JP2008220317A - Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain - Google Patents

Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain Download PDF

Info

Publication number
JP2008220317A
JP2008220317A JP2007066037A JP2007066037A JP2008220317A JP 2008220317 A JP2008220317 A JP 2008220317A JP 2007066037 A JP2007066037 A JP 2007066037A JP 2007066037 A JP2007066037 A JP 2007066037A JP 2008220317 A JP2008220317 A JP 2008220317A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amino acid
protein
seq
pbp3
sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007066037A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatane Yamada
雅胤 山田
Atsushi Saito
淳 齋藤
Shinkichi Baba
信吉 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meiji Seika Kaisha Ltd
Original Assignee
Meiji Seika Kaisha Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meiji Seika Kaisha Ltd filed Critical Meiji Seika Kaisha Ltd
Priority to JP2007066037A priority Critical patent/JP2008220317A/en
Publication of JP2008220317A publication Critical patent/JP2008220317A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protein for penicillin-binding protein(PBP) 3-transpeptidase domain, usable in crystallization and in assaying compounds. <P>SOLUTION: The protein for Haemophilus influenzae and Escherichia coli PBP 3-transpeptidase domain is produced through identifying Haemophilus influenzae PBP 3-transpeptidase domain. A modified protein with a loop region in the above domain shortened is also produced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、結晶化および化合物の検定に利用するためのペニシリン結合タンパク質(PBP)3トランスペプチダーゼドメインに関する。 The present invention relates to penicillin binding protein (PBP) 3 transpeptidase domains for use in crystallization and compound assays.

ペニシリン結合タンパク質(PBP)は細菌における細胞壁を構成する構造ユニットであるムレインモノマーを基質として細胞壁ペプチドグリカンを組み立てる一連の酵素群であり、細菌のペプチドグリカンの重合および架橋反応に働く膜結合型のタンパク質である。インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)には数種類のPBPが確認されているが、耐性菌として増加傾向にあるβ−ラクタマーゼ非産生アンピシリン耐性(BLNAR)インフルエンザ菌においては、PBP3における変異がβ−ラクタム薬の感受性低下に大きく関与している(非特許文献1参照)。また、配列番号1に示されるRd株(ATCC51907)由来PBP3においては、アミノ酸残基番号377のメチオニン、385のセリン、389のロイシン、517のアルギニンおよび526のアスパラギンが各々イソロイシン、スレオニン、フェニルアラニン、ヒスチジンおよびリジンに置換された変異が薬剤耐性に重要であることが示唆されている(非特許文献2参照)。従って、PBP3の立体構造を結晶構造解析により解明することは、耐性のメカニズムを説明するだけでなく、耐性菌に有効な新薬を創出する上でも非常に重要である。 Penicillin-binding protein (PBP) is a series of enzymes that assemble cell wall peptidoglycan using murein monomer, which is a structural unit that constitutes the cell wall in bacteria, as a substrate. It is a membrane-bound protein that acts on the polymerization and crosslinking reaction of bacterial peptidoglycan. is there. Several types of PBP have been confirmed in Haemophilus influenzae, but in β-lactamase non-producing ampicillin resistant (BLNAR) Haemophilus, which tends to increase as resistant bacteria, mutations in PBP3 are sensitive to β-lactam drugs. It is greatly involved in the decrease (see Non-Patent Document 1). In addition, in the PBP3 derived from the Rd strain (ATCC 51907) shown in SEQ ID NO: 1, methionine at amino acid residue number 377, 385 serine, 389 leucine, 517 arginine and 526 asparagine are isoleucine, threonine, phenylalanine, histidine, respectively. It has been suggested that mutations substituted with lysine are important for drug resistance (see Non-Patent Document 2). Therefore, elucidation of the three-dimensional structure of PBP3 by crystal structure analysis is very important not only for explaining the mechanism of resistance but also for creating a new drug effective against resistant bacteria.

インフルエンザ菌由来PBP3は、細胞内ドメイン、膜貫通領域、N末端ドメインおよびトランスペプチダーゼドメインから構成される膜結合型タンパク質であり、細胞内ドメインおよび膜貫通領域を除去し、膜結合機能を喪失させたPBP3可溶性部分の調製方法が明らかになっているが、0.5M 塩化ナトリウムを含有した溶液で保存していることから、低塩濃度で安定に存在できるかは不明である(非特許文献3参照)。また、PBP3可溶性部分からさらにN末端ドメインを除去したトランスペプチダーゼドメインの調製方法は未だ明らかとなっていない。結晶化に関しては、N末端、C末端部位は具体的に言及がなかったものの、膜結合部位を除去したPBP3を発現、精製、結晶化した報告がある。その報告では結晶の写真を提示した上で、ある方向から結晶にX線を照射した場合には分解能3.5Å程度の回折点が得られたものの、X線を照射する向きによっては回折点の強度が弱かったために、新規な構造を決定するために必要な回折データを収集することは困難であったと口頭で発表していた(非特許文献4参照)。さらに、現時点において、膜結合型PBP3、PBP3可溶性部分およびPBP3トランスペプチダーゼドメインのいずれについても、結晶構造の報告はない。従って、結晶構造解析によりPBP3の立体構造を決定し、効率的な阻害剤の設計を可能とする高品質のPBP3結晶の創出が望まれている。 Haemophilus influenzae-derived PBP3 is a membrane-bound protein composed of an intracellular domain, a transmembrane region, an N-terminal domain, and a transpeptidase domain. The intracellular domain and the transmembrane region were removed, and the membrane-bound function was lost. Although the preparation method of PBP3 soluble part is clarified, since it is stored in a solution containing 0.5 M sodium chloride, it is unclear whether it can exist stably at a low salt concentration (see Non-Patent Document 3). ). In addition, a method for preparing a transpeptidase domain in which the N-terminal domain is further removed from the PBP3 soluble part has not yet been clarified. Regarding crystallization, although N-terminal and C-terminal sites were not specifically mentioned, there was a report that expressed, purified and crystallized PBP3 from which the membrane binding site was removed. In that report, a crystal photograph was presented, and when a crystal was irradiated with X-rays from a certain direction, a diffraction point with a resolution of about 3.5 mm was obtained, but depending on the direction of X-ray irradiation, It was orally announced that it was difficult to collect diffraction data necessary to determine a new structure because of its weak intensity (see Non-Patent Document 4). Furthermore, at present, no crystal structure has been reported for any of the membrane-bound PBP3, the PBP3 soluble portion and the PBP3 transpeptidase domain. Therefore, it is desired to create a high-quality PBP3 crystal that determines the three-dimensional structure of PBP3 by crystal structure analysis and enables efficient inhibitor design.

一般にタンパク質のN末端、C末端やループ領域は構造が揺らいでいる場合があり、その際には複数のコンフォメーションを取り得ることから、タンパク質の揺らいでいる領域の除去やドメインの切り出しは均一のコンフォメーションから構成される高分解能のX線回折能を有する結晶を作製するために有効な手段である(非特許文献5参照)。その一つの方法としてタンパク質分解酵素による限定分解を利用してドメインを推定する方法が知られている。一般に、タンパク質分解酵素は基質特異性に応じてタンパク質の特定の部分を切断するが、ドメイン構造をとっていないループ部分は切断されやすい傾向にある。そのため、タンパク質分解酵素で消化したタンパク質の断片を同定することによりドメインを推定することが可能となる(非特許文献6参照)。しかしながら、推定した領域が揺らぎの少ない結晶化に最適なドメインであるかは断定できず、推定した領域の前後の長さからなる種々のタンパク質について、実際にタンパク質を製造し、性状を確認する必要がある。インフルエンザ菌PBP3においては、タンパク質分解酵素による限定分解の報告は知られておらず、結晶化に適したトランスペプチダーゼドメインの領域は未だ明らかでない。結晶化に適したPBP3トランスペプチダーゼドメインを新規に見出すことができれば、高品質の結晶を作製し、PBP3の立体構造を解明することに多いに貢献できると考えられる。 In general, the N-terminal, C-terminal, and loop regions of proteins may fluctuate in structure, and in that case, multiple conformations can be taken. This is an effective means for producing a crystal having high-resolution X-ray diffraction ability composed of conformation (see Non-Patent Document 5). As one of the methods, there is known a method for estimating a domain using limited degradation by a proteolytic enzyme. In general, a proteolytic enzyme cleaves a specific part of a protein according to substrate specificity, but a loop part not having a domain structure tends to be cleaved. Therefore, it is possible to estimate the domain by identifying a protein fragment digested with a proteolytic enzyme (see Non-Patent Document 6). However, it cannot be determined whether the estimated region is the optimal domain for crystallization with little fluctuation, and it is necessary to actually manufacture proteins and confirm their properties for various proteins with lengths before and after the estimated region. There is. In Haemophilus influenzae PBP3, reports of limited degradation by proteolytic enzymes are not known, and the region of the transpeptidase domain suitable for crystallization is not yet clear. If a new PBP3 transpeptidase domain suitable for crystallization can be found, it is thought that it can contribute greatly to the production of high-quality crystals and elucidation of the three-dimensional structure of PBP3.

さらに、タンパク質のN末端およびC末端以外の内部の領域に存在するループ部分に関しても、構造が揺らいでいるため、結晶化に好ましくない場合がある。例えば、SWISSPROT Accession番号P14677に登録されているアミノ酸配列を有する肺炎連鎖球菌R6株由来PBP2xでは、アミノ酸残基番号74〜93、184〜199、218〜229および257〜750に対応する各ポリペプチドを1から3アミノ酸残基のリンカーでつないで発現させたmini−PBP2xについて結晶化の報告がある(特許文献1参照)。しかしながら、インフルエンザ菌PBP3のトランスペプチダーゼドメインにおいて、構造の揺らいでいるループ部分がどの領域であるのか報告はない。従って、インフルエンザ菌PBP3において、結晶化の改善を目的としたループ部分の短縮化の方法については明らかでない。 Further, the structure of the loop portion existing in the internal region other than the N-terminal and C-terminal of the protein may be unfavorable for crystallization because the structure fluctuates. For example, in PBP2x derived from Streptococcus pneumoniae R6 strain having the amino acid sequence registered in SWISSPROT Accession No. P14677, each polypeptide corresponding to amino acid residues Nos. 74 to 93, 184 to 199, 218 to 229, and 257 to 750 is used. There is a report of crystallization of mini-PBP2x expressed by connecting with a linker of 1 to 3 amino acid residues (see Patent Document 1). However, in the transpeptidase domain of Haemophilus influenzae PBP3, there is no report as to which region is the loop portion where the structure is fluctuating. Therefore, in H. influenzae PBP3, the method for shortening the loop portion for the purpose of improving crystallization is not clear.

また、大腸菌(Escherichia coli)PBP3は、インフルエンザ菌由来PBP3との相同性が約80%と高く、立体構造の類似性が推測される。このため、大腸菌由来PBP3の立体構造の解明は、大腸菌に抗菌活性を示す阻害剤の設計のみならず、インフルエンザ菌に抗菌活性を示す阻害剤の設計に有用である。大腸菌PBP3は配列番号25のアミノ酸番号37および57のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号577のアミノ酸で終わる配列からなる可溶性部分について発現、精製の報告がある(非特許文献7参照)。また、結晶化に関しては、N末端、C末端部位は具体的に記載はないが、PBP3結晶の回折測定の報告がある。その報告では分解能6−7Å程度の回折点しか得られておらず、結晶構造の決定には至っていない(非特許文献8参照)。従って、大腸菌PBP3においてもインフルエンザ菌PBP3の場合と同様に、高品質の結晶の作製に適したトランスペプチダーゼドメインの領域は未だ明らかでなく、結晶化に適したPBP3トランスペプチダーゼドメインを新規に見出すことができれば、高品質の結晶を作製し、PBP3の立体構造を解明することに多いに貢献できると考えられる。
WO2004/007541 Antimicrob.Agents Chemother. 45(6)1693−1699(2001) Antimicrob.Agents Chemother. 49(7)2834−2839(2005) Antimicrob.Agents Chemother. 48(5)1630−1639(2004) 朴 三用、「ペニシリン結合タンパク質の構造による新抗生物質の開発」、2006年12月13日、横浜市立大学第3回産学連携フォーラム「横浜市立大学・蛋白質構造解析コンソーシアム合同シンポジウム―タンパク質研究から創薬へ―」予稿集 BIOベンチャー 3(5)、36−39(2003) METHODS IN ENZYMOLOGY.368、77−84(2003) Biochem.J. 298、189−195(1994) CHARLIER Paulette、外2名、“Structure of Penicillin−Binding Protein 3 from Escherichia coli.”、[online]、1999年8月30日、ESRF、[2007年2月9日検索]、インターネット<http://www.esrf.eu/smis/reports/gen/ls_1286_a.pdf>
In addition, Escherichia coli PBP3 has a high homology with PBP3 derived from Haemophilus influenzae, about 80%, and is assumed to be similar in three-dimensional structure. Therefore, elucidation of the three-dimensional structure of E. coli-derived PBP3 is useful not only for designing an inhibitor exhibiting antibacterial activity against E. coli but also for designing an inhibitor exhibiting antibacterial activity against Haemophilus influenzae. E. coli PBP3 has a report on expression and purification of a soluble part consisting of a sequence starting from any one of amino acids 37 and 57 of SEQ ID NO: 25 and ending with amino acid of amino acid 577 (see Non-Patent Document 7). Regarding crystallization, the N-terminal and C-terminal sites are not specifically described, but there are reports of diffraction measurement of PBP3 crystals. In that report, only diffraction points with a resolution of about 6-7 mm have been obtained, and the crystal structure has not been determined (see Non-Patent Document 8). Accordingly, in E. coli PBP3, as in the case of Haemophilus influenzae PBP3, the region of the transpeptidase domain suitable for the production of high-quality crystals has not yet been clarified, and a new PBP3 transpeptidase domain suitable for crystallization can be found. If possible, it may be possible to make a high-quality crystal and contribute much to the elucidation of the three-dimensional structure of PBP3.
WO2004 / 007541 Antimicrob. Agents Chemother. 45 (6) 1693-1699 (2001) Antimicrob. Agents Chemother. 49 (7) 2834-2839 (2005) Antimicrob. Agents Chemother. 48 (5) 1630-1639 (2004) Park San-yo, “Development of New Antibiotics Based on the Structure of Penicillin-Binding Protein”, December 13, 2006, Yokohama City University 3rd Industry-Academia Collaboration Forum “Yokohama City University-Protein Structural Analysis Consortium Joint Symposium-Created from Protein Research To Drugs "Proceedings BIO Venture 3 (5), 36-39 (2003) METHODS IN ENZYMOLOGY. 368, 77-84 (2003) Biochem. J. et al. 298, 189-195 (1994) CHARLIER Paulette, 2 others, “Structure of Penicillin-Binding Protein 3 from Escherichia coli.” [Online], August 30, 1999, ESRF, [February 9, 2007 search], Internet </ http www. esrf. eu / smis / reports / gen / ls_1286_a. pdf>

これまでインフルエンザ菌および大腸菌PBP3の結晶構造は報告されていない。そのため、創薬において重要であるPBP3の立体構造情報が存在せず効率的な阻害剤の設計が困難である。また、結晶化に適したPBP3トランスペプチダーゼドメインの製造方法は不明である。 Until now, the crystal structures of H. influenzae and E. coli PBP3 have not been reported. Therefore, there is no 3D structure information of PBP3 which is important in drug discovery, and it is difficult to design an efficient inhibitor. In addition, a method for producing a PBP3 transpeptidase domain suitable for crystallization is unknown.

本発明は、PBP3可溶性部分をタンパク質分解酵素で消化することにより、トランスペプチダーゼドメイン領域を類推した後、種々の候補タンパク質に関して検証し、結晶化に適したトランスペプチダーゼドメインを製造することで上記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by digesting a PBP3 soluble portion with a proteolytic enzyme, estimating a transpeptidase domain region, verifying various candidate proteins, and producing a transpeptidase domain suitable for crystallization. Resolve.

