JP2008048612A - Glycosyltransferase gene - Google Patents

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JP2008048612A JP2006224956A JP2006224956A JP2008048612A JP 2008048612 A JP2008048612 A JP 2008048612A JP 2006224956 A JP2006224956 A JP 2006224956A JP 2006224956 A JP2006224956 A JP 2006224956A JP 2008048612 A JP2008048612 A JP 2008048612A
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Toru Nakayama
亨 中山
Hiroki Hamada
博喜 濱田
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BIO TAXOL KK
Tohoku University NUC
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BIO TAXOL KK
Tohoku University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polynucleotide encoding a glycosyltransferase, useful for producing a capsaicin glycoside, a glycosyltransferase encoded by the polynucleotide, a vector containing the polynucleotide, a transformant containing the vector, a recombinant glycosyltransferase produced by the transformant, to provide a method for producing a capsaicin glycoside using the transformant or the recombinant glycosyltransferase, to obtain a capsaicin glycoside obtained by the production method and a fragment of the polynucleotide. <P>SOLUTION: (a) The polynucleotide or (b) the polynucleotide encodes a protein having glycosyltransferase activity. (a) The polynucleotide comprises a specific base sequence or (b) the polynucleotide is hybridized with (i) a polynucleotide or (ii) a polynucleotide under a stringent condition. (i) The polynucleotide is composed of the specific base sequence (a) or (ii) the polynucleotide is composed of a base sequence complementary to the base sequence (a). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は糖転移酵素をコードするポリヌクレオチド、当該ポリヌクレオチドによってコードされる糖転移酵素、当該ポリヌクレオチドを含むベクター、当該ベクターを含む形質転換体、当該形質転換体によって産生される組換え糖転移酵素、当該形質転換体又は組換え糖転移酵素を用いるカプサイシン配糖体の製造方法、当該製造方法によって得られるカプサイシン配糖体、及び当該ポリヌクレオチドのフラグメントに関する。   The present invention relates to a glycosyltransferase-encoding polynucleotide, a glycosyltransferase encoded by the polynucleotide, a vector containing the polynucleotide, a transformant containing the vector, and a recombinant sugar transfer produced by the transformant. The present invention relates to a method for producing a capsaicin glycoside using an enzyme, the transformant or recombinant glycosyltransferase, a capsaicin glycoside obtained by the production method, and a fragment of the polynucleotide.

カプサイシンはトウガラシに10〜20%含まれ、香辛料の辛味成分としては最も辛いものである。また、カプサイシンは、脂質代謝亢進作用など種々の薬理活性を有することが知られているが激辛で水溶性が低いことから、有効量のカプサイシンを継続的に摂取することは困難である。   Capsaicin is contained in capsicum in an amount of 10 to 20%, and is the most spicy component of spices. In addition, capsaicin is known to have various pharmacological activities such as an action of enhancing lipid metabolism, but it is extremely spicy and has low water solubility, so it is difficult to continuously take an effective amount of capsaicin.

そこで辛味が弱く水溶性であるカプサイシン配糖体の使用が検討され、カプサイシン配糖体の製造方法については種々の方法が提案されている(特許文献1〜4)。しかしながら、化学的合成法又は培養細胞を用いて得られるカプサイシン配糖体には、不純物の混入の問題や、カプサイシン配糖体の単離・精製が困難である等の問題があり、特に食品用途の場合には、安全性が確保されないという問題があった。また、カプサイシン配糖体の生成に関与する糖転移酵素をコードする遺伝子は未だ見出されていない。
特開平7−82289号公報 特開平10−53512号公報 特開2003−310294号公報 特開2004−217554号公報
Therefore, the use of capsaicin glycosides with weak pungency and water solubility has been studied, and various methods for producing capsaicin glycosides have been proposed (Patent Documents 1 to 4). However, capsaicin glycosides obtained using chemical synthesis methods or cultured cells have problems such as contamination of impurities and difficulties in isolating and purifying capsaicin glycosides. In this case, there was a problem that safety was not ensured. In addition, a gene encoding a glycosyltransferase involved in the production of capsaicin glycoside has not yet been found.
JP-A-7-82289 Japanese Patent Laid-Open No. 10-53512 JP 2003-310294 A JP 2004-217554 A

本発明は、カプサイシン配糖体の製造に有用な、糖転移酵素をコードするポリヌクレオチド、当該ポリヌクレオチドによってコードされる糖転移酵素、当該ポリヌクレオチドを含むベクター、当該ベクターを含む形質転換体、当該形質転換体によって産生される組換え糖転移酵素、当該形質転換体又は組換え糖転移酵素を用いるカプサイシン配糖体の製造方法、当該製造方法によって得られるカプサイシン配糖体、及び当該ポリヌクレオチドのフラグメントを提供する。   The present invention relates to a glycosyltransferase-encoding polynucleotide, a glycosyltransferase encoded by the polynucleotide, a vector containing the polynucleotide, a transformant containing the vector, useful for the production of capsaicin glycosides, Recombinant glycosyltransferase produced by the transformant, method for producing capsaicin glycoside using the transformant or recombinant glycosyltransferase, capsaicin glycoside obtained by the method, and fragment of the polynucleotide I will provide a.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ヨウシュウヤマゴボウ(Phytolacca americana)から本発明の酵素をコードするポリヌクレオチドのクローニングに成功し、その全塩基配列並びに推定アミノ酸配列を決定した。さらに、取得したポリヌクレオチドを含むベクターを構築し、このベクターを保持する微生物を培養することにより、本発明の酵素を効率的に生産できることを見出すとともに、配糖体の合成に利用できることを確認し本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors succeeded in cloning a polynucleotide encoding the enzyme of the present invention from Phytolacca americana. Were determined. Furthermore, by constructing a vector containing the obtained polynucleotide and culturing a microorganism that holds this vector, it was found that the enzyme of the present invention can be produced efficiently and confirmed that it can be used for the synthesis of glycosides. The present invention has been completed.

したがって、本発明は、下記:
1.糖転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドであって、
下記の(a)または(b)のポリヌクレオチド:
(a)配列番号1に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;または
(b)以下の(i)もしくは(ii)のいずれかとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド:
(i)配列番号1に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;もしくは
(ii)配列番号1に示される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、 2.糖転移酵素活性を有するポリペプチドであって、
(a)配列番号2に示されるアミノ酸配列;または
(b)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチド、
3.上記2に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
4.上記1又は3に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター、
5.上記4に記載のベクターを含む、形質転換体、
6.上記5に記載の形質転換体によって産生される組換え糖転移酵素、
7.上記5に記載の形質転換体又は上記6に記載の組換え糖転移酵素を用いることを含む、カプサイシン配糖体の製造方法、
8.上記7に記載の製造方法によって得られるカプサイシン配糖体、
9.上記1又は上記3に記載のポリヌクレオチドの連続する15以上の塩基配列からなる、フラグメント、
に関する。
Accordingly, the present invention provides the following:
1. A polynucleotide encoding a protein having glycosyltransferase activity,
The following polynucleotide (a) or (b):
(A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1; or (b) a polynucleotide that hybridizes with any of the following (i) or (ii) under stringent conditions:
(I) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1; or (ii) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, A polypeptide having glycosyltransferase activity comprising:
(A) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; or (b) a polyamino acid sequence comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, wherein one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, or added. peptide,
3. A polynucleotide encoding the polypeptide according to 2 above,
4). A vector comprising the polynucleotide according to 1 or 3 above,
5. A transformant comprising the vector according to 4 above,
6). A recombinant glycosyltransferase produced by the transformant according to 5 above,
7). A method for producing a capsaicin glycoside comprising using the transformant according to 5 or the recombinant glycosyltransferase according to 6 above,
8). Capsaicin glycoside obtained by the production method according to 7 above,
9. A fragment comprising 15 or more consecutive nucleotide sequences of the polynucleotide according to 1 or 3 above,
About.

