono-1,5-lactone + PMS (red)
The presence of diformazan formed by the reduction of nitrotetrazolium blue (NTB) by 2PMS (red) + NTB → 2PMS + diformazan phenazine methosulfate (PMS) (red) was measured spectrophotometrically at 570 nm.
Definition of Unit One unit refers to the amount of PQQGDH enzyme that forms 0.5 mmol of diformazan per minute under the conditions described below.
(3) Method reagents A. D-glucose solution: 0.5 M (0.9 g D-glucose (molecular weight 180.16) / 10 ml H 2 O)
B. PIPES-NaOH buffer, pH 6.5: 50 mM (1.51 g of PIPES (molecular weight 302.36) suspended in 60 mL of water is dissolved in 5N NaOH and 2.2 ml of 10% Triton X-100 is added. The pH was adjusted to 6.5 ± 0.05 at 25 ° C. using 5N NaOH, and water was added to make 100 ml.)
C. PMS solution: 3.0 mM (9.19 mg phenazine methosulfate (molecular weight 817.65) / 10 ml H 2 O)
D. NTB solution: 6.6 mM (53.96 mg of nitrotetrazolium blue (molecular weight 817.65) / 10 ml H 2 O)
E. Enzyme dilution: 50 mM PIPES-NaOH buffer (pH 6.5) containing 1 mM CaCl 2 , 0.1% Triton X-100, 0.1% BSA
Procedure Prepare the following reaction mixture in a light-proof bottle and store on ice (prepared at the time of use)
1.8 ml D-glucose solution (A)
24.6 ml PIPES-NaOH buffer (pH 6.5) (B)
2.0ml PMS solution (C)
1.0ml NTB solution (D)

Figure 2006034165
Figure 2006034165

3.0mlの反応混合液を試験管(プラスチック製)に入れ、37℃で5分間予備加温した。
0.1mlの酵素溶液を加え、穏やかに反転して混合した。
570nmでの水に対する吸光度の増加を37℃に維持しながら分光光度計で4〜5分間記録し、曲線の初期直線部分からの1分当たりのΔODを計算した(ODテスト)。
同時に、酵素溶液に代えて酵素希釈液(E)加えることを除いては同一の方法を繰り返し、ブランク(ΔODブランク)を測定した。
アッセイの直前に氷冷した酵素希釈液(E)で酵素粉末を溶解し、同一の緩衝液で0.1−0.8U/mlに希釈した(該酵素の接着性のためにプラスチックチューブの使用が好ましい)。
計算
活性を以下の式を用いて計算する:
U/ml={ΔOD/min(ΔODテスト− ΔODブランク)×Vt×df}/(20.1×1.0×Vs)
U/mg=(U/ml)×1/C
Vt:総体積(3.1ml)
Vs:サンプル体積(1.0ml)
20.1:ジホルマザンの1/2ミリモル分子吸光係数
1.0:光路長(cm)
df:希釈係数
C:溶液中の酵素濃度(c mg/ml)
3.0 ml of the reaction mixture was placed in a test tube (made of plastic) and preheated at 37 ° C. for 5 minutes.
0.1 ml enzyme solution was added and mixed by gentle inversion.
The increase in absorbance for water at 570 nm was recorded for 4-5 minutes on a spectrophotometer while maintaining at 37 ° C., and ΔOD per minute from the initial linear portion of the curve was calculated (OD test).
At the same time, the same method was repeated except that the enzyme diluent (E) was added instead of the enzyme solution, and a blank (ΔOD blank) was measured.
Immediately before the assay, the enzyme powder was dissolved in an ice-cold enzyme diluent (E) and diluted to 0.1-0.8 U / ml with the same buffer (use of a plastic tube for adhesion of the enzyme) Is preferred).
Calculation Activity is calculated using the following formula:
U / ml = {ΔOD / min (ΔOD test−ΔOD blank) × Vt × df} / (20.1 × 1.0 × Vs)
U / mg = (U / ml) × 1 / C
Vt: Total volume (3.1 ml)
Vs: Sample volume (1.0 ml)
20.1: 1/2 mmol molecular extinction coefficient of diformazan 1.0: optical path length (cm)
df: Dilution factor C: Enzyme concentration in solution (c mg / ml)