本発明者らは、タンパク質分解酵素での消化による安定性が向上し、また低塩濃度下でも可溶性であるPBP3トランスペプチダーゼドメインの製造に成功した。また、ドメイン中に存在するループ領域を短縮化することで、コンフォメーションの揺らぎが減少したと考えられる改変タンパク質の製造にも成功した。これらのタンパク質は結晶化に用いることが可能である。 The present inventors have succeeded in producing a PBP3 transpeptidase domain that has improved stability by digestion with a proteolytic enzyme and is soluble even at a low salt concentration. In addition, by shortening the loop region present in the domain, we succeeded in producing a modified protein that is thought to have reduced conformational fluctuations. These proteins can be used for crystallization.

すなわち、本発明は以下の発明を含有する。
(1)下記からなる群より選択される、トランスペプチダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号1のアミノ酸番号225〜262のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)ペニシリン結合タンパク質(PBP)3のトランスペプチダーゼドメインからなるタンパク質。
(b)配列番号1において少なくとも85%の相同性を有するアミノ酸配列のアミノ酸番号225〜262に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる相同タンパク質。
(c)配列番号1において1個もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列のアミノ酸番号225〜262に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる改変タンパク質。
(2)配列番号1においてアミノ酸番号301〜308に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号315〜322に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わるポリペプチドを3〜5残基の任意のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とする、(1)記載のタンパク質。
(3)配列番号1においてアミノ酸番号306〜317に相当する配列からなるポリペプチドを3〜5残基の任意のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とする、(1)記載のタンパク質。
(4)配列番号1においてアミノ酸番号306〜317に相当する配列からなるポリペプチドをグリシン、スレオニン、グリシン、グリシンである4残基のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とする、(1)記載のタンパク質。
(5)配列番号1においてアミノ酸番号235、242、249、252のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号576、581、586、593、597のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる、(1)〜(4)のいずれか一項に記載のタンパク質。
(6)配列番号2〜24からなる群より選択される配列からなる、(1)〜(5)のいずれか一項に記載のタンパク質。
(7)下記からなる群より選択される、トランスペプチダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号25のアミノ酸番号205〜242のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる、大腸菌(Escherichia coli)ペニシリン結合タンパク質(PBP)3のトランスペプチダーゼドメインからなるタンパク質。
(b)配列番号25において少なくとも85%の相同性を有するアミノ酸配列のアミノ酸番号205〜242に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる相同タンパク質。
(c)配列番号25において1個もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列のアミノ酸番号205〜242に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる改変タンパク質。
(8)配列番号25においてアミノ酸番号215、232のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で始まり、アミノ酸番号569のアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列からなる、(7)記載のタンパク質。
(9)配列番号26および27からなる群より選択される配列からなる、(7)または(8)のいずれか一項に記載のタンパク質。
(10)(1)〜(9)のいずれか一項に記載のタンパク質中の少なくとも1つのメチオニン残基がセレノメチオニンに置換されているタンパク質。
(11)(1)〜(10)のいずれか一項に記載のタンパク質中の少なくとも1つのリジン残基が還元ジメチル化されているタンパク質。
(12)(1)〜(10)のいずれか一項に記載のタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
(13)(12)記載のポリヌクレオチドを含有する組換えベクター。
(14)(13)記載の組換えベクターにより形質転換された宿主細胞。
(15)(14)記載の宿主細胞を培養する工程、および該培養によって得られる宿主細胞もしくはその培養物から(1)〜(11)のいずれか一項に記載のタンパク質を採取する工程を含むタンパク質の製造方法。
(16)インフルエンザ菌または大腸菌PBP3に結合する化合物の検定方法において、(1)〜(11)のいずれか一項に記載のタンパク質を化合物と接触させ、ついで上記化合物がPBP3に結合するかどうかを検出することからなる方法。
(17)インフルエンザ菌または大腸菌PBP3のトランスペプチダーゼドメインの結晶を製造する方法であって、(1)〜(11)のいずれか一項に記載のタンパク質を製造する工程と、製造したタンパク質と結晶化剤とを接触させ、インフルエンザ菌または大腸菌PBP3のトランスペプチダーゼドメインの結晶を析出させる工程とを少なくとも含んでなる、方法。
(18)配列番号28〜31のいずれか一つの配列を有することを特徴とするプライマー。
(19)インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインのタンパク質に存在する揺らぎの大きいループ構造を短縮化した改変タンパク質を製造する方法であって、(18)記載のプライマーを遺伝子増幅反応法に利用する工程を含む、(2)〜(4)のいずれか一項に記載のタンパク質を製造する方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) a protein having transpeptidase activity selected from the group consisting of:
(A) Haemophilus influenzae penicillin binding protein (PBP) comprising a sequence beginning with any one of amino acids 225 to 262 of SEQ ID NO: 1 and ending with any one of amino acids 566 to 607 A protein consisting of three transpeptidase domains.
(B) any one of the amino acid numbers corresponding to amino acid numbers 566 to 607 starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 225 to 262 of the amino acid sequence having at least 85% homology in SEQ ID NO: 1 A homologous protein consisting of a sequence ending with one amino acid.
(C) starting from any one of the amino acid numbers corresponding to amino acid numbers 225 to 262 of the amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added or inserted in SEQ ID NO: 1, and amino acid number 566 A modified protein consisting of a sequence ending with any one of the amino acid numbers corresponding to 607.
(2) 3 to 5 polypeptides starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 301 to 308 in SEQ ID NO: 1 and ending with any one amino acid corresponding to amino acid numbers 315 to 322 The protein according to (1), wherein the protein is substituted with a polypeptide consisting of any amino acid as a residue.
(3) The polypeptide according to (1), wherein the polypeptide consisting of the sequence corresponding to amino acid numbers 306 to 317 in SEQ ID NO: 1 is substituted with a polypeptide consisting of any amino acid having 3 to 5 residues. protein.
(4) The polypeptide consisting of the sequence corresponding to amino acid numbers 306 to 317 in SEQ ID NO: 1 is substituted with a polypeptide consisting of 4-residue amino acids which are glycine, threonine, glycine and glycine, (1) The protein according to the description.
(5) Starting from any one amino acid of amino acid numbers 235, 242, 249, 252 or the amino acid corresponding thereto in SEQ ID NO: 1, and any one amino acid of amino acid numbers 576, 581, 586, 593, 597 or equivalent thereof The protein according to any one of (1) to (4), which ends with an amino acid.
(6) The protein according to any one of (1) to (5), comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2 to 24.
(7) a protein having transpeptidase activity selected from the group consisting of:
(A) Escherichia coli penicillin binding protein (PBP) 3 consisting of a sequence starting from any one amino acid of amino acid numbers 205 to 242 of SEQ ID NO: 25 and ending with any one amino acid of amino acid numbers 559 to 579 A protein consisting of the transpeptidase domain.
(B) any one of the amino acid numbers corresponding to amino acid numbers 559 to 579, starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 205 to 242 of the amino acid sequence having at least 85% homology in SEQ ID NO: 25 A homologous protein consisting of a sequence ending with one amino acid.
(C) starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 205 to 242 of the amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added or inserted in SEQ ID NO: 25; A modified protein consisting of a sequence ending with any one of the amino acid numbers corresponding to 579.
(8) The protein according to (7), comprising a sequence that starts with any one amino acid of amino acid numbers 215 and 232 in SEQ ID NO: 25 or an amino acid corresponding thereto, and ends with the amino acid of amino acid number 569 or an amino acid corresponding thereto.
(9) The protein according to any one of (7) and (8), comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 26 and 27.
(10) A protein in which at least one methionine residue in the protein according to any one of (1) to (9) is substituted with selenomethionine.
(11) A protein in which at least one lysine residue in the protein according to any one of (1) to (10) is reductively dimethylated.
(12) A polynucleotide encoding the protein according to any one of (1) to (10).
(13) A recombinant vector containing the polynucleotide according to (12).
(14) A host cell transformed with the recombinant vector according to (13).
(15) a step of culturing the host cell according to (14), and a step of collecting the protein according to any one of (1) to (11) from the host cell obtained by the culture or a culture thereof. A method for producing a protein.
(16) In the method for assaying a compound that binds to Haemophilus influenzae or E. coli PBP3, the protein according to any one of (1) to (11) is contacted with the compound, and then whether or not the compound binds to PBP3 is determined. A method that consists of detecting.
(17) A method for producing a crystal of a transpeptidase domain of Haemophilus influenzae or Escherichia coli PBP3, the step of producing the protein according to any one of (1) to (11), and the produced protein and crystallization And a step of contacting with an agent to precipitate crystals of the transpeptidase domain of H. influenzae or E. coli PBP3.
(18) A primer having any one of SEQ ID NOs: 28 to 31.
(19) A method for producing a modified protein obtained by shortening a large fluctuation loop structure present in a protein of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain, comprising a step of using the primer according to (18) in a gene amplification reaction method A method for producing the protein according to any one of (2) to (4).

本発明のPBP3トランスペプチダーゼドメインは膜結合領域のみを除去した可溶性部分と比較するとコンフォメーションの揺らいでいる領域が減少しているため、良質の結晶の製造に適している。本発明は、PBP3を阻害する化合物の効率的な設計等に役立つ結晶構造情報取得に活用できるため、創薬において極めて有用である。 The PBP3 transpeptidase domain of the present invention is suitable for the production of high-quality crystals because the region where the conformation is fluctuating is reduced as compared with the soluble portion from which only the membrane-bound region is removed. The present invention is extremely useful in drug discovery because it can be used to obtain crystal structure information useful for efficient design of compounds that inhibit PBP3.

以下、本発明を詳細に説明する。
<<PBP3可溶性部分およびトランスペプチダーゼドメイン>>
本発明のPBP3トランスペプチダーゼを構成するタンパク質は、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)または大腸菌(Escherichia coli)由来のタンパク質である。また、本発明において、「トランスペプチダーゼ」とは、細菌細胞壁の一つの成分であるペプチドグリカンの生合成の最終段階に関与し、ペプチドグリカン連鎖を構成しているN−アセチルムラミン酸から伸びるポリペプチド鎖の架橋を触媒する酵素を意味する。さらに、「トランスペプチダーゼドメイン」とは、上記ポリペプチド鎖を架橋する能力を有し、β−ラクタム薬との結合が可能であるタンパク質の構造単位である。本発明における「相同タンパク質」とは、配列番号1または25に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質と少なくとも85%、好ましくは90%、より好ましくは95%、さらに好ましくは98%の相同性を有するアミノ酸配列を含んでおり、かつトランスペプチダーゼ活性を有するタンパク質である。ここで示した相同性の数値は、当業者に公知の相同性検索プログラムであるFASTA(Science,227,1435−1441(1985);Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85,2444−2448(1988);http://www.ddbj.nig.ac.jp/search/fasta−j.html)においてデフォルト(初期設定)のパラメータを用いて算出される数値を示す。本発明における「改変タンパク質」とは、配列番号1または25で示されるアミノ酸配列において、1個もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を含んでおり、かつトランスペプチダーゼ活性を有するタンパク質である。ここで、「置換、欠失、付加もしくは挿入」などの改変に係るアミノ酸の数は、好ましくは1〜40個、より好ましくは1〜20個、さらに好ましくは1〜12個である。改変タンパク質の具体例としては、配列番号14〜21からなる群より選択される点変異体タンパク質および配列番号22〜24からなる群より選択される、後述する実施例7および8に記載のループ領域を短縮化した改変タンパク質が挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<< PBP3 soluble part and transpeptidase domain >>
The protein constituting the PBP3 transpeptidase of the present invention is a protein derived from Haemophilus influenzae or Escherichia coli. In the present invention, the term “transpeptidase” refers to a polypeptide chain that extends from N-acetylmuramic acid, which is involved in the final stage of biosynthesis of peptidoglycan, which is one component of the bacterial cell wall, and constitutes the peptidoglycan chain. An enzyme that catalyzes the crosslinking of Furthermore, the “transpeptidase domain” is a structural unit of a protein having the ability to crosslink the polypeptide chain and capable of binding to a β-lactam drug. The “homologous protein” in the present invention is an amino acid having at least 85%, preferably 90%, more preferably 95%, and still more preferably 98% homology with a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 25. A protein containing a sequence and having transpeptidase activity. The homology values shown here are FASTA (Science, 227, 1434-1441 (1985); Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 2444-2448 (homology search program known to those skilled in the art). 1988); http://www.ddbj.nig.ac.jp/search/fasta-j.html), and numerical values calculated using default (initial setting) parameters. The “modified protein” in the present invention includes an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 25, and transpeptidase It is a protein having activity. Here, the number of amino acids related to the modification such as “substitution, deletion, addition or insertion” is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 20, and still more preferably 1 to 12. Specific examples of the modified protein include a point mutant protein selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 14 to 21 and a loop region described in Examples 7 and 8 described later, selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 22-24. The modified protein which shortened is mentioned.

PBP3は、細胞内ドメイン、膜貫通領域、N末端ドメインおよびトランスペプチダーゼドメインから構成される膜結合型タンパク質である。PBP3可溶性部分とは、細胞内ドメインおよび膜貫通領域を除去し、膜結合機能を喪失させたPBP3である。PBP3可溶性部分は由来となる株およびN末端およびC末端が異なる種々のものが存在可能であるが、インフルエンザ菌においては、好ましくは、配列番号1に示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基番号67から610に相当するアミノ酸で構成され、大腸菌においては好ましくは、配列番号25に示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基番号37または57に相当するアミノ酸から始まり610に相当するアミノ酸で終わるタンパク質で構成される。PBP3トランスペプチダーゼドメインは、PBP3可溶性部分からさらにN末端ドメインを除去したものであり、除去する領域の違いにより種々のものが存在可能である。トランスペプチダーゼドメインの推定方法としては精製したPBP3可溶性部分を種々の濃度のタンパク質分解酵素存在下で限定分解した試料の質量分析および生じた各断片のN末端アミノ酸配列分析により候補部位を決定することができる。しかしながら、推定した領域が揺らぎの少ない結晶化に最適のドメインであるか断定はできず、推定した領域の前後の長さからなる種々のタンパク質について、実際にタンパク質を製造し、溶解性等の性状を確認する必要がある。 PBP3 is a membrane-bound protein composed of an intracellular domain, a transmembrane region, an N-terminal domain, and a transpeptidase domain. The PBP3 soluble part is PBP3 in which the intracellular domain and the transmembrane region are removed and the membrane-bound function is lost. The PBP3 soluble part can be derived from various strains with different origins and N-terminal and C-terminals. However, in H. influenzae, amino acid residues 67 to 610 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are preferred. In E. coli, it is preferably composed of a protein starting with an amino acid corresponding to amino acid residue 37 or 57 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25 and ending with an amino acid corresponding to 610. The PBP3 transpeptidase domain is obtained by further removing the N-terminal domain from the soluble portion of PBP3, and various types can exist depending on the region to be removed. As a method for estimating the transpeptidase domain, a candidate site can be determined by mass analysis of a sample obtained by restricting a purified PBP3 soluble portion in the presence of various concentrations of proteolytic enzymes and N-terminal amino acid sequence analysis of each resulting fragment. it can. However, it cannot be determined whether the estimated region is the optimal domain for crystallization with little fluctuation, and various proteins consisting of the lengths before and after the estimated region are actually manufactured and properties such as solubility. It is necessary to confirm.

インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインとしては、配列番号1においてアミノ酸番号225〜262のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列からなるタンパク質が好ましい。また、より好ましくは配列番号1においてアミノ酸番号235、242、249、252のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号576、581、586、593、597のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列からなるタンパク質が好ましい。具体例としては、例えば配列番号2〜24からなる群より選択されるアミノ酸配列からなるタンパク質が挙げられる。 The H. influenzae PBP3 transpeptidase domain starts with any one amino acid of amino acid numbers 225 to 262 or its corresponding amino acid in SEQ ID NO: 1 and ends with any one amino acid of amino acid numbers 566 to 607 or its corresponding amino acid A protein consisting of a sequence is preferred. More preferably, it begins with any one amino acid of amino acid numbers 235, 242, 249, 252 or the amino acid corresponding thereto in SEQ ID NO: 1, and any one amino acid of amino acid numbers 576, 581, 586, 593, 597, or A protein consisting of a sequence ending with the corresponding amino acid is preferred. Specific examples include a protein comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2 to 24, for example.