本発明に係るポリヌクレオチドは、RNA(例えば、mRNA)の形態、またはDNAの形態(例えば、cDNAまたはゲノムDNA)の形態であることができる。DNAは、二本鎖または一本鎖であることができる。一本鎖DNAまたはRNAは、コード鎖(センス鎖としても知られる)又は非コード鎖(アンチセンス鎖としても知られる)であることができる。   The polynucleotide according to the present invention can be in the form of RNA (eg, mRNA) or in the form of DNA (eg, cDNA or genomic DNA). DNA can be double-stranded or single-stranded. Single-stranded DNA or RNA can be the coding strand (also known as the sense strand) or the non-coding strand (also known as the antisense strand).

本発明に係るポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドは、非翻訳領域(UTR)の配列やベクター配列(発現ベクター配列を含む)などの配列を含むものであってもよい。   The polynucleotide or oligonucleotide according to the present invention may contain a sequence such as an untranslated region (UTR) sequence or a vector sequence (including an expression vector sequence).

本発明で「ストリンジェントな条件」とは、少なくとも90%の同一性、好ましくは少なくとも95%の同一性、最も好ましくは少なくとも97%の同一性が配列間に存在するときにのみハイブリダイゼーションが起こることを意味し、例えば、42℃でのハイブリダイゼーション、及び1×SSC(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム)、0.1%のSDS(Sodium dodecylsulfate)を含むバッファーによる42℃での洗浄処理を挙げることができ、65℃でのハイブリダイゼーション、及び0.1×SSC、0.1%のSDSを含むバッファーによる65℃での洗浄処理をより好ましく挙げることができる。上記ハイブリダイゼーションは、「Molecular Cloning (Third Edition)」 (J. Sambrook & D. W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001) に記載されている方法等、従来公知の方法で行うことができる。通常、温度が高いほど、塩濃度が低いほどストリンジェンシーは高くなる。なお、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響を与える要素としては、上記温度条件以外に種々の要素があり、当業者であれば種々の要素を組み合わせて、上記例示したハイブリダイゼーションのストリンジェンシーと同等のストリンジェンシーを実現することができる。   In the present invention, “stringent conditions” means that hybridization occurs only when at least 90% identity, preferably at least 95% identity, most preferably at least 97% identity exists between sequences. For example, hybridization at 42 ° C. and washing treatment at 42 ° C. with a buffer containing 1 × SSC (0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate) and 0.1% SDS (Sodium dodecylsulfate) More preferred examples include hybridization at 65 ° C. and washing treatment at 65 ° C. with a buffer containing 0.1 × SSC and 0.1% SDS. The hybridization can be performed by a conventionally known method such as the method described in “Molecular Cloning (Third Edition)” (J. Sambrook & D. W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001). Generally, the higher the temperature and the lower the salt concentration, the higher the stringency. In addition to the above temperature conditions, there are various factors that influence the stringency of hybridization. Those skilled in the art can combine various elements to obtain a string equivalent to the above-described hybridization stringency. You can realize the genie.

本発明で「1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、もしくは付加された」とは、部位特異的突然変異誘発法等の公知の変異ポリペプチド作製法により欠失、置換、もしくは付加ができる程度の数(例えば20個以下、好ましくは10個以下、より好ましくは7個以下、さらに好ましくは5個以下、特に好ましくは3個以下)のアミノ酸が置換、欠失、もしくは付加されることを意味する。このような変異ポリペプチドは、公知の変異ポリペプチド作製法により人為的に導入された変異を有するポリペプチドに限定されるものではなく、天然に存在する同様の変異ポリペプチドを単離精製したものであってもよい。   In the present invention, “one or several amino acids are deleted, substituted, or added” can be deleted, substituted, or added by a known mutant polypeptide production method such as site-directed mutagenesis. A certain number (for example, 20 or less, preferably 10 or less, more preferably 7 or less, more preferably 5 or less, particularly preferably 3 or less) of amino acids are substituted, deleted, or added. means. Such a mutant polypeptide is not limited to a polypeptide having a mutation artificially introduced by a known mutant polypeptide production method, but is a product obtained by isolating and purifying a similar naturally occurring mutant polypeptide. It may be.

本発明に係るポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドを取得する方法として、公知の技術により、本発明に係るポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドを含むDNA断片を単離し、クローニングする方法が挙げられる。例えば、本発明におけるポリヌクレオチドの塩基配列の一部と特異的にハイブリダイズするプローブを調製し、ゲノムDNAライブラリーやcDNAライブラリーをスクリーニングすることができる。このようなプローブとしては、本発明に係るポリヌクレオチドの塩基配列またはその相補配列の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズするプローブであれば、いずれの配列および/または長さのものを用いてもよい。   Examples of a method for obtaining the polynucleotide or oligonucleotide according to the present invention include a method for isolating and cloning a DNA fragment containing the polynucleotide or oligonucleotide according to the present invention by a known technique. For example, a probe that specifically hybridizes with a part of the base sequence of the polynucleotide in the present invention can be prepared, and a genomic DNA library or cDNA library can be screened. Such a probe may be of any sequence and / or length as long as it specifically hybridizes to at least part of the base sequence of the polynucleotide of the present invention or its complementary sequence. Good.

本発明に係るポリヌクレオチドを取得する方法として、PCR等の増幅手段を用いる方法を挙げることができる。例えば、本発明におけるポリヌクレオチドのcDNAのうち、5’側および3’側の配列(またはその相補配列)の中からそれぞれプライマーを調製し、これらプライマーを用いてゲノムDNA(またはcDNA)等を鋳型にしてPCR等を行い、両プライマー間に挟まれるDNA領域を増幅することで、本発明に係るポリヌクレオチドを含むDNA断片を大量に取得できる。   Examples of the method for obtaining the polynucleotide according to the present invention include a method using an amplification means such as PCR. For example, in the polynucleotide cDNA of the present invention, primers are prepared from the 5 ′ side and 3 ′ side sequences (or their complementary sequences), and genomic DNA (or cDNA) or the like is used as a template using these primers. By performing PCR or the like and amplifying the DNA region sandwiched between both primers, a large amount of DNA fragments containing the polynucleotide according to the present invention can be obtained.

本発明に係るポリヌクレオチドを取得するための供給源としては、ヨウシュウヤマゴボウを挙げることができる。後述する実施例においては、ヨウシュウヤマゴボウから本発明にかかるポリヌクレオチドを取得しているが、これに限定されるものではない。   Examples of a source for obtaining the polynucleotide according to the present invention include Japanese pokeweed. In the examples described later, the polynucleotide according to the present invention is obtained from the pokeweed, but it is not limited thereto.

本発明のベクターは、本発明のポリペプチドを発現させるために用いることができる。本発明にかかるポリヌクレオチドがホスト細胞に導入されたか否か、さらにはホスト細胞中で確実に発現しているか否かを確認するために、各種マーカーを用いてもよい。上記ホスト細胞は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種細胞を好適に用いることができる。具体的には、例えば、大腸菌等の細菌、酵母、植物細胞等を挙げることができるが、特に限定されるものではない。   The vector of the present invention can be used to express the polypeptide of the present invention. In order to confirm whether or not the polynucleotide according to the present invention has been introduced into the host cell, and whether or not it is reliably expressed in the host cell, various markers may be used. The host cell is not particularly limited, and various conventionally known cells can be suitably used. Specific examples include bacteria such as Escherichia coli, yeast, plant cells and the like, but are not particularly limited.

