JP2008154552A - Expression vector for bacterium of genus rhodococcus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a promoter effective for the expression of a gene in a bacterium of the genus Rhodococcus and an expression vector containing the promoter. <P>SOLUTION: The promoter contains the whole or a part of a DNA composed of a specific base sequence or a base sequence complementary to the DNA and provides an expression vector for a bacterium of the genus Rhodococcus contains the promoter. The expression vector contains a gene linked to the downstream side of the promoter, wherein the expression target gene of the above gene is halohydrin epoxidase. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロドコッカス(Rhodococcus)属に属する微生物(以下、「ロドコッカス属細菌」とも称する)における遺伝子の発現に適したプロモーター及び前記プロモーターを含有するロドコッカス属細菌用の発現ベクターに関する。   The present invention relates to a promoter suitable for gene expression in a microorganism belonging to the genus Rhodococcus (hereinafter also referred to as “Rhodococcus bacterium”) and an expression vector for Rhodococcus bacteria containing the promoter.

ロドコッカス属細菌は、その物理的強度や酵素などを細胞内に多量蓄積する能力から、産業的に有用な微生物触媒として知られている。例えば、ロドコッカス属細菌は、ニトリル類の酵素的水和又は加水分解によるアミドもしくは酸の生産などに利用されている(特許文献1、特許文献2)。
また、ロドコッカス属細菌を、遺伝子組換えの方法により、さらに有用なものに改変する試みがなされている(特許文献3〜5)。例えば、ロドコッカス属細菌の遺伝子操作を効率的に推し進めるために、宿主−ベクター系の開発が進められており、新規なプラスミドの探索(特許文献6〜8)、ベクターの開発(特許文献9〜12、非特許文献1)などが行われている。
Rhodococcus bacteria are known as industrially useful microbial catalysts because of their physical strength and the ability to accumulate large amounts of enzymes and the like in cells. For example, Rhodococcus bacteria are used for the production of amides or acids by enzymatic hydration or hydrolysis of nitriles (Patent Documents 1 and 2).
Attempts have also been made to modify Rhodococcus bacteria to more useful ones by genetic recombination methods (Patent Documents 3 to 5). For example, in order to efficiently promote genetic manipulation of Rhodococcus bacteria, development of host-vector systems has been promoted, search for novel plasmids (Patent Documents 6 to 8), and development of vectors (Patent Documents 9 to 12). Non-Patent Document 1) and the like have been performed.

本発明者は、すでにロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)SK92株からニトリラーゼ遺伝子及びその調節遺伝子をクローン化し、複合プラスミドベクターpK4を用いてロドコッカス属細菌内でのニトリラーゼの発現を可能とした(特許文献12)。さらに、変異株SK92−B1株から変異調節因子をコードする遺伝子を取得し、この遺伝子を誘導型ニトリラーゼ産生細菌内に導入することにより、誘導物質を添加することなくニトリラーゼを得ることを可能にした(特許文献13)。
また、本発明者は、ニトリラーゼ遺伝子プロモーターを活性化する作用を有する調節因子を見出し、ロドコッカス属細菌用の発現ベクターを開発している(特許文献14)。
The present inventor has already cloned a nitrilase gene and its regulatory gene from Rhodococcus erythropolis SK92 strain, and made it possible to express nitrilase in Rhodococcus bacteria using a composite plasmid vector pK4 (Patent Literature). 12). Furthermore, by obtaining a gene encoding a mutation regulatory factor from the mutant strain SK92-B1, and introducing this gene into an inducible nitrilase-producing bacterium, it was possible to obtain nitrilase without adding an inducer. (Patent Document 13).
Further, the present inventor has found a regulatory factor having an action of activating the nitrilase gene promoter, and has developed an expression vector for Rhodococcus bacteria (Patent Document 14).

しかしながら、ロドコッカス属細菌における遺伝子発現機構は未だ十分には解明されておらず、そのため、ロドコッカス属細菌用の発現ベクターによる遺伝子の発現効率はさらに改善できる余地があった。
特開平2-470号公報 特開平3-251192号公報 特開平4-211379号公報 特開平6-25296号公報 特開平6-303791号公報 特開平4-148685号公報 特開平4-330287号公報 特開平7-255484号公報 特開平5-64589号公報 特開平8-56669号公報 米国特許第4,920,054号明細書 特開平8-173169号公報 特開平9-28332 号公報 特開平10-248578号公報 Journal of Bacteriology 170, 638-645 (1988)
However, the gene expression mechanism in Rhodococcus bacteria has not yet been fully elucidated, so there is room for further improvement in the gene expression efficiency by the expression vector for Rhodococcus bacteria.
JP-A-2-470 JP-A-3-251192 Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-21379 JP-A-6-25296 JP-A-6-303791 Japanese Patent Laid-Open No. 4-148685 JP-A-4-330287 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-255484 Japanese Patent Laid-Open No. 5-64589 JP-A-8-56669 U.S. Pat.No. 4,920,054 JP-A-8-173169 JP-A-9-28332 Japanese Patent Laid-Open No. 10-248578 Journal of Bacteriology 170, 638-645 (1988)

本発明の目的は、ロドコッカス属細菌における遺伝子の発現に有用なプロモーター及び前記プロモーターを利用したロドコッカス属細菌用の発現ベクターを提供することにある。また、本発明の別の目的は、前記発現ベクターで形質転換されたロドコッカス属細菌を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a promoter useful for gene expression in Rhodococcus bacteria and an expression vector for Rhodococcus bacteria using the promoter. Another object of the present invention is to provide a Rhodococcus bacterium transformed with the expression vector.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行い、ロドコッカス属細菌において遺伝子の発現に有用なプロモーター及び前記プロモータを利用したロドコッカス属細菌用の発現ベクターを見出し、本発明を完成した。   The present inventor conducted intensive research to solve the above-mentioned problems, and found a promoter useful for gene expression in Rhodococcus bacteria and an expression vector for Rhodococcus bacteria using the promoter, and completed the present invention.

本発明は以下の通りである。
(1)以下の(a)又は(b)のDNAの全部又は一部を含有するニトリラーゼ遺伝子プロモーターを含む、ロドコッカス属細菌用の発現ベクター。
(a) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNA
(b) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNA
(2)以下の(a)又は(b)のDNAの全部又は一部を含有するニトリラーゼ遺伝子プロモーター、ニトリラーゼ発現調節遺伝子及びロドコッカス属細菌での複製に必要な遺伝子を含む、ロドコッカス属細菌用の発現ベクター。
(a) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNA
(b) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNA
(3)発現標的遺伝子をさらに含む、(1)又は(2)に記載のベクター。
(4)発現標的遺伝子が、プロモーターの制御下に発現するようにプロモーターの下流に連結されたものである、(3)に記載のベクター。
(5)発現標的遺伝子がニトリルヒドラターゼ遺伝子である、(3)又は(4)に記載のベクター。
(6)発現標的遺伝子がハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子である、(3)又は(4)に記載のベクター。
(7)以下の地図で示されるpSJ042、pSJ080、pSJH101、pSJH102、pSJH104及びpSJH105からなる群から選択されるいずれかのベクターである、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のベクター。

Figure 2008154552
(8)(1)〜(7)のいずれか1項に記載のベクターにより形質転換されたロドコッカス属細菌。
(9)以下の(a)又は(b)のDNAの全部又は一部を含有するプロモーター。
(i) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNA
(ii) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNA The present invention is as follows.
(1) An expression vector for Rhodococcus bacteria, comprising a nitrilase gene promoter containing all or part of the following DNA (a) or (b):
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 18
(b) DNA having a promoter activity that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 under stringent conditions
(2) Expression for Rhodococcus bacteria, including a nitrilase gene promoter containing all or part of the following DNA (a) or (b), a nitrilase expression regulatory gene, and a gene required for replication in Rhodococcus bacteria vector.
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 18
(b) DNA having a promoter activity that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 under stringent conditions
(3) The vector according to (1) or (2), further comprising an expression target gene.
(4) The vector according to (3), wherein the expression target gene is linked downstream of the promoter so as to be expressed under the control of the promoter.
(5) The vector according to (3) or (4), wherein the expression target gene is a nitrile hydratase gene.
(6) The vector according to (3) or (4), wherein the expression target gene is a halohydrin epoxidase gene.
(7) The vector according to any one of (1) to (4), which is any vector selected from the group consisting of pSJ042, pSJ080, pSJH101, pSJH102, pSJH104, and pSJH105 shown in the following map. .
Figure 2008154552
(8) A Rhodococcus bacterium transformed with the vector according to any one of (1) to (7).
(9) A promoter containing all or part of the following DNA (a) or (b):
(i) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 18
(ii) DNA having a promoter activity that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 under stringent conditions

本発明により、ロドコッカス属細菌において機能するプロモーター及び前記プロモーターを含むロドコッカス属細菌用の発現ベクターが提供される。また、本発明により、本発明の発現ベクターで形質転換されたロドコッカス属細菌が提供される。これらを利用することにより、ロドコッカス属細菌において、ニトリルヒドラターゼ又はハロヒドリンエポキシダーゼ等の遺伝子が効率よく転写され、生産量を向上させることができる。   The present invention provides a promoter that functions in Rhodococcus bacteria and an expression vector for Rhodococcus bacteria comprising the promoter. The present invention also provides Rhodococcus bacteria transformed with the expression vector of the present invention. By using these, genes such as nitrile hydratase or halohydrin epoxidase are efficiently transcribed in Rhodococcus bacteria, and the production amount can be improved.

以下に、本発明を詳細に説明する。
1.本発明のベクター
本発明のベクターは、ニトリラーゼ遺伝子プロモーターを含有するベクターであって、ロドコッカス属細菌で発現標的として組み込んだ遺伝子を高率に発現し得るものである。本発明のベクターは、好ましくは、(i) ニトリラーゼ遺伝子プロモーター、(ii) ニトリラーゼ発現調節遺伝子、及び(iii) ロドコッカス属細菌での複製に必要な遺伝子を含むベクターである。
The present invention is described in detail below.
1. Vector of the Present Invention The vector of the present invention is a vector containing a nitrilase gene promoter, and can express a gene incorporated as an expression target in Rhodococcus bacteria at a high rate. The vector of the present invention is preferably a vector comprising (i) a nitrilase gene promoter, (ii) a nitrilase expression regulatory gene, and (iii) a gene required for replication in Rhodococcus bacteria.

また、本発明のベクターには、(iv) 発現標的遺伝子をさらに含有させてもよい。また、本発明のベクターには、(v)薬剤耐性遺伝子をさらに含有させてもよい。本発明のベクターは、好ましくは、本発明のプロモーターの制御下に発現するように発現標的遺伝子を連結させることができる。したがって、本発明のベクターは、ロドコッカス属細菌において発現標的タンパク質の生産量を向上させるのに有用であり、このような構造遺伝子を連結させた組換えベクターも、本発明のベクターに含まれる。   The vector of the present invention may further contain (iv) an expression target gene. The vector of the present invention may further contain (v) a drug resistance gene. In the vector of the present invention, an expression target gene can be preferably ligated so as to be expressed under the control of the promoter of the present invention. Therefore, the vector of the present invention is useful for improving the production amount of an expression target protein in Rhodococcus bacteria, and a recombinant vector in which such a structural gene is linked is also included in the vector of the present invention.

(1)ニトリラーゼ遺伝子プロモーター
本発明は、ロドコッカス属細菌において機能するニトリラーゼ遺伝子プロモーター(以下、「本発明のプロモーター」とも称する)を提供する。本発明のプロモーターは、ロドコッカス属細菌において遺伝子を高率に転写させることができる。
(1) Nitrilase Gene Promoter The present invention provides a nitrilase gene promoter that functions in Rhodococcus bacteria (hereinafter also referred to as “the promoter of the present invention”). The promoter of the present invention can transcribe a gene at a high rate in Rhodococcus bacteria.

本明細書において、プロモーター(またはプロモーター領域)は、遺伝子の転写に影響を及ぼすヌクレオチドを意味する。また、プロモーターは、プロモーター活性を有する領域に加え、エンハンサーやサイレンサーなどの転写調節配列を含んでいてもよい。
また、本明細書において、プロモーター活性とは、遺伝子からmRNAへの転写活性を意味する。
As used herein, a promoter (or promoter region) means a nucleotide that affects gene transcription. The promoter may contain a transcriptional regulatory sequence such as an enhancer or silencer in addition to a region having promoter activity.
In the present specification, the promoter activity means transcription activity from a gene to mRNA.

本発明において、プロモーター活性は、転写で生じたmRNAを公知の方法に従って定量することにより測定することができる。例えば、プロモーターの制御下に発現するようにプロモーターの下流に遺伝子を連結したDNAを細胞内へ導入し、生じたmRNAをノーザンブロットやRT-PCRによって定量する。また、in vitroの転写系を用いて生じるRNAをノーザンブロットやRT-PCRによって定量する。あるいは、in vitroで放射能標識や蛍光標識したヌクレオチドを基質として用いて転写させることにより、生じたmRNAに含まれる放射活性や蛍光を測定し、生じたmRNAを定量する。   In the present invention, promoter activity can be measured by quantifying mRNA produced by transcription according to a known method. For example, DNA linked with a gene downstream of the promoter so as to be expressed under the control of the promoter is introduced into the cell, and the resulting mRNA is quantified by Northern blot or RT-PCR. RNA produced using an in vitro transcription system is quantified by Northern blot or RT-PCR. Alternatively, transcription is performed using a radiolabeled or fluorescently labeled nucleotide as a substrate in vitro to measure the radioactivity and fluorescence contained in the resulting mRNA, and the resulting mRNA is quantified.

さらに、本発明において、プロモーター活性は、発現したタンパク質を公知の方法で定量することにより測定することもできる。例えば、発現したタンパク質をウェスタンブロット、ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)などの免疫化学的な方法で検出する。また、例えば、SDS-PAGE、Native-PAGEなどの電気泳動手法により検出する。また、例えば、発現したタンパク質の活性により、プロモーター活性を測定することもできる。発現目的タンパク質が酵素である場合は、酵素活性によりタンパク質の発現量を検出し、プロモーター活性を測定する。   Furthermore, in the present invention, promoter activity can also be measured by quantifying the expressed protein by a known method. For example, the expressed protein is detected by an immunochemical method such as Western blot or ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). Further, for example, the detection is performed by an electrophoresis technique such as SDS-PAGE or Native-PAGE. In addition, for example, promoter activity can be measured by the activity of the expressed protein. When the target protein for expression is an enzyme, the expression level of the protein is detected by the enzyme activity, and the promoter activity is measured.

本発明のプロモーターは、例えば、配列番号18で示される塩基配列からなるDNAの全部又は一部を含有するものである。配列番号18で示される塩基配列からなるDNAを含有するDNAとしては、例えば、pSJ042、pSJH101若しくはpSJH104のXbaI-SpeIの間に位置する約0.8 KbpのDNA(配列番号10)、又はpSJ080、pSJH102若しくはpSJH105のXbaI-SpeIの間に位置する約0.5 KbpのDNA(配列番号11)が挙げられ、これらのDNAは本発明のプロモーターに含まれる。   The promoter of the present invention contains, for example, all or part of DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 18. Examples of the DNA containing the DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 18 include about 0.8 Kbp DNA (SEQ ID NO: 10) located between XbaI-SpeI of pSJ042, pSJH101 or pSJH104, or pSJ080, Examples include about 0.5 Kbp DNA (SEQ ID NO: 11) located between XbaI-SpeI of pSJH105, and these DNAs are included in the promoter of the present invention.

