JP2009082132A - Stabilized sarcosine oxidase - Google Patents

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高英 岸本
Atsushi Sogabe
敦 曽我部
Masanori Oka
岡  正則
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sarcosine oxidase improved in stability in its liquid state, obtained by modifying a protein having sarcosine oxidase activity by a protein engineering means, to provide a method for producing the same and uses of the same. <P>SOLUTION: This modified type sarcosine oxidase is obtained by substituting an amino acid at a specific position of the sarcosine oxidase originated from Arthrobacter, etc., and having the specific amino acid sequence. The creatine and creatinine-measuring reagent containing the above enzyme are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質を蛋白工学的手法により改変することにより得られる、液状での安定性が向上したザルコシンオキシダーゼ、その製造法および用途に関する。 The present invention relates to a sarcosine oxidase with improved liquid stability obtained by modifying a protein having sarcosine oxidase activity by a protein engineering technique, a method for producing the same, and use thereof.

ザルコシンオキシダーゼ(EC1.5.3.1)は、臨床的に筋疾患,腎疾患の診断の指標となっている体液中のクレアチン,クレアチニンの測定用酵素として、他の酵素、例えばクレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、ペルオキシダーゼと共に使用されている。ザルコシンオキシダーゼは基質であるザルコシンに水、酸素の存在下で作用して、グリシン、ホルムアルデヒドおよび過酸化水素を生成する。 Sarcosine oxidase (EC 1.5.3.1) is an enzyme for measuring creatine and creatinine in body fluids, which is clinically an indicator for diagnosis of muscle and kidney diseases, and other enzymes such as creatininase. , Creatinase and peroxidase. Sarcosine oxidase acts on the substrate sarcosine in the presence of water and oxygen to produce glycine, formaldehyde and hydrogen peroxide.

このようなザルコシンオキシダーゼは、バチルス属、コリネバクテリウム属、シリンドロカルポン属、シュードモナス属、アースロバクター属等の細菌が生産することが知られている(例えば、特許文献1〜5および非特許文献1参照。)。また、これら生産菌のザルコシンオキシダーゼ遺伝子を、遺伝子工学的手法に
より、大腸菌等の宿主を用いた大量生産する技術についても報告されている(例えば、特許文献6〜8参照。)。
特開昭54−52789号公報 特開昭61−162174号公報 特開昭56−92790号公報 特開昭60−43379号公報 特開平2−265478号公報 特開平5−115281号公報 特開平6−113840号公報 特開平8−238087号公報 「J. Biochem.」,1981年, 89巻, p.599
Such sarcosine oxidase is known to be produced by bacteria such as Bacillus genus, Corynebacterium genus, Cylindrocarpon genus, Pseudomonas genus, Arthrobacter genus (for example, Patent Documents 1 to 5 and (Refer nonpatent literature 1.). In addition, a technique for mass-producing sarcosine oxidase genes of these producing bacteria using a host such as Escherichia coli by genetic engineering techniques has also been reported (see, for example, Patent Documents 6 to 8).
JP-A-54-52789 JP 61-162174 A JP 56-92790 A JP-A-60-43379 JP-A-2-265478 Japanese Patent Laid-Open No. 5-115281 JP-A-6-113840 JP-A-8-238087 “J. Biochem.”, 1981, 89, p. 599

近年の臨床診断試薬の液状化に伴い、試薬成分の液状での安定化法が種々検討されているが、クレアチニンやクレアチン測定試薬に用いられるザルコシンオキシダーゼについても液状での安定性に優れたものが望まれている。我々のグループは、以前に野生型ザルコシンオキシダーゼを蛋白質工学的に改変し、金属イオンに対して安定性の向上した変異型ザルコシンオキシダーゼを報告した(例えば、特許文献9参照。)が、診断薬試薬中での長期保存安定性については更なる改良が期待されている。
本発明は、液状での安定性が向上した改変型ザルコシンオキシダーゼを提供することを目的とする。
特開平7−163341号公報
With the recent liquefaction of clinical diagnostic reagents, various methods for stabilizing reagent components in liquid form have been studied. However, sarcosine oxidase used in creatinine and creatine measurement reagents also has excellent liquid stability. Is desired. Our group previously modified a wild-type sarcosine oxidase by protein engineering and reported a mutant sarcosine oxidase with improved stability against metal ions (see, for example, Patent Document 9). Further improvements in long-term storage stability in pharmaceutical reagents are expected.
An object of the present invention is to provide a modified sarcosine oxidase with improved liquid stability.
JP-A-7-163341

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ザルコシンに対する作用性を損なわずに、液状での安定性が向上した改変型ザルコシンオキシダーゼを造成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that a modified sarcosine oxidase with improved stability in liquid form can be produced without impairing the action on sarcosine, and the present invention has been completed. I came to let you.

