JP2007312744A - New dna-degrading enzyme - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new DNA-cleaving enzyme protein and to provide a gene thereof. <P>SOLUTION: The new DNA-cleaving enzyme is derived from Pyrococcus furiosus, Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii or Thermococcus kodakaraensis. Since the enzyme recognizes and degrades the 3'-terminus of a single-stranded DNA, the enzyme can be utilized for technical development for cleaving an optional DNA strand in a specific site by utilizing a difference between single strands and double strands of the DNA in structure. Furthermore, since actions can be exhibited at high temperatures, the enzyme can be used in such a state that the cleavage reaction resistance by formation of a high-order structure of the DNA strand itself which is a substrate is avoided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本発明は試験管内遺伝子試薬として有用なDNA分解酵素及び、遺伝子工学的手法を用いた該酵素の製造方法に関する。   The present invention relates to a DNA degrading enzyme useful as an in vitro gene reagent and a method for producing the enzyme using genetic engineering techniques.

従来技術Conventional technology

遺伝子である二本鎖DNAを、塩基配列特異的に認識して切断するDNA分解酵素として最も頻繁に用いられているのは制限酵素と呼ばれるもので、一般に4〜8塩基を認識して切断する。制限酵素としては、これまで種々のものが見つかっている(特許文献1〜3)。制限酵素以外に、二本鎖DNAの塩基配列を認識して切断する酵素としては、DNA組換え過程に関わる酵素が知られており、さらにホーミングエンドヌクレアーゼと呼ばれる一群の酵素が発見されて、最近しばしば遺伝子工学的実験に利用されている。一般に、これらの酵素は20塩基以上もの長い配列を認識に必要とするが、それぞれの酵素にとって、認識配列は特異的であるから、部位特異的DNA切断の目的で利用することができる。このように、DNAの配列を認識して切断する酵素については、これまでに多くの実用例がある。   The most frequently used DNA-degrading enzyme that specifically recognizes and cleaves double-stranded DNA, a gene, is called a restriction enzyme, and generally recognizes and cleaves 4 to 8 bases. . Various restriction enzymes have been found so far (Patent Documents 1 to 3). In addition to restriction enzymes, enzymes involved in the DNA recombination process are known as enzymes that recognize and cleave base sequences of double-stranded DNA, and a group of enzymes called homing endonucleases have been discovered recently. Often used for genetic engineering experiments. In general, these enzymes require a long sequence of 20 bases or more for recognition. However, since the recognition sequence is specific for each enzyme, it can be used for the purpose of site-specific DNA cleavage. As described above, there have been many practical examples of enzymes that recognize and cleave DNA sequences.

一方、DNAの特異的な構造を認識して切断する酵素については、基礎分子生物学研究から、種々のものが報告されている。例えば、一本鎖DNAを特異的に切断する酵素として市販されているものには、Aepergillus oryzae由来のS1 nuclease(一本鎖DNA又はRNA に作用してモノヌクレオチドに分解するエンドヌクレアーゼ)、Penicillium citrinum由来のP1 nuclease(一本鎖DNA又はRNA に作用してモノヌクレオチドに分解するエンドヌクレアーゼ)、Alteromonas espejiana由来のBal31 nuclease(一本鎖DNAに特異的なendonucleaseであるが、一本鎖がないときは二本鎖DNAに作用し、両端を末端から同時に分解する5'→3'および3'→5' exonuclease活性を示す)、Mung bean nuclease(一本鎖特異的endonucleaseであり、5'-P末端をもつモノまたはオリゴヌクレオチドを生成する)、Micrococcal nuclease(エンドヌクレアーゼで、一本鎖および二本鎖の核酸に作用して3'リン酸末端を生じる)、大腸菌Exonuclease I (3'→5'方向の一本鎖特異的ヌクレアーゼ),大腸菌Exonuclease III(二本DNAの3’末端から切断するヌクレアーゼ)、Exonuclease T(3'→5'方向の一本鎖特異的ヌクレアーゼで、DNAでもRNAでも作用する)、Lambda Exonuclease(5'→3'方向に切断する二本鎖DNA特異的エキソヌクレアーゼで5’ 末端にリン酸があることが必要)、T7 exonuclease(5'→3'方向に切断する二本鎖DNA特異的エキソヌクレアーゼで末端のリン酸の有無は関係しない)などが市販されている。また、本発明者らは、ホリデイ構造DNAに特異的に作用する酵素(特許文献4)、及び損傷によって生じる特異的なDNA構造を認識して作用する酵素(特許文献5)について報告した。 On the other hand, various types of enzymes that recognize and cleave specific structures of DNA have been reported from basic molecular biology research. For example, commercially available enzymes that specifically cleave single-stranded DNA include S1 nuclease derived from Aepergillus oryzae (an endonuclease that degrades mononucleotide by acting on single-stranded DNA or RNA), Penicillium citrinum P1 nuclease derived from endonuclease (endonuclease that acts on single-stranded DNA or RNA and degrades to mononucleotide), Bal31 nuclease derived from Alteromonas espejiana (endonuclease specific for single-stranded DNA, but not single-stranded) Shows 5 '→ 3' and 3 '→ 5' exonuclease activity that acts on double-stranded DNA and simultaneously degrades both ends from the end), Mung bean nuclease (single-strand specific endonuclease, 5'-P To produce mono- or oligonucleotides with termini), Micrococcal nuclease (endonuclease, acting on single and double stranded nucleic acids to produce 3 'phosphate termini), E. coli Exonuclease I (3' → 5 ' Single strand of direction Heterologous nuclease), Escherichia coli Exonuclease III (nuclease that cleaves from the 3 'end of double DNA), Exonuclease T (single-strand specific nuclease in the 3' → 5 'direction, acting on both DNA and RNA), Lambda Exonuclease (Double-stranded DNA-specific exonuclease that cuts in the 5 '→ 3' direction requires phosphate at the 5 'end), T7 exonuclease (specific for double-stranded DNA that cuts in the 5' → 3 'direction) Exonuclease, regardless of the presence or absence of phosphate at the end) is commercially available. In addition, the present inventors have reported an enzyme that specifically acts on holiday structure DNA (Patent Document 4) and an enzyme that recognizes and acts on a specific DNA structure caused by damage (Patent Document 5).

特開平7-143874JP 7-143874 特開平8-38171(特許3017019号)JP-A-8-38171 (Patent No. 3017019) 特開平8-205870JP-A-8-205870 特開2000-157278JP2000-157278 特願2001-372434Japanese Patent Application 2001-372434

しかしながら、上述した一本鎖DNAを特異的に切断する酵素はすべて常温生物由来の酵素であり、熱安定性は低い。また、一本鎖特異的であって、3’→5’ エキソヌクレアーゼ活性を有することが明確なのは、DNA ポリメラーゼに付随するエキソヌクレアーゼ活性以外にはないと思われる。   However, all the enzymes that specifically cleave the single-stranded DNA described above are enzymes derived from normal temperature organisms and have low thermal stability. In addition, it seems that it is single-strand specific and clearly has 3 '→ 5' exonuclease activity other than the exonuclease activity associated with DNA polymerase.

分子生物学の発展によって、種々の目的によって遺伝子(DNA)解析を行う機会が急激に増している。したがって、試験管内でDNA鎖やRNA鎖を目的に応じて細工するために、様々な活性を有する種々の酵素が必要とされている。本発明の目的は、新規DNA切断酵素を遺伝子操作用試薬等として提供することにある。   With the development of molecular biology, opportunities for gene (DNA) analysis for various purposes are increasing rapidly. Therefore, various enzymes having various activities are required in order to craft DNA strands or RNA strands according to the purpose in a test tube. An object of the present invention is to provide a novel DNA-cleaving enzyme as a reagent for gene manipulation or the like.

本発明を概説すれば、本発明は、一本鎖DNAを特異的に認識して切断する酵素に関し、さらに末端を特異的に認識する酵素である。さらに加えて該酵素は耐熱性であって、少なくとも80℃で1時間置いても、活性を有している。また、本発明の第二の発明は、該DNA分解酵素の製造方法に関し、該酵素蛋白質をコードする遺伝子を発現用ベクターに組込み、その組換えプラスミドを保有する形質転換体を培養して、該培養物から、該DNA分解酵素を採取することを特徴とする。   In general, the present invention relates to an enzyme that specifically recognizes and cleaves single-stranded DNA, and further specifically recognizes a terminal. In addition, the enzyme is thermostable and is active even at 1 hour at 80 ° C. The second invention of the present invention relates to a method for producing the DNA degrading enzyme, wherein a gene encoding the enzyme protein is incorporated into an expression vector, a transformant having the recombinant plasmid is cultured, The DNA-degrading enzyme is collected from the culture.

本発明者らは鋭意研究の結果、超好熱性古細菌ピロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furiosus)から新規DNA分解酵素活性を発見し、該酵素をコードする遺伝子をクローニングすることに成功した。遺伝子配列から推定される該酵素のアミノ酸配列は、現在までに知られているDNA鎖分解酵素、RNA鎖分解酵素の配列とは全く相同性を示さず、またゲノムデータベース上では、Hypothetical proteinとアノテーションされていた。本発明者らは、この遺伝子を導入した大腸菌形質転換体を作製し、該DNA分解酵素を大量生産する製造法を確立した。Pyrococcus属のゲノムはGT 含量が38%と低く、大腸菌細胞内で発現させるのにも適している。 As a result of intensive studies, the present inventors have discovered a novel DNA-degrading enzyme activity from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus and succeeded in cloning a gene encoding the enzyme. The amino acid sequence of the enzyme deduced from the gene sequence does not show any homology with the sequences of DNA chain degrading enzymes and RNA chain degrading enzymes known so far, and on the genome database, the annotation is Hypothetical protein. It had been. The inventors of the present invention have prepared an E. coli transformant having this gene introduced therein and established a production method for mass production of the DNA degrading enzyme. The genome of the genus Pyrococcus has a low GT content of 38% and is suitable for expression in E. coli cells.