上記発現ベクターをホスト細胞に導入する方法、すなわち形質転換方法も特に限定されるものではなく、アグロバクテリウム感染法、電気穿孔法(エレクトロポレーション法)、リン酸カルシウム法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法等の従来公知の方法を好適に用いることができる。   The method for introducing the expression vector into a host cell, that is, the transformation method is not particularly limited. Agrobacterium infection method, electroporation method (electroporation method), calcium phosphate method, protoplast method, lithium acetate method, etc. The conventionally known methods can be suitably used.

ヨウシュウヤマゴボウ細胞の培養
細胞培養のための細胞は、ヨウシュウヤマゴボウの茎、葉、根のいずれの部分から採取した細胞でも好適に使用することができる。培養細胞は、常法にしたがって調製することができる。例えば、ヨウシュウヤマゴボウの葉からムラシゲスクーク培地(MS培地)のもとで、カルスの誘導を行い、カルス化を行った。その後、25℃で光条件下で培養を行った。
Cultivation of pokeweed cells As cells for cell culture, cells collected from any part of stems, leaves, and roots of pokeweed can be suitably used. Cultured cells can be prepared according to conventional methods. For example, the callus was induced from the leaves of the pokeweed moss under the Murashige sukuk medium (MS medium) to perform callus formation. Then, it culture | cultivated on 25 degreeC on light conditions.

ヨウシュウヤマゴボウ細胞は、MS(Murashige-Skoog)培地を用い、25℃で光照射下で振盪培養することができる。   The pokeweed cells can be cultured with shaking at 25 ° C. under light irradiation using MS (Murashige-Skoog) medium.

遺伝子の抽出
まず、上記の細胞を培養して得られる培養物から常法にしたがって遺伝子を取得する。この操作には、市販のRNA抽出キットやDNA抽出キットを用いることができる。RNAを抽出する場合には、予めカプサイシンを添加して培養し、対象遺伝子の発現量を増加させることもできる。RNA抽出物からは、例えば、RT−PCRを用いてcDNAを得ることができる。
Gene Extraction First, a gene is obtained from a culture obtained by culturing the above cells according to a conventional method. For this operation, a commercially available RNA extraction kit or DNA extraction kit can be used. When RNA is extracted, capsaicin can be added and cultured in advance to increase the expression level of the target gene. From the RNA extract, for example, cDNA can be obtained using RT-PCR.

cDNAライブラリーの構築
得られた遺伝子をファージやプラスミドベクターに挿入し、遺伝子ライブラリーを作成することができる。この際、必要に応じ、遺伝子を適当な制限酵素で消化し、ホスファターゼ等の修飾酵素で処理したり、リンカーやアダプターを付加することもできる。
Construction of cDNA Library The gene obtained can be inserted into a phage or plasmid vector to create a gene library. At this time, if necessary, the gene can be digested with an appropriate restriction enzyme and treated with a modifying enzyme such as phosphatase, or a linker or adapter can be added.

目的遺伝子のクローニング
ヨウシュウヤマゴボウ培養細胞から全RNAを抽出し、異種の糖転移酵素の保存アミノ酸配列から設計したプライマーとオリゴdTプライマーを用いたRT−PCRによりヨウシュウヤマゴボウの糖転移酵素遺伝子の断片を取得することができる。得られた遺伝子断片からヨウシュウヤマゴボウの糖転移酵素遺伝子に特異的なプローブを設計することができる。このプローブを用いて上記cDNAライブラリーの遺伝子とハイブリダイゼーションさせることによって、目的遺伝子を選抜することができる。
Cloning of target gene Total RNA was extracted from cultured pokeweed cultured cells, and fragments of the glycosyltransferase gene of pokeweed pokeweed by RT-PCR using primers designed from conserved amino acid sequences of heterologous glycosyltransferases and oligo dT primers Can be obtained. From the obtained gene fragment, a probe specific for the glycosyltransferase gene of Pythium can be designed. The target gene can be selected by hybridizing with the gene of the above cDNA library using this probe.

このようにしてクローン化された遺伝子を適当なベクターに組込むことにより、他の原核生物または真核生物の宿主細胞を形質転換させることができる。さらに、これらのベクターに適当なプロモーターおよび形質発現にかかわる配列を導入することにより、それぞれの宿主細胞において遺伝子を発現させることが可能である。   By incorporating the thus cloned gene into a suitable vector, other prokaryotic or eukaryotic host cells can be transformed. Furthermore, genes can be expressed in the respective host cells by introducing appropriate promoters and sequences involved in expression into these vectors.

原核細胞の宿主としては、例えば、大腸菌(Escherichia coli)や枯草菌(Bacillus subtilis)等を挙げることができる。目的の遺伝子をこれらの宿主細胞内で形質発現させるには、宿主と適合し得る種由来のレプリコン、すなわち複製起点および調節配列を含んでいるプラスミドベクターで宿主細胞を形質転換させればよい。また、ベクターは形質転換細胞に表現形質(表現型)の選択性を付与することができる配列を持つものが望ましい。   Examples of prokaryotic host cells include Escherichia coli and Bacillus subtilis. In order to express a gene of interest in these host cells, the host cells may be transformed with a replicon derived from a species compatible with the host, that is, a plasmid vector containing an origin of replication and regulatory sequences. Further, it is desirable that the vector has a sequence capable of conferring phenotypic (phenotypic) selectivity on transformed cells.

例えば、大腸菌としてはE.coli K12株等がよく用いられ、ベクターとしては一般にpBR322やpUC系のプラスミドがよく用いられるが、これに限定されず、公知の各種の菌株およびベクターがいずれも利用できる。プロモーターとしては、大腸菌においてはトリプトファン(trp)プロモーター、ラクトース(lac)プロモーター、トリプトファン・ラクトース(tac)プロモーター、リポプロテイン(lpp)プロモーター、バクテリオファージ由来のラムダ(λ)PLプロモーター、ポリペプチド鎖伸長因子Tu(tufB)プロモーター等を挙げることができる。枯草菌としては、例えば207−25株が好ましく、ベクターとしてはpTUB228(Ohmura,K.et al.(1984)J.Biochem.95,87-93)等が用いられるが、これに限定されるものではない。プロモーターとしては、枯草菌のα−アミラーゼ遺伝子の調節配列がよく用いられ、さらに必要によりα−アミラーゼのシグナルペプチド配列をコードするDNA配列を連結することにより、菌体外での分泌発現も可能となる。   For example, E. coli may be E. coli. E. coli K12 strain is often used, and pBR322 or pUC-type plasmid is generally used as a vector. However, the present invention is not limited to this, and any of various known strains and vectors can be used. As the promoter, tryptophan (trp) promoter, lactose (lac) promoter, tryptophan lactose (tac) promoter, lipoprotein (lpp) promoter, bacteriophage-derived lambda (λ) PL promoter, polypeptide chain elongation factor in E. coli Tu (tufB) promoter and the like can be mentioned. As Bacillus subtilis, for example, 207-25 strain is preferable, and pTUB228 (Ohmura, K. et al. (1984) J. Biochem. 95, 87-93) is used as a vector, but is not limited thereto. is not. As a promoter, a regulatory sequence of the α-amylase gene of Bacillus subtilis is often used, and if necessary, a secretory expression outside the cell can also be achieved by connecting a DNA sequence encoding the signal peptide sequence of α-amylase. Become.

