JP2006204267A - Thermostable and thermoactive dna polymerase and dna encoding the same - Google Patents

Thermostable and thermoactive dna polymerase and dna encoding the same Download PDF

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    • C12N9/1252DNA-directed DNA polymerase (2.7.7.7), i.e. DNA replicase

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new thermostable or thermoactive DNA polymerase, a DNA encoding the DNA polymerase, a recombinant vector containing the DNA and a transformant containing the recombinant vector. <P>SOLUTION: The thermostable or thermoactive DNA polymerase as a new thermostable or thermoactive DNA polymerase comprises (a) an amino acid sequence described in the sequence number 2 or (b) an amino acid sequence described in the sequence number 2 in which one or a plurality of amino acids are deleted, substituted or added in an amino acid sequence part composed of 1-573 amino acids and/or an amino acid sequence part composed of 792-837 amino acids. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼ及びそれをコードするDNAに関する。   The present invention relates to a thermostable or thermoactive DNA polymerase and the DNA encoding it.

鋳型DNAの塩基配列に従って、それと相補的な塩基配列からなるDNA鎖を合成することができるDNAポリメラーゼは、PCR(ポリメラーゼ・チェイン・リアクション)、DNAの塩基配列決定、部位特異的変異導入法等をはじめとする遺伝子操作実験に必要不可欠の試薬として、日常的に利用されている。分子医学、分子生物学及び生化学の発展のために果たしてきたこの酵素の貢献度は、計り知れないものがある。   A DNA polymerase capable of synthesizing a DNA strand consisting of a complementary base sequence according to the base sequence of the template DNA includes PCR (polymerase chain reaction), DNA base sequence determination, site-specific mutagenesis, etc. It is routinely used as an indispensable reagent for genetic manipulation experiments such as the first. The contribution of this enzyme that has been made for the development of molecular medicine, molecular biology and biochemistry is immeasurable.

現在までに多くの種類のDNAポリメラーゼが商品として市場に出回っているが、各酵素の理化学的性質、例えば、熱安定性、合成鎖伸長能、ミス合成の校正能、鋳型DNAの好み等は異なり、実験目的によって使い分けられている。
例えば、PCRには、熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼの利用が必要不可欠である。熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼは二本鎖DNAの変性の際に失活することがないので、酵素の追加等の手間を省くことができる。また、熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを利用して高温でDNA鎖の伸長反応を行うことにより、プライマーの非特異的なアニーリング、一本鎖DNAの分子内高次構造(例えばヘアピンループ等)の形成等を防止することができ、目的の伸長反応を効率よく進行させることができる。
To date, many types of DNA polymerases are on the market, but the physicochemical properties of each enzyme, such as thermal stability, ability to extend synthetic strands, ability to calibrate missynthesis, and preference for template DNA are different. , Depending on the purpose of the experiment.
For example, the use of thermostable or thermoactive DNA polymerase is essential for PCR. Since the thermostable or thermoactive DNA polymerase is not inactivated when the double-stranded DNA is denatured, it is possible to save the trouble of adding an enzyme. In addition, by performing a DNA strand elongation reaction at high temperature using thermostable or thermoactive DNA polymerase, non-specific annealing of primers, intramolecular higher-order structure of single-stranded DNA (eg hairpin loop, etc.) And the like, and the intended extension reaction can be efficiently advanced.

熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼとしては、例えば、サーマス・アクアティカス(Thermus aquaticus)由来のDNAポリメラーゼ(Taq DNAポリメラーゼ)(特許文献1、2及び3参照)、サーモトガ・マリティマ(Thermotoga maritima)由来のDNAポリメラーゼ(Tma DNAポリメラーゼ)(特許文献4及び5参照)等が知られている。
米国特許第4,889,818号 米国特許第5,352,600号 米国特許第5,079,352号 米国特許第5,374,553号 米国特許第5,420,029号
Examples of the thermostable or thermoactive DNA polymerase include DNA polymerase (Taq DNA polymerase) derived from Thermus aquaticus (see Patent Documents 1, 2, and 3), Thermotoga maritima (Thermotoga maritima). A DNA polymerase (Tma DNA polymerase) (see Patent Documents 4 and 5) is known.
U.S. Pat. No. 4,889,818 US Pat. No. 5,352,600 US Pat. No. 5,079,352 US Pat. No. 5,374,553 US Pat. No. 5,420,029

本発明は、新規な熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼ、該DNAポリメラーゼをコードするDNA、該DNAを含む組換えベクター、及び該組換えベクターを含む形質転換体を提供することを目的とする。
また、本発明は、新規な熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを含むPCR用キットを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a novel thermostable or thermoactive DNA polymerase, DNA encoding the DNA polymerase, a recombinant vector containing the DNA, and a transformant containing the recombinant vector.
Another object of the present invention is to provide a PCR kit containing a novel thermostable or thermoactive DNA polymerase.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の発明を提供する。
(1)以下の(a)又は(b)に示すアミノ酸配列からなる熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼ。
(a)配列番号2記載のアミノ酸配列
(b)配列番号2記載のアミノ酸配列のうち、1〜573番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分及び/又は792〜837番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列
(2)前記(1)記載の熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼをコードするDNA。
(3)以下の(c)又は(d)に示すDNAを含む前記(2)記載のDNA。
(c)配列番号1記載の塩基配列からなるDNA
(d)前記(c)に示すDNAと相補的なDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼをコードするDNA
(4)前記(2)又は(3)記載のDNAを含む組換えベクター。
(5)前記(4)記載の組換えベクターを含む形質転換体。
(6)前記(1)記載の熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを含むPCR用キット。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following inventions.
(1) A thermostable or thermoactive DNA polymerase comprising the amino acid sequence shown in the following (a) or (b).
(A) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 (b) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2, in the amino acid sequence portion consisting of amino acids 1 to 573 and / or in the amino acid sequence portion consisting of amino acids 792 to 837, Amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added (2) DNA encoding the thermostable or thermoactive DNA polymerase described in (1) above.
(3) The DNA according to (2) above, which contains the DNA shown in (c) or (d) below.
(C) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA complementary to the DNA shown in (c) above and encodes a thermostable or thermoactive DNA polymerase
(4) A recombinant vector comprising the DNA according to (2) or (3).
(5) A transformant comprising the recombinant vector according to (4).
(6) A PCR kit comprising the thermostable or thermoactive DNA polymerase according to (1).

本発明によれば、新規な熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼ、該DNAポリメラーゼをコードするDNA、該DNAを含む組換えベクター、及び該組換えベクターを含む形質転換体が提供される。また、本発明によれば、新規な熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを含むPCR用キットが提供される。
本発明の熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼは、Taq DNAポリメラーゼと比較して優れたDNAポリメラーゼ活性(プライマー伸長活性)を有しているので、PCRを行う際に有用である。
According to the present invention, there are provided a novel thermostable or thermoactive DNA polymerase, DNA encoding the DNA polymerase, a recombinant vector containing the DNA, and a transformant containing the recombinant vector. The present invention also provides a PCR kit containing a novel thermostable or thermoactive DNA polymerase.
Since the thermostable or thermoactive DNA polymerase of the present invention has superior DNA polymerase activity (primer extension activity) compared to Taq DNA polymerase, it is useful when performing PCR.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼは、以下の(a)又は(b)に示すアミノ酸配列からなる。
(a)配列番号2記載のアミノ酸配列
(b)配列番号2記載のアミノ酸配列のうち、1〜573番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分及び/又は792〜837番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The thermostable or thermoactive DNA polymerase of the present invention consists of an amino acid sequence shown in the following (a) or (b).
(A) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 (b) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2, in the amino acid sequence portion consisting of amino acids 1 to 573 and / or in the amino acid sequence portion consisting of amino acids 792 to 837, Amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added

なお、以下、アミノ酸配列(a)からなる熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを「DNAポリメラーゼ(a)」、アミノ酸配列(b)からなる熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを「DNAポリメラーゼ(b)」という場合がある。   Hereinafter, the thermostable or thermoactive DNA polymerase comprising the amino acid sequence (a) is referred to as “DNA polymerase (a)”, and the thermostable or thermoactive DNA polymerase comprising the amino acid sequence (b) is referred to as “DNA polymerase (b)”. "

本発明において、「熱安定性DNAポリメラーゼ」とは、熱に安定で、熱に耐性を示し、二本鎖DNAの変性に必要な温度(例えば80〜105℃)下に置かれた後にも、DNAポリメラーゼ活性を保持する酵素を意味し、「熱活性DNAポリメラーゼ」とは、二本鎖DNAの変性により生じた一本鎖DNAへのプライマーの特異的なアニーリング(特異的プライミング)と、プライマー伸長とを確保するのに必要な温度(例えば55〜80℃)下でDNAポリメラーゼ活性を発揮し得る酵素を意味する。また、「一本鎖DNAへのプライマーの特異的なアニーリング」とは、一本鎖DNAのうち目的の領域にプライマーがアニーリングすることを意味し、「DNAポリメラーゼ活性」とは、適当なデオキシリボヌクレオシド三リン酸を基質として、鋳型DNAと相補的なDNA(プライマー伸長産物)を合成する触媒作用を意味する。   In the present invention, the term “thermostable DNA polymerase” refers to heat-stable, heat-resistant, and after being placed under a temperature necessary for denaturation of double-stranded DNA (for example, 80 to 105 ° C.) The term “thermoactive DNA polymerase” refers to an enzyme that retains DNA polymerase activity. Specific annealing (specific priming) of primers to single-stranded DNA caused by denaturation of double-stranded DNA and primer extension Means an enzyme capable of exhibiting DNA polymerase activity at a temperature necessary for ensuring the above (for example, 55 to 80 ° C.). In addition, “specific annealing of primer to single-stranded DNA” means that the primer anneals to a target region in single-stranded DNA, and “DNA polymerase activity” means an appropriate deoxyribonucleoside. It means catalytic action to synthesize DNA complementary to template DNA (primer extension product) using triphosphate as a substrate.

DNAポリメラーゼ活性は、例えば、酵素1ユニットあたりのプライマー伸長活性(kb/分/U)で表すことができ、DNAポリメラーゼ(a)の74℃におけるプライマー伸長活性は、Taq DNAポリメラーゼの74℃におけるプライマー伸長活性の約11倍である(実施例参照)。DNAポリメラーゼ(b)の74℃におけるプライマー伸長活性は、欠失、置換又は付加されるアミノ酸の総数及び位置に応じて変化するものと考えられるが、Taq DNAポリメラーゼの74℃におけるプライマー伸長活性の2倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがさらに好ましい。なお、Taq DNAポリメラーゼは、サーマス・アクアティカス(Thermus aquaticus)由来のDNAポリメラーゼであり、そのアミノ酸配列を配列番号4に示し、それをコードするDNAの塩基配列を配列番号3に示す。   The DNA polymerase activity can be expressed by, for example, the primer extension activity (kb / min / U) per unit of enzyme, and the primer extension activity at 74 ° C. of DNA polymerase (a) is the primer at 74 ° C. of Taq DNA polymerase. About 11 times the elongation activity (see Examples). The primer extension activity at 74 ° C. of DNA polymerase (b) is considered to change depending on the total number and position of amino acids to be deleted, substituted or added, but 2 of the primer extension activity at 74 ° C. of Taq DNA polymerase. It is preferably at least twice, more preferably at least 5 times. Taq DNA polymerase is a DNA polymerase derived from Thermus aquaticus, the amino acid sequence thereof is shown in SEQ ID NO: 4, and the base sequence of the DNA encoding it is shown in SEQ ID NO: 3.