配列番号18で示される塩基配列からなるDNAは、ベクターpSJ034において、ニトリルヒドラターゼ遺伝子とニトリラーゼ発現調節遺伝子(後述)との間に位置しており(図1)、プロモーター活性を有するDNAである。   The DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 is a DNA having promoter activity, located in the vector pSJ034, between the nitrile hydratase gene and the nitrilase expression regulatory gene (described later) (FIG. 1).

上記のpSJ034は、ロドコッカス属細菌においてニトリルヒドラターゼを発現するベクターであり、特開平10-337185号公報に示す方法でpSJ023より作製することができる。このpSJ023は、形質転換体ATCC12674/pSJ023(FERM BP-6232)として、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6)に平成9年3月4日付けで寄託されている。
pSJ034は、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)SK92-B1株由来のニトリラーゼ発現調節遺伝子により組換え遺伝子を発現するベクターである。pSJ034のマルチクローニング部位に酵素遺伝子を導入すると、数残基のアミノ酸が酵素のN末端に結合した融合タンパク質が発現する。
The above-described pSJ034 is a vector that expresses nitrile hydratase in Rhodococcus bacteria, and can be prepared from pSJ023 by the method described in JP-A-10-337185. This pSJ023 was transformed into ATCC12674 / pSJ023 (FERM BP-6232) at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1st, 1st East, 1st Street, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture) in March 1997. Deposited on the 4th.
pSJ034 is a vector that expresses a recombinant gene using a nitrilase expression regulatory gene derived from Rhodococcus erythropolis SK92-B1 strain. When an enzyme gene is introduced into the multiple cloning site of pSJ034, a fusion protein in which several amino acids are bound to the N-terminus of the enzyme is expressed.

また、本発明のプロモータには、例えば、配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNAの全部又は一部も含まれる。   In addition, the promoter of the present invention includes, for example, all or part of DNA having a promoter activity that hybridizes under stringent conditions to DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18. included.

配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、配列番号18で示される塩基配列からなるDNAと実質的に同一のプロモーター活性を有するDNAであることが好ましい。
本明細書において、「実質的に同一のプロモーター活性を有する」とは、遺伝子からmRNAへの転写活性(プロモーター活性)を有し、かつ、その活性の程度が配列番号18で示される塩基配列からなるDNAによる活性の50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上であることを意味する。
DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 18 has substantially the same promoter activity as DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 18. It is preferable to have DNA.
In the present specification, “having substantially the same promoter activity” has a transcription activity (promoter activity) from a gene to mRNA, and the degree of the activity is based on the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 18. Means 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 90% or more of the activity of the resulting DNA.

本明細書において、ストリンジェントな条件は、ハイブリダイゼーション後の洗浄時の条件として、例えば、塩濃度が300〜2000mM、温度が40〜75℃、好ましくは塩濃度が600〜900mM、温度が65℃の条件を意味する。例えば、「2×SSC、50℃」、「2×SSC、45℃」、「2×SSC、0.1%SDS、42℃」、「1×SSC、0.1%SDS、37℃」、よりストリンジェントな条件としては、例えば、「1×SSC、0.1%SDS、65℃」、「0.5×SSC、0.1%SDS、50℃」等の条件を挙げることができる。   In the present specification, stringent conditions are, for example, as conditions for washing after hybridization, for example, a salt concentration of 300 to 2000 mM, a temperature of 40 to 75 ° C., preferably a salt concentration of 600 to 900 mM, and a temperature of 65 ° C. Means the condition. For example, “2 × SSC, 50 ° C.”, “2 × SSC, 45 ° C.”, “2 × SSC, 0.1% SDS, 42 ° C.”, “1 × SSC, 0.1% SDS, 37 ° C.”, more stringent Examples of the conditions include “1 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.”, “0.5 × SSC, 0.1% SDS, 50 ° C.”, and the like.

本明細書において、ハイブリダイゼーションは、公知の方法によって行うことができる。ハイブリダイゼーションの方法は、例えば、「Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.」(Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989))、「Current Protocols in Molecular Biology」(John Wiley & Sons (1987-1997))等を参照することができる。   In the present specification, hybridization can be performed by a known method. Hybridization methods include, for example, “Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.” (Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)), “Current Protocols in Molecular Biology” (John Wiley & Sons (1987-1997)), etc. You can refer to it.

さらに、本発明において、配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAとしては、例えば、配列番号18で表される塩基配列と少なくとも60%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%、95%、97%、98%、又は99%以上の同一性を有する塩基配列を含有するDNAが挙げられる。同一性を示す値は、BLASTなどの公知のプログラムを利用することにより算出することができる。   Furthermore, in the present invention, the DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 includes, for example, at least the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 Examples thereof include DNA containing a base sequence having identity of 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90%, 95%, 97%, 98%, or 99% or more. . A value indicating identity can be calculated by using a known program such as BLAST.

また、本発明において、配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAとしては、例えば、配列番号18で示される塩基配列において1又は数個の核酸に欠失、置換又は付加などの変異の生じた塩基配列を含有するDNAが挙げられる。   In the present invention, the DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 18 is, for example, 1 or 2 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 18 Examples thereof include DNA containing a base sequence in which mutation such as deletion, substitution or addition has occurred in several nucleic acids.

ここで、配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、例えば、(a) 配列番号18で示される塩基配列中の1〜10個(例えば、1〜5個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、さらに好ましくは1個)の核酸が欠失した塩基配列、(b) 配列番号18で示される塩基配列中の1〜10個(例えば、1〜5個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、さらに好ましくは1個)の核酸が他の核酸で置換された塩基配列、(c) 配列番号18で示される塩基配列に1〜10個(例えば、1〜5個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、さらに好ましくは1個)の核酸が付加した塩基配列、及び(d) 上記(a)〜(c)の組み合わせにより変異された塩基配列からなるDNAなどが挙げられる。   Here, the DNA that hybridizes under stringent conditions to DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 is, for example, (a) 1 to 1 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 10 (for example, 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, more preferably 1) nucleic acid deleted base sequence, (b) the base represented by SEQ ID NO: 18 A base sequence in which 1 to 10 (for example, 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, more preferably 1) nucleic acid in the sequence is replaced with another nucleic acid; c) A base having 1 to 10 (eg, 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, more preferably 1) nucleic acid added to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 Sequence and (d) a base sequence mutated by the combination of (a) to (c) above And the like.

配列番号18で示される塩基配列において1又は数個の核酸に欠失、置換又は付加などの変異の生じた塩基配列を含むDNAは、「Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.」(Cold Spring Harbor Press (1989))、「Current Protocols in Molecular Biology」(John Wiley & Sons (1987-1997))、Kunkel (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 488-92、Kunkel (1988) Method. Enzymol. 85: 2763-6等に記載の部位特異的変異誘発法等の方法に従って調製することができる。   DNA containing a nucleotide sequence in which mutation such as deletion, substitution or addition has been made in one or several nucleic acids in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 18 is “Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.” (Cold Spring Harbor Press (1989)), `` Current Protocols in Molecular Biology '' (John Wiley & Sons (1987-1997)), Kunkel (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 488-92, Kunkel (1988) Method. Enzymol. 85: 2763-6 etc. and can be prepared according to a method such as site-directed mutagenesis.

また、DNAに変異を導入するには、Kunkel法や Gapped duplex法等の公知手法により、部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット、例えばQuikChangeTM Site-Directed Mutagenesis Kit(ストラタジーン社製)、GeneTailorTM Site-Directed Mutagenesis System(インビトロジェン社製)、TaKaRa Site-Directed Mutagenesis System(Mutan-K、Mutan-Super Express Km等:タカラバイオ社製)等を用いて行うことができる。 In addition, in order to introduce a mutation into DNA, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis by a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method, for example, QuikChange TM Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene) Manufactured), GeneTailor Site-Directed Mutagenesis System (manufactured by Invitrogen), TaKaRa Site-Directed Mutagenesis System (Mutan-K, Mutan-Super Express Km, etc .: manufactured by Takara Bio Inc.) and the like.

また、本発明のプロモーターには、配列番号18で示される塩基配列の一部又は全部からなるDNAの遺伝子多型も含まれる。遺伝子多型は、公知のデータベース、例えば、GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov)を利用することにより、容易に知ることができる。遺伝子多型には、一塩基多型(SNP)、VNTR(variable number of tandem repeat)及びマイクロサテライト多型等がある。   The promoter of the present invention also includes a genetic polymorphism of DNA consisting of a part or all of the base sequence represented by SEQ ID NO: 18. The gene polymorphism can be easily known by using a known database, for example, GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov). Examples of gene polymorphism include single nucleotide polymorphism (SNP), VNTR (variable number of tandem repeat), and microsatellite polymorphism.

本発明のプロモーターは、上記の本発明のプロモーター(例えば、配列番号18で示される塩基配列からなるDNA)の一部をプライマーとして、公知の核酸増幅方法又はプライマーウォーキング法により取得することができる。また、本発明のプロモーターは、上記の本発明のプロモーター(例えば、配列番号18で示される塩基配列からなるDNA)の一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション、プラークハイブリダイゼーション、サザンブロットなどの公知のハイブリダイゼーション法により取得することもできる。
上記の方法には、ニトリルヒドラターゼ遺伝子のプロモーター領域を含むベクター、mRNA、total RNA、cDNA、ゲノムDNA又はそれらのライブラリーを用いることができる。これらの核酸は、ロドコッカス属に属する微生物由来であることが好ましい。また、これらの核酸は、当業者であれば、公知の方法で取得することができる。市販の核酸を用いることもできる。ライブラリーの作製方法については、「Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.」(Cold Spring Harbor Press (1989))を参照することができる。本発明のプロモーターを含有するベクターとしては、pSJ034が挙げられる。
The promoter of the present invention can be obtained by a known nucleic acid amplification method or primer walking method using a part of the promoter of the present invention described above (for example, a DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 18) as a primer. The promoter of the present invention is a known one such as colony hybridization, plaque hybridization, Southern blot, etc., using as a probe a part of the promoter of the present invention (for example, DNA comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 18). It can also be obtained by a hybridization method.
In the above method, a vector, mRNA, total RNA, cDNA, genomic DNA or library thereof containing a nitrile hydratase gene promoter region can be used. These nucleic acids are preferably derived from microorganisms belonging to the genus Rhodococcus. Moreover, those skilled in the art can obtain these nucleic acids by known methods. Commercially available nucleic acids can also be used. For the method for preparing the library, “Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.” (Cold Spring Harbor Press (1989)) can be referred to. Examples of the vector containing the promoter of the present invention include pSJ034.

本発明のプロモーターの塩基配列の確認は、慣用の方法により配列決定することにより行うことができる。例えば、ジデオキシヌクレオチドチェーンターミネーション法(Sanger et al. (1977) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463)等により行うことができる。また、適当なDNAシークエンサーを利用して配列を解析することもできる。   Confirmation of the base sequence of the promoter of the present invention can be carried out by sequencing by a conventional method. For example, the dideoxynucleotide chain termination method (Sanger et al. (1977) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463) can be used. The sequence can also be analyzed using an appropriate DNA sequencer.

また、本明細書において、(a) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNAの一部、又は(b) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNAの一部とは、前記DNAの一部であって、連続した領域からなるDNAを意味する。例えば、前記DNAの90%以上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上の核酸長を有するDNAを挙げることができる。   Further, in the present specification, (a) a part of the DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 or (b) a stringent DNA and a DNA comprising the base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 The part of the DNA that hybridizes under conditions and has promoter activity means a part of the DNA that is a continuous region. For example, DNA having a nucleic acid length of 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more of the DNA can be mentioned.

(2)ニトリラーゼ発現調節遺伝子
本発明のベクターには、ニトリラーゼ発現調節遺伝子が含有される。
本明細書において、発現調節遺伝子は、他の遺伝子の発現を調節するタンパク質をコードし、リプレッサー、アクチベーター等の活性を有する遺伝子である。
本発明におけるニトリラーゼ発現調節遺伝子は、ロドコッカス属細菌においてニトリラーゼ遺伝子の発現を調節するタンパク質をコードする遺伝子を意味する。
本発明のベクターには、ニトリラーゼ発現調節遺伝子として、regulator gene及びsensor geneの両方が含有される。regulator gene及びsensor geneは二成分制御系という発現調節に使用されるレギュレータータンパク質、センサータンパク質をコードする遺伝子である。センサータンパク質は、誘導物質の存在などの環境因子をセンサー部位で感知し、自身の特定のヒスチジン残基をリン酸化し、レギュレータータンパク質はセンサータンパク質からリン酸基を特定のアスパラギン酸残基に受け取ることで活性化され、特定の遺伝子の発現を制御する。
本発明におけるニトリラーゼ発現調節遺伝子としては、例えば、前述のpSJ034に含有される発現調節遺伝子1:regulator gene(276-1010)及び発現調節遺伝子2:sensor gene(1007-2611)が挙げられる(特開平8-173169号公報、特開平9-28382号公報)。
(2) Nitrilase expression regulatory gene The vector of the present invention contains a nitrilase expression regulatory gene.
In the present specification, an expression regulatory gene is a gene that encodes a protein that regulates the expression of another gene and has activities such as a repressor and an activator.
The nitrilase expression regulatory gene in the present invention means a gene encoding a protein that regulates the expression of the nitrilase gene in Rhodococcus bacteria.
The vector of the present invention contains both a regulator gene and a sensor gene as nitrilase expression regulatory genes. The regulator gene and sensor gene are genes encoding regulator proteins and sensor proteins that are used to regulate the expression of a two-component control system. Sensor proteins sense environmental factors such as the presence of inducers at the sensor site, phosphorylate their own specific histidine residues, and regulator proteins accept phosphate groups from sensor proteins to specific aspartic acid residues Is activated and regulates the expression of specific genes.
Examples of the nitrilase expression regulatory gene in the present invention include the expression regulatory gene 1: regulator gene (276-1010) and the expression regulatory gene 2: sensor gene (1007-2611) contained in the above-described pSJ034 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9 (1994)). No. 8-173169, JP-A-9-28382).

(3)ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌での複製に必要な遺伝子
本発明のベクターは、ロドコッカス属細菌用の発現ベクターであるため、ロドコッカス属細菌での自律複製に必要な遺伝子(以下、「複製領域」とも称する)を組み込む必要がある。
また、本発明のベクターが、複数の宿主細胞に適合させるためのシャトルベクターである場合には、それぞれの宿主での自律複製に必要なそれぞれの遺伝子をベクターに組み込んでおくことが必要である。例えば、ロドコッカス属細菌だけでなく、大腸菌にも導入可能なベクターを構築する場合には、ロドコッカス属細菌及び大腸菌に対するそれぞれの複製領域を、ベクターに組み込むことが必要である。
(3) Genes required for replication in Rhodococcus bacteria Since the vector of the present invention is an expression vector for Rhodococcus bacteria, genes required for autonomous replication in Rhodococcus bacteria (hereinafter referred to as "replication regions"). Need to be incorporated).
When the vector of the present invention is a shuttle vector for adapting to a plurality of host cells, it is necessary to incorporate each gene necessary for autonomous replication in each host into the vector. For example, when constructing a vector that can be introduced not only into Rhodococcus bacteria but also into Escherichia coli, it is necessary to incorporate the respective replication regions for Rhodococcus bacteria and Escherichia coli into the vector.