すなわち、本発明は以下のような構成から成る。
[項1] 配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニンに、204番目のメチオニンがアラニンに、213番目のセリンがプロリンに、233番目のシステインがセリンに、240番目のアスパラギンがチロシンに、250番目のグルタミン酸がグルタミンに、それぞれ置換されていることを特徴とする改変型ザルコシンオキシダーゼ。
[項2]項1に記載される改変型ザルコシンオキシダーゼをコードする遺伝子。
[項3]項2に記載の遺伝子を含むベクター。
[項4]項3に記載のベクターで形質転換された形質転換体。
[項5]項4に記載の形質転換体を培養し、該培養物からザルコシンオキシダーゼを採取することを特徴とする改変型ザルコシンオキシダーゼの製造法。
[項6]項1に記載されるザルコシンオキシダーゼを含むクレアチン測定用試薬。
[項7]項1に記載されるザルコシンオキシダーゼを含むクレアチニン測定用試薬。
That is, the present invention has the following configuration.
[Item 1] The 89th lysine of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is arginine, the 204th methionine is alanine, the 213th serine is proline, the 233rd cysteine is serine, 240 A modified sarcosine oxidase, wherein the asparagine of the 2nd is substituted with tyrosine and the glutamic acid of the 250th is substituted with glutamine.
[Item 2] A gene encoding the modified sarcosine oxidase according to Item 1.
[Claim 3] A vector comprising the gene according to item 2.
[Item 4] A transformant transformed with the vector according to item 3.
[Item 5] A method for producing a modified sarcosine oxidase, comprising culturing the transformant according to item 4 and collecting sarcosine oxidase from the culture.
[Item 6] A reagent for measuring creatine containing the sarcosine oxidase according to item 1.
[Item 7] A reagent for measuring creatinine containing the sarcosine oxidase according to item 1.

本発明によって、ザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質を蛋白工学的手法により改変し、液状安定性が改良された改変型ザルコシンオキシダーゼを供給することが可能となった。本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼを、臨床的に筋疾患,腎疾患の診断の指標となっている体液中のクレアチン,クレアチニンの測定用酵素として使用することで、該試薬の液状安定性を向上させることができる。 According to the present invention, it has become possible to supply a modified sarcosine oxidase with improved liquid stability by modifying a protein having sarcosine oxidase activity by a protein engineering technique. By using the modified sarcosine oxidase of the present invention as an enzyme for measuring creatine and creatinine in a body fluid that is clinically an indicator for diagnosis of muscle disease and kidney disease, the liquid stability of the reagent is improved. Can be made.

本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは、臨床検査分野におけるクレアチン、クレアチニンの分析に有用である。 The modified sarcosine oxidase of the present invention is useful for the analysis of creatine and creatinine in the clinical laboratory field.

本願発明の一実施態様は、ザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質を構成するアミノ酸配列の少なくとも1個のアミノ酸を付加、欠失挿入あるいは置換により変換した蛋白質であって、ザルコシンオキシダーゼ活性を有し、液状での安定性が変換前に比べて向上していることを特徴とする改変型ザルコシンオキシダーゼである。 One embodiment of the present invention is a protein obtained by converting at least one amino acid of an amino acid sequence constituting a protein having sarcosine oxidase activity by addition, deletion insertion or substitution, and having sarcosine oxidase activity, It is a modified sarcosine oxidase characterized in that its stability in liquid form is improved as compared with that before conversion.