DNAポリメラーゼ(b)は、配列番号2記載のアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなる。配列番号2記載のアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加される部分は、配列番号2記載のアミノ酸配列のうち、1〜573番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分及び/又は792〜837番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分である。配列番号2記載のアミノ酸配列のうち、1〜573番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分及び/又は792〜837番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分に対して欠失、置換又は付加されるアミノ酸の総数及び位置は特に限定されるものではない。欠失、置換又は付加されるアミノ酸の総数は1又は複数個、好ましくは1又は数個であり、その具体的な範囲は、欠失に関しては通常1〜10個、好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個であり、置換に関しては通常1〜10個、好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個であり、付加に関しては通常1〜10個、好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜2個である。欠失、置換、付加等の変異は、1〜573番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分及び792〜837番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分のうち、いずれか一方のみに対して加えられてもよいし、両方に対して加えられてもよい。   DNA polymerase (b) consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. In the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2, one or more amino acids are deleted, substituted or added, the amino acid sequence consisting of the 1st to 573rd amino acids in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 and / or This is an amino acid sequence portion consisting of amino acids 792 to 837. Of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, the total number of amino acids deleted, substituted or added to the amino acid sequence portion consisting of amino acids 1 to 573 and / or the amino acid sequence portion consisting of amino acids 792 to 837 and The position is not particularly limited. The total number of amino acids to be deleted, substituted or added is 1 or more, preferably 1 or several, and the specific range thereof is usually 1 to 10, preferably 1 to 5 for deletion, More preferably, the number is 1 to 2, the substitution is usually 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2, and the addition is usually 1 to 10, preferably 1 to 5. The number is more preferably 1-2. Mutations such as deletion, substitution, addition and the like may be added to only one of the amino acid sequence portion consisting of amino acids 1 to 573 and the amino acid sequence portion consisting of amino acids 792 to 837. , May be added for both.

DNAポリメラーゼ(a)及び(b)は、糖鎖が付加されたタンパク質及び糖鎖が付加されていないタンパク質のいずれであってもよい。タンパク質に付加される糖鎖の種類、位置等は、タンパク質の製造の際に使用される宿主細胞の種類によって異なるが、糖鎖が付加されたタンパク質には、いずれの宿主細胞を用いて得られるタンパク質も含まれる。また、DNAポリメラーゼ(a)及び(b)は、それらの塩であってもよい。   DNA polymerases (a) and (b) may be either proteins with added sugar chains or proteins without added sugar chains. The type, position, etc. of the sugar chain added to the protein vary depending on the type of host cell used in the production of the protein, but any host cell can be used for the protein with the added sugar chain. Protein is also included. Further, the DNA polymerases (a) and (b) may be their salts.

DNAポリメラーゼ(a)のアミノ酸配列(配列番号2)のうち574〜791番目のアミノ酸からなる部分と、Taq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号4)のうち上記部分と対応する部分(配列番号4のうち574〜786番目のアミノ酸からなる部分)とのアライメント結果を図11に示す。   A portion consisting of amino acids 574 to 791 in the amino acid sequence of DNA polymerase (a) (SEQ ID NO: 2) and a portion corresponding to the above portion of the amino acid sequence of Taq DNA polymerase (SEQ ID NO: 4) (SEQ ID NO: 4) FIG. 11 shows the alignment results with the portion consisting of the 574th to 786th amino acids.

DNAポリメラーゼ(a)のアミノ酸配列とTaq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列との相違点は、Taq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号4)のうち、574〜786番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列を、高温土壌中に含まれる微生物由来のアミノ酸配列(配列番号2記載のアミノ酸配列のうち、574〜791番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列)で置換することにより生じたものである。なお、DNAポリメラーゼ(a)のアミノ酸配列(配列番号2)のうち792番目のアミノ酸(イソロイシン)とTaq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号4)のうち787番目のアミノ酸(ロイシン)との相違、及びDNAポリメラーゼ(a)のアミノ酸配列(配列番号2)のうち793番目のアミノ酸(ロイシン)とTaq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号4)のうち788番目のアミノ酸(バリン)との相違は、Taq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列を置換するにあたり制限酵素部位BglIIを導入した際に生じたものである(実施例参照)。   The difference between the amino acid sequence of DNA polymerase (a) and the amino acid sequence of Taq DNA polymerase is that the amino acid sequence consisting of amino acids 574 to 786 in the amino acid sequence of Taq DNA polymerase (SEQ ID NO: 4) is The amino acid sequence derived from the microorganism contained in the amino acid sequence (amino acid sequence consisting of amino acids 574 to 791 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2). The difference between the 792nd amino acid (isoleucine) in the amino acid sequence of DNA polymerase (a) (SEQ ID NO: 2) and the 787th amino acid (leucine) in the amino acid sequence of Taq DNA polymerase (SEQ ID NO: 4), and The difference between the 793rd amino acid (leucine) in the amino acid sequence of DNA polymerase (a) (SEQ ID NO: 2) and the 788th amino acid (valine) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 (SEQ ID NO: 4) is Taq DNA This occurred when the restriction enzyme site BglII was introduced to replace the amino acid sequence of the polymerase (see Examples).

DNAポリメラーゼ(a)又は(b)をコードするDNAは、その塩基配列に従って化学合成により得ることができる。DNAの化学合成は、市販のDNA合成機、例えば、チオホスファイト法を利用したDNA合成機(島津製作所社製)、フォスフォアミダイト法を利用したDNA合成機(パーキン・エルマー社製)を用いて行うことができる。   DNA encoding DNA polymerase (a) or (b) can be obtained by chemical synthesis according to its base sequence. For the chemical synthesis of DNA, a commercially available DNA synthesizer, for example, a DNA synthesizer using a thiophosphite method (manufactured by Shimadzu Corporation) or a DNA synthesizer using a phosphoramidite method (manufactured by Perkin Elmer) is used. Can be done.

また、DNAポリメラーゼ(a)又は(b)をコードするDNAは、Taq DNAポリメラーゼをコードするDNA(配列番号3)に、部位特異的変異誘発法等の公知の方法を用いて人為的に変異を導入することにより得ることができる。変異の導入は、例えば、変異導入用キット、例えば、Mutant-K(TAKARA社製)、Mutant-G(TAKARA社製)、TAKARA社のLA PCR in vitro Mutagenesis シリーズキットを用いて行うことができる。   In addition, DNA encoding DNA polymerase (a) or (b) is artificially mutated to DNA (SEQ ID NO: 3) encoding Taq DNA polymerase using a known method such as site-directed mutagenesis. It can be obtained by introduction. Mutation can be introduced, for example, using a mutation introduction kit such as Mutant-K (TAKARA), Mutant-G (TAKARA), or TAKARA LA PCR in vitro Mutagenesis series kit.

Taq DNAポリメラーゼをコードするDNAは、例えば、サーマス・アクアティカス(Thermus aquaticus)から抽出したmRNAを用いてcDNAライブラリーを作製し、配列番号3記載の塩基配列に基づいて合成したプローブを用いて、cDNAライブラリーから目的のDNAを含むクローンをスクリーニングすることにより得ることができる。   DNA encoding Taq DNA polymerase is prepared using a probe synthesized based on the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 3, for example, by preparing a cDNA library using mRNA extracted from Thermus aquaticus, It can be obtained by screening a clone containing the DNA of interest from a cDNA library.

DNAポリメラーゼ(a)又は(b)をコードするDNAは、オープンリーディングフレームとその3'末端に位置する終止コドンとを含む。また、DNAポリメラーゼ(a)又は(b)をコードするDNAは、オープンリーディングフレームの5'末端及び/又は3'末端に非翻訳領域(UTR)を含むことができる。   The DNA encoding DNA polymerase (a) or (b) contains an open reading frame and a stop codon located at its 3 ′ end. Further, the DNA encoding DNA polymerase (a) or (b) can contain an untranslated region (UTR) at the 5 ′ end and / or the 3 ′ end of the open reading frame.

DNAポリメラーゼ(a)をコードするDNAとしては、例えば、配列番号1記載の塩基配列からなるDNAを含むDNAが挙げられる。ここで、配列番号1記載の塩基配列のうち、オープンリーディングフレームは1〜2511番目、翻訳開始コドンは1〜3番目、終止コドンは2512〜2514番目の塩基からなる塩基配列に位置する。DNAポリメラーゼ(a)をコードするDNAの塩基配列は、DNAポリメラーゼ(a)をコードする限り特に限定されるものではなく、オープンリーディングフレームの塩基配列は、配列番号1記載の塩基配列のうち、1〜2511番目の塩基からなる塩基配列に限定されるものではない。   Examples of the DNA encoding the DNA polymerase (a) include DNA containing DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 1. Here, among the base sequence described in SEQ ID NO: 1, the open reading frame is located at the base sequence consisting of the 1st to 2511th bases, the translation start codon is the 1st to 3rd bases, and the stop codon is the base sequence consisting of the 2512st to 2514th bases. The base sequence of DNA encoding DNA polymerase (a) is not particularly limited as long as it encodes DNA polymerase (a), and the base sequence of the open reading frame is 1 in the base sequence described in SEQ ID NO: 1. It is not limited to the base sequence consisting of the ˜2511th base.

DNAポリメラーゼ(b)をコードするDNAとしては、例えば、配列番号1記載の塩基配列からなるDNAと相補的なDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを含むDNAが挙げられる。   Examples of the DNA encoding the DNA polymerase (b) include DNA containing DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA complementary to the DNA consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1.

「ストリンジェントな条件」としては、例えば、42℃、2×SSC及び0.1%SDSの条件、好ましくは65℃、0.1×SSC及び0.1%SDSの条件が挙げられる。   Examples of “stringent conditions” include conditions of 42 ° C., 2 × SSC and 0.1% SDS, preferably 65 ° C., 0.1 × SSC and 0.1% SDS.

配列番号1記載の塩基配列からなるDNAと相補的なDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAとしては、配列番号1記載の塩基配列からなるDNAと少なくとも88%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有するDNAが挙げられる。   The DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA complementary to the DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 1 is at least 88% or more, preferably 90% or higher, with the DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 1. More preferred is DNA having a homology of 95% or more.

DNAポリメラーゼ(a)及び(b)は、例えば、以下の工程に従って、それぞれをコードするDNAを宿主細胞中で発現させることにより製造することができる。
〔組換えベクター及び形質転換体の作製〕
組換えベクターを作製する際には、まず、目的とするタンパク質のコード領域を含む適当な長さのDNA断片を調製する。目的とするタンパク質のコード領域の塩基配列において、宿主細胞における発現に最適なコドンとなるように、塩基を置換してもよい。
The DNA polymerases (a) and (b) can be produced, for example, by expressing DNA encoding each in a host cell according to the following steps.
[Production of recombinant vector and transformant]
When preparing a recombinant vector, first, a DNA fragment of an appropriate length containing the coding region of the target protein is prepared. In the base sequence of the coding region of the target protein, the base may be substituted so as to be an optimal codon for expression in the host cell.

次いで、上記DNA断片を適当な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入して組換えベクターを作製する。上記DNA断片は、その機能が発揮されるようにベクターに組み込まれることが必要であり、ベクターは、プロモーターの他、エンハンサー等のシスエレメント、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー(例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子)、リボソーム結合配列(SD配列)等を含有することができる。   Next, the above DNA fragment is inserted downstream of the promoter of an appropriate expression vector to prepare a recombinant vector. The DNA fragment needs to be incorporated into a vector so that its function is exhibited. The vector is not only a promoter but also a cis element such as an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker (for example, dihydro A folate reductase gene, an ampicillin resistance gene, a neomycin resistance gene), a ribosome binding sequence (SD sequence), and the like.