ロドコッカス属細菌中での複製に必要な遺伝子としては、例えば、プラスミドpAN12、pNC903、pFAJ2600、pRC10、pRC20、pRC001、pRC002、pRC003又はpRC004等に含まれる複製領域が挙げられ、好ましくは、プラスミドpRC001、pRC002、pRC003又はpRC004に含まれる複製領域が挙げられる。
プラスミドpRC001、pRC002、pRC003及びpRC004は、各々ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC 4276、ATCC 14349、ATCC 14348、IFO 3338株由来のプラスミドであり、特開平2-84198号公報、特開平4-148685号公報、特開平5-64589号公報及び特開平5-68566号公報に記載されている。
また、ロドコッカス属細菌中での複製に必要な遺伝子としては、RepA及びRepB遺伝子を挙げることができる。
RepA及びRepBは、プラスミドpRC001、pRC002、pRC003及びpRC004に含まれる遺伝子である。RepA又はRepBを同定するには、まず、単離したプラスミドの全DNA配列を決定し、ホモロジー検索によってRepA又はRepBの存在を推定する。最終的には、推定した遺伝子が複製に必要な遺伝子であることを、実験的に確認する。
Examples of genes necessary for replication in Rhodococcus bacteria include, for example, replication regions contained in plasmids pAN12, pNC903, pFAJ2600, pRC10, pRC20, pRC001, pRC002, pRC003, or pRC004, preferably plasmid pRC001, Examples include the replication region contained in pRC002, pRC003, or pRC004.
Plasmids pRC001, pRC002, pRC003, and pRC004 are plasmids derived from Rhodococcus rhodochrous ATCC 4276, ATCC 14349, ATCC 14348, and IFO 3338 strains, respectively, and JP-A-2-84198 and JP-A-4-48685. JP-A-5-64589 and JP-A-5-68566.
Examples of genes necessary for replication in Rhodococcus bacteria include RepA and RepB genes.
RepA and RepB are genes contained in plasmids pRC001, pRC002, pRC003, and pRC004. To identify RepA or RepB, first, the entire DNA sequence of the isolated plasmid is determined, and the presence of RepA or RepB is estimated by homology search. Finally, it is experimentally confirmed that the estimated gene is a gene necessary for replication.

ロドコッカス属細菌中での複製に必要な遺伝子を含むベクターとしては、pSJ023及びpSJ034等が挙げられ、好ましくは、pSJ034が挙げられる。   Examples of vectors containing genes necessary for replication in Rhodococcus bacteria include pSJ023 and pSJ034, and preferably include pSJ034.

また、大腸菌中での自律複製に必要な遺伝子としては、例えば、ColE1配列、p15A、pSC101をあげることができる。これらの遺伝子は、既存の大腸菌用ベクターから、公知の方法により取得することができる。ベクターに大腸菌での複製領域を組み込むことにより、ベクターの製造に大腸菌を利用することができる。   Examples of genes necessary for autonomous replication in E. coli include ColE1 sequence, p15A, and pSC101. These genes can be obtained from existing E. coli vectors by known methods. By incorporating a replication region in E. coli into the vector, E. coli can be used for the production of the vector.

(4)発現標的遺伝子
本発明において、発現標的遺伝子とは、本発明のベクターを用いてロドコッカス属細菌において発現させようとする標的タンパク質(以下、「発現標的タンパク質」とも称する)をコードする構造遺伝子を意味する。本発明のベクターに組み込まれる発現標的遺伝子は、ロドコッカス属細菌で高発現させることが困難であるか、又はロドコッカス属細菌で高発現させることが望まれるタンパク質をコードする遺伝子が好ましい。このようなタンパク質としては、例えば、ニトリルヒドラターゼ、アミダーゼ、ニトリラーゼ、オキシニトリラーゼ及びハロヒドリンエポキシダーゼを挙げることができる。
(4) Expression target gene In the present invention, the expression target gene is a structural gene encoding a target protein (hereinafter also referred to as "expression target protein") to be expressed in a Rhodococcus bacterium using the vector of the present invention. Means. The expression target gene incorporated into the vector of the present invention is preferably a gene that encodes a protein that is difficult to be highly expressed in Rhodococcus bacteria or desired to be highly expressed in Rhodococcus bacteria. Examples of such proteins include nitrile hydratase, amidase, nitrilase, oxynitrilase and halohydrin epoxidase.

発現標的遺伝子は、GenBankなどの既存のデータベースに登録されている塩基配列又はアミノ酸配列の情報から設計したプライマー又はプローブを利用して、PCR法又はハイブリダイゼーション法などの公知の方法により取得することができる。   An expression target gene can be obtained by a known method such as a PCR method or a hybridization method using a primer or a probe designed from information on a base sequence or amino acid sequence registered in an existing database such as GenBank. it can.

本発明において、発現標的遺伝子は、本発明のプロモーターの制御下で転写されるように、プロモーターの下流にマルチクローニング部位を含ませておき、その部位に組込ませることができる。
ベクターに発現標的遺伝子を挿入するには、当該遺伝子が本発明のプロモーターの制御を受けて適切に転写されるように挿入し連結すればよい。より具体的には、本発明のプロモーターの下流に存在する適当な制限酵素切断部位に、発現標的遺伝子が正しく転写される方向に組み込めばよい。または、発現標的遺伝子の上流に存在する適切な制限酵素切断部位に、本発明のプロモーターが正しく機能する方向に組み込めばよい。
In the present invention, the expression target gene can be incorporated into the site by including a multicloning site downstream of the promoter so that it is transcribed under the control of the promoter of the present invention.
In order to insert an expression target gene into a vector, the gene may be inserted and linked so that the gene is appropriately transcribed under the control of the promoter of the present invention. More specifically, it may be incorporated into the appropriate restriction enzyme cleavage site downstream of the promoter of the present invention in the direction in which the expressed target gene is correctly transcribed. Alternatively, the promoter of the present invention may be incorporated in an appropriate restriction enzyme cleavage site upstream of the expression target gene in the direction in which the promoter of the present invention functions correctly.

発現標的タンパク質としては、例えば、ハロヒドリンエポキシダーゼを挙げることができる。ハロヒドリンエポキシダーゼとは、1,3−ジハロ−2−プロパノールをエピハロヒドリンに変換する活性及びその逆反応を触媒する活性を有する酵素(EC number: 4.5.1.-)である。この酵素を産生する微生物としては、コリネバクテリウム・エスピー(Corynebacterium sp.)N−1074(FERM BP-2643)、ミクロバクテリウム・エスピー(Microbacterium sp.)N−4701(FERM BP-2644)、アグロバクテリウム・ラジオバクター(Agrobacteriu radiobacter)AD1、マイコバクテリウム・エスピー(Mycobacterium sp.)GP1及びアースロバクター・エスピー(Arthrobacter sp.)AD2等が挙げられる。特に好ましい微生物は、コリネバクテリウム・エスピー(Corynebacterium sp.)N−1074(FERM BP-2643)である。   Examples of the expression target protein include halohydrin epoxidase. The halohydrin epoxidase is an enzyme (EC number: 4.5.1.-) having an activity of converting 1,3-dihalo-2-propanol into an epihalohydrin and catalyzing the reverse reaction. Microorganisms producing this enzyme include Corynebacterium sp. N-1074 (FERM BP-2643), Microbacterium sp. N-4701 (FERM BP-2644), Agro Examples include Agrobacteriu radiobacter AD1, Mycobacterium sp. GP1, Arthrobacter sp. AD2, and the like. A particularly preferred microorganism is Corynebacterium sp. N-1074 (FERM BP-2643).

N−1074株は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1-1-1中央第6)に昭和63年11月10日付で寄託されており、その受託番号はFERM BP-2643である。
N−4701株は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1-1-1中央第6)に平成1年4月19日付で寄託されており、その受託番号はFERM BP-2644である。
N-1074 shares were deposited on November 10, 1988, at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1-1-1 Higashi 1-1-1, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture). It is FERM BP-2643.
N-4701 stock was deposited on April 19, 2001 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Depositary Center (Cut 6th, 1-1-1 Higashi 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki). FERM BP-2644.

ハロヒドリンエポキシダーゼは、例えば、GenBankに公表されており、コリネバクテリウム・エスピー(Corynebacterium sp.)N−1074由来のハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子(hheB)のAccession番号はD90350である。そのアミノ酸配列は配列番号19で表され、塩基配列は配列番号20で表される。   The halohydrin epoxidase is published in, for example, GenBank, and the Accession number of the halohydrin epoxidase gene (hheB) derived from Corynebacterium sp. N-1074 is D90350. The amino acid sequence is represented by SEQ ID NO: 19, and the base sequence is represented by SEQ ID NO: 20.

(5)ベクター
本発明のベクターは、ロドコッカス属細菌で高率に遺伝子を発現させ得る限り、基本となるベクターの由来は特に限定されず、例えば、ロドコッカス属細菌、大腸菌、枯草菌由来のプラスミド、バクテリオファージ、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ワクシニアウイルス、バキュロウイルスなどの昆虫ウイルスを使用することができる。また、例えば、ロドコッカス属細菌で使用されるベクターとしてpSJ023、pTipベクター(特開2004-73032)、pNitベクター(特開2004-321013)、pMVS301、pAN12などの公知のベクターを利用することができる。
(5) Vector The origin of the basic vector of the vector of the present invention is not particularly limited as long as the gene can be expressed at a high rate in Rhodococcus bacteria. For example, plasmids derived from Rhodococcus bacteria, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Insect viruses such as bacteriophages, retroviruses, adenoviruses, adeno-associated viruses, vaccinia viruses, baculoviruses can be used. For example, known vectors such as pSJ023, pTip vector (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-73032), pNit vector (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-321013), pMVS301, and pAN12 can be used as vectors used in Rhodococcus bacteria.

本発明のベクターは、ロドコッカス属細菌で高率に遺伝子を発現させ得る限り、上記(1)〜(4)に記載のDNAのほかに、ターミネーター、薬剤耐性遺伝子(選択マーカー)、マルチクローニングサイト、エンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、リボソーム結合配列(SD配列)などを含有させてもよい。さらに、必要に応じてリンカーの付加を行ってもよい。   As long as the vector of the present invention can express a gene at a high rate in Rhodococcus bacteria, in addition to the DNAs described in (1) to (4) above, a terminator, a drug resistance gene (selection marker), a multicloning site, An enhancer, splicing signal, poly A addition signal, ribosome binding sequence (SD sequence) and the like may be included. Furthermore, a linker may be added as necessary.

例えば、ターミネーターはベクターに組み込まれた標的タンパク質をコードする遺伝子の転写を終結させるのに必要であれば、本発明のベクターに組み込むことが好ましい。ターミネータは、例えば、oligo d(T)配列などのPol III用ターミネーターが挙げられる。   For example, a terminator is preferably incorporated into the vector of the present invention if necessary to terminate transcription of a gene encoding a target protein incorporated into the vector. An example of the terminator is a Pol III terminator such as an oligo d (T) sequence.

薬剤耐性遺伝子は、本発明のベクターが導入された形質転換体を選択するために使用することができる。また、薬剤耐性遺伝子は、形質転換体に本発明のベクターが含有されていることを確認するため等に使用することがでいる。薬剤耐性遺伝子(選択マーカー)としては、例えば、ネオマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子などの薬剤耐性遺伝子、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、などが挙げられる。また、目的遺伝子の発現を確認するための選択マーカーとしては、GFP(green fluorescence protein)、EGFP(enhanced GFP)などが挙げられる。   The drug resistance gene can be used to select a transformant introduced with the vector of the present invention. The drug resistance gene can be used for confirming that the vector of the present invention is contained in the transformant. Examples of drug resistance genes (selection markers) include neomycin resistance genes, hygromycin resistance genes, puromycin resistance genes, kanamycin resistance genes, ampicillin resistance genes and other drug resistance genes, and dihydrofolate reductase genes. Examples of selection markers for confirming the expression of the target gene include GFP (green fluorescence protein) and EGFP (enhanced GFP).

ベクターに各領域を挿入するには、リガーゼ反応を利用することができる。例えば、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断し、得られたDNA断片をベクター中の適当な制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入することでベクターに連結する方法などが採用される。   A ligase reaction can be used to insert each region into the vector. For example, a method in which the purified DNA is cleaved with an appropriate restriction enzyme and the resulting DNA fragment is inserted into an appropriate restriction enzyme site or a multicloning site in the vector to be ligated to the vector is employed.

また、本発明のベクターは、以下のように作製することもできる。まず、ニトリラーゼ遺伝子プロモーター領域を含有するベクターから、配列番号18の配列情報を基に設計したプライマーを用いて、本発明のプロモーターをPCR法により増幅させる。続いて、このPCR産物と前記ベクターを所定の制限酵素で処理し、得られたDNA断片をベクターに挿入することで、ニトリラーゼ遺伝子プロモーター領域を組換えた本発明のベクターを作製することができる。   The vector of the present invention can also be prepared as follows. First, from the vector containing the nitrilase gene promoter region, the promoter of the present invention is amplified by the PCR method using a primer designed based on the sequence information of SEQ ID NO: 18. Subsequently, the PCR product and the vector are treated with a predetermined restriction enzyme, and the obtained DNA fragment is inserted into the vector, whereby the vector of the present invention in which the nitrilase gene promoter region is recombined can be produced.

実施例において製造されたベクターpSJ042、pSJ080、pSJH101、pSJH102、pSJH104及びpSJH105は本発明のベクターに含まれる。
pSJ042は、11.27 kbpのベクターであって、プロモーターとして約0.8 kbpのSpeI−XbaI領域を有するベクターである(図1)。
pSJ080は、11.01 kbpのベクターであって、プロモーターとして約0.5 kbpのSpeI−XbaI領域を有するベクターである(図1)。
pSJH101は、10.33 kbpのベクターであって、プロモーターとして約0.8 kbpのSpeI−XbaI領域を有するベクターである(図5)。
pSJH102は、10.07 kbpのベクターであって、プロモーターとして約0.5 kbpのSpeI−XbaI領域を有するベクターである(図5)。
pSJH104は、9.94 kbpのベクターであって、プロモーターとして約0.8 kbpのSpeI−XbaI領域を有するベクターである(図4)。
pSJH105は、9.68 kbpのベクターであって、プロモーターとして約0.5 kbpのSpeI−XbaI領域を有するベクターである(図4)。
また、pSJ042、pSJ080、pSJH101、pSJH102、pSJH104及びpSJH105は、ニトリラーゼ遺伝子プロモーター、ニトリラーゼ発現調節遺伝子(regulator gene及びsensor gene)及びロドコッカス属細菌での複製に必要な遺伝子(RepA及びRepB)を含むベクターである。
さらに、pSJ080及びpSJ042は、発現標的遺伝子としてニトリルヒドラターゼ遺伝子を含有するベクターである。pSJH101、pSJH102、pSJH104及びpSJH105は、発現標的遺伝子としてハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子を含有するベクターである。
The vectors pSJ042, pSJ080, pSJH101, pSJH102, pSJH104 and pSJH105 produced in the examples are included in the vector of the present invention.
pSJ042 is a 11.27 kbp vector having a SpeI-XbaI region of about 0.8 kbp as a promoter (FIG. 1).
pSJ080 is a 11.01 kbp vector having a SpeI-XbaI region of about 0.5 kbp as a promoter (FIG. 1).
pSJH101 is a 10.33 kbp vector having a SpeI-XbaI region of about 0.8 kbp as a promoter (FIG. 5).
pSJH102 is a 10.07 kbp vector having a SpeI-XbaI region of about 0.5 kbp as a promoter (FIG. 5).
pSJH104 is a 9.94 kbp vector having a SpeI-XbaI region of about 0.8 kbp as a promoter (FIG. 4).
pSJH105 is a 9.68 kbp vector having a SpeI-XbaI region of about 0.5 kbp as a promoter (FIG. 4).
PSJ042, pSJ080, pSJH101, pSJH102, pSJH104, and pSJH105 are vectors containing a nitrilase gene promoter, a nitrilase expression regulatory gene (regulator gene and sensor gene), and genes necessary for replication in Rhodococcus bacteria (RepA and RepB). is there.
Furthermore, pSJ080 and pSJ042 are vectors containing a nitrile hydratase gene as an expression target gene. pSJH101, pSJH102, pSJH104, and pSJH105 are vectors containing a halohydrin epoxidase gene as an expression target gene.