I. DNA分解酵素遺伝子:
本発明は、新規なDNA分解酵素をコードする遺伝子及びそのホモログ、すなわち下記の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)又は(g)を含有するポリヌクレオチドを提供する:
(a)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(b)(a)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(c)(a)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列において1若しくは複数の塩基が置換、欠失、挿入、及び/又は付加された塩基配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(d)(a)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列と少なくとも80%以上の同一性を有し、かつDNA分解活性を有する蛋白質コードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(f)(e)に記載の蛋白質のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(g)(e)に記載の蛋白質のアミノ酸配列と少なくとも80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド。
I. DNA-degrading enzyme genes:
The present invention contains a gene encoding a novel DNA-degrading enzyme and a homolog thereof, that is, the following (a), (b), (c), (d), (e), (f) or (g) Providing a polynucleotide:
(A) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of the polynucleotide according to (a) and encodes a protein having DNA-degrading activity;
(C) a polynucleotide encoding a protein comprising a base sequence in which one or more bases are substituted, deleted, inserted and / or added in the base sequence of the polynucleotide described in (a), and having a DNA degrading activity nucleotide;
(D) a polynucleotide encoding a protein having at least 80% identity with the base sequence of the polynucleotide described in (a) and having DNA degrading activity;
(E) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(F) a polynucleotide encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of the protein according to (e), and having a DNA degrading activity;
(G) A polynucleotide that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence of the protein described in (e) and having DNA degrading activity.

本明細書で蛋白質又は酵素の性質に関し、「DNA分解活性を有する」というときは、特別な場合を除き、少なくとも一本鎖又は二本鎖のDNAを加水分解する活性を有することをいいう。これには、その蛋白質又は酵素が二量体を形成してDNA分解活性を発揮する場合も含まれる。本明細書で蛋白質又は酵素の性質に関し、二本鎖DNAを分解しないというときは、特別な場合を除き、完全に二本鎖であるDNAは分解することができないことを指し、基質として提供されるDNAが二本鎖である部分と一本鎖である部分とを有する場合は、一本鎖の部分を分解することができる場合がある。   In the present specification, with respect to the properties of a protein or enzyme, “having DNA degrading activity” means that it has an activity of hydrolyzing at least single-stranded or double-stranded DNA, except in special cases. This includes the case where the protein or enzyme forms a dimer and exhibits DNA degrading activity. In the present specification, when it is said that double-stranded DNA is not degraded with respect to the properties of protein or enzyme, it means that DNA that is completely double-stranded cannot be degraded, except in special cases, and is provided as a substrate. If the DNA has a double-stranded part and a single-stranded part, the single-stranded part may be able to be degraded.

本発明でいう「ストリンジェントな条件」とは、特別な場合を除き、6M尿素、0.4% SDS、0.5×SSCの条件又はこれと同等のハイブリダイゼーション条件を指し、さらに必要に応じ、本発明には、よりストリンジェンシーの高い条件、例えば、6M尿素、0.4% SDS、0.1×SSC又はこれと同等のハイブリダイゼーション条件を適用してもよい。それぞれの条件において、温度は約40℃以上とすることができ、よりストリンジェンシーの高い条件が必要であれば、例えば約50℃、さらに約65℃としてもよい。   The “stringent conditions” as used in the present invention refers to the conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5 × SSC or a hybridization condition equivalent thereto, unless otherwise specified. May be applied under conditions of higher stringency, for example, 6M urea, 0.4% SDS, 0.1 × SSC or equivalent hybridization conditions. Under each condition, the temperature can be about 40 ° C. or higher, and if higher stringency conditions are required, for example, about 50 ° C. or about 65 ° C. may be used.

また、本発明で「1若しくは複数の塩基が置換、欠失、挿入、及び/又は付加された塩基配列」というときの置換等されるヌクレオチドの個数は、その塩基配列からなるポリヌクレオチドがコードする蛋白質が所望の機能を有する限り特に限定されないが、1〜9個又は1〜4個程度であるか、同一又は性質の似たアミノ酸配列をコードするような置換等であれば、さらに多くの個数の置換等がありうる。また、本発明で「1若しくは複数の塩基が置換、欠失、挿入、及び/又は付加されたアミノ酸配列」というときの置換等されるアミノ酸の個数は、そのアミノ酸配列を有する蛋白質が所望の機能を有する限り特に限定されないが、1〜9個又は1〜4個程度であるか、同一又は性質の似たアミノ酸配列をコードするような置換等であれば、さらに多くの個数の置換等がありうる。このような塩基配列又はアミノ酸配列に係るポリヌクレオチドを調製するための手段は、当業者にはよく知られている。   Further, in the present invention, the number of nucleotides to be substituted when “base sequence in which one or more bases are substituted, deleted, inserted and / or added” is encoded by the polynucleotide comprising the base sequence. The number of proteins is not particularly limited as long as the protein has a desired function, but if the substitution is such that it is 1 to 9 or 1 to 4 or encodes an amino acid sequence having the same or similar properties, a larger number Can be substituted. In the present invention, the number of amino acids to be substituted when “amino acid sequence in which one or a plurality of bases are substituted, deleted, inserted and / or added” is the number of amino acids to be substituted, etc. Although there is no particular limitation as long as it has, there are more substitutions as long as it is 1 to 9 or 1 to 4 or a substitution that encodes the same or similar amino acid sequence sell. Means for preparing a polynucleotide according to such a base sequence or amino acid sequence are well known to those skilled in the art.

本発明には、配列番号:1に記載の塩基配列と高い同一性を有する塩基配列からなり、かつDNA分解を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドが含まれる。塩基配列に関し、高い同一性とは、少なくとも50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列の同一性を指す。また、本発明には、配列番号:2に記載のアミノ酸配列の全部又は少なくともシグナル配列を除いた部分を含む一部と高い同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドが含まれる。アミノ酸配列に関し、高い同一性とは、少なくとも50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列の同一性を指す。   The present invention includes a polynucleotide that encodes a protein consisting of a base sequence having high identity with the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 and having DNA degradation. With respect to the base sequence, high identity refers to sequence identity of at least 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, even more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. Further, the present invention encodes a protein comprising an amino acid sequence having a high identity with the entire amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or a part including at least a portion excluding the signal sequence, and having a DNA degrading activity. Polynucleotides to be included. With respect to amino acid sequences, high identity refers to sequence identity of at least 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, even more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.

ポリヌクレオチド配列又はアミノ酸配列の同一性(相同性ということもある)に関する検索・解析は、当業者には周知のアルゴリズム又はプログラム(例えば、DNASIS ソフトウェア、BLAST、CLUSTAL W及びJALVIEW等を用いる。)により行うことができる。プログラムを用いる場合のパラメーターは、当業者であれば適切に設定することができ、また各プログラムのデフォルトパラメーターを用いてもよい。これらの解析方法の具体的な手法もまた、当業者には周知である。   Search / analysis regarding the identity (sometimes referred to as homology) of the polynucleotide sequence or amino acid sequence is performed by an algorithm or program (for example, using DNASIS software, BLAST, CLUSTAL W, JALVIEW, etc.) well known to those skilled in the art. It can be carried out. Those skilled in the art can appropriately set parameters when using a program, and the default parameters of each program may be used. Specific techniques for these analysis methods are also well known to those skilled in the art.

本発明のポリヌクレオチドは、天然物からハイブリダイゼーション技術、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術等を利用して得ることができる。具体的には、ピロコッカス(Pyrococcus)属、又はサーモコッカス(Thermococcus)属に属する菌;好ましくは、ピロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furiosus)、ピロコッカス・アビシ(Pyrococcus abyssi)、ピロコッカス・ホリコシイ(Pyrococcus horikoshii)、又はサーモコッカス・コダカラエンシス(Thermococcus kodakaraensis KOD)に属する細菌;より好ましくは、ピロコッカス・フリオサスから、ゲノムDNA(gDNA)を調製し、あるいは同細菌体から全RNAを調製して逆転写によりcDNAを合成する。gDNA又はcDNAから、本発明のDNA分解の適切な部分塩基配列をプローブ又はプライマーとして設計・利用して、全長の本発明のポリヌクレオチドを得ることができる。 The polynucleotide of the present invention can be obtained from a natural product using a hybridization technique, a polymerase chain reaction (PCR) technique or the like. Specifically, a bacterium belonging to the genus Pyrococcus or Thermococcus ; preferably, Pyrococcus furiosus , Pyrococcus abyssi , Pyrococcus horikoshii , P Bacteria belonging to Thermococcus kodakaraensis KOD; more preferably, genomic DNA (gDNA) is prepared from Pyrococcus furiosus, or total RNA is prepared from the bacterial body and cDNA is synthesized by reverse transcription To do. A full-length polynucleotide of the present invention can be obtained from gDNA or cDNA by designing and utilizing an appropriate partial base sequence for DNA degradation of the present invention as a probe or primer.

