JP2007116975A - Modified aromatic ring dioxygenase and method for producing flavone hydroxide compound - Google Patents

Modified aromatic ring dioxygenase and method for producing flavone hydroxide compound Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a new compound by introducing hydroxy group(s) to a phenyl group (benzene ring) of a flavone compound. <P>SOLUTION: The method for producing a flavone hydroxide compound, comprises the following process: At least one of (a) a modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB), (b) microorganisms expressing the modified BphA and the BphB and (c) a cultured product of the microorganisms, is added to a sample containing a flavone compound followed by mixing or culture, and from the resultant mixture or cultured product, the objective flavone hydroxide compound is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット、それをコードする核酸、該核酸を含む組換えベクター、該組換えベクターで形質転換された形質転換体に関する。また本発明は、上記改変型芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニットを用いた水酸化フラボン類の製造方法に関する。   The present invention relates to a modified aromatic ring dioxygenase large subunit, a nucleic acid encoding the same, a recombinant vector containing the nucleic acid, and a transformant transformed with the recombinant vector. The present invention also relates to a method for producing hydroxylated flavones using the modified aromatic ring dioxygenase large subunit.

シュードモナス・シュードアルカリゲネス(Pseudomonas pseudoalcaligenes)KF707株は、北九州で単離されたビフェニルやポリ塩化ビフェニル(PCB)の分解細菌である。この細菌から、芳香環(ビフェニル)の分解酵素遺伝子群が世界で始めて単離された(非特許文献1)。現在では、芳香環分解細菌由来の芳香環分解酵素遺伝子群を用いた研究は、環境浄化関連のニーズから数多くなされており、遺伝子や酵素の構造や機能に関して多くの知見が集積している(たとえば、非特許文献2参照)。最初の4反応の芳香環分解酵素の機能を以下に示す(非特許文献3)。 Pseudomonas shoe de alkali monocytogenes (Pseudomonas pseudoalcaligenes) KF707 strain, is degrading bacteria isolated biphenyl and polychlorinated biphenyls in Kitakyushu (PCB). From this bacterium, an aromatic ring (biphenyl) degrading enzyme gene group was isolated for the first time in the world (Non-patent Document 1). At present, many researches using aromatic ring-degrading enzyme genes derived from aromatic ring-degrading bacteria have been made due to needs related to environmental purification, and a lot of knowledge about the structure and function of genes and enzymes is accumulated (for example, Non-patent document 2). The functions of the first four reaction aromatic ring decomposing enzymes are shown below (Non-patent Document 3).

Figure 2007116975
Figure 2007116975

上記の全遺伝子、すなわち、bphAbphA1A2A3A4)、bphBbphC、及び、bphD遺伝子を大腸菌に導入し発現させると、その大腸菌は、芳香環を代謝して安息香酸を作ることができる。 When all of the above genes, ie, bphA ( bphA1A2A3A4 ), bphB , bphC , and bphD genes are introduced into E. coli and expressed, the E. coli can metabolize the aromatic ring to produce benzoic acid.

現在までに、芳香環ジオキシゲナーゼ遺伝子として、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株由来の芳香環ジオキシゲナーゼ遺伝子(bphA)を分子進化工学的手法により改変したものを導入・発現させた大腸菌又は放線菌を用いて、種々のフェニル基等を含む芳香族化合物からジヒドロジオール体を作製出来ることが報告されている(下記の非特許文献1、2又は特許文献1参照)。すなわち芳香環やPCBの分解細菌であるシュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株から単離された芳香環ジオキシゲナーゼにおける大サブユニット(BphA1)をコードするDNAを、他の芳香環分解細菌であるブルクホルデリア(Burkholderia)属LB400株由来の芳香環ジオキシゲナーゼの大サブユニット(BphA1)をコードするDNAとの間でDNAシャフリング(DNA shuffling)を行い、変異株の中から基質特異性に優れた変異体として単離したBphA1(2072)と、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株由来の芳香環ジオキシゲナーゼの大サブユニット以外の3つの構成要素(BphA2A3A4)からなる改変芳香環ジオキシゲナーゼ(群)により、複素環基とフェニル基を分子内に含む有機低分子化合物の生物変換が可能であることが見い出された(非特許文献4及び5参照)。すなわち、DNAシャフリングした改変芳香環ジオキシゲナーゼ遺伝子[bphA1(2072)bphA2A3A4bphA(2072)]を含む大腸菌が、上記有機低分子化合物を変換し、フェニル基の隣合った位置(置換基が入っている位置を1とすると、2と3の位置)に位置特異的に2つの水酸基と2つの水素が導入された芳香族−シス(cis)−ジヒドロジオール体を立体選択的に生成できることがわかった。この改変芳香環ジオキシゲナーゼの大サブユニット[BphA1(2072)]のアミノ酸配列はDDBJ/Genbankアクセッション番号AB085748に示されている。また、KF707株の小サブユニット(BphA2)、フェレドキシン(BphA3)、及び、フェレドキシンレダクターゼ(BphA4)のアミノ酸配列は、DDBJ/Genbankアクセッション番号M83673に示されている。さらに、上記のbphA(2072)を有する大腸菌により合成された芳香族−シス(cis)−ジヒドロジオール体が、シュードモナス・シュードアルカリゲノスKF707株由来の芳香環ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)によりジオール体に変換されることも報告されている(特許文献2参照)。このBphBのアミノ酸配列もDDBJ/Genbankアクセッション番号M83673に示されている。なお、その次の反応を触媒する芳香環ジオールジオキシゲナーゼ(BphC)及びヒドロラーゼ(BphD)のアミノ酸配列もそれぞれDDBJ/Genbankアクセッション番号M83673及びDDBJ/Genbankアクセッション番号D85851に示されている。 To date, as an aromatic ring dioxygenase gene, Escherichia coli or actinomycetes in which an aromatic ring dioxygenase gene ( bphA ) derived from Pseudomonas pseudoalgenes KF707 strain has been modified and introduced by molecular evolution engineering techniques have been used. It has been reported that dihydrodiols can be prepared from aromatic compounds containing various phenyl groups (see Non-patent Documents 1 and 2 or Patent Document 1 below). That is, the DNA encoding the large subunit (BphA1) in the aromatic ring dioxygenase isolated from Pseudomonas pseudoalgenes KF707 strain, which is an aromatic ring or PCB degrading bacterium, is converted into another aromatic ring degrading bacterium, Burkholderia ( Burkholderia ) DNA shuffling with the DNA encoding the large subunit (BphA1) of the aromatic ring dioxygenase derived from the genus LB400, as a mutant with excellent substrate specificity among mutants By the isolated aromatic ring dioxygenase (group) consisting of the isolated BphA1 (2072) and three components (BphA2A3A4) other than the large subunit of aromatic ring dioxygenase derived from Pseudomonas pseudoalgenes KF707 strain, Contains phenyl group in the molecule It is possible bioconversion of organic low molecular compounds have been found (see Non-Patent Documents 4 and 5). That is, Escherichia coli containing a DNA- shuffled modified aromatic ring dioxygenase gene [ bphA1 (2072) bphA2A3A4 ; bphA (2072)] converts the organic low molecular weight compound, and the position adjacent to the phenyl group (containing a substituent) It is found that an aromatic-cis ( cis ) -dihydrodiol body in which two hydroxyl groups and two hydrogen atoms are introduced in a position-specific manner at positions 2 and 3) is stereoselective. It was. The amino acid sequence of the large subunit [BphA1 (2072)] of this modified aromatic ring dioxygenase is shown in DDBJ / Genbank accession number AB085748. The amino acid sequences of the small subunit (BphA2), ferredoxin (BphA3), and ferredoxin reductase (BphA4) of the KF707 strain are shown in DDBJ / Genbank accession number M83673. Furthermore, an aromatic-cis ( cis ) -dihydrodiol compound synthesized by E. coli having the above bphA (2072) is converted into a diol compound by the aromatic ring dihydrodiol dehydrogenase (BphB) derived from Pseudomonas pseudoalgagenus strain KF707. It is also reported that it is converted (see Patent Document 2). The amino acid sequence of this BphB is also shown in DDBJ / Genbank accession number M83673. The amino acid sequences of aromatic ring diol dioxygenase (BphC) and hydrolase (BphD) that catalyze the next reaction are also shown in DDBJ / Genbank accession number M83673 and DDBJ / Genbank accession number D85851, respectively.

また、上記bphA遺伝子とbphB遺伝子及びbphC遺伝子を発現した大腸菌を、フェニル基(ベンゼン環)を分子内に有する有機低分子化合物を合成培地内で混合培養すると、メタ解裂化合物ではなく、ピコリン酸化合物が生成されることも報告されている(特許文献3参照)。 In addition, when E. coli expressing the bphA gene, bphB gene, and bphC gene is mixed and cultured in a synthetic medium with a low molecular weight organic compound having a phenyl group (benzene ring) in the molecule, picolinic acid is not a meta-cleavable compound. It has also been reported that a compound is produced (see Patent Document 3).

さらに、上記のbphA(2072)及びKF707株由来の芳香環ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子(bphB)を有する大腸菌によりフラボン、フラバノンや6−ヒドロキシフラボン等の数種類のフラボノイドをジオール体に変換できることも報告されている(非特許文献6参照)。 Furthermore, it has also been reported that several kinds of flavonoids such as flavone, flavanone and 6-hydroxyflavone can be converted into diol by E. coli having the above bphA (2072) and aromatic ring dihydrodiol dehydrogenase gene ( bphB ) derived from KF707 strain. (Refer nonpatent literature 6).

特開2003−269号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-269 WO2004/078988号パンフレットWO2004 / 0789888 pamphlet WO2005/085435号パンフレットWO2005 / 085435 pamphlet Furukawa,K., and Miyazaki,T., Cloning of gene cluster encoding biphenyl and chlorobiphenyl degradation in Pseudomonas pseudoalcaligenes. J. Bacteriol., 166, 392-398, 1986Furukawa, K., And Miyazaki, T., Cloning of gene cluster encoding biphenyl and chlorobiphenyl degradation in Pseudomonas pseudoalcaligenes.J. Bacteriol., 166, 392-398, 1986 Furukawa,K., Engineering dioxygenases for efficient degradation of environmental pollutants, Curr. Opinion Biotechnol.,11,244-249.2000Furukawa, K., Engineering dioxygenases for efficient degradation of environmental pollutants, Curr. Opinion Biotechnol., 11,244-249.2000 Suenaga,H.,Goto,M., and Furukawa,K., Emergence of multifunctional oxygenase activities by random priming recombination. J. Biol. Chem., 276, 22500-22506, 2001Suenaga, H., Goto, M., And Furukawa, K., Emergence of multifunctional oxygenase activities by random priming recombination.J. Biol. Chem., 276, 22500-22506, 2001 Misawa, N., Shindo, K., Takahashi, H., Suenaga, H., Iguchi, K., Okazaki, H., Harayama, S., and Furukawa, K., Hydroxylation of various molecules including heterocyclic aromatics using recombinant Escherichia coli cells expressing modified biphenyl dioxygenase genes. “Tetrahedron" , 58, 9605-9612, 2002.Misawa, N., Shindo, K., Takahashi, H., Suenaga, H., Iguchi, K., Okazaki, H., Harayama, S., and Furukawa, K., Hydroxylation of various molecules including cyclic aromatics using recombinant Escherichia coli cells expressing modified biphenyl dioxygenase genes. “Tetrahedron”, 58, 9605-9612, 2002. Shindo, K., Nakamura, R., Chinda, I., Ohnishi, Y. Horinouchi,S., Takahashi, H., Iguchi, K., Harayama, S., Furukawa, K., and Misawa, N., Hydroxylation of ionized aromatics including carboxylic acid or amine using recombinant Streptomyces lividanscells expressing modified biphenyl dioxygenase genes. “Tetrahedron" , 59, 1895-1900, 2003.Shindo, K., Nakamura, R., Chinda, I., Ohnishi, Y. Horinouchi, S., Takahashi, H., Iguchi, K., Harayama, S., Furukawa, K., and Misawa, N., Hydroxylation of ionized aromatics including carboxylic acid or amine using recombinant Streptomyces lividanscells expressing modified biphenyl dioxygenase genes. “Tetrahedron”, 59, 1895-1900, 2003. Shindo, K., Kagiyama, Y., Nakamura, R., Hara, A., Ikenaga, H., Furukawa, K., and Misawa, N., Enzymatic synthesis of novel antioxidant flavonoids by Escherichia coli cells expressing modified metabolic genes involved in biphenyl catabolism.“J. Mol. Catalysis B:Enzymatic”23, 9-16, 2003.Shindo, K., Kagiyama, Y., Nakamura, R., Hara, A., Ikenaga, H., Furukawa, K., and Misawa, N., Enzymatic synthesis of novel antioxidant flavonoids by Escherichia coli cells expressing modified metabolic genes involved in biphenyl catabolism. “J. Mol. Catalysis B: Enzymatic” 23, 9-16, 2003.

本発明の目的は、フラボン類化合物のフェニル基(ベンゼン環)の2つの位置(例えば2位及び3位)に水酸基を導入して新規化合物を作製する一般的な方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a general method for producing a novel compound by introducing a hydroxyl group into two positions (for example, the 2-position and 3-position) of a phenyl group (benzene ring) of a flavone compound.

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、遺伝子工学的に改変した芳香環(ビフェニル)ジオキシゲナーゼ(改変型BphA1A2A3A4:BphA)をコードする遺伝子をジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)をコードする遺伝子と共に導入し発現させた組換え大腸菌と、種々のフラボン類化合物を合成培地内で混合培養すると、フラボン類化合物のジオール体がそれぞれ生成されることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors obtained a gene encoding an aromatic ring (biphenyl) dioxygenase (modified BphA1A2A3A4: BphA) modified by genetic engineering as a dihydrodiol dehydrogenase (BphB). It has been found that when recombinant Escherichia coli introduced and expressed together with the gene to be encoded and various flavone compounds are mixed and cultured in a synthetic medium, a diol form of the flavone compound is produced, respectively, and the present invention is completed. It was.