大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインとしては、配列番号25においてアミノ酸番号205〜242のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列からなるタンパク質が好ましい。また、より好ましくは配列番号25においてアミノ酸番号215、232のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号569のアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列からなるタンパク質が好ましい。具体例としては、例えば配列番号26〜27からなる群より選択されるアミノ酸配列からなるタンパク質が挙げられる。 The E. coli PBP3 transpeptidase domain starts with any one amino acid of amino acid numbers 205 to 242 or an amino acid corresponding thereto in SEQ ID NO: 25 and ends with any one amino acid of amino acid numbers 559 to 579 or an amino acid corresponding thereto. A protein consisting of More preferably, a protein comprising a sequence starting from any one amino acid of amino acid numbers 215 and 232 in SEQ ID NO: 25 or an amino acid corresponding thereto and ending with the amino acid of amino acid number 569 or an amino acid corresponding thereto is preferable. Specific examples include proteins comprising amino acid sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 26 to 27, for example.

<<インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインに存在するループ構造の短縮化>>
一般に、一つのドメインから構成されるタンパク質の内部の領域に存在するループ部分に関しても、構造が揺らいでいるため、結晶化に好ましくない場合がある。本発明者らは、インフルエンザ菌PBP3のトランスペプチダーゼドメイン内にタンパク質分解酵素に切断されやすい領域、すなわちコンフォメーションが揺らいでいると推測されるループ領域があることを見出した。具体的には、タンパク質分解酵素であるトリプシンを用いて限定分解を試みた際に、配列番号1におけるアミノ酸番号306、310、315、317の各アミノ酸の直後で切断されることを見出し、この部分を短縮化した改変タンパク質を製造した。この改変タンパク質は配列番号1においてアミノ酸番号301〜308に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸残基番号315〜322に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わるポリペプチドを3〜5残基の任意のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とするインフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの改変タンパク質である。より好ましくは、配列番号1においてアミノ酸番号306〜317に相当する配列からなるポリペプチドを3〜5残基の任意のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とするインフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの改変タンパク質であり、さらに好ましくは配列番号1においてアミノ酸番号306〜317に相当する配列からなるポリペプチドをグリシン、スレオニン、グリシン、グリシンである4残基のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とするインフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの改変タンパク質である。具体例としては、例えば配列番号22〜24からなる群より選択されるアミノ酸配列からなるタンパク質が挙げられる。
<< Shortened loop structure in the H. influenzae PBP3 transpeptidase domain >>
In general, the structure of a loop portion existing in a region composed of a single domain is also unfavorable for crystallization because the structure fluctuates. The present inventors have found that there is a region within the transpeptidase domain of Haemophilus influenzae PBP3 that is likely to be cleaved by proteolytic enzymes, that is, a loop region in which the conformation is presumed to fluctuate. Specifically, when limited digestion was attempted using trypsin, which is a proteolytic enzyme, it was found that cleaved immediately after each amino acid of amino acid numbers 306, 310, 315, and 317 in SEQ ID NO: 1, and this part A modified protein with a reduced length was produced. This modified protein is a polypeptide that begins with any one amino acid corresponding to amino acid numbers 301 to 308 in SEQ ID NO: 1 and ends with any one amino acid corresponding to amino acid numbers 315 to 322. It is a modified protein of the Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain, which is substituted with a polypeptide consisting of any amino acid having 3 to 5 residues. More preferably, the Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase, wherein the polypeptide consisting of the sequence corresponding to amino acid numbers 306 to 317 in SEQ ID NO: 1 is substituted with a polypeptide consisting of any amino acid having 3 to 5 residues. A domain-modified protein, more preferably a polypeptide consisting of a sequence corresponding to amino acids 306 to 317 in SEQ ID NO: 1 is replaced with a polypeptide consisting of 4 residues of amino acids such as glycine, threonine, glycine and glycine. It is a modified protein of the Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain. Specific examples include proteins comprising amino acid sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 22 to 24, for example.

また、本発明においては、上述の改変タンパク質の発現系を構築するためのプライマーが開示される。配列番号34〜37、43からなる群より選択されるプライマーに代表されるトランスペプチダーゼドメインのN末端部分に対応するプライマーと配列番号28記載のプライマーを遺伝子増幅反応法に利用することで、配列番号1においてアミノ酸番号225〜262のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号305のアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列をコードするDNAの末端にグリシン、スレオニンをコードする制限酵素Kpn I 認識配列を付加した断片を増幅できる。また、配列番号38〜42、44からなる群より選択されるプライマーに代表されるトランスペプチダーゼドメインのC末端部分に対応するプライマーと配列番号29〜31からなる群より選択されるプライマーを遺伝子増幅反応法に利用することで、配列番号1においてアミノ酸番号318のアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列をコードするDNAの末端にグリシン、スレオニンをコードする制限酵素Kpn I 認識配列および1〜3アミノ酸残基のグリシンからなるリンカーをコードするDNA配列を付加した断片を増幅できる。上記の二つのDNA断片を結合させ、後述する発現ベクターに導入することで、ループ構造を短縮化したインフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの製造に必要な組換えベクターを作製できる。 In the present invention, a primer for constructing the above-described modified protein expression system is disclosed. By using the primer corresponding to the N-terminal part of the transpeptidase domain represented by the primer selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 34 to 37 and 43 and the primer described in SEQ ID NO: 28 in the gene amplification reaction method, A restriction enzyme Kpn encoding glycine or threonine at the end of DNA encoding a sequence starting from any one amino acid of amino acid numbers 225 to 262 or the amino acid corresponding thereto and ending with the amino acid of amino acid number 305 or the amino acid corresponding thereto in 1 I Can amplify fragments with added recognition sequences. Further, a gene corresponding to a primer corresponding to the C-terminal portion of a transpeptidase domain represented by a primer selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 38 to 42 and 44 and a primer selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 29 to 31 By using the method, at the end of DNA encoding a sequence starting from the amino acid of amino acid number 318 or its corresponding amino acid in SEQ ID NO: 1 and ending with any one amino acid of amino acid numbers 566 to 607 or its corresponding amino acid A fragment to which a restriction enzyme Kpn I recognition sequence encoding glycine and threonine and a DNA sequence encoding a linker consisting of glycine having 1 to 3 amino acid residues can be amplified. By combining the above two DNA fragments and introducing them into an expression vector, which will be described later, a recombinant vector necessary for the production of the Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain with a shortened loop structure can be produced.

<<PBP3トランスペプチダーゼドメインをコードするポリヌクレオチド>>
本発明によれば、インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン、その相同タンパク質および改変タンパク質をコードするポリヌクレオチドが提供される。タンパク質のアミノ酸配列が与えられれば、それをコードする塩基配列は容易に定まり、よって、本発明のタンパク質をコードする種々の塩基配列を選択することができる。なお、本明細書において、用語「ポリヌクレオチド」には、DNAおよびRNAの両方が含まれ、DNAが好ましい。
<< Polynucleotide Encoding PBP3 Transpeptidase Domain >>
According to the present invention, polynucleotides encoding H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains, homologous proteins and modified proteins thereof are provided. Given the amino acid sequence of a protein, the base sequence encoding it can be easily determined, and therefore various base sequences encoding the protein of the present invention can be selected. In the present specification, the term “polynucleotide” includes both DNA and RNA, and DNA is preferred.

<<PBP3可溶性部分およびトランスペプチダーゼドメインの発現>>
PBP3可溶性部分およびトランスペプチダーゼドメインは、それをコードするDNA断片を、宿主細胞内で複製可能かつ同遺伝子が発現可能な状態で含むDNA分子、特にDNA発現ベクターの形態とし、それによって宿主細胞の形質転換を行い、その形質転換体を培養することによって得られる。このDNA分子は、ベクター分子にPBP3可溶性部分またはトランスペプチダーゼドメインをコードするDNA断片を組み込むことによって得ることができる。本発明の好ましい態様によれば、このベクターはプラスミドである。本発明において利用されるベクターは、使用する宿主細胞の種類を勘案して、ウィルス、プラスミド、コスミドベクターなどから適宜選択することができる。例えば宿主細胞が大腸菌の場合はpUC、pBR系のプラスミド、枯草菌の場合はpUB系のプラスミド、酵母の場合はYEp、YRp、YCp系のプラスミドベクターが挙げられる。宿主細胞としては、宿主−ベクター系が確立されているものであれば利用可能であり、好ましくは大腸菌が挙げられる。宿主細胞の形質転換により得られた形質転換体は、適当な条件で培養し、得られた形質転換体の細胞抽出液を慣用の方法に従い回収することができる。ここで、PBP3可溶性部分またはトランスペプチダーゼドメインに付加的ポリペプチド、例えばグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)またはヒスチジン残基に富むポリペプチド(His−tag)を融合タンパク質として発現することも慣用の技術により可能である。
<< Expression of PBP3 soluble part and transpeptidase domain >>
The PBP3 soluble portion and the transpeptidase domain are in the form of a DNA molecule, particularly a DNA expression vector, containing the DNA fragment that encodes it in a state in which it can be replicated and expressed in the host cell. It is obtained by performing transformation and culturing the transformant. This DNA molecule can be obtained by incorporating a DNA fragment encoding a PBP3 soluble portion or transpeptidase domain into a vector molecule. According to a preferred embodiment of the invention, this vector is a plasmid. The vector used in the present invention can be appropriately selected from viruses, plasmids, cosmid vectors and the like in consideration of the type of host cell to be used. For example, when the host cell is Escherichia coli, pUC and pBR type plasmids, when Bacillus subtilis is used, pUB type plasmids are used, and when yeast is used, YEp, YRp and YCp type plasmid vectors are used. Any host cell can be used as long as a host-vector system has been established, and Escherichia coli is preferable. A transformant obtained by transformation of a host cell can be cultured under appropriate conditions, and a cell extract of the obtained transformant can be recovered according to a conventional method. Here, it is also possible to express a polypeptide additional to the PBP3 soluble part or transpeptidase domain, such as glutathione-S-transferase (GST) or a polypeptide rich in histidine residues (His-tag) as a fusion protein. Is possible.

<<PBP3可溶性部分およびトランスペプチダーゼドメインの精製>>
大腸菌で発現させたPBP3可溶性部分およびトランスペプチダーゼドメインは、慣用のクロマトグラフィーの技術により精製が可能である。His−tagを付加して発現させた場合はニッケルイオンを固定化したアフィニティーカラムにより精製が可能であり、タグを付加しない場合においても、イオン交換カラム、Cibacron Blue等の色素を利用したブルーカラム、ハイドロキシアパタイトカラム、疎水性相互作用カラムやゲルろ過カラム等を組み合わせることで精製できる。
<< PBP3 soluble part and purification of transpeptidase domain >>
The PBP3 soluble portion and transpeptidase domain expressed in E. coli can be purified by conventional chromatographic techniques. When expressed by adding His-tag, purification is possible with an affinity column to which nickel ions are immobilized, and even when no tag is added, an ion exchange column, a blue column using a dye such as Cibacron Blue, It can be purified by combining a hydroxyapatite column, a hydrophobic interaction column, a gel filtration column, or the like.

<<PBP3トランスペプチダーゼドメインの結晶化>>
上記の方法により精製したタンパク質は結晶化に用いることが可能である。精製したタンパク質は、ハンプトンリサーチ社やキアゲン社等から市販されている結晶化試薬を用いた蒸気拡散法、マイクロバッチ法による結晶化スクリーニングに使用できる。場合によっては、さらに結晶化剤の濃度、pH、塩の種類と濃度、添加剤などの条件を最適化することによって、X線結晶構造解析に供することができる良質の結晶が得られる。また、シーディング法またはリザーバー溶液にオイルを重層することにより結晶核の形成および結晶成長をコントロールすることもできる。結晶化の温度は4℃〜20℃が一般的である。結晶化に用いるタンパク質としては、配列番号2〜24、26〜27からなる群より選択されるタンパク質のいずれを用いても良い。また、前記タンパク質中のメチオニン残基がセレノメチオニンに置換されたセレノメチオニン置換体やリジン残基を還元ジメチル化した修飾タンパク質も同様に結晶化に用いられる。結晶化に用いる精製タンパク質の濃度は、4〜20mg/mL程度であることが好ましい。そして、蛋白質溶液に結晶化剤、塩類、緩衝液、添加剤などを適当量加えて、結晶化を行う。本発明のPBP3の結晶化に用いられる結晶化剤としては、硫酸アンモニウムなどの無機塩類、ポリエチレングリコールなどの水溶性高分子、イソプロパノールやエタノールなどの有機溶媒などが挙げられる。また、緩衝液としては、公知の緩衝液のいずれも用いることができる。さらに添加剤としては、種々の金属イオン、有機溶媒、還元剤等を用いることができる。セレノメチオニン置換体の場合には未置換体の場合における周辺の条件で結晶を作製できる場合が多いが、セレン原子の酸化を抑制するためにジチオスレイトール等の還元剤を添加することが好ましい。
<< Crystallization of PBP3 transpeptidase domain >>
The protein purified by the above method can be used for crystallization. The purified protein can be used for crystallization screening by a vapor diffusion method or a microbatch method using a crystallization reagent commercially available from Hampton Research or Qiagen. In some cases, by further optimizing the conditions such as the concentration of the crystallizing agent, the pH, the kind and concentration of the salt, and the additive, a high-quality crystal that can be used for X-ray crystal structure analysis can be obtained. In addition, formation of crystal nuclei and crystal growth can be controlled by overlaying oil on a seeding method or a reservoir solution. The crystallization temperature is generally 4 ° C to 20 ° C. As the protein used for crystallization, any protein selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2 to 24 and 26 to 27 may be used. In addition, selenomethionine substitution products in which the methionine residue in the protein is substituted with selenomethionine and modified proteins in which lysine residues are reduced and dimethylated are also used for crystallization. The concentration of the purified protein used for crystallization is preferably about 4 to 20 mg / mL. Then, crystallization is carried out by adding an appropriate amount of a crystallization agent, salts, buffer solution, additive or the like to the protein solution. Examples of the crystallization agent used for crystallization of PBP3 of the present invention include inorganic salts such as ammonium sulfate, water-soluble polymers such as polyethylene glycol, and organic solvents such as isopropanol and ethanol. As the buffer solution, any known buffer solution can be used. Furthermore, various metal ions, organic solvents, reducing agents, and the like can be used as additives. In the case of a selenomethionine substituted product, a crystal can often be produced under the peripheral conditions in the case of an unsubstituted product, but it is preferable to add a reducing agent such as dithiothreitol in order to suppress oxidation of the selenium atom.

<<PBP3トランスペプチダーゼドメインを用いた酵素アッセイ>>
上述した精製タンパク質はPBPに親和性のある標識化合物、例えばBOCILLIN FL(蛍光標識ベンジルペニシリン、Molecular Probes社製)や[H]ベンジルペニシリン等、を用いた既存の方法による酵素アッセイに利用することができる。既存の方法は、Antimicrob.Agents Chemother. 43(5)1124−1128(1999)や公開特許広報2004−290070号、等に記載されている。
<< Enzyme assay using PBP3 transpeptidase domain >>
The above-mentioned purified protein should be used for an enzyme assay by an existing method using a labeled compound having affinity for PBP, such as BOCILLIN FL (fluorescently labeled benzylpenicillin, manufactured by Molecular Probes) or [ 3 H] benzylpenicillin. Can do. Existing methods are described in Antimicrob. Agents Chemother. 43 (5) 1122-1128 (1999), published patent publication 2004-290070, and the like.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は実施例によって限定されるものではない。また、各種ベクターの作製、蛋白質の発現等は、特に記載のない限り、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,3rd edition(Sambrook and Russell著,Cold Spring Harbor laboratory Press刊(2001))などに記載の公知の手法に従って実施できる。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the technical scope of this invention is not limited by an Example. In addition, production of various vectors, protein expression, etc. are described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition (written by Sambrook and Russell, published by Cold Spring Laboratories Press (2001)) unless otherwise specified. It can be carried out according to the method.

<<インフルエンザ菌PBP3可溶性部分をコードする遺伝子の構築>>
膜結合領域を除いたPBP3可溶性部分をコードするDNAを単離するため以下のプライマーを設計した。
<< Construction of gene encoding soluble part of Haemophilus influenzae PBP3 >>
The following primers were designed to isolate DNA encoding the soluble portion of PBP3 excluding the membrane binding region.