2.形質転換体
次に、上述の本発明のベクターを宿主に導入することで、形質転換体を作製することができる。当該形質転換体も本発明の範囲に含まれる。本発明において使用される宿主は、ロドコッカス属細菌が好ましい。
2. Transformant Next, a transformant can be prepared by introducing the above-described vector of the present invention into a host. Such transformants are also included in the scope of the present invention. The host used in the present invention is preferably Rhodococcus bacteria.

本発明のベクターは、ロドコッカス属細菌に導入することができる。
ロドコッカス属細菌としては、例えば、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous) ATCC999株、ATCC12674株、ATCC17895株、ATCC15998株、ATCC33275株、ATCC184、ATCC4001株、ATCC4273株、ATCC4276株、ATCC9356株、ATCC12483株、ATCC14341株、ATCC14347株、ATCC14350株、ATCC15905株、ATCC15998株、ATCC17041株、ATCC19149株、ATCC19150株、ATCC21243株、 ATCC29670株、ATCC29672株、ATCC29675株、ATCC33258株、ATCC13808株、ATCC17043株、ATCC19067株、ATCC21999株、ATCC21291株、ATCC21785株、ATCC21924株、IFO14894株、IFO3338株、NCIMB11215株、NCIMB11216株、JCM3202株、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J1株(FERM BP-1478)、ロドコッカス・グロベルルス(Rhodococcus globerulus)IFO14531株、ロドコッカス・ルテウス(Rhodococcus luteus)JCM6162株、JCM6164株、ロドコッカス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)IFO12538株、IFO12320株、ロドコッカス・エクイ(Rhodococcus equi)IFO3730株、JCM1313株が挙げられる。好ましくはロドコッカス・ロドクロウス J1株、ATCC 12674株、ATCC17895株、ATCC15998株等が、特に好ましくはロドコッカス・ロドクロウス J1株、ATCC12674株が挙げられる。
The vector of the present invention can be introduced into Rhodococcus bacteria.
Examples of Rhodococcus bacteria include Rhodococcus rhodochrous ATCC999, ATCC12674, ATCC17895, ATCC15998, ATCC33275, ATCC184, ATCC4001, ATCC4273, ATCC4276, ATCC9356, ATCC12483, ATCC12483, ATCC14347, ATCC14350, ATCC15905, ATCC15998, ATCC170998, ATCC17041, ATCC19149, ATCC19150, ATCC21243, ATCC29670, ATCC29672, ATCC29675, ATCC33258, ATCC13808, ATCC17043, ATCC19067, CC21291, ATCC ATCC21785, ATCC21924, IFO14894, IFO3338, NCIMB11215, NCIMB11216, JCM3202, Rhodococcus rhodochrous, J1 (FERM BP-1478), Rhodococcus globulus (Rhodococcus 145) Rhodococcus luteus JCM6162 strain, JCM6164 strain, Rhodococcus erythropolis IFO12538 strain, IFO123 20 strains, Rhodococcus equi IFO3730 strain, and JCM1313 strain. Preferred are Rhodococcus rhodochrous J1 strain, ATCC 12674 strain, ATCC17895 strain, ATCC15998 strain and the like, and particularly preferred are Rhodococcus rhodochrous J1 strain and ATCC12674 strain.

上記ATCC株は、アメリカンタイプカルチャーコレクションから入手可能である。IFO株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構バイオテクノロジー本部生物遺伝資源部門(NBRC)から入手可能である。JCM株は、独立行政法人 理化学研究所 バイオリソースセンター 微生物材料開発室から入手可能である。   The ATCC strain is available from the American Type Culture Collection. IFO strains can be obtained from the National Institute of Product Evaluation Technology Biotechnology Headquarters Biogenetic Resources Division (NBRC). The JCM strain is available from the Microbial Materials Development Department, RIKEN BioResource Center.

また、本発明のベクターは所定の宿主で複製可能な遺伝子を有していれば、ロドコッカス属細菌以外の宿主に導入することができる。本発明において使用される宿主は、特に限定されるものではないが、例えば、大腸菌、枯草菌、コリネバクテリウム属細菌、ブレビバクテリウム属細菌、酵母、カビ、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞などが挙げられる。   The vector of the present invention can be introduced into a host other than Rhodococcus bacteria, as long as it has a gene that can be replicated in a predetermined host. The host used in the present invention is not particularly limited. For example, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Corynebacterium bacteria, Brevibacterium bacteria, yeast, mold, animal cells, plant cells, insect cells, etc. Is mentioned.

大腸菌としては、例えば、大腸菌K12株やB株、あるいはそれら野生株由来の派生株であるJM109株、XL1-Blue株、C600株などを挙げることができる。これら菌株は、例えば、アメリカン・タイプカルチャー・コレクション(ATCC)などから容易に入手することができる。枯草菌としては、例えば、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)などが挙げられる。   Examples of Escherichia coli include Escherichia coli K12 strain and B strain, and JM109 strain, XL1-Blue strain, and C600 strain, which are derived from these wild strains. These strains can be easily obtained from, for example, the American Type Culture Collection (ATCC). Examples of Bacillus subtilis include Bacillus subtilis.

宿主へのベクターの導入方法としては、特に限定されるものではないが、宿主にDNAを導入する方法であればよい。例えば、エレクトロポレーション法、カルシウムイオンを用いる方法、リポフェクション法、DEAE デキストラン法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法等の公知の方法があげられる。   The method for introducing the vector into the host is not particularly limited, and any method can be used as long as it introduces DNA into the host. Examples thereof include known methods such as electroporation, calcium ion, lipofection, DEAE dextran, spheroplast, and lithium acetate.

形質転換に用いる宿主には、所定の処理を行ったコンピテントセルを用いることが好ましい。   As a host used for transformation, it is preferable to use competent cells that have been subjected to a predetermined treatment.

また、本発明のベクターが導入された形質転換体を選択するために、必要に応じて薬剤耐性遺伝子を利用することもできる。つまり、培養中の形質転換体に所定の薬剤を接触させると、薬剤耐性遺伝子を含有するベクターが導入された形質転換体のみが生存可能になり、本発明のベクターが導入された形質転換体を選択することができる。   Moreover, in order to select the transformant in which the vector of the present invention has been introduced, a drug resistance gene can be used as necessary. That is, when a predetermined drug is brought into contact with a transformant in culture, only the transformant into which the vector containing the drug resistance gene has been introduced can survive, and the transformant into which the vector of the present invention has been introduced You can choose.

次に、ロドコッカス属細菌からの発現標的タンパク質の製造方法に関して説明する。
本発明において発現標的タンパク質は、上述の方法で調製されたベクターを含有する形質転換体を培養し、その培養物から採取することにより得ることができる。
ここで、「培養物」とは、培養上清、培養菌体、培養細胞、又は培養菌体若しくは培養細胞の破砕物等を意味するものである。
Next, a method for producing an expression target protein from Rhodococcus bacteria will be described.
In the present invention, the expression target protein can be obtained by culturing a transformant containing the vector prepared by the above-described method and collecting it from the culture.
Here, the “culture” means a culture supernatant, a cultured cell, a cultured cell, a disrupted cell of a cultured cell or a cultured cell, or the like.

本発明の形質転換体を培養する方法は、通常の方法に従って行われる。
形質転換体を培養する培地としては、微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が挙げられる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸若しくは有機酸のアンモニウム塩又はその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー等が挙げられる。無機物としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅若しくは炭酸カルシウム等が挙げられる。
The method for culturing the transformant of the present invention is performed according to a usual method.
As a medium for cultivating the transformant, a natural medium or a synthetic medium may be used as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and the like that can be assimilated by microorganisms and can efficiently culture the transformant. Any of the media may be used. Examples of the carbon source include carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol. Examples of the nitrogen source include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium salts of organic acids such as ammonium phosphate or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor, and the like. Examples of the inorganic substance include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate.

培養条件は、特に限定されないが、10℃〜45℃、好ましくは、10℃〜40℃の温度下で、5〜120時間、好ましくは5〜100時間程度行うことができる。また、場合により、本培養に先立ち、少量の前培養を行うこともできる。
ロドコッカス属細菌の形質転換体の培養は、振盪培養又は通気攪拌培養などの好気的条件下、30〜40℃で行うことが好ましい。培養は、無機又は有機酸、アルカリ溶液等を用いて適時pH調整を行うことが好ましい。
The culture conditions are not particularly limited, and can be performed at a temperature of 10 ° C to 45 ° C, preferably 10 ° C to 40 ° C for 5 to 120 hours, preferably about 5 to 100 hours. In some cases, a small amount of pre-culture can be performed prior to the main culture.
The transformant of Rhodococcus spp. Is preferably cultured at 30 to 40 ° C. under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture. The culture is preferably timely adjusted using an inorganic or organic acid, an alkaline solution or the like.

また、培養中に形質転換体からベクターの脱落を防ぐために、必要に応じて薬剤選択マーカーによる選択圧をかけた状態で培養してもよい。例えば、アンピシリン耐性遺伝子を含むベクターで形質転換した形質転換体を培養する場合、培養中に必要に応じてアンピシリンを培地に添加してもよい。   Further, in order to prevent the vector from falling off from the transformant during the culture, the culture may be performed under a selective pressure with a drug selection marker as necessary. For example, when cultivating a transformant transformed with a vector containing an ampicillin resistance gene, ampicillin may be added to the medium as needed during the culture.

本発明のベクターを導入した形質転換体を培養し、得られる培養物から本発明のベクターを採取することができる。   The transformant into which the vector of the present invention has been introduced can be cultured, and the vector of the present invention can be collected from the resulting culture.

本発明の培養物の処理方法としては、上述の培養から得られる培養物に界面活性剤が終濃度0.01%〜10%になるように加え、製造されるタンパク質が失活しない温度で攪拌することもできる。   As the treatment method of the culture of the present invention, a surfactant is added to the culture obtained from the above-mentioned culture so that the final concentration is 0.01% to 10%, and the resultant protein is stirred at a temperature at which the protein is not inactivated You can also.

製造されるタンパク質がハロヒドリンエポキシダーゼの場合は、界面活性剤の終濃度は、0.001 %〜1 %とすることが好ましく、0.01 %〜0.5 %とすることが特に好ましい。処理温度は、0 ℃〜40 ℃とすることが好ましく、4 ℃〜20 ℃とすることが特に好ましい。処理時間は菌体処理の効果が認められる時間内であればよく、15分〜24時間とすることが好ましく、30分〜2時間とすることが特に好ましい。   When the protein to be produced is halohydrin epoxidase, the final concentration of the surfactant is preferably 0.001% to 1%, and particularly preferably 0.01% to 0.5%. The treatment temperature is preferably 0 ° C to 40 ° C, particularly preferably 4 ° C to 20 ° C. The treatment time may be within the time when the effect of the bacterial cell treatment is recognized, preferably 15 minutes to 24 hours, particularly preferably 30 minutes to 2 hours.

培養物の処理に用いる界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤又はノニオン性界面活性剤を用いることができる。陰イオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム等を用いることができる。陽イオン性界面活性剤としては、例えば、塩化ベンゼトニウム等を用いることができる。ノニオン性界面活性剤としては、例えば、トリトンX100等を用いることができる。
界面活性剤で処理した菌は、バッファーで洗浄して用いても良いし、洗浄せずそのまま次の工程に用いても良い。
As the surfactant used for the treatment of the culture, an anionic surfactant, a cationic surfactant or a nonionic surfactant can be used. As the anionic surfactant, for example, sodium dodecyl sulfate can be used. As the cationic surfactant, for example, benzethonium chloride can be used. As the nonionic surfactant, for example, Triton X100 or the like can be used.
The bacteria treated with the surfactant may be used after washing with a buffer, or may be used in the next step without washing.

培養物又はその処理物を遠心処理により回収し、得られた培養物からアルカリ法により本発明のベクターを採取することができる。形質転換体からベクターを採取するには、市販のキット(QIAGEN)を利用してもよい。「処理物」とは、菌体の破砕物、薬剤処理した菌体、固定化した菌体、粗酵素・精製酵素等の菌体抽出物を意味するものである。   The culture or the treated product can be collected by centrifugation, and the vector of the present invention can be collected from the obtained culture by the alkaline method. In order to collect the vector from the transformant, a commercially available kit (QIAGEN) may be used. “Processed product” means a microbial cell extract, such as a crushed cell product, a microbial cell treated with a drug, an immobilized microbial cell, or a crude enzyme / purified enzyme.

本発明のベクターにより、ロドコッカス属細菌において発現標的タンパク質を発現させることができる。ロドコッカス属細菌におけるタンパク質の発現は、公知の方法で確認することができる。例えば、標的タンパク質のmRNAの発現をノーザンブロット、in situハイブリダイゼーション、RT-PCR、定量的PCRなどの公知の方法によって測定することができる。
また、標的タンパク質の発現は、ウエスタンブロット、免疫細胞化学法、免疫組織化学法、ELISA、RIAなどの免疫化学的方法、質量分析法などの公知の方法によって測定することができる。
The expression target protein can be expressed in Rhodococcus bacteria by the vector of the present invention. Protein expression in Rhodococcus bacteria can be confirmed by known methods. For example, the expression of mRNA of the target protein can be measured by a known method such as Northern blot, in situ hybridization, RT-PCR, quantitative PCR.
The expression of the target protein can be measured by a known method such as Western blot, immunocytochemistry, immunohistochemistry, immunochemical methods such as ELISA and RIA, and mass spectrometry.

発現標的タンパク質の採取方法は、タンパク質が形質転換体内に産生される場合は、まず、リゾチーム等の酵素を用いた溶解処理、超音波破砕処理、磨砕処理等により形質転換体を破壊する。次いで、濾過又は遠心分離等を用いて不溶物を除去し、粗タンパク質溶液を得る。この粗溶液から、塩析、各種クロマトグラフィー(例えばゲル濾過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等)、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動等を単独で又は適宜組み合わせて標的タンパク質を取得する。   In the method of collecting the expression target protein, when the protein is produced in the transformant, first, the transformant is destroyed by lysis treatment using an enzyme such as lysozyme, ultrasonic crushing treatment, grinding treatment or the like. Next, insoluble matters are removed by filtration or centrifugation to obtain a crude protein solution. From this crude solution, the target protein is obtained by salting out, various chromatography (eg, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc.), SDS polyacrylamide gel electrophoresis, etc. alone or in appropriate combination.