即ち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)以下の(a)又は(b)のポリペプチド。
(a)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、又は
(b)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列において、324番目若しくは325番目のアミノ酸以外の1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、(a)と同等の芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)活性を有するポリペプチド
(2)以下の(a)又は(b)の核酸。
(a)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする核酸、又は
(b)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列において、324番目若しくは325番目のアミノ酸以外の1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、(a)と同等の芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)活性を有するポリペプチドをコードする核酸
(3)以下の(a)又は(b)の核酸。
(a)配列番号1に示される塩基配列からなる核酸、又は
(b)配列番号1に示される塩基配列に相補的な配列からなる核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)活性を有するポリペプチドをコードする核酸
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) The following polypeptide (a) or (b).
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4, or (b) one or several amino acids other than the 324th or 325th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 A polypeptide comprising an amino acid sequence substituted, deleted, inserted or added, and having the same aromatic ring dioxygenase large subunit (BphA1) activity as (a) (2) The following (a) or (b) Nucleic acids.
(A) a nucleic acid encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4, or (b) one or a number other than the 324th or 325th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 Nucleic acid (3) or less encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one amino acid is substituted, deleted, inserted or added, and having the same aromatic ring dioxygenase large subunit (BphA1) activity as (a) The nucleic acid of (a) or (b).
(A) a nucleic acid comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, or (b) a nucleic acid comprising a sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 under a stringent condition, and an aromatic ring Nucleic acid encoding a polypeptide having dioxygenase large subunit (BphA1) activity

(4)上記(2)又は(3)の核酸を含む組換えベクター。
(5)上記(4)の組換えベクターで形質転換された形質転換体。
(6)上記(5)の形質転換体を培養し、得られる培養物からポリペプチドを採取することを特徴とする、芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性を有するポリペプチド(BphA1)の製造方法。
(4) A recombinant vector comprising the nucleic acid of (2) or (3) above.
(5) A transformant transformed with the recombinant vector of (4) above.
(6) A method for producing a polypeptide having aromatic ring dioxygenase large subunit activity (BphA1), which comprises culturing the transformant of (5) and collecting the polypeptide from the resulting culture.

(7)さらに芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)をコードする核酸、及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)をコードする核酸を含む、上記(4)の組換えベクター。 (7) The set according to (4), further comprising a nucleic acid encoding a polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG) and a nucleic acid encoding a polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB) Replacement vector.

(8)上記(1)のポリペプチド(BphA1)を発現し、かつ芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)を発現することを特徴とする微生物。
(9)上記(4)又は(7)の組換えベクターで形質転換されたものである、上記(8)の微生物。
(10)フラボン類化合物を水酸化フラボン類化合物に変換できるものである、上記(8)又は(9)の微生物。
(11)微生物が大腸菌であることを特徴とする上記(8)〜(10)のいずれかの微生物。
(8) Expressing the polypeptide (BphA1) of (1) above, and expressing a polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG) and a polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB) Microorganism characterized by
(9) The microorganism according to (8), which is transformed with the recombinant vector according to (4) or (7).
(10) The microorganism according to (8) or (9) above, which is capable of converting a flavone compound into a hydroxylated flavone compound.
(11) The microorganism according to any one of (8) to (10) above, wherein the microorganism is Escherichia coli.

(12)上記(8)〜(11)のいずれかの微生物を培養し、得られる培養物からポリペプチドを採取することを特徴とする、フラボン類化合物を水酸化フラボン類化合物に変換する活性を有する酵素群の製造方法。 (12) The activity of converting a flavone compound into a hydroxylated flavone compound, characterized by culturing the microorganism of any one of (8) to (11) above and collecting a polypeptide from the resulting culture. The manufacturing method of the enzyme group which has.

(13)以下の(a)〜(c):
(a)上記(1)のポリペプチド(BphA1)及び芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)、並びにジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)
(b)上記(8)〜(11)のいずれかの微生物
(c)上記(8)〜(11)のいずれかの微生物の培養物
の少なくとも1つを、フラボン類化合物を含むサンプルに添加して混合又は培養し、得られる混合物又は培養物から水酸化されたフラボン類化合物を得ることを特徴とする、水酸化フラボン類化合物の製造方法。
(14)フラボン類化合物が、フラボン、6−ヒドロキシフラボン、7−ヒドロキシフラボン、5,7−ジヒドロキシフラボン、6−ヒドロキシフラバノン、7−ヒドロキシフラバノン、カルコン、1−フェニルナフタレン、及び2−フェニルナフタレンからなる群より選択される、上記(13)の方法。
(15)水酸化フラボン類化合物が、フラボン類化合物のフェニル基の2位及び3位に2つの水酸基が導入されたジオール体である、上記(13)又は(14)の方法。
(13) The following (a) to (c):
(A) Polypeptide (BphA1) of the above (1), polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG), and polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB)
(B) The microorganism of any one of (8) to (11) above (c) At least one of the cultures of the microorganism of any of (8) to (11) above is added to a sample containing a flavone compound. Mixing or culturing, and obtaining a hydroxylated flavone compound from the resulting mixture or culture, a method for producing a hydroxylated flavone compound.
(14) The flavone compound is selected from flavone, 6-hydroxyflavone, 7-hydroxyflavone, 5,7-dihydroxyflavone, 6-hydroxyflavanone, 7-hydroxyflavanone, chalcone, 1-phenylnaphthalene, and 2-phenylnaphthalene. The method according to (13), wherein the method is selected from the group consisting of:
(15) The method according to (13) or (14) above, wherein the hydroxylated flavone compound is a diol having two hydroxyl groups introduced at the 2-position and 3-position of the phenyl group of the flavone compound.

(16)下記式IIで表わされる化合物。 (16) A compound represented by the following formula II.

Figure 2007116975
Figure 2007116975

(17)以下の(a)〜(c):
(a)上記(1)のポリペプチド(BphA1)及び芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)、並びにジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)
(b)上記(8)〜(11)のいずれかの微生物
(c)上記(8)〜(11)のいずれかの微生物の培養物
の少なくとも1つを、カルコンを含むサンプルに添加して混合又は培養し、得られる混合物又は培養物から上記式IIで表わされる化合物を得ることを特徴とする、式IIで表わされる化合物の製造方法。
(18)下記式II、III、及びIVで表わされる化合物からなる群より選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする抗酸化剤。
(17) The following (a) to (c):
(A) Polypeptide (BphA1) of the above (1), polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG), and polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB)
(B) The microorganism of any one of (8) to (11) (c) At least one culture of the microorganism of any of (8) to (11) above is added to a sample containing chalcone and mixed Alternatively, a method for producing a compound represented by the formula II, wherein the compound represented by the formula II is obtained from a mixture or culture obtained by culturing.
(18) An antioxidant comprising at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas II, III, and IV.

Figure 2007116975
Figure 2007116975

本発明によれば、既存のフラボン類化合物から水酸化フラボン類化合物(特に水酸基を2つの位置に有するジオール体)を製造する新規な方法が提供される。かかる変換産物は種々の医薬品や農薬等の工業製品を有機化学合成するための原料として提供することができる。また、本発明の方法はフラボン類化合物のフェニル基(ベンゼン環)の2つの位置(2位及び3位)に特異的に水酸基を導入することができ、有機化学合成において有用な反応である。   According to the present invention, a novel method for producing a hydroxylated flavone compound (particularly a diol having a hydroxyl group at two positions) from an existing flavone compound is provided. Such conversion products can be provided as raw materials for organic chemical synthesis of industrial products such as various pharmaceuticals and agricultural chemicals. In addition, the method of the present invention can introduce a hydroxyl group specifically at two positions (position 2 and position 3) of the phenyl group (benzene ring) of the flavone compound, and is a useful reaction in organic chemical synthesis.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る水酸化フラボン類化合物の製造方法は、フェニル基(ベンゼン環)を有するフラボン類化合物に、本発明に係る芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性を有するポリペプチドと公知の芳香環分解系酵素とを作用させることにより、そのフェニル基(ベンゼン環)を水酸化して、水酸化フラボン類化合物に変換することを特徴とするものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing a hydroxylated flavone compound according to the present invention comprises a flavone compound having a phenyl group (benzene ring), a polypeptide having an aromatic ring dioxygenase large subunit activity according to the present invention and a known aromatic ring decomposition system. By reacting with an enzyme, the phenyl group (benzene ring) is hydroxylated and converted into a hydroxylated flavone compound.

具体的には、本発明に係る芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性を有するポリペプチド(以下、「改変型BphA1」ともいう)と芳香環ジオキシゲナーゼの他のサブユニット(BphA2A3A4又はBphEFG)からなる酵素[改変型BphA]、及び芳香環ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)を、順次作用させて、フェニル基(ベンゼン環)が水酸化されたフラボン類を製造する。   Specifically, an enzyme comprising a polypeptide having an aromatic ring dioxygenase large subunit activity according to the present invention (hereinafter also referred to as “modified BphA1”) and another subunit of aromatic ring dioxygenase (BphA2A3A4 or BphEFG). [Modified BphA] and aromatic ring dihydrodiol dehydrogenase (BphB) are allowed to act sequentially to produce flavones in which the phenyl group (benzene ring) is hydroxylated.

1.芳香環分解系酵素及びそれをコードする遺伝子
本発明では、芳香環(ビフェニル)分解系の最初の酵素、すなわち、芳香環(ビフェニル)ジオキシゲナーゼ(BphA;本明細書中、単に「芳香環ジオキシゲナーゼ」とも記載する)を遺伝子工学的に改変した改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)、及び2番目の酵素ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)の活性を利用している。BphAは4つのサブユニット(BphA1,BphA2,BphA3及びBphA4;又はBphA1,BphE,BphF及びBphG)から構成されており、本発明において「改変型芳香環ジオキシゲナーゼ」とは、そのうちの大サブユニット(BphA1)を遺伝子工学的に改変したものである。
1. Aromatic ring decomposing enzyme and gene encoding the same In the present invention, the first enzyme of the aromatic ring (biphenyl) decomposing system, namely, aromatic ring (biphenyl) dioxygenase (BphA); Are also used for the activity of the modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) modified by genetic engineering and the second enzyme dihydrodiol dehydrogenase (BphB). BphA is composed of four subunits (BphA1, BphA2, BphA3 and BphA4; or BphA1, BphE, BphF and BphG). In the present invention, “modified aromatic ring dioxygenase” refers to a large subunit ( BphA1) is modified by genetic engineering.

(1)改変型BphA(芳香環ジオキシゲナーゼ)
本発明において、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)としては、限定されるものではないが、その大サブユニットがBphA1(1−22)(配列番号2)及びBphA1(2−2)(配列番号4)のものを用いることができる。これらの改変型BphA1は、限定されるものではないが、それぞれbphA1(1−22)遺伝子(配列番号1)及びbphA1(2−2)遺伝子(配列番号3)によりコードされる。
(1) Modified BphA (aromatic ring dioxygenase)
In the present invention, the modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) is not limited, but large subunits thereof are BphA1 (1-22) (SEQ ID NO: 2) and BphA1 (2-2) ( The thing of sequence number 4) can be used. These modified BphA1 are, but not limited to, encoded by the bphA1 (1-22) gene (SEQ ID NO: 1) and the bphA1 (2-2) gene (SEQ ID NO: 3), respectively.

bphA1(1−22)遺伝子及びbphA1(2−2)遺伝子は、シュードモナス・プチダKF715株(Hayase,N.,Taira,K. and Furukawa, K., Pseudomonasputida KF715 bphABCD operon encoding biphenyl and polychlorinated biphenyl degradation: Cloning analysis, and expression in soil bacteria. J. Bacteriol., 172, 1990)から単離したbphA1配列を中央部分に持ち、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707由来のbphA1配列を両端に持つハイブリッドbphA1遺伝子であるbphA1(715−707)遺伝子を基に、一部のアミノ酸残基に置換を加えたものである。bphA1(715−707)遺伝子は、カセットPCR法(特開2000−125871号公報)を用いてシュードモナス・プチダKF715株からbphA1配列を単離し構築したものである(特許文献3)。 bphA1 (1-22) gene and bphA1 (2-2) gene are Pseudomonas putida KF715 (Hayase, N., Taira, K. and Furukawa, K., Pseudomonasputida KF715 bphABCD operon encoding biphenyl and polychlorinated biphenyl degradation: Cloning analysis, and expression in soil bacteria. J. Bacteriol., 172, the bphA1 sequences isolated from 1990) has in the central part, is a hybrid bphA1 gene with at both ends bphA1 sequence derived from Pseudomonas shoe de alkali monocytogenes KF707 bphA1 (715 -707) Based on the gene, some amino acid residues are substituted. The bphA1 (715-707) gene is constructed by isolating the bphA1 sequence from Pseudomonas putida KF715 strain using the cassette PCR method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-125871) (Patent Document 3).

本発明者らは、bphA1(715−707)遺伝子によりコードされるアミノ酸配列の324番目及び325番目の部位(それぞれアミノ酸残基チロシン及びイソロイシン)がBphAの基質特異性決定に重要であると考え、この部位にランダムな変異を導入し、その中からフラボン類化合物の変換に優れた変異株として、bphA1(715−707)のアミノ酸配列の324番目及び325番目のアミノ酸がアラニン及びロイシン残基に変化した[bphA1(1−22)]と、324番目及び325番目のアミノ酸がロイシン及びイソロイシン残基に変化した[bphA1(2−2)]を獲得し、またこれらの改変型bphA1によりコードされる芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニットを他のサブユニット(BphA2A3A4)及びBphBと共に発現させたところ、フラボン類のフェニル基に水酸基を導入することができることを確認した。 The present inventors consider that the 324th and 325th sites (amino acid residues tyrosine and isoleucine, respectively) of the amino acid sequence encoded by the bphA1 (715-707) gene are important for determining the substrate specificity of BphA, Random mutations were introduced into this site, and as a mutant strain excellent in conversion of flavone compounds, amino acids 324 and 325 in the amino acid sequence of bphA1 (715-707) were changed to alanine and leucine residues. Obtained [ bphA1 (1-22)] and [ bphA1 (2-2)] in which amino acids 324 and 325 were changed to leucine and isoleucine residues, and the fragrance encoded by these modified bphA1 The large ring dioxygenase subunit is replaced with another subunit (BphA2A3 4) and was expressed with BphB, it was confirmed that it is possible to introduce a hydroxyl group into the phenyl group of flavones.

従って、本発明に係る改変型BphA1は、公知のBphA1のアミノ酸配列において、BphA1(715−707)のアミノ酸配列の324番目及び325番目のアミノ酸に相当するアミノ酸を、それぞれアラニン及びイソロイシンに改変するか、又はそれぞれロイシン及びイソロイシンに改変することにより、作製することができる。   Therefore, in the modified BphA1 of the present invention, in the known amino acid sequence of BphA1, the amino acids corresponding to the 324th and 325th amino acids of the amino acid sequence of BphA1 (715-707) are respectively modified to alanine and isoleucine. Or by modifying to leucine and isoleucine, respectively.