本発明のポリヌクレオチドには、DNA及びRNAが含まれ、DNAには、ゲノムDNA、cDNA及び化学合成DNAが含まれる。DNAは、一本鎖DNA及び二本鎖DNAでありうる。
本発明のポリヌクレオチドは、ピロコッカス属、又はサーモコッカス属に属する細菌;好ましくは、ピロコッカス・フリオサス、ピロコッカス・アビシ、ピロコッカス・ホリコシイ、又はサーモコッカス・コダカラエンシスに属する細菌;より好ましくは、ピロコッカス・フリオサス由来でありうる。配列表の配列番号:1にピロコッカス・フリオサス、配列番号:3にピロコッカス・アビシ、配列番号:5にピロコッカス・ホリコシイ、配列番号:7にサーモコッカス・コダカラエンシスに由来する塩基配列を示す。
The polynucleotide of the present invention includes DNA and RNA, and the DNA includes genomic DNA, cDNA and chemically synthesized DNA. DNA can be single-stranded DNA and double-stranded DNA.
The polynucleotide of the present invention is a bacterium belonging to the genus Pyrococcus or Thermococcus; preferably a bacterium belonging to Pyrococcus furiosus, Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii, or Thermococcus kodakaraensis; It can be derived from Julius. In the sequence listing, SEQ ID NO: 1 shows Pyrococcus furiosus, SEQ ID NO: 3 shows Pyrococcus abyssi, SEQ ID NO: 5 shows Pyrococcus horikoshii, and SEQ ID NO: 7 shows the base sequence derived from Thermococcus kodakaraensis.

本発明は、ピロコッカス・アビシ、ピロコッカス・ホリコシイ又はサーモコッカス・コダカラエンシスに由来する新規なDNA分解酵素をコードする遺伝子及びそのホモログ、すなわち下記の(h)、(i)、(j)、(k)、(l)、(m)又は(n)を含有するポリヌクレオチドも提供する:
(h)配列番号:3、5又は7に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(i)(h)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(j)(h)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列において1若しくは複数の塩基が置換、欠失、挿入、及び/又は付加された塩基配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(k)(h)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列と少なくとも80%以上の同一性を有し、かつDNA分解活性を有する蛋白質コードするポリヌクレオチド;
(l)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(m)(l)に記載の蛋白質のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(n)(l)に記載の蛋白質のアミノ酸配列と少なくとも80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド。
The present invention relates to a gene encoding a novel DNA-degrading enzyme derived from Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii or Thermococcus kodakaraensis and homologs thereof, that is, the following (h), (i), (j), ( Also provided are polynucleotides containing k), (l), (m) or (n):
(H) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3, 5 or 7;
(I) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of the polynucleotide according to (h) and encodes a protein having DNA degrading activity;
(J) A polynucleotide encoding a protein comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are substituted, deleted, inserted and / or added in the nucleotide sequence of the polynucleotide described in (h), and having a DNA degrading activity nucleotide;
(K) a polynucleotide encoding a protein having at least 80% identity with the base sequence of the polynucleotide described in (h) and having a DNA degrading activity;
(L) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6;
(M) a polynucleotide encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added in the amino acid sequence of the protein according to (l), and having a DNA degrading activity;
(N) A polynucleotide which encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence of the protein described in (l) and having a DNA degrading activity.

本発明はまた、本発明のポリヌクレオチド(新規遺伝子及びそのホモログ)を含む組換えベクター、その組換えベクターにより形質転換された、形質転換体も提供する。本発明はさらに、本発明のポリヌクレオチドを用いて宿主(菌若しくは細菌、動物細胞、又は植物細胞。例えば、大腸菌)を形質転換する工程を含む、形質転換方法も提供する。   The present invention also provides a recombinant vector containing the polynucleotide of the present invention (a novel gene and its homolog), and a transformant transformed with the recombinant vector. The present invention further provides a transformation method comprising a step of transforming a host (fungus or bacterium, animal cell, or plant cell, for example, E. coli) using the polynucleotide of the present invention.

本発明のポリヌクレオチドが挿入されるベクターは、宿主内で挿入物を発現させることが可能なものであれば特に制限はなく、ベクターは、通常、プロモーター配列、ターミネーター配列、外的な刺激により誘導的に挿入物を発現させるための配列、目的遺伝子を挿入するための制限酵素により認識される配列、及び形質転換体を選択するためのマーカーをコードする配列を有する。組換えベクターの作成、組換えベクターによる形質転換方法は、当業者に周知の方法を適用することができる。   The vector into which the polynucleotide of the present invention is inserted is not particularly limited as long as the insert can be expressed in the host, and the vector is usually induced by a promoter sequence, terminator sequence, or external stimulus. A sequence for expressing an insert, a sequence recognized by a restriction enzyme for inserting a target gene, and a sequence encoding a marker for selecting a transformant. Methods known to those skilled in the art can be applied to the preparation of the recombinant vector and the transformation method using the recombinant vector.

II. 新規酵素蛋白質:
本発明はまた本発明のポリヌクレオチドによってコードされる蛋白質又はそのホモログ、すなわち下記の(e')、(f')又は(g')を含有する蛋白質を提供する:
(e')配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(f')(e')に記載の蛋白質のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質;
(g')(e')に記載の蛋白質のアミノ酸配列と少なくとも80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質。
II. New enzyme proteins:
The present invention also provides a protein encoded by the polynucleotide of the present invention or a homolog thereof, that is, a protein containing the following (e ′), (f ′) or (g ′):
(E ′) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(F ′) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of the protein according to (e ′) and having a DNA degrading activity;
(G ′) A protein comprising an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence of the protein described in (e ′) and having a DNA degrading activity.

本発明者らは、配列番号:2の229アミノ酸配列からなる分子量25,596(配列から算出した。)である蛋白質を、新規DNA切断酵素としてPfuDNase Iと名付けた。
このような蛋白質はまた、以下の性質を有するDNA分解酵素でもある:
(ア)一本鎖DNAを分解することができるが、環状DNA及び二本鎖DNAを分解せず;
(イ)80℃、1時間の処理で失活せず;かつ
(ウ)分子量が約59.2 kDa又はその1/2である。(測定は、ゲルろ過カラムクロマトグラフィー分析による。なお、本明細書で分子量をいうときは、特別な場合を除き、ゲルろ過カラムクロマトグラフィ分析による値をいう)。
The inventors of the present invention named a protein having a molecular weight of 25,596 (calculated from the sequence) consisting of the 229 amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as PfuDNase I as a novel DNA cleaving enzyme.
Such proteins are also DNA-degrading enzymes with the following properties:
(A) Although single-stranded DNA can be degraded, circular DNA and double-stranded DNA cannot be degraded;
(I) It is not inactivated by treatment at 80 ° C. for 1 hour; and (c) The molecular weight is about 59.2 kDa or a half thereof. (Measurement is based on gel filtration column chromatography analysis. In the present specification, when referring to molecular weight, it means a value based on gel filtration column chromatography analysis unless otherwise specified).

このような蛋白質又は加水分解酵素はまた、ピロコッカス属、又はサーモコッカス属に属する細菌;好ましくは、ピロコッカス・フリオサス、ピロコッカス・アビシ、ピロコッカス・ホリコシイ、又はサーモコッカス・コダカラエンシスに属する細菌;より好ましくは、ピロコッカス・フリオサスである細菌が生産する、分子量約59.2 kDa又はその1/2のDNA分解酵素でもある。   Such a protein or hydrolase is also preferably a bacterium belonging to the genus Pyrococcus or Thermococcus; preferably a bacterium belonging to Pyrococcus furiosus, Pyrococcus abysi, Pyrococcus horikoshii, or Thermococcus kodakaraensis; Is also a DNA-degrading enzyme with a molecular weight of about 59.2 kDa or half that produced by the bacterium Pyrococcus furiosus.

配列番号:2のアミノ酸配列と相同性を示す蛋白質は現在のデータベース上、ピロコッカス属とサーモコッカス属の古細菌ゲノム中にのみ見出される。該酵素はヌクレアーゼ蛋白質の進化的な観点からも大変興味深い酵素である。配列表の配列番号:4にピロコッカス・アビシ、配列番号:6にピロコッカス・ホリコシイ、配列番号:8にサーモコッカス・コダカラエンシスに由来する塩基配列から推定されるアミノ酸配列を示す。   A protein having homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is found only in the archaeal genomes of the genera Pyrococcus and Thermococcus on the current database. The enzyme is also very interesting from the evolutionary point of view of nuclease proteins. In the sequence listing, SEQ ID NO: 4 shows Pyrococcus abyssi, SEQ ID NO: 6 shows Pyrococcus horikoshii, and SEQ ID NO: 8 shows an amino acid sequence deduced from a base sequence derived from Thermococcus kodakaraensis.

本発明はまた、ピロコッカス・アビシ、ピロコッカス・ホリコシイ又はサーモコッカス・コダカラエンシスに由来する蛋白質又はそのホモログ、すなわち下記の(l')、(m')又は(n')を含有する蛋白質を提供する:
(l')配列番号:4、6又は8に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(m')(l')に記載の蛋白質のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質;
(n')(l')に記載の蛋白質のアミノ酸配列と少なくとも80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質。
The present invention also provides a protein derived from Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii, or Thermococcus kodakaraensis, or a homolog thereof, that is, a protein containing the following (l ′), (m ′) or (n ′): To:
(L ′) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4, 6 or 8;
(M ′) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of the protein according to (l ′) and having a DNA degrading activity;
(N ′) A protein comprising an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence of the protein described in (l ′) and having a DNA degrading activity.