真核生物の宿主細胞には、脊椎動物、昆虫、植物、酵母等の細胞が含まれ、脊椎動物細胞としては、例えば、サルの細胞であるCOS細胞(Gluzman,Y. (1981)Cell 23,175-182)やチャイニーズ・ハムスター卵巣細胞(CHO)のジヒドロ葉酸レダクターゼ欠損株(Urlaub,G.and Chasin,L.A.(1980)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77,4216-4220)等がよく用いられているが、これらに限定されるわけではない。   Eukaryotic host cells include cells of vertebrates, insects, plants, yeasts, and the like. Examples of vertebrate cells include COS cells (Gluzman, Y. (1981) Cell 23,175- 182) or dihydrofolate reductase deficient strain of Chinese hamster ovary cells (CHO) (Urlaub, G. and Chasin, LA (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77, 4216-4220), etc. are often used. However, it is not limited to these.

脊椎動物細胞の発現ベクターとしては、通常発現しようとする遺伝子の上流に位置するプロモーター、RNAのスプライス部位、ポリアデニル化部位および転写終結配列等を有するものを使用でき、これはさらに必要により複製起点を有してもよい。該発現ベクターの例としては、SV40の初期プロモーターを有するpSV2dhfr(Subramani,S. et al.(1981)Mol.Cell.Biol.1,854-864)等を例示できるが、これに限定されない。
また、植物としてはシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)やその培養細胞が一般によく用いられているが,タバコ(Nicotiana tabacum)、他の園芸植物,あるいはそれらの培養細胞を用いてもよい。発現のためのプロモーターとしてはカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーターを,ターミネータとしてはノパリン合成酵素のNOS等を好ましく利用できるが,これに限定されない.
As an expression vector for vertebrate cells, a vector having a promoter usually located upstream of the gene to be expressed, an RNA splice site, a polyadenylation site, a transcription termination sequence, and the like can be used. You may have. Examples of the expression vector include, but are not limited to, pSV2dhfr (Subramani, S. et al. (1981) Mol. Cell. Biol. 1,854-864) having the SV40 early promoter.
As plants, Arabidopsis thaliana and cultured cells thereof are generally used. However, tobacco (Nicotiana tabacum), other horticultural plants, or cultured cells thereof may be used. The 35S promoter of cauliflower mosaic virus can be preferably used as the promoter for expression, and NOS of nopaline synthase can be preferably used as the terminator, but is not limited thereto.

また、真核微生物としては酵母が一般によく用いられており、その中でもサッカロミセス属酵母、例えばSaccharomyces cerevisiaeが好ましい。該酵母等の真核微生物の発現ベクターとしては、例えばアルコール脱水素酵素遺伝子のプロモーター(Bennetzen,J.L.and Hall,B.D.(1982)J.Biol. Chem.257,3018-3025) や酸性ホスファターゼ遺伝子のプロモーター(Miyanohara,A.et al.(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80,1-5)等を好ましく利用できる。   As eukaryotic microorganisms, yeasts are generally used, and among them, Saccharomyces genus yeasts such as Saccharomyces cerevisiae are preferred. Examples of expression vectors for eukaryotic microorganisms such as yeast include alcohol dehydrogenase gene promoters (Bennetzen, JLand Hall, BD (1982) J. Biol. Chem. 257, 3018-3025) and acid phosphatase gene promoters. (Miyanohara, A. et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 1-5) and the like can be preferably used.

該発現ベクターは、DEAE−デキストラン法(Luthman,H.and Magnusson,G.(1983) Nucleic Acids Res.11,1295-1308)、リン酸カルシウム−DNA共沈殿法(Graham,F.L.and van der Ed,A.J.(1973)Virology 52,456-457) および電気パスル穿孔法(Neumann,E.et al.(1982)EMBO J.1,841-845)等により宿主細胞に取込ませることができ、所望の形質転換細胞を得ることができる。   The expression vector is prepared by DEAE-dextran method (Luthman, H. and Magnusson, G. (1983) Nucleic Acids Res. 11, 1295-1308), calcium phosphate-DNA coprecipitation method (Graham, FLand van der Ed, AJ ( 1973) Virology 52,456-457) and electric pulse perforation (Neumann, E. et al. (1982) EMBO J. 1,841-845), etc., can be incorporated into host cells to obtain desired transformed cells Can do.

得られた形質転換体を常法に従い培養することができ、該培養により細胞内または細胞外に本発明の酵素が産生される。該培養に用いられる培地としては、採用した宿主細胞に応じて慣用される各種のものを適宜選択することができる。例えば、大腸菌の場合には、LB培地、YT培地、M9培地等を使用することができる。   The obtained transformant can be cultured according to a conventional method, and the enzyme of the present invention is produced intracellularly or extracellularly by the culture. As the medium used for the culture, various commonly used media can be appropriately selected depending on the employed host cells. For example, in the case of Escherichia coli, LB medium, YT medium, M9 medium, etc. can be used.

上記により、形質転換体の細胞内または細胞外に産生される本発明の酵素は、その物理的性質や化学的性質等を利用した各種の公知の分離操作法により、分離・精製することができる。該方法としては、例えば、通常のタンパク質沈殿剤による処理、限外濾過、分子ふるいクロマトグラフィー(ゲル濾過)、吸着クロマトグラフィー、イオン交換体クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等の各種液体クロマトグラフィー、透析法、これらの組合せ等を例示することができる。上記方法により、容易に高収率、高純度で所望の本発明の酵素を工業的規模で製造できる。   As described above, the enzyme of the present invention produced inside or outside the transformant can be separated and purified by various known separation methods utilizing its physical properties and chemical properties. . Examples of the method include treatment with an ordinary protein precipitant, ultrafiltration, molecular sieve chromatography (gel filtration), adsorption chromatography, ion exchanger chromatography, affinity chromatography, high performance liquid chromatography (HPLC) and the like. Examples of the various liquid chromatography, dialysis methods, combinations thereof, and the like. By the above method, the desired enzyme of the present invention can be easily produced on an industrial scale with high yield and high purity.

なお、上記方法によって得ることができる本発明の糖転移酵素は、以下の性質を有する。   The glycosyltransferase of the present invention that can be obtained by the above method has the following properties.

(a)作用
ウリジンヌクレオシド二リン酸(UDP)によって活性化された糖を受容体に転移する。
(A) Action Transfers a sugar activated by uridine nucleoside diphosphate (UDP) to a receptor.

(b)糖供与体に対する特異性
UDP−グルコース及びUDP−ガラクトースには作用するが、UDP−グルクロン酸には作用しない。
(B) Specificity for sugar donors Acts on UDP-glucose and UDP-galactose but not on UDP-glucuronic acid.

(c)糖受容体に対する特異性
m−ヒドロキシ安息香酸、サリチルアルコール、trans−p−クマリン酸、カフェイン酸、ダイゼイン、ゲニステイン、ケンフェロール、ケルセチン、アピゲニン、ナリンゲニン、4,2’,4’,6’−テトラヒドロキシカルコン、アウレウシジン、エスクレチン、8−ノルジヒドロカプサイシン及びベタニジンを受容体とすることができるが、サリチル酸、p−ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシキノン及びシアニジンを受容体とすることはできない。
(C) Specificity for sugar receptor m-hydroxybenzoic acid, salicyl alcohol, trans-p-coumaric acid, caffeic acid, daidzein, genistein, kaempferol, quercetin, apigenin, naringenin, 4,2 ′, 4 ′, 6'-tetrahydroxychalcone, aureusidin, esculetin, 8-nordihydrocapsaicin and betanidine can be accepted, but salicylic acid, p-hydroxybenzoic acid, hydroxyquinone and cyanidin cannot be accepted.