本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは、液状での安定性が改変前に比べて向上していることを特徴とする。本発明における液状での安定性とは、例えば適当な緩衝液中に該改変型酵素を溶解して、適当な温度で一定期間保存した後の残存酵素活性の比率を意味する。
「適当な緩衝液」は、ザルコシンオキシダーゼの至適pHであるpH7〜8付近で十分な緩衝能を持つよう、その種類と濃度を選べば特に限定されないが、好ましくは50mMのリン酸カリウム緩衝液(pH7.5)、または、50mMのPIPES−NaOH緩衝液(pH7.5)が選択される。緩衝液には、さらに必要により界面活性剤、塩類、キレート剤、防腐剤などを含んでいてもよい。
「適当な温度で一定期間保存」の条件は特に限定されないが、好ましくは、液状診断薬試薬中での長期保存安定性を念頭に置いた加速(苛酷)試験の条件が選択される。具体的には、「40℃、3日間保存」、または、「60℃、30分間保存」などが挙げられる。時間が許せば、液状診断薬中が実際に長期保存される温度として汎用される2℃〜10℃の冷蔵条件下で6ヶ月以上の保存を選択してもよい。
保存における、ザルコシンオキシダーゼの濃度は、特に限定されないが、通常の診断試薬に使用される濃度を想定した1〜30U/mlが好ましく選択される。さらに好ましくは5〜20U/mlである。
「安定性が改変前に比べて向上している」とは、一定期間保存後の活性保持率が、同条件で測定した改変前酵素の活性保持率と比べて高いことをいう。
The modified sarcosine oxidase of the present invention is characterized in that the stability in liquid form is improved as compared with that before modification. The liquid stability in the present invention means, for example, the ratio of the remaining enzyme activity after the modified enzyme is dissolved in an appropriate buffer and stored at an appropriate temperature for a certain period.
The “appropriate buffer” is not particularly limited as long as the type and concentration thereof are selected so as to have sufficient buffering capacity around pH 7 to 8, which is the optimum pH of sarcosine oxidase, but preferably 50 mM potassium phosphate buffer. Solution (pH 7.5) or 50 mM PIPES-NaOH buffer (pH 7.5) is selected. The buffer may further contain a surfactant, salts, chelating agents, preservatives and the like as necessary.
The conditions for “storing at a suitable temperature for a certain period of time” are not particularly limited, but preferably, accelerated (severe) test conditions are selected in consideration of long-term storage stability in a liquid diagnostic reagent. Specifically, “storage at 40 ° C. for 3 days”, “storage at 60 ° C. for 30 minutes” or the like can be mentioned. If time permits, storage for 6 months or more may be selected under refrigerated conditions of 2 ° C. to 10 ° C., which is generally used as a temperature at which the liquid diagnostic agent is actually stored for a long time.
The concentration of sarcosine oxidase in storage is not particularly limited, but 1 to 30 U / ml assuming a concentration used for a normal diagnostic reagent is preferably selected. More preferably, it is 5-20 U / ml.
“Stability is improved compared to before modification” means that the activity retention after storage for a certain period is higher than the activity retention of the enzyme before modification measured under the same conditions.

本発明の一実施態様としては、50mMのリン酸カリウム緩衝液(pH7.5)中で60℃、30分間保存した後の残存酵素活性率が、改変前に比べて向上した改変型ザルコシンオキシダーゼである。別な実施態様としては、2mMのEDTA、50mMのNaCl、0.1%(W/V)の2−メチルイソチアゾロン、0.1%(W/V)のトリトンX−100を含む50mMのPIPES−NaOH緩衝液(pH7.5)中で40℃、3日間保存した後の残存酵素活性率が、改変前に比べて向上した改変型ザルコシンオキシダーゼである。 As one embodiment of the present invention, a modified sarcosine oxidase in which the residual enzyme activity rate after storage at 60 ° C. for 30 minutes in 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) is improved as compared with that before modification. It is. In another embodiment, 50 mM PIPES- containing 2 mM EDTA, 50 mM NaCl, 0.1% (W / V) 2-methylisothiazolone, 0.1% (W / V) Triton X-100. It is a modified sarcosine oxidase in which the residual enzyme activity rate after storage for 3 days in NaOH buffer (pH 7.5) at 40 ° C. is improved as compared with that before modification.

本発明の改変に使用するザルコシンオキシダーゼは特に限定されるものではなく、例えば公知のバチルス属やシュードモナス属、コリネバクテリウム属等に由来するザルコシンオキシダーゼを用いることができる。 The sarcosine oxidase used for the modification of the present invention is not particularly limited, and for example, sarcosine oxidase derived from the genus Bacillus, Pseudomonas, Corynebacterium and the like can be used.