また、発現標的タンパク質が形質転換体外に産生される場合には、培養液をそのまま使用するか、遠心分離等により形質転換体を除去する。その後、酵素の単離精製に用いられる一般的な生化学的方法、例えば硫酸アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み合わせて用いることにより、前記培養物中から標的タンパク質を取得することができる。   When the expression target protein is produced outside the transformant, the culture solution is used as it is, or the transformant is removed by centrifugation or the like. Thereafter, a general biochemical method used for enzyme isolation and purification, for example, ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc., can be used alone or in appropriate combination in the culture. The target protein can be obtained from

発現対象遺伝子がニトリルヒドラターゼの場合、上述の方法で調製した形質転換体を培養して得られる培養物又はその処理物は次に示すアクリルニトリルのアクリルアミドへの変換反応に供することができる。
本変換反応は、アクリロニトリルを上述の培養物又はその処理物と変換させることにより行う。変換反応に用いる基質濃度は、0.1〜10% (W/V)が好ましく、5% (W/V)が特に好ましい。反応は、pH6〜8の緩衝液又は水中で行うことが好ましく、例えば、50 mM リン酸緩衝液(pH 7.7)中で行うことができる。
When the gene to be expressed is nitrile hydratase, the culture obtained by culturing the transformant prepared by the above-mentioned method or its treated product can be subjected to the following conversion reaction of acrylonitrile to acrylamide.
This conversion reaction is performed by converting acrylonitrile to the above-mentioned culture or a processed product thereof. The substrate concentration used for the conversion reaction is preferably 0.1 to 10% (W / V), particularly preferably 5% (W / V). The reaction is preferably performed in a pH 6 to 8 buffer solution or water, and can be performed, for example, in a 50 mM phosphate buffer solution (pH 7.7).

反応で精製したアクリルアミドは、ガスクロマトグラフィーなどの公知の方法を用いて定量することができる。そして、アクリルアミドの産生量からニトリルヒドラターゼ活性を換算することができる。   Acrylamide purified by the reaction can be quantified using a known method such as gas chromatography. The nitrile hydratase activity can be converted from the amount of acrylamide produced.

また、発現対象遺伝子がハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子の場合、上述の方法で調製した形質転換体を培養して得られる培養物又はその処理物は次の(1)〜(3)に示す反応に供することができる。
(1)1,3−ジハロ−2−プロパノールのエピハロヒドリンへの変換
本変換反応は、1,3−ジハロ−2−プロパノールを上述の培養物又はその処理物と接触させることにより行う。基質である1,3−ジハロ−2−プロパノールは、以下の式(1)で示される化合物である。

Figure 2008154552
(式(1)中、X1及びX2はハロゲン原子を示す)
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が好ましく、塩素、臭素が特に好ましい。 In addition, when the gene to be expressed is a halohydrin epoxidase gene, the culture obtained by culturing the transformant prepared by the above method or the treated product thereof is subjected to the reactions shown in the following (1) to (3). Can be provided.
(1) Conversion of 1,3-dihalo-2-propanol to epihalohydrin This conversion reaction is carried out by bringing 1,3-dihalo-2-propanol into contact with the above-mentioned culture or its treated product. 1,3-Dihalo-2-propanol as a substrate is a compound represented by the following formula (1).
Figure 2008154552
(In formula (1), X 1 and X 2 represent halogen atoms)
As the halogen atom, fluorine, chlorine, bromine and iodine are preferable, and chlorine and bromine are particularly preferable.

式(1)で示される化合物は、例えば、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、1,3−ジクロロ−2−プロパノール、1,3−ジブロモ−2−プロパノール、1,3−ジヨード−2−プロパノール等が挙げられ、好ましくは、1,3−ジクロロ−2−プロパノール、1,3−ジブロモ−2−プロパノールである。   Examples of the compound represented by the formula (1) include 1,3-difluoro-2-propanol, 1,3-dichloro-2-propanol, 1,3-dibromo-2-propanol, 1,3-diiodo-2- Examples include propanol and the like, preferably 1,3-dichloro-2-propanol and 1,3-dibromo-2-propanol.

変換反応液中の基質濃度は、酵素安定性の観点から0.01〜15 (W/V)%が好ましく、0.01〜10 %が特に好ましい。基質は反応液に一括添加あるいは分割添加することができる。分割添加により基質濃度を一定にすることが生成物の蓄積性の高まる点で望ましい。   The substrate concentration in the conversion reaction solution is preferably from 0.01 to 15 (W / V)%, particularly preferably from 0.01 to 10%, from the viewpoint of enzyme stability. The substrate can be added to the reaction solution all at once or in divided portions. It is desirable to make the substrate concentration constant by dividing addition in order to increase the accumulation of the product.

反応液の溶媒としては、酵素活性の最適pH4〜10の付近である水又は緩衝液が好ましく、特に水が好ましい。緩衝液としては、例えば、リン酸、ホウ酸、クエン酸、グルタル酸、リンゴ酸、マロン酸、o-フタル酸、コハク酸又は酢酸等の塩等によって構成される緩衝液、Tris緩衝液あるいはグッド緩衝液等が好ましい。
反応温度は5〜50℃、より好ましくは10〜40℃である。反応pHは4〜10の範囲で行うことが好ましく、より好ましくはpH6〜9である。反応時間は基質等の濃度、菌体濃度あるいはその他の反応条件等によって適時選択するが、1〜120時間で終了するように条件を設定するのが好ましい。なお、本反応においては、反応の進行に伴い生成する塩素イオンを反応系内から取り除くことにより、光学純度をより一層向上させることができる。この塩素イオンの除去は、硝酸銀等の添加によって行うことが好ましい。
As a solvent for the reaction solution, water or a buffer solution having an enzyme activity near the optimum pH of 4 to 10 is preferable, and water is particularly preferable. As the buffer solution, for example, a buffer solution composed of a salt such as phosphoric acid, boric acid, citric acid, glutaric acid, malic acid, malonic acid, o-phthalic acid, succinic acid or acetic acid, Tris buffer or Good A buffer solution or the like is preferable.
The reaction temperature is 5 to 50 ° C, more preferably 10 to 40 ° C. The reaction pH is preferably in the range of 4 to 10, more preferably pH 6 to 9. The reaction time is appropriately selected depending on the concentration of the substrate and the like, the bacterial cell concentration or other reaction conditions, but it is preferable to set the conditions so that the reaction time is completed in 1 to 120 hours. In this reaction, the optical purity can be further improved by removing chlorine ions generated as the reaction proceeds from the reaction system. This removal of chlorine ions is preferably performed by adding silver nitrate or the like.

反応液中に生成、蓄積したエピハロヒドリンは公知の方法を用いて採取及び精製することができる。例えば、反応液から遠心分離等の方法を用いて菌体を除いた後、酢酸エチルなどの溶媒で抽出を行い、減圧下に溶媒を除去することによりエピハロヒドリンのシロップを得ることができる。また、これらのシロップを減圧下に蒸留することによりさらに精製することもできる。   Epihalohydrin produced and accumulated in the reaction solution can be collected and purified using a known method. For example, after removing the cells from the reaction solution using a method such as centrifugation, extraction with a solvent such as ethyl acetate and removal of the solvent under reduced pressure can give an epihalohydrin syrup. Further, these syrups can be further purified by distillation under reduced pressure.

(2)1,3−ジハロ−2−プロパノールの4−ハロ−3−ヒドロキシブチロニトリルへの変換
本変換反応は、1,3−ジハロ−2−プロパノールをシアン化合物及び上述の培養物又はその処理物と接触させることにより行う。
基質である1,3−ジハロ−2−プロパノールは、式(1)に示される化合物であり、好ましくは1,3−ジクロロ−2−プロパノール、1,3−ジブロモ−2−プロパノール等である。
(2) Conversion of 1,3-dihalo-2-propanol to 4-halo-3-hydroxybutyronitrile In this conversion reaction, 1,3-dihalo-2-propanol was converted into a cyanide compound and the above-mentioned culture or its It is carried out by bringing it into contact with the treated product.
1,3-Dihalo-2-propanol as a substrate is a compound represented by the formula (1), preferably 1,3-dichloro-2-propanol, 1,3-dibromo-2-propanol or the like.

また、シアン化合物としては、シアン化水素、シアン化カリウム、シアン化ナトリウム、シアン酸又はアセトンシアンヒドリン等の反応液中に添加した際にシアンイオン(CN−)又はシアン化水素を生じる化合物又はその溶液を用いることができる。   Further, as the cyanide compound, a compound that generates cyanide ion (CN-) or hydrogen cyanide when added to a reaction solution such as hydrogen cyanide, potassium cyanide, sodium cyanide, cyanic acid, or acetone cyanohydrin, or a solution thereof is used. it can.

反応液中の基質濃度は、酵素安定性の観点から0.01〜15(W/V) %が好ましく、0.01〜10 %が特に好ましい。
また、シアン化合物の使用量は、酵素安定性の観点から基質の1〜3倍量(モル)が好ましい。
反応条件は、上記(1)と同様に行うことができる。
The substrate concentration in the reaction solution is preferably from 0.01 to 15 (W / V)%, particularly preferably from 0.01 to 10%, from the viewpoint of enzyme stability.
Moreover, the usage-amount of a cyanide compound has the preferable 1-3 times amount (mol) of a substrate from a viewpoint of enzyme stability.
The reaction conditions can be the same as in (1) above.

反応液中に生成、蓄積した4−ハロ−3−ヒドロキシブチロニトリルは公知の方法を用いて採取及び精製することができる。例えば、反応液から遠心分離等の方法を用いて菌体を除いた後、酢酸エチルなどの溶媒で抽出を行い、減圧下に溶媒を除去することにより4−ハロ−3−ヒドロキシブチロニトリルのシロップを得ることができる。また、これらのシロップを減圧下に蒸留することによりさらに精製することもできる。   The 4-halo-3-hydroxybutyronitrile produced and accumulated in the reaction solution can be collected and purified using a known method. For example, after removing bacterial cells from the reaction solution using a method such as centrifugation, extraction with a solvent such as ethyl acetate is performed, and the solvent is removed under reduced pressure to remove 4-halo-3-hydroxybutyronitrile. You can get syrup. Further, these syrups can be further purified by distillation under reduced pressure.

(3)エピハロヒドリンの4−ハロ−3−ヒドロキシブチロニトリルへの変換
本変換反応は、エピハロヒドリンをシアン化合物及び上述の培養物又はその処理物と接触させることにより行う。
基質であるエピハロヒドリンは、以下の式(2)に示される化合物である。

Figure 2008154552
(式(2)中、X1はハロゲン原子を示す)
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が好ましく、塩素、臭素が特に好ましい。 (3) Conversion of epihalohydrin to 4-halo-3-hydroxybutyronitrile This conversion reaction is carried out by bringing an epihalohydrin into contact with a cyanide compound and the above-mentioned culture or treated product thereof.
Epihalohydrin as a substrate is a compound represented by the following formula (2).
Figure 2008154552
(In formula (2), X 1 represents a halogen atom)
As the halogen atom, fluorine, chlorine, bromine and iodine are preferable, and chlorine and bromine are particularly preferable.

式(2)で示される化合物は、例えば、エピフルオロヒドリン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン等が挙げられ、特に好ましくはエピクロロヒドリン、エピブロモヒドリンである。   Examples of the compound represented by the formula (2) include epifluorohydrin, epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, and the like, particularly preferably epichlorohydrin and epibromohydrin. .

また、シアン化合物はシアン化水素、シアン化カリウム、シアン化ナトリウム、シアン酸又はアセトンシアンヒドリン等の反応液中に添加した際にシアンイオン(CN-)又はシアン化水素を生じる化合物又はその溶液を用いることができる。
反応条件、採取及び精製方法は、上記(2)と同様に行うことができる。
In addition, as the cyanide compound, a compound that generates cyanide ion (CN ) or hydrogen cyanide or a solution thereof when added to a reaction solution such as hydrogen cyanide, potassium cyanide, sodium cyanide, cyanic acid, or acetone cyanohydrin can be used.
Reaction conditions, collection and purification methods can be carried out in the same manner as (2) above.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a following example.

〔実施例1〕ベクターのDNA配列決定
使用したpSJ034は、ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌においてニトリルヒドラターゼを発現するベクターであり、特開平10-337185号公報に示す方法でpSJ023より作製した。なお、pSJ023は形質転換体ATCC12674/pSJ023(FERM BP-6232)として独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に平成9年3月4日付けで寄託されている。
[Example 1] DNA sequencing of vector The pSJ034 used was a vector that expresses nitrile hydratase in bacteria belonging to the genus Rhodococcus, and was prepared from pSJ023 by the method described in JP-A-10-337185. In addition, pSJ023 was transformed into ATCC12674 / pSJ023 (FERM BP-6232) at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1st, 1st East, 1st Street, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, March 6). Deposited by date.

pSJ034のニトリラーゼ発現調節配列の下流域(図1pSJ034の□で囲んだEcoRI〜□で囲んだXba1)のDNA配列を、プライマーウォーキング法を用いて決定した。決定したDNA配列を配列番号1に示す。配列番号1で示される遺伝子は、SK92-B1由来のニトリラーゼ遺伝子プロモーター領域を示す。また、発現調節遺伝子1(regulator gene 276-1010)のアミノ酸配列を配列番号2に示し、塩基配列を配列番号3に示す。発現調節遺伝子2(sensor gene 1007-2611)のアミノ酸配列を配列番号4に示し、塩基配列を配列番号5に示す。
なお、SK-92B1は、ニトリラーゼを保有する菌株として単離されたRhodococcus erythropolis SK-92株に変異処理を行い、構成的にニトリラーゼを生産する変異株である。
The DNA sequence in the downstream region of the nitrilase expression regulatory sequence of pSJ034 (Fig. 1 EcoRI to Xba1 surrounded by □ in pSJ034) was determined using the primer walking method. The determined DNA sequence is shown in SEQ ID NO: 1. The gene represented by SEQ ID NO: 1 represents a nitrilase gene promoter region derived from SK92-B1. Further, the amino acid sequence of expression gene 1 (regulator gene 276-1010) is shown in SEQ ID NO: 2, and the base sequence is shown in SEQ ID NO: 3. The amino acid sequence of expression gene 2 (sensor gene 1007-2611) is shown in SEQ ID NO: 4, and the base sequence is shown in SEQ ID NO: 5.
SK-92B1 is a mutant strain that constitutively produces nitrilase by performing a mutation treatment on the Rhodococcus erythropolis SK-92 strain isolated as a nitrilase-bearing strain.

〔実施例2〕ベクターの改良
pSJ034からpSJ041を作製し、pSJ041からpSJ042、pSJ080及びpSJ081を以下に示すように作製した。図1にベクターpSJ041、pSJ042、pSJ080、pSJ081の構築図を示す。また、図2に、pSJ034の塩基配列の一部と、実施例で使用したプライマーNR-14、NR-15及びNR-16の位置とを示す。
なお、図2中、「-10」は転写開始位置より10塩基上流にある-10領域を示し、「-35」は転写開始位置(+1)より35塩基上流にある-35領域を示す。この2つの領域は、原核生物で機能するプロモーター配列に保存されており、代表的な配列はそれぞれTATAAT及びTTGACAである。
[Example 2] Improvement of vector
pSJ041 to pSJ041 were prepared, and pSJ041 to pSJ042, pSJ080, and pSJ081 were prepared as shown below. FIG. 1 shows a construction diagram of vectors pSJ041, pSJ042, pSJ080, and pSJ081. FIG. 2 shows a part of the base sequence of pSJ034 and the positions of primers NR-14, NR-15 and NR-16 used in the examples.
In FIG. 2, “−10” indicates a −10 region 10 bases upstream from the transcription start position, and “−35” indicates a −35 region 35 bases upstream from the transcription start position (+1). These two regions are conserved in promoter sequences that function in prokaryotes, and typical sequences are TATAAT and TTGACA, respectively.