目的とするタンパク質を生産し得る形質転換体は、組換えベクターを適当な宿主細胞に導入することにより得ることができる。
発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、ウイルスベクター等を使用することができる。プラスミドベクターとしては、例えば、大腸菌由来のプラスミド(例えば、pRSET、pBR322、pBR325、pUC118、pUC119、pUC18、pUC19)、枯草菌由来のプラスミド(例えば、pUB110、pTP5)、酵母由来のプラスミド(例えば、YEp13、YEp24、YCp50)を使用することができ、ファージベクターとしては、例えば、λファージ(例えば、Charon4A、Charon21A、EMBL3、EMBL4、λgt10、λgt11、λZAP)等を使用することができ、ウイルスベクターとしては、例えば、レトロウイルス、ワクシニアウイルス等の動物ウイルス、バキュロウイルス等の昆虫ウイルスを使用することができる。
A transformant capable of producing the target protein can be obtained by introducing a recombinant vector into an appropriate host cell.
The expression vector is not particularly limited as long as it can replicate autonomously in a host cell, and for example, a plasmid vector, a phage vector, a virus vector and the like can be used. Examples of plasmid vectors include plasmids derived from E. coli (eg, pRSET, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, pUC18, pUC19), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5), and plasmids derived from yeast (eg, YEp13 YEp24, YCp50) can be used, and as phage vectors, for example, λ phages (for example, Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, λgt10, λgt11, λZAP) and the like can be used. For example, animal viruses such as retroviruses and vaccinia viruses, and insect viruses such as baculoviruses can be used.

宿主細胞としては、目的とするタンパク質をコードするDNAを発現し得る限り、原核細胞、酵母、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞等のいずれを使用してもよい。また、動物個体、植物個体、カイコ虫体等を使用してもよい。   As a host cell, any of prokaryotic cells, yeast, animal cells, insect cells, plant cells and the like may be used as long as the DNA encoding the target protein can be expressed. Moreover, you may use an animal individual, a plant individual, a silkworm body, etc.

細菌を宿主細胞とする場合、例えば、エッシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等のエシェリヒア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属、リゾビウム・メリロティ(Rhizobium meliloti)等のリゾビウム属に属する細菌を宿主細胞として使用することができる。具体的には、Escherichia coli BL21、Escherichia coli XL1-Blue、Escherichia coli XL2-Blue、Escherichia coli DH1、Escherichia coli K12、Escherichia coli JM109、Escherichia coli HB101等の大腸菌、Bacillus subtilis MI 114、Bacillus subtilis 207-21等の枯草菌を宿主細胞として使用することができる。この場合のプロモーターは、大腸菌等の細菌中で発現できるものであれば特に限定されず、例えば、trpプロモーター、lacプロモーター、PLプロモーター、PRプロモーター等の大腸菌やファージ等に由来するプロモーターを使用することができる。また、tacプロモーター、lacT7プロモーター、let Iプロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーターも使用することができる。 When a bacterium is used as a host cell, for example, Escherichia such as Escherichia coli, Bacillus subtilis such as Bacillus subtilis, Pseudomonas putida such as Pseudomonas putida, Rhizobium meriroti ( Rhizobium meliloti) and other bacteria belonging to the genus Rhizobium can be used as host cells. Specifically, Escherichia coli BL21, Escherichia coli XL1-Blue, Escherichia coli XL2-Blue, Escherichia coli DH1, Escherichia coli K12, Escherichia coli JM109, Escherichia coli HB101, etc., Bacillus subtilis MI 114, Bacillus subtilis 207-21 Bacillus subtilis such as can be used as a host cell. The promoter of the case is not particularly limited as long as it can be expressed in bacteria such as Escherichia coli, for example, using a promoter derived from the trp promoter, lac promoter, P L promoter, P R promoter of Escherichia coli or phage, etc. can do. In addition, artificially designed and modified promoters such as tac promoter, lacT7 promoter, and let I promoter can also be used.

細菌への組換えベクターの導入方法としては、細菌にDNAを導入し得る方法であれば特に限定されず、例えば、カルシウムイオンを用いる方法、エレクトロポレーション法等を使用することができる。   The method for introducing a recombinant vector into bacteria is not particularly limited as long as it is a method capable of introducing DNA into bacteria. For example, a method using calcium ions, an electroporation method, or the like can be used.

酵母を宿主細胞とする場合、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomycescerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、ピヒア・パストリス(Pichia pastoris)等を宿主細胞として使用することができる。この場合のプロモーターは、酵母中で発現できるものであれば特に限定されず、例えば、gal1プロモーター、gal10プロモーター、ヒートショックタンパク質プロモーター、MFα1プロモーター、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、AOX1プロモーター等を使用することができる。   When yeast is used as a host cell, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pichia pastoris, and the like can be used as host cells. The promoter in this case is not particularly limited as long as it can be expressed in yeast. For example, gal1 promoter, gal10 promoter, heat shock protein promoter, MFα1 promoter, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, AOX1 promoter Etc. can be used.

酵母への組換えベクターの導入方法は、酵母にDNAを導入し得る方法であれば特に限定されず、例えば、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法等を使用することができる。   The method for introducing a recombinant vector into yeast is not particularly limited as long as it is a method capable of introducing DNA into yeast. For example, an electroporation method, a spheroplast method, a lithium acetate method, or the like can be used.

動物細胞を宿主細胞とする場合、サル細胞COS-7、Vero、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、マウスL細胞、ラットGH3、ヒトFL細胞等を宿主細胞として使用することができる。この場合のプロモーターは、動物細胞中で発現できるものであれば特に限定されず、例えば、SRαプロモーター、SV40プロモーター、LTR(Long Terminal Repeat)プロモーター、CMVプロモーター、ヒトサイトメガロウイルスの初期遺伝子プロモーター等を使用することができる。   When animal cells are used as host cells, monkey cells COS-7, Vero, Chinese hamster ovary cells (CHO cells), mouse L cells, rat GH3, human FL cells, and the like can be used as host cells. The promoter in this case is not particularly limited as long as it can be expressed in animal cells. For example, SRα promoter, SV40 promoter, LTR (Long Terminal Repeat) promoter, CMV promoter, human cytomegalovirus early gene promoter, etc. Can be used.

動物細胞への組換えベクターの導入方法は、動物細胞にDNAを導入し得る方法であれば特に限定されず、例えば、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等を使用することができる。   The method for introducing the recombinant vector into the animal cell is not particularly limited as long as it can introduce DNA into the animal cell. For example, an electroporation method, a calcium phosphate method, a lipofection method, or the like can be used.

昆虫細胞を宿主とする場合には、Spodoptera frugiperdaの卵巣細胞、Trichoplusia niの卵巣細胞、カイコ卵巣由来の培養細胞等を宿主細胞として使用することができる。Spodoptera frugiperdaの卵巣細胞としてはSf9、Sf21等、Trichoplusia niの卵巣細胞としてはHigh 5、BTI-TN-5B1-4(インビトロジェン社製)等、カイコ卵巣由来の培養細胞としてはBombyx mori N4等を使用することができる。
昆虫細胞への組換えベクターの導入方法は、昆虫細胞にDNAを導入し得る限り特に限定されず、例えば、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、エレクトロポレーション法等を使用することができる。
When insect cells are used as hosts, Spodoptera frugiperda ovary cells, Trichoplusia ni ovary cells, cultured cells derived from silkworm ovary, etc. can be used as host cells. Spodoptera frugiperda ovarian cells such as Sf9 and Sf21, Trichoplusia ni ovarian cells such as High 5, BTI-TN-5B1-4 (manufactured by Invitrogen), and silkworm ovary-derived cultured cells such as Bombyx mori N4 can do.
The method for introducing a recombinant vector into insect cells is not particularly limited as long as DNA can be introduced into insect cells, and for example, calcium phosphate method, lipofection method, electroporation method and the like can be used.

〔形質転換体の培養〕
目的とするタンパク質をコードするDNAを組み込んだ組換えベクターを導入した形質転換体を培養する。形質転換体の培養は、宿主細胞の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。
[Culture of transformants]
A transformant into which a recombinant vector incorporating a DNA encoding the target protein has been introduced is cultured. The transformant can be cultured according to a usual method used for culturing host cells.

大腸菌、酵母等の微生物を宿主細胞として得られた形質転換体を培養する培地としては、該微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地であれば天然培地及び合成培地のいずれを使用してもよい。   As a medium for cultivating transformants obtained by using microorganisms such as E. coli and yeast as host cells, the medium contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganisms, so that transformants can be cultured efficiently. As long as it is a medium that can be used, any of natural and synthetic media may be used.

炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類を使用することができる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物等を使用することができる。無機塩としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を使用することができる。   As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol can be used. As the nitrogen source, use ammonium salt of inorganic acid or organic acid such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium phosphate, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, etc. Can do. As the inorganic salt, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like can be used.

大腸菌、酵母等の微生物を宿主細胞として得られた形質転換体の培養は、例えば、振盪培養又は通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は通常25〜37℃、培養時間は通常12〜48時間であり、培養期間中はpHを通常6〜8に保持する。pHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア等を用いて行うことができる。培養の際、必要に応じてアンピシリン、テトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。   Culture of transformants obtained using microorganisms such as Escherichia coli and yeast as host cells can be performed under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture. The culture temperature is usually 25 to 37 ° C., the culture time is usually 12 to 48 hours, and the pH is usually maintained at 6 to 8 during the culture period. The pH can be adjusted using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like. When culturing, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary.

プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。   When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside is used when cultivating a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indole acrylic is used when a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter is cultured. An acid or the like may be added to the medium.

動物細胞を宿主細胞として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般に使用されているRPMI1640培地、EagleのMEM培地、DMEM培地、Ham F12培地、Ham F12K培地又はこれら培地に牛胎児血清等を添加した培地等を使用することができる。形質転換体の培養は、通常、5%CO存在下、37℃で3〜10日間行う。培養の際、必要に応じてカナマイシン、ペニシリン、ストレプトマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。 As a medium for culturing a transformant obtained by using animal cells as host cells, generally used RPMI1640 medium, Eagle's MEM medium, DMEM medium, Ham F12 medium, Ham F12K medium, fetal bovine serum, etc. Can be used. The transformant is usually cultured at 37 ° C. for 3 to 10 days in the presence of 5% CO 2 . When culturing, antibiotics such as kanamycin, penicillin, streptomycin and the like may be added to the medium as necessary.

昆虫細胞を宿主細胞として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般に使用されているTNM-FH培地(ファーミンジェン社製)、Sf-900 II SFM培地(Gibco BRL社製)、ExCell400、ExCell405(JRHバイオサイエンシーズ社製)等を使用することができる。形質転換体の培養は、通常、27℃で3〜10日間行う。培養の際、必要に応じてゲンタマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。   As a medium for culturing a transformant obtained by using insect cells as host cells, commonly used TNM-FH medium (Pharmingen), Sf-900 II SFM medium (Gibco BRL), ExCell400 ExCell405 (manufactured by JRH Biosciences) or the like can be used. The transformant is usually cultured at 27 ° C. for 3 to 10 days. When culturing, an antibiotic such as gentamicin may be added to the medium as necessary.

目的とするタンパク質は、分泌タンパク質又は融合タンパク質として発現させてもよい。融合させるタンパク質としては、例えば、β−ガラクトシダーゼ、プロテインA、プロテインAのIgG結合領域、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ、ポリ(Arg)、ポリ(Glu)、プロテインG、マルトース結合タンパク質、グルタチオンS-トランスフェラーゼ、ポリヒスチジン鎖(His-tag)、Sペプチド、DNA結合タンパク質ドメイン、Tac抗原、チオレドキシン、グリーン・フルオレッセント・プロテイン等を使用することができる。   The protein of interest may be expressed as a secreted protein or a fusion protein. Examples of proteins to be fused include β-galactosidase, protein A, IgG binding region of protein A, chloramphenicol acetyltransferase, poly (Arg), poly (Glu), protein G, maltose binding protein, glutathione S- A transferase, a polyhistidine chain (His-tag), an S peptide, a DNA-binding protein domain, a Tac antigen, thioredoxin, green fluorescent protein, and the like can be used.