公知のBphA1としては、限定されるものではないが、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707由来のBphA1、ブルクホルデリア属LB400株由来のBphA1、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株のbphA1とブルクホルデリア属LB400株のbphA1間でDNAシャフリングを行って得られたbphA1遺伝子[bphA1(2072)]によりコードされるBphA1によりコードされるBphA1(DDBJ/Genbank登録番号AB085748)、シュードモナス・プチダKF715株由来のbphA1遺伝子を中央部分に持ち、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株のbphA1遺伝子を両端に持つハイブリッドbphA1遺伝子[bphA1(715−707)]によりコードされるBphA1(特許文献3)などが挙げられる。 Known BphA1s include, but are not limited to, BphA1 derived from Pseudomonas pseudoalgenes KF707, BphA1 derived from Burkholderia LB400, bphA1 from Pseudomonas pseudoalgenes KF707 and bphA1 from Burkholderia LB400 BphA1 encoded by BphA1 encoded by bphA1 gene [ bphA1 (2072)] obtained by performing DNA shuffling between them (DDBJ / Genbank accession number AB085748), bphA1 gene derived from Pseudomonas putida KF715 strain in the middle A hybrid bphA1 gene [ bphA1 (715) having a bphA1 gene at both ends of Pseudomonas pseudoalgenes KF707 strain. -707)] encoded by BphA1 (Patent Document 3) and the like.

また、本明細書において例示する配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドと同等の芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性を有する限り、当該アミノ酸配列において、324番目及び325番目のアミノ酸以外の複数個、好ましくは1若しくは2個のアミノ酸に欠失、置換、付加等の変異が生じてもよい。同等の芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性とは、配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドが有する、芳香環ジオキシゲナーゼ酵素における主要構成タンパク質として、基質認識とその酸素添加反応を担う機能を有することを指す。この機能は、芳香環ジオキシゲナーゼの他のサブユニットをコードする遺伝子(bphA2A3A4、又はbphEFG)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子(bphB)と共に微生物内で共発現させ、基質の生変換実験を行うことによって確認することができる。 Moreover, as long as it has the same aromatic ring dioxygenase large subunit activity as the polypeptide containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 exemplified in the present specification, the amino acid sequence other than the 324th and 325th amino acids. A plurality of, preferably 1 or 2 amino acids may have mutations such as deletion, substitution and addition. Equivalent aromatic ring dioxygenase large subunit activity is responsible for substrate recognition and its oxygenation reaction as a major constituent protein in the aromatic ring dioxygenase enzyme possessed by the polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4. It means having a function. This function is to be co-expressed in a microorganism together with a gene encoding another subunit of aromatic ring dioxygenase ( bphA2A3A4 or bphEFG ) and a gene encoding dihydrodiol dehydrogenase ( bphB ) to conduct a biotransformation experiment of the substrate. Can be confirmed.

例えば、配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列の1〜2個のアミノ酸が欠失してもよく、配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列に1〜2個のアミノ酸が付加してもよく、あるいは、配列番号2又は4に示されるアミノ酸配列の1〜2個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換したものも、芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性を有するタンパク質に含まれる。ただし、配列番号2又は4における324番目及び325番目のアミノ酸は当該変異を含むものではない。   For example, 1 to 2 amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 may be deleted, or 1 to 2 amino acids may be added to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4. Alternatively, a protein in which one or two amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 are substituted with other amino acids is also included in the protein having the aromatic ring dioxygenase large subunit activity. However, the 324th and 325th amino acids in SEQ ID NO: 2 or 4 do not contain the mutation.

改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)を構成する改変型BphA1以外の要素は、BphA2A3A4あるいは微生物によってはBphEFGであるが、これらは当技術分野で公知の任意のものを用いることができる。芳香環ジオキシゲナーゼのサブユニット(BphA2A3A4あるいはBphEFG)は、天然にこの酵素を産生する微生物、又は該酵素をコードする遺伝子を導入した微生物から得ることができる。あるいは、該酵素の変異体又は分子進化工学的手法による改変体をコードする遺伝子を導入した微生物から得ることができる(特許文献3等)。例えば、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株の小サブユニット(BphA2)、フェレドキシン(BphA3)、及びフェレドキシンレダクターゼ(BphA4)のアミノ酸配列は、DDBJ/Genbank登録番号M83673に示されている。また、バークホルデリア・ゼノボランス(Burkholderia xenovorans)LB400株の小サブユニット(BphE)、フェレドキシン(BphF)、及びフェレドキシンレダクターゼ(BphG)のアミノ酸配列は、DDBJ/Genbank登録番号M86348に示されている。   The element other than the modified BphA1 constituting the modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) is BphA2A3A4 or BphEFG depending on the microorganism, and any element known in the art can be used. The subunit of aromatic ring dioxygenase (BphA2A3A4 or BphEFG) can be obtained from a microorganism that naturally produces this enzyme or a microorganism into which a gene encoding the enzyme has been introduced. Or it can obtain from the microorganisms which introduce | transduced the gene which codes the variant of this enzyme, or the modification by the molecular evolution engineering technique (patent document 3 etc.). For example, the amino acid sequences of the small subunit (BphA2), ferredoxin (BphA3), and ferredoxin reductase (BphA4) of Pseudomonas pseudoalkagenes KF707 strain are shown in DDBJ / Genbank accession number M83673. The amino acid sequences of the small subunit (BphE), ferredoxin (BphF), and ferredoxin reductase (BphG) of Burkholderia xenovorans LB400 strain are shown in DDBJ / Genbank accession number M86348.

(2)BphB(ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ)
ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)は、天然に該酵素を産生する微生物、又は該酵素をコードする遺伝子を導入した微生物から得ることができる。あるいは、該酵素の変異体又は分子進化工学的手法による改変体をコードする遺伝子を導入した微生物から得ることができる。例えば限定されるものではないが、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株のBphBのアミノ酸配列はDDBJ/Genbank登録番号M83673に示されている。また、バークホルデリア・ゼノボランス(Burkholderia xenovorans)LB400株のシュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株のBphBのアミノ酸配列は、DDBJ/Genbank登録番号M86348に示されている。
(2) BphB (dihydrodiol dehydrogenase)
Dihydrodiol dehydrogenase (BphB) can be obtained from a microorganism that naturally produces the enzyme or a microorganism into which a gene encoding the enzyme has been introduced. Or it can obtain from the microorganisms which introduce | transduced the gene which codes the variant of this enzyme, or the modification by the molecular evolution engineering technique. For example, but not limited to, the amino acid sequence of BphB of Pseudomonas pseudoalkanegenes KF707 strain is shown in DDBJ / Genbank accession number M83673. In addition, the amino acid sequence of BphB of Pseudomonas pseudoalgenes KF707 strain of Burkholderia xenovorans LB400 strain is shown in DDBJ / Genbank accession number M86348.

(3)改変型BphA又はBphBをコードする遺伝子
上述した改変型芳香環ジオキシゲナーゼをコードする遺伝子(改変型bphA)は、改変型bphA1bphA2bphA3、及びbphA4、又は改変型bphA1bphEbphF、及びbphGからなり、ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子はbphBからなる。
(3) Gene encoding modified BphA or BphB The above-described gene encoding modified aromatic ring dioxygenase (modified bphA ) is modified bphA1 , bphA2 , bphA3 , and bphA4 , or modified bphA1 , bphE , bphF. , And bphG , and the gene encoding dihydrodiol dehydrogenase consists of bphB .

改変型bphA遺伝子は、限定されるものではないが、その大サブユニット(BphA1)をコードする遺伝子がbphA1(1−22)遺伝子(配列番号1)及びbphA1(2−2)遺伝子(配列番号3)であることが好ましい。すなわち、改変型bphA1遺伝子は、公知のBphA1のアミノ酸配列において324番目及び325番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がそれぞれアラニン及びイソロイシンであるか又はそれぞれロイシン及びイソロイシンであるアミノ酸配列をコードするように改変されたものである。 The modified bphA gene is not limited, but the gene encoding the large subunit (BphA1) is bphA1 (1-22) gene (SEQ ID NO: 1) and bphA1 (2-2) gene (SEQ ID NO: 3). ) Is preferable. That is, the modified bphA1 gene is modified so that the amino acids corresponding to the 324th and 325th amino acids in the known amino acid sequence of BphA1 are alanine and isoleucine, or leucine and isoleucine, respectively. It is a thing.

その他の遺伝子(すなわちbphA2bphA3bphA4及びbphB、あるいはbphEbphF、及びbphG)は、これらの遺伝子を天然に有する微生物に由来するものだけでなく、例えば、それらの自然に若しくは人為的に生じた変異体をコードする遺伝子、又はそれらの遺伝子間でDNAシャフリング等の分子進化工学的手法を施して得られる改変体をコードする遺伝子を含む。 Other genes (ie, bphA2 , bphA3 , bphA4 and bphB , or bphE , bphF , and bphG ) are not only derived from microorganisms naturally having these genes, but also occur, for example, naturally or artificially. And a gene encoding a variant obtained by performing a molecular evolution engineering technique such as DNA shuffling between these genes.

使用可能な遺伝子としては、たとえばシュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株由来のbphA2bphA3bphA4、及びbphB遺伝子、あるいはバークホルデリア・ゼノボランス(Burkholderia xenovorans)LB400株由来のbphEbphFbphG及びbphB遺伝子が挙げられる。KF707株のbphA2bphA3bphA4bphB遺伝子の塩基配列はDDBJ/Genbank登録番号M83673に示されている。また、バークホルデリア・ゼノボランス(Burkholderia xenovorans)LB400株由来のbphEbphFbphG及びbphB遺伝子の塩基配列はDDBJ/Genbank登録番号M83648に示されている。 Usable genes, like for example from Pseudomonas pseudotuberculosis alkali monocytogenes KF707 strain bphA2, bphA3, bphA4, and bphB genes or Burkholderia Zenoboransu (Burkholderia xenovorans) from LB400 strain bphE,, bphF, bphG and bphB genes It is done. The nucleotide sequences of the bphA2 , bphA3 , bphA4 and bphB genes of the KF707 strain are shown in DDBJ / Genbank accession number M83673. The base sequences of bphE , bphF , bphG and bphB genes derived from Burkholderia xenovorans LB400 strain are shown in DDBJ / Genbank accession number M83648.

また、上述した芳香環ジオキシゲナーゼ又はジヒドロジオールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子としては、部位特異的突然変異誘発法等によって変異が導入され、かつ上記機能又は活性を有する変異体であってもよい。なお、遺伝子に変異を導入するには、Kunkel法、Gapped duplex法等の公知の手法又はこれに準ずる方法を採用することができる。例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutan−K(TAKARA社製)やMutan−G(TAKARA社製))などを用いて変異の導入が行われる。また、エラー導入PCRやDNAシャッフリング等の手法により、遺伝子の変異導入やキメラ遺伝子を構築することもできる。エラー導入PCR及びDNAシャッフリング手法は、当技術分野で公知の手法であり、例えばエラー導入PCRについてはChen K, and Arnold FH. 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 90: 5618-5622を、またDNAシャフリングやカセットPCR等の分子進化工学的手法は、例えば、Kurtzman,A.L.,Govindarajan, S., Vahle, K., Jones, J. T., Heinrichs, V., Patten P. A.,Advances in directed protein evolution by recursive genetic recombination: applications to therapeutic proteins. Curr. Opinion Biotechnol.,12, 361-370, 2001、及び、Okuta, A., Ohnishi, A. and Harayama, S., PCR isolation of catechol 2,3-dioxygenase gene fragments from environmental samples and their assembly into functional genes. Gene, 212, 221-228, 1998を参照されたい。   Further, the gene encoding the above-mentioned aromatic ring dioxygenase or dihydrodiol dehydrogenase may be a mutant into which a mutation has been introduced by site-directed mutagenesis and the like and has the above function or activity. In order to introduce a mutation into a gene, a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method or a method based thereon can be employed. For example, mutations are introduced using a mutation introduction kit (for example, Mutan-K (manufactured by TAKARA) or Mutan-G (manufactured by TAKARA)) using site-directed mutagenesis. Moreover, gene mutation introduction and chimera genes can be constructed by techniques such as error introduction PCR and DNA shuffling. Error introduction PCR and DNA shuffling are techniques known in the art. For example, for error introduction PCR, Chen K, and Arnold FH. 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5618-5622 In addition, molecular evolution engineering methods such as DNA shuffling and cassette PCR are described in, for example, Kurtzman, AL, Govindarajan, S., Vahle, K., Jones, JT, Heinrichs, V., Patten PA, Advances in directed protein evolution. by recursive genetic recombination: applications to therapeutic proteins. Curr. Opinion Biotechnol., 12, 361-370, 2001, and Okuta, A., Ohnishi, A. and Harayama, S., PCR isolation of catechol 2,3-dioxygenase See Gene fragments from environmental samples and their assembly into functional genes. Gene, 212, 221-228, 1998.

変異を有する核酸により作製される組換えタンパク質が目的の機能(すなわち芳香環分解系酵素活性)を有するか否かは、上述したように当技術分野で公知の方法により、変異核酸を形質転換体において発現させ、得られる組換えタンパク質を用いて基質の生変換実験を行うことによって確認することができる。なお、フラボン類を水酸化する活性を保持するために、改変型BphA1をコードする改変型bphA1遺伝子は、それによりコードされるアミノ酸配列における324番目及び325番目のアミノ酸がそれぞれアラニン及びイソロイシンとなるか又はそれぞれロイシン及びイソロイシンとなるアミノ酸配列をコードするように、上記変異を導入する。 Whether or not a recombinant protein produced by a nucleic acid having a mutation has a target function (ie, aromatic ring degradation enzyme activity) is determined by transforming the mutant nucleic acid by a method known in the art as described above. It can be confirmed by conducting a substrate bioconversion experiment using the recombinant protein obtained by In addition, in order to retain the activity of hydroxylating flavones, the modified bphA1 gene encoding modified BphA1 has the amino acids 324 and 325 in the amino acid sequence encoded thereby to be alanine and isoleucine, respectively. Alternatively, the mutations are introduced so as to encode amino acid sequences that become leucine and isoleucine, respectively.

さらに、上記塩基配列からなる核酸の全部又は一部の配列に相補的な配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット若しくは芳香環ジオキシゲナーゼサブユニットの活性、又はジヒドロジオールデヒドロゲナーゼの活性を有するタンパク質をコードする核酸も本発明において用いることができる。ストリンジェントな条件とは、特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。例えば、高い相同性(相同性が60%以上、好ましくは80%以上)を有するDNAがハイブリダイズする条件をいう。このようなハイブリダイゼーション条件は当技術分野で公知であり、例えばSambrook et al, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989などに記載されている。   Furthermore, it hybridizes under stringent conditions with a sequence complementary to all or part of the nucleic acid comprising the above base sequence, and the activity of the aromatic ring dioxygenase large subunit or aromatic ring dioxygenase subunit, Alternatively, a nucleic acid encoding a protein having dihydrodiol dehydrogenase activity can also be used in the present invention. Stringent conditions refer to conditions in which specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, it refers to conditions under which DNA having high homology (homology is 60% or more, preferably 80% or more) hybridizes. Such hybridization conditions are known in the art and are described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989.