(1)pSJ041の作製
pSJ034をEcoRIで切断し、DNA Bluntinng Kit(タカラバイオ)を用いて平滑化し、SpeIリンカー(GACTAGTC)を挿入した。作製したベクターをpSJ041とした。
(1) Preparation of pSJ041
pSJ034 was cleaved with EcoRI, blunted using DNA Bluntinng Kit (Takara Bio), and SpeI linker (GACTAGTC) was inserted. The prepared vector was designated as pSJ041.

(2)pSJ042、pSJ080、pSJ081の作製
pSJ034を鋳型として使用し、以下に示す反応液組成及びプライマーを用いてPCRを行った。
(反応液組成)
pSJ034(1/100希釈) 1μl
10×Pfu Buffer(Sratagene) 10μl
プライマー NLR-09(配列番号6) 1μl
プライマーNR-14(配列番号7) 1μl
2.5mM dNTP 8μl
滅菌水 78μl
Pfu turbo DNAポリメラーゼ(Sratagene) 1μl
総量 100μl
(プライマー)
NLR-09: ggtctagagctccttgatgtgtggagtgatgc (配列番号6)
NR-14: ggactagtcgcggcacatccctggtcgtg (配列番号7)
(2) Preparation of pSJ042, pSJ080, pSJ081
pSJ034 was used as a template, and PCR was performed using the reaction solution composition and primers shown below.
(Reaction solution composition)
pSJ034 (1/100 dilution) 1μl
10 × Pfu Buffer (Sratagene) 10μl
Primer NLR-09 (SEQ ID NO: 6) 1μl
Primer NR-14 (SEQ ID NO: 7) 1 μl
2.5mM dNTP 8μl
Sterile water 78μl
Pfu turbo DNA polymerase (Sratagene) 1μl
Total volume 100μl
(Primer)
NLR-09: ggtctagagctccttgatgtgtggagtgatgc (SEQ ID NO: 6)
NR-14: ggactagtcgcggcacatccctggtcgtg (SEQ ID NO: 7)

反応液を調製した後、1サイクルが93℃:30秒、55℃:30秒及び72℃:1分である反応を、30サイクル行った。反応液を電気泳動し、約0.8 KbのDNA断片(配列番号10)を確認した。
次いで、反応液をGFX PCR DNA band and GelBand Purification kit(アマシャムバイオサイエンス社製)で精製し、制限酵素XbaIとSpeIで制限酵素処理を行い、PCR産物を切断した。制限酵素処理を行ったPCR産物を、0.7%アガロースゲルにおける電気泳動に供し、0.8 Kb付近のバンドを回収した。回収したPCR産物を、Ligation Kit(宝酒造社製)を用いてベクターpSJ041のXbaI-SpeI部位に連結し、ベクター:pSJ042を作製した。
After preparing the reaction solution, 30 cycles of a reaction in which one cycle was 93 ° C: 30 seconds, 55 ° C: 30 seconds, and 72 ° C: 1 minute were performed. The reaction solution was electrophoresed to confirm a DNA fragment (SEQ ID NO: 10) of about 0.8 Kb.
Next, the reaction solution was purified with GFX PCR DNA band and GelBand Purification kit (Amersham Biosciences), treated with restriction enzymes XbaI and SpeI to cleave the PCR product. The PCR product subjected to the restriction enzyme treatment was subjected to electrophoresis on a 0.7% agarose gel, and a band around 0.8 Kb was recovered. The collected PCR product was ligated to the XbaI-SpeI site of the vector pSJ041 using a Ligation Kit (Takara Shuzo) to prepare a vector: pSJ042.

同様の手法を用い、PCRのプライマーにNLR-09とNR-15(配列番号8)を使用して約0.5KbのDNA断片(配列番号11)を増幅し、これをベクターpSJ041のXbaI-SpeI部位に連結してベクター:pSJ080を作製した。
さらに、PCRのプライマーにNLR-09とNR-16(配列番号9)を使用して約0.3KbのDNA断片(配列番号12)を増幅し、これをベクターpSJ041のXbaI-SpeI部位に連結しベクターpSJ081を作製した。
(プライマー)
NR-15 cgactagtgcactccgctgcgacatgtatcg (配列番号8)
NR-16 ggactaGTCATTGGTTGATCTGCCGTTGAGAG (配列番号9)
Using the same technique, a PCR fragment of NLR-09 and NR-15 (SEQ ID NO: 8) was used to amplify an approximately 0.5 Kb DNA fragment (SEQ ID NO: 11), and this was amplified into the XbaI-SpeI site of vector pSJ041. To produce a vector: pSJ080.
Furthermore, NLR-09 and NR-16 (SEQ ID NO: 9) were used as PCR primers to amplify an approximately 0.3 Kb DNA fragment (SEQ ID NO: 12), which was ligated to the XbaI-SpeI site of vector pSJ041. pSJ081 was prepared.
(Primer)
NR-15 cgactagtgcactccgctgcgacatgtatcg (SEQ ID NO: 8)
NR-16 ggactaGTCATTGGTTGATCTGCCGTTGAGAG (SEQ ID NO: 9)

〔実施例3〕ニトリルヒドラターゼ遺伝子を有するロドコッカス(Rhodococcus)属細菌形質転換体の作製
(1)コンピテントセルの作製
ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC 12674株の対数増殖期の細胞を遠心分離器により集菌し、氷冷した滅菌水にて3回洗浄し、滅菌水に懸濁し、コンピテントセルを作製した。
[Example 3] Production of Rhodococcus genus bacterial transformant having nitrile hydratase gene (1) Production of competent cell Centrifuge for cells in logarithmic growth phase of Rhodococcus rhodochrous ATCC 12674 strain Were collected three times with ice-cooled sterilized water and suspended in sterilized water to prepare competent cells.

(2)形質転換体の作製
実施例2で調製したベクター(pSJ042、pSJ080、pSJ081)各1μlと(1)で作製したコンピテントセルの菌体懸濁液各10μlとを混合し、各々氷冷した。キュベットに各混合液を入れ、遺伝子導入装置 Gene Pulser(BIO RAD)により20 KV/cm、200 OHMSで電気パルス処理を行った。電気パルス処理液を氷冷下10分静置し、37℃で10分間ヒートショックを行った。その後、キュベットにMYK培地(0.5 %ポリペプトン、0.3 %バクトイーストエキス、0.3 %バクトモルトエキス、0. 2% K2HPO4 、0.2 % KH2PO4)500μlを加え、30 ℃、5時間静置した後、50μg/mlカナマイシン入りMYK寒天培地に塗布し、30 ℃、3日間培養した。
得られたコロニーに含まれるベクターを確認し、3種の形質転換体(ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC12674/pSJ042、ATCC12674/pSJ080、ATCC12674/pSJ081)を得た。
また、比較対照としてATCC12674/pSJ034を作製した。
(2) Preparation of transformants 1 μl of each of the vectors (pSJ042, pSJ080, pSJ081) prepared in Example 2 and 10 μl of each of the competent cell suspensions prepared in (1) were mixed with ice cooling. did. Each liquid mixture was put into a cuvette and subjected to electric pulse treatment at 20 KV / cm and 200 OHMS using a gene introduction apparatus Gene Pulser (BIO RAD). The electric pulse treatment solution was allowed to stand for 10 minutes under ice cooling, and heat shock was performed at 37 ° C. for 10 minutes. Then, add 500 μl of MYK medium (0.5% polypeptone, 0.3% bacto yeast extract, 0.3% bacto malt extract, 0.2% K 2 HPO 4 , 0.2% KH 2 PO 4 ) to the cuvette and let stand at 30 ° C for 5 hours. After that, it was applied to a MYK agar medium containing 50 μg / ml kanamycin and cultured at 30 ° C. for 3 days.
The vector contained in the obtained colonies was confirmed, and three transformants (Rhodococcus rhodochrous ATCC12674 / pSJ042, ATCC12674 / pSJ080, ATCC12674 / pSJ081) were obtained.
In addition, ATCC12674 / pSJ034 was prepared as a comparative control.

(3)形質転換体の培養
(2)で得られたコロニーをMYK培地(50μg/mlカナマイシン含有)10 mlに接種し、30 ℃で72時間、前培養した。前培養後、MYK培地(50μg/mlカナマイシン及び10μg/ml塩化コバルトを含有)100mlに前培養液を1%接種し、30℃で96時間本培養した。本培養後、培養物を遠心分離し、菌体を集菌した。得られた菌体を100 mMリン酸緩衝液(pH8.0)で洗浄し、最後に少量の緩衝液に懸濁した。
(3) Culture of transformant The colony obtained in (2) was inoculated into 10 ml of MYK medium (containing 50 μg / ml kanamycin) and pre-cultured at 30 ° C. for 72 hours. After preculture, 1% of the preculture was inoculated into 100 ml of MYK medium (containing 50 μg / ml kanamycin and 10 μg / ml cobalt chloride), and main culture was performed at 30 ° C. for 96 hours. After the main culture, the culture was centrifuged to collect microbial cells. The obtained cells were washed with 100 mM phosphate buffer (pH 8.0) and finally suspended in a small amount of buffer.

〔実施例4〕ニトリルヒドラターゼ活性の測定
実施例3で調製した菌体を含む培養液のニトリルヒドラターゼ活性の測定は、以下の方法に従って行った。
まず、実施例3(3)の本培養後に得られた培養液1 mlと50 mMリン酸緩衝液(pH7.7)4 mlとを混合し、さらに5.0 %(w/v)のアクリロニトリルを含む50 mMリン酸緩衝液(pH7.7)5 mlを混合液に加えて、10 ℃で10分間反応させた。次いで、菌体を濾別して、ガスクロマトグラフィーを用いて、生成したアクリルアミドの量を定量し、アクリルアミドの量からニトリルヒドラターゼ活性を換算した。ニトリルヒドラターゼ活性は、乾燥菌体重量当たりの活性(U/mgDC)で示した。なお、分析条件は、以下に示す通りであった。
(分析条件)
分析機器 ガスクロマトグラフGC-14B(島津製作所製)
検出器 FID(200℃にて検出)
カラム ポラパックPS(ウォーターズ社製カラム充填剤)を充填した
1mガラスカラム
カラム温度 190℃
[Example 4] Measurement of nitrile hydratase activity The measurement of the nitrile hydratase activity of the culture solution containing the bacterial cells prepared in Example 3 was performed according to the following method.
First, 1 ml of the culture solution obtained after the main culture in Example 3 (3) and 4 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.7) are mixed and further contain 5.0% (w / v) acrylonitrile. 5 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.7) was added to the mixture and reacted at 10 ° C. for 10 minutes. Subsequently, the cells were separated by filtration, and the amount of produced acrylamide was quantified using gas chromatography, and the nitrile hydratase activity was converted from the amount of acrylamide. Nitrile hydratase activity was expressed as activity per dry cell weight (U / mgDC). The analysis conditions were as shown below.
(Analysis conditions)
Analytical instrument Gas chromatograph GC-14B (manufactured by Shimadzu Corporation)
Detector FID (detected at 200 ° C)
Filled with Column Polapack PS (Waters column filler)
1m glass column Column temperature 190 ℃

結果

Figure 2008154552
以上の結果より、改良ベクターを用いたpSJ042、及びpSJ080は、比較例のベクターを用いた場合より高いニトリルヒドラターゼ活性が認められた。
したがって、本発明のプロモーターを含有するベクターは、ロドコッカス属細菌における遺伝子発現を促進可能であることが示された。 result
Figure 2008154552
From the above results, pSJ042 and pSJ080 using the improved vector were found to have higher nitrile hydratase activity than when the comparative vector was used.
Therefore, it was shown that the vector containing the promoter of the present invention can promote gene expression in Rhodococcus bacteria.

また、菌体破砕液上清を用いたSDS-PAGEの結果を図3に示す。菌体破砕液は1レーンあたり1μgタンパク質をロードした。分子量約22KDa(矢印「αサブユニット」)と26KDa(矢印「βサブユニット」)の位置のバンドが、ニトリルヒドラターゼを示す。SDS-PAGEの結果から、改良型ベクターを使用したpSJ042、pSJH080は酵素生産量が向上していることが示された。   Moreover, the result of SDS-PAGE using the microbial cell lysate supernatant is shown in FIG. The cell disruption solution was loaded with 1 μg protein per lane. Bands at molecular weights of about 22 KDa (arrow “α subunit”) and 26 KDa (arrow “β subunit”) indicate nitrile hydratase. From the results of SDS-PAGE, it was shown that pSJ042 and pSJH080 using the improved vector had improved enzyme production.

〔実施例5〕ハロヒドリンエポキシダーゼ活性を有するロドコッカス(Rhodococcus)属細菌形質転換体の作製
(1)ベクターの作製
(i) ハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子を含むベクター
コリネバクテリウム(Corynebacterium)sp.N−1074(FERM BP-2643)を、MYKG培地(0.5 %ポリペプトン、0.3 %バクトイーストエキス、0.3 %バクトモルトエキス、1 %グルコース、0.2 % K2HPO4及び0.2 % KH2PO4、pH7.0)100 ml中、30 ℃で72時間振盪培養した。
培養後、菌体を集菌し、Saline−EDTA溶液(0.1 M EDTA及び0.15 M NaCl(pH8.0))4 mlに懸濁した。次いで、懸濁液にリゾチーム8 mgを加えて、37 ℃で1〜2時間振盪した後、-20 ℃で凍結した。
[Example 5] Preparation of Rhodococcus bacterium transformant having halohydrin epoxidase activity (1) Preparation of vector
(i) A vector containing a halohydrin epoxidase gene Corynebacterium sp. N-1074 (FERM BP-2643) was added to a MYKG medium (0.5% polypeptone, 0.3% bactoeast extract, 0.3% bactomalt extract, 1% glucose, 0.2% K 2 HPO 4 and 0.2% KH 2 PO 4 , pH 7.0) were cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours in 100 ml.
After the cultivation, the cells were collected and suspended in 4 ml of Saline-EDTA solution (0.1 M EDTA and 0.15 M NaCl (pH 8.0)). Next, 8 mg of lysozyme was added to the suspension, shaken at 37 ° C. for 1 to 2 hours, and then frozen at −20 ° C.