〔タンパク質の単離・精製〕
形質転換体の培養物より目的とするタンパク質を採取することにより、目的とするタンパク質が得られる。ここで、「培養物」には、培養上清、培養細胞、培養菌体、細胞又は菌体の破砕物のいずれもが含まれる。
[Isolation and purification of protein]
The target protein is obtained by collecting the target protein from the culture of the transformant. Here, the “culture” includes any of culture supernatant, cultured cells, cultured cells, cells or disrupted cells.

目的とするタンパク質が形質転換体の細胞内に蓄積される場合には、培養物を遠心分離することにより、培養物中の細胞を集め、該細胞を洗浄した後に細胞を破砕して、目的とするタンパク質を抽出する。目的とするタンパク質が形質転換体の細胞外に分泌される場合には、培養上清をそのまま使用するか、遠心分離等により培養上清から細胞又は菌体を除去する。   If the target protein accumulates in the cells of the transformant, the culture is centrifuged to collect the cells in the culture, wash the cells, disrupt the cells, Extract the protein to be used. When the target protein is secreted outside the transformant, the culture supernatant is used as it is, or cells or cells are removed from the culture supernatant by centrifugation or the like.

得られたタンパク質は、溶媒抽出法、硫安等による塩析法脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロース、イオン交換クロマトグラフィー法、疎水性クロマトグラフィー法、ゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法等により精製することができる。   The obtained protein was extracted using a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, a precipitation method using an organic solvent, diethylaminoethyl (DEAE) -sepharose, an ion exchange chromatography method, a hydrophobic chromatography method, a gel filtration method, It can be purified by affinity chromatography or the like.

DNAポリメラーゼ(a)及び(b)は、そのアミノ酸配列に基づいて、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法によって製造することもできる。この際、市販のペプチド合成機を使用することができる。   DNA polymerases (a) and (b) can be produced by chemical synthesis methods such as Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) and tBoc method (t-butyloxycarbonyl method) based on the amino acid sequence. it can. At this time, a commercially available peptide synthesizer can be used.

DNAポリメラーゼ(a)及び(b)は、PCRを行う際に有用であり、PCR用キットの構成要素として使用することができる。PCR用キットは、DNAポリメラーゼ(a)又は(b)以外に、PCRを行うために必要な試薬、容器、装置等を含むことができる。   DNA polymerases (a) and (b) are useful when performing PCR and can be used as components of PCR kits. In addition to DNA polymerase (a) or (b), the PCR kit can contain reagents, containers, devices and the like necessary for performing PCR.

〔実施例1〕高温環境土壌に含まれる微生物に由来するゲノムDNAの獲得
(1)高温環境土壌の採取
DNAポリメラーゼを有効に利用するためには、PCR等に使用できるような耐熱性を有することが重要であると考えられる。そして、耐熱性酵素を得るためには、高温環境から試料を取得することが最も効率的である。そこで、高温環境として性質(pH)の異なる温泉地帯を選択した。一つは強酸性を示す九州鹿児島霧島温泉地域で、もう一つは中性に近いpHを示す宮城県鬼首温泉地域及び秋田県大噴湯温泉地域である。
[Example 1] Acquisition of genomic DNA derived from microorganisms contained in high-temperature environmental soil (1) Collection of high-temperature environmental soil In order to effectively use DNA polymerase, it must have heat resistance that can be used for PCR and the like. Is considered important. In order to obtain a thermostable enzyme, it is most efficient to obtain a sample from a high temperature environment. Therefore, hot spring zones with different properties (pH) were selected as the high temperature environment. One is the Kyushu Kagoshima Kirishima hot spring area which shows strong acidity, and the other is the Miyagi prefecture Onikobe hot spring area and Akita prefecture Daifoyu hot spring area which show a pH close to neutrality.

温泉地域内の特定の領域には、マッドポット(泥が煮立っているような穴)が天然の状態(人手の入らない状態)で幾つも存在している。これらの地点から、採取地点ごとに、温度、pH等のデータとともに採取試料の色、水分量等の状態を映像等により記録した。各地点からは、十分量のDNAが回収できるように、100g程度の土壌、泥又は堆積物を採取した。   There are a number of mud pots (holes in which mud is simmered) in a natural state (a state where human hands cannot enter) in a specific area within the hot spring area. From these points, the color, moisture content, and other conditions of the sample collected along with data such as temperature and pH were recorded for each sampling point by video. About 100 g of soil, mud or sediment was collected from each point so that a sufficient amount of DNA could be recovered.

(2)高温環境土壌からのゲノムDNAの抽出
採取された土壌1gを滅菌したエッペンドルフチューブに分取した後、土壌に含まれる微生物に由来するゲノムDNAを抽出した。土壌からのゲノムDNAの抽出は、土壌からのDNA抽出キットであるUltra CleanTM Soil DNA Purification kit(MO Bio社製,カタログNo.12800-50,フナコシカタログNo.LM128000)を用いて行った。操作は本キットに添付されている操作手順書に従った。
実際に抽出したDNA溶液の1/50量である2μLを分取し、18μLのTAE緩衝液(0.04M Tris,0.02M 酢酸,0.001M EDTA(pH8.0))及び2μLの電気泳動用濃縮染色液(0.25%ブロモフェノールブルー,0.25%キシレンシアノール,30%グリセロール)を加え、0.8%アガロースゲル電気泳動で確認した。
(2) Extraction of genomic DNA from high-temperature environmental soil After 1 g of collected soil was dispensed into a sterilized Eppendorf tube, genomic DNA derived from microorganisms contained in the soil was extracted. Extraction of genomic DNA from soil was performed using an Ultra Clean Soil DNA Purification kit (manufactured by MO Bio, catalog No. 12800-50, Funakoshi catalog No. LM128000), which is a DNA extraction kit from soil. The operation followed the operation procedure attached to this kit.
2 μL, which is 1/50 of the actually extracted DNA solution, is collected, 18 μL of TAE buffer (0.04 M Tris, 0.02 M acetic acid, 0.001 M EDTA (pH 8.0)) and 2 μL of electrophoresis Concentrated staining solution (0.25% bromophenol blue, 0.25% xylene cyanol, 30% glycerol) was added and confirmed by 0.8% agarose gel electrophoresis.

その結果、図1に示すように、量の多少は有るが、幾つかの地点からは10キロ塩基対以上の長さのゲノムDNAが回収されていることが確認できた。なお、図1中、「M」は分子量マーカーを表し、レーン1〜38は異なる地点に関する結果を表す。この結果から、高温環境土壌中には、十分量のゲノムDNAを抽出できる量の微生物が存在することが確認できた。   As a result, as shown in FIG. 1, it was confirmed that genomic DNA having a length of 10 kilobase pairs or more was recovered from several points although the amount was somewhat. In FIG. 1, “M” represents a molecular weight marker, and lanes 1 to 38 represent results regarding different points. From this result, it was confirmed that there was a sufficient amount of microorganisms capable of extracting a sufficient amount of genomic DNA in the high-temperature environment soil.

〔実施例2〕ファミリーA型DNAポリメラーゼ特異的プライマーを用いたPCR
(1)ファミリーA型DNAポリメラーゼ特異的プライマーの設計
複数の微生物(Bacillus subtilis、Bacillus caldotenax、Thermus aquaticus、Themus thermophilus、Escherichia coli)に由来するファミリーA型DNAポリメラーゼのアミノ酸配列のアライメントに従い、結果を図2及び図3に示す。なお、図3は図2の続きである。
[Example 2] PCR using primers specific to family A DNA polymerase
(1) Design of family A type DNA polymerase-specific primers The results are shown in accordance with the alignment of amino acid sequences of family A type DNA polymerases derived from multiple microorganisms (Bacillus subtilis, Bacillus caldotenax, Thermus aquaticus, Themus thermophilus, Escherichia coli). 2 and FIG. 3 is a continuation of FIG.

図2及び図3中、四角で囲んだ2つの領域(DPNLQNIP及びQVHDELX(XはI、V又はLを表す))は、複数の微生物間で相同性が高いアミノ酸配列である。このアミノ酸配列は、その他の微生物が有するファミリーA型DNAポリメラーゼにおいても保存されていると推測される。   In FIG. 2 and FIG. 3, the two regions surrounded by a square (DPNLQNIP and QVHDELX (X represents I, V or L)) are amino acid sequences having high homology among a plurality of microorganisms. This amino acid sequence is presumed to be conserved in the family A type DNA polymerase possessed by other microorganisms.

そこで、上記アミノ酸配列に基づいて、表1に示す2種類(5'プライマー(配列番号5)及び3'プライマー(配列番号6))の縮重プライマーを設計した(Takashi Uemori, Yoshizumi Ishino, Kayo Fujita, Kiyozo Asada and Ikunoshin Kato “Cloning of the DNA Polymerase Gene of Bacillus caldotenax and Characterization of the Gene Product” (1993) J. Biocem., 113, 401-410.)。   Therefore, based on the amino acid sequence, two types of degenerate primers (Takashi Uemori, Yoshizumi Ishino, Kayo Fujita) shown in Table 1 (5 ′ primer (SEQ ID NO: 5) and 3 ′ primer (SEQ ID NO: 6)) were designed. , Kiyozo Asada and Ikunoshin Kato “Cloning of the DNA Polymerase Gene of Bacillus caldotenax and Characterization of the Gene Product” (1993) J. Biocem., 113, 401-410.).

なお、「y」はt又はcを、「s」はc又はgを、「k」はg又はtを、「r」はa又はgを、「h」はa又はt又はcを、「n」はa又はg又はc又はtを表す。   "Y" is t or c, "s" is c or g, "k" is g or t, "r" is a or g, "h" is a or t or c, “n” represents a or g or c or t.

(2)ファミリーA型DNAポリメラーゼ特異的プライマーを用いたPCR
10種類の微生物(Bacillus caldotenax,Bacillus caldolyticus,Escherichia coli,Bacillus subtilis,Lactobacillus bulgaricus,Lactobacillus homohiochii,Lactobacillus heterohiochii,Thermus aquaticus,Themus thermophilus,Sulfolobus solfataricus)から抽出したゲノムDNA 0.5ngの存在下、上記縮重プライマー100pmolを用いて、50μLの10mM Tris−HCl(pH8.3)、50mM KCl、15mM MgCl、200μM dNTP及び5ユニット TAKARA Ex Taqポリメラーゼ(タカラバイオ社製)を含む溶液中でPCRを行った。PCRは、94℃で30秒間、55℃で1分間、72℃で2分間からなる温度サイクルを30サイクル行った。
(2) PCR using family A type DNA polymerase specific primers
Genomic DNA extracted from 10 kinds of microorganisms (Bacillus caldotenax, Bacillus caldolyticus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus homohiochii, Lactobacillus heterohiochii, Thermus aquaticus, Themus thermophilus, Sulfolobus solfataricus) PCR was performed in a solution containing 50 μL of 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 15 mM MgCl 2 , 200 μM dNTP and 5 units TAKARA Ex Taq polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.) using 100 pmol of the primer. In PCR, 30 temperature cycles comprising 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 2 minutes were performed.