[PfuDNase Iの酵素学的性質]
PfuDNase Iの酵素学的性質を以下に説明する。
(1) 作用
本発明の酵素は、一本鎖DNAの3'末端を認識し、加水分解することができる。本発明者らが用いた条件では、49残基からなる一本鎖DNAを基質とした場合、まず3’末端に近い位置の切断産物が見られるが、鎖中央付近の切断産物はほとんど見られず、一定時間経過後に5’末端付近の切断産物が見られた(図5A)。切断方向は、3'末端から5'末端の方向と考察される。
[Enzymological properties of PfuDNase I]
The enzymological properties of PfuDNase I are described below.
(1) Action The enzyme of the present invention can recognize and hydrolyze the 3 ′ end of single-stranded DNA. Under the conditions used by the present inventors, when a single-stranded DNA consisting of 49 residues is used as a substrate, a cleavage product near the 3 ′ end is first seen, but a cleavage product near the center of the strand is almost seen. In addition, a cleavage product near the 5 ′ end was observed after a certain time (FIG. 5A). The cutting direction is considered the direction from the 3 ′ end to the 5 ′ end.

(2) 基質特異性
一本鎖の3'末端を有するDNAに作用する。本明細書の実施例に示した条件では、環状DNA及び二本鎖DNAには作用しなかった。
(2) Substrate specificity Acts on DNA having a single-stranded 3 'end. Under the conditions shown in the examples of this specification, circular DNA and double-stranded DNA were not affected.

より詳細には、該酵素の基質特異性を検討したところ、該酵素は図5のように一本鎖DNAに特異的な切断活性を示し、二本鎖DNAには作用せず、また、図6に示したように、末端を持たない環状DNAには全く作用しなかった。該酵素は基質認識としてDNAの末端を必要とし、3'側から切断する性質を有していることが分かった。また、図7のような一本鎖部分と二本鎖部分を有するDNAを基質とした場合には、3'末端側に一本鎖部分があるDNAに作用して、一本鎖部分を切断するのに対して、5'側に一本鎖部分がある基質に対しては作用しないことが分かった。さらに、精製した酵素をゲルろ過カラムに供することによって、溶液中での状態を分析した結果、該酵素はホモ二量体で存在することが分かった(図8)。   More specifically, when the substrate specificity of the enzyme was examined, the enzyme showed a cleavage activity specific to single-stranded DNA as shown in FIG. 5 and did not act on double-stranded DNA. As shown in Fig. 6, it had no effect on circular DNA without ends. It was found that the enzyme requires the end of DNA for substrate recognition and has the property of cleaving from the 3 ′ side. In addition, when a DNA having a single-stranded part and a double-stranded part as shown in FIG. 7 is used as a substrate, it acts on DNA having a single-stranded part on the 3 ′ end side to cleave the single-stranded part. On the other hand, it was found that it does not act on a substrate having a single-stranded portion on the 5 ′ side. Furthermore, as a result of analyzing the state in a solution by supplying the purified enzyme to a gel filtration column, it was found that the enzyme exists as a homodimer (FIG. 8).

(3) 至適条件
本発明者らが実験した条件では、5℃刻みで調べた結果、65℃が最も切断効率がよかった(データ示さず)。本酵素は、65℃付近でよく作用する。
(3) Optimum conditions Under the conditions tested by the present inventors, as a result of investigating in increments of 5 ° C, the cutting efficiency was highest at 65 ° C (data not shown). This enzyme works well around 65 ° C.

[DNA分解酵素の製法]
本発明者らは、該酵素をコードする遺伝子を大腸菌での発現ベクターpET21a(Novagen社)に組み込んだプラスミドpPFDNAase1を大腸菌BL21 codon plus(DE3)-RIL(Novagen)に導入して得られた組換え体を用いて 該酵素の多量産生系の構築にも成功した。したがって、本発明のDNA分解は、本発明の遺伝子を用いた形質転換菌により、産生させることができる。特定の宿主を用いる場合に適した形質転換の方法は、当業者にはよく知られている。
[Production method of DNA-degrading enzyme]
The inventors of the present invention have introduced a recombination obtained by introducing a plasmid pPFDNAase1 in which a gene encoding the enzyme is incorporated into an expression vector pET21a (Novagen) in E. coli into E. coli BL21 codon plus (DE3) -RIL (Novagen). We have also succeeded in constructing a mass production system for the enzyme using the body. Therefore, the DNA degradation of the present invention can be produced by a transformed bacterium using the gene of the present invention. Methods of transformation suitable for use with a particular host are well known to those skilled in the art.

III. 新規酵素蛋白質の利用
本発明の酵素は、DNA鎖を試験管内で加工するための道具の一つとなる。DNAの一本鎖と二本鎖の構造上の違いを利用して、任意のDNA鎖を特定の部位で切断する技術開発に利用することができる。本発明の酵素は、高温で作用を発揮できるので、基質であるDNA鎖自身の高次構造形成による切断反応抵抗性を回避した状態で用いることができる。現在までに数多くの酵素が市販されているが、このような条件で利用できる実用的な酵素は存在しない。
III. Use of New Enzyme Protein The enzyme of the present invention is one of tools for processing a DNA strand in a test tube. Utilizing the structural differences between single and double stranded DNA, it can be used for the development of technology for cleaving an arbitrary DNA strand at a specific site. Since the enzyme of the present invention can exhibit an action at a high temperature, it can be used in a state in which cleavage reaction resistance due to formation of a higher-order structure of the DNA strand itself as a substrate is avoided. Many enzymes have been marketed so far, but there is no practical enzyme that can be used under such conditions.

以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to an Example.

(1)ピロコッカス・フリオサス ゲノムDNAの調製
P. furiosusDSM3638 はDeutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkulturen GmbHより入手し、文献(ヌクレイック アシッド リサーチ Nucleic Acids Research, 第21巻、259-265ページ)の方法に従って培養した。1000 mlの培養液から約2 gの菌体を得た。これを緩衝液 L(10 mM トリスー塩酸(pH8.0),1 mM EDTA, 100 mM NaCl)10 mlに懸濁し、10% SDSを1ml加えた。撹拌の後、プロテイナーゼK(20 mg/ml)を50 ml 加えて、55℃で60 分静置した。その後反応液を順次フェノール抽出、フェノール/クロロホルム抽出、クロロホルム抽出した後、エタノールを加えてDNAを不溶化した。回収したDNAを1 mlのTE液(10 mM トリスー塩酸, (pH8.0), 1 mM EDTA)に溶解し、0.75 mgのRNase Aを加えて37 ℃で60 分反応させた。その後反応液をもう一度フェノール抽出、フェノール/クロロホルム抽出、クロロホルム抽出した後、エタノール沈殿によりDNAを回収した。0.75 mgのDNAが得られた。
(1) Preparation of Pyrococcus furiosus genomic DNA
P. furiosus DSM3638 was obtained from Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkulturen GmbH and cultured according to the method described in the literature (Nucleic Acids Research, Vol. 21, pages 259-265). About 2 g of cells were obtained from 1000 ml of the culture solution. This was suspended in 10 ml of Buffer L (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA, 100 mM NaCl), and 1 ml of 10% SDS was added. After stirring, 50 ml of proteinase K (20 mg / ml) was added and allowed to stand at 55 ° C. for 60 minutes. Thereafter, the reaction solution was sequentially extracted with phenol, phenol / chloroform, and chloroform, and then ethanol was added to insolubilize DNA. The recovered DNA was dissolved in 1 ml of TE solution (10 mM Tris-HCl, (pH 8.0), 1 mM EDTA), 0.75 mg of RNase A was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 60 minutes. Thereafter, the reaction solution was once again extracted with phenol, phenol / chloroform, and chloroform, and then DNA was collected by ethanol precipitation. 0.75 mg of DNA was obtained.

(2)コスミドライブラリーの作製
ストラタジーン社製 SuperCos1 Cosmid Vector kitを用いて、ライブラリーを作製した。実施例(1)で得られたDNAを制限酵素Sau3AIで部分分解した時に、30-42キロ塩基対の断片が生じるように反応条件を決めた。切断後のDNA断片をコスミドベクターのBamHI部位に挿入して、組換えコスミドのライブラリーとした。大腸菌を形質転換して得られたコロニーから適当に10数個を選んで、コスミドを回収し、予想される大きさのDNA断片が挿入されていることを確認した。
(2) Preparation of cosmid library A library was prepared using the SuperCos1 Cosmid Vector kit manufactured by Stratagene. The reaction conditions were determined so that, when the DNA obtained in Example (1) was partially digested with the restriction enzyme Sau3AI, a fragment of 30-42 kilobase pairs was generated. The digested DNA fragment was inserted into the BamHI site of the cosmid vector to obtain a library of recombinant cosmids. Appropriately a dozen colonies were selected from the colonies obtained by transforming E. coli, and the cosmids were collected to confirm that a DNA fragment of the expected size was inserted.