HI−PBP3−67−5:5’−CGCTTAATTAAACATATGACCGGATCCTCTATTAATGCCGATACGTT−3’(配列番号32)
HI−PBP3−610−3:5’−TTAGTTAGTTACCGGATCCCCTCGAGTTAATTCACTTTTTGATTCTTGT−3’(配列番号33)
HI-PBP3-67-5: 5′-CGCTTAATTAAACATATGACCGGATCCCTCTATTAATGCCGATACGTT-3 ′ (SEQ ID NO: 32)
HI-PBP3-610-3: 5′-TTAGTAGTAGTACGGATCCCCCTGAGTTAATTTCACTTTTTGATTCTTTGT-3 ′ (SEQ ID NO: 33)

インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)Rd株ゲノムDNAを鋳型に、前記プライマーを用いて、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ社製)でポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を添付の説明書に従い実施した。増幅したDNA断片をBamHIおよびXhoIで消化した。この断片を予めBamHIおよびXhoIで切断したベクターpET−30a(+)(Novagen社製)にT4 DNA Ligase(Invitrogen社製)を添付の説明書の方法に従い用い、サブクローニングした。得られた組換えプラスミドを大腸菌COMPETENT high DH5α(TOYOBO社製)に添付の説明書の方法に従い導入し、形質転換体を得た。形質転換体を、30μg/mLのカナマイシンを含むLB agarプレート上にて、37℃で一晩培養し、カナマイシン耐性コロニーを取得した。取得したコロニーから組換えプラスミド(pET−30a(+)_HI_67−610)を調製した。 A polymerase chain reaction (PCR) was performed with Pyrobest DNA Polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.) according to the attached instructions using Haemophilus influenzae Rd strain genomic DNA as a template and the primers described above. The amplified DNA fragment was digested with BamHI and XhoI. This fragment was subcloned into a vector pET-30a (+) (manufactured by Novagen) previously cleaved with BamHI and XhoI using T4 DNA Ligase (manufactured by Invitrogen) according to the method of the attached manual. The obtained recombinant plasmid was introduced into Escherichia coli COMPETENT high DH5α (manufactured by TOYOBO) according to the method described in the attached instructions to obtain a transformant. The transformant was cultured overnight at 37 ° C. on an LB agar plate containing 30 μg / mL kanamycin to obtain kanamycin resistant colonies. A recombinant plasmid (pET-30a (+) _ HI_67-610) was prepared from the obtained colonies.

<<インフルエンザ菌PBP3可溶性部分の発現>>
pET−30a(+)_HI_67−610を大腸菌BL21(DE3)(Novagen社製)に形質転換し、得られた形質転換体を30μg/mLのカナマイシンを含むLB培地(100mL)により37℃で一晩振とう培養した。培養液20mLを30μg/mLのカナマイシンを含むLB培地1Lに加え、37℃、3時間振とう培養し、終濃度1mMのイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、25℃で3時間誘導後、遠心分離機によって集菌し、菌体をリン酸緩衝食塩水(PBS)に懸濁した後、再度、遠心分離機によって集菌し、−20℃で凍結保存した。菌体を菌体破砕バッファー(50mM HEPES pH7.5、500mM 塩化ナトリウム、5mM イミダゾール、1mM 2−メルカプトエタノール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、0.1mg/mL リゾチーム)に懸濁し、超音波処理により細胞を破砕した。遠心分離とそれに続く0.2μmのフィルターによって超音波処理の残渣を除去し、細胞抽出液を得た。
<< Expression of soluble part of Haemophilus influenzae PBP3 >>
pET-30a (+) _ HI_67-610 was transformed into Escherichia coli BL21 (DE3) (manufactured by Novagen), and the resulting transformant was overnight at 37 ° C. in LB medium (100 mL) containing 30 μg / mL kanamycin. Cultured with shaking. 20 mL of the culture solution was added to 1 L of LB medium containing 30 μg / mL kanamycin, and cultured with shaking at 37 ° C. for 3 hours, and isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) having a final concentration of 1 mM was added. After induction at 3 ° C. for 3 hours, the cells were collected by a centrifuge, the cells were suspended in phosphate buffered saline (PBS), collected again by a centrifuge, and stored frozen at −20 ° C. The cells are suspended in a cell disruption buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 5 mM imidazole, 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 0.1 mg / mL lysozyme), and cells are sonicated. Was crushed. The sonication residue was removed by centrifugation followed by a 0.2 μm filter to obtain a cell extract.

<<インフルエンザ菌PBP3可溶性部分の精製>>
(1)アフィニティークロマトグラフィーによる精製
以下の精製操作はすべて4℃で行った。実施例2の方法で得られた細胞抽出液をアフィニティークロマトグラフィーで精製した。アフィニティークロマトグラフィーカラムは、Ni−NTA(QIAGEN社製)を担体として用い、マニュアル記載の方法でカラム容量30mlのカラムを作製した。平衡化バッファー(50mM HEPES pH7.5、500mM 塩化ナトリウム、5mM イミダゾール、1mM 2−メルカプトエタノール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル)で平衡化した後、細胞抽出液をアプライし、3カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、50mM HEPES pH7.5、500mM 塩化ナトリウム、1mM 2−メルカプトエタノール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル溶液中の5−250mM イミダゾールの直線勾配(20カラム容量)で溶出し、主要なフラクションをまとめて回収した。
<< Purification of H. influenzae PBP3 soluble part >>
(1) Purification by affinity chromatography All the following purification operations were performed at 4 ° C. The cell extract obtained by the method of Example 2 was purified by affinity chromatography. As the affinity chromatography column, Ni-NTA (manufactured by QIAGEN) was used as a carrier, and a column with a column capacity of 30 ml was prepared by the method described in the manual. After equilibration with an equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 5 mM imidazole, 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride), the cell extract was applied and equilibrated with 3 column volumes. After washing with 50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 1 mM 2-mercaptoethanol, eluting with a linear gradient of 5-250 mM imidazole (20 column volumes) in 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, Collected together.

(2)疎水性相互作用クロマトグラフィーによる精製
上記(1)で得られたPBP3可溶性部分を、50mM HEPES pH 7.5、3.5M 硫酸アンモニウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール溶液と混合し、硫酸アンモニウムの終濃度が2Mになるように調製した。調製したPBP3可溶性部分を平衡化バッファー(50mM HEPES pH 7.5、2M 硫酸アンモニウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール)で平衡化した疎水性相互作用カラムであるRESOURCEPHE 6ml(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に、流速5mL/minでアプライした。3カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、50mM HEPES pH 7.5、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール溶液中の2−0M 硫酸アンモニウムの直線勾配(150mL)で溶出し、主要な画分をまとめた。
(2) Purification by hydrophobic interaction chromatography The PBP3 soluble part obtained in (1) above was mixed with 50 mM HEPES pH 7.5, 3.5 M ammonium sulfate, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol solution. The final concentration of ammonium sulfate was 2M. RESORCEPHE 6 ml (GE Healthcare Bio), a hydrophobic interaction column in which the prepared PBP3 soluble part was equilibrated with an equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 2 M ammonium sulfate, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol). Applied to Science) at a flow rate of 5 mL / min. After washing with 3 column volumes of equilibration buffer, elute with a linear gradient (150 mL) of 2-0 M ammonium sulfate in 50 mM HEPES pH 7.5, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol solution. Summed up the minutes.

(3)ゲルろ過クロマトグラフィーによる精製
上記(2)で得られたPBP3可溶性部分を保持分子量30000以上の限外ろ過膜であるAmicon Ultra−4 30,000 MWCO(ミリポア社製)を用いて濃縮し、ゲルろ過バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール)で平衡化したゲルろ過カラムHiload 16/60 Superdex75 prep grade(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に流速1mL/minでアプライした。主要な画分をまとめ、上記記載の限外ろ過膜を用いてタンパク質濃度10mg/mLになるまで濃縮した。
(3) Purification by gel filtration chromatography The PBP3 soluble part obtained in (2) above is concentrated using Amicon Ultra-4 30,000 MWCO (Millipore), which is an ultrafiltration membrane having a retained molecular weight of 30,000 or more. , Gel filtration column Hiload 16/60 Superdex75 prep grade (GE Healthcare Biosciences) manufactured by equilibration with gel filtration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol) ) At a flow rate of 1 mL / min. The main fractions were combined and concentrated to a protein concentration of 10 mg / mL using the ultrafiltration membrane described above.

<<トリプシン限定分解によるトランスペプチダーゼドメインの推定>>
実施例3で精製したインフルエンザ菌PBP3可溶性部分を50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、2mM ジチオスレイトールでタンパク質終濃度2mg/mLに希釈した。次に、希釈液10μLを2mM EDTA含有の0.001−0.003mg/mL トリプシン(Trypsin TPCK treated From Bovine Pancreas、Sigma社製)溶液10μLと混合し、26℃、1時間反応後、サンプルを2等分した。一方は終濃度1mM PMSFおよび還元剤含有のSDS−PAGEサンプルバッファーと等量混合し、3分間煮沸後、SDS−PAGEにアプライし泳動した後、PVDF膜に転写し、主要なバンドを切り出しプロテインシークエンサーによりN末端アミノ酸配列を分析した。残りの一方は10分の1量の10%酢酸を加えた後、ZipTipC4(ミリポア社製)を用いて精製しMALDI−TOF型質量分析装置にて分子量を測定した。その結果、SDS−PAGEにおいて分子量39k、31k付近の主要なバンドが確認された。N末端アミノ酸配列の結果では、39k付近のバンドのN末端アミノ酸配列はNIVA、31k付近のバンドはVGV、SELMR、NRAITおよびAITDTFの混合物であった。質量分析では多数のピークが観測されたが、その中に分子量39000、31000付近にピークが存在しており、以上の結果から、SDS−PAGEでの39kのバンドは配列番号1に示されるアミノ酸番号235〜593、31kのバンドは307〜593、311〜593、316〜593および318〜593の混合物に対応することが判明した。従って、トランスペプチダーゼドメイン領域のN末端の候補としてアミノ酸番号235および307〜318付近、C末端の候補としてアミノ酸番号593付近が推定された。大腸菌ではアミノ酸配列の類似性から、トランスペプチダーゼドメイン領域のN末端の候補としてアミノ酸番号215付近、C末端の候補としてアミノ酸番号569付近を選択した。
<< Estimation of transpeptidase domain by trypsin-limited degradation >>
The H. influenzae PBP3 soluble portion purified in Example 3 was diluted with 50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 2 mM dithiothreitol to a final protein concentration of 2 mg / mL. Next, 10 μL of the diluted solution was mixed with 10 μL of 0.001-0.003 mg / mL trypsin (Trypsin TPCK treated From Bovine Pancreas, manufactured by Sigma) solution containing 2 mM EDTA, and reacted at 26 ° C. for 1 hour. Divided equally. One was mixed with an equal volume of SDS-PAGE sample buffer containing 1 mM PMSF and a reducing agent, boiled for 3 minutes, applied to SDS-PAGE, migrated, transferred to a PVDF membrane, and a major band was excised. Were used to analyze the N-terminal amino acid sequence. The remaining one was added with one-tenth amount of 10% acetic acid, purified using ZipTipC4 (manufactured by Millipore), and the molecular weight was measured with a MALDI-TOF mass spectrometer. As a result, major bands having molecular weights of 39 k and 31 k were confirmed by SDS-PAGE. As a result of the N-terminal amino acid sequence, the N-terminal amino acid sequence of the band near 39k was NIVA, and the band near 31k was a mixture of VGV, SELMR, NRAIT and AITDTF. Many peaks were observed in mass spectrometry, but peaks exist in the vicinity of molecular weights of 39000 and 31000. From the above results, the 39-k band in SDS-PAGE is the amino acid number shown in SEQ ID NO: 1. The bands 235-593, 31k were found to correspond to the mixtures 307-593, 311-593, 316-593 and 318-593. Therefore, amino acid numbers 235 and 307 to 318 were estimated as N-terminal candidates for the transpeptidase domain region, and amino acid number 593 was estimated as a C-terminal candidate. In E. coli, from the similarity of amino acid sequences, near amino acid number 215 was selected as an N-terminal candidate of the transpeptidase domain region, and near amino acid number 569 was selected as a C-terminal candidate.

<<インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインをコードする遺伝子の構築>>
インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインをコードするDNAを単離するため以下のプライマーを設計した。
<< Construction of genes encoding H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains >>
The following primers were designed to isolate DNA encoding H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains.

HI−PBP3−235−5:5’−cagccatatggggaatattgttgcacatatc−3’(配列番号34)
HI−PBP3−242−5:5’−cagccatatgtccgatgagaaaaaatatgatgc−3’(配列番号35)
HI−PBP3−249−5:5’−cagccatatggcacaagatgttaccttaagtatcg−3’(配列番号36)
HI−PBP3−252−5:5’−cagccatatggttaccttaagtatcgatgaaaaattgc−3’(配列番号37)
HI−PBP3−593−3:5’−cccctcgagttatttcgttgttgtgttttcagc−3’(配列番号38)
HI−PBP3−597−3:5’−cccctcgagttaacgttttgcacttttcgttg−3’(配列番号39)
HI−PBP3−586−3:5’−cccctcgagttatgcttcagcatcttgcggaatag−3’(配列番号40)
HI−PBP3−581−3:5’−cccctcgagttacggaatagcatttgcacg−3’(配列番号41)
HI−PBP3−576−3:5’−cccctcgagttaacgtaacgcatagcccataatgttag−3’(配列番号42)
HI−PBP3−235−5−2:5’−gggaattccatatggggaatattgttgcacatatc−3’(配列番号43)
HI−PBP3−593−3−2:5’−ccgctcgagtttcgttgttgtgttttcagc−3’(配列番号44)
HI−PBP3−307−5:5’−gggaattccatatggtcggcgtgaaatcagagtta−3’(配列番号45)
EC−PBP3−232−5:5’−catgctagcctggcgctgagtattgatgaacg−3’(配列番号46)
EC−PBP3−215−5:5’−catgctagcggtcgcgtaattgaagatattt−3’(配列番号47)
EC−PBP3−569−3:5’−gttctcgagttatgtcagcgcatccggctc−3’(配列番号48)
HI-PBP3-235-5: 5'-cacccatatggggaattattgtcacatatc-3 '(SEQ ID NO: 34)
HI-PBP3-242-5: 5'-cacccatatgtccgagagaaaaatagatgc-3 '(SEQ ID NO: 35)
HI-PBP3-249-5: 5′-cacccatatggcacaagatgtacttattattacg-3 ′ (SEQ ID NO: 36)
HI-PBP3-252-5: 5'-cacccatatggttaccttagattagattagaaaaattgc-3 '(SEQ ID NO: 37)
HI-PBP3-593-3: 5'-cccctcgagtttttcgtttgttgtttttcagc-3 '(SEQ ID NO: 38)
HI-PBP3-597-3: 5'-cccctcgagttaacgtttgtacactttcgttg-3 '(SEQ ID NO: 39)
HI-PBP3-586-3: 5′-cccctcgagttatgcttcagcatctgcggagatag-3 ′ (SEQ ID NO: 40)
HI-PBP3-581-3: 5′-cccctcgagtacgggaatagcatttgcagg-3 ′ (SEQ ID NO: 41)
HI-PBP3-576-3: 5′-cccctcgagttaacgtataacggcatcccataatgttag-3 ′ (SEQ ID NO: 42)
HI-PBP3-235-5-2: 5′-gggaattccatggggaattttgtcacatatc-3 ′ (SEQ ID NO: 43)
HI-PBP3-593-3-2: 5′-ccgctcgagtttcgttgttgtgtttcacc-3 ′ (SEQ ID NO: 44)
HI-PBP3-307-5: 5′-gggaattccatggtcggcgtgaaaatcagatta-3 ′ (SEQ ID NO: 45)
EC-PBP3-232-5: 5'-catgcttagcctggcgctgagattattagaacg-3 '(SEQ ID NO: 46)
EC-PBP3-215-5: 5'-catgcttagcggtcgcgtataattgaagaattatt-3 '(SEQ ID NO: 47)
EC-PBP3-569-3: 5'-gttctcgagtttagtcaggcgccccggctc-3 '(SEQ ID NO: 48)

インフルエンザ菌Rd株ゲノムDNA、変異導入株ゲノムDNA、大腸菌菌体抽出液または既に作製したプラスミドDNAを鋳型に、前記プライマーを適宜組み合わせて、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ社製)でポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を添付の説明書に従い実施した。インフルエンザ菌変異導入株は、文献記載の方法により作製した(Antimicrob.Agents Chemother. 49(7)2834−2839(2005)。増幅したDNA断片を制限酵素で消化し、これらの断片を予め制限酵素で切断したベクターpET−21b(+)、pET−28b(+)またはpET−30a(+)(Novagen社製)にLigation high(TOYOBO社製)またはT4 DNA Ligase(Invitrogen社製)を添付の説明書の方法に従い用い、サブクローニングした。得られた組換えプラスミドを大腸菌COMPETENT high DH5α(TOYOBO社製)に添付の説明書の方法に従い導入し、形質転換体を得た。形質転換体を、100μg/mLのアンピシリンまたは30μg/mLのカナマイシンを含むLB agarプレート上にて、37℃で一晩培養し、薬剤耐性コロニーを取得した。取得したコロニーから組換えプラスミドを調製した。組換えベクター名、発現部位、プライマー、ベクターおよび制限酵素の組み合わせは表1に示す。 The polymerase chain reaction (PCR) using Pyrobest DNA Polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.) with the appropriate combination of the primers, using Haemophilus influenzae Rd strain genomic DNA, mutagenized strain genomic DNA, Escherichia coli cell extract or already prepared plasmid DNA as a template. ) Was carried out according to the attached instructions. H. influenzae mutation-introduced strains were prepared by methods described in the literature (Antimicrob. Agents Chemother. 49 (7) 2834-2839 (2005). The amplified DNA fragments were digested with restriction enzymes, and these fragments were previously digested with restriction enzymes. Instructions attached to the cleaved vectors pET-21b (+), pET-28b (+) or pET-30a (+) (manufactured by Novagen) with Ligation high (manufactured by TOYOBO) or T4 DNA Ligase (manufactured by Invitrogen) The obtained recombinant plasmid was introduced into Escherichia coli COMPETENT high DH5α (manufactured by TOYOBO) according to the method described in the attached instruction to obtain a transformant. Anne Drug-resistant colonies were obtained by culturing overnight at 37 ° C. on LB agar plates containing syrin or 30 μg / mL kanamycin, and a recombinant plasmid was prepared from the obtained colonies. The combinations of primers, vectors and restriction enzymes are shown in Table 1.