その結果、図4に示すように、10種全ての微生物において、ファミリーA型DNAポリメラーゼに由来すると推定されるPCR増幅断片が得られた。なお、図4中、「M」は分子量マーカーを表し、レーン2はBacillus caldotenax、レーン3はBacillus caldolyticus、レーン4はEscherichia coli、レーン5はBacillus subtilis、レーン6はLactobacillus bulgaricus、レーン7はLactobacillus homohiochii、レーン8はLactobacillus heterohiochii、レーン9はThermus aquaticus、レーン10はThemus thermophilus、レーン11はSulfolobus solfataricusに関する結果である。   As a result, as shown in FIG. 4, PCR amplified fragments presumed to be derived from family A type DNA polymerase were obtained in all 10 types of microorganisms. In FIG. 4, “M” represents a molecular weight marker, lane 2 is Bacillus caldotenax, lane 3 is Bacillus caldolyticus, lane 4 is Escherichia coli, lane 5 is Bacillus subtilis, lane 6 is Lactobacillus bulgaricus, lane 7 is Lactobacillus homohiochii. Lane 8 is a result of Lactobacillus heterohiochii, Lane 9 is a Thermus aquaticus, Lane 10 is a Themus thermophilus, and Lane 11 is a result of Sulfolobus solfataricus.

この結果から、上記縮重プライマーは、任意の微生物に由来するファミリーA型DNAポリメラーゼ遺伝子に対するプライマーとして使用できることが明らかになった。   From this result, it was revealed that the degenerate primer can be used as a primer for a family A DNA polymerase gene derived from any microorganism.

次に、霧島温泉地域、鬼首温泉地域等の高温環境土壌より回収されたゲノムDNAの全回収量の1/50(1μL)の存在下、上記縮重プライマー100pmolを用いて、50μLの10mM Tris−HCl(pH8.3)、50mM KCl、15mM MgCl、200μM dNTP及び5ユニット TAKARA EX Taqポリメラーゼ(タカラバイオ社製)を含む溶液中でPCRを行った。PCRは、94℃で30秒間、55℃で1分間、72℃で2分間の温度サイクルを30サイクル行った。 Next, in the presence of 1/50 (1 μL) of the total recovery amount of genomic DNA recovered from high-temperature environmental soil such as the Kirishima hot spring area and Onikobe hot spring area, 50 μL of 10 mM Tris- PCR was performed in a solution containing HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 15 mM MgCl 2 , 200 μM dNTP and 5 units TAKARA EX Taq polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.). In PCR, 30 cycles of a temperature cycle of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 2 minutes were performed.

その結果、図5に示すように、幾つかの地点から回収したゲノムDNAを鋳型とした場合、ファミリーA型DNAポリメラーゼに由来すると推定されるDNA断片が増幅された。DNA断片の長さが予測とほぼ一致していた場合に、DNA断片がファミリーA型DNAポリメラーゼに由来するDNA断片であると推定した。なお、図5中、「M」は分子量マーカーを表し、レーン1〜29は異なる地点に関する結果を表す。   As a result, as shown in FIG. 5, when genomic DNA collected from several points was used as a template, a DNA fragment presumed to be derived from the family A type DNA polymerase was amplified. When the length of the DNA fragment almost coincided with the prediction, the DNA fragment was presumed to be a DNA fragment derived from a family A type DNA polymerase. In FIG. 5, “M” represents a molecular weight marker, and lanes 1 to 29 represent results regarding different points.

(3)増幅断片のクローニング
PCR終了後の反応液に等量の10mM Tris−HCl(pH7.5)及び1mM EDTA溶液を加えた後、水溶液と等量の水飽和フェノール/クロロフォルム液を加えてよく攪拌し、70℃で10分間加温した後、10,000rpmで5分間遠心し、上層水溶液画分を注意して分取した。分取した水溶液画分を、Microcon100(ミリポア社製)に加え、2500rpmで15分間遠心した。再度、10mM Tris−HCl(pH7.5)及び1mM EDTA溶液を200μL加え、2,500rpmで15分間遠心した。以上の操作により、未反応プライマー、ヌクレオチド、塩等を除去した。
(3) Cloning of amplified fragments After adding equal amounts of 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) and 1 mM EDTA solution to the reaction solution after completion of PCR, an equal amount of water-saturated phenol / chloroform solution may be added to the aqueous solution. The mixture was stirred and heated at 70 ° C. for 10 minutes, then centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes, and the upper aqueous solution fraction was carefully collected. The collected aqueous solution fraction was added to Microcon 100 (Millipore) and centrifuged at 2500 rpm for 15 minutes. Again, 200 μL of 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) and 1 mM EDTA solution was added and centrifuged at 2500 rpm for 15 minutes. By the above operation, unreacted primers, nucleotides, salts and the like were removed.

PCR増幅断片 約0.05μgと、10mM Tris−HCl(pH7.5)及び1mM EDTA溶液に溶解したpGEM T−ベクター(Promega社製) 0.1μgと、10mM Tris−HCl(pH7.5)/1mM EDTA溶液8μLとを混合した後、ライゲーションキット・バージョン2(タカラバイオ社製)10μLを加えて16℃で30分間保温することにより、PCR増幅断片をプラスミドDNAにライゲートさせた。PCR増幅断片がライゲートされたプラスミドDNA 1μLを、氷中で溶解したカルシウム処理済大腸菌DH10B 50μLに加え、氷上で20分間静置し、42℃で2分間加温した後、950μLの液体LB培地(1Lあたり10gトリプトン、5g酵母抽出液、5g塩化ナトリウム及び1gグルコースを含む)を加え、37℃で60分間震盪培養した。震盪培養終了後の培養物150μLを、100μg/mL アンピシリンを含むLB寒天培地上に植菌し、一晩37℃で培養を行った。   About 0.05 μg of PCR amplified fragment, 0.1 μg of pGEM T-vector (Promega) dissolved in 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) and 1 mM EDTA solution, and 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) / 1 mM After mixing with 8 μL of EDTA solution, 10 μL of Ligation Kit Version 2 (Takara Bio Inc.) was added and incubated at 16 ° C. for 30 minutes to ligate the PCR amplified fragment to plasmid DNA. 1 μL of plasmid DNA ligated with the PCR amplified fragment was added to 50 μL of calcium-treated E. coli DH10B dissolved in ice, allowed to stand on ice for 20 minutes, heated at 42 ° C. for 2 minutes, and then 950 μL of liquid LB medium ( 10 g tryptone per liter, 5 g yeast extract, 5 g sodium chloride and 1 g glucose) was added, followed by shaking culture at 37 ° C. for 60 minutes. 150 μL of the culture after shaking culture was inoculated on an LB agar medium containing 100 μg / mL ampicillin and cultured overnight at 37 ° C.

(4)PCR増幅断片の塩基配列の解読
寒天培地上に増幅した大腸菌のコロニーを100μg/mL アンピシリン約2mLを含むLB培地に植菌し、一晩37℃で震盪培養した。増殖した菌体を10,000rpmで10分間の遠心で集菌し、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製,カタログNo.27104)を用いてプラスミドDNAを回収した。回収されたプラスミドDNAを鋳型とし、塩基配列解読用プライマー(M13プライマー M4及びTプロモータープライマー)を用いてPCRを行った。PCRには、ダイターミネーターサイクルシーケンシングキット(ABI社製)を使用し、塩基配列の解読には、ABI社製3700自動塩基配列検出装置を使用した。
(4) Decoding the base sequence of PCR amplified fragment The colonies of E. coli amplified on an agar medium were inoculated into an LB medium containing about 2 mL of 100 μg / mL ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. with shaking. The grown cells were collected by centrifugation at 10,000 rpm for 10 minutes, and the plasmid DNA was recovered using QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by QIAGEN, catalog No. 27104). PCR was performed using the collected plasmid DNA as a template and primers for base sequence decoding (M13 primer M4 and T promoter primer). For PCR, a dye terminator cycle sequencing kit (manufactured by ABI) was used, and for decoding of the base sequence, an ABI 3700 automatic base sequence detector was used.

(5)PCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列の確定
決定されたPCR増幅断片の塩基配列は機械的な誤差を含む場合があるので、塩基配列を人手によって修正して機械的な誤差を除いた後、塩基配列にコードされるアミノ酸配列を決定した。公共のタンパク質データベースを使用して相同性検索を行い、PCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列と、既知のファミリーA型DNAポリメラーゼ(Thermus aquaticus由来のDNAポリメラーゼ(Taq DNAポリメラーゼ))のアミノ酸配列と比較を行った。
(5) Determination of the amino acid sequence encoded by the PCR amplified fragment Since the determined base sequence of the PCR amplified fragment may contain a mechanical error, the base sequence was manually corrected to eliminate the mechanical error. Thereafter, the amino acid sequence encoded by the base sequence was determined. Homology search using public protein database, comparing amino acid sequence encoded by PCR amplified fragment with amino acid sequence of known family A type DNA polymerase (Thermus aquaticus-derived DNA polymerase (Taq DNA polymerase)) Went.

その結果、図6に示すように、PCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列には、ファミリーA型DNAポリメラーゼの機能ドメインのアミノ酸配列が含まれていることが確認された。   As a result, as shown in FIG. 6, it was confirmed that the amino acid sequence encoded by the PCR amplified fragment includes the amino acid sequence of the functional domain of the family A type DNA polymerase.

なお、図6中、「Taq」はTaqDNAポリメラーゼのアミノ酸配列を表し、「No.1」、「No.2」及び「No.3」は、異なる地点から回収されたゲノムDNAを鋳型として得られたPCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列を表し、それぞれTaqDNAポリメラーゼのアミノ酸配列と90%、57%及び52%の相同性を示す。また、「No.1」、「No.2」及び「No.3」に関するアミノ酸配列は、TaqDNAポリメラーゼと異なるアミノ酸配列のみを示す。   In FIG. 6, “Taq” represents the amino acid sequence of Taq DNA polymerase, and “No. 1”, “No. 2” and “No. 3” were obtained using genomic DNA recovered from different points as templates. The amino acid sequences encoded by the PCR amplified fragments represent 90%, 57% and 52% homology with the amino acid sequence of Taq DNA polymerase, respectively. In addition, the amino acid sequences relating to “No. 1”, “No. 2”, and “No. 3” show only amino acid sequences that differ from Taq DNA polymerase.

また、表2に示すように、異なる地点(a〜g)から回収されたゲノムDNAを鋳型として得られたPCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列は、それぞれ異なる微生物に由来するファミリーA型DNAポリメラーゼのアミノ酸配列と相同性を示したことから、数多くの未知ファミリーA型DNAポリメラーゼが高温環境中に存在することが確認できた。   In addition, as shown in Table 2, the amino acid sequences encoded by PCR amplified fragments obtained using genomic DNA recovered from different points (a to g) as templates are family A type DNA polymerases derived from different microorganisms, respectively. It was confirmed that a number of unknown family A-type DNA polymerases exist in a high-temperature environment.

〔実施例3〕改変DNAポリメラーゼをコードするDNAを有するプラスミドの構築
(1)制限酵素部位を導入するためのプライマーの設計
実施例2で得られたPCR増幅断片は、DNAポリメラーゼ活性の中心を担う領域をカバーするものであるから、Taq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号4)のうち、PCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列と相同性を示す領域が、PCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列で置換された改変DNAポリメラーゼは、Taq DNAポリメラーゼとは異なるDNAポリメラーゼ活性を示すと考えられ、向上したDNAポリメラーゼ活性を示す可能性がある。また、改変DNAポリメラーゼの機能は、高温土壌中に存在する未知ファミリーA型DNAポリメラーゼの機能を反映していると考えられる。
[Example 3] Construction of plasmid having DNA encoding modified DNA polymerase (1) Design of primer for introducing restriction enzyme site PCR amplified fragment obtained in Example 2 bears the center of DNA polymerase activity Since the region covers the region, among the amino acid sequence of Taq DNA polymerase (SEQ ID NO: 4), the region showing homology with the amino acid sequence encoded by the PCR amplified fragment is the amino acid sequence encoded by the PCR amplified fragment. The substituted modified DNA polymerase is believed to exhibit DNA polymerase activity that is different from Taq DNA polymerase and may exhibit improved DNA polymerase activity. In addition, the function of the modified DNA polymerase is considered to reflect the function of an unknown family A type DNA polymerase present in high-temperature soil.