本発明では一例として、アースロバクター・エスピーTE1826(微工研菌寄第10637号)のザルコシンオキシダーゼを用いた(例えば、特許文献10参照。)。本発明者らのグループは、既に、アースロバクター・エスピーTE1826より抽出した染色体DNAよりザルコシンオキシダーゼ遺伝子の単離に成功し、そのDNAの全構造を決定し(例えば、非特許文献2参照。)、本ザルコシンオキシダーゼを遺伝子工学的手法によって形質転換体に高生産させることに成功し、高純度なザルコシンオキシダーゼを安価に大量供給することを可能にしている(例えば、特許文献11参照。)。アースロバクター・エスピーTE1826のザルコシンオキシダーゼのアミノ酸配列を、配列表の配列番号1に示す。また、これらのアミノ配列をコードするDNA配列を、配列表の配列番号2に示す。
但し、本発明は配列番号1に記載されるアミノ酸配列を有するザルコシンオキシダーゼを改変したものに限定されるものでなく、他のザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質を改変したものであってもよい。他のザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質の好適な例として、配列番号1に記載されるアミノ酸配列を有するザルコシンオキシダーゼと立体構造が類似したザルコシンオキシダーゼ、具体的にはアミノ酸配列の相同性が50%以上である、更に好ましくはアミノ酸配列の相同性が80%以上である、他のザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質が挙げられる。これはアミノ酸配列において50%乃至は80%以上の相同性を有し、同じ触媒活性を示す酵素蛋白質の場合、立体構造においても通常、類似性が高く、基質特異性に関与するアミノ酸残基や反応メカニズムが同じである場合が多いことを根拠とする。
また、本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは、本願発明の酵素特性の本質である安定性が損なわれない範囲で、更に1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたものであっても良い。具体例には、ザルコシンオキシダーゼの精製を簡素化するためにアミノ酸配列のN末端側、又はC末端側にヒスチジンタグを付加したものが例示される(例えば、非特許文献3参照)。
なお、本発明におけるアミノ酸配列の相同性は、公知の遺伝子解析ソフトなどを用いて求めることができる。ここで相同性とは比較対象とするアミノ酸配列と類似性を有する範囲において、一致するアミノ酸残基のパーセンテージをいう。
In the present invention, as an example, sarcosine oxidase of Arthrobacter sp. TE1826 (Microtechnical Laboratories No. 10737) was used (see, for example, Patent Document 10). The group of the present inventors has already succeeded in isolating the sarcosine oxidase gene from the chromosomal DNA extracted from Arthrobacter sp. TE1826, and determined the entire structure of the DNA (see, for example, Non-Patent Document 2). ) And succeeded in producing a high yield of the present sarcosine oxidase in a transformant by a genetic engineering technique, and it is possible to supply a large amount of high-purity sarcosine oxidase at low cost (see, for example, Patent Document 11). ). The amino acid sequence of sarcosine oxidase of Arthrobacter sp. TE1826 is shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. The DNA sequence encoding these amino sequences is shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing.
However, the present invention is not limited to the modified sarcosine oxidase having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1, but may be modified other proteins having sarcosine oxidase activity. As a suitable example of another protein having sarcosine oxidase activity, sarcosine oxidase having a three-dimensional structure similar to that of sarcosine oxidase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, specifically, the homology of the amino acid sequence is 50 %, More preferably, other sarcosine oxidase activity proteins having amino acid sequence homology of 80% or more. In the case of enzyme proteins having 50% to 80% homology in the amino acid sequence and exhibiting the same catalytic activity, the three-dimensional structure is usually highly similar, and amino acid residues involved in substrate specificity This is based on the fact that the reaction mechanism is often the same.
Further, the modified sarcosine oxidase of the present invention is one in which one or several amino acids are further deleted, substituted or added as long as the stability that is the essence of the enzyme characteristics of the present invention is not impaired. Also good. Specific examples include those in which a histidine tag is added to the N-terminal side or C-terminal side of the amino acid sequence in order to simplify the purification of sarcosine oxidase (see, for example, Non-Patent Document 3).
The homology of amino acid sequences in the present invention can be determined using known gene analysis software. Here, the homology refers to the percentage of amino acid residues that match within a range having similarity to the amino acid sequence to be compared.