(3)ライブラリーより粗抽出液の調製
(2)で作製した、組換えコスミドによる形質転換体から、約500個を選んで、それぞれを2mlのLB培地で培養し、集菌後バッファーA(10 mM トリスー 塩酸(pH 8.0), 2 mM 2-メルカプトエタノール, 10 % グリセロール)500 mlに懸濁後、超音波処理により破砕した。得られた粗抽出液を80 ℃10 分の熱処理を行って、大部分の大腸菌由来の蛋白質を変性させ、遠心分離により上清を集め、耐熱性プロテインライブラリーとした。
(3) Preparation of crude extract from library From the recombinant cosmid transformant prepared in (2), approximately 500 cells were selected and each was cultured in 2 ml of LB medium. The suspension was suspended in 500 ml of 10 mM Tris-hydrochloric acid (pH 8.0), 2 mM 2-mercaptoethanol, 10% glycerol, and then crushed by sonication. The obtained crude extract was heat-treated at 80 ° C. for 10 minutes to denature most of the E. coli-derived proteins, and the supernatant was collected by centrifugation to obtain a heat-resistant protein library.

DNA鎖分解反応
適当な配列を有するオリゴDNAを 100 p mol 用いてポリヌクレオチドキナーゼと[γ-32P] ATP で 5' 末端リン酸化した後に精製したDNAを基質とした。DNA 切断反応溶液として、DNA を5 nM の濃度で含む20 mM トリス-塩酸(pH 8.8), 5 mM MgCl2, 50 mM NaCl, 0.1 mg/ml BSA溶液36 μl に対して耐熱性プロテインライブラリーの各抽出液より 0.8 μl を 5 クローンずつ、即ち 4 μl を1反応分として加え、65 ℃で適当な時間インキュベーションした。反応停止液(95 % ホルムアミド、10 mM EDTA)を加えて100 ℃ 5分処理して、8M尿素存在下の10 % ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供した。アクリルアミドゲルを乾燥させた後にオートラジオグラフィーを行って、切断バンドの有無を検出した。この結果、 実施例1〜3で調製した耐熱性プロテインライブラリー中に DNA鎖を切断する活性が発見された(図1)。この操作によって、DNA鎖切断活性を示すクローンを選別した。
DNA strand breakage reaction Using 5 p-terminal phosphorylation with polynucleotide kinase and [γ- 32 P] ATP using 100 pmol of oligo DNA having an appropriate sequence, purified DNA was used as a substrate. As a DNA cleavage reaction solution, heat-resistant protein library was added to 36 μl of 20 mM Tris-HCl (pH 8.8), 5 mM MgCl 2 , 50 mM NaCl, 0.1 mg / ml BSA solution containing DNA at a concentration of 5 nM. From each extract, 0.8 μl was added in 5 clones, that is, 4 μl as one reaction, and incubated at 65 ° C. for an appropriate time. A reaction stop solution (95% formamide, 10 mM EDTA) was added, treated at 100 ° C. for 5 minutes, and subjected to 10% polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of 8M urea. After the acrylamide gel was dried, autoradiography was performed to detect the presence or absence of a cut band. As a result, the activity of cleaving DNA strands was discovered in the thermostable protein libraries prepared in Examples 1 to 3 (FIG. 1). By this operation, clones showing DNA strand breaking activity were selected.

(1)目的遺伝子の同定と塩基配列決定
実施例2で得られた大腸菌クローンからコスミドを単離し、そのコスミドをPstIによって処理して、さらに小さな断片化し、それらをpUC118 ベクターのPstI 部位にサブクローンした。得られた各クローンを実施例2と同様にDNA 切断活性を調べると、約 5 kbの断片が組み込まれたクローンが切断活性を示すことが判明した。該 PstI 断片が pUC118 ベクターに組み込まれたものをプラスミド pPF200 と命名した。
(1) Identification of target gene and determination of nucleotide sequence A cosmid was isolated from the Escherichia coli clone obtained in Example 2, and the cosmid was treated with PstI to make a smaller fragment, which was subcloned into the PstI site of the pUC118 vector. did. When each of the obtained clones was examined for DNA cleavage activity in the same manner as in Example 2, it was found that clones incorporating a fragment of about 5 kb showed cleavage activity. A plasmid in which the PstI fragment was integrated into the pUC118 vector was designated as plasmid pPF200.

プラスミド pPF200 を用いて挿入 DNA の両端から塩基配列を解析し、その配列をP. furiosus ゲノムデータベースと照合することによって、挿入断片を同定した。挿入断片の塩基配列から推定される遺伝子コード領域(オープンリーディングフレーム、ORF)は7つ存在し、両端は部分的に欠損していたので、完全なORFは5つあり、それらがDNA鎖切断活性を有する蛋白質遺伝子の候補であると考えられた。   The nucleotide sequence was analyzed from both ends of the inserted DNA using plasmid pPF200, and the inserted fragment was identified by comparing the sequence with the P. furiosus genome database. There are seven gene coding regions (open reading frames, ORFs) deduced from the base sequence of the inserted fragment, and both ends were partially missing, so there are five complete ORFs, which are DNA strand-breaking activities. It was considered to be a candidate protein gene having

(2)目的遺伝子の多量発現系の構築
実施例3の(1)で得られた塩基配列中に存在する5つの ORF のそれぞれの両端に相当する塩基配列をもとに PCR プライマーを作製し、それぞれフォワードプライマー、リバースプライマー配列の中に NdeI(CATATG), EcoRV(GATATC)配列を組み入れ、NdeI 配列中の ATG を翻訳の開始コドンとして利用できるように調節した。これらのプライマーでPCR を行うことによって増幅した遺伝子を pET21a ベクターに組み込んで、それぞれの遺伝子産物を産生するプラスミドを得、該プラスミド中のPCRで増幅された部分の塩基配列に変化がないことを確認した後、 pPF2001〜pPF2005 と命名した。また、該プラスミドで形質転換された大腸菌 BL21(DE3)を Eschrichia coliBL21(DE3)/ pPF2001~pPF2005 と命名した。
(2) Construction of large expression system of target gene PCR primers were prepared based on the base sequences corresponding to both ends of each of the five ORFs present in the base sequence obtained in Example 3 (1). Nde I (CATATG) and Eco RV (GATATC) sequences were incorporated into the forward primer and reverse primer sequences, respectively, and ATG in the Nde I sequence was adjusted so that it could be used as a translation start codon. Genes amplified by PCR with these primers are incorporated into the pET21a vector to obtain plasmids that produce the respective gene products, and it is confirmed that there is no change in the nucleotide sequence of the PCR amplified portion in the plasmids. After that, they were named pPF2001 to pPF2005. In addition, E. coli BL21 (DE3) transformed with the plasmid was named Eschrichia coli BL21 (DE3) / pPF2001 to pPF2005.