Figure 2008220317
Figure 2008220317

<<インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの発現>>
実施例5で作製した組換えベクターを大腸菌BL21(DE3)またはB834(DE3)(Novagen社製)に形質転換し、得られた形質転換体を50−100μg/mLのアンピシリンまたは30μg/mLのカナマイシンを含むSB培地(1.2%(w/v)Bacto Tryptone、2.4%(w/v)Yeast Extract、0.5%(v/v)グリセロール、0.072M リン酸水素二カリウム、0.028M リン酸二水素カリウム)中で600nmにおけるO.D.が約1に達するまで増殖させた。終濃度1mMのイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、20℃で一晩誘導後、遠心分離機によって集菌した。菌体を菌体破砕バッファーに懸濁し、超音波処理を施し、細胞を破砕した。遠心分離によって超音波処理の残渣を除去し、細胞抽出液を得た。SDS−PAGEにより分析したところ、配列番号1においてアミノ酸番号307のアミノ酸から始まり、アミノ酸番号593のアミノ酸で終わる、配列番号49に示される配列からなるインフルエンザ菌PBP3は不溶性画分にのみタンパク質の発現が確認された。それ以外のタンパク質に関しては、一部分が不溶性画分へ発現しているものも認められたが、すべての組み合わせにおいて、可溶性画分へ発現していることが確かめられた。従って、トランスペプチダーゼドメインのN末端部位としては、配列番号1におけるアミノ酸番号307〜318は不適切であり、この領域はドメイン内でループ構造をとっていると推定された。組換えベクター、宿主、タグ、破砕バッファーの組み合わせは表2に示す。
<< Expression of H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains >>
The recombinant vector prepared in Example 5 was transformed into E. coli BL21 (DE3) or B834 (DE3) (manufactured by Novagen), and the resulting transformant was 50-100 μg / mL ampicillin or 30 μg / mL kanamycin. SB medium (1.2% (w / v) Bacto Tryptone, 2.4% (w / v) Yeast Extract, 0.5% (v / v) glycerol, 0.072M dipotassium hydrogen phosphate, 0% 0. 28M potassium dihydrogen phosphate) at 600 nm. D. Until approximately 1 was reached. A final concentration of 1 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added, and after induction overnight at 20 ° C., the cells were collected by a centrifuge. The cells were suspended in the cell disruption buffer, subjected to ultrasonic treatment, and the cells were disrupted. The sonication residue was removed by centrifugation to obtain a cell extract. As a result of SDS-PAGE analysis, H. influenzae PBP3 consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 49, which starts with amino acid 307 in SEQ ID NO: 1 and ends with amino acid 593, has protein expression only in the insoluble fraction. confirmed. Regarding other proteins, some of the protein was expressed in the insoluble fraction, but it was confirmed that the protein was expressed in the soluble fraction in all combinations. Therefore, amino acid numbers 307 to 318 in SEQ ID NO: 1 were inappropriate as the N-terminal site of the transpeptidase domain, and this region was presumed to have a loop structure in the domain. The combinations of the recombinant vector, host, tag, and disruption buffer are shown in Table 2.

Figure 2008220317
Figure 2008220317

<<インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインに存在するループ構造を短縮化した改変タンパク質をコードする遺伝子の構築>>
ループ構造を短縮化した改変タンパク質をコードするDNAを単離するため以下のプライマーを設計した。
<< Construction of a gene encoding a modified protein with a shortened loop structure present in the H. influenzae PBP3 transpeptidase domain >>
In order to isolate DNA encoding a modified protein with a shortened loop structure, the following primers were designed.

HI−PBP3−305−Gly−Thr−3:5’−cggggtaccgttgtttggattataagagggcgcagtcgc−3’(配列番号28)
HI−PBP3−Gly−Thr−Gly−318−5:5’−cggggtaccggtgcaattaccgatacttttgagccagtt−3’(配列番号29)
HI−PBP3−Gly−Thr−Gly2−318−5:5’−cggggtaccggtggtgcaattaccgatacttttgagcca−3’(配列番号30)
HI−PBP3−Gly−Thr−Gly3−318−5:5’−cggggtaccggtggtggtgcaattaccgatacttttgag−3’(配列番号31)
HI−PBP3−235−5−2:5’−gggaattccatatggggaatattgttgcacatatc−3’(配列番号43)
HI−PBP3−593−3−2:5’−ccgctcgagtttcgttgttgtgttttcagc−3’(配列番号44)
HI−PBP3−252−5:5’−cagccatatggttaccttaagtatcgatgaaaaattgc−3’(配列番号37)
HI−PBP3−586−3:5’−cccctcgagttatgcttcagcatcttgcggaatag−3’(配列番号40)
HI−PBP3−576−3:5’−cccctcgagttaacgtaacgcatagcccataatgttag−3’(配列番号42)
HI-PBP3-305-Gly-Thr-3: 5′-cggggtaccgttgtttggattagaagaggggcgcagtcgc-3 ′ (SEQ ID NO: 28)
HI-PBP3-Gly-Thr-Gly-318-5: 5'-cggggtaccgggtcacatattacgtattttgaggccagtt-3 '(SEQ ID NO: 29)
HI-PBP3-Gly-Thr-Gly2-318-5: 5'-cggggtaccgggtggtgcaattattaccattattttgaggca-3 '(SEQ ID NO: 30)
HI-PBP3-Gly-Thr-Gly3-318-5: 5′-cggggtaccgggtggtgggtgatattaccatatttttgag-3 ′ (SEQ ID NO: 31)
HI-PBP3-235-5-2: 5′-gggaattccatggggaattttgtcacatatc-3 ′ (SEQ ID NO: 43)
HI-PBP3-593-3-2: 5′-ccgctcgagtttcgttgttgtgtttcacc-3 ′ (SEQ ID NO: 44)
HI-PBP3-252-5: 5'-cacccatatggttaccttagattagattagaaaaattgc-3 '(SEQ ID NO: 37)
HI-PBP3-586-3: 5′-cccctcgagttatgcttcagcatctgcggagatag-3 ′ (SEQ ID NO: 40)
HI-PBP3-576-3: 5′-cccctcgagttaacgtataacggcatcccataatgttag-3 ′ (SEQ ID NO: 42)

実施例5に記載した組換えベクターpET−30a(+)_HI_235−593を鋳型に、前記プライマーを適宜組み合わせて用い、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ社製)でポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を添付の説明書に従い実施した。増幅したDNA断片とプライマーの組み合わせを表3に示す。 Using the recombinant vector pET-30a (+) _ HI — 235-593 described in Example 5 as a template, the above primers are appropriately combined, and the polymerase chain reaction (PCR) is performed with Pyrobest DNA Polymerase (Takara Bio Inc.). It was carried out according to the manual. Table 3 shows combinations of amplified DNA fragments and primers.

Figure 2008220317
Figure 2008220317

増幅したDNA断片1を制限酵素NdeIおよびKpnIで消化し、DNA断片3をKpnIおよびXhoIで消化した。これらの断片を予めNdeIおよびXhoIで切断したベクターpET−30a(+)(Novagen社製)にT4 DNA Ligase(Invitorgen社製)を添付の説明書の方法に従い用い、サブクローニングした。得られた組換えプラスミドを大腸菌COMPETENT high DH5α(TOYOBO社製)に添付の説明書の方法に従い導入し、形質転換体を得た。形質転換体を、30μg/mLのカナマイシンを含むLB agarプレート上にて、37℃で一晩培養し、カナマイシン耐性コロニーを取得した。取得したコロニーから組換えプラスミド(pET−30a(+)_HI_235−305−GTGG−318−593)を調製した。 The amplified DNA fragment 1 was digested with restriction enzymes NdeI and KpnI, and DNA fragment 3 was digested with KpnI and XhoI. These fragments were subcloned into a vector pET-30a (+) (manufactured by Novagen) previously cleaved with NdeI and XhoI using T4 DNA Ligase (manufactured by Invitrogen) according to the method of the attached instruction. The obtained recombinant plasmid was introduced into Escherichia coli COMPETENT high DH5α (manufactured by TOYOBO) according to the method described in the attached instructions to obtain a transformant. The transformant was cultured overnight at 37 ° C. on an LB agar plate containing 30 μg / mL kanamycin to obtain kanamycin resistant colonies. A recombinant plasmid (pET-30a (+) _ HI_235-305-GTGG-318-593) was prepared from the obtained colonies.

次に、組換えベクターpET−30a(+)_HI_235−305−GTGG−318−593を鋳型に、プライマーHI−PBP3−252−5とHI−PBP3−576−3、またはHI−PBP3−252−5とHI−PBP3−586−3を組み合わせて用い、Pyrobest DNA Polymerase(タカラバイオ社製)でポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を添付の説明書に従い実施し、各々DNA断片5および6を得た。増幅したDNA断片5および6を制限酵素NdeIおよびXhoIで消化した。これらの断片を予めNdeIおよびXhoIで切断したベクターpET−21b(+)(Novagen社製)にLigation High(TOYOBO社製)を添付の説明書の方法に従い用い、サブクローニングした。得られた組換えプラスミドを大腸菌COMPETENT high DH5α(TOYOBO社製)に添付の説明書の方法に従い導入し、形質転換体を得た。形質転換体を、100μg/mLのアンピシリンを含むLB agarプレート上にて、37℃で一晩培養し、アンピシリン耐性コロニーを取得した。取得したコロニーから組換えプラスミド(pET−21b(+)_HI_252−305−GTGG−318−576およびpET−21b(+)_HI_252−305−GTGG−318−586)を調製した。 Next, using the recombinant vector pET-30a (+) _ HI_235-305-GTGG-318-593 as a template, primers HI-PBP3-252-5 and HI-PBP3-576-3, or HI-PBP3-252-5 And HI-PBP3-586-3 were used in combination, and the polymerase chain reaction (PCR) was carried out with Pyrobest DNA Polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.) according to the attached instructions to obtain DNA fragments 5 and 6, respectively. Amplified DNA fragments 5 and 6 were digested with restriction enzymes NdeI and XhoI. These fragments were subcloned into a vector pET-21b (+) (manufactured by Novagen) previously cleaved with NdeI and XhoI using Ligation High (manufactured by TOYOBO) according to the method of the attached instruction. The obtained recombinant plasmid was introduced into Escherichia coli COMPETENT high DH5α (manufactured by TOYOBO) according to the method described in the attached instructions to obtain a transformant. Transformants were cultured overnight at 37 ° C. on LB agar plates containing 100 μg / mL ampicillin to obtain ampicillin resistant colonies. Recombinant plasmids (pET-21b (+) _ HI_252-305-GTGG-318-576 and pET-21b (+) _ HI_252-305-GTGG-318-586) were prepared from the obtained colonies.

<<インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインに存在するループ構造を短縮化した改変タンパク質の発現>>
実施例7で作製した組換えベクターを大腸菌B834(DE3)(Novagen社製)に形質転換し、得られた形質転換体を100μg/mLのアンピシリンまたは30μg/mLのカナマイシンを含むSB培地(1.2%(w/v)Bacto Tryptone、2.4%(w/v)Yeast Extract、0.5%(v/v)グリセロール、0.072M リン酸水素二カリウム、0.028M リン酸二水素カリウム)中で600nmにおけるO.D.が約1に達するまで増殖させた。終濃度1mMのイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、20℃で一晩誘導後、遠心分離機によって集菌した。菌体を菌体破砕バッファーに懸濁し、超音波処理を施し、細胞を破砕した。遠心分離によって超音波処理の残渣を除去し、細胞抽出液を得た。SDS−PAGEにより分析したところ、一部が不溶性画分へ発現しているものも認められたが、目的タンパク質のすべての組み合わせにおいて、可溶性画分へ発現していることが確かめられた。組換えベクター、宿主、タグ、破砕バッファーの組み合わせは表4に示す。
<< Expression of modified protein with a shortened loop structure present in the H. influenzae PBP3 transpeptidase domain >>
The recombinant vector prepared in Example 7 was transformed into Escherichia coli B834 (DE3) (manufactured by Novagen), and the obtained transformant was SB medium containing 100 μg / mL ampicillin or 30 μg / mL kanamycin (1. 2% (w / v) Bacto Tryptone, 2.4% (w / v) Yeast Extract, 0.5% (v / v) glycerol, 0.072M dipotassium hydrogen phosphate, 0.028M potassium dihydrogen phosphate ) At 600 nm. D. Until approximately 1 was reached. A final concentration of 1 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added, and after induction overnight at 20 ° C., the cells were collected by a centrifuge. The cells were suspended in the cell disruption buffer, subjected to ultrasonic treatment, and the cells were disrupted. The sonication residue was removed by centrifugation to obtain a cell extract. When analyzed by SDS-PAGE, some of the protein was expressed in the insoluble fraction, but it was confirmed that all the combinations of the target proteins were expressed in the soluble fraction. Table 4 shows combinations of recombinant vectors, hosts, tags, and disruption buffers.