なお、上記の芳香環分解系酵素をコードする遺伝子群(bphA1A2A3A4遺伝子又はbphA1EFG遺伝子、及びbphB遺伝子)は通常、ゲノムDNA又はプラスミドDNA内において、隣接するかごく近傍に存在しているので、いずれか一つの遺伝子の配列を含むクローン、たとえばコスミドクローン等をコロニーハイブリダイゼーション法等により単離すれば、簡単に他の遺伝子も一緒に単離することができる場合が多い。 In addition, the gene group ( bphA1A2A3A4 gene or bphA1EFG gene, and bphB gene) encoding the above aromatic ring-degrading enzyme is usually present in the genomic DNA or plasmid DNA in the immediate vicinity, so either If a clone containing the sequence of one gene, such as a cosmid clone, is isolated by colony hybridization or the like, other genes can often be easily isolated together.

しかしながら、同様の酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子は多数報告され、当業者には周知であるため、本発明はこれらの遺伝子配列を有する組換え微生物から産生される酵素を利用するものに限定されるものではない。   However, since many genes encoding proteins having similar enzyme activities have been reported and are well known to those skilled in the art, the present invention is limited to those utilizing enzymes produced from recombinant microorganisms having these gene sequences. Is not to be done.

2.微生物における芳香環分解系酵素の発現
本発明では、改変型芳香環ジオキシゲナーセ遺伝子(改変型bphA)とジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子(bphB)とを発現し、フラボン類化合物を水酸化することができる微生物を作製し、該微生物又は該微生物により産生される酵素をフラボン類化合物の水酸化に用いることができる。
2. Expression of Aromatic Ring Degrading Enzyme in Microorganism In the present invention, a microorganism capable of expressing a modified aromatic ring dioxygenase gene (modified bphA ) and a dihydrodiol dehydrogenase gene ( bphB ) and hydroxylating a flavone compound is prepared. In addition, the microorganism or an enzyme produced by the microorganism can be used for hydroxylating a flavone compound.

具体的には、例えば、上述した改変型bphA1遺伝子を、BphA2、BphA3及びBphA4(又はBphE、BphF及びBphG)の全部又は一部を発現する微生物、またさらにBphBを発現する微生物に導入し、該微生物においてこれらのポリペプチドを発現させることができる。あるいは、上述した改変型bphA1遺伝子を、bphA2遺伝子、bphA3遺伝子、bphA4遺伝子、及びbphB遺伝子と共に、又はbphE遺伝子、bphF遺伝子、bphG遺伝子、及びbphB遺伝子と共に微生物に導入し、該微生物においてこれらのポリペプチドを発現させることができる。従って、改変型BphA及びBphBが発現される限り、微生物が天然に有するポリペプチドを利用してもよいし、微生物にこれらの遺伝子を導入してポリペプチドを発現させてもよい。 Specifically, for example, the above-described modified bphA1 gene is introduced into a microorganism that expresses all or part of BphA2, BphA3, and BphA4 (or BphE, BphF, and BphG), or a microorganism that expresses BphB, and These polypeptides can be expressed in microorganisms. Alternatively, the modified bphA1 gene described above is introduced into a microorganism together with the bphA2 gene, bphA3 gene, bphA4 gene, and bphB gene, or together with the bphE gene, bphF gene, bphG gene, and bphB gene, and these polypeptides are used in the microorganism. Can be expressed. Therefore, as long as modified BphA and BphB are expressed, polypeptides naturally present in microorganisms may be used, or polypeptides may be expressed by introducing these genes into microorganisms.

目的の遺伝子を微生物に導入し、発現させる方法は当技術分野で公知である。本発明の一実施形態においては、改変型bphA1遺伝子を含む組換えベクターを用いて微生物を形質転換する。また別の実施形態においては、改変型bphA1遺伝子と他の遺伝子(bphA2A3A4又はbphEFG、さらにbphB遺伝子)を含む組換えベクターを用いて形質転換する。さらに別の実施形態においては、改変型bphA1遺伝子を含む組換えベクターと他の遺伝子を含む組換えベクターを用いて微生物を共形質転換する。目的のポリペプチドを発現する微生物を作製する限り、組換えベクターに含まれる遺伝子の種類、形質転換の順序などは特に限定されるものではない。 Methods for introducing and expressing a gene of interest in a microorganism are known in the art. In one embodiment of the present invention, a microorganism is transformed with a recombinant vector containing a modified bphA1 gene. In another embodiment, transformation is performed using a recombinant vector containing a modified bphA1 gene and another gene ( bphA2A3A4 or bphEFG and further bphB gene). In yet another embodiment, a microorganism is co-transformed with a recombinant vector containing a modified bphA1 gene and a recombinant vector containing another gene. As long as a microorganism that expresses the target polypeptide is prepared, the type of gene contained in the recombinant vector, the order of transformation, and the like are not particularly limited.

本発明において使用する組換えベクターは、適当なベクターに上記遺伝子、例えば改変型bphA1を連結(挿入)することにより得ることができる。本発明で使用するベクターとしては、宿主微生物中で複製可能なものであれば特に限定されない。例えば、プラスミド、コスミド、バクテリオファージ、ファージミドなどが挙げられ、直鎖状であっても環状であってもよい。また、シャトルベクターを用いることもできる。 The recombinant vector used in the present invention can be obtained by ligating (inserting) the above gene, for example, modified bphA1 into an appropriate vector. The vector used in the present invention is not particularly limited as long as it can replicate in the host microorganism. Examples include plasmids, cosmids, bacteriophages, phagemids, etc., which may be linear or circular. A shuttle vector can also be used.

プラスミドDNAとしては、放線菌由来のプラスミド(例えばpK4、pRK401、pRF31等)、大腸菌由来のプラスミド(例えばpET、pBR322、pBR325、pUC118、pUC119、pUC18等)、枯草菌由来のプラスミド(例えばpUB110、pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13、YEp24、YCp50等)などが挙げられ、ファージDNAとしてはλファージ(λgt10、λgt11、λZAP等)が挙げられる。   As plasmid DNA, plasmids derived from actinomycetes (for example, pK4, pRK401, pRF31, etc.), plasmids derived from E. coli (for example, pET, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, pUC18, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (for example, pUB110, pTP5). Etc.), yeast-derived plasmids (eg, YEp13, YEp24, YCp50, etc.) and the like, and phage DNAs include λ phage (λgt10, λgt11, λZAP, etc.).

ベクターに遺伝子を挿入するには、まず、精製された遺伝子を適当な制限酵素で切断し、適当なベクターの制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入してベクターに連結する方法などが採用される。   In order to insert a gene into a vector, first, a method in which the purified gene is cleaved with an appropriate restriction enzyme, inserted into a restriction enzyme site or a multicloning site of an appropriate vector, and linked to the vector, etc. are employed.

遺伝子は、目的のポリペプチドが発現されるようにベクターに組み込まれることが必要である。そこで、本発明において使用するベクターには、プロモーター、目的の遺伝子のほか、所望によりエンハンサーなどのシスエレメント、選択マーカーなどを連結することができる。プロモーターは、大腸菌等の宿主微生物中で発現できるものであればいずれを用いてもよい。   The gene needs to be integrated into the vector so that the polypeptide of interest is expressed. Thus, in addition to a promoter and a target gene, a cis element such as an enhancer, a selectable marker, and the like can be linked to the vector used in the present invention as desired. Any promoter may be used as long as it can be expressed in a host microorganism such as Escherichia coli.

例えば、シュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株のbphA1A2A3A4−bphB−bphC遺伝子群を発現するプラスミドpJHF18(Hirose, J., Auyama, A., Hayashida, S., Furukawa, K., Gene, 128, 27-33, 1994)、又はbphA1(715−707)とbphA2A3A4、並びにbphB及びbphCを発現するプラスミドpBPA715−707BC(特許文献3)におけるbphA1遺伝子を本発明の改変型bphA1で置き換え、また任意によりbphC遺伝子を除去することにより作製することができる。また例えば、大腸菌ベクターとしてpBluescript II SKを用いて、bphA(1−22)bphB遺伝子やbphA(2−2)bphB遺伝子の発現にはlacプロモーターを利用することができる。 For example, the plasmid pJHF18 (Hirose, J., Auyama, A., Hayashida, S., Furukawa, K., Gene, 128, 27-33, expressing the bphA1A2A3A4-bphB-bphC gene group of Pseudomonas pseudoalkagenes KF707 strain, 1994), or bphA1 and (715-707) bphA2A3A4, and replace the bphA1 gene in plasmid PBPA715-707BC (Patent Document 3) expressing bphB and bphC in modified bphA1 of the present invention, also removes bphC gene by any Can be produced. In addition, for example, pBluescript II SK can be used as an E. coli vector, and the lac promoter can be used for expression of bphA (1-22) bphB gene and bphA (2-2) bphB gene.

微生物の形質転換は、上記組換えベクターを、目的とするポリペプチドが発現し得るように宿主微生物中に導入することにより行うことができる。ここで、宿主微生物としては、特に限定されるものではなく、例えば、エッシェリヒア属に属する微生物、好ましくは大腸菌(E. coli)、並びに天然に芳香環分解系酵素を発現することが知られているシュードモナス(Pseudomonas)属、コマモナス(Comamonas)属、ブルクホルデリア(Burkholderia)属、スフィンゴモナス(Sphingomonas)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、及びラルストニア(Ralstonia)属等に属する微生物を挙げることができる。具体的な微生物の例としては、大腸菌JM109株、シュードモナス・シュードアルカリゲネス(Pseudomonaspseudoalcaligenes)、例えばシュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株(非特許文献1)、コマモナス・テストステロニ(Comamonas testosteroni)、ブルクホルテリア(Burkholderia)属LB400株(Erickson,B.D., Mondello,F.J.,Nucleotide sequencing and transcriptional mapping of the genes encoding biphenyl dioxgenase, a multicomponent polychlorinated-biphenyl-degrading enzyme in Pseudomonas strain LB400. J. Bacteriol., 174, 2903-2912, 1992)、スフィンゴモナス・アロマティシボランス(Sphingomonasaromaticivorans)、ロドコッカス・グロベルラス(Rodococcus globerulus)、ラルストニア・オキサラティカ(Ralstoniaoxalatica)等を挙げることができる。また、放線菌であるストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌においても、上記遺伝子を導入・発現させることも可能であり、そのような形質転換した組換え微生物も用いることができる(Chun,H.K.,Ohnishi,Y.,Shindo,K.,Misawa,N.,Furukawa, K., Horinouchi, S., Biotransformation of flavone and flavanone by Streptomycelividans cells carrying shuffled biphenyl dioxygenase genes. J. Mol. Catalysis B: Enzymatic, 21, 113-121, 2003)。これらの微生物は、ATCCやDSMZ等のカルチャーコレクションから入手可能である。ただし、本発明で利用可能な微生物は上記のものに限定されず、目的のポリペプチドを発現させることができる微生物であればどのようなものでも利用することができる。 Transformation of a microorganism can be performed by introducing the above recombinant vector into a host microorganism so that the target polypeptide can be expressed. Here, the host microorganism is not particularly limited. For example, it is known that microorganisms belonging to the genus Escherichia, preferably E. coli , and naturally express an aromatic ring degrading enzyme. Pseudomonas (Pseudomonas) genus Comamonas (Comamonas) the genus Burkholderia (Burkholderia) genus Sphingomonas (Sphingomonas) genus Rhodococcus (Rhodococcus) genus, and Ralstonia a (Ralstonia) microorganism belonging to the genus or the like. Specific examples of the microorganism, Escherichia coli JM109 strain, Pseudomonas pseudoephedrine alkali monocytogenes (Piesuiudomonaspseudoalcaligenes), for example Pseudomonas pseudotype alkali monocytogenes KF707 strain (Non-Patent Document 1), Comamonas testosteroni (Comamonas testosteroni), Burg formate terrier (Burkholderia) genus LB400 strain (Erickson, BD, Mondello, FJ, Nucleotide sequencing and transcriptional mapping of the genes encoding biphenyl dioxgenase, a multicomponent polychlorinated-biphenyl-degrading enzyme in Pseudomonas strain LB400. J. Bacteriol., 174, 2903-2912, 1992), Sphingomonas aroma tea grain lance (Sphingomonasaromaticivorans), Rhodococcus Guroberurasu (Rodococcus globerulus), mention may be made of Ralstonia Okisaratika (Ralstoniaoxalatica) and the like. In addition, the above gene can be introduced and expressed in Streptomyces genus bacteria, which are actinomycetes, and such transformed recombinant microorganisms can also be used (Chun, HK, Ohnishi). , Y., Shindo, K., Misawa, N., Furukawa, K., Horinouchi, S., Biotransformation of flavone and flavanone by Streptomycelividans cells carrying shuffled biphenyl dioxygenase genes.J. Mol. Catalysis B: Enzymatic, 21, 113 -121, 2003). These microorganisms can be obtained from culture collections such as ATCC and DSMZ. However, the microorganisms that can be used in the present invention are not limited to those described above, and any microorganism that can express the target polypeptide can be used.

外来遺伝子を微生物に導入・発現する方法は常法により行うことができる(例えば、Sambrook,J.,Russell, D. W., "Molecular cloning -A laboratory manual", Third edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001)。例えば、微生物への組換えベクターの導入方法としては、例えばカルシウムイオンを用いる方法(Cohen, S.N.et al.:Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69:2110-2114 (1972))、エレクトロポレーション法等が挙げられる。形質転換体の選択もまた、当技術分野で公知の方法、例えば薬剤耐性遺伝子を利用した選択等を用いて行うことができる。   Methods for introducing and expressing foreign genes into microorganisms can be performed by conventional methods (eg, Sambrook, J., Russell, DW, “Molecular cloning -A laboratory manual”, Third edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001). . For example, as a method for introducing a recombinant vector into a microorganism, for example, a method using calcium ions (Cohen, SNet al .: Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 69: 2110-2114 (1972)), electro The poration method is exemplified. Selection of transformants can also be performed by a method known in the art, for example, selection using a drug resistance gene.

以上のようにして得られる微生物は、フラボン類化合物を水酸化する芳香環分解系酵素を生成するものであるため、かかる酵素の製造や、それ自体を水酸化フラボン類化合物の製造において使用することができる。   Since the microorganism obtained as described above produces an aromatic ring-degrading enzyme that hydroxylates flavone compounds, it must be used in the production of such enzymes or in the production of hydroxylated flavone compounds. Can do.