特開平2−265478号公報JP-A-2-265478 特開平6−113840号公報JP-A-6-113840 「Journal of Fermentation and Bioengineering」,1993年, 75巻4号,p.239−244“Journal of Fermentation and Bioengineering”, 1993, Vol. 75, No. 4, p. 239-244 「実験医学」,2002年,20巻,p479−482"Experimental Medicine", 2002, 20, p479-482

本願発明の別の実施態様は、配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の少なくとも1個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換していることを特徴とする、液状での安定性が変換前に比べて向上している改変型ザルコシンオキシダーゼである。 Another embodiment of the present invention is characterized in that at least one amino acid of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is substituted with another amino acid, and the stability in liquid state is before conversion. It is a modified sarcosine oxidase which is improved compared to

本願発明の別の実施態様は、配列表の配列番号1に記載されるアースロバクター・エスピーTE1826のアミノ酸配列の155位〜250位、若しくは、アースロバクター・エスピーTE1826以外のザルコシンオキシダーゼにおいて配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の155位〜250位に対応する部位の少なくとも1つのアミノ酸が他のアミノ酸に置換されていることを特徴とする、液状での安定性が変換前に比べて向上している改変型ザルコシンオキシダーゼである。 Another embodiment of the present invention is arranged at positions 155 to 250 of the amino acid sequence of Arthrobacter sp. TE1826 described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or sarcosine oxidase other than Arthrobacter sp. TE1826. Stability in liquid form before conversion, characterized in that at least one amino acid at a position corresponding to positions 155 to 250 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence table is substituted with another amino acid It is a modified sarcosine oxidase that is improved compared to the above.

本願発明の別の実施態様は、配列表の配列番号1に記載されるアースロバクター・エスピーTE1826のアミノ酸配列の82位〜92位、もしくは、アースロバクター・エスピーTE1826以外のザルコシンオキシダーゼにおいて配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の82位〜92位に対応する部位の少なくとも1つのアミノ酸が他のアミノ酸に置換されていることを特徴とする、液状での安定性が変換前に比べて向上している改変型ザルコシンオキシダーゼである。
X線結晶解析により立体構造が明らかにされているザルコシンオキシダーゼの報告がある(例えば、非特許文献4参照)。その報告によれば、該ザルコシンオキシダーゼは配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列と相同性を有し、アースロバクター・エスピーTE1826のザルコシンオキシダーゼのアミノ酸配列である配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の82位〜92位、若しくは、アースロバクター・エスピーTE1826以外のザルコシンオキシダーゼにおいて配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の82位〜92位に対応する部位が、ザルコシンオキシダーゼの触媒ドメインとFAD結合ドメインの連結部位を構成すると推察される。
Another embodiment of the present invention is arranged at positions 82 to 92 of the amino acid sequence of Arthrobacter sp. TE1826 described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or sarcosine oxidase other than Arthrobacter sp. TE1826. Stability in liquid form before conversion, characterized in that at least one amino acid at a position corresponding to positions 82 to 92 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence table is substituted with another amino acid It is a modified sarcosine oxidase that is improved compared to the above.
There is a report of sarcosine oxidase whose steric structure has been clarified by X-ray crystallography (for example, see Non-Patent Document 4). According to the report, the sarcosine oxidase is homologous to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and is the amino acid sequence of Sarcosine oxidase of Arthrobacter sp. TE1826. The site | part corresponding to the 82nd-92th position of the amino acid sequence described in 1, or the 82nd-92th positions of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing in sarcosine oxidase other than Arthrobacter sp. TE1826 Is considered to constitute a linking site between the catalytic domain of sarcosine oxidase and the FAD binding domain.