(d)反応至適温度
45℃
(D) Optimum reaction temperature 45 ° C

(e)
温度安定性
40℃以下で安定
(E)
Temperature stability Stable at 40 ° C or less

(f)反応至適pH
6.5
(F) Optimum pH of reaction
6.5

(g)pH安定性
7.0で安定
(G) pH stability Stable at 7.0

(h)金属イオンの影響
本発明の酵素に対する各種金属イオンの影響を下記に示す。なお、アッセイ系に1mMEDTAを添加して場合においても、本発明の酵素の活性にほとんど影響が見られなかったことから、本発明の酵素はその触媒活性に金属イオンを必要としないと考えられる。
(H) Influence of metal ions The influence of various metal ions on the enzyme of the present invention is shown below. Even when 1 mM EDTA was added to the assay system, almost no effect was observed on the activity of the enzyme of the present invention. Therefore, it is considered that the enzyme of the present invention does not require metal ions for its catalytic activity.

金属イオン(0.1mM) 本発明の酵素
Ca2+ 34
Cd2+
Co2+ 23
Cu2+ 21
Mg2+ 67
Mn2+ 67
Ni2+ 62
Sn2+ 104
Zn2+
EDTA(1mM) 110
数値はコントロールを100とした相対値である。
Fe2+、Fe3+、Hg2+、Zn2+では酵素活性が認められない。
Metal ion (0.1 mM) Enzyme of the present invention Ca 2+ 34
Cd 2+ 9
Co 2+ 23
Cu 2+ 21
Mg 2+ 67
Mn 2+ 67
Ni 2+ 62
Sn 2+ 104
Zn 2+
EDTA (1 mM) 110
The numerical values are relative values with the control as 100.
No enzyme activity is observed with Fe 2+ , Fe 3+ , Hg 2+ and Zn 2+ .

(i)各種阻害剤の影響
ヒスチジン残基の修飾試薬であるDEPCによる触媒活性の阻害は見られない。また、セリン残基修飾試薬であるPMSFによる触媒活性の阻害も見られない。
(I) Influence of various inhibitors Inhibition of catalytic activity by DEPC which is a histidine residue modifying reagent is not observed. Further, inhibition of catalytic activity by PMSF, which is a serine residue modifying reagent, is not observed.

上記形質転換体又は上記形質転換体から採取した組換え酵素を用いて各種配糖体を生産することができる。例えば、上記形質転換体を培養し、培養物から菌体を回収してこれを凍結乾燥し、カプサイシンを含むバッファーに凍結乾燥菌体とUDPグルコースを加えて反応させることによってカプサイシン配糖体を得ることができる。   Various glycosides can be produced using the transformant or a recombinant enzyme collected from the transformant. For example, the above transformant is cultured, the bacterial cells are collected from the culture, freeze-dried, and freeze-dried bacterial cells and UDP glucose are added to a buffer containing capsaicin and reacted to obtain a capsaicin glycoside. be able to.

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

ヨウシュウヤマゴボウ細胞の培養
ヨウシュウヤマゴボウ細胞は、国立大学法人岡山大学理学部基礎理学科生物化学研究室より入手し、4週間ごとに継代培養した。培養液(MS培地)100mlに約20gのヨウシュウヤマゴボウ細胞を加え、25℃で、10,000Lxの光を照射しながら、振盪培養した。
Cultivation of Amaranthus cells Amaranthus cells were obtained from the Biochemistry Laboratory, Department of Basic Science, Okayama University, and subcultured every 4 weeks. About 20 g of Sphagnum pokeweed cells were added to 100 ml of the culture solution (MS medium), and cultured with shaking at 25 ° C. while irradiating 10,000 Lx light.

ヨウシュウヤマゴボウ糖転移酵素(PaGT)遺伝子断片の取得
培養液100mlあたり20mgのカプサイシンを添加し、3日間培養したヨウシュウヤマゴボウ細胞からRNeasy Plant Mini Kit(Qiagen)を用いて全RNAを抽出し、これをDNase-Free kitを用いて精製した。得られた全RNAを鋳型として、糖転移酵素の保存アミノ酸配列から設計したプライマー(LcGT1(配列番号3)及びoligo−dT)を用いてRT−PCRを行った。RT-PCRは、One Step RT-PCR Kit (Qiagen)を用いて行い、反応液組成は、製造者の指示に従った。得られたPCR産物をPCR Purification Kit (Qiagen)を用いて精製し、nested−PCRを行った。この反応液の組成は、RT−PCR産物1μl、ExTaqバッファー2×、dNTPs100μM、LcGT2プライマー(配列番号4)0.2μM、オリゴdT0.2μM、Extaqポリメラーゼ(タカラ)2.5Uであった。反応条件は、最初に、94℃で30秒、次に94℃で30秒、55℃で30秒及び72℃で1分間を30サイクル、最後に72℃で7分間であった。増幅されたDNA断片をpCR2.1-TOPO vector (TOPO TA cloning Kit, Invitrogen)にTAクローニングし、塩基配列を決定した(DNAシークエンサー:Beckman Coulter CEQ 2000XL DNA Analysis System)。得られた塩基配列から推定されるアミノ酸配列を用いて相同性検索を行った。
Acquirement of pokeweed glycosyltransferase (PaGT) gene fragment 20 mg capsaicin was added per 100 ml of the culture solution, and total RNA was extracted from pokeweed cells cultured for 3 days using RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen). Was purified using DNase-Free kit. Using the obtained total RNA as a template, RT-PCR was performed using primers (LcGT1 (SEQ ID NO: 3) and oligo-dT) designed from the conserved amino acid sequence of glycosyltransferase. RT-PCR was performed using One Step RT-PCR Kit (Qiagen), and the composition of the reaction solution was in accordance with the manufacturer's instructions. The obtained PCR product was purified using PCR Purification Kit (Qiagen), and nested-PCR was performed. The composition of this reaction solution was RT-PCR product 1 μl, ExTaq buffer 2 ×, dNTPs 100 μM, LcGT2 primer (SEQ ID NO: 4) 0.2 μM, oligo dT 0.2 μM, Extaq polymerase (Takara) 2.5 U. The reaction conditions were initially 94 ° C for 30 seconds, then 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 1 minute for 30 cycles, and finally 72 ° C for 7 minutes. The amplified DNA fragment was TA cloned into pCR2.1-TOPO vector (TOPO TA cloning Kit, Invitrogen) and the nucleotide sequence was determined (DNA sequencer: Beckman Coulter CEQ 2000XL DNA Analysis System). A homology search was performed using the amino acid sequence deduced from the obtained base sequence.