(3)目的酵素蛋白質の精製
実施例3の(2)で得られた発現プラスミドを大腸菌 Eschrichia coliBL21 codon plus(DE3)-RIL に導入し、アンピシリンが 100 μg/ml、クロラムフェニコールが34 mg/ml の濃度で存在する LB 培地 [トリプトン10 g/リットル、酵母エキス5g/リットル、NaCl 5g/リットル、pH 7.2] 10 mlで培養した。培養液の濁度が 0.5 A600に達した時、誘導物質であるイソプロピル-β-D-チオガラクトシド(IPTG)を添加し、さらに3時間培養を行った。集菌後、菌体を 3 ml のバッファーA に 1 mM フェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)を加えたものに懸濁し、超音波破砕機にかけた。16, 000 rpm 、20分間の遠心分離により粗抽出液を上清として回収し、75℃ 15分の熱処理を行って宿主大腸菌由来の蛋白質を変性させて取り除いた。この熱処理上清液を用いて、実施例2に示した方法により DNA 鎖分解活性を測定した。その結果、図2に示すようにORF2 に相当する蛋白質がDNA 鎖切断活性を有することが確認された。そこで、ORF2遺伝子を含む発現プラスミドを導入したEschrichia coli BL21 codon plus(DE3)-RIL/pPF2002を 1リットルのLB培地(アンピシリンが 100 μg/ml、クロラムフェニコールが34 mg/ml の濃度で含む)で培養し、上記に示した培養条件で目的の遺伝子発現を誘導した。集菌後、菌体を 40 ml のバッファーA に 0.5 M NaCl と1 mM フェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)を加えたものに懸濁し、超音波破砕機にかけた。16, 000 rpm 、20分間の遠心分離により粗抽出液を上清として回収し、75 ℃ 15分の熱処理を行って宿主大腸菌由来の蛋白質を変性させて取り除いた。熱処理をした上清に含まれる核酸を除去するために、ポリエチレンイミンを0.15 %(w/v)になるように加え、氷中で30 分撹拌した後、14000 rpm で10分遠心した。この上清に 80 % 飽和になるように硫酸アンモニウムを加えた。16, 000 rpm 、20分間の遠心分離により得られた沈殿を 8mlの1 M 硫酸アンモニウムを含むバッファーAに溶解し、同様の溶液で平衡化した疎水クロマトカラム(HiTrap phenyl, GE社製)に供し、AKTAシステム(GE社製)を用いてクロマトグラフィーを行った。展開は 1 M → 0 M の硫酸アンモニウム 直線濃度勾配により行った。実施例2の方法で活性測定を行って目的の活性のある画分を集め、0.1 M NaClを含むバッファーA 2リットルで透析した後、同様の溶液で平衡化した陰イオン交換カラム(HiTrap Q, GE 社製)に供した。AKTAシステムを用いて 0.1 M → 1 M のNaCl直線濃度勾配により展開した結果、目的の活性は 0.15 M NaCl 濃度のところに溶出されたので、この画分を集めて、NaCl 濃度が10分の1 になるまで希釈して、同様の溶液で平衡化したアフィニティークロマトカラム(HiTrap Q, GE 社製)に供した。活性を示す画分を酵素評品として、4℃に保存した。以上のような精製操作により、1リットルの溶液から、約2mgの高純度酵素が得られた(図3)。
(3) Purification of target enzyme protein The expression plasmid obtained in (3) of Example 3 was introduced into E. coli Eschrichia coli BL21 codon plus (DE3) -RIL. Ampicillin was 100 μg / ml and chloramphenicol was 34. Cultured in 10 ml of LB medium [tryptone 10 g / l, yeast extract 5 g / l, NaCl 5 g / l, pH 7.2] present at a concentration of mg / ml. When the turbidity of the culture solution reached 0.5 A 600 , the inducer isopropyl-β-D-thiogalactoside (IPTG) was added, and further cultured for 3 hours. After collecting the cells, the cells were suspended in 3 ml of buffer A supplemented with 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and subjected to an ultrasonic crusher. The crude extract was recovered as a supernatant by centrifugation at 16,000 rpm for 20 minutes, and subjected to heat treatment at 75 ° C. for 15 minutes to denature and remove the protein derived from the host E. coli. Using this heat-treated supernatant, DNA strand degradation activity was measured by the method shown in Example 2. As a result, as shown in FIG. 2, it was confirmed that the protein corresponding to ORF2 has DNA strand breakage activity. Thus, Eschrichia coli BL21 codon plus (DE3) -RIL / pPF2002 introduced with an expression plasmid containing the ORF2 gene is contained in 1 liter of LB medium (ampicillin at 100 μg / ml and chloramphenicol at a concentration of 34 mg / ml). The target gene expression was induced under the culture conditions shown above. After collecting the cells, the cells were suspended in 40 ml of buffer A supplemented with 0.5 M NaCl and 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and subjected to an ultrasonic crusher. The crude extract was recovered as a supernatant by centrifugation at 16,000 rpm for 20 minutes, and heat treated at 75 ° C. for 15 minutes to denature and remove the protein derived from the host E. coli. In order to remove nucleic acid contained in the heat-treated supernatant, polyethyleneimine was added to 0.15% (w / v), stirred for 30 minutes in ice, and then centrifuged at 14000 rpm for 10 minutes. Ammonium sulfate was added to the supernatant to 80% saturation. The precipitate obtained by centrifugation at 16,000 rpm for 20 minutes was dissolved in 8 ml of buffer A containing 1 M ammonium sulfate, and subjected to a hydrophobic chromatography column (HiTrap phenyl, manufactured by GE) equilibrated with the same solution. Chromatography was performed using an AKTA system (GE). Development was performed with a 1 M → 0 M ammonium sulfate linear concentration gradient. Activity measurement was carried out by the method of Example 2, and the fraction having the desired activity was collected, dialyzed against 2 liters of buffer A containing 0.1 M NaCl, and then equilibrated with the same solution (HiTrap Q, GE). As a result of developing with a 0.1 M → 1 M NaCl linear gradient using the AKTA system, the target activity was eluted at a concentration of 0.15 M NaCl, so this fraction was collected and the NaCl concentration was reduced to 1/10. Then, the solution was diluted with a similar solution and equilibrated with the same solution (HiTrap Q, manufactured by GE). The fraction showing activity was stored at 4 ° C. as an enzyme grade. By the above purification operation, about 2 mg of high-purity enzyme was obtained from 1 liter of solution (FIG. 3).

アミノ酸配列の相同性の検索
実施例1〜3の操作で見出されたDNA分解酵素の構造について、ORF2をコードするDNAの塩基配列から推定されるアミノ酸配列を、 National Center for Biotechnology Information(NCBI)の BRAST 検索を使用して、有為な相同性を示す蛋白質を検索した。その結果、図4に示すように、全ゲノム配列が解読されている4種類の古細菌について、相同性のある配列をコードしうる遺伝子が発見された。これらはいずれもHypothetical protein とアノテートされており、機能未知の新規蛋白質であった。そこで、該酵素をPfuDnase I と命名し、その基質特異性を調べた。
Amino acid sequence homology search Regarding the structure of the DNA-degrading enzyme found in the operations of Examples 1 to 3, the amino acid sequence deduced from the base sequence of DNA encoding ORF2 was analyzed using the National Center for Biotechnology Information (NCBI). Using the BRAST search, we searched for proteins with significant homology. As a result, as shown in FIG. 4, genes capable of encoding homologous sequences were discovered for four types of archaea whose entire genome sequence was decoded. All of these were annotated as Hypothetical proteins and were novel proteins with unknown functions. Therefore, the enzyme was named PfuDnase I and its substrate specificity was examined.

(1)基質特異性
本発明の、PfuDNase IのDNA 切断における基質特異性を解析するために、まずDNA鎖が一本鎖か二本鎖かの違いによる切断反応を比較した。適当な配列を有するオリゴDNAを 100 p mol 用いてポリヌクレオチドキナーゼと[γ-32P]ATP で 5' 末端リン酸化した後 50 p mol をそのまま、または適当な相補鎖とアニーリングすることによって完全な二本鎖や、部分的に二本鎖になった構造のDNAを調製した。アニーリングは、DNA 鎖を混合後30分間の熱処理に続いて15時間かけて自然冷却で徐々に室温になるまで温度を下げることによって行い、二本鎖 DNA を形成させた。DNA 切断反応溶液として、DNA を5 nM の濃度で含む20 mM トリス-塩酸(pH 8.8), 5 mM MgCl2, , 50 mM NaCl, 0.1 mg/ml BSA溶液36 μl に対して精製PfuDNase I を10 nM になるように加え、65 ℃で20分まで反応を追跡した。切断産物の泳動度から、DNA 鎖中の切断位置を特定するために、8M尿素存在下の10 % ポリアクリルアミドゲル電気泳動で、反応産物を分析した。マーカーとして、同じ末端標識DNAを用いて、マキサムーギルバート(Maxam-Gilbert)法により GA ラダーを作成し、隣のレーンで電気泳動を行って両者のバンドサイズを比較し、切断部位を決定した。 切断反応後に反応停止液(95 % ホルムアミド、10 mMEDTA)を加えて100℃ 5分処理して電気泳動を行った。アクリルアミドゲルを乾燥させた後にオートラジオグラフィーを行って、切断バンドの有無を検出した。その結果、図5に示すようにPfuDnase I は一本鎖DNA に作用したが、二本鎖DNAには働かなかった。電気泳動のパターンから、該酵素はDNA 鎖の3'末端から切断反応が進み、5'の末端まで分解せずに手前でストップするとい性質があるように見えた。
(1) Substrate specificity In order to analyze the substrate specificity of the DNA cleavage of PfuDNase I of the present invention, first, the cleavage reaction depending on whether the DNA strand was single-stranded or double-stranded was compared. Complete DNA digestion with oligonucleotide kinase and [γ- 32 P] ATP using 100 pmol of oligo DNA with an appropriate sequence and then annealing with the appropriate complementary strand. Double-stranded or partially double-stranded DNA was prepared. Annealing was carried out by heat-treating for 30 minutes after mixing the DNA strands and then gradually cooling to room temperature by natural cooling over 15 hours to form double-stranded DNA. As a DNA cleavage reaction solution, add 10 μl of purified PfuDNase I to 36 μl of 20 mM Tris-HCl (pH 8.8), 5 mM MgCl 2 , 50 mM NaCl, 0.1 mg / ml BSA solution containing DNA at a concentration of 5 nM. The reaction was followed up to 20 minutes at 65 ° C. The reaction product was analyzed by 10% polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of 8M urea in order to identify the cleavage position in the DNA strand from the degree of migration of the cleavage product. Using the same end-labeled DNA as a marker, a GA ladder was prepared by the Maxam-Gilbert method, electrophoresis was performed in the adjacent lane, the band sizes of both were compared, and the cleavage site was determined. After the cleavage reaction, a reaction stop solution (95% formamide, 10 mM EDTA) was added, followed by electrophoresis at 100 ° C. for 5 minutes. After the acrylamide gel was dried, autoradiography was performed to detect the presence or absence of a cut band. As a result, as shown in FIG. 5, PfuDnase I acted on single-stranded DNA, but did not act on double-stranded DNA. From the electrophoresis pattern, it seemed that the enzyme had a property that the cleavage reaction proceeded from the 3 ′ end of the DNA strand and stopped before it was not degraded to the 5 ′ end.