本願発明の別の実施態様は、配列表の配列番号1に記載されるアースロバクター・エスピーTE1826のアミノ酸配列の364位を含むαへリックスを構成すると推察される354位〜366位若しくはアースロバクター・エスピーTE1826以外のザルコシンオキシダーゼにおいて配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の354位〜366位に対応する部位の間の少なくとも1つのアミノ酸が他のアミノ酸に置換されていることを特徴とする液状での安定性が変換前に比べて向上している改変型ザルコシンオキシダーゼである。
「Structure」,1999年, 7巻3号,p.331−345
In another embodiment of the present invention, positions 354 to 366, which are presumed to constitute an α helix containing the position 364 of the amino acid sequence of Arthrobacter sp. In sarcosine oxidase other than Bacter sp. TE1826, at least one amino acid between sites corresponding to positions 354 to 366 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is substituted with another amino acid. It is a modified sarcosine oxidase whose characteristic stability in liquid form is improved compared to that before conversion.
“Structure”, 1999, Vol. 7, No. 3, p. 331-345

好ましくは、配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の89位、155位、166位、204位、213位、233位、240位、250位、364位、若しくは他のザルコシンオキシダーゼの対応する部位からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸が他のアミノ酸に置換されている改変型ザルコシンオキシダーゼである。 Preferably, position 89, position 155, position 166, position 204, position 213, position 233, position 240, position 250, position 364 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or other sarcosine oxidase A modified sarcosine oxidase in which at least one amino acid selected from the group consisting of corresponding sites is substituted with another amino acid.

更に好ましくは、次の群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸が他のアミノ酸に置換されている改変型ザルコシンオキシダーゼである。配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の89位のリジンがアルギニンに置換、155位のシステインがイソロイシンに置換、166位のアスパラギンがリジンに置換、204位のメチオニンがアラニンに置換、213位のセリンがプロリンに置換、233位のシステインがセリンに置換、240位のアスパラギンがチロシンに置換、250位のグルタミン酸がグルタミンに置換、364位のアラニンがバリンに置換。 More preferably, it is a modified sarcosine oxidase in which at least one amino acid selected from the following group is substituted with another amino acid. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, lysine at position 89 is substituted with arginine, cysteine at position 155 is substituted with isoleucine, asparagine at position 166 is substituted with lysine, methionine at position 204 is substituted with alanine, 213 Serine at position is replaced with proline, cysteine at position 233 is replaced with serine, asparagine at position 240 is replaced with tyrosine, glutamic acid at position 250 is replaced with glutamine, and alanine at position 364 is replaced with valine.

本願発明の別の実施態様は、上記の改変型ザルコシンオキシダーゼをコードする遺伝子、該遺伝子を含むベクター、該ベクターで形質転換された形質転換体、さらには、該形質転換体を培養し、該培養物からザルコシンオキシダーゼを採取することを特徴とする改変型ザルコシンオキシダーゼの製造法である。 Another embodiment of the present invention includes a gene encoding the above modified sarcosine oxidase, a vector containing the gene, a transformant transformed with the vector, and further culturing the transformant, A method for producing a modified sarcosine oxidase, which comprises collecting sarcosine oxidase from a culture.

本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼの製造方法は、特に限定されないが、以下に示すような手順で製造することが可能である。ザルコシンオキシダーゼ活性を有するタンパク質を構成するアミノ酸配列を改変する方法としては、通常行われる遺伝情報を改変する手法が用いられる。すなわち、タンパク質の遺伝情報を有するDNAの特定の塩基を変換することにより、或いは特定の塩基を挿入または欠失させることにより、改変蛋白質の遺伝情報を有するDNAが作成される。DNA中の塩基を変換する具体的な方法としては、例えば市販のキット(TransformerMutagenesis Kit;Clonetech製,EXOIII/Mung Bean Deletion Kit;Stratagene製,QuickChange Site Directed Mutagenesis Kit;Stratagene製など)の使用、或いはポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)の利用が挙げられる。 The method for producing the modified sarcosine oxidase of the present invention is not particularly limited, but it can be produced by the following procedure. As a method for modifying the amino acid sequence constituting the protein having sarcosine oxidase activity, a commonly used technique for modifying genetic information is used. That is, a DNA having genetic information of a modified protein is created by converting a specific base of DNA having genetic information of the protein, or by inserting or deleting a specific base. Specific methods for converting bases in DNA include, for example, commercially available kits (Transformer Mutagenesis Kit; manufactured by Clonetech, EXOIII / Mung Bean Deletion Kit; manufactured by Stratagene, QuickChange SiteDirectedMetStainedMistageStained Kit, etc.) Use of the chain reaction method (PCR) is mentioned.