試験例2
全PQQGDHの活性測定方法
試験例1において、酵素希釈液(E)の代わりに酵素希釈液(F):1mM CaCl, 0.1% Triton X−100, 0.1% BSA,1μM PQQを含む50mM PIPES−NaOH緩衝液(pH6.5)を用いて酵素を希釈後、同様に測定を実施した。
Test example 2
Method for measuring activity of total PQQGDH In Test Example 1, instead of enzyme diluent (E), enzyme diluent (F): 1 mM CaCl 2 , 0.1% Triton X-100, 0.1% BSA, 1 μM PQQ After the enzyme was diluted with 50 mM PIPES-NaOH buffer (pH 6.5), the same measurement was performed.

実施例4 PQQGDH発現においてPQQ生産性が律速となっていることの確認
25mlのGDH生産培地(1.5%グリセロール,4%酵母エキス,1.25%K2HPO4,0.23%KH2PO4,pH6.8)を500ml坂口フラスコに分注し、121℃、20分間オートクレーブを行い、培地を滅菌した。放冷後、別途無菌濾過したストレプトマイシンを100μg/mlになるように添加した。また別途、5mlの追添培地(16.8%グリセロール、4.8%酵母エキス)を調製し、同様に滅菌した。実施例3で得た形質転換体を、GDH生産培地中で33℃にて振とう培養し、16時間後5mlの追添培地を添加後、培養を継続し、24時間培養後、遠心分離(12000rpm、5分間)により菌体を回収した。対照として追添培地未添加の培養も実施した。該菌体を20mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁した後、超音波処理により破砕し、更に遠心分離を行い、上清液を粗酵素液として得、試験例1,2に従いPQQGDH活性を測定した。測定結果を表2に示す。
Example 4 Confirmation that PQQ productivity is rate-limiting in PQQGDH expression 25 ml of GDH production medium (1.5% glycerol, 4% yeast extract, 1.25% K2HPO4, 0.23% KH2PO4, pH 6.8) ) Was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask and autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes to sterilize the medium. After standing to cool, separately sterile filtered streptomycin was added to a concentration of 100 μg / ml. Separately, 5 ml of supplemental medium (16.8% glycerol, 4.8% yeast extract) was prepared and sterilized in the same manner. The transformant obtained in Example 3 was cultured with shaking in a GDH production medium at 33 ° C., and after 16 hours, 5 ml of supplemented medium was added, and the culture was continued. After culturing for 24 hours, centrifugation ( The cells were collected at 12000 rpm for 5 minutes. As a control, culture without supplemental medium was also performed. The cells are suspended in 20 mM phosphate buffer (pH 7.0), crushed by sonication, and further centrifuged to obtain a supernatant as a crude enzyme solution. PQQGDH is obtained according to Test Examples 1 and 2. Activity was measured. The measurement results are shown in Table 2.

Figure 2006034165
Figure 2006034165

実施例4の結果において、追添培地添加により粗酵素液の全PQQGDHの活性が、未添加のそれと比較して、大幅に向上しているのに対し、ホロ型PQQGDHの活性向上はわずかである。この現象は、PQQGDH生産において、GDHタンパク質の生産性向上に対して、補酵素PQQの生産性が律速となっていることを表し、PQQGDH生産向上においては、補酵素PQQの生産性向上が必要であることを表す。 In the results of Example 4, the activity of the total enzyme PQQGDH in the crude enzyme solution was significantly improved by the addition of the supplement medium, whereas the activity of the holo-type PQQGDH was slightly improved. . This phenomenon indicates that in the production of PQQGDH, the productivity of coenzyme PQQ is rate-limiting for the improvement in the productivity of GDH protein. In the production of PQQGDH, it is necessary to improve the productivity of coenzyme PQQ. Represents something.