次に、凍結した懸濁液を解凍し、そこにTris-SDS液(1%SDS、0.1M NaCl及び0.1M Tris-HCl(pH9.0))10 mlを穏やかに振盪しながら加え、さらにプロテイナーゼK(メルク社)(最終濃度0.1 mg)を加えて37 ℃で1時間振盪し、混合液を得た。
次いで、混合液に等量のTE飽和フェノール(TE:10 mM Tris-HCl及び1 mM EDTA(pH 8.0))を加えて撹拌した後、遠心した。遠心後、上層を回収し、2倍量のエタノールを加え、析出したDNAをガラス棒で巻きとり、90 %、80 %、70 %のエタノールの順にすすぎ、残存するフェノールを取り除いた。
Next, thaw the frozen suspension and add 10 ml of Tris-SDS solution (1% SDS, 0.1 M NaCl and 0.1 M Tris-HCl (pH 9.0)) with gentle shaking. K (Merck) (final concentration 0.1 mg) was added and shaken at 37 ° C. for 1 hour to obtain a mixture.
Next, an equal amount of TE-saturated phenol (TE: 10 mM Tris-HCl and 1 mM EDTA (pH 8.0)) was added to the mixture and stirred, followed by centrifugation. After centrifugation, the upper layer was collected, twice as much ethanol was added, the precipitated DNA was wound up with a glass rod, rinsed in the order of 90%, 80%, and 70% ethanol to remove the remaining phenol.

得られたDNAをTE緩衝液3mlに溶解させた。次いで、溶液にリボヌクレアーゼA溶液(100℃、15分間の加熱処理済)を10μg/mlになるよう加え、37 ℃で30分間振盪した。その後、プロテイナーゼKを加え、37 ℃で30分間振盪した後、等量のTE飽和フェノールを加えて遠心し、上層と下層とに分離させた。
得られた上層に等量のTE飽和フェノールを加えてから上層と下層とに分離させるまでの操作を2回繰り返した後、得られた上層に等量のクロロホルム(4 %イソアミルアルコール含有)を加えて遠心し、上層と下層とに分離させた(以下、上記操作を「フェノール処理」ともいう)。その後、上層に2倍量のエタノールを加え、ガラス棒でDNAを巻き取り、回収し、染色体DNAを得た。
The obtained DNA was dissolved in 3 ml of TE buffer. Next, ribonuclease A solution (100 ° C., heat-treated for 15 minutes) was added to the solution to 10 μg / ml, and the mixture was shaken at 37 ° C. for 30 minutes. Thereafter, proteinase K was added and shaken at 37 ° C. for 30 minutes, and then an equal amount of TE saturated phenol was added and centrifuged to separate the upper layer and the lower layer.
After repeating the operation from adding an equal amount of TE saturated phenol to the upper layer obtained until the upper layer and the lower layer were separated, adding an equal amount of chloroform (containing 4% isoamyl alcohol) to the upper layer obtained. And then separated into an upper layer and a lower layer (hereinafter, the above operation is also referred to as “phenol treatment”). Thereafter, twice the amount of ethanol was added to the upper layer, and the DNA was wound up and collected with a glass rod to obtain chromosomal DNA.

得られた染色体DNAを鋳型として使用し、以下に示す反応液組成及びプライマーを用いてPCRを行った。
(反応液組成)
染色体DNA(1/20希釈) 10μl
10×PCR Buffer(タカラバイオ) 10μl
プライマーDH-04(配列番号13) 1μl
プライマーDH-07(配列番号14) 1μl
2.5mM dNTP 8μl
滅菌水 69μl
ExTaq DNAポリメラーゼ(タカラバイオ) 1μl
総量 100μl
(プライマー)
DH-04: ggtctagaatggctaacggaagactggcaggc (配列番号13)
DH-07: cgcctgcaggctacaacgacgacgagcgcctg (配列番号14)
Using the obtained chromosomal DNA as a template, PCR was performed using the reaction solution composition and primers shown below.
(Reaction solution composition)
Chromosomal DNA (1/20 dilution) 10μl
10 × PCR Buffer (Takara Bio) 10 μl
Primer DH-04 (SEQ ID NO: 13) 1 μl
Primer DH-07 (SEQ ID NO: 14) 1 μl
2.5mM dNTP 8μl
Sterile water 69μl
ExTaq DNA polymerase (Takara Bio) 1μl
Total volume 100μl
(Primer)
DH-04: ggtctagaatggctaacggaagactggcaggc (SEQ ID NO: 13)
DH-07: cgcctgcaggctacaacgacgacgagcgcctg (SEQ ID NO: 14)

反応液を調製した後、1サイクルが93℃:30秒、55℃:30秒及び72℃:1分である反応を、30サイクル行った。電気泳動でハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子をコードする約0.7KbのDNA断片(配列番号16)を確認した。   After preparing the reaction solution, 30 cycles of a reaction in which one cycle was 93 ° C .: 30 seconds, 55 ° C .: 30 seconds, and 72 ° C .: 1 minute were performed. An approximately 0.7 Kb DNA fragment (SEQ ID NO: 16) encoding the halohydrin epoxidase gene was confirmed by electrophoresis.

次いで、反応液をGFX PCR DNA band and GelBand Purification kit(アマシャムバイオサイエンス社製)で精製し、制限酵素XbaIとSse8387Iとで制限酵素処理を行い、PCR産物を切断した。制限酵素処理を行ったPCR産物を、0.7%アガロースゲルにおける電気泳動に供し、0.7 Kb付近のバンドを回収した。回収したPCR産物を、Ligation Kit(宝酒造社製)を用いてベクターpSJ034のXbaI-Sse8387I部位に連結し、ベクター:pJHB047を作製した。このpJHB047はハロヒドリンエポキシダーゼのN末端に14残基のニトリラーゼタンパク質が結合した融合タンパク質としてロドコッカス(Rhodococcus)属細菌内で発現する。図4は、ベクターpJHB047の構造を示す模式図である。   Next, the reaction solution was purified by GFX PCR DNA band and GelBand Purification kit (Amersham Bioscience), and subjected to restriction enzyme treatment with restriction enzymes XbaI and Sse8387I to cleave the PCR product. The PCR product subjected to the restriction enzyme treatment was subjected to electrophoresis on a 0.7% agarose gel, and a band around 0.7 Kb was recovered. The collected PCR product was ligated to the XbaI-Sse8387I site of vector pSJ034 using Ligation Kit (Takara Shuzo) to prepare vector: pJHB047. This pJHB047 is expressed in Rhodococcus bacteria as a fusion protein in which a 14-residue nitrilase protein is bound to the N-terminus of halohydrin epoxidase. FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of vector pJHB047.

同様に、プライマーDH-05とDH-07を使用してPCRを行い、増幅した1.1KbのPCR断片(配列番号17)を使用してベクターpJHB057を構築した。以下に示す反応液組成及びプライマーを用いてPCRを行った。
(反応液組成)
染色体DNA(1/20希釈) 10μl
10×PCR Buffer(タカラバイオ) 10μl
プライマー DH-05(配列番号15) 1μl
プライマーDH-07(配列番号14) 1μl
2.5mM dNTP 8μl
滅菌水 69μl
ExTaq DNAポリメラーゼ(タカラバイオ) 1μl
総量 100μl
(プライマー)
DH-05: ggtctagaccgattactactccaacttcacca (配列番号15)
DH-07: cgcctgcaggctacaacgacgacgagcgcctg (配列番号14)
このベクターをpJHB057と名付けた。図5はpJHB057の構造を示す模式図である。
Similarly, PCR was performed using primers DH-05 and DH-07, and a vector pJHB057 was constructed using the amplified 1.1 Kb PCR fragment (SEQ ID NO: 17). PCR was performed using the following reaction solution composition and primers.
(Reaction solution composition)
Chromosomal DNA (1/20 dilution) 10μl
10 × PCR Buffer (Takara Bio) 10 μl
Primer DH-05 (SEQ ID NO: 15) 1 μl
Primer DH-07 (SEQ ID NO: 14) 1 μl
2.5mM dNTP 8μl
Sterile water 69μl
ExTaq DNA polymerase (Takara Bio) 1μl
Total volume 100μl
(Primer)
DH-05: ggtctagaccgattactactccaacttcacca (SEQ ID NO: 15)
DH-07: cgcctgcaggctacaacgacgacgagcgcctg (SEQ ID NO: 14)
This vector was named pJHB057. FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of pJHB057.

(ii) ベクターの作製
次に、pJHB057を制限酵素XbaI及びSse8387Iで切断し、電気泳動で約1.1 Kbのハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子を含むDNA断片(配列番号17)を回収した。次いで、反応液をGFX PCR DNA band and GelBand Purification kit(アマシャムバイオサイエンス社製)で精製し、回収したDNA断片を、Ligation Kit(宝酒造社製)を用いてベクターpSJ042のXbaI-Sse8387I部位に連結し、ベクター:pSJH101を作製した。同様にベクターpSJ080、pSJ081のXbaI-Sse8387I部位に連結し、ベクター:pSJH102、pSJH103も作製した。
(ii) Preparation of vector Next, pJHB057 was cleaved with restriction enzymes XbaI and Sse8387I, and a DNA fragment (SEQ ID NO: 17) containing about 1.1 Kb of halohydrin epoxidase gene was recovered by electrophoresis. Next, the reaction solution was purified with GFX PCR DNA band and GelBand Purification kit (Amersham Bioscience), and the recovered DNA fragment was ligated to the XbaI-Sse8387I site of vector pSJ042 using Ligation Kit (Takara Shuzo). Vector: pSJH101 was prepared. Similarly, vectors pSJ080 and pSJ081 were ligated to the XbaI-Sse8387I site to prepare vectors pSJH102 and pSJH103.

また、同様の手法でベクターpJHB047から約0.7 Kbのハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子を含むDNA断片(配列番号16)を回収し、ベクターpSJ042、pSJ080、pSJ081のXbaI-Sse8387I部位に連結し、ベクター:pSJH104、pSJH105、pSJH106も作製した。   Further, a DNA fragment (SEQ ID NO: 16) containing about 0.7 Kb of halohydrin epoxidase gene was recovered from the vector pJHB047 in the same manner and ligated to the XbaI-Sse8387I site of the vectors pSJ042, pSJ080, and pSJ081, and the vector: pSJH104 PSJH105 and pSJH106 were also produced.

表2に、ハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子(以下、「HheB」又は「H-Lyase」とも称する)の由来するベクターと、HheB遺伝子を組み込んだベクターとの組み合わせを示す。

Figure 2008154552
Table 2 shows combinations of vectors derived from halohydrin epoxidase genes (hereinafter also referred to as “HheB” or “H-Lyase”) and vectors incorporating the HheB gene.
Figure 2008154552

(2)ATCC12674組換え菌の作製とベクターの回収
実施例3(1)及び(2)と同様の手法を用いて、上記で得られた6種のベクターの形質転換体(ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)ATCC12674/pSJH101、ATCC12674/pSJH102、ATCC12674/pSJH103、ATCC12674/pSJH104、ATCC12674/pSJH105、ATCC12674/pSJH106)を得た。
(2) Production of ATCC12674 Recombinant Bacteria and Vector Recovery Using the same method as in Example 3 (1) and (2), transformants of six vectors obtained above (Rhodococcus (Rhodococcus) rhodochrous) ATCC12674 / pSJH101, ATCC12674 / pSJH102, ATCC12674 / pSJH103, ATCC12674 / pSJH104, ATCC12674 / pSJH105, ATCC12674 / pSJH106).

次に、作製したATCC12674組換え菌からベクターを調製するために培養を行った。100 mlのMY培地(0.5 %ポリペプトン、0.3 %バクトイーストエキス、0.3 %バクトモルトエキス、1 %グルコース、50μg/mlカナマイシン)に植菌し、24時間後に終濃度2%となるように滅菌した20 %グリシン溶液を添加し、さらに24時間培養した。培養後、遠心分離により菌体を回収し、菌体を40 ml TES緩衝液(10 mM Tris-HCl(pH8)、10 mM NaCl、1 mM EDTA)で洗浄後、11 mlのリゾチーム溶液(50 mM Tris-HCl(pH8)、12.5 %シュークロース、100 mM NaCl、1 mg/mlリゾチーム)に懸濁し、37℃にて3時間振盪した。これに1 mlの10 % SDSを加え室温で穏やかに1時間振盪し、さらに1 mlの5 M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)を添加し、氷中で1時間静置した。その後、4℃にて10,000×g、1時間遠心し、上清を得た。ここに5倍量のエタノールを加え、−20℃で30分静置した後、10,000×g、20分間遠心した。沈澱物を30 mlの70%エタノールで洗浄した後、100μlのTE緩衝液に溶解してDNA溶液を得た。得られたDNA溶液はQIAprep Spin Miniprep Kit(キアゲン)を用い、以下の方法でさらに精製を行った。DNA溶液をBuffer P1と混合し、その後の操作はマニュアルに従い、最後に50μlの滅菌水で回収した。   Next, culture was performed to prepare a vector from the prepared ATCC12674 recombinant bacteria. Inoculated into 100 ml of MY medium (0.5% polypeptone, 0.3% bacto yeast extract, 0.3% bacto malt extract, 1% glucose, 50 μg / ml kanamycin) and sterilized to a final concentration of 2% after 24 hours 20 % Glycine solution was added, and further cultured for 24 hours. After incubation, the cells are collected by centrifugation, washed with 40 ml TES buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8), 10 mM NaCl, 1 mM EDTA), and then 11 ml of lysozyme solution (50 mM). The suspension was suspended in Tris-HCl (pH 8), 12.5% sucrose, 100 mM NaCl, 1 mg / ml lysozyme) and shaken at 37 ° C. for 3 hours. 1 ml of 10% SDS was added thereto, and the mixture was gently shaken at room temperature for 1 hour. Further, 1 ml of 5 M sodium acetate buffer (pH 5.2) was added, and the mixture was allowed to stand in ice for 1 hour. Thereafter, the supernatant was obtained by centrifugation at 10,000 × g for 1 hour at 4 ° C. Five times the amount of ethanol was added thereto, and the mixture was allowed to stand at −20 ° C. for 30 minutes, and then centrifuged at 10,000 × g for 20 minutes. The precipitate was washed with 30 ml of 70% ethanol and then dissolved in 100 μl of TE buffer to obtain a DNA solution. The obtained DNA solution was further purified by the following method using QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen). The DNA solution was mixed with Buffer P1, the subsequent operation was performed according to the manual, and finally collected with 50 μl of sterilized water.

(3)J-1菌コンピテントセルの調製
ロドコッカスロドクロウスJ-1菌は、Rhodococcus rhodocrouse J-1(FERM BP-1478)として独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に寄託されている。
10 mlのMYKG培地(0.5 %ポリペプトン、0.3 %バクトイーストエキス、0.3 %バクトモルトエキス、0.2% KH2PO4、0.2% K2HPO4、1%グルコース)にJ-1菌を植菌し、30℃で培養した。17時間後、終濃度2%となるように滅菌した20 %グリシン溶液を添加し、さらに24時間培養した。この培養液を1%グリシンを含有した10 mlのMYKG培地に2%植菌し、さらに30℃で48時間培養を行った。この培養液を滅菌水で3回洗浄し、最後に滅菌水500μlに再懸濁した。得られた菌をコンピテントセルとして用いた。
(3) Preparation of J-1 bacteria competent cell Rhodococcus rhodocrouse J-1 bacteria is Rhodococcus rhodocrouse J-1 (FERM BP-1478), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (East Tsukuba City, Ibaraki Prefecture) It is deposited at 1-chome, 1-address 1 and center 6).
Inoculate J-1 in 10 ml of MYKG medium (0.5% polypeptone, 0.3% bactoeast extract, 0.3% bactomalt extract, 0.2% KH 2 PO 4 , 0.2% K 2 HPO 4 , 1% glucose) Cultured at 30 ° C. After 17 hours, a 20% glycine solution sterilized to a final concentration of 2% was added, and further cultured for 24 hours. 2% of this culture was inoculated into 10 ml of MYKG medium containing 1% glycine, and further cultured at 30 ° C. for 48 hours. The culture was washed 3 times with sterile water and finally resuspended in 500 μl of sterile water. The obtained bacteria were used as competent cells.