3.芳香環分解系酵素の単離及び精製
本発明においては、後述する変換反応のために、芳香環分解系酵素(改変型BphA及びBphB)を生成する微生物から当該酵素群を単離及び精製し、それを使用することができる。
3. Isolation and purification of aromatic ring decomposing enzyme In the present invention, for the conversion reaction described later, the enzyme group is isolated and purified from a microorganism that produces aromatic ring decomposing enzyme (modified BphA and BphB), You can use it.

芳香環分解系酵素は、それをコードする遺伝子を保有する前記微生物を培養し、その培養物から採取することにより得ることができる。「培養物」とは、培養上清、培養細胞、培養菌体、又は細胞若しくは菌体の破砕物のいずれをも意味するものである。本発明の微生物を培地で培養する方法は、微生物の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。   The aromatic ring-degrading enzyme can be obtained by culturing the microorganism having the gene encoding it and collecting it from the culture. “Culture” means any of culture supernatant, cultured cells, cultured cells, or disrupted cells or cells. The method of culturing the microorganism of the present invention in a medium is performed according to a usual method used for culturing microorganisms.

細菌等の微生物を培養する培地としては、微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、微生物の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。   As a medium for culturing microorganisms such as bacteria, a natural medium or a synthetic medium may be used as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and the like that can be assimilated by the microorganism and can cultivate microorganisms efficiently. Any of these 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、そしてジベンゾフラン、ゲンチジン酸、サリチル酸等の芳香族炭化水素が用いられる。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若しくは有機酸のアンモニウム塩、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー、又はその他の含窒素化合物が用いられる。無機物としては、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、炭酸カルシウム等が用いられる。   As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, alcohols such as ethanol and propanol, and aromatic hydrocarbons such as dibenzofuran, gentisic acid and salicylic acid are used. As the nitrogen source, ammonia, ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, peptone, meat extract, corn steep liquor, or other nitrogen-containing compounds are used. As the inorganic substance, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like are used.

培養は、通常、振盪培養又は通気攪拌培養などの好気的条件下、20〜40℃で行う。培養期間中、pHは約5〜9に保持する。pHの調整は、無機又は有機酸、アルカリ溶液等を用いて行う。培養中は必要に応じてアンピシリンや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。   The culture is usually performed at 20 to 40 ° C. under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture. During the incubation period, the pH is maintained at about 5-9. The pH is adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution, or the like. During culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary.

培養後、目的の芳香環分解系酵素群のタンパク質(改変型BphA及びBphB)が菌体内又は細胞内に生産される場合には、菌体又は細胞を破砕することにより当該タンパク質を抽出する。また、目的タンパク質が菌体外又は細胞外に生産される場合には、培養液をそのまま使用するか、遠心分離等により菌体又は細胞を除去する。その後、タンパク質の単離精製に用いられる一般的な生化学的方法、例えば硫酸アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み合わせて用いることにより、前記培養物中から目的のタンパク質を単離精製することができる。   After the culture, when proteins (modified BphA and BphB) of the target aromatic ring-degrading enzyme group are produced in the cells or cells, the proteins are extracted by disrupting the cells or cells. When the target protein is produced outside the cells or cells, the culture solution is used as it is, or the cells or cells are removed by centrifugation or the like. Thereafter, by using general biochemical methods used for protein isolation and purification, such as ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc. alone or in appropriate combination, The target protein can be isolated and purified from

目的のタンパク質が得られたか否かは、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動等により確認することができる。さらに、目的タンパク質の理化学的性質又は機能を調べるため、種々の試験を行うことができる。試験項目としては、X線結晶解析、CDスペクトル解析、NMR解析等が挙げられる。   Whether or not the target protein has been obtained can be confirmed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis or the like. Furthermore, various tests can be performed to examine the physicochemical properties or functions of the target protein. Test items include X-ray crystal analysis, CD spectrum analysis, NMR analysis, and the like.

4.フラボン類化合物の変換
本発明においては、上記改変型芳香環ジヒドロゲナーゼ(改変型BphA)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)を用いて、フラボン類化合物を水酸化することができる。
4). Conversion of flavone compounds In the present invention, the flavone compounds can be hydroxylated using the above-mentioned modified aromatic ring dihydrogenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB).

さらに、上述の組換え微生物から、必要な酵素を産生させて、それらを用いてフラボン類化合物の変換を行うことも容易である。すなわち、本発明は、組換え微生物と変換対象のフラボン類基質との混合培養により水酸化フラボン類化合物を製造するだけでなく、該組み換え微生物又は相当遺伝子を有する非組換え微生物が産生する酵素を抽出し、その抽出酵素を用いて水酸化フラボン類化合物を製造することもできる。   Furthermore, it is also easy to produce necessary enzymes from the above-mentioned recombinant microorganisms and to convert flavone compounds using them. That is, the present invention not only produces a hydroxylated flavone compound by mixed culture of a recombinant microorganism and a flavone substrate to be converted, but also an enzyme produced by the recombinant microorganism or a non-recombinant microorganism having an equivalent gene. It is possible to produce a hydroxylated flavone compound by extraction and using the extracted enzyme.

従って、本発明においては、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)、これらの酵素を生成する微生物、又は該微生物の培養物の少なくとも1つを、フラボン類化合物を含むサンプルに添加して混合又は培養し、得られる混合物又は培養物から水酸化されたフラボン類化合物を得るものである。   Therefore, in the present invention, at least one of a modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB), a microorganism that produces these enzymes, or a culture of the microorganism is used as a flavone compound. It is added to a sample to be mixed and mixed or cultured, and a hydroxylated flavone compound is obtained from the resulting mixture or culture.

ここで変換反応の基質として用いられる「フラボン類化合物」とは、フラボン骨格を有する化合物及びそれから誘導される化合物群であり、具体的にはフラボン、イソフラボン、6−ヒドロキシフラボン、7−ヒドロキシフラボン、5,7−ジヒドロキシフラボン(クリシン);フラバノン、6−ヒドロキシフラバノン、7−ヒドロキシフラバノン;環化炭化水素基とフェニル環がビフェニル結合した化合物(1−フェニルナフタレン、2−フェニルナフタレン);芳香環とフェニル基の間に置換若しくは非置換アルケニレン基(好ましくは炭素数3の置換アルケニレン基)を有する化合物((トランス−)カルコン、カルコン、ジヒドロカルコン)などが挙げられる。本発明において基質として使用可能なフラボン類化合物は、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される1以上の異種原子を環原子として含んでなる単環式又は二環式の環状基を有していてもよく、置換基により置換されていてもよい。また、アルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、1−プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基等が挙げられる。   Here, the “flavone compounds” used as a substrate for the conversion reaction are compounds having a flavone skeleton and compounds derived therefrom, specifically, flavones, isoflavones, 6-hydroxyflavones, 7-hydroxyflavones, 5,7-dihydroxyflavone (chrysin); flavanone, 6-hydroxyflavanone, 7-hydroxyflavanone; a compound in which a cyclized hydrocarbon group and a phenyl ring are linked by biphenyl (1-phenylnaphthalene, 2-phenylnaphthalene); Examples include compounds having a substituted or unsubstituted alkenylene group (preferably a substituted alkenylene group having 3 carbon atoms) between phenyl groups ((trans-) chalcone, chalcone, dihydrochalcone). The flavone compound that can be used as a substrate in the present invention is a monocyclic or bicyclic ring containing one or more hetero atoms selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom as a ring atom. It may have a group and may be substituted with a substituent. Moreover, as an alkenylene group, vinylene group, 1-propenylene group, 1-butenylene group, 2-butenylene group etc. are mentioned, for example.

本発明において特に好適に用いられるフラボン類化合物(基質)としては、限定されるものではないが、フラボン、カルコン、7−ヒドロキシフラボン、クリシン、フラバノン、6−ヒドロキシフラボン、6−ヒドロキシフラバノン、7−ヒドロキシフラバノン、1−フェニルナフタレン、2−フェニルナフタレンが挙げられる。   The flavone compounds (substrates) particularly preferably used in the present invention are not limited, but include flavone, chalcone, 7-hydroxyflavone, chrysin, flavanone, 6-hydroxyflavone, 6-hydroxyflavanone, 7- Examples include hydroxyflavanone, 1-phenylnaphthalene, and 2-phenylnaphthalene.

本発明においては、基質として上記フラボン類化合物と、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)とを反応させるか、又はこれらの酵素を産生する微生物と培養するか若しくはその培養物と反応させることにより、フラボン類化合物が有するフェニル基(ベンゼン環)に水酸基が導入された化合物に変換することができる。特に本発明により、フラボン類化合物が有するフェニル基(ベンゼン環)の2つの位置、好ましくは2位及び3位に水酸基が導入されたジオール体に変換することができる。   In the present invention, the above flavone compound is reacted with a modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB) as a substrate, or cultured with a microorganism producing these enzymes, or By reacting with the culture, it can be converted into a compound in which a hydroxyl group is introduced into the phenyl group (benzene ring) of the flavone compound. In particular, according to the present invention, the flavone compound can be converted into a diol having a hydroxyl group introduced at two positions of the phenyl group (benzene ring), preferably at the 2-position and 3-position.

具体的には、図1に示されるように、本発明の方法により、フラボン類化合物であるカルコン、7−ヒドロキシフラボン及びクリシンより、それぞれ式I〜VIにより表わされる化合物1〜4を得ることができる。このうち化合物2は新規物質である。また、式II〜VIにより表わされる化合物2〜4は、実施例3に示されるように抗酸化活性を有するものである。従って、これらの化合物2〜4を含む組成物は、抗酸化剤として使用することができる。   Specifically, as shown in FIG. 1, compounds 1 to 4 represented by Formulas I to VI can be obtained from chalcone, 7-hydroxyflavone and chrysin, which are flavone compounds, by the method of the present invention. it can. Of these, Compound 2 is a novel substance. In addition, compounds 2 to 4 represented by formulas II to VI have antioxidant activity as shown in Example 3. Therefore, the composition containing these compounds 2 to 4 can be used as an antioxidant.

フラボン類化合物と、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)(又は、これらの酵素を含む破砕微生物、微生物培養液、粗酵素、精製酵素等)との反応、あるいは上記3つの酵素を産生する微生物とともに培養する方法は、通常の酵素反応又は培養方法と同様にして常法により行うことができる。   Reaction of a flavone compound with a modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB) (or a disrupted microorganism, microorganism culture solution, crude enzyme, purified enzyme, etc. containing these enzymes), or The method of culturing together with the microorganisms that produce the above three enzymes can be carried out by a conventional method in the same manner as in the usual enzyme reaction or culture method.

例えば、上記フラボン類化合物と、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)との反応は、フラボン類化合物を含む溶液に、改変型BphA及びBphBを混合し、酵素反応に適切な温度にて一定時間にわたってインキュベートすることにより、フラボン類化合物を変換することができる。
また例えば、上記フラボン類化合物とともに、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ(改変型BphA)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ(BphB)を産生する微生物を培養する方法は以下のようにして行うことができる。
For example, the reaction of the above flavone compound with the modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB) is performed by mixing the modified BphA and BphB in a solution containing the flavone compound. The flavone compounds can be converted by incubating at a suitable temperature for a certain period of time.
In addition, for example, a method for culturing a microorganism that produces a modified aromatic ring dioxygenase (modified BphA) and dihydrodiol dehydrogenase (BphB) together with the flavones can be performed as follows.

微生物を培養する培地としては通常、該微生物が生育し得る培地であれば良く、具体的には、LB培地、M9培地、KB培地、YM培地、KY培地、F101培地、等が例示される。   The medium for cultivating the microorganism is usually a medium that can grow the microorganism, and specific examples include LB medium, M9 medium, KB medium, YM medium, KY medium, F101 medium, and the like.

炭素源としては菌体が資化し生育できる炭素化合物であればいずれでも使用可能である。窒素源としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無機窒素源、酵母エキス、ペプトン、肉エキスなどの有機窒素源を使用することができる。これらの他に、必要に応じて、無機塩類、金属塩、ビタミンなどを添加することもできる。   Any carbon source can be used as long as it is a carbon compound that can be assimilated and grown by cells. As the nitrogen source, for example, inorganic nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium nitrate, and organic nitrogen sources such as yeast extract, peptone, and meat extract can be used. In addition to these, inorganic salts, metal salts, vitamins, and the like can be added as necessary.

培養は、通常、温度20〜40℃、より好ましくは25〜35℃であり、pHは5〜9が好ましい。また、適宜、振盤培養や回転培養としてもよい。培養終了後、培養液を遠心分離機にかけ、上清を回収し、上清液を酢酸エチル等の有機溶媒を用いて抽出する。   Culture is usually at a temperature of 20 to 40 ° C, more preferably 25 to 35 ° C, and a pH of 5 to 9 is preferred. Moreover, it is good also as a shaker culture and rotation culture suitably. After completion of the culture, the culture solution is centrifuged, the supernatant is collected, and the supernatant solution is extracted using an organic solvent such as ethyl acetate.

上記混合物又は培養物から水酸化フラボン類化合物を精製するには、タンパク質の単離精製に用いられる一般的な生化学的方法、例えば硫酸アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。   To purify hydroxylated flavone compounds from the above mixture or culture, general biochemical methods used for protein isolation and purification, such as ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc. Can be used alone or in appropriate combination.

本発明の方法により、フラボン類化合物、特にこれまで変換が困難であった7−ヒドロキシフラボン、5,7−ジヒドロキシフラボン(クリシン)、1−フェニルナフタレン等のフラボン類化合物を、効率よく水酸化フラボン類化合物に変換することができる。また、本発明の方法では、フラボン類化合物のフェニル基(ベンゼン環)における2位及び3位に特異的に水酸基を導入することができる。このようにして製造される水酸化フラボン類化合物(ジオール体)は、医薬品、農薬を始めとする種々の工業製品の原料として用いることができる。   According to the method of the present invention, a flavone compound, particularly a flavone compound such as 7-hydroxyflavone, 5,7-dihydroxyflavone (chrysin), 1-phenylnaphthalene, which has been difficult to convert, can be efficiently converted into a flavone hydroxide. It can be converted into a similar compound. In the method of the present invention, a hydroxyl group can be specifically introduced into the 2-position and 3-position of the phenyl group (benzene ring) of the flavone compound. The hydroxylated flavone compound (diol form) produced in this manner can be used as a raw material for various industrial products such as pharmaceuticals and agricultural chemicals.