実施例5 培地への有機溶媒添加による形質転換体のPQQGDH発現量の比較
25mlのGDH生産培地(1.5%グリセロール,4%酵母エキス,1.25%K2HPO4,0.23%KH2PO4,pH6.8)を500ml坂口フラスコに分注し、121℃、20分間オートクレーブを行い、培地を滅菌した。放冷後、別途無菌濾過したストレプトマイシンを100μg/mlになるように添加した。また別途、5mlの追添培地(16.8%グリセロール、4.8%酵母エキス)を調製し、同様に滅菌し、放冷後、0.25mlずつ検討に使用した有機溶媒を添加した。対照として有機溶媒未添加の追添培地も同時に調製し、液量補正のため0.25mlの滅菌水を添加した。実施例3で得た形質転換体を、GDH生産培地中で33℃にて振とう培養し、16時間後5.25mlの追添培地を添加後、培養を継続し、24時間培養後、遠心分離(12000rpm、5分間)により菌体を回収した。該菌体を20mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁した後、超音波処理により破砕し、更に遠心分離を行い、上清液を粗酵素液として得、試験例1,2に従いPQQGDH活性を測定した。生産性は、単位培養液量あたりのPQQGDH活性(U/ml)を培養終了時の培養液濁度(OD660)で割り、単位菌体量換算(U/ml/OD660)にて算出した。また、ホロ型PQQGDHの発現量の割合は、単位液量あたりに発現したホロ型PQQGDH活性(U/ml)を全PQQGDH活性(U/ml)で割ることで算出した。なお、PQQGDH活性とPQQGDHタンパク量は、PQQGDHタンパク量が2倍になればPQQGDH活性も2倍になるというように、正の相関を持つことから、PQQGDH生産性の向上とはPQQGDHタンパク生産量の向上と同義である。測定結果を表3に、算出結果を表4に示す。
Example 5 Comparison of PQQGDH expression level of transformant by addition of organic solvent to medium 25 ml of GDH production medium (1.5% glycerol, 4% yeast extract, 1.25% K2HPO4, 0.23% KH2PO4, pH 6. 8) was dispensed into a 500 ml Sakaguchi flask, autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes, and the medium was sterilized. After standing to cool, separately sterile filtered streptomycin was added to a concentration of 100 μg / ml. Separately, 5 ml of supplemental medium (16.8% glycerol, 4.8% yeast extract) was prepared, sterilized in the same manner, allowed to cool, and then 0.25 ml of the organic solvent used for the study was added. As a control, a supplemental medium not added with an organic solvent was prepared at the same time, and 0.25 ml of sterilized water was added to correct the liquid amount. The transformant obtained in Example 3 was cultured with shaking in a GDH production medium at 33 ° C. After 16 hours, 5.25 ml of supplemented medium was added, and the culture was continued. After culturing for 24 hours, centrifugation was performed. The cells were collected by separation (12000 rpm, 5 minutes). The cells are suspended in 20 mM phosphate buffer (pH 7.0), crushed by sonication, and further centrifuged to obtain a supernatant as a crude enzyme solution. PQQGDH is obtained according to Test Examples 1 and 2. Activity was measured. Productivity was calculated by dividing the PQQGDH activity (U / ml) per unit culture volume by the culture turbidity (OD660) at the end of the culture, and converting it to a unit cell mass conversion (U / ml / OD660). The ratio of the expression level of holo-type PQQGDH was calculated by dividing the holo-type PQQGDH activity (U / ml) expressed per unit liquid volume by the total PQQGDH activity (U / ml). Since the PQQGDH activity and the amount of PQQGDH protein have a positive correlation such that if the amount of PQQGDH protein doubles, the PQQGDH activity also doubles, the improvement in PQQGDH productivity is the amount of PQQGDH protein production Synonymous with improvement. The measurement results are shown in Table 3, and the calculation results are shown in Table 4.

Figure 2006034165
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培地への有機溶媒、特にモノオール類、の添加により、培地追添以上のさらなるGDHタンパク質の生産性向上が確認されるだけでなく、PQQ生産性の向上によると思われるホロ型PQQGDH生産性の大幅な向上が認められ、さらには有機溶媒未添加と比較したホロ型PQQGDHの発現量の割合も大きく向上している。 The addition of organic solvents, especially monools, to the medium not only confirms further improvement in GDH protein productivity beyond medium addition, but also increases holo-type PQQGDH productivity, which seems to be due to the improvement in PQQ productivity. Significant improvement was observed, and the ratio of the expression level of holo-type PQQGDH compared with no addition of organic solvent was also greatly improved.