そこで、Taq DNAポリメラーゼをコードするDNA(配列番号3)のうち、PCR増幅断片で置換される領域の外側に制限酵素部位(BlpI部位及びBglII部位)を導入するために、表3に示す2種類のプライマーA(配列番号7)及びプライマーB(配列番号8)を設計した。プライマーAは、Taq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列に影響することなく、新たな制限酵素部位としてBlpI認識配列を導入できるように設計されている。プライマーBは、新たな制限酵素部位としてBglII認識配列を導入できるように設計されているが、プライマーBによりBglII認識配列が導入されると、Taq DNAポリメラーゼの787番目のアミノ酸残基Leuはそれと類似した性質のアミノ酸残基Ileに、788番目のアミノ酸残基Valはそれと類似した性質のアミノ酸残基Leuに置換される。   Therefore, in order to introduce restriction enzyme sites (BlpI site and BglII site) outside the region to be replaced with the PCR amplified fragment of DNA encoding Taq DNA polymerase (SEQ ID NO: 3), two types shown in Table 3 are used. Primer A (SEQ ID NO: 7) and Primer B (SEQ ID NO: 8) were designed. Primer A is designed so that a BlpI recognition sequence can be introduced as a new restriction enzyme site without affecting the amino acid sequence of Taq DNA polymerase. Primer B is designed so that a BglII recognition sequence can be introduced as a new restriction enzyme site. When BglII recognition sequence is introduced by primer B, the amino acid residue Leu at the 787th position of Taq DNA polymerase is similar to that. The 788th amino acid residue Val is substituted with the amino acid residue Leu having similar properties to the amino acid residue Ile having the same properties.

一方、PCR増幅断片の外側に制限酵素部位(BlpI部位及びBglII部位)を導入するために、表3に示す2種類のプライマーC(配列番号9)及びプライマーD(配列番号10)を設計した。プライマーCは、Taq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列に影響することなく、新たな制限酵素部位としてBlpI認識配列を導入できるように設計されている。新たな制限酵素部位としてBglII認識配列を導入できるように設計されているが、プライマーDによりBglII認識配列が導入されると、Taq DNAポリメラーゼの787番目のアミノ酸残基Leuはそれと類似した性質のアミノ酸残基Ileに、788番目のアミノ酸残基Valはそれと類似した性質のアミノ酸残基Leuに置換される。   On the other hand, in order to introduce restriction enzyme sites (BlpI site and BglII site) outside the PCR amplified fragment, two types of primer C (SEQ ID NO: 9) and primer D (SEQ ID NO: 10) shown in Table 3 were designed. Primer C is designed so that a BlpI recognition sequence can be introduced as a new restriction enzyme site without affecting the amino acid sequence of Taq DNA polymerase. Although it is designed so that a BglII recognition sequence can be introduced as a new restriction enzyme site, when the BglII recognition sequence is introduced by the primer D, the amino acid residue Leu at the 787th position of Taq DNA polymerase is an amino acid having similar properties. In residue Ile, the 788th amino acid residue Val is replaced with an amino acid residue Leu having similar properties.


なお、表3中、一重下線部分は新たに導入されるBlpI部位を表し、二重下線部分は新たに導入されるBglII部位を表す。   In Table 3, the single underlined portion represents a newly introduced BlpI site, and the double underlined portion represents a newly introduced BglII site.

(2)制限酵素部位導入プライマーを用いたPCR
Taq DNAポリメラーゼをコードするDNA(配列番号3)をプラスミドベクターpTV1N(タカラバイオ社)にクローニングした。(Ishino Y, Ueno T, Miyagi M, Uemori T, Imamura M, Tsunasawa S, Kato I.“Overproduction of Thermus aquaticus DNA polymerase and its structural analysis by ion-spray mass spectrometry” (1994) J Biochem (Tokyo), 116(5), 1019-24に掲載の文献を参照した)。10ngの存在下、プライマーA及びB 2pmolを用いて、50μLの10mM Tris−HCl(pH8.3)、50mM KCl、15mM MgCl、200μM dNTP及び2.5ユニット PfuUltra DNAポリメラーゼ(Stratagene社製)を含む溶液中でPCRを行った。PCRは、95℃で1分間、55℃で1分間、72℃で15分間の温度サイクルを20サイクル行った。
(2) PCR using restriction site introduction primer
A DNA encoding Taq DNA polymerase (SEQ ID NO: 3) was cloned into the plasmid vector pTV1N (Takara Bio Inc.). (Ishino Y, Ueno T, Miyagi M, Uemori T, Imamura M, Tsunasawa S, Kato I. “Overproduction of Thermus aquaticus DNA polymerase and its structural analysis by ion-spray mass spectrometry” (1994) J Biochem (Tokyo), 116 (Refered to (5), 1019-24). The presence of 10 ng, using primers A and B 2pmol, 10mM Tris-HCl ( pH8.3) of 50 [mu] L, containing 50mM KCl, 15mM MgCl 2, 200μM dNTP and 2.5 units PfuUltra DNA polymerase (Stratagene, Inc.) PCR was performed in solution. PCR was carried out 20 cycles of 95 ° C for 1 minute, 55 ° C for 1 minute, 72 ° C for 15 minutes.

次に、実施例2で得られたプラスミドクローン10ngの存在下、プライマーC及びD 2pmolを用いて、50μLの10mM Tris−HCl(pH8.3)、50mM KCl、15mM MgCl、200μM dNTP及び2.5ユニット PfuUltra DNAポリメラーゼ(Stratagene社製)を含む溶液中でPCRを行った。PCRは、95℃で1分間、55℃で1分間、72℃で2分間の温度サイクルを30サイクル行った。 Next, in the presence of 10 ng of the plasmid clone obtained in Example 2, 50 μL of 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 15 mM MgCl 2 , 200 μM dNTP and 2. PCR was performed in a solution containing 5 units PfuUltra DNA polymerase (Stratagene). In PCR, 30 cycles of a temperature cycle of 95 ° C. for 1 minute, 55 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 2 minutes were performed.

(3)PCR増幅断片の制限酵素処理
PCR増幅断片を制限酵素BlpI及びBglIIで切断した。すなわち、各PCR増幅反応液50μLに10倍濃縮制限酵素用緩衝液(200mM Tris−HCl (pH8.2)、100mM MgCl2、600mM NaCl、10mM DTT)5μL、滅菌蒸留水42μL及び制限酵素BlpI 3μLを加えて、十分に混合した後、37℃で3時間保温した。次に、5M NaCl溶液を4μL及び制限酵素BglII 3μLを加えて、十分に混合した後、60℃で3時間保温した。保温終了後、10μLの10mM EDTA及び2%SDS液を加えて、反応を止めた。
(3) Restriction enzyme treatment of PCR amplified fragment The PCR amplified fragment was cleaved with restriction enzymes BlpI and BglII. That is, 50 μL of each PCR amplification reaction solution was mixed with a buffer solution for 10-fold concentrated restriction enzyme (200 mM Tris-HCl (pH 8.2), 100 mM MgCl 2 , 600 mM NaCl, 10 mM DTT) 5 μL, sterile distilled water 42 μL and restriction enzyme BlpI 3 μL. In addition, after mixing well, the mixture was kept at 37 ° C. for 3 hours. Next, 4 μL of 5 M NaCl solution and 3 μL of restriction enzyme BglII were added and mixed well, and then incubated at 60 ° C. for 3 hours. After the incubation, 10 μL of 10 mM EDTA and 2% SDS solution were added to stop the reaction.

0.8%アガロースゲル電気泳動により切断された各DNA断片を分離した後、QUIAGEN社製 QuiaQuickTipを用いて各DNA断片を回収・精製した。
(4)制限酵素処理されたDNA断片のライゲーション
回収・精製された各DNA断片0.5μg(1μL)を氷上で混合し、10mM Tris−HCl(pH7.5)及び1mM EDTA溶液3μL加え、さらにタカラバイオ社製 Takara Ligation Kit version2を5μL加えて、よく混合した後、16℃で1時間保温した。
Each DNA fragment cleaved by 0.8% agarose gel electrophoresis was separated, and then each DNA fragment was collected and purified using QuiaQuickTip manufactured by QUIAGEN.
(4) Ligation of DNA fragments treated with restriction enzymes 0.5 μg (1 μL) of each recovered and purified DNA fragment was mixed on ice, added with 3 μL of 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) and 1 mM EDTA solution, and Takara After adding 5 μL of Takara Ligation Kit version 2 manufactured by Bio Inc. and mixing well, the mixture was incubated at 16 ° C. for 1 hour.

(5)大腸菌への導入
ライゲーション反応液のうち1μLをカルシウム処理済大腸菌JM109菌体液20μLと氷上で混合し、30分間静置し、42℃で30秒間の熱処理後、LB液体培地980μLを加え、37℃で60分間震盪培養を行った。次いで、100μLを分取し、100μg/mLアンピシリンを含む寒天LB培地上に均一に植菌した後、一晩37℃で保温した。
(5) Introduction into E. coli 1 μL of the ligation reaction solution was mixed with 20 μL of calcium-treated E. coli JM109 cell solution on ice, allowed to stand for 30 minutes, and after heat treatment at 42 ° C. for 30 seconds, 980 μL of LB liquid medium was added, The shaking culture was performed at 37 ° C. for 60 minutes. Subsequently, 100 μL was collected and uniformly inoculated on an agar LB medium containing 100 μg / mL ampicillin, and then kept at 37 ° C. overnight.

(6)組み換えの確認
寒天培地上に植菌された大腸菌のうち、プラスミドDNAを有するもののみが寒天培地上で増殖しコロニーを形成した。形成されたコロニーのうち、無作為に10個を選択し、2mLのLB液体培地に植菌し、37℃で一晩震盪培養した後、QIAGEN社製 QIAprep Spin Miniprep Kit(カタログNo.27104)を用いてプラスミドDNAを回収した。回収したプラスミドDNAをBlpI及びBglIIで処理し、BlpI/BglII断片を切り出した。その結果、図7に示すように、Taq DNAポリメラーゼをコードするDNAを含むプラスミドにPCR増幅断片が組み込まれていること、すなわち、改変DNAポリメラーゼをコードするDNAを有すると予想される発現用プラスミドを構築できたことが確認された。なお、図7中、「M」はマーカーを表し、レーン1〜2は、それぞれ異なる地点から回収されたゲノムDNAを鋳型として得られたPCR増幅断片が組み込まれた組み換えプラスミドに関する結果を示す。
(6) Confirmation of recombination Among the E. coli inoculated on the agar medium, only those having plasmid DNA grew on the agar medium to form colonies. Of the colonies formed, 10 were selected at random, inoculated into 2 mL of LB liquid medium, shaken overnight at 37 ° C., and then subjected to QIAGEN QIAprep Spin Miniprep Kit (Catalog No. 27104). Used to recover plasmid DNA. The recovered plasmid DNA was treated with BlpI and BglII, and the BlpI / BglII fragment was excised. As a result, as shown in FIG. 7, an expression plasmid expected to have a PCR-amplified fragment incorporated into a plasmid containing DNA encoding Taq DNA polymerase, that is, having DNA encoding modified DNA polymerase. It was confirmed that it was constructed. In FIG. 7, “M” represents a marker, and lanes 1 and 2 show the results relating to the recombinant plasmid into which PCR amplified fragments obtained using genomic DNAs collected from different points as templates were incorporated.