またさらに、以上のように変換された水酸化フラボン類化合物(ジオール体)は、芳香環分解系酵素であるBphCによりピコリン酸化合物へ、また芳香環分解系酵素であるBphC及びBphDによりカルボン酸化合物にまで変換することができる。   Furthermore, the hydroxylated flavone compound (diol body) converted as described above is converted into a picolinic acid compound by BphC, an aromatic ring decomposing enzyme, and a carboxylic acid compound by BphC and BphD, an aromatic ring decomposing enzyme. Can be converted to

以下の実施例は、本発明をさらに具体的に説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。   The following examples are intended to explain the present invention more specifically and are not intended to limit the present invention.

ここで用いられた通常の遺伝子組換え実験は、特に言及されていない場合は、標準的な方法(Sambrook, J., Fritsch, E. F., Maniatis, T., "Molecular cloning -A laboratory manual." Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)に基づいている。   The normal gene recombination experiments used here are standard methods (Sambrook, J., Fritsch, EF, Maniatis, T., “Molecular cloning -A laboratory manual.” Cold unless otherwise stated. Spring Harbor Laboratory Press, 1989).

本実施例においては、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ[bphA(1−22)]/芳香環ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ同時発現用プラスミドpBPA(1−22)B、及び改変型芳香環ジオキシゲナーゼ[bphA(2−2)]/芳香環ジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ同時発現用プラスミドpBPA(2−2)Bを作製した。   In this example, the modified aromatic ring dioxygenase [bphA (1-22)] / aromatic dihydrodiol dehydrogenase plasmid pBPA (1-22) B and the modified aromatic ring dioxygenase [bphA (2- 2)] / Plasma pBPA (2-2) B for simultaneous expression of aromatic ring dihydrodiol dehydrogenase was prepared.

本発明者らは以前にシュードモナス・シュードアルカリゲネスKF707株由来芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)とシュードモナス・プチダKF715株由来のBphA1とのハイブリッドBphA1であるBphA1(715−707)を、カセットPCRと呼ばれる手法(特開2000−125871号公報)を用いて作製した。本発明者らはこのBphA1(715−707)及びKF707株由来bphA2A3A4−bphB−bphC遺伝子群[bphA1(715−707)bphA2A3A4遺伝子]を発現するプラスミドpBPA715−707BCを作製し、このプラスミドが導入された大腸菌JM109株を用いて種々のバイオコンバージョン実験を行なっており、その結果は、特許文献3に開示しているようにピコリン酸の生成が確認された。 The present inventors previously used BphA1 (715-707), which is a hybrid BphA1 of an aromatic ring dioxygenase large subunit (BphA1) derived from Pseudomonas pseudoalgenes KF707 strain and BphA1 derived from Pseudomonas putida KF715, cassette PCR, It was produced using a so-called technique (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-125871). The present inventors produced plasmid pBPA715-707BC expressing this BphA1 (715-707) and bphA2A3A4-bphB-bphC gene group [ bphA1 (715-707) bphA2A3A4 gene] derived from KF707 strain, and this plasmid was introduced. Various bioconversion experiments were conducted using Escherichia coli JM109 strain, and as a result, the production of picolinic acid was confirmed as disclosed in Patent Document 3.

BphA1(715−707)はKF707株由来BphA1と比して幅広い基質特異性を有する。BphA1(715−707)はKF707株由来BphA1とは324−325番目の2つのアミノ酸残基が異なっており、KF707株由来のものがセリン残基−バリン残基であるところがスレオニン残基−イソロイシン残基となっている。   BphA1 (715-707) has a broad substrate specificity compared to BphA1 derived from KF707 strain. BphA1 (715-707) is different from BphA1 derived from KF707 strain in the two amino acid residues 324-325, and the one derived from KF707 strain is serine residue-valine residue, threonine residue-isoleucine residue It is the basis.

そこで、本実施例においては、BphA1(715−707)を基に、より広い基質特異性の獲得を目指し、324−325番目の2つのアミノ酸残基をランダムに置換した変異株を作製した。ランダムな変異の導入はBphA1(715−707)をコードする遺伝子を鋳型に用い、324−325番目のアミノ酸残基をコードするコドン部分をランダムに置換した遺伝子ライブラリをPCRにより作製した。まず、プライマーとして715TINNK−F(配列番号7)及びBphA1BglIIR(配列番号6)を用いたPCR、及び、プライマーとしてBphA1SacIF(配列番号5)及び715TINNK−R(配列番号8)を用いたPCRをそれぞれ行い、増幅産物(それぞれのPCRについて約10kb、約5kb)をアガロースゲル電気泳動で分離、精製した。   Therefore, in this example, based on BphA1 (715-707), a mutant strain in which the two amino acid residues at positions 324 to 325 were randomly substituted was prepared with the aim of obtaining wider substrate specificity. Random mutations were introduced by using a gene encoding BphA1 (715-707) as a template, and a gene library in which the codon part encoding amino acid residues 324 to 325 was randomly substituted was prepared by PCR. First, PCR was performed using 715TINNK-F (SEQ ID NO: 7) and BphA1BglIIR (SEQ ID NO: 6) as primers, and PCR using BphA1SacIF (SEQ ID NO: 5) and 715TINNK-R (SEQ ID NO: 8) as primers, respectively. The amplification products (about 10 kb and about 5 kb for each PCR) were separated and purified by agarose gel electrophoresis.

使用したプライマーの配列は以下の通りである:
BphA1SacIF: 5'- CCGAATTCAAGGAGACGTTGAATCATGAGCTCAGC -3'(配列番号5)
BphA1BglIIR: 5'- TTGAATTCTTCCGGTTGACAGATCT-3'(配列番号6)
715TINNK-F: 5'-GCATGTTCGGCCAGCACATGNNKNNKTTCCCGACCTGTTC -3'(配列番号7)
715TINNK-R: 5'-CATGTGCTGGCCGAACATGC -3'(配列番号8)
The primer sequences used are as follows:
BphA1SacIF: 5'-CC GAATTC AAGGAGACGTTGAATCAT GAGCTC AGC -3 '(SEQ ID NO: 5)
BphA1BglIIR: 5'-TT GAATTC TTCCGGTTGAC AGATCT -3 '(SEQ ID NO: 6)
715TINNK-F: 5'-GCATGTTCGGCCAGCACATG NNKNNK TTCCCGACCTGTTC-3 '(SEQ ID NO: 7)
715TINNK-R: 5'-CATGTGCTGGCCGAACATGC-3 '(SEQ ID NO: 8)

BphA1SacIF(配列番号5)及びBphA1BglIIR(配列番号6)はそれぞれBphA1(715−707)のN末端付近、C末端付近及びその外側の部位を含む配列をコードしている。BphA1SacIF(配列番号5)にはSacI部位が、BphA1BglIIR(配列番号6)にはBglII部位があり、両側にさらにEcoRI部位が付与されている(いずれも、アンダーラインで示されている)。 BphA1SacIF (SEQ ID NO: 5) and BphA1BglIIR (SEQ ID NO: 6) encode sequences containing the vicinity of the N-terminal, the vicinity of the C-terminal, and the outside of BphA1 (715-707), respectively. BphA1SacIF (SEQ ID NO: 5) Sac I site in the, in BphA1BglIIR (SEQ ID NO: 6) has a Bgl II site, further Eco RI site on either side are applied (both are shown underlined) .

715TINNK−F(配列番号7)の配列における下線部はBphA1(715−707)の324−325番目のアミノ酸残基の位置にあたり、ランダムコドンの混合(NNK;NはA,T,G,Cの等量混合、KはG,Tの等量混合を示す)を2つ連結したものになっている。   The underlined part in the sequence of 715TINNK-F (SEQ ID NO: 7) corresponds to the position of amino acid residues 324 to 325 of BphA1 (715-707), and a mixture of random codons (NNK; N represents A, T, G, C Equal mixing, K is equivalent to mixing G and T).

PCRの条件は約10kb、約5kbの増幅ともに同じで、94℃1分、61℃1分、72℃1分30秒で、30サイクル行い、KOD Dashポリメラーゼ(TOYOBO)を用いた。増幅産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、それぞれ約10kb、約5kbのバンドを切り出して精製した。次にこれら2種の遺伝子断片を混合し、さらにプライマーBphA1SacIF(配列番号5)及びBphA1BglIIR(配列番号6)を加えてPCRを行い、bphA1全長約1.5kbにあたる増幅産物を得た。PCRの反応条件は約10kb、約5kbの増幅の場合と同じである。増幅産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、約1.5kbのバンドを切り出して精製し、bphA1(715−707)変異株ライブラリとした。 The PCR conditions were the same for both amplification of about 10 kb and about 5 kb, and 30 cycles were performed at 94 ° C. for 1 minute, 61 ° C. for 1 minute, 72 ° C. for 1 minute 30 seconds, and KOD Dash polymerase (TOYOBO) was used. Amplified products were separated by agarose gel electrophoresis, and bands of about 10 kb and about 5 kb were cut out and purified. Next, these two gene fragments were mixed, and further PCR was performed by adding primers BphA1SacIF (SEQ ID NO: 5) and BphA1BglIIR (SEQ ID NO: 6) to obtain an amplification product corresponding to a total length of about 1.5 kb of bphA1 . The PCR reaction conditions are the same as those for amplification of about 10 kb and about 5 kb. Amplified products were separated by agarose gel electrophoresis, and a band of about 1.5 kb was cut out and purified to obtain a bphA1 (715-707) mutant library.

P.プソイドアルカリゲネスKF707株のbphA1A2A3A4−bphB−bphC遺伝子群(GenBankアクセッション番号M83673に登録されている)を含む発現プラスミドpJHF18(Hirose, J., Auyama, A., Hayashida, S., Furukawa, K., Gene, 128, 27-33, 1994)を有する大腸菌は、メタ開裂まで反応が進むので、ビフェニルを基質とした場合はメタ開裂産物として、2−ヒドロキシ−6−オキソ−6−フェニルヘキサ−2,4−ジエン酸(2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid)を生成すると考えられている。一般に、メタ開裂産物は黄色を呈するので、434mm付近の波長でモニターすることが可能である。 P. Expression plasmid pJHF18 (Hirose, J., Auyama, A., Hayashida, S., Furukawa, K.) containing the bphA1A2A3A4-bphB-bphC gene group (registered in GenBank accession number M83673) of pseudoalkalinenes KF707 strain , Gene, 128, 27-33, 1994), the reaction proceeds until meta-cleavage. Therefore, when biphenyl is used as a substrate, 2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2 is obtained as a meta-cleavage product. , 4-dienoic acid (2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid) is considered to be produced. In general, meta-cleavage products have a yellow color and can be monitored at a wavelength around 434 mm.

プラスミドpJHF18において、1ヵ所のMluI部位がbphA1内にあるので、MluIで消化、平滑末端処理後、再度ライゲーションを行うことにより、bphA1のみを破壊したプラスミドpJHF18ΔM1uIを作製した(T.Kumamaru,H.Suenaga,M.Mitsuoka, T. Watanabe, K. Furukawa, Nature Biotechnology, 16, 663-666, 1998)。 Since there is one Mlu I site in bphA1 in plasmid pJHF18, plasmid pJHF18ΔM1uI in which only bphA1 was destroyed was prepared by digestion with Mlu I, blunt end treatment, and ligation again (T. Kumamaru, H Suenaga, M. Mitsuoka, T. Watanabe, K. Furukawa, Nature Biotechnology, 16, 663-666, 1998).

次に、PJHF18ΔM1uIをSacI/BglIIで二重消化により、ΔbphA1遺伝子をのみを含む1.39kb断片を除き、代わりに、上記で作製したbphA1(715−707)変異株ライブラリ(SacI/BglIIで二重消化後のもの)を挿入し、改変型芳香環ジオキシゲナーゼ遺伝子ライブラリ(bphA1変異ライブラリ::bphA2A3A4遺伝子)とbphBbphC遺伝子を含むプラスミドを得た。 Then, by a double digest PJHF18ΔM1uI with Sac I / Bgl II, Δ bphA1 gene except 1.39kb fragment containing only, instead, bphA1 prepared in the above (715-707) mutant library (Sac I / After double digestion with Bgl II), a modified aromatic ring dioxygenase gene library ( bphA1 mutation library :: bphA2A3A4 gene) and a plasmid containing the bphBbphC gene were obtained.

このプラスミドを有する大腸菌JM109にビフェニル蒸気を充て、メタ開裂により黄色を呈することができるコロニーを選抜した。メタ開裂により黄色を呈することができるコロニーにおいては、bphA1(715−707)変異株遺伝子が正常に機能できることを意味している。 E. coli JM109 having this plasmid was filled with biphenyl vapor, and colonies capable of exhibiting yellow color were selected by meta-cleavage. This means that the bphA1 (715-707) mutant gene can function normally in colonies that can exhibit a yellow color by meta-cleavage.

ビフェニル蒸気により黄色を呈することができた大腸菌形質転換体200個を用い、2次スクリーニングを実施した。2次スクリーニングは基質として1−フェニルナフタレン及び2−フェニルナフタレンのいずれかを混合した寒天培地上に変異体コロニーを生育させ、メタ開裂産物の呈色の確認により行った。1−フェニルナフタレン及び2−フェニルナフタレンに対するメタ開裂の分解効率が共に高いことを指標に選択した結果、5個の変異体が見いだされた。それらの内2種類(この大腸菌に含まれるプラスミドをそれぞれpSHF1−22ABC及びpSHF2−2ABCと命名)はKF707由来のbphA1遺伝子やbphA1(715−707)を持つものが分解できない7−ヒドロキシフラボンや5,7−ジヒドロキシフラボンをもメタ開裂により分解することができた。 Secondary screening was carried out using 200 E. coli transformants that were able to exhibit a yellow color by biphenyl vapor. The secondary screening was performed by growing mutant colonies on an agar medium mixed with either 1-phenylnaphthalene or 2-phenylnaphthalene as a substrate and confirming the coloration of the meta-cleavage product. As a result of selection based on the high decomposition efficiency of meta-cleavage for 1-phenylnaphthalene and 2-phenylnaphthalene, 5 mutants were found. Two of them (the plasmids contained in this Escherichia coli are named pSHF1-22ABC and pSHF2-2ABC, respectively) are 7-hydroxyflavones that cannot be decomposed by the Kph707- derived bphA1 gene or bphA1 (715-707) . 7-Dihydroxyflavone could also be decomposed by meta-cleavage.