そこで、次にDNAの末端を有しない環状構造を持ったDNAを基質に用いて切断反応を試みた。環状DNA として一本鎖DNAはM13 mp18 DNA(タカラバイオ社製)、二本鎖DNA としてpBR322(タカラバイオ社製)を用いた。これらのDNA を100 ng 用いて、20 mM トリス-塩酸(pH 8.8), 5 mM MgCl2, , 50 mM NaCl, 0.1 mg/ml BSA溶液中100nM の酵素濃度で60 ℃ 20 分処理し、フェノール処理によって反応を停止させた後、1 % アガロースゲル電気泳動に供して、エチジウムブロミド染色によりDNA 鎖切断の有無を検出した。その結果図6に示すように両基質ともに酵素の有無に関わらず、同様の泳動パターンを示したことから、該酵素はDNA 鎖の末端がないと作用しないことが分かった。 Therefore, a cleavage reaction was next attempted using a DNA having a circular structure having no DNA ends as a substrate. As a circular DNA, M13 mp18 DNA (manufactured by Takara Bio Inc.) was used as a single-stranded DNA, and pBR322 (manufactured by Takara Bio Inc.) was used as a double-stranded DNA. 100 ng of these DNAs were treated with 20 mM Tris-HCl (pH 8.8), 5 mM MgCl 2 , 50 mM NaCl, 0.1 mg / ml in an enzyme concentration of 100 nM in a BSA solution at 60 ° C. for 20 minutes, followed by phenol treatment Then, the reaction was stopped by 1% agarose gel electrophoresis, and the presence or absence of DNA strand breakage was detected by ethidium bromide staining. As a result, as shown in FIG. 6, both the substrates showed the same migration pattern regardless of the presence or absence of the enzyme, indicating that the enzyme does not act without the end of the DNA strand.

線状DNA基質についてさらに解析するために、一本鎖部分と二本鎖部分を有する基質を2種類用意した。それぞれ5'側、3'側に一本鎖領域を有する基質を用いて、該酵素による切断反応を行ったところ、図7に示すように5'側に一本鎖領域を持つ基質は全く切断されず、3'側に一本鎖領域をもつ基質は切断されて、二本鎖領域に入る8ヌクレオチド手前で停止することが観察された。これは完全な一本鎖を用いた場合に5'末端から4ヌクレオチド手前で停止した結果(図5)と間連するものと考えられる。   In order to further analyze the linear DNA substrate, two types of substrates having a single-stranded portion and a double-stranded portion were prepared. Using a substrate having a single-stranded region on the 5 ′ side and 3 ′ side, respectively, and performing a cleavage reaction with the enzyme, the substrate having a single-stranded region on the 5 ′ side was completely cleaved as shown in FIG. Instead, it was observed that the substrate with a single-stranded region on the 3 ′ side was cleaved and stopped 8 nucleotides before entering the double-stranded region. This is considered to be linked to the result of stopping at 4 nucleotides before the 5 ′ end when a complete single strand is used (FIG. 5).

これらの結果を総合すると、該酵素は末端を有する一本鎖DNA 鎖を特異的に認識して作用するものと考えられる。切断がDNA鎖の末端まで進まないのは基質認識上の特徴であろう。本発明においては、限られた基質においてのみ切断反応を試みたが、該酵素の生体内での真の基質については、現段階で結論できない。DNA 複製、修復などのDNA 代謝課程における特異的な中間体構造を認識して作用する可能性があると考えられる。   Taken together, these enzymes are considered to act by specifically recognizing single-stranded DNA strands having ends. It is a substrate recognition feature that the cleavage does not proceed to the end of the DNA strand. In the present invention, a cleavage reaction was attempted only with a limited substrate, but the true substrate of the enzyme in vivo cannot be concluded at this stage. It may be possible to recognize and act on specific intermediate structures in DNA metabolism processes such as DNA replication and repair.

溶液中における形状
PfuDNaseの構造について情報を得るために、精製酵素評品を用いてゲルろ過カラムクロマトグラフィー分析を行った。SMART System(GE 社製)を用いてSuperdex 200 カラムを用いて解析した結果、該酵素蛋白質が溶出された位置を分子量サイズマーカーの溶出位置と比較することによって、該酵素蛋白質の溶液中での分子量を推定した(図8)。その結果PfuDNase I は分子量59.2kDaと計算され、2量体を形成していると予想された。2量体を形成しているとすると、酵素一分子中活性中心を2カ所有する可能性があり、該酵素の反応機構について大変興味が持たれる。
Shape in solution
In order to obtain information on the structure of PfuDNase, gel filtration column chromatography analysis was performed using purified enzyme grades. As a result of analysis using a Superdex 200 column using SMART System (manufactured by GE), the molecular weight of the enzyme protein in solution was compared by comparing the position where the enzyme protein was eluted with the elution position of the molecular weight size marker. Was estimated (FIG. 8). As a result, PfuDNase I was calculated to have a molecular weight of 59.2 kDa and was expected to form a dimer. If a dimer is formed, the enzyme may have two active centers in one molecule of the enzyme, and the reaction mechanism of the enzyme is very interesting.

耐熱性プロテインライブラリーからのDNA 切断活性スクリーニング. コスミドを用いて作成したP. furiosus のゲノムライブラリーから調製された耐熱性プロテインライブラリー中のDNA鎖切断活性を調べた。反応産物を変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、その泳動パターンをオートラジオグラフィーによって視覚化した。その結果、クローン#8に切断活性が検出された。左端のレーンはサイズマーカー。 Screening of DNA cleavage activity from thermostable protein library . The DNA strand breakage activity in a thermostable protein library prepared from a P. furiosus genomic library prepared using cosmids was examined. The reaction products were separated by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis, and the migration pattern was visualized by autoradiography. As a result, cleavage activity was detected in clone # 8. The leftmost lane is a size marker. DNA 鎖切断活性を示す蛋白質をコードする遺伝子の同定. DNA鎖切断活性を示すクローンに含まれるP. furiosus ゲノムDNA断片から、その活性の基になる遺伝子を同定すべく絞り込んで行った結果、左パネルに示す約6キロベースの遺伝子断片中に目的の遺伝子が存在することが分かった。塩基配列解析の結果その中には5つのORF が含まれていたので、それぞれをクローニングし、独立に発現させて、活性測定を行った。その結果右パネルに示すように、左から二番目のORF(黒矢印で示している)が 目的の活性を示すことが分かった。 Identification of a gene encoding a protein exhibiting DNA strand breakage activity . As a result of narrowing down the P. furiosus genomic DNA fragment contained in the clone exhibiting DNA strand-breaking activity to identify the gene that is the basis of the activity, the target fragment was included in the approximately 6 kilobase gene fragment shown in the left panel. The gene was found to exist. As a result of the base sequence analysis, 5 ORFs were contained therein, and each of them was cloned, expressed independently, and the activity was measured. As a result, as shown in the right panel, the second ORF from the left (indicated by a black arrow) showed the desired activity. ORF2(PfuDNase I)蛋白質の精製. ORF2 を発現ベクターに組み込んだプラスミドを有する大腸菌を培養し、その細胞抽出液から目的の蛋白質を、左パネルに示した手順に従って高純度に精製した。精製の各ステップをSDS-PAGE によって確認した(右パネル)。各レーンは次の通りである。TC: 細胞粗抽出液、HS: 熱処理後の上清、AP: 硫安沈殿分画、P: 疎水カラム分画、Q:陰イオンカラム分画、HE: ヘパリンアフィニティ分画。 Purification of ORF2 (PfuDNase I) protein . Escherichia coli having a plasmid in which ORF2 was incorporated into an expression vector was cultured, and the target protein was purified from the cell extract with high purity according to the procedure shown in the left panel. Each step of purification was confirmed by SDS-PAGE (right panel). Each lane is as follows. TC: crude cell extract, HS: supernatant after heat treatment, AP: ammonium sulfate precipitation fraction, P: hydrophobic column fraction, Q: anion column fraction, HE: heparin affinity fraction. PfuDNase Iのアミノ酸配列と相同性を有する古細菌由来の遺伝子産物. ピロコッカス・フリオサス以外に、3種類の古細菌で相同性を有するオープンリーディングフレームが見つかった。Pfu: ピロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furiosus)、Pab: ピロコッカス・アビシ(Pyrococcus abbysi)、Pho: ピロコッカス・ホリコシイ(Pyrococcus horikoshii)、Kod: サーモコッカス・コダカラエンシス(Thermococcus kodakaraensis KOD)。 A gene product derived from archaea that has homology to the amino acid sequence of PfuDNase I. In addition to Pyrococcus furiosus, open reading frames with homology were found in three archaea. Pfu: Pyrococcus furiosus , Pab: Pyrococcus abbysi , Pho: Pyrococcus horikoshii , Kod: Thermococcus kodakaraenda ( Thermococcus kodada ) PfuDNase I の基質特異性1. 化学合成オリゴデオキシリボヌクレオチドを用いて、末端を放射性標識(32P)したDNA を一本鎖のまま、または相補的な配列を有するDNA とアニーリングすることによって二本鎖にした後、精製したPfuDNase I で作用させた。DNA 鎖の5' 末端を標識した場合(A)と3' 末端を作用させた場合(B)の結果を示す。切断反応の電気泳動パターンをそれぞれ左パネルに示す。また電気泳動の結果主として見られる切断位置を右図の矢印で示した。PfuDNase は一本鎖のDNA に特異的に作用し、3'末端側から切断するが、必ずしも均等に端から順番に切断していくわけではなく、特異的な性質を有する。また、末端に近いところは完全には分解されない。 1. Substrate specificity of PfuDNase I Using chemical synthesis oligodeoxyribonucleotides, after the double-stranded by the end remain radiolabeled (32 P) DNA was single strand, or annealing a DNA having a sequence complementary, PfuDNase I purified It worked with. The results when the 5 'end of the DNA strand is labeled (A) and when the 3' end is allowed to act (B) are shown. The electrophoresis pattern of the cleavage reaction is shown in the left panel. Moreover, the cleavage position mainly seen as a result of electrophoresis is indicated by an arrow in the right figure. PfuDNase acts specifically on single-stranded DNA and cleaves from the 3 ′ end, but it does not necessarily cleave in order from the end, and has specific properties. Also, the portion near the end is not completely decomposed. PfuDNase I の基質特異性2. 末端を有しない環状DNAを基質として用いて、PfuDNase I 反応を行った。基質DNA は一本鎖としてM13 mp13 DNA, 二本鎖としてpBR322 を用いた。反応液をアガロースゲル電気泳動に供して、臭化エチジウム染色によりDNAを検出した。PfuDNase I を反応液に加えた時(+)の結果は加えなかった場合(-)と全く差が見られる、PfuDNase I は環状DNA には作用しないことが分かった。 Substrate specificity of PfuDNase I 2 . PfuDNase I reaction was performed using circular DNA having no ends as a substrate. The substrate DNA was M13 mp13 DNA as a single strand and pBR322 as a double strand. The reaction solution was subjected to agarose gel electrophoresis, and DNA was detected by ethidium bromide staining. When PfuDNase I was added to the reaction solution (+), the result was completely different from that when it was not added (-). It was found that PfuDNase I does not act on circular DNA. PfuDNase I の基質特異性3. DNA の構造として、一本鎖部分と二本鎖部分を有する基質を調製し、PfuDNase I 反応に供した。反応産物を変性アクリルアミドゲル電気泳動で分離したオートラジオグラフィーを左パネルに示す。その結果、PfuDNase I は3' 末端側に一本鎖部分を有するDNA には作用したが、5' 末端側に一本鎖部分を有するDNA には作用しなかった。用いた基質の切断位置を右パネルに示す。 Substrate specificity of PfuDNase I 3 . As a DNA structure, a substrate having a single-stranded part and a double-stranded part was prepared and subjected to PfuDNase I reaction. The autoradiography obtained by separating the reaction products by denaturing acrylamide gel electrophoresis is shown in the left panel. As a result, PfuDNase I acted on DNA having a single-stranded portion on the 3 ′ end side, but did not act on DNA having a single-stranded portion on the 5 ′ end side. The cleavage position of the substrate used is shown in the right panel. PfuDNase I の溶液中での形状. 精製PfuDNase I 蛋白質をゲルろ過カラムに供し、その溶出位置から見かけ上の分子量を推定した。サイズマーカー蛋白質の溶出位置から検量線を求め(右パネル)、計算された分子量(59200)から、PfuDNase I は溶液中2量体で存在するものと推定された。 Shape of PfuDNase I in solution . The purified PfuDNase I protein was applied to a gel filtration column, and the apparent molecular weight was estimated from the elution position. A calibration curve was obtained from the elution position of the size marker protein (right panel), and from the calculated molecular weight (59200), it was estimated that PfuDNase I exists as a dimer in solution. PfuDNase Iの塩基配列及びアミノ酸配列. 本発明により提供されるPfuDNase Iの塩基配列及びアミノ酸配列を示した。 The base sequence and amino acid sequence of PfuDNase I. The base sequence and amino acid sequence of PfuDNase I provided by the present invention are shown. ピロコッカス・アビシ(Pyrococcus abbysi)由来の塩基配列及びアミノ酸配列. 本発明により提供される塩基配列及びアミノ酸配列を示した。 Base sequence and amino acid sequence derived from Pyrococcus abbysi . The base sequence and amino acid sequence provided by the present invention are shown. ピロコッカス・ホリコシイ(Pyrococcus horikoshii)由来の塩基配列及びアミノ酸配列. 本発明により提供される塩基配列及びアミノ酸配列を示した。 Base sequence and amino acid sequence derived from Pyrococcus horikoshii . The base sequence and amino acid sequence provided by the present invention are shown. サーモコッカス・コダカラエンシス(Thermococcus kodakaraensis)由来の塩基配列及びアミノ酸配列. 本発明により提供される塩基配列及びアミノ酸配列を示した。 Nucleotide sequence and amino acid sequence derived from Thermococcus kodakaraensis . The base sequence and amino acid sequence provided by the present invention are shown.