Figure 2008220317
Figure 2008220317

<<インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインのセレノメチオニン置換体の発現>>
(1)インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン改変タンパク質(アミノ酸配列番号22)のセレノメチオニン置換体の発現
MAD法によるX線結晶構造解析に使用する重原子誘導体結晶を作製するために、メチオニンの硫黄原子が重原子であるセレンに置換されたセレノメチオニン置換体の発現を試みた。実施例8で得られた形質転換体(大腸菌B834(DE3)/pET−30a(+)_HI_235−305−GTGG−318−593)を30μg/mLのカナマイシンを含むLB培地100mLにて、37℃で一晩培養し、遠心分離機で集菌後、100mlのLeMaster培地(組成は表5に示す)で懸濁し、再度、遠心分離機によって集菌し、LeMaster培地100mlに再懸濁した。この懸濁液を30μg/mLのカナマイシンを含む5LのLeMaster培地に接種し、600nmにおけるO.D.が約1に達するまで増殖させた。終濃度1mMのイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、20℃で10時間誘導後、遠心分離機によって集菌し、菌体をリン酸緩衝食塩水(PBS)に懸濁した後、再度、遠心分離機によって集菌し、−20℃で凍結保存した。菌体を菌体破砕バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、5mM イミダゾール、1mM EDTA、1mM 2−メルカプトエタノール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1μM ロイペプチン、1μM ペプスタチンA、0.1mg/mL リゾチーム)に懸濁し、超音波処理により細胞を破砕した。遠心分離とそれに続く0.2μmのフィルターによって超音波処理の残渣を除去し、細胞抽出液を得た。
<< Expression of selenomethionine substitutes of H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains >>
(1) Expression of selenomethionine substitution product of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain modified protein (amino acid SEQ ID NO: 22) In order to prepare a heavy atom derivative crystal used for X-ray crystal structure analysis by MAD method, We tried to express a selenomethionine-substituted product substituted with selenium, a heavy atom. The transformant (E. coli B834 (DE3) / pET-30a (+) _ HI_235-305-GTGG-318-593) obtained in Example 8 was used at 37 ° C. in 100 mL of LB medium containing 30 μg / mL kanamycin. The cells were cultured overnight, collected in a centrifuge, suspended in 100 ml of LeMaster medium (composition shown in Table 5), collected again in a centrifuge, and resuspended in 100 ml of LeMaster medium. This suspension was inoculated into 5 L of LeMaster medium containing 30 μg / mL kanamycin and O.D. D. Until approximately 1 was reached. A final concentration of 1 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added, and after induction at 20 ° C. for 10 hours, the cells were collected by a centrifuge and the cells were collected in phosphate buffered saline (PBS). After the suspension, the cells were collected again by a centrifuge and stored frozen at -20 ° C. Cell disruption buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 5 mM imidazole, 1 mM EDTA, 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 μM leupeptin, 1 μM pepstatin A, 0.1 mg / mL The cells were suspended in lysozyme) and disrupted by sonication. The sonication residue was removed by centrifugation followed by a 0.2 μm filter to obtain a cell extract.

Figure 2008220317
Figure 2008220317

(2)大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン(アミノ酸配列番号26)のセレノメチオニン置換体の発現
MAD法によるX線結晶構造解析に使用する重原子誘導体結晶を作製するために、メチオニンの硫黄原子が重原子であるセレンに置換されたセレノメチオニン置換体の発現を試みた。実施例6で得られた形質転換体(大腸菌B834(DE3)/pET−21b(+)_EC_215−569)を50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地100mLにて、37℃で一晩培養し、半量を遠心分離機で集菌後、50μg/mLのアンピシリンを含む50mlのLeMaster培地で懸濁し、再度、遠心分離機によって集菌し、50μg/mLのアンピシリンを含むLeMaster培地50mlに再懸濁した。この懸濁液を50μg/mLのアンピシリンを含む4.8LのLeMaster培地に24mL接種し、600nmにおけるO.D.が約1に達するまで増殖させた。終濃度1mMのイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、20℃で一晩誘導後、遠心分離機によって集菌し、菌体をリン酸緩衝食塩水(PBS)200mLに懸濁した後、再度、遠心分離機によって集菌し、−20℃で凍結保存した。菌体を菌体破砕バッファー(50mM リン酸ナトリウムバッファー pH8.0、1mM EDTA、5mM 2−メルカプトエタノール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1μM ロイペプチン、1μM ペプスタチンA、0.1mg/mL リゾチーム)に懸濁し、超音波処理により細胞を破砕した。遠心分離とそれに続く0.2μmのフィルターによって超音波処理の残渣を除去し、細胞抽出液を得た。
(2) Expression of selenomethionine substitution product of E. coli PBP3 transpeptidase domain (amino acid SEQ ID NO: 26) In order to prepare a heavy atom derivative crystal used for X-ray crystal structure analysis by MAD method, the sulfur atom of methionine is a heavy atom. An attempt was made to express a selenomethionine-substituted product substituted with a certain selenium. The transformant (E. coli B834 (DE3) / pET-21b (+) _ EC — 215-569) obtained in Example 6 was cultured overnight at 37 ° C. in 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL ampicillin. Was collected in a centrifuge, suspended in 50 ml of LeMaster medium containing 50 μg / mL ampicillin, collected again by a centrifuge, and resuspended in 50 ml of LeMaster medium containing 50 μg / mL ampicillin. 24 mL of this suspension was inoculated into 4.8 L of LeMaster medium containing 50 μg / mL ampicillin, and O.D. D. Until approximately 1 was reached. A final concentration of 1 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added, and after induction overnight at 20 ° C., the cells were collected by a centrifuge and the cells were collected in 200 ml of phosphate buffered saline (PBS). Then, the cells were collected again by a centrifuge and stored frozen at -20 ° C. The cells are suspended in a cell disruption buffer (50 mM sodium phosphate buffer pH 8.0, 1 mM EDTA, 5 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 μM leupeptin, 1 μM pepstatin A, 0.1 mg / mL lysozyme). The cells were disrupted by sonication. The sonication residue was removed by centrifugation followed by a 0.2 μm filter to obtain a cell extract.

<<インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの精製>>
(1)インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン(アミノ酸配列番号2)の精製
(1−1)ニッケルカラムによる精製
以下の精製操作はすべて4℃で行った。BL21(DE3)/pET−30a(+)_HI_235−593の組換え大腸菌培養液(2L)から実施例6の方法で得られた細胞抽出液をアフィニティークロマトグラフィーで精製した。アフィニティークロマトグラフィーカラムは、Ni−NTA(QIAGEN社製)を担体として用い、マニュアル記載の方法でカラム容量30mlのカラムを作製した。平衡化バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、5mM イミダゾール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM 2―メルカプトエタノール)で平衡化した後、細胞抽出液を流速3mL/minでアプライし、平衡化バッファーで洗浄した後、50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM 2―メルカプトエタノール溶液中の5−250mM イミダゾールの直線勾配(3カラム容量)で溶出した。主要なフラクションをまとめて回収した。
<< Purification of H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains >>
(1) Purification of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain (amino acid SEQ ID NO: 2) (1-1) Purification with nickel column All the following purification operations were performed at 4 ° C. The cell extract obtained by the method of Example 6 from the recombinant E. coli culture solution (2 L) of BL21 (DE3) / pET-30a (+) _ HI_235-593 was purified by affinity chromatography. As the affinity chromatography column, Ni-NTA (manufactured by QIAGEN) was used as a carrier, and a column with a column capacity of 30 ml was prepared by the method described in the manual. After equilibration with an equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 5 mM imidazole, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM 2-mercaptoethanol), the cell extract was applied at a flow rate of 3 mL / min and equilibrated. After washing with the crystallization buffer, elution was performed with a linear gradient of 5-250 mM imidazole (3 column volumes) in 50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM 2-mercaptoethanol solution. The main fractions were collected together.

(1−2)疎水性相互作用カラムによる精製
上記(1−1)で得られたサンプルを、50mM HEPES pH 7.5、3.5M 硫酸アンモニウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール溶液と混合し、硫酸アンモニウムの終濃度が2Mになるように調製した。平衡化バッファー(50mM HEPES pH 7.5、2M 硫酸アンモニウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール)で平衡化した疎水性相互作用カラムであるRESOURCEPHE 6ml(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に、流速5mL/minでサンプルをアプライした。3カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、50mM HEPES pH 7.5、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール溶液中の2−0M 硫酸アンモニウムの直線勾配(150mL)で溶出し、主要な画分をまとめた。
(1-2) Purification by hydrophobic interaction column The sample obtained in (1-1) above was mixed with 50 mM HEPES pH 7.5, 3.5 M ammonium sulfate, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol solution. The final concentration of ammonium sulfate was 2M. In 6 ml of RESOURCECHE, a hydrophobic interaction column equilibrated with an equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 2 M ammonium sulfate, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol) (manufactured by GE Healthcare Biosciences) Samples were applied at a flow rate of 5 mL / min. After washing with 3 column volumes of equilibration buffer, elute with a linear gradient (150 mL) of 2-0 M ammonium sulfate in 50 mM HEPES pH 7.5, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM dithiothreitol solution. Summed up the minutes.

(1−3)ゲルろ過カラムによる精製
上記(1−2)で得られたサンプルを限外ろ過膜を用いて濃縮し、ゲルろ過バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM ジチオスレイトール)で平衡化したゲルろ過カラムHiload 16/60 Superdex75 prep grade(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に流速1mL/minでアプライした。主要な画分を各々まとめ、終濃度500mMまたは100mM 塩化ナトリウムの両方の条件下でタンパク質濃度10mg/mLになるまで限外ろ過膜を用いて濃縮した。その結果、いずれの塩濃度下においても沈殿は生じなかった。また、BOCILLIN FL(蛍光標識ベンジルペニシリン、Molecular Probes社製)溶液と混合した後(終濃度10μM)、37℃で20分間反応させ、SDS−PAGEを実施した。励起波長473nmのレーザーを照射し、波長520nm以上の蛍光を検出した結果、精製したPBP3トランスペプチダーゼドメインはBOCILLIN FLとの結合能を保持していることが確かめられた。
(1-3) Purification by gel filtration column The sample obtained in (1-2) above was concentrated using an ultrafiltration membrane, and gel filtration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 1 mM fluoride). The gel filtration column Hiload 16/60 Superdex75 prep grade (manufactured by GE Healthcare Biosciences) equilibrated with phenylmethylsulfonyl and 1 mM dithiothreitol was applied at a flow rate of 1 mL / min. Each major fraction was combined and concentrated using an ultrafiltration membrane to a protein concentration of 10 mg / mL under conditions of both final concentrations of 500 mM or 100 mM sodium chloride. As a result, no precipitation occurred under any salt concentration. Further, after mixing with BOCILLIN FL (fluorescently labeled benzylpenicillin, manufactured by Molecular Probes) solution (final concentration 10 μM), the mixture was reacted at 37 ° C. for 20 minutes, and SDS-PAGE was performed. As a result of irradiating a laser having an excitation wavelength of 473 nm and detecting fluorescence having a wavelength of 520 nm or more, it was confirmed that the purified PBP3 transpeptidase domain retains the binding ability to BOCILLIN FL.

(2)インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン(アミノ酸配列番号3〜5、8および9)の精製
(2−1)ニッケルカラムによる精製
以下の精製は4℃で行った。B834(DE3)/pET−28b(+)_HI_235−597、B834(DE3)/pET−28b(+)_HI_242−597、B834(DE3)/pET−28b(+)_HI_242−593、B834(DE3)/pET−28b(+)_HI_249−597およびB834(DE3)/pET−28b(+)_HI_249−593の組換え大腸菌培養液(400mL)から実施例6の方法で得られた細胞抽出液をアフィニティークロマトグラフィーで精製した。HiTrap Chelatingカラム 5mL(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)にマニュアル記載の方法でニッケルを結合させた後、平衡化バッファー(20mM リン酸ナトリウムバッファー pH 7.4、500mM 塩化ナトリウム、20mM イミダゾール)で平衡化した。そこへ細胞抽出液を流速2mL/minでアプライし、流速4mL/minで5カラム容量の平衡化バッファーにより洗浄した後、20mM リン酸ナトリウムバッファー pH 7.4、500mM 塩化ナトリウム溶液中の20mM−500mM イミダゾールの直線勾配(10カラム容量)で溶出し、主要なフラクションをまとめて回収した。
(2) Purification of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain (amino acid sequence numbers 3 to 5, 8, and 9) (2-1) Purification with nickel column The following purification was performed at 4 ° C. B834 (DE3) / pET-28b (+) _ HI_235-597, B834 (DE3) / pET-28b (+) _ HI_242-597, B834 (DE3) / pET-28b (+) _ HI_242-593, B834 (DE3) / The cell extract obtained by the method of Example 6 from the recombinant Escherichia coli culture solution (400 mL) of pET-28b (+) _ HI_249-597 and B834 (DE3) / pET-28b (+) _ HI_249-593 was subjected to affinity chromatography. Purified with Nickel was bound to HiTrap Chelating column 5 mL (manufactured by GE Healthcare Bioscience) by the method described in the manual, and then equilibrated with equilibration buffer (20 mM sodium phosphate buffer pH 7.4, 500 mM sodium chloride, 20 mM imidazole). did. The cell extract was applied thereto at a flow rate of 2 mL / min, washed with 5 column volumes of equilibration buffer at a flow rate of 4 mL / min, and then 20 mM sodium phosphate buffer pH 7.4, 20 mM-500 mM in a 500 mM sodium chloride solution. Elution was performed with a linear gradient of imidazole (10 column volumes) and the main fractions were collected together.

(2−2)His−tagの除去
上記(2−1)で精製したサンプルを透析バッファー(20mM トリス塩酸 pH 7.9、200mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA)に対して透析した後、終濃度8unit/mLのトロンビン(シグマ社製)を添加し、8℃で一晩反応させた後、フッ化フェニルメチルスルホニルを終濃度1mMになるよう添加し反応を止めた。次に、終濃度20mMとなるようにイミダゾールを添加し、平衡化バッファー(20mM トリス塩酸 pH 7.9、200mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA)で平衡化したNi Sepharose High Performance(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)担体を加えた。4℃で一時間混合した後、遠心分離により上清を回収した。
(2-2) Removal of His-tag The sample purified in (2-1) above was dialyzed against a dialysis buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.9, 200 mM sodium chloride, 1 mM EDTA), and a final concentration of 8 unit / mL thrombin (manufactured by Sigma) was added and reacted at 8 ° C. overnight, and then phenylmethylsulfonyl fluoride was added to a final concentration of 1 mM to stop the reaction. Next, imidazole was added to a final concentration of 20 mM, and Ni Sepharose High Performance (GE Healthcare Biosciences) was equilibrated with an equilibration buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.9, 200 mM sodium chloride, 1 mM EDTA). ) A carrier was added. After mixing for 1 hour at 4 ° C., the supernatant was collected by centrifugation.

(2−3)ブルーカラムによる精製
上記(2−2)で得られたサンプルをHiTrap Blue 5mL(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて精製した。流速は5mL/minであり、平衡化バッファー(20mM トリス塩酸 pH 7.9、200mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA)で平衡化したカラムにサンプルをアプライし、2カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、20mM トリス塩酸 pH 7.9、1mM EDTA溶液中の200−2000mM 塩化ナトリウムの直線勾配(20カラム容量)で溶出した。SDS−PAGEを実施し、主要な溶出画分をまとめた。
(2-3) Purification by blue column The sample obtained in (2-2) above was purified using 5 mL of HiTrap Blue (manufactured by GE Healthcare Bioscience). The flow rate was 5 mL / min, the sample was applied to a column equilibrated with equilibration buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.9, 200 mM sodium chloride, 1 mM EDTA), washed with 2 column volumes of equilibration buffer, Elution was performed with a linear gradient (20 column volumes) of 200-2000 mM sodium chloride in 20 mM Tris-HCl pH 7.9, 1 mM EDTA solution. SDS-PAGE was performed and the major elution fractions were summarized.

(2−4)陽イオン交換カラムによる精製
上記(2−3)で得られたサンプルをMonoS HR10/10(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて精製した。サンプルを平衡化バッファー(20mM HEPES pH7.5、50mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA)に対して透析した。平衡化バッファーで平衡化したカラムに流速4mL/minでサンプルをアプライし、2カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、20mM HEPES pH7.5、1mM EDTA溶液中の50−500mM 塩化ナトリウムの直線勾配(20カラム容量)で溶出した。SDS−PAGEを実施し、主要な画分をまとめ、保持分子量30000以上の限外ろ過膜であるAmicon Ultra−4 30,000 MWCO(ミリポア社製)を用いて、終濃度200mM 塩化ナトリウムの条件下でタンパク質濃度10mg/mLになるまで濃縮した。濃縮したサンプルをBOCILLIN FL(蛍光標識ベンジルペニシリン、Molecular Probes社製)溶液と混合した後(終濃度10μM)、室温で20分間反応させ、SDS−PAGEを実施した。励起波長473nmのレーザーを照射し、波長520nm以上の蛍光を検出した結果、精製したサンプルはBOCILLIN FLとの結合能を保持していることが確かめられた。
(2-4) Purification by cation exchange column The sample obtained in (2-3) above was purified using MonoS HR10 / 10 (manufactured by GE Healthcare Biosciences). The sample was dialyzed against equilibration buffer (20 mM HEPES pH 7.5, 50 mM sodium chloride, 1 mM EDTA). Samples were applied to a column equilibrated with equilibration buffer at a flow rate of 4 mL / min, washed with 2 column volumes of equilibration buffer, and then a linear gradient of 50-500 mM sodium chloride in 20 mM HEPES pH 7.5, 1 mM EDTA solution. Elute with (20 column volumes). Conduct SDS-PAGE, collect the main fractions, and use Amicon Ultra-4 30,000 MWCO (Millipore), which is an ultrafiltration membrane with a retention molecular weight of 30,000 or more, under a final concentration of 200 mM sodium chloride. To a protein concentration of 10 mg / mL. The concentrated sample was mixed with BOCILLIN FL (fluorescently labeled benzylpenicillin, manufactured by Molecular Probes) solution (final concentration 10 μM), reacted at room temperature for 20 minutes, and subjected to SDS-PAGE. As a result of irradiating a laser having an excitation wavelength of 473 nm and detecting fluorescence having a wavelength of 520 nm or more, it was confirmed that the purified sample retained the binding ability to BOCILLIN FL.