このプラスミドpSHF1−22ABC及びpSHF2−2ABC由来のbphA1(715−707)変異株遺伝子を以後、それぞれbphA1(1−22)遺伝子及びbphA1(2−2)と呼ぶ。 The bphA1 (715-707) mutant genes derived from the plasmids pSHF1-22ABC and pSHF2-2ABC are hereinafter referred to as bphA1 (1-22) gene and bphA1 (2-2), respectively.

bphA1(1−22)遺伝子の配列を解析したところ、bphA1(715−707)を基に変異を加えた324−325番目の2つのアミノ酸残基が、bphA1(715−707)のものがスレオニン残基−イソロイシン残基であるところがアラニン残基−ロイシン残基となっていた。また、bphA1(2−2)遺伝子の配列を解析したところ、bphA1(715−707)を基に変異を加えた324−325番目の2つのアミノ酸残基が、bphA1(715−707)のものがスレオニン残基−イソロイシン残基であるところがロイシン残基−イソロイシン残基となっていた。bphA1(1−22)遺伝子及びbphA1(2−2)遺伝子の配列をそれぞれ配列番号1及び3に示す。 When the sequence of the bphA1 (1-22) gene was analyzed, the two amino acid residues from 324 to 325 , which were mutated based on bphA1 (715-707) , were the residues of bphA1 (715-707). The group-isoleucine residue was an alanine residue-leucine residue. In addition, when the sequence of the bphA1 (2-2) gene was analyzed, the two amino acid residues from 324 to 325 , which were mutated based on bphA1 (715-707), were found to be of bphA1 (715-707) . A threonine residue-isoleucine residue was a leucine residue-isoleucine residue. The sequences of the bphA1 (1-22) gene and the bphA1 (2-2) gene are shown in SEQ ID NOs: 1 and 3, respectively.

また、このpSHF1−22ABC及びpSHF2−2ABCからbphCのみを除いて、bphA1(1−22)bphA2A3A4bphB遺伝子を発現するプラスミドpBPA(1−22)B及びbphA1(2−2)bphA2A3A4bphB遺伝子を発現するプラスミドpBPA(2−2)Bを作製した。 Moreover, the only exception bphC from this pSHF1-22ABC and pSHF2-2ABC, bphA1 (1-22) plasmid PBPA (1-22) expressing bphA2A3A4bphB gene B and bphA1 (2-2) plasmid expressing the bphA2A3A4bphB gene PBPA (2-2) B was produced.

本実施例においては、実施例1において作製した改変遺伝子を用いて変換実験を行い、また得られた変換産物の同定及び精製を行った。   In this example, a conversion experiment was performed using the modified gene prepared in Example 1, and the obtained conversion product was identified and purified.

(1)変換実験
実施例1において作製したプラスミドpBPA(1−22)B又はpBPA(2−2)Bを有する大腸菌JM109と、実施例1で変換が確認された基質の混合培養液700ml〜1400mlに等量のメタノールを添加し、室温で2時間撹拌した。これを7,000rpmにて10分遠心分離し、上清を回収した。上清は減圧下300ml〜500mlまで濃縮し、等量の酢酸エチルで2度抽出した。酢酸エチル層を減圧下濃縮し、生成物含有エキスを得た。エキスをシリカゲル[0.25nm Silica Gel 60(Merck)]を用いた薄層クロマトグラフィー(TLC)にかけ、変換産物の確認を行った後、シリカゲルカラム[20×250mm,Silica Gel 60(Merck)]を用いたカラムクロマトグラフィーに供し、純品を得た。
(1) Conversion experiment 700 ml to 1400 ml of a mixed culture of E. coli JM109 having the plasmid pBPA (1-22) B or pBPA (2-2) B prepared in Example 1 and the substrate whose conversion was confirmed in Example 1 An equal amount of methanol was added to the mixture and stirred at room temperature for 2 hours. This was centrifuged at 7,000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was collected. The supernatant was concentrated under reduced pressure to 300 ml to 500 ml and extracted twice with an equal amount of ethyl acetate. The ethyl acetate layer was concentrated under reduced pressure to obtain a product-containing extract. The extract was subjected to thin layer chromatography (TLC) using silica gel [0.25 nm Silica Gel 60 (Merck)], and after confirming the conversion product, a silica gel column [20 × 250 mm, Silica Gel 60 (Merck)] was applied. The product was subjected to the column chromatography used to obtain a pure product.

なお、各基質におけるTLCの展開溶媒は以下の通りである:
カルコン,ヘキサン−EtOAc(4:1);7−ヒドロキシフラボン,CHCl−MeOH(10:1);クリシン,CHCl−MeOH(20:1)
また、各基質におけるカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は以下の通りである:
カルコン,ヘキサン−EtOAc(3:1);7−ヒドロキシフラボン,CHCl−MeOH(15:1);クリシン,CHCl−MeOH(20:1)
In addition, the developing solvent of TLC in each substrate is as follows:
Chalcone, hexane -EtOAc (4: 1); 7- hydroxy flavone, CH 2 Cl 2 -MeOH (10 : 1); chrysin, CH 2 Cl 2 -MeOH (20 : 1)
The developing solvent for column chromatography on each substrate is as follows:
Chalcone, hexane -EtOAc (3: 1); 7- hydroxy flavone, CH 2 Cl 2 -MeOH (15 : 1); chrysin, CH 2 Cl 2 -MeOH (20 : 1)

(2)カルコン(chalcon)の変換産物の同定
プラスミドpBPA(1−22)B又はpBPA(2−2)Bを有する大腸菌JM109によりそれぞれ[(トランス−)カルコン]の変換実験を行った粗抽出物(105.8mg)をTLCに供したところ、両方についてRf値0.2及びRf値0.1の産物が生成していることが判明した。両産物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物1(27.6mg)及び化合物2(5.2mg)の純品を得た。
(2) Identification of conversion product of chalcone Crude extracts obtained by conducting [(trans-) chalcone] conversion experiments using Escherichia coli JM109 having plasmid pBPA (1-22B) or pBPA (2-2) B, respectively. (105.8 mg) was subjected to TLC, and it was found that a product having an Rf value of 0.2 and an Rf value of 0.1 was produced for both. Both products were purified by silica gel chromatography to obtain pure products of Compound 1 (27.6 mg) and Compound 2 (5.2 mg).

化合物1は標準品とのTLC及びHPLCによる直接比較により、3−(2,3)ジヒドロキシフェニル)−1−フェニルプロパン−1−オン(3-(2,3-dihydroxyphenyl)-1-phenylpropan-1-one)(図1)と同定した。 Compound 1 was obtained by direct comparison with a standard product by TLC and HPLC using 3- (2,3) dihydroxyphenyl) -1-phenylpropan-1-one (3- (2,3-dihydroxyphenyl) -1-phenylpropan-1 -one) (FIG. 1).

化合物2の分子式は、API−MS(m/z258(M+)),H,13C NMRよりC1514と決定された。得られた分子式及び化合物2H,13C NMRより、化合物2はカルコンのA環及びB環に2個ずつ、計4個のフェノール性水酸基が導入された化合物であることが示唆された。また化合物のDQF COSYスペクトルにおいて3つの連続したspビシナルスピン結合が2組(δ7.02(d,J=7.9Hz)−δ6.74(δ,J=7.9,8.0Hz)−δ7.36(d,J=8.0Hz)及びδ6.56(d,J=7.3Hz)−δ6.52(δ,J=7.0,7.3Hz)−δ6.63(d,J=7.0Hz))が観測されたことから、化合物2はA環の5,6位、及びB環の1’,2’’位に4つのフェノール性水酸基が導入された物質であると決定された。 The molecular formula of Compound 2 was determined to be C 15 H 14 O 4 from API-MS (m / z 258 (M +)), 1 H, 13 C NMR. From the resulting molecular formula and 1 of Compound 2 H, 13 C NMR, compound 2 two on the A ring and B ring of chalcone, it was suggested that compounds which four phenolic hydroxyl groups have been introduced . In the DQF COSY spectrum of the compound, two sets of three consecutive sp 2 vicinal spin bonds (δ 7.02 (d, J = 7.9 Hz) −δ 6.74 (δ, J = 7.9, 8.0 Hz)) − δ 7 .36 (d, J = 8.0 Hz) and δ 6.56 (d, J = 7.3 Hz) −δ 6.52 (δ, J = 7.0, 7.3 Hz) −δ 6.63 (d, J = 7.0 Hz)) was observed, and it was determined that Compound 2 was a substance in which four phenolic hydroxyl groups were introduced at the 5th and 6th positions of the A ring and the 1 ′ and 2 ″ positions of the B ring. It was.

以上の結果より、化合物2は1,3−ビス−(2,3−ジヒドロキシ−フェニル)−プロパン−1−オン(1,3-bis-(2,3-dihydroxy-phenyl)-propan-1-one)(図1)と同定した。化合物2は新規化合物であった。化合物2のNMRデータを以下に記す。 From the above results, Compound 2 was found to be 1,3-bis- (2,3-dihydroxy-phenyl) -propan-1-one (1,3-bis- (2,3-dihydroxy-phenyl) -propan-1- one) (FIG. 1). Compound 2 was a novel compound. The NMR data of Compound 2 are shown below.

Figure 2007116975
Figure 2007116975

(3)7−ヒドロキシフラボン(7-hydroxyflavone)の変換産物の同定
プラスミドpBPA(1−22)B又はpBPA(2−2)Bを有する大腸菌JM109によりそれぞれ7−ヒドロキシフラボンの変換実験を行った粗抽出物(93.2mg)をTLCに供したところ、両方についてRf値0.5の産物が生成していることが判明した。本産物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物3(4.5mg)の純品を得た。
(3) Identification of the conversion product of 7-hydroxyflavone (7-hydroxyflavone) Conversion of 7-hydroxyflavone with E. coli JM109 having plasmid pBPA (1-22) B or pBPA (2-2) B When the extract (93.2 mg) was subjected to TLC, it was found that products having an Rf value of 0.5 were produced for both. This product was purified by silica gel chromatography to obtain a pure compound 3 (4.5 mg).

化合物3の分子式は、API−MS(m/z270(M)),H,13C NMRよりC1510と決定された。得られた分子式及び化合物3H,13C NMRより、化合物3は7−ヒドロキシフラボンに2個のフェノール性水酸基が導入された化合物であることが示唆された。また化合物のDQF COSYスペクトルにおいて3つの連続したspビシナルスピン結合(δ7.29(d,J=8.5Hz)−δ8.80(δ,J=7.4,8.5Hz)−δ6.95(d,J=7.4Hz)が観測されることから、2つのフェノール性水酸基はB環の1’,2’’位に導入されたことが明らかとなった。 The molecular formula of Compound 3 was determined to be C 15 H 10 O 5 from API-MS (m / z 270 (M + )), 1 H, 13 C NMR. From the resulting molecular formula and 1 of Compound 3 H, 13 C NMR, Compound 3 was suggested to be a compound in which two phenolic hydroxyl groups introduced into the 7-hydroxy flavone. In the DQF COSY spectrum of the compound, three consecutive sp 2 vicinal spin bonds (δ 7.29 (d, J = 8.5 Hz) −δ 8.80 (δ, J = 7.4, 8.5 Hz) −δ 6.95 ( d, J = 7.4 Hz) was observed, which revealed that two phenolic hydroxyl groups were introduced at the 1 ′ and 2 ″ positions of the B ring.

以上の結果より、化合物3は2−(2,3−ジヒドロキシ−フェニル)−7−ヒドロキシ−クロメン−4−オン(2-(2,3-dihydroxy-phenyl)-7-hydroxy-chromen-4-one)(図1)と同定した。 From the above results, Compound 3 was found to be 2- (2,3-dihydroxy-phenyl) -7-hydroxy-chromen-4-one (2- (2,3-dihydroxy-phenyl) -7-hydroxy-chromen-4- one) (FIG. 1).

化合物3はCASに構造登録のある既知物質であるが、これを芳香環ジオキシゲナーゼ+デサチュラーゼ反応により製造できるという報告はない。従って、本発明による化合物3の製造方法は新規かつ有効である。化合物3のNMRデータを以下に記す。 Compound 3 is a known substance whose structure is registered in CAS, but there is no report that it can be produced by an aromatic ring dioxygenase + desaturase reaction. Therefore, the method for producing Compound 3 according to the present invention is new and effective. The NMR data of Compound 3 are shown below.

Figure 2007116975
Figure 2007116975

(4)クリシン(chrysin)の変換産物の同定
プラスミドpBPA(1−22)B又はpBPA(2−2)Bを有する大腸菌JM109によりクリシンの変換実験を行った粗抽出物(126.3mg)をTLCに供したところ、両方についてRf値0.3の産物が生成していることが判明した。両産物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物4(4.2mg)の純品を得た。
(4) Identification of chrysin conversion product A crude extract (126.3 mg) obtained by conducting a chrysin conversion experiment using E. coli JM109 having plasmid pBPA (1-22B) or pBPA (2-2) B was subjected to TLC. It was found that products having an Rf value of 0.3 were produced for both. Both products were purified by silica gel chromatography to obtain a pure product of Compound 4 (4.2 mg).

化合物4の分子式は、API−MS(m/z286(M)),H,13C NMRよりC1510と決定された。得られた分子式及び化合物4H,13C NMRより、化合物4はchrysinに2個のフェノール性水酸基が導入された化合物であることが示唆された。また化合物のDQF COSYスペクトルにおいて3つの連続したspビシナルスピン結合(δ7.30(d,J=8.0Hz)−δ6.81(δ,J=7.6,8.0Hz)−δ6.98(d,J=7.6Hz)が観測されることから、2つのフェノール性水酸基はB環の1’,2’’位に導入されたことが明らかとなった。 The molecular formula of Compound 4 was determined to be C 15 H 10 O 6 from API-MS (m / z 286 (M + )), 1 H, 13 C NMR. From the resulting 1 H molecular formula and compounds 4, 13 C NMR, compound 4 is two phenolic hydroxyl groups it was suggested that the compound introduced into chrysin. In the DQF COSY spectrum of the compound, three consecutive sp 2 vicinal spin bonds (δ 7.30 (d, J = 8.0 Hz) −δ 6.81 (δ, J = 7.6, 8.0 Hz) −δ 6.98 ( (d, J = 7.6 Hz) was observed, it was clarified that two phenolic hydroxyl groups were introduced at the 1 ′ and 2 ″ positions of the B ring.

以上の結果より、化合物4は2−(2,3−ジヒドロキシ−フェニル)−5,7−ジヒドロキシ−クロメン−4−オン(2-(2,3-dihydroxy-phenyl)-5,7-dihydroxy-chromen-4-one)(図1)と同定した。 From the above results, compound 4 is 2- (2,3-dihydroxy-phenyl) -5,7-dihydroxy-chromen-4-one (2- (2,3-dihydroxy-phenyl) -5,7-dihydroxy- chromen-4-one) (FIG. 1).