(7)PCR増幅断片の塩基配列決定
図7のレーン1に示した改変DNAポリメラーゼをコードするDNAのうち、PCR増幅断片部分の塩基配列を以下のように決定した。
組み換えプラスミドを鋳型として用い、Beckman Coulter社のCQE Dye terminator cycle sequencing with quick start kitを用いてサイクルジデオキシ反応を行った。この際、5’側のプライマーとして、5'-tccaccccaggacgggccgcctccac-3'を用い、3’側のプライマーとして、5'-cccctccatgacctccttggccagcc-3'を用いた。300ngの鋳型DNA及び5pmolのプライマーを用いて、96℃で20秒、50℃で20秒、60℃で4分を1サイクルとして30サイクルの反応を行った。反応溶液をSephadex G-50カラムに通すことによって未反応基質を除いた。反応溶液を乾固させた後、40μLの電気泳動用溶液に溶解した後、Beckman Coulter 社のCEQ 2000XL DNA Analysis Systemで塩基配列を決定した。
(7) Determination of the base sequence of the PCR amplified fragment Of the DNA encoding the modified DNA polymerase shown in lane 1 of FIG. 7, the base sequence of the PCR amplified fragment was determined as follows.
Using the recombinant plasmid as a template, a cycle dideoxy reaction was performed using CQE Dye terminator cycle sequencing with quick start kit manufactured by Beckman Coulter. At this time, 5′-tccaccccaggacgggccgcctccac-3 ′ was used as the 5′-side primer, and 5′-cccctccatgacctccttggccagcc-3 ′ was used as the 3′-side primer. Using 300 ng of template DNA and 5 pmol of primer, 30 cycles of reaction were performed with 96 ° C. for 20 seconds, 50 ° C. for 20 seconds, and 60 ° C. for 4 minutes. Unreacted substrate was removed by passing the reaction solution through a Sephadex G-50 column. After the reaction solution was dried and dissolved in 40 μL of electrophoresis solution, the base sequence was determined by CEQ 2000XL DNA Analysis System of Beckman Coulter.

図7のレーン1に示した改変DNAポリメラーゼをコードするDNAの塩基配列を配列番号1に示し、この塩基配列(配列番号1)から推定される改変DNAポリメラーゼのアミノ酸配列を配列番号2に示す。このアミノ酸配列から、組み換えた部分がDNAポリメラーゼ遺伝子の一部であると予想された。なお、配列番号2記載の塩基配列のうち、1〜573番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列部分及び792〜837番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列部分はTaq DNAポリメラーゼに由来し、574〜791番目のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列部分はTaq DNAポリメラーゼに組み込まれたPCR増幅断片に由来する。   The base sequence of the DNA encoding the modified DNA polymerase shown in lane 1 of FIG. 7 is shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence of the modified DNA polymerase deduced from this base sequence (SEQ ID NO: 1) is shown in SEQ ID NO: 2. From this amino acid sequence, the recombined part was predicted to be part of the DNA polymerase gene. Of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, the amino acid sequence portion consisting of amino acid residues 1 to 573 and the amino acid sequence portion consisting of amino acid residues 792 to 837 are derived from Taq DNA polymerase and 574 to 791. The amino acid sequence portion consisting of the second amino acid residue is derived from a PCR amplified fragment incorporated in Taq DNA polymerase.

〔実施例4〕改変DNAポリメラーゼの産生及び機能解析
(1)組み換えプラスミドの発現用大腸菌への導入
図7のレーン1に示した改変DNAポリメラーゼをコードするDNAを有する発現用プラスミド(pTV−Taq26−35)を、大腸菌JM109株に形質転換した。
大腸菌JM109のコンピテント細胞を融解して、ファルコンチューブに0.1mLずつ移した。その中に、発現用プラスミド10ngに相当する溶液を加え、氷中に30分間放置した後、42℃のヒートショックを30秒間行い、そこにSOC培地0.9mLを加え、37℃で1時間振とう培養した。その後、アンピシリンを含むLB寒天プレート上に適量まき、37℃で一晩培養し、形質転換体大腸菌JM109/pTV−Taq26−35を得た。
[Example 4] Production and functional analysis of modified DNA polymerase (1) Introduction of recombinant plasmid into E. coli for expression Expression plasmid for expression (pTV-Taq26-) having DNA encoding the modified DNA polymerase shown in lane 1 of FIG. 35) was transformed into E. coli strain JM109.
E. coli JM109 competent cells were thawed and transferred to a falcon tube by 0.1 mL each. A solution corresponding to 10 ng of the plasmid for expression was added thereto, and the solution was left on ice for 30 minutes, followed by heat shock at 42 ° C. for 30 seconds, 0.9 mL of SOC medium was added thereto, and shaken at 37 ° C. for 1 hour. Cultured at last. Thereafter, a suitable amount was sprinkled on an LB agar plate containing ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to obtain transformant E. coli JM109 / pTV-Taq26-35.

(2)改変DNAポリメラーゼの産生
寒天培地上に現れた形質転換体を、アンピシリンを含むLB培地5mL中、37℃で、600nmにおける吸光度(A600)が0.4〜0.6に達するまで培養した後、IPTG(Isopropyl-b-D-thiogalactopyranoside)を1mMになるように加え、さらに30℃で10時間培養した。培養後、遠心分離(6,000rpmで20分間)により集菌を行った。
(2) Production of modified DNA polymerase The transformant that appeared on the agar medium was cultured in 5 mL of LB medium containing ampicillin at 37 ° C. until the absorbance (A 600 ) at 600 nm reached 0.4 to 0.6. After that, IPTG (Isopropyl-bD-thiogalactopyranoside) was added to 1 mM, and further cultured at 30 ° C. for 10 hours. After culture, the cells were collected by centrifugation (6,000 rpm for 20 minutes).

集菌した菌体を75℃で60分間加熱処理した後、2倍量の50mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)、1錠のプロテアーゼ阻害剤(Complete EDTA-free, Roche社製)を加え、懸濁した。得られた懸濁液を超音波破砕し、75℃で60分間保温した後、遠心分離(11,000rpmで20分間)により上清を得た。これに終濃度0.15%になるように5%ポリエチレンイミン溶液を加え、氷中で60分間放置した。遠心分離後、上清に100%飽和となるように硫酸アンモニ ウムを加えた。遠心分離後、沈殿を50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)、1mM PMSF(フェニルメチルスルフォニルフルオライド)及び1mM EDTAに透析した。不溶物を、遠心分離により除去した後、上清に、0.5Mとなるように硫酸アンモニウムを加えた後、1,8000×gで10分間遠心し、上清を得た。この上清をHiTrapフェニールHPカラムで処理した後、HiTrapヘパリンHPカラムで処理し、粗DNAポリメラーゼ画分とした。   The collected cells were heat-treated at 75 ° C. for 60 minutes, and then added with 2 volumes of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 1 tablet protease inhibitor (Complete EDTA-free, manufactured by Roche), Suspended. The obtained suspension was sonicated and kept at 75 ° C. for 60 minutes, followed by centrifugation (11,000 rpm for 20 minutes) to obtain a supernatant. To this was added a 5% polyethyleneimine solution to a final concentration of 0.15% and left in ice for 60 minutes. After centrifugation, ammonium sulfate was added to the supernatant to 100% saturation. After centrifugation, the precipitate was dialyzed against 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 1 mM PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride) and 1 mM EDTA. Insoluble matter was removed by centrifugation, and then ammonium sulfate was added to the supernatant to 0.5 M, followed by centrifugation at 1,8000 × g for 10 minutes to obtain a supernatant. This supernatant was treated with a HiTrap phenyl HP column and then with a HiTrap heparin HP column to obtain a crude DNA polymerase fraction.

粗DNAポリメラーゼ画分をSDS−PAGEに供した後、CBB(クマシーブリリアントブルー)染色した結果を図8に示す。図8中、「M」は分子量マーカーを表し、レーン7は、図7のレーン1に示した改変DNAポリメラーゼをコードするDNAを有する発現用プラスミドを発現させて得られた粗DNAポリメラーゼ画分に関する結果を表し、レーン8は、野生型Taq DNAポリメラーゼをコードするDNAを含む発現用プラスミドを有する大腸菌から得られた粗DNAポリメラーゼ画分に関する結果を表す。図8に示すように、粗DNAポリメラーゼ画分はほぼ均一なタンパク質評品であった。   The result of subjecting the crude DNA polymerase fraction to SDS-PAGE and then staining with CBB (Coomassie Brilliant Blue) is shown in FIG. In FIG. 8, “M” represents a molecular weight marker, and lane 7 relates to a crude DNA polymerase fraction obtained by expressing an expression plasmid having a DNA encoding the modified DNA polymerase shown in lane 1 of FIG. The results are shown, and lane 8 shows the results for the crude DNA polymerase fraction obtained from E. coli having an expression plasmid containing DNA encoding wild type Taq DNA polymerase. As shown in FIG. 8, the crude DNA polymerase fraction was a nearly uniform protein grade.

(3)改変DNAポリメラーゼの機能解析
(2)で精製されたDNAポリメラーゼを用いて、デオキシヌクレオチドの取り込み活性を測定し、図8のレーン7に示した改変DNAポリメラーゼの比活性を求めた。反応溶液として、20mM Tris−HCl(pH8.0)、2mM MgCl、2mM 2−メルカプトエタノール、0.2mg/mL 仔牛胸腺DNA(DNAaseにより活性化したもの)、各40μM dATP、dGTP、dCTP、60nM [メチルH] dTTPを含む溶液を用意し、反応溶液45mLに対して、フラクション溶液5mLを加え、70℃で反応させた後、その一部をDE81ペーパーにスポットし、次いで、これを5%NaHPO溶液で5回洗浄した。そして、DE81ペーパーフィルター上に残存する放射活性を液体シンチレーションカウンターで測定した。これにより、各酵素標品の活性濃度をユニットで表示したところ、Taq DNAポリメラーゼの比活性は5.10×10ユニット/mg、改変DNAポリメラーゼの比活性は0.67×10ユニット/mgであった。
(3) Functional analysis of modified DNA polymerase Using the DNA polymerase purified in (2), the deoxynucleotide uptake activity was measured, and the specific activity of the modified DNA polymerase shown in lane 7 of FIG. 8 was determined. As reaction solutions, 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 2 mM MgCl 2 , 2 mM 2-mercaptoethanol, 0.2 mg / mL calf thymus DNA (activated by DNAase), 40 μM dATP, dGTP, dCTP, 60 nM each A solution containing [methyl 3 H] dTTP is prepared, 5 mL of a fraction solution is added to 45 mL of the reaction solution, and the mixture is reacted at 70 ° C. Then, a part thereof is spotted on DE81 paper, and then 5% Washed 5 times with Na 2 HPO 4 solution. The radioactivity remaining on the DE81 paper filter was measured with a liquid scintillation counter. Thus, when the activity concentration of each enzyme preparation was displayed in units, the specific activity of Taq DNA polymerase was 5.10 × 10 5 units / mg, and the specific activity of the modified DNA polymerase was 0.67 × 10 5 units / mg. Met.