相同性の結果、PaGTの相同性は、Beta vulgaris由来のUDPグルコース:フラボノイド−O−グルコシルトランスフェラーゼとは72%であり、Dorotheanthus bellidiformis由来のベタニジン 5−O−グルコシルトランスフェラーゼとは70%であり、Dianthus caryophyllus由来のUDPグルコース:カルコノナリンゲニン2’−O−グルコシルトランスフェラーゼとは67%であり、common tabacco由来のフェニルプロパノイドグルコシルトランフェラーゼ2(U32644)とは59%であり、そして、common tabacco由来のフェニルプロパノイドグルコシルトランフェラーゼ1(AF346431)とは59%であった。   As a result of the homology, the homology of PaGT is 72% with UDP glucose: flavonoid-O-glucosyltransferase from Beta vulgaris, 70% with betanidin 5-O-glucosyltransferase from Dorotheanthus bellidiformis, Dianthus UDP from caryophyllus: 67% with chalcononaringenin 2'-O-glucosyltransferase, 59% with phenylpropanoid glucosyltransferase 2 (U32644) from common tabacco, and from common tabacco It was 59% with phenylpropanoid glucosyltransferase 1 (AF346431).

cDNAライブラリーの構築
カプサイシン添加後のヨウシュウヤマゴボウ細胞からStraight A's mRNA Isolation System (Novagen)を用いてポリ(A)−RNAを得た。得られたポリ(A)−RNAを鋳型として、ZAP-cDNA Synthesis Kit (STRATAGENE)を用いて二本鎖cDNAを作製した。得られた二本鎖cDNAをSizeSep 400 Spun Columns (Amersham Pharmacia Biotech)を用いて精製し、ZAP-cDNA Synthesis Kitの処方に従って、Uni-ZAP XR insertion vectorにクローニングした。これをGigapack III Gold Cloning Kit (STRATAGENE)を用いてλファージにパッケージングし、ヨウシュウヤマゴボウ細胞のcDNAファージライブラリーを構築した。
Construction of cDNA library Poly (A) + -RNA was obtained from the pokeweed cells after addition of capsaicin using Straight A's mRNA Isolation System (Novagen). Using the obtained poly (A) + -RNA as a template, a double-stranded cDNA was prepared using ZAP-cDNA Synthesis Kit (STRATAGENE). The resulting double-stranded cDNA was purified using SizeSep 400 Spun Columns (Amersham Pharmacia Biotech) and cloned into Uni-ZAP XR insertion vector according to the prescription of ZAP-cDNA Synthesis Kit. This was packaged into λ phage using Gigapack III Gold Cloning Kit (STRATAGENE) to construct a cDNA phage library of P. argura cells.

PaGTのcDNAクローニング
上記で得られたヨウシュウヤマゴボウ糖転移酵素(PaGT)遺伝子断片から設計されたプライマー(フォワードプライマー:PaGT(F)(配列番号5)、リバースプライマー:PCR21(R)(配列番号6))を用いて、PCR DIG Probe Synthesis Kit (Roche Biochemicals)により、ジゴキシゲニン(DIG)標識プライマーを作製した。
CDNA cloning of PaGT Primer (forward primer: PaGT (F) (SEQ ID NO: 5), reverse primer: PCR21 (R) (SEQ ID NO: 6) designed from the pokeweed glycosyltransferase (PaGT) gene fragment obtained above. )) Was used to prepare digoxigenin (DIG) -labeled primers by PCR DIG Probe Synthesis Kit (Roche Biochemicals).

作製したDIG標識PaGT特異的プローブを用いたプラークハイブリダイゼーションによって、cDNAライブラリーをスクリーニングした。その結果得られたポジティブクローンを製造者(STRATAGENE)の指示に従ってpBluescript SK(-)ファージミドベクターにサブクローニングした。得られたクローン(pBluescript-PaGT)について塩基配列を決定したところ、ORFの長さは1455bp(485アミノ酸)であった。   The cDNA library was screened by plaque hybridization using the prepared DIG-labeled PaGT-specific probe. The resulting positive clone was subcloned into the pBluescript SK (−) phagemid vector according to the manufacturer's instructions (STRATAGENE). When the nucleotide sequence of the obtained clone (pBluescript-PaGT) was determined, the ORF length was 1455 bp (485 amino acids).

PaGT発現プラスミドの構築
PaGTcDNAには、その内部にBamHI切断部位があることから、BsaIで消化したBamHI末端を有するプライマーを合成した(フォワードプライマー:PaGT(BsaI-BamHI-F)、配列番号7、リバースプライマー:PaGT(BsaI-BamHI-R)、配列番号8)。上記で得られたpBluescript-PaGTを鋳型としてPCRを行った。反応液の組成は、pBluescript-PaGT 20ng、KOD-Plus Buffer 1x、dNTPs 0.2mM、PaGT(BsaI-BamHI-F) 0.3μM、PaGT(BsaI-BamHI-R) 0.3μM及びKOD-Plus-(TOYOBO) 1Uであった。反応条件は、94℃2分、次いで94℃15秒、51℃、30秒及び68℃、1.5分を30サイクルであった。得られたPCR産物をZero Blunt TOPO PCR Cloning Kit For Sequencing (Invitrogen)を用いて製造者の推奨する方法に従い、pCR4Blunt-TOPOベクターへサブクローニングした。その結果、完全長PaGTが挿入されたプラスミド(pCR4-PaGT)を得た。塩基配列解析によりPaGT遺伝子に変異が生じていないことを確認した。pCR4−PaGTをBsaIで完全消化し、生成した約1.5kbの断片を回収し、発現用ベクターpQE-30(QIAGEN)のBamHI部位にサブクローニングし、pQE-30-PaGTを構築した。得られたpQE-30-PaGTを用いて大腸菌XL1-Blueを形質転換した。
Construction of PaGT expression plasmid Since PaGT cDNA has a BamHI cleavage site inside, a primer having a BamHI end digested with BsaI was synthesized (forward primer: PaGT (BsaI-BamHI-F), SEQ ID NO: 7, reverse) Primer: PaGT (BsaI-BamHI-R), SEQ ID NO: 8). PCR was performed using the pBluescript-PaGT obtained above as a template. The composition of the reaction solution is pBluescript-PaGT 20ng, KOD-Plus Buffer 1x, dNTPs 0.2mM, PaGT (BsaI-BamHI-F) 0.3μM, PaGT (BsaI-BamHI-R) 0.3μM and KOD-Plus- (TOYOBO) It was 1U. The reaction conditions were 94 ° C. for 2 minutes, then 94 ° C. for 15 seconds, 51 ° C., 30 seconds and 68 ° C., 1.5 minutes for 30 cycles. The obtained PCR product was subcloned into the pCR4Blunt-TOPO vector using Zero Blunt TOPO PCR Cloning Kit For Sequencing (Invitrogen) according to the method recommended by the manufacturer. As a result, a plasmid (pCR4-PaGT) into which full-length PaGT was inserted was obtained. It was confirmed by the nucleotide sequence analysis that no mutation occurred in the PaGT gene. pCR4-PaGT was completely digested with BsaI, and the generated fragment of about 1.5 kb was recovered and subcloned into the BamHI site of the expression vector pQE-30 (QIAGEN) to construct pQE-30-PaGT. The obtained pQE-30-PaGT was used to transform E. coli XL1-Blue.

得られた形質転換体(XL1-Blue)を60μg/mlのアンピシリンを含むLB培地(10g/lトリプトン、5g/l酵母エキス、10g/lNaCl)10ml中で一晩振盪培養した。培養液全量を同組成の培地2lに接種し、37℃で振盪培養した。OD600が0.5に達した時点で、イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG、終濃度400μM)を添加し、20℃で一晩振盪培養した。 The obtained transformant (XL1-Blue) was shaken and cultured overnight in 10 ml of LB medium (10 g / l tryptone, 5 g / l yeast extract, 10 g / l NaCl) containing 60 μg / ml ampicillin. The whole culture broth was inoculated into 2 l of the medium having the same composition and cultured at 37 ° C. with shaking. When OD 600 reached 0.5, isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG, final concentration 400 μM) was added, and the mixture was cultured with shaking at 20 ° C. overnight.