化合物4はCASに構造登録のある既知物質であるが、これを芳香環ジオキシゲナーゼ+デサチュラーゼ反応により製造できるという報告はこれが最初である。従って、本発明による化合物4の製造方法は新規かつ有効である。化合物4のNMRデータを以下に記す。 Although compound 4 is a known substance having a structure registration in CAS, this is the first report that it can be produced by an aromatic ring dioxygenase + desaturase reaction. Therefore, the method for producing compound 4 according to the present invention is novel and effective. The NMR data of Compound 4 are shown below.

Figure 2007116975
Figure 2007116975

(5)その他の変換物(2072AB変換と同一化合物)
(5−1)フラバノン(Flavanone)
TLC CHCl−MeOH(20:1)Rf0.6
酢酸エチル抽出物重量 212.1mg
シリカカラムCHCl−MeOH(20:1)68.6mg
(5) Other conversion products (same compounds as 2072AB conversion)
(5-1) Flavanone
TLC CH 2 Cl 2 -MeOH (20 : 1) Rf0.6
Ethyl acetate extract weight 212.1mg
Silica column CH 2 Cl 2 -MeOH (20: 1) 68.6 mg

(5−2)6−OHフラボン(6-OH Flavone)
TLC CHCl−MeOH(10:1)Rf0.3
酢酸エチル抽出物重量 77.0mg
シリカカラムCHCl−MeOH(10:1)20.3mg
(5-2) 6-OH Flavone
TLC CH 2 Cl 2 -MeOH (10 : 1) Rf0.3
Ethyl acetate extract weight 77.0mg
Silica column CH 2 Cl 2 -MeOH (10: 1) 20.3mg

(5−3)6−OHフラバノン(6-OH Flavanone)
TLC CHCl−MeOH(20:1)Rf0.3
酢酸エチル抽出物重量 155.9mg
シリカカラムCHCl−MeOH(20:1)60.3mg
(5-3) 6-OH Flavanone
TLC CH 2 Cl 2 -MeOH (20 : 1) Rf0.3
Ethyl acetate extract weight 155.9mg
Silica column CH 2 Cl 2 -MeOH (20: 1) 60.3mg

(5−4)7−OHフラバノン(7-OH Flavanone)
TLC CHCl−MeOH(20:1)Rf0.5
酢酸エチル抽出物重量 149.3mg
シリカカラムCHCl−MeOH(20:1)31.5mg
(5-4) 7-OH Flavanone
TLC CH 2 Cl 2 -MeOH (20 : 1) Rf0.5
Ethyl acetate extract weight 149.3mg
Silica column CH 2 Cl 2 -MeOH (20: 1) 31.5 mg

(5−5)1−フェニルナフタレン(1-phenylnaphthalene)(bphAでの変換、2072Aと同一変換物)
TLC CHCl−MeOH(50:1)Rf0.3
酢酸エチル抽出物重量 114.9mg
シリカカラムCHCl−MeOH(50:1)60.9mg
(5-5) 1-phenylnaphthalene (conversion with bphA, the same conversion product as 2072A)
TLC CH 2 Cl 2 -MeOH (50 : 1) Rf0.3
Ethyl acetate extract weight 114.9mg
Silica column CH 2 Cl 2 -MeOH (50: 1) 60.9mg

(5−6)2−フェニルナフタレン(2-phenylnaphthalene)(bphAでの変換、2072Aと同一変換物)
TLC CHCl−MeOH(50:1)Rf0.2
酢酸エチル抽出物重量 114.9mg
シリカカラムCHCl−MeOH(50:1)65.5mg
(5-6) 2-phenylnaphthalene (conversion with bphA, the same conversion product as 2072A)
TLC CH 2 Cl 2 -MeOH (50 : 1) Rf0.2
Ethyl acetate extract weight 114.9mg
Silica column CH 2 Cl 2 -MeOH (50: 1) 65.5 mg

(5−7)ナリンゲニン(Naringenin)
変換反応進行せず。
(5-7) Naringenin
Conversion reaction does not proceed.

抗酸化活性
活性酸素により最も傷害を受ける生体成分は脂質(特に極性脂質)である。ラット脳組織は極性脂質に富み、また活性酸素の反応に関与する酸化還元酵素系も含むため、活性酸素の生体脂質への傷害(動脈硬化の原因)を検討するのに優れた材料である。
The biological component most damaged by the antioxidant active active oxygen is lipid (particularly polar lipid). Rat brain tissue is rich in polar lipids and also contains an oxidoreductase system involved in the reaction of active oxygen, so it is an excellent material for investigating the damage of active oxygen to biological lipids (cause of arteriosclerosis).

そこで変換化合物である化合物2〜4の脳脂質過酸化抑制作用をTBA(チオバルビツール酸)法にて検討した。本法は、K. Shindo, Y. Kagiyama, R. Nakamura, A. Hara, H. Ikenaga, K. Furukawa, N. Misawa, J. Mol. Catal. B: Enzym., 23, 9 (2003)に記載されている。化合物2〜4の抗酸化活性を測定した(ラット脳脂質過酸化抑制IC50)。簡単に説明すると、ラット脳のホモジネートを用いて、各化合物を加えた際の脂質過酸化抑制作用を測定するものである。   Thus, the brain lipid peroxidation inhibitory action of compounds 2 to 4 as conversion compounds was examined by the TBA (thiobarbituric acid) method. This method is described in K. Shindo, Y. Kagiyama, R. Nakamura, A. Hara, H. Ikenaga, K. Furukawa, N. Misawa, J. Mol. Catal. B: Enzym., 23, 9 (2003) Are listed. Antioxidant activity of compounds 2 to 4 was measured (rat brain lipid peroxidation inhibition IC50). Briefly, the lipid peroxidation inhibitory action when each compound is added is measured using a rat brain homogenate.

結果を以下に示す:
化合物2 0.7μM
化合物3 2.9μM
化合物4 4.8μM
上記結果から、化合物2〜4が、抗酸化活性、特に脂質に対する抗酸化活性を有することが示された。
The results are shown below:
Compound 2 0.7 μM
Compound 3 2.9 μM
Compound 4 4.8 μM
From the above results, it was shown that compounds 2 to 4 have antioxidant activity, particularly antioxidant activity on lipids.

本発明によれば、既存のフラボン類化合物から水酸化フラボン類化合物(特に水酸基を2つの位置に有するジオール体)を製造する新規な方法が提供される。かかる変換産物は種々の医薬品や農薬等の工業製品を有機化学合成するための原料として提供することができる。また、本発明の方法はフラボン類化合物のフェニル基(ベンゼン環)の2つの位置(2位及び3位)に特異的に水酸基を導入することができ、有機化学合成において有用な反応である。   According to the present invention, a novel method for producing a hydroxylated flavone compound (particularly a diol having a hydroxyl group at two positions) from an existing flavone compound is provided. Such conversion products can be provided as raw materials for organic chemical synthesis of industrial products such as various pharmaceuticals and agricultural chemicals. In addition, the method of the present invention can introduce a hydroxyl group specifically at two positions (position 2 and position 3) of the phenyl group (benzene ring) of the flavone compound, and is a useful reaction in organic chemical synthesis.

改変型芳香環ジオキシゲナーゼを用いた変換実験により得られた化合物1〜4の構造(式I〜IV)を示す。1 shows structures (formulas I to IV) of compounds 1 to 4 obtained by a conversion experiment using a modified aromatic ring dioxygenase.

配列番号1及び3:合成ポリヌクレオチド
配列番号2及び4:合成ポリペプチド
配列番号5〜8:合成オリゴヌクレオチド
配列番号7におけるNは任意のヌクレオチドを表わす。
SEQ ID NOs: 1 and 3: synthetic polynucleotides SEQ ID NOs: 2 and 4: synthetic polypeptides SEQ ID NOs: 5-8: synthetic oligonucleotides
N in SEQ ID NO: 7 represents any nucleotide.

Claims (18)

以下の(a)又は(b)のポリペプチド。
(a)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、又は
(b)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列において、324番目若しくは325番目のアミノ酸以外の1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、(a)と同等の芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)活性を有するポリペプチド
The following polypeptide (a) or (b).
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4, or (b) one or several amino acids other than the 324th or 325th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 A polypeptide comprising an amino acid sequence substituted, deleted, inserted or added, and having the same aromatic ring dioxygenase large subunit (BphA1) activity as (a)
以下の(a)又は(b)の核酸。
(a)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする核酸、又は
(b)配列番号2若しくは4に示されるアミノ酸配列において、324番目若しくは325番目のアミノ酸以外の1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、(a)と同等の芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)活性を有するポリペプチドをコードする核酸
The following nucleic acid (a) or (b):
(A) a nucleic acid encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4, or (b) one or a number other than the 324th or 325th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 Nucleic acid encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one amino acid is substituted, deleted, inserted or added, and having the same aromatic ring dioxygenase large subunit (BphA1) activity as (a)
以下の(a)又は(b)の核酸。
(a)配列番号1に示される塩基配列からなる核酸、又は
(b)配列番号1に示される塩基配列に相補的な配列からなる核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット(BphA1)活性を有するポリペプチドをコードする核酸
The following nucleic acid (a) or (b):
(A) a nucleic acid comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, or (b) a nucleic acid comprising a sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 under a stringent condition, and an aromatic ring Nucleic acid encoding a polypeptide having dioxygenase large subunit (BphA1) activity
請求項2又は3記載の核酸を含む組換えベクター。   A recombinant vector comprising the nucleic acid according to claim 2 or 3. 請求項4記載の組換えベクターで形質転換された形質転換体。   A transformant transformed with the recombinant vector according to claim 4. 請求項5記載の形質転換体を培養し、得られる培養物からポリペプチドを採取することを特徴とする、芳香環ジオキシゲナーゼ大サブユニット活性を有するポリペプチド(BphA1)の製造方法。   A method for producing a polypeptide having an aromatic ring dioxygenase large subunit activity (BphA1), wherein the transformant according to claim 5 is cultured, and the polypeptide is collected from the resulting culture. さらに芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)をコードする核酸、及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)をコードする核酸を含む、請求項4記載の組換えベクター。   The recombinant vector according to claim 4, further comprising a nucleic acid encoding a polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG) and a nucleic acid encoding a polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB). 請求項1記載のポリペプチド(BphA1)を発現し、かつ芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)及びジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)を発現することを特徴とする微生物。   It expresses the polypeptide (BphA1) according to claim 1, and expresses a polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG) and a polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB). Microorganisms. 請求項4又は7記載の組換えベクターで形質転換されたものである、請求項8記載の微生物。   The microorganism according to claim 8, which is transformed with the recombinant vector according to claim 4 or 7. フラボン類化合物を水酸化フラボン類化合物に変換できるものである、請求項8又は9記載の微生物。   The microorganism according to claim 8 or 9, which is capable of converting a flavone compound into a hydroxylated flavone compound. 微生物が大腸菌であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の微生物。   The microorganism according to any one of claims 8 to 10, wherein the microorganism is Escherichia coli. 請求項8〜11のいずれか1項に記載の微生物を培養し、得られる培養物からポリペプチドを採取することを特徴とする、フラボン類化合物を水酸化フラボン類化合物に変換する活性を有する酵素群の製造方法。   An enzyme having an activity of converting a flavone compound into a hydroxylated flavone compound, which comprises culturing the microorganism according to any one of claims 8 to 11 and collecting a polypeptide from the obtained culture. Group manufacturing method. 以下の(a)〜(c):
(a)請求項1記載のポリペプチド(BphA1)及び芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)、並びにジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)
(b)請求項8〜11のいずれか1項に記載の微生物
(c)請求項8〜11のいずれか1項に記載の微生物の培養物
の少なくとも1つを、フラボン類化合物を含むサンプルに添加して混合又は培養し、得られる混合物又は培養物から水酸化されたフラボン類化合物を得ることを特徴とする、水酸化フラボン類化合物の製造方法。
The following (a) to (c):
(A) The polypeptide according to claim 1 (BphA1), the polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG), and the polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB)
(B) The microorganism according to any one of claims 8 to 11 (c) At least one of the microorganism cultures according to any one of claims 8 to 11 is used as a sample containing a flavone compound. A method for producing a hydroxylated flavone compound comprising adding and mixing or culturing, and obtaining a hydroxylated flavone compound from the resulting mixture or culture.
フラボン類化合物が、フラボン、6−ヒドロキシフラボン、7−ヒドロキシフラボン、5,7−ジヒドロキシフラボン、6−ヒドロキシフラバノン、7−ヒドロキシフラバノン、カルコン、1−フェニルナフタレン、及び2−フェニルナフタレンからなる群より選択される、請求項13記載の方法。   The flavone compound is selected from the group consisting of flavone, 6-hydroxyflavone, 7-hydroxyflavone, 5,7-dihydroxyflavone, 6-hydroxyflavanone, 7-hydroxyflavanone, chalcone, 1-phenylnaphthalene, and 2-phenylnaphthalene. 14. The method of claim 13, wherein the method is selected. 水酸化フラボン類化合物が、フラボン類化合物のフェニル基の2位及び3位に2つの水酸基が導入されたジオール体である、請求項13又は14記載の方法。   The method according to claim 13 or 14, wherein the hydroxylated flavone compound is a diol having two hydroxyl groups introduced at the 2-position and the 3-position of the phenyl group of the flavone compound. 下記式II:
Figure 2007116975
で表わされる化合物。
Formula II below:
Figure 2007116975
A compound represented by
以下の(a)〜(c):
(a)請求項1記載のポリペプチド(BphA1)及び芳香環ジオキシゲナーゼサブユニット活性を有するポリペプチド(BphA2A3A4又はBphEFG)、並びにジヒドロジオールデヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチド(BphB)
(b)請求項8〜11のいずれか1項に記載の微生物
(c)請求項8〜11のいずれか1項に記載の微生物の培養物
の少なくとも1つを、カルコンを含むサンプルに添加して混合又は培養し、得られる混合物又は培養物から下記式II:
Figure 2007116975
で表わされる化合物を得ることを特徴とする、式IIで表わされる化合物の製造方法。
The following (a) to (c):
(A) The polypeptide according to claim 1 (BphA1), the polypeptide having aromatic ring dioxygenase subunit activity (BphA2A3A4 or BphEFG), and the polypeptide having dihydrodiol dehydrogenase activity (BphB)
(B) The microorganism according to any one of claims 8 to 11 (c) At least one of the microorganism cultures according to any one of claims 8 to 11 is added to a sample containing chalcone. Mixed or cultured, and the resulting mixture or culture is represented by the following formula II:
Figure 2007116975
A process for producing a compound represented by the formula II, characterized in that a compound represented by formula II is obtained.
下記式II、III、及びIV:
Figure 2007116975
で表わされる化合物からなる群より選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする抗酸化剤。
Formulas II, III, and IV below:
Figure 2007116975
An antioxidant comprising at least one selected from the group consisting of compounds represented by:
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