Claims (13)

下記の(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)又は(g)を含有するポリヌクレオチド:
(a)配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(b)(a)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(c)(a)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列において1若しくは複数の塩基が置換、欠失、挿入、及び/又は付加された塩基配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(d)(a)に記載のポリヌクレオチドの塩基配列と少なくとも80%以上の同一性を有し、かつDNA分解活性を有する蛋白質コードするポリヌクレオチド;
(e)配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(f)(e)に記載の蛋白質のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド;
(g)(e)に記載の蛋白質のアミノ酸配列と少なくとも80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチド。
A polynucleotide containing the following (a), (b), (c), (d), (e), (f) or (g):
(A) a polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(B) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of the polynucleotide according to (a) and encodes a protein having DNA-degrading activity;
(C) a polynucleotide encoding a protein comprising a base sequence in which one or more bases are substituted, deleted, inserted and / or added in the base sequence of the polynucleotide described in (a), and having a DNA degrading activity nucleotide;
(D) a polynucleotide encoding a protein having at least 80% identity with the base sequence of the polynucleotide described in (a) and having DNA degrading activity;
(E) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(F) a polynucleotide encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of the protein according to (e), and having a DNA degrading activity;
(G) A polynucleotide that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence of the protein described in (e) and having DNA degrading activity.
ピロコッカス(Pyrococcus)属、又はサーモコッカス(Thermococcus)属に属する細菌由来である、請求項1に記載のポリヌクレオチド。 2. The polynucleotide according to claim 1, which is derived from a bacterium belonging to the genus Pyrococcus or the genus Thermococcus . 配列番号:1、3、5及び7からなる群のいずれか1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドである、請求項2に記載のポリヌクレオチド。 3. The polynucleotide according to claim 2, which is a polynucleotide consisting of the base sequence according to any one of the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, and 7. 下記の(e')、(f')又は(g')を含有する蛋白質:
(e')配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(f')(e')に記載の蛋白質のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質;
(g')(e')に記載の蛋白質のアミノ酸配列と少なくとも80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつDNA分解活性を有する蛋白質。
A protein containing the following (e ′), (f ′) or (g ′):
(E ′) a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(F ′) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of the protein according to (e ′) and having a DNA degrading activity;
(G ′) A protein comprising an amino acid sequence having at least 80% identity with the amino acid sequence of the protein described in (e ′) and having a DNA degrading activity.
ピロコッカス属、又はサーモコッカス属に属する細菌由来である、請求項4に記載の蛋白質。 5. The protein according to claim 4, which is derived from a bacterium belonging to the genus Pyrococcus or Thermococcus. 配列番号:2、4、6及び8からなる群のいずれか1に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質である、請求項5に記載の蛋白質。 6. The protein according to claim 5, which is a protein consisting of the amino acid sequence according to any one of the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 and 8. 以下の特徴を有する、DNA分解酵素:
(ア)一本鎖DNAを分解することができるが、環状DNA及び二本鎖DNAを分解せず;
(イ)80℃、1時間の処理で失活せず;かつ
(ウ)分子量が約59.2 kDa又はその1/2である。
A DNA-degrading enzyme with the following characteristics:
(A) Although single-stranded DNA can be degraded, circular DNA and double-stranded DNA cannot be degraded;
(I) It is not inactivated by treatment at 80 ° C. for 1 hour; and (c) The molecular weight is about 59.2 kDa or a half thereof.
ピロコッカス属、又はサーモコッカス属に属する細菌が産生する、一本鎖DNAを分解することができる、分子量約59.2 kDa又はその1/2であるDNA分解酵素。 A DNA degrading enzyme having a molecular weight of about 59.2 kDa or a half thereof, capable of degrading single-stranded DNA produced by a genus Pyrococcus or a bacterium belonging to the genus Thermococcus. ピロコッカス属、又はサーモコッカス属に属する細菌が、ピロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furiosus)、ピロコッカス・アビシ(Pyrococcus abyssi)、ピロコッカス・ホリコシイ(Pyrococcus horikoshii)、又はサーモコッカス・コダカラエンシス(Thermococcus kodakaraensis KOD)である、請求項8に記載のDNA分解酵素。 The bacterium belonging to the genus Pyrococcus or Thermococcus is Pyrococcus furiosus , Pyrococcus abyssi , Pyrococcus horikoshii , or Thermococcus kod The DNA-degrading enzyme according to claim 8. 請求項4〜7に記載の蛋白質、又は請求項8若しくは9に記載のDNA分解酵素を用いることを特徴とする、DNAの処理方法。 A method for treating DNA, comprising using the protein according to claim 4 or 7 or the DNA-degrading enzyme according to claim 8 or 9. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。 A vector comprising the polynucleotide according to any one of claims 1 to 3. 請求項11に記載のベクターにより形質転換された、形質転換菌。 A transformed bacterium transformed with the vector according to claim 11. 請求項12に記載の形質転換菌を用いることを特徴とする、請求項4〜6に記載の蛋白質、又は請求項8若しくは9に記載のDNA分解酵素を製造する方法。 A method for producing the protein according to claim 4 or the DNA degrading enzyme according to claim 8 or 9, wherein the transformed bacterium according to claim 12 is used.
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