(3)インフルエンザ菌PBP3点変異体トランスペプチダーゼドメイン(アミノ酸配列番号15、16および19)の精製
(3−1)ニッケルカラムによる精製
以下の精製は4℃で行った。BL21(DE3)/pET−30a(+)_HI_235−593(M377I, S385T, R517H)、BL21(DE3)/pET−30a(+)_HI_235−593(S385T, N526K)およびB834(DE3)/pET−30a(+)_HI_235−593(M377I, S385T, L389F, N526K)の組換え大腸菌培養液(400mL)から実施例6の方法で得られた細胞抽出液をアフィニティークロマトグラフィーで精製した。HiTrap Chelatingカラム 5mL(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)にマニュアル記載の方法でニッケルを結合させた後、平衡化バッファー(20mM リン酸ナトリウムバッファー pH 7.4、500mM 塩化ナトリウム、20mM イミダゾール)で平衡化した。そこへ細胞抽出液を流速2mL/minでアプライし、流速4mL/minで5カラム容量の平衡化バッファーにより洗浄した後、20mM リン酸ナトリウムバッファー pH 7.4、500mM 塩化ナトリウム溶液中の20mM−500mM イミダゾールの直線勾配(10カラム容量)で溶出し、主要なフラクションをまとめて回収した。
(3) Purification of Haemophilus influenzae PBP 3-point mutant transpeptidase domain (amino acid sequence numbers 15, 16, and 19) (3-1) Purification with nickel column The following purification was performed at 4 ° C. BL21 (DE3) / pET-30a (+) _ HI_235-593 (M377I, S385T, R517H), BL21 (DE3) / pET-30a (+) _ HI_235-593 (S385T, N526K) and B834 (DE3) / pET-30a The cell extract obtained by the method of Example 6 from the recombinant E. coli culture solution (400 mL) of (+) _ HI_235-593 (M377I, S385T, L389F, N526K) was purified by affinity chromatography. Nickel was bound to HiTrap Chelating column 5 mL (manufactured by GE Healthcare Bioscience) by the method described in the manual, and then equilibrated with equilibration buffer (20 mM sodium phosphate buffer pH 7.4, 500 mM sodium chloride, 20 mM imidazole). did. The cell extract was applied thereto at a flow rate of 2 mL / min, washed with 5 column volumes of equilibration buffer at a flow rate of 4 mL / min, and then 20 mM sodium phosphate buffer pH 7.4, 20 mM-500 mM in a 500 mM sodium chloride solution. Elution was performed with a linear gradient of imidazole (10 column volumes) and the main fractions were collected together.

(3―2)ブルーカラムによる精製
上記(3−1)で精製したサンプルを透析バッファー(20mM トリス塩酸 pH 7.9、50mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA)に対して透析した後、HiTrap Blue 5mL(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて精製した。流速は5mL/minであり、平衡化バッファー(20mM トリス塩酸 pH 7.9、200mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA)で平衡化したカラムにサンプルをアプライし、2カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、20mM トリス塩酸 pH 7.9、1mM EDTA溶液中の200−2000mM 塩化ナトリウムの直線勾配(20カラム容量)で溶出した。SDS−PAGEを実施し、主要な溶出画分をまとめ、保持分子量30000以上の限外ろ過膜であるAmicon Ultra−4 30,000 MWCO(ミリポア社製)を用いて、終濃度200mM 塩化ナトリウムの条件下でタンパク質濃度10mg/mLになるまで濃縮した。
(3-2) Purification by blue column The sample purified in (3-1) above was dialyzed against dialysis buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM sodium chloride, 1 mM EDTA), and then HiTrap Blue 5 mL (GE). It refine | purified using Healthcare Bioscience. The flow rate was 5 mL / min, the sample was applied to a column equilibrated with equilibration buffer (20 mM Tris-HCl pH 7.9, 200 mM sodium chloride, 1 mM EDTA), washed with 2 column volumes of equilibration buffer, Elution was performed with a linear gradient (20 column volumes) of 200-2000 mM sodium chloride in 20 mM Tris-HCl pH 7.9, 1 mM EDTA solution. Conduct SDS-PAGE, collect the major elution fractions, and use Amicon Ultra-4 30,000 MWCO (Millipore), which is an ultrafiltration membrane with a retained molecular weight of 30,000 or more, and a final concentration of 200 mM sodium chloride. The solution was concentrated to a protein concentration of 10 mg / mL.

(4)インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインに存在するループ構造を短縮化した改変タンパク質(アミノ酸配列番号22)のセレノメチオニン置換体の精製
(4−1)ニッケルカラムによる精製
以下の精製操作はすべて4℃で行った。実施例9(1)の方法で得られた細胞抽出液をアフィニティークロマトグラフィーで精製した。アフィニティークロマトグラフィーカラムは、Ni−NTA(QIAGEN社製)を担体として用い、マニュアル記載の方法でカラム容量30mlのカラムを作製した。平衡化バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、5mM イミダゾール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM 2―メルカプトエタノール、1μM ロイペプチン、1μM ペプスタチンA)で平衡化した後、細胞抽出液を流速3mL/minでアプライし、平衡化バッファーで洗浄した後、溶出バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、500mM イミダゾール、1mM フッ化フェニルメチルスルホニル、1mM 2―メルカプトエタノール、1μM ロイペプチン、1μM ペプスタチンA)で溶出した。
(4) Purification of a selenomethionine substitution product of a modified protein (amino acid SEQ ID NO: 22) with a shortened loop structure existing in the H. influenzae PBP3 transpeptidase domain (4-1) Purification with a nickel column All the following purification operations were performed at 4 ° C. I went there. The cell extract obtained by the method of Example 9 (1) was purified by affinity chromatography. As the affinity chromatography column, Ni-NTA (manufactured by QIAGEN) was used as a carrier, and a column with a column capacity of 30 ml was prepared by the method described in the manual. After equilibration with an equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 5 mM imidazole, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 μM leupeptin, 1 μM pepstatin A), the cell extract was flowed at a flow rate of 3 mL. / Min and washed with equilibration buffer, followed by elution buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 500 mM imidazole, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM 2-mercaptoethanol, 1 μM leupeptin, 1 μM pepstatin A ).

(4−2)疎水性相互作用カラムによる精製
上記(4−1)で得られたサンプルを、50mM HEPES pH 7.5、3.5M 硫酸アンモニウム5mM ジチオスレイトール溶液と混合し、硫酸アンモニウムの終濃度が約1.5Mになるように調製した。調製したサンプルを平衡化バッファー(50mM HEPES pH 7.5、2M 硫酸アンモニウム、5mM ジチオスレイトール)で平衡化した疎水性相互作用カラムであるRESOURCEPHE 6ml(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に、流速5mL/minでアプライした。3カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、50mM HEPES pH 7.5、5mM ジチオスレイトール溶液中の2−0M 硫酸アンモニウムの直線勾配(150mL)で溶出し、主要な画分をまとめた。
(4-2) Purification by hydrophobic interaction column The sample obtained in (4-1) above is mixed with 50 mM HEPES pH 7.5, 3.5 M ammonium sulfate 5 mM dithiothreitol solution, and the final concentration of ammonium sulfate is reduced. It was prepared to be about 1.5M. The prepared sample was equilibrated with an equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 2 M ammonium sulfate, 5 mM dithiothreitol) in 6 ml of RESOURCECHE HE (manufactured by GE Healthcare Bioscience) at a flow rate of 5 mL / Applied in min. After washing with 3 column volumes of equilibration buffer, elution was performed with a linear gradient of 2-0 M ammonium sulfate (150 mL) in 50 mM HEPES pH 7.5, 5 mM dithiothreitol solution, and the main fractions were combined.

(4−3)ゲルろ過カラムによる精製
上記(4−2)で得られたサンプルを限外ろ過膜で濃縮し、ゲルろ過バッファー(50mM HEPES pH 7.5、500mM 塩化ナトリウム、5mM ジチオスレイトール)で平衡化したゲルろ過カラムHiload 16/60 Superdex75 prep grade(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に流速1mL/minでアプライし、主要な画分をまとめた。
(4-3) Purification by gel filtration column The sample obtained in (4-2) above was concentrated with an ultrafiltration membrane, and gel filtration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 500 mM sodium chloride, 5 mM dithiothreitol). And applied to a gel filtration column Hiload 16/60 Superdex75 prep grade (manufactured by GE Healthcare Bioscience) at a flow rate of 1 mL / min, and the main fractions were collected.

(4−4)陽イオン交換カラムによる精製
上記(4−3)で得られたサンプルをMonoS HR10/10(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて精製した。サンプルを平衡化バッファー(50mM HEPES pH7.5、50mM 塩化ナトリウム、5mM ジチオスレイトール)に対して透析した。平衡化バッファーで平衡化したカラムに流速2mL/minでサンプルをアプライし、流速3mL/minで3カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、20mM HEPES pH7.5、5mM ジチオスレイトール溶液中の50−500mM 塩化ナトリウムの直線勾配(75mL)で溶出した。溶出画分をBOCILLIN FL(蛍光標識ベンジルペニシリン、Molecular Probes社製)溶液と混合した後(終濃度10μM)、37℃で20分間反応させ、SDS−PAGEを実施した。励起波長473nmのレーザーを照射し、波長520nm以上の蛍光を検出した結果、精製したサンプルはBOCILLIN FLとの結合能を保持していることが確かめられた。限外ろ過膜を用いて、終濃度50mM 塩化ナトリウムの条件下でタンパク質濃度10mg/mLになるまで濃縮した。
(4-4) Purification by cation exchange column The sample obtained in (4-3) above was purified using MonoS HR10 / 10 (manufactured by GE Healthcare Biosciences). Samples were dialyzed against equilibration buffer (50 mM HEPES pH 7.5, 50 mM sodium chloride, 5 mM dithiothreitol). The sample was applied to the column equilibrated with the equilibration buffer at a flow rate of 2 mL / min, washed with 3 column volumes of the equilibration buffer at a flow rate of 3 mL / min, and then washed with 50 mM in 20 mM HEPES pH 7.5, 5 mM dithiothreitol solution. Elute with a linear gradient of -500 mM sodium chloride (75 mL). The elution fraction was mixed with BOCILLIN FL (fluorescently labeled benzylpenicillin, manufactured by Molecular Probes) solution (final concentration 10 μM), and reacted at 37 ° C. for 20 minutes to carry out SDS-PAGE. As a result of irradiating a laser having an excitation wavelength of 473 nm and detecting fluorescence having a wavelength of 520 nm or more, it was confirmed that the purified sample retained the binding ability to BOCILLIN FL. Using an ultrafiltration membrane, the protein was concentrated to a protein concentration of 10 mg / mL under the condition of a final concentration of 50 mM sodium chloride.

(5)大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン(アミノ酸配列番号26)のセレノメチオニン置換体の精製
(5−1)陰イオン交換カラムによる精製
以下の精製操作はすべて4℃で行った。実施例9(2)の方法で得られた細胞抽出液を陰イオン交換クロマトグラフィーで精製した。Q Sepharose HP(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を担体として用い、マニュアル記載の方法でカラム容量114mLのカラムを作製した。平衡化バッファー(50mM リン酸ナトリウムバッファー pH6.0、1mM EDTA、5mM 2−メルカプトエタノール)で平衡化した後、流速2.5mL/minでサンプルをアプライし、流速5mL/minで約2カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、50mM リン酸ナトリウムバッファー pH6.0、1mM EDTA、5mM 2−メルカプトエタノール溶液中の0−1M 塩化ナトリウムの直線勾配(720mL)で溶出し、SDS−PAGEにより主要なフラクションをまとめて回収した。
(5) Purification of selenomethionine-substituted product of E. coli PBP3 transpeptidase domain (amino acid SEQ ID NO: 26) (5-1) Purification by anion exchange column The following purification operations were all performed at 4 ° C. The cell extract obtained by the method of Example 9 (2) was purified by anion exchange chromatography. Using Q Sepharose HP (GE Healthcare Bioscience) as a carrier, a column with a column volume of 114 mL was prepared by the method described in the manual. After equilibration with an equilibration buffer (50 mM sodium phosphate buffer pH 6.0, 1 mM EDTA, 5 mM 2-mercaptoethanol), the sample was applied at a flow rate of 2.5 mL / min, and about 2 column volumes at a flow rate of 5 mL / min. After washing with equilibration buffer, elute with a linear gradient (720 mL) of 0-1 M sodium chloride in 50 mM sodium phosphate buffer pH 6.0, 1 mM EDTA, 5 mM 2-mercaptoethanol solution, and the major fractions by SDS-PAGE Were collected together.

(5−2)ブルーカラムによる精製
上記(5−1)で精製したサンプルを透析バッファー(20mM トリス塩酸 pH 8.5、1mM EDTA、5mM 2−メルカプトエタノール)に対して透析した後、HiTrap Blue 1mL(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて精製した。精製はサンプルを9回に分けて実施した。流速は1mL/minであり、平衡化バッファー(20mM トリス塩酸 pH 8.5、1mM EDTA、5mM 2−メルカプトエタノール)で平衡化したカラムにサンプルをアプライし、2カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、20mM トリス塩酸 pH 8.5、1mM EDTA、5mM 2−メルカプトエタノール溶液中の0−2M 塩化ナトリウムの直線勾配(17.5カラム容量)で溶出し主要な溶出画分をまとめた。
(5-2) Purification by blue column The sample purified in (5-1) above was dialyzed against a dialysis buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.5, 1 mM EDTA, 5 mM 2-mercaptoethanol), and then HiTrap Blue 1 mL. Purified using (GE Healthcare Bioscience). Purification was performed in 9 divided samples. The flow rate was 1 mL / min, the sample was applied to a column equilibrated with equilibration buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.5, 1 mM EDTA, 5 mM 2-mercaptoethanol), and washed with 2 column volumes of equilibration buffer. Then, the main elution fractions were collected by eluting with a linear gradient (17.5 column volume) of 0-2M sodium chloride in 20 mM Tris-HCl pH 8.5, 1 mM EDTA, 5 mM 2-mercaptoethanol solution.

(5−3)ゲルろ過カラムによる精製
上記(5−2)で得られたサンプルを保持分子量30000以上の限外ろ過膜であるAmicon Ultra−15 30,000 MWCO(ミリポア社製)を用いて濃縮し、ゲルろ過バッファー(20mM Tris塩酸 pH 7.9、150mM 塩化ナトリウム、1mM EDTA、1mM ジチオスレイトール)で平衡化したゲルろ過カラムHiload 16/60 Superdex75 prep grade(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)に流速1mL/minでアプライした。精製は2回に分けて実施した。主要な画分をまとめ、保持分子量10000以上の限外ろ過膜であるAmicon Ultra−15 10,000 MWCO(ミリポア社製)を用いて、バッファー置換および濃縮し、10mM Tris塩酸 pH 7.9、150mM 塩化ナトリウム、1mM ジチオスレイトール条件下、タンパク質濃度10mg/mLに調製した。
(5-3) Purification by gel filtration column The sample obtained in the above (5-2) is concentrated using Amicon Ultra-15 30,000 MWCO (Millipore), which is an ultrafiltration membrane having a retention molecular weight of 30,000 or more. And a gel filtration column Hiload 16/60 Superdex75 prep grade (manufactured by GE Healthcare Bioscience) equilibrated with a gel filtration buffer (20 mM Tris hydrochloric acid pH 7.9, 150 mM sodium chloride, 1 mM EDTA, 1 mM dithiothreitol). Application was performed at a flow rate of 1 mL / min. Purification was performed in two portions. The main fractions were collected, and buffer substitution and concentration were performed using Amicon Ultra-15 10,000 MWCO (Millipore), which is an ultrafiltration membrane having a retention molecular weight of 10,000 or more, and 10 mM Tris hydrochloric acid pH 7.9, 150 mM. The protein concentration was adjusted to 10 mg / mL under sodium chloride and 1 mM dithiothreitol conditions.