以下の操作は、全て4℃で行った。培養した形質転換体を遠心分離(5,000×g、15分間)を用いて集菌し、破砕バッファー(100mMリン酸カリウムバッファー:KPB、pH7.2、15mM2−メルカプトエタノール:2−ME)を加え、よく懸濁させた。次いで、超音波を用いて菌体を粉砕し(1分間×10回)、遠心分離(8,000×g、25分間)によって沈殿を分離した。この上清にポリエチレンイミン(終濃度0.12%)を加え、よく攪拌し、氷浴中で30分間静置した。その後、遠心分離(8,000×g、25分間)によって上清を粗酵素液として回収した。   The following operations were all performed at 4 ° C. The cultured transformant was collected by centrifugation (5,000 × g, 15 minutes), and a disruption buffer (100 mM potassium phosphate buffer: KPB, pH 7.2, 15 mM 2-mercaptoethanol: 2-ME) was used. In addition, well suspended. Subsequently, the microbial cells were pulverized using ultrasonic waves (1 minute × 10 times), and the precipitate was separated by centrifugation (8,000 × g, 25 minutes). Polyethyleneimine (final concentration 0.12%) was added to the supernatant, stirred well, and allowed to stand in an ice bath for 30 minutes. Thereafter, the supernatant was recovered as a crude enzyme solution by centrifugation (8,000 × g, 25 minutes).

次いで、HisTrap Kit(Amersham Pharmacia Biotech)を用いて粗酵素液を精製した。Buffer K(100mMKPB、15mM2−ME、10mMイミダゾール)で平衡化したHiTrap Chelatingカラムに粗酵素液をアプライし、Buffer Kでカラムを洗浄した。つづいて、Buffer L(100mM KPB、15mM2−ME、200mMイミダゾール)を用いてカラムに結合したタンパク質を溶出した(10ml)。これをAmicon Ultra-15 30,000 MWCO(MILLIPORE)を用いて1mlまで濃縮した。   Subsequently, the crude enzyme solution was purified using HisTrap Kit (Amersham Pharmacia Biotech). The crude enzyme solution was applied to a HiTrap Chelating column equilibrated with Buffer K (100 mM KPB, 15 mM 2-ME, 10 mM imidazole), and the column was washed with Buffer K. Subsequently, the protein bound to the column was eluted with Buffer L (100 mM KPB, 15 mM 2-ME, 200 mM imidazole) (10 ml). This was concentrated to 1 ml using Amicon Ultra-15 30,000 MWCO (MILLIPORE).

PaGT酵素活性の測定
反応液の組成は、50μMグルコース受容体、100μMUDPグルコース、50mMKPB pH7.2であり、最終液量は、100μlであった。この反応液をDry Thermo Unit DTU(TAITEC)で30℃、10分間プレインキュベーションし、酵素液を添加し、反応を開始させた。同温度で1時間インキュベーションにした後、2.5%TFA水溶液150μlを加え、反応を停止させた。反応液を遠心分離(15,000rpm、1分間)し、逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて反応液を分析した。カラムは、COSMOSIL(登録商標)5C18−MS−II(nakalai tesque)を用いた。なお、酵素反応に使用する酵素量は反応生成物量が基質の初期量の約10%になるように調節した。
Measurement of PaGT enzyme activity The composition of the reaction solution was 50 μM glucose receptor, 100 μM UDP glucose, 50 mM KPB pH 7.2, and the final solution volume was 100 μl. This reaction solution was preincubated with Dry Thermo Unit DTU (TAITEC) at 30 ° C. for 10 minutes, and an enzyme solution was added to start the reaction. After incubation at the same temperature for 1 hour, 150 μl of 2.5% TFA aqueous solution was added to stop the reaction. The reaction solution was centrifuged (15,000 rpm, 1 minute), and the reaction solution was analyzed using reverse phase high performance liquid chromatography (HPLC). Column was used COSMOSIL (TM) 5C 18 -MS-II (nakalai tesque). The amount of enzyme used for the enzyme reaction was adjusted so that the amount of the reaction product was about 10% of the initial amount of the substrate.

PaGTがカプサイシンに対して活性があることが観察され、ヨウシュヤマゴボウ培養細胞によるカプサイシンの配糖体化がPaGTによるものであることが示された。PaGTは8−ノルジヒドロカプサイシン、ベタニジン、フェノール類、フラボノイド類、クマリン類であるエスクレチンに対して活性を示した。   It was observed that PaGT was active against capsaicin, indicating that glycosylation of capsaicin by cultured pokeweed cultured cells was due to PaGT. PaGT showed activity against 8-nordihydrocapsaicin, betanidin, phenols, flavonoids and coumarins esculetin.

pH依存性
上記の反応液中のバッファーを酢酸−リン酸−ナトリウムバッファー(pH4−10)に代え、PaGTのpH依存性を評価した。
pH dependence The pH dependence of PaGT was evaluated by replacing the buffer in the reaction solution with an acetic acid-phosphate-sodium buffer (pH 4-10).

pH安定性
酵素液20μlに対し、上記の10μlの0.5Mバッファーを加え20℃で8時間インキュベーションした。その後、1MKPB(pH7.2)を20μl加え、残存活性を上記pH依存性に記載された方法によって測定し、PaGTのpH安定性を評価した。その結果、反応至適pHは6.5であり、pH7.0において安定であった。
pH stability To 20 μl of the enzyme solution, the above 10 μl of 0.5 M buffer was added and incubated at 20 ° C. for 8 hours. Thereafter, 20 μl of 1M KPB (pH 7.2) was added, and the residual activity was measured by the method described in the above pH dependence to evaluate the pH stability of PaGT. As a result, the optimum reaction pH was 6.5 and was stable at pH 7.0.

温度依存性
酵素反応のインキュベーション温度を20〜55℃までの5℃間隔で行うことによりPaGT活性の温度依存性を評価した。
Temperature dependence The temperature dependence of the PaGT activity was evaluated by performing the incubation temperature of the enzyme reaction at intervals of 5 ° C. from 20 to 55 ° C.

温度安定性
酵素液を上述した温度で1時間インキュベーションした。処理後の残存酵素活性を上記の方法によって測定し、PaGTの温度安定性を評価した。
Temperature stability The enzyme solution was incubated at the temperature described above for 1 hour. The residual enzyme activity after the treatment was measured by the above method, and the temperature stability of PaGT was evaluated.

その結果、PaGTの反応至適温度は45℃であり、40℃以下で安定であった。   As a result, the optimum reaction temperature of PaGT was 45 ° C, and it was stable at 40 ° C or less.

阻害剤の影響
0.1mMの各種金属イオンを含むアッセイ系で酵素活性を測定し、金属イオンを含まない同条件のアッセイ系での酵素活性と比較することにより、各金属イオンの影響を調べた。また、1mMのウリジン、UMP、UDP、UTP、ジエチルピロカーボネート(DEPC)、フェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)を含むアッセイ系で酵素活性を測定し、生成物阻害を調べた。なお、これらの阻害剤の影響を評価するアッセイ系では、反応液の緩衝液としてKPBに代えてHEPES−NaOH緩衝液(pH7.2)を用いた。
Influence of inhibitor The enzyme activity was measured with an assay system containing 0.1 mM of various metal ions, and the effect of each metal ion was examined by comparing with the enzyme activity of the assay system under the same conditions without metal ions. . Also measure enzyme activity in assay systems containing 1 mM uridine, UMP, UDP, UTP, diethylpyrocarbonate (DEPC), phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) to determine product inhibition It was. In the assay system for evaluating the influence of these inhibitors, HEPES-NaOH buffer (pH 7.2) was used in place of KPB as the buffer for the reaction solution.