(4)形質転換
(2)で調製した各ベクター1μlと(3)で調製したJ-1菌コンピテントセル10μlを混合し、30分間氷冷した。キュベットにDNAと菌体との懸濁液を入れ、遺伝子導入装置 Gene Pulser(BIO RAD)により20 KV/cm、100 OHMSで電気パルス処理を行った。電気パルス処理液を氷冷下10分静置し、37℃で10分間ヒートショックを行い、MYK培地(0.5 %ポリペプトン、0.3 %バクトイーストエキス、0.3 %バクトモルトエキス、0.2 % K2HPO4 、0.2% KH2PO4)500μl を加え30℃、24時間静置した。その後、10μg/mlカナマイシン入りMYK寒天培地に塗布し、30℃、3日間培養した。
得られたコロニーのベクターを確認し、6種の形質転換体(ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous) J1/pSJH101、J1/pSJH102、J1/pSJH103、J1/pSJH104、J1/pSJH105、J1/pSJH106)を得た。また、比較対照として、J1/pSJHB057及びJ1/pSJHB047も作製した。
(4) Transformation 1 μl of each vector prepared in (2) and 10 μl of J-1 bacterium competent cell prepared in (3) were mixed and ice-cooled for 30 minutes. A suspension of DNA and bacterial cells was placed in a cuvette and subjected to electric pulse treatment at 20 KV / cm and 100 OHMS using a gene introduction apparatus Gene Pulser (BIO RAD). The electric pulse treatment solution was allowed to stand for 10 minutes under ice-cooling, heat shocked at 37 ° C. for 10 minutes, and MYK medium (0.5% polypeptone, 0.3% bactoeast extract, 0.3% bactomalt extract, 0.2% K 2 HPO 4 , 0.2% KH 2 PO 4 ) (500 μl) was added and the mixture was allowed to stand at 30 ° C. for 24 hours. Thereafter, the mixture was applied to a MYK agar medium containing 10 μg / ml kanamycin and cultured at 30 ° C. for 3 days.
Confirming the vector of the obtained colony, six transformants (Rhodococcus rhodochrous J1 / pSJH101, J1 / pSJH102, J1 / pSJH103, J1 / pSJH104, J1 / pSJH105, J1 / pSJH106) were obtained. It was. In addition, J1 / pSJHB057 and J1 / pSJHB047 were also prepared as comparative controls.

〔実施例6〕ハロヒドリンエポキシダーゼの活性測定
実施例5(4)で得られたロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J1/pSJH101、J1/pSJH102、J1/pSJH103、J1/pSJH104、J1/pSJH105、J1/pSJH106をGGPK培地(1.5%グルコース、1%グルタミン酸ナトリウム、0.1%バクトイーストエキス、0.05 % K2HPO4、0.05 % KH2PO4、0.05 % MgSO4・7H2O、カナマイシン 50μg/ml、pH7.2)100 mlに植菌し、30℃で72時間振盪培養した。培養菌体を50 mM トリス−硫酸緩衝液(pH 8.0)で洗浄し、氷中で超音波破砕器により破砕した。破砕した菌体の遠心分離上清を酵素溶液として用いてハロヒドリンエポキシダーゼの活性測定を行った。各酵素溶液中のタンパク質濃度は、タンパク定量キット(BioRad社製)を用いて、一定量に調製した。
[Example 6] Activity measurement of halohydrin epoxidase Rhodococcus rhodochrous J1 / pSJH101, J1 / pSJH102, J1 / pSJH103, J1 / pSJH104, J1 / pSJH105 obtained in Example 5 (4) J1 / pSJH106 in GGPK medium (1.5% glucose, 1% sodium glutamate, 0.1% bacto yeast extract, 0.05% K 2 HPO 4 , 0.05% KH 2 PO 4 , 0.05% MgSO 4 · 7H 2 O, kanamycin 50 μg / ml, pH 7.2) was inoculated into 100 ml and cultured with shaking at 30 ° C. for 72 hours. The cultured cells were washed with 50 mM Tris-sulfate buffer (pH 8.0) and crushed with an ultrasonic crusher in ice. The activity of halohydrin epoxidase was measured using the centrifuged supernatant of the disrupted cells as an enzyme solution. The protein concentration in each enzyme solution was adjusted to a fixed amount using a protein quantification kit (manufactured by BioRad).

この酵素溶液(タンパク濃度:30 mg/ml)1 mlを50 mlの300 mMのトリス−硫酸緩衝液(pH 8.0)に加え、さらに1%(W/V)(=77.5 mM)となるように1,3−ジクロロ−2−プロパノールを添加し、20 ℃で1時間反応した。活性は、ガスクロマトグラフィーで1,3−ジクロロ−2−プロパノール及び生成エピクロルヒドリンの濃度を測定した。分析条件を以下に示す。   Add 1 ml of this enzyme solution (protein concentration: 30 mg / ml) to 50 ml of 300 mM Tris-sulfate buffer (pH 8.0), and add 1% (W / V) (= 77.5 mM). 1,3-Dichloro-2-propanol was added and reacted at 20 ° C. for 1 hour. The activity was measured by gas chromatography to determine the concentrations of 1,3-dichloro-2-propanol and produced epichlorohydrin. The analysis conditions are shown below.

試料調製方法 : 試料を等量の酢酸エチルに溶解
装置 : カラムオーブン 島津製作所社製 GC-17A
インテグレータ 島津製作所社製 C-R5A
カラム : ULBON HR−1701 信和化工株式会社製
キャリヤー : He 純度 99.995%以上
メイクアップガス : He 純度 99.995%以上
検出器ガス : 水素 純度 99.995%以上
カラム温度 : 50℃から10℃ずつ昇温して、250℃で5分保持
インジェクション温度: 250℃
デテクタ温度 : 250℃
線速度 : 35 cm/s
リテンションタイム : 1,3−ジクロロ−2−プロパノール 10min
エピクロルヒドリン 5min
Sample preparation method: Dissolve the sample in an equal amount of ethyl acetate Device: Column oven GC-17A manufactured by Shimadzu Corporation
Integrator C-R5A manufactured by Shimadzu Corporation
Column: ULBON HR-1701 manufactured by Shinwa Kako Co., Ltd. Carrier: He purity 99.995% or more Makeup gas: He purity 99.995% or more Detector gas: Hydrogen purity 99.995% or more Column temperature: 50 ° C. to 10 ° C. Increase the temperature gradually and hold at 250 ° C for 5 minutes Injection temperature: 250 ° C
Detector temperature: 250 ° C
Linear velocity: 35 cm / s
Retention time: 1,3-dichloro-2-propanol 10 min
Epichlorohydrin 5min

ハロヒドリンエポキシダーゼの活性測定を行った結果を表3に示す。

Figure 2008154552
The results of measuring the activity of halohydrin epoxidase are shown in Table 3.
Figure 2008154552

また、菌体破砕液上清を用いたSDS-PAGEの結果を図6に示す。菌体破砕液は1レーンあたり1μgタンパク質をロードした。表3の各菌体の左に記した数字は、図6のSDS-PAGEのレーンの番号を示す。分子量約32KDaと35KDaの位置のバンドが、ハロヒドリンエポキシダーゼを示す(図6矢印)。SDS-PAGEの結果から、改良型ベクターを使用したpSJH101、pSJH102、pSJH104及びpSJH105は酵素生産量が向上していることが示された。   Moreover, the result of SDS-PAGE using the microbial cell lysate supernatant is shown in FIG. The cell disruption solution was loaded with 1 μg protein per lane. The numbers on the left of each cell in Table 3 indicate the lane numbers of SDS-PAGE in FIG. Bands with molecular weights of about 32 KDa and 35 KDa indicate halohydrin epoxidase (arrow in FIG. 6). From the results of SDS-PAGE, it was shown that pSJH101, pSJH102, pSJH104 and pSJH105 using the improved vector had improved enzyme production.

以上のように、改良型ベクターを用いたpSJH101、104(以上pSJ042由来)、102、105(以上pSJ080由来)は、pSJH103、106(以上pSJ081由来)及び比較例のベクターを用いた場合より高いハロヒドリンエポキシダーゼ活性が認められた。
したがって、pSJ080とpSJ081に含まれるニトリラーゼ遺伝子プロモーターの違いを考慮すると、例えば、配列番号18で示される塩基配列又は配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するタンパク質をコードするDNAの全部又は一部を含む本発明のプロモーターは、ロドコッカス属細菌において機能し得ることが明らかとなった。そして、本発明のプロモーターを有するベクターは、ロドコッカス属細菌において、本プロモーターの制御下に組み込んだ遺伝子の発現に有用であることが示された。
As described above, pSJH101, 104 (from pSJ042), 102, and 105 (from pSJ080) using the improved vector are higher than those using pSJH103, 106 (from pSJ081) and the comparative vector. Hydrin epoxidase activity was observed.
Therefore, in consideration of the difference between the nitrilase gene promoters contained in pSJ080 and pSJ081, for example, a DNA comprising a base sequence represented by SEQ ID NO: 18 or a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 and stringent conditions It has been found that the promoter of the present invention, which hybridizes underneath and contains all or part of the DNA encoding a protein having promoter activity, can function in Rhodococcus bacteria. And it was shown that the vector which has a promoter of this invention is useful for the expression of the gene integrated under control of this promoter in Rhodococcus bacteria.

ベクターpSJ042、pSJ080、及びpSJ081の構築図である。FIG. 4 is a construction diagram of vectors pSJ042, pSJ080, and pSJ081. pSJ034の塩基配列の一部(配列番号21)とプライマーの位置を示す図である。It is a figure which shows a part (sequence number 21) of pSJ034 base sequence, and the position of a primer. 菌体破砕液上清を用いたSDS-PAGEの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of SDS-PAGE using the microbial cell lysate supernatant. ベクターpJHB047、pSJH104及びpSJH105の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of vector pJHB047, pSJH104, and pSJH105. ベクターpJHB057、pSJH101及びpSJH102の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of vector pJHB057, pSJH101, and pSJH102. 菌体破砕液上清を用いたSDS-PAGEの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of SDS-PAGE using the microbial cell lysate supernatant.

配列番号1:SK92-B1由来のニトリラーゼ遺伝子プロモーター領域
配列番号2:発現調節遺伝子1のアミノ酸配列
配列番号3:発現調節遺伝子1の塩基配列
配列番号4:発現調節遺伝子2のアミノ酸配列
配列番号5:発現調節遺伝子2の塩基配列
配列番号6:プライマー NLR-09
配列番号7:プライマー NR-14
配列番号8:プライマー NR-15
配列番号9:プライマー NR-16
配列番号10:PCR断片 約0.8 kb
配列番号11:PCR断片 約0.5 kb
配列番号12:PCR断片 約0.3 kb
配列番号13:プライマー DH-04
配列番号14:プライマー DH-07
配列番号15:プライマー DH-05
配列番号16:PCR断片 約0.7 Kb
配列番号17:PCR断片 約1.1 Kb
配列番号18:本発明のニトリラーゼ遺伝子プロモーター
配列番号19:ハロヒドリンエポキシダーゼのアミノ酸配列
配列番号20:ハロヒドリンエポキシダーゼの塩基配列
配列番号21:pSJ034の塩基配列の一部(図2)
SEQ ID NO: 1: Nitrilase gene promoter region derived from SK92-B1 SEQ ID NO: 2: Amino acid sequence of expression control gene 1 SEQ ID NO: 3: Base sequence of expression control gene 1 SEQ ID NO: 4: Amino acid sequence of expression control gene 2 SEQ ID NO: 5 Base sequence of expression control gene 2 SEQ ID NO: 6: Primer NLR-09
Sequence number 7: Primer NR-14
Sequence number 8: Primer NR-15
Sequence number 9: Primer NR-16
SEQ ID NO: 10: PCR fragment about 0.8 kb
SEQ ID NO: 11: PCR fragment about 0.5 kb
SEQ ID NO: 12: PCR fragment about 0.3 kb
Sequence number 13: Primer DH-04
Sequence number 14: Primer DH-07
Sequence number 15: Primer DH-05
SEQ ID NO: 16: PCR fragment about 0.7 Kb
SEQ ID NO: 17: PCR fragment about 1.1 Kb
SEQ ID NO: 18: Nitrilase gene promoter of the present invention SEQ ID NO: 19: Amino acid sequence of halohydrin epoxidase SEQ ID NO: 20: Base sequence of halohydrin epoxidase SEQ ID NO: 21: Part of the base sequence of pSJ034 (FIG. 2)

Claims (9)

以下の(a)又は(b)のDNAの全部又は一部を含有するニトリラーゼ遺伝子プロモーターを含む、ロドコッカス属細菌用の発現ベクター。
(a) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNA
(b) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNA
An expression vector for Rhodococcus bacteria, comprising a nitrilase gene promoter containing all or part of the following DNA (a) or (b):
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 18
(b) DNA having a promoter activity that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 under stringent conditions
以下の(a)又は(b)のDNAの全部又は一部を含有するニトリラーゼ遺伝子プロモーター、ニトリラーゼ発現調節遺伝子及びロドコッカス属細菌での複製に必要な遺伝子を含む、ロドコッカス属細菌用の発現ベクター。
(a) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNA
(b) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNA
An expression vector for Rhodococcus bacteria, comprising a nitrilase gene promoter containing all or part of the following DNA (a) or (b), a nitrilase expression regulatory gene, and a gene required for replication in Rhodococcus bacteria:
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 18
(b) DNA having a promoter activity that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 under stringent conditions
発現標的遺伝子をさらに含む、請求項1又は2に記載のベクター。   The vector according to claim 1 or 2, further comprising an expression target gene. 発現標的遺伝子が、プロモーターの制御下に発現するようにプロモーターの下流に連結されたものである、請求項3に記載のベクター。   The vector according to claim 3, wherein the expression target gene is linked downstream of the promoter so as to be expressed under the control of the promoter. 発現標的遺伝子がニトリルヒドラターゼ遺伝子である、請求項3又は4に記載のベクター。   The vector according to claim 3 or 4, wherein the expression target gene is a nitrile hydratase gene. 発現標的遺伝子がハロヒドリンエポキシダーゼ遺伝子である、請求項3又は4に記載のベクター。   The vector according to claim 3 or 4, wherein the expression target gene is a halohydrin epoxidase gene. 以下の地図で示されるpSJ042、pSJ080、pSJH101、pSJH102、pSJH104及びpSJH105からなる群から選択されるいずれかのベクターである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のベクター。
Figure 2008154552
The vector according to any one of claims 1 to 4, which is any vector selected from the group consisting of pSJ042, pSJ080, pSJH101, pSJH102, pSJH104 and pSJH105 shown in the following map.
Figure 2008154552
請求項1〜7のいずれか1項に記載のベクターにより形質転換されたロドコッカス属細菌。   A Rhodococcus bacterium transformed with the vector according to any one of claims 1 to 7. 以下の(a)又は(b)のDNAの全部又は一部を含有するプロモーター。
(i) 配列番号18で示される塩基配列からなるDNA
(ii) 配列番号18で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、プロモーター活性を有するDNA
A promoter containing all or part of the following DNA (a) or (b):
(i) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 18
(ii) DNA having a promoter activity that hybridizes with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 18 under stringent conditions
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