本発明によれば、PQQGDH、特にホロ型PQQGDHとしての生産性の向上を図ることができ、PQQGDHを廉価に製造することを可能にする。また、さらにはグルコースアッセイキット及びグルコースセンサを廉価で提供することも可能にする。一方、ホロ型PQQGDHの割合が向上することによりPQQGDHの単位タンパク質重量あたりの活性値が向上する。グルコースアッセイキット及びグルコースセンサへのタンパク質添加量の減少を可能にすることから、用途上、好ましいPQQGDHである。 According to the present invention, it is possible to improve productivity as PQQGDH, particularly as a holo type PQQGDH, and to manufacture PQQGDH at low cost. Furthermore, the glucose assay kit and the glucose sensor can be provided at a low price. On the other hand, the activity value per unit protein weight of PQQGDH is improved by increasing the ratio of holo-type PQQGDH. PQQGDH is preferable for use because it allows a reduction in the amount of protein added to the glucose assay kit and glucose sensor.

Claims (14)

PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することを特徴とする組換えPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 A method for producing a recombinant PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that an organic solvent is added to a medium in production of a recombinant protein using a host having PQQ production ability PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することでPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼのタンパク生産量が向上することを特徴とする組換えPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 Recombinant PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that in production of a recombinant protein using a host having PQQ-producing ability, the amount of PQQ-dependent glucose dehydrogenase protein produced is improved by adding an organic solvent to the medium. Production method PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することで、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼのタンパク生産量が向上することを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 In production of recombinant protein using a host having PQQ production ability, the protein production amount of holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is improved by adding an organic solvent to the medium. Method for producing dehydrogenase PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、培地中に有機溶媒を添加することで、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼに占める割合が向上することを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 In the production of recombinant protein using a host having PQQ production ability, the ratio of holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase to the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase is improved by adding an organic solvent to the medium. For producing PQQ-dependent glucose dehydrogenase 有機溶媒がモノオール類より選ばれる請求項1〜4いずれかに記載のPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 The method for producing a PQQ-dependent glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic solvent is selected from monools. 有機溶媒がメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールより選ばれる請求項1〜4いずれかに記載のPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 The method for producing a PQQ-dependent glucose dehydrogenase according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic solvent is selected from methanol, ethanol, propanol, and butanol. ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの45%以上の割合で生産されることを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載の方法 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 45% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase. ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの70%以上の割合で生産されることを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載の方法 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 70% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase. PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの45%以上の割合で生産されることを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that, in the production of recombinant protein using a host having PQQ-producing ability, holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 45% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase Production method PQQ生産能を有する宿主を用いた組換えタンパク質の生産において、ホロ型PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼが全PQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの70%以上の割合で生産されることを特徴とするPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼの生産方法 PQQ-dependent glucose dehydrogenase characterized in that, in the production of a recombinant protein using a host having PQQ-producing ability, holo-type PQQ-dependent glucose dehydrogenase is produced at a ratio of 70% or more of the total PQQ-dependent glucose dehydrogenase Production method 請求項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼ PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by the method according to any one of claims 1 to 10. 請求項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースアッセイキット A glucose assay kit comprising a PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by the method according to any one of claims 1 to 10. 請求項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコースセンサー。 A glucose sensor comprising a PQQ-dependent glucose dehydrogenase produced by the method according to claim 1. 請求項1〜10いずれかの方法で生産されたPQQ依存性グルコースデヒドロゲナーゼを含むグルコース測定方法。 The glucose measuring method containing the PQQ dependence glucose dehydrogenase produced by the method in any one of Claims 1-10.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006095758A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Method of avoiding substrate inhibition by pqqgdh
JP2007259814A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Cci Corp Stable polyol dehydrogenase composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006095758A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Method of avoiding substrate inhibition by pqqgdh
JP2007259814A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Cci Corp Stable polyol dehydrogenase composition

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