その結果、PaGT活性は、Fe2+、Fe3+、Hg2+又はZn2+によって著しく阻害された。コントロールに対する相対活性は、Ca2+で34%、Cd2+で9%、Co2+で23%、Cu2+で21%、Mg2+で67%、Mn2+で67%、Ni2+で62%、Sn2+で104%であった。また、アッセイ系に1mMEDTAを添加して反応させたところ、酵素活性にはほとんど影響が見られなかった。また、ウリジン、UMP、UDP、UTP、DEPC、PMSFによるPaGT活性の阻害も見られなかった。 As a result, PaGT activity was markedly inhibited by Fe 2+ , Fe 3+ , Hg 2+ or Zn 2+ . Relative activity is relative to the control, 34% Ca 2+, 9% for Cd 2+, 23% for Co 2+, 21% for Cu 2+, 67% for Mg 2+, 67% for Mn 2+, 62% for Ni 2+, Sn 2+ It was 104%. Further, when 1 mM EDTA was added to the assay system for reaction, the enzyme activity was hardly affected. In addition, inhibition of PaGT activity by uridine, UMP, UDP, UTP, DEPC, PMSF was not observed.

HPLCによる基質特異性
UDPグルコースに代えて、UDPガラクトース、UDPグルクロン酸を用いて酵素反応を行った。また、ベタニジンに代えてサリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、サリチルアルコール、ヒドロキノン、trans−p−クマリン酸、カフェイン酸、ダイゼイン、ゲニステイン、ケンフェロール、ケルセチン、アピゲニン、ナリンゲニン、4,2’,4’,6’−テトラヒドロキシカルコン、アウレウシジン、エスクレチン、8−ノルジヒドロカプサイシンを用いて酵素反応を行った。アッセイ方法は、基質が異なる点以外は、上記の方法に従った。
Substrate specificity by HPLC Enzymatic reaction was carried out using UDP galactose and UDP glucuronic acid instead of UDP glucose. Further, salicylic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, salicyl alcohol, hydroquinone, trans-p-coumaric acid, caffeic acid, daidzein, genistein, kaempferol, quercetin, apigenin, naringenin, 4 instead of betanidine , 2 ′, 4 ′, 6′-tetrahydroxychalcone, aureusidin, esculetin, and 8-nordihydrocapsaicin were used for the enzymatic reaction. The assay method followed the above method except that the substrate was different.

PaGTは、UDPグルコースに比べると活性は低い(UDPグルコースに対する相対活性で47%)が、UDPガラクトースも糖供与体として認識した。   PaGT is less active than UDP glucose (47% relative to UDP glucose), but UDP galactose was also recognized as a sugar donor.

また、各糖受容体に対する活性を下記に示す。なお、値はカフェイン酸に対する活性を100%としたときの相対活性%である。
サリチル酸 −
m−ヒドロキシ安息香酸 27
p−ヒドロキシ安息香酸 −
サリチルアルコール 3.2
ヒドロキノン −
trans−p−クマリン酸 19
カフェイン酸 100
ダイゼイン 66
ゲニステイン 80
ケンフェロール 37
ケルセチン 80
アピゲニン 83
ナリンゲニン 59
4,2’,4’,6’−テトラヒドロキシカルコン 73
アウレウシジン 91
エスクレチン 65
8−ノルジヒドロカプサイシン 65
ベタジニン 18
Moreover, the activity with respect to each sugar receptor is shown below. In addition, a value is relative activity% when the activity with respect to caffeic acid is 100%.
Salicylic acid −
m-Hydroxybenzoic acid 27
p-hydroxybenzoic acid −
Salicyl alcohol 3.2
Hydroquinone −
trans-p-coumaric acid 19
Caffeic acid 100
Daidzein 66
Genistein 80
Kaempferol 37
Quercetin 80
Apigenin 83
Naringenin 59
4,2 ′, 4 ′, 6′-tetrahydroxychalcone 73
Aureushijin 91
Esculetin 65
8-Nordihydrocapsaicin 65
Betazinin 18

なお、上記DNAプローブの作製に際して、本発明の塩基配列において、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする」条件としては、例えば、42℃でのハイブリダイゼーション、及び1×SSC(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム)、0.1%のSDS(Sodium dodecylsulfate)を含むバッファーによる42℃での洗浄処理を挙げることができ、65℃でのハイブリダイゼーション、及び0.1×SSC、0.1%のSDSを含むバッファーによる65℃での洗浄処理をより好ましく挙げることができる。なお、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響を与える要素としては、上記温度条件以外に種々の要素があり、当業者であれば種々の要素を組み合わせて、上記例示したハイブリダイゼーションのストリンジェンシーと同等のストリンジェンシーを実現することが可能である。 In the preparation of the DNA probe, the conditions for “hybridize under stringent conditions” in the base sequence of the present invention include, for example, hybridization at 42 ° C. and 1 × SSC (0.15 M NaCl, 0.015M sodium citrate), a washing treatment at 42 ° C. with a buffer containing 0.1% SDS (Sodium dodecylsulfate), hybridization at 65 ° C., and 0.1 × SSC, 0. A washing treatment at 65 ° C. with a buffer containing 1% SDS can be mentioned more preferably. In addition to the temperature conditions described above, there are various factors that affect the stringency of hybridization. Those skilled in the art can combine various elements to obtain a string equivalent to the above-described hybridization stringency. It is possible to realize a genie.

本発明によれば、混入物が少なく食品用途に安全なカプサイシン配糖体を効率的に生産することができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently produce a capsaicin glycoside that is less contaminated and safe for food applications.

本発明の酵素は、脂質代謝亢進作用など種々の薬理活性を有するカプサイシンの有効量を継続的に摂取することができるカプサイシン配糖体の製造に有用である。   The enzyme of the present invention is useful for the production of a capsaicin glycoside capable of continuously ingesting an effective amount of capsaicin having various pharmacological activities such as lipid metabolism enhancing action.

Claims (9)

糖転移酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチドであって、
下記の(a)または(b)のポリヌクレオチド:
(a)配列番号1に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;または
(b)以下の(i)もしくは(ii)のいずれかとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド:
(i)配列番号1に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;もしくは
(ii)配列番号1に示される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。
A polynucleotide encoding a protein having glycosyltransferase activity,
The following polynucleotide (a) or (b):
(A) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1; or (b) a polynucleotide that hybridizes with any of the following (i) or (ii) under stringent conditions:
(I) a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1; or (ii) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1.
糖転移酵素活性を有するポリペプチドであって、
(a)配列番号2に示されるアミノ酸配列;または
(b)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチド。
A polypeptide having glycosyltransferase activity comprising:
(A) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2; or (b) a polyamino acid sequence comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, wherein one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, or added. peptide.
請求項2に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。   A polynucleotide encoding the polypeptide of claim 2. 請求項1又は3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 claim 1 or 3. 請求項4に記載のベクターを含む、形質転換体。   A transformant comprising the vector according to claim 4. 請求項5に記載の形質転換体によって産生される組換え糖転移酵素。   A recombinant glycosyltransferase produced by the transformant according to claim 5. 請求項5に記載の形質転換体又は請求項6に記載の組換え糖転移酵素を用いることを含む、カプサイシン配糖体の製造方法。   A method for producing a capsaicin glycoside, comprising using the transformant according to claim 5 or the recombinant glycosyltransferase according to claim 6. 請求項7に記載の製造方法によって得られるカプサイシン配糖体。   A capsaicin glycoside obtained by the production method according to claim 7. 請求項1又は請求項3に記載のポリヌクレオチドの連続する15以上の塩基配列からなる、フラグメント。   A fragment consisting of 15 or more consecutive nucleotide sequences of the polynucleotide according to claim 1 or 3.
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