<<インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの還元ジメチル化>>
実施例10(4)で精製したインフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメイン(アミノ酸配列番号22)のセレノメチオニン置換体のリジン残基を文献(Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 275(2), 549−552)記載の方法に従い還元ジメチル化した。得られたサンプルを陽イオン交換カラムであるMonoS HR10/10(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を用いて精製した。流速は4mL/minであり、平衡化バッファー(20mM HEPES pH 7.5、1mM EDTA、50mM 塩化ナトリウム)で平衡化したカラムにサンプルをアプライし、2カラム容量の平衡化バッファーで洗浄した後、20mM HEPES pH 7.5、1mM EDTA中の50−525mM 塩化ナトリウムの直線勾配(20カラム容量)で溶出した。SDS−PAGEを実施し、主要な溶出画分をまとめ、塩化ナトリウムの終濃度が0.2Mになるように調製し、タンパク質濃度10mg/mLになるように濃縮した。エレクトロスプレイイオン化法による質量分析装置により解析したところ、分子量39798に主要なピークが確認されたことから、今回の還元ジメチル化タンパク質は、計算値で39807の分子量を示す、リジン残基23個とN末端の合計24箇所のジメチル化修飾候補部位において22箇所がジメチル化されたと考えられた。
<< Reductive dimethylation of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain >>
The lysine residue of the selenomethionine substitution product of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain (amino acid SEQ ID NO: 22) purified in Example 10 (4) was reported in the literature (Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 275 (2), 549- 552) and reduced dimethylated according to the method described. The obtained sample was purified using MonoS HR10 / 10 (manufactured by GE Healthcare Bioscience) which is a cation exchange column. The flow rate was 4 mL / min, the sample was applied to a column equilibrated with equilibration buffer (20 mM HEPES pH 7.5, 1 mM EDTA, 50 mM sodium chloride), washed with 2 column volumes of equilibration buffer, and then 20 mM. Elution with a linear gradient (20 column volumes) of 50-525 mM sodium chloride in HEPES pH 7.5, 1 mM EDTA. SDS-PAGE was performed and the main elution fractions were combined, adjusted to a final sodium chloride concentration of 0.2 M, and concentrated to a protein concentration of 10 mg / mL. As a result of analysis by a mass spectrometer using an electrospray ionization method, a main peak was confirmed at a molecular weight of 39798. Therefore, this reduced dimethylated protein has a calculated molecular weight of 39807, 23 lysine residues and N It was considered that 22 sites were dimethylated in a total of 24 sites of dimethylation modification candidates at the end.

<<インフルエンザ菌PBP3可溶性部分、インフルエンザ菌および大腸菌PBP3トランスペプチダーゼドメインの結晶化スクリーニング>>
実施例3、10および11で調製したサンプルは、シッティングドロップ蒸気拡散法により結晶化スクリーニングを実施した。タンパク質溶液0.5μLと結晶化剤0.5μLを混合し結晶化ドロップとし、リザーバー溶液として結晶化剤50−100μLを分注した後、密閉したプレートを4℃〜20℃の恒温槽内に静置した。結晶化剤としてはキアゲン社等から市販されている試薬を利用した。
<< Crystallizing screening of H. influenzae PBP3 soluble portion, H. influenzae and E. coli PBP3 transpeptidase domains >>
The samples prepared in Examples 3, 10 and 11 were subjected to crystallization screening by the sitting drop vapor diffusion method. After mixing 0.5 μL of the protein solution and 0.5 μL of the crystallization agent to form a crystallization drop and dispensing 50-100 μL of the crystallization agent as a reservoir solution, the sealed plate is placed in a constant temperature bath at 4 ° C. to 20 ° C. I put it. As a crystallization agent, a reagent commercially available from Qiagen, Inc. was used.

本発明のPBP3トランスペプチダーゼドメインは新規なタンパク質であり、阻害剤の効率的な設計等に有効な結晶構造情報取得に利用できる良質の結晶の製造に利用できるため、産業上極めて有用である。 The PBP3 transpeptidase domain of the present invention is a novel protein and is extremely useful industrially because it can be used for the production of high-quality crystals that can be used for obtaining crystal structure information effective in the efficient design of inhibitors and the like.

Claims (19)

下記からなる群より選択される、トランスペプチダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号1のアミノ酸番号225〜262のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)ペニシリン結合タンパク質(PBP)3のトランスペプチダーゼドメインからなるタンパク質。
(b)配列番号1において少なくとも85%の相同性を有するアミノ酸配列のアミノ酸番号225〜262に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる相同タンパク質。
(c)配列番号1において1個もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列のアミノ酸番号225〜262に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号566〜607に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる改変タンパク質。
A protein having transpeptidase activity selected from the group consisting of:
(A) Haemophilus influenzae penicillin binding protein (PBP) comprising a sequence beginning with any one of amino acids 225 to 262 of SEQ ID NO: 1 and ending with any one of amino acids 566 to 607 A protein consisting of three transpeptidase domains.
(B) any one of the amino acid numbers corresponding to amino acid numbers 566 to 607 starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 225 to 262 of the amino acid sequence having at least 85% homology in SEQ ID NO: 1 A homologous protein consisting of a sequence ending with one amino acid.
(C) starting from any one of the amino acid numbers corresponding to amino acid numbers 225 to 262 of the amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added or inserted in SEQ ID NO: 1, and amino acid number 566 A modified protein consisting of a sequence ending with any one of the amino acid numbers corresponding to 607.
配列番号1においてアミノ酸番号301〜308に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号315〜322に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わるポリペプチドを3〜5残基の任意のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とする、請求項1記載のタンパク質。 A polypeptide having 3 to 5 residues starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 301 to 308 in SEQ ID NO: 1 and ending with any one amino acid corresponding to amino acid numbers 315 to 322 2. The protein according to claim 1, wherein the protein is substituted with a polypeptide comprising any amino acid. 配列番号1においてアミノ酸番号306〜317に相当する配列からなるポリペプチドを3〜5残基の任意のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とする、請求項1記載のタンパク質。 The protein according to claim 1, wherein a polypeptide consisting of the sequence corresponding to amino acid numbers 306 to 317 in SEQ ID NO: 1 is substituted with a polypeptide consisting of any amino acid having 3 to 5 residues. 配列番号1においてアミノ酸番号306〜317に相当する配列からなるポリペプチドをグリシン、スレオニン、グリシン、グリシンである4残基のアミノ酸からなるポリペプチドに置換していることを特徴とする、請求項1記載のタンパク質。 The polypeptide consisting of the sequence corresponding to amino acid numbers 306 to 317 in SEQ ID NO: 1 is substituted with a polypeptide consisting of 4-residue amino acids which are glycine, threonine, glycine and glycine. The protein described. 配列番号1においてアミノ酸番号235、242、249、252のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸から始まり、アミノ酸番号576、581、586、593、597のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタンパク質。 It begins with any one amino acid of amino acid numbers 235, 242, 249, 252 or the amino acid corresponding thereto in SEQ ID NO: 1, and any one amino acid of amino acid numbers 576, 581, 586, 593, 597 or an amino acid corresponding thereto The protein according to any one of claims 1 to 4, which ends. 配列番号2〜24からなる群より選択される配列からなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタンパク質。 The protein according to any one of claims 1 to 5, comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2 to 24. 下記からなる群より選択される、トランスペプチダーゼ活性を有するタンパク質:
(a)配列番号25のアミノ酸番号205〜242のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる、大腸菌(Escherichia coli)ペニシリン結合タンパク質(PBP)3のトランスペプチダーゼドメインからなるタンパク質。
(b)配列番号25において少なくとも85%の相同性を有するアミノ酸配列のアミノ酸番号205〜242に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる相同タンパク質。
(c)配列番号25において1個もしくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列のアミノ酸番号205〜242に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸から始まり、アミノ酸番号559〜579に相当するアミノ酸番号のいずれか一つのアミノ酸で終わる配列からなる改変タンパク質。
A protein having transpeptidase activity selected from the group consisting of:
(A) Escherichia coli penicillin binding protein (PBP) 3 consisting of a sequence starting from any one amino acid of amino acid numbers 205 to 242 of SEQ ID NO: 25 and ending with any one amino acid of amino acid numbers 559 to 579 A protein consisting of the transpeptidase domain.
(B) any one of the amino acid numbers corresponding to amino acid numbers 559 to 579, starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 205 to 242 of the amino acid sequence having at least 85% homology in SEQ ID NO: 25 A homologous protein consisting of a sequence ending with one amino acid.
(C) starting from any one amino acid corresponding to amino acid numbers 205 to 242 of the amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added or inserted in SEQ ID NO: 25; A modified protein consisting of a sequence ending with any one of the amino acid numbers corresponding to 579.
配列番号25においてアミノ酸番号215、232のいずれか一つのアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で始まり、アミノ酸番号569のアミノ酸またはそれに相当するアミノ酸で終わる配列からなる、請求項7記載のタンパク質。 The protein according to claim 7, which consists of a sequence beginning with any one amino acid of amino acid numbers 215 and 232 or an amino acid corresponding thereto in SEQ ID NO: 25 and ending with an amino acid of amino acid number 569 or an amino acid corresponding thereto. 配列番号26および27からなる群より選択される配列からなる、請求項7または8のいずれか一項に記載のタンパク質。 The protein according to any one of claims 7 and 8, which consists of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 26 and 27. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のタンパク質中の少なくとも1つのメチオニン残基がセレノメチオニンに置換されているタンパク質。 A protein in which at least one methionine residue in the protein according to any one of claims 1 to 9 is substituted with selenomethionine. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のタンパク質中の少なくとも1つのリジン残基が還元ジメチル化されているタンパク質。 A protein in which at least one lysine residue in the protein according to any one of claims 1 to 10 is reductively dimethylated. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のタンパク質をコードするポリヌクレオチド。 The polynucleotide which codes the protein as described in any one of Claims 1-10. 請求項12記載のポリヌクレオチドを含有する組換えベクター。 A recombinant vector containing the polynucleotide according to claim 12. 請求項13記載の組換えベクターにより形質転換された宿主細胞。 A host cell transformed with the recombinant vector according to claim 13. 請求項14記載の宿主細胞を培養する工程、および該培養によって得られる宿主細胞もしくはその培養物から請求項1〜11のいずれか一項に記載のタンパク質を採取する工程を含むタンパク質の製造方法。 A method for producing a protein comprising the steps of culturing the host cell according to claim 14, and the step of collecting the protein according to any one of claims 1 to 11 from the host cell obtained by the culture or a culture thereof. インフルエンザ菌または大腸菌PBP3に結合する化合物の検定方法において、請求項1〜11のいずれか一項に記載のタンパク質を化合物と接触させ、ついで上記化合物がPBP3に結合するかどうかを検出することからなる方法。 A method for assaying a compound that binds to Haemophilus influenzae or E. coli PBP3, comprising contacting the protein according to any one of claims 1 to 11 with the compound, and then detecting whether the compound binds to PBP3. Method. インフルエンザ菌または大腸菌PBP3のトランスペプチダーゼドメインの結晶を製造する方法であって、請求項1〜11のいずれか一項に記載のタンパク質を製造する工程と、製造したタンパク質と結晶化剤とを接触させ、インフルエンザ菌または大腸菌PBP3のトランスペプチダーゼドメインの結晶を析出させる工程とを少なくとも含んでなる、方法。 A method for producing a crystal of a transpeptidase domain of Haemophilus influenzae or E. coli PBP3, comprising the step of producing the protein according to any one of claims 1 to 11, and the produced protein and a crystallizing agent. Depositing crystals of the transpeptidase domain of H. influenzae or E. coli PBP3. 配列番号28〜31のいずれか一つの配列を有することを特徴とするプライマー。 A primer having the sequence of any one of SEQ ID NOs: 28 to 31. インフルエンザ菌PBP3トランスペプチダーゼドメインのタンパク質に存在する揺らぎの大きいループ構造を短縮化した改変タンパク質を製造する方法であって、請求項18記載のプライマーを遺伝子増幅反応法に利用する工程を含む、請求項2〜4のいずれか一項に記載のタンパク質を製造する方法。 A method for producing a modified protein in which a large fluctuation loop structure present in a protein of Haemophilus influenzae PBP3 transpeptidase domain is shortened, comprising the step of using the primer according to claim 18 in a gene amplification reaction method. The method to manufacture the protein as described in any one of 2-4.
JP2007066037A 2007-03-15 2007-03-15 Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain Pending JP2008220317A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007066037A JP2008220317A (en) 2007-03-15 2007-03-15 Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007066037A JP2008220317A (en) 2007-03-15 2007-03-15 Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008220317A true JP2008220317A (en) 2008-09-25

Family

ID=39839650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007066037A Pending JP2008220317A (en) 2007-03-15 2007-03-15 Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008220317A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344769A (en) * 2013-07-12 2013-10-09 上海市动物疫病预防控制中心 Kit for quantitatively detecting beta-lactamase residue in milk

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344769A (en) * 2013-07-12 2013-10-09 上海市动物疫病预防控制中心 Kit for quantitatively detecting beta-lactamase residue in milk

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10527609B2 (en) Peptide tag systems that spontaneously form an irreversible link to protein partners via isopeptide bonds
Andersen et al. Optimized E. coli expression strain LOBSTR eliminates common contaminants from His‐tag purification
Byrgazov et al. Structural basis for the interaction of protein S1 with the Escherichia coli ribosome
Van Den Ent et al. Dimeric structure of the cell shape protein MreC and its functional implications
Chaudhury et al. The nucleotide‐dependent interaction of FlaH and FlaI is essential for assembly and function of the archaellum motor
EP2532749A1 (en) DNA aptamer specifically binding to pLDH (Plasmodium Lactacte Dehydrogenase)
Deng et al. Molecular basis for N-terminal acetylation by human NatE and its modulation by HYPK
EP1969367B1 (en) Assay for parkinson&#39;s disease therapeutics
Dogra et al. Sinorhizobium meliloti CheA complexed with CheS exhibits enhanced binding to CheY1, resulting in accelerated CheY1 dephosphorylation
WO2017090685A1 (en) Dna polymerase variant
JP4263598B2 (en) Tyrosyl tRNA synthetase mutant
JPWO2005113768A1 (en) Method for producing polypeptide
Brunner et al. Production and application of nanobodies for membrane protein structural biology
Ronning et al. The carboxy‐terminal portion of TnsC activates the Tn7 transposase through a specific interaction with TnsA
Tian et al. Expression, purification and characterization of Esx-1 secretion-associated protein EspL from Mycobacterium tuberculosis
US20090215120A1 (en) The Use of Protein S Fusion for Protein Solubilization
JP2008220317A (en) Penicillin-binding protein(pbp) 3-transpeptidase domain
JP4168028B2 (en) Expression vector, host, fusion protein, method for producing fusion protein, and method for producing protein
JP2010006745A (en) Fused protein, fused protein-immobilized carrier, method for screening compound, screening composition and screening kit
Marousis et al. 1H, 13C, 15N backbone and side-chain resonance assignment of the native form of UbcH7 (UBE2L3) through solution NMR spectroscopy
JP2017201918A (en) Fusion protein, polynucleotide encoding the same, and uses thereof
Schubot et al. Crystal structure of the protease‐resistant core domain of Yersinia pestis virulence factor YopR
Jiang et al. Expression and purification of human WWP2 HECT domain in Escherichia coli
JP2020146027A (en) Fucose-binding proteins with improved glycan affinity and production methods thereof
WO2014163176A1 (en) Method for producing ny-eso-1 protein