図8のレーン7に示した改変DNAポリメラーゼについて、プライマー伸長活性測定による評価を行い、Taq DNAポリメラーゼの活性と比較を行った。
プライマー伸長活性測定は、以下のように行った。まず、0.1pmolの32P標識プライマーを20mMトリス塩酸緩衝液(pH8.8)、5mM塩化マグネシウム、14mM 2−メルカプトエタノールに溶解した0.2μgのM13mp18一本鎖DNAに加えた。100℃で5分間熱処理を行った後、ゆっくり冷ますことによってアニーリングさせた。このDNA溶液に0.2mMになるようにdNTP溶液を加えた。改変DNAポリメラーゼを0.0012〜0.05ユニット(0.0012,0.0031,0.0062,0.012,0.025,0.05ユニット)、Taq DNAポリメラーゼを0.0052ユニット加え、74℃で反応を行った(反応系12μL)。5分間の反応後8μLを取り、2μLの反応停止液(98%脱イオン化ホルムアミド、1mM EDTA、0.1% キシレンシアノール、0.1% ブロモフェノールブルー)を加え、電気泳動に供した。電気泳動には、50mM NaOH、1mM EDTAを含む1%アガロースゲルを用い、30mAで16時間泳動を行った。
The modified DNA polymerase shown in lane 7 of FIG. 8 was evaluated by measuring the primer extension activity, and compared with the activity of Taq DNA polymerase.
The primer extension activity was measured as follows. First, 0.1 pmol of 32 P-labeled primer was added to 0.2 μg of M13mp18 single-stranded DNA dissolved in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.8), 5 mM magnesium chloride, 14 mM 2-mercaptoethanol. After heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes, annealing was performed by slowly cooling. The dNTP solution was added to this DNA solution so that it might become 0.2 mM. Add 0.0012-0.05 units (0.0012, 0.0031, 0.0062, 0.012, 0.025, 0.05 units) of modified DNA polymerase, 0.0052 units of Taq DNA polymerase, 74 The reaction was carried out at 0 ° C. (reaction system 12 μL). After 5 minutes of reaction, 8 μL was taken and 2 μL of reaction stop solution (98% deionized formamide, 1 mM EDTA, 0.1% xylene cyanol, 0.1% bromophenol blue) was added and subjected to electrophoresis. For electrophoresis, 1% agarose gel containing 50 mM NaOH and 1 mM EDTA was used, and electrophoresis was performed at 30 mA for 16 hours.

測定結果を図9に示す。図9中、「M」は分子量マーカーを表し、「Taq」はTaq DNAポリメラーゼを表し、「Taq 26−35」は、改変DNAポリメラーゼを表す。
図9に示すように、改変DNAポリメラーゼのプライマー伸長活性は96.0kb/分/ユニット、Taq DNAポリメラーゼのプライマー伸長活性は8.4kb/分/ユニットであり、改変DNAポリメラーゼは、Taq DNAポリメラーゼの約11倍のプライマー伸長活性を有していた。
The measurement results are shown in FIG. In FIG. 9, “M” represents a molecular weight marker, “Taq” represents Taq DNA polymerase, and “Taq 26-35” represents a modified DNA polymerase.
As shown in FIG. 9, the primer extension activity of the modified DNA polymerase is 96.0 kb / min / unit, the primer extension activity of Taq DNA polymerase is 8.4 kb / min / unit, and the modified DNA polymerase is the Taq DNA polymerase. The primer extension activity was about 11 times.

次に、鋳型DNAにアニーリングしたプライマーに対する改変DNAポリメラーゼの結合活性を、ゲルシフト法によって測定し、Taq DNAポリメラーゼの結合活性と比較した。
ゲルシフト法による結合活性の測定は以下のようにして行った。まず、0.02pmolの鋳型DNA(N49merDNA)(5'- agctaccatgcctgcacgaattaagcaattcgtaatcatggtcatagct -3')及び0.02pmolの32P標識プライマー(d27merDNA)(5'-32P- agctatgaccatgattacgaattgctt -3')を、20mM トリス塩酸緩衝液(pH8.8)、10mM 塩化ナトリウム、14mM 2−メルカプトエタノール、100μg/ml BSA及び5% グリセロールを含有する溶液中で接触させた。100℃で5分間熱処理を行った後、ゆっくりと冷ますことによって、鋳型DNAにプライマーをアニーリングさせた。次いで、改変DNAポリメラーゼ又はTaq DNAポリメラーゼを0.004〜4pmol(0.004,0.016,0.063,0.25,1.0,4.0pmol)加え、40℃で5分間反応させた(反応系10μl)。反応後、3μlの反応停止液(20mM トリス酢酸緩衝液(pH8.0)、10%グリセロール、0.1%ブロモフェノールブルー、0.1%キシレンシアノール)を加え、電気泳動に供した。電気泳動には、4mM トリス酢酸緩衝液(pH8.4)を含む1%アガロースを用い、30Vで2.5時間泳動を行った。
Next, the binding activity of the modified DNA polymerase to the primer annealed to the template DNA was measured by the gel shift method and compared with the binding activity of Taq DNA polymerase.
The measurement of the binding activity by the gel shift method was performed as follows. First, 0.02 pmol of template DNA (N49mer DNA) (5′-agctaccatgcctgcacgaattaagcaattcgtaatcatggtcatagct -3 ′) and 0.02 pmol of 32 P-labeled primer (d27mer DNA) (5′- 32 P-agctatgaccatgattacgaattgctt -3 ′) buffered with 20 mM The solution (pH 8.8) was contacted in a solution containing 10 mM sodium chloride, 14 mM 2-mercaptoethanol, 100 μg / ml BSA and 5% glycerol. After heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes, the primer was annealed to the template DNA by slowly cooling. Next, 0.004 to 4 pmol (0.004, 0.016, 0.063, 0.25, 1.0, 4.0 pmol) of modified DNA polymerase or Taq DNA polymerase was added and reacted at 40 ° C. for 5 minutes. (Reaction system 10 μl). After the reaction, 3 μl of a reaction stop solution (20 mM Tris acetate buffer (pH 8.0), 10% glycerol, 0.1% bromophenol blue, 0.1% xylene cyanol) was added and subjected to electrophoresis. For electrophoresis, 1% agarose containing 4 mM Tris acetate buffer (pH 8.4) was used, and electrophoresis was performed at 30 V for 2.5 hours.

結果を図10に示す。図10に示したように、Taq DNAポリメラーゼは、0.25pmolでは、鋳型DNAにアニーリングしたプライマーにほとんど結合しなかったが、改変DNAポリメラーゼは、0.016pmolでも、鋳型DNAにアニーリングしたプライマーに結合した。このことから、鋳型DNAにアニーリングしたプライマーに対する改変DNAポリメラーゼの結合能は、Taq DNAポリメラーゼよりも顕著に高いことが明らかになった。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 10, Taq DNA polymerase hardly bound to the primer annealed to the template DNA at 0.25 pmol, but the modified DNA polymerase bound to the primer annealed to the template DNA even at 0.016 pmol. did. This reveals that the binding ability of the modified DNA polymerase to the primer annealed to the template DNA is significantly higher than that of Taq DNA polymerase.

高温環境土壌から抽出したゲノムDNAの電気泳動結果を示す図である。It is a figure which shows the electrophoresis result of the genomic DNA extracted from the high temperature environmental soil. 複数の微生物(Bacillus subtilis、Bacillus caldotenax、Thermus aquaticus、Themus thermophilus、Escherichia coli)に由来するファミリーA型DNAポリメラーゼのアミノ酸配列のアライメント結果を示す図である。It is a figure which shows the alignment result of the amino acid sequence of the family A type DNA polymerase derived from several microorganisms (Bacillus subtilis, Bacillus caldotenax, Thermus aquaticus, Themus thermophilus, Escherichia coli). 複数の微生物(Bacillus subtilis、Bacillus caldotenax、Thermus aquaticus、Themus thermophilus、Escherichia coli)に由来するファミリーA型DNAポリメラーゼのアミノ酸配列のアライメント結果を示す図(図2の続き)である。It is a figure (continuation of FIG. 2) which shows the alignment result of the amino acid sequence of the family A type DNA polymerase derived from several microorganisms (Bacillus subtilis, Bacillus caldotenax, Thermus aquaticus, Themus thermophilus, Escherichia coli). 複数の微生物(Bacillus caldotenax,Bacillus caldolyticus,Escherichia coli,Bacillus subtilis,Lactobacillus bulgaricus,Lactobacillus homohiochii,Lactobacillus heterohiochii,Thermus aquaticus,Themus thermophilus,Sulfolobus solfataricus)から抽出したゲノムDNAの存在下、縮重プライマーを用いてPCRを行うことにより得られたPCR増幅断片の電気泳動結果を示す図である。Condensed DNA primers extracted from multiple microorganisms (Bacillus caldotenax, Bacillus caldolyticus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus homohiochii, Lactobacillus heterohiochii, Thermus aquaticus, Themus thermophilus, Sulfolobus solfataricus) It is a figure which shows the electrophoresis result of the PCR amplification fragment obtained by performing. 高温環境土壌から回収したゲノムDNAの存在下、縮重プライマーを用いてPCRを行うことにより得られたPCR増幅断片の電気泳動結果を示す図である。It is a figure which shows the electrophoresis result of the PCR amplification fragment | piece obtained by performing PCR using a degenerate primer in presence of the genomic DNA collect | recovered from the high temperature environmental soil. 高温環境土壌から回収したゲノムDNAの存在下、縮重プライマーを用いてPCRを行うことにより得られたPCR増幅断片にコードされるアミノ酸配列を示す図である。It is a figure which shows the amino acid sequence coded by the PCR amplification fragment obtained by performing PCR using a degenerate primer in presence of the genomic DNA collect | recovered from the high temperature environmental soil. プラスミドDNAから切り出したBlpI/BglII断片の電気泳動結果を示す図である。It is a figure which shows the electrophoresis result of the BlpI / BglII fragment cut out from plasmid DNA. 粗DNAポリメラーゼ画分をSDS−PAGEに供した後、CBB(クマシーブリリアントブルー)染色した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having used CBB (Coomassie brilliant blue) dyeing | staining after using a crude DNA polymerase fraction for SDS-PAGE. 改変Taqポリメラーゼ及びTaq DNAポリメラーゼのプライマー伸長活性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of primer extension activity of modified Taq polymerase and Taq DNA polymerase. 改変DNAポリメラーゼ及びTaq DNAポリメラーゼの二本鎖DNAに対する結合能の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the binding ability with respect to double stranded DNA of a modified DNA polymerase and Taq DNA polymerase. 改変Taqポリメラーゼのアミノ酸配列とTaq DNAポリメラーゼのアミノ酸配列とのアライメント結果を示す図である。It is a figure which shows the alignment result of the amino acid sequence of modified Taq polymerase, and the amino acid sequence of Taq DNA polymerase.

Claims (6)

以下の(a)又は(b)に示すアミノ酸配列からなる熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼ。
(a)配列番号2記載のアミノ酸配列
(b)配列番号2記載のアミノ酸配列のうち、1〜573番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分及び/又は792〜837番目のアミノ酸からなるアミノ酸配列部分において、1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列
The thermostable or thermoactive DNA polymerase which consists of an amino acid sequence shown in the following (a) or (b).
(A) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 (b) in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2, in the amino acid sequence portion consisting of amino acids 1 to 573 and / or in the amino acid sequence portion consisting of amino acids 792 to 837, Amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added
請求項1記載の熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼをコードするDNA。   DNA encoding the thermostable or thermoactive DNA polymerase according to claim 1. 以下の(c)又は(d)に示すDNAを含む請求項2記載のDNA。
(c)配列番号1記載の塩基配列からなるDNA
(d)前記(c)に示すDNAと相補的なDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼをコードするDNA
The DNA according to claim 2, comprising the DNA shown in the following (c) or (d).
(C) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA complementary to the DNA shown in (c) above and encodes a thermostable or thermoactive DNA polymerase
請求項2又は3記載のDNAを含む組換えベクター。   A recombinant vector comprising the DNA according to claim 2 or 3. 請求項4記載の組換えベクターを含む形質転換体。   A transformant comprising the recombinant vector according to claim 4. 請求項1記載の熱安定性又は熱活性DNAポリメラーゼを含むPCR用キット。
A PCR kit comprising the thermostable or thermoactive DNA polymerase according to claim 1.
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