作製された改変タンパク質の遺伝情報を有するDNAは、プラスミドと連結された状態にて宿主微生物中に移入され、改変タンパク質を生産する形質転換体となる。この際のプラスミドとしては、例えば、エシェリヒア・コリー(Escherichia coli)を宿主微生物とする場合にはpBluescript,pUC18などが使用できる。宿主微生物としては、例えば、エシェリヒア・コリーW3110、エシェリヒア・コリーC600、エシェリヒア・コリーJM109、エシェリヒア・コリーDH5αなどが利用できる。宿主微生物に組換えベクターを移入する方法としては、例えば宿主微生物がエシェリヒア属に属する微生物の場合には、カルシウムイオンの存在下で組換えDNAの移入を行なう方法などを採用することができ、更にエレクトロポレーション法を用いても良い。更には、市販のコンピテントセル(例えば、コンピテントハイJM109;東洋紡績製)を用いても良い。 The prepared DNA having genetic information of the modified protein is transferred into a host microorganism in a state of being linked to a plasmid, and becomes a transformant that produces the modified protein. As the plasmid at this time, for example, pBluescript, pUC18, etc. can be used when Escherichia coli is used as a host microorganism. Examples of host microorganisms that can be used include Escherichia coli W3110, Escherichia coli C600, Escherichia coli JM109, and Escherichia coli DH5α. As a method for transferring the recombinant vector into the host microorganism, for example, when the host microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia, a method of transferring the recombinant DNA in the presence of calcium ions can be employed. An electroporation method may be used. Furthermore, a commercially available competent cell (for example, competent high JM109; manufactured by Toyobo) may be used.

こうして得られた形質転換体である微生物は、栄養培地で培養されることにより、多量の改変タンパク質を安定して生産し得る。形質転換体である宿主微生物の培養形態は宿主の栄養生理的性質を考慮して培養条件を選択すればよく、通常多くの場合は液体培養で行うが、工業的には通気撹拌培養を行うのが有利である。培地の栄養源としては微生物の培養に通常用いられるものが広く使用され得る。炭素源としては資化可能な炭素化合物であればよく、例えば、グルコ−ス,シュークロース、ラクトース、マルトース、フラクトース、糖蜜、ピルビン酸などが使用される。窒素源としては利用可能な窒素化合物であればよく、例えばペプトン、肉エキス、酵母エキス、カゼイン加水分解物、大豆粕アルカリ抽出物などが使用される。その他、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、マンガン、亜鉛などの塩類、特定のアミノ酸、特定のビタミンなどが必要に応じて使用される。培養温度は菌が発育し、改変蛋白質を生産する範囲で適宜変更し得るが、エシェリヒア・コリーの場合、好ましくは20〜42℃程度である。培養時間は条件によって多少異なるが、改変タンパク質が最高収量に達する時期を見計らって適当時期に培養を終了すればよく、通常は6〜48時間程度である。培地pHは菌が発育し改変タンパク質を生産する範囲で適宜変更し得るが、特に好ましくはpH6.0〜9.0程度である。 Microorganisms which are transformants thus obtained can stably produce a large amount of modified protein by being cultured in a nutrient medium. The culture form of the host microorganism, which is a transformant, may be selected in consideration of the nutritional and physiological properties of the host. Usually, the culture is performed in liquid culture, but industrially, aeration and agitation culture is performed. Is advantageous. As a nutrient source of the medium, those commonly used for culturing microorganisms can be widely used. Any carbon compound that can be assimilated may be used as the carbon source. For example, glucose, sucrose, lactose, maltose, fructose, molasses, pyruvic acid and the like are used. The nitrogen source may be any nitrogen compound that can be used. For example, peptone, meat extract, yeast extract, casein hydrolyzate, soybean meal alkaline extract, and the like are used. In addition, phosphates, carbonates, sulfates, salts such as magnesium, calcium, potassium, iron, manganese, and zinc, specific amino acids, specific vitamins, and the like are used as necessary. The culture temperature can be appropriately changed within the range in which the fungus grows and produces the modified protein. In the case of Escherichia coli, it is preferably about 20 to 42 ° C. Although the culturing time varies somewhat depending on conditions, the culturing may be terminated at an appropriate time in consideration of the time when the modified protein reaches the maximum yield, and is usually about 6 to 48 hours. The medium pH can be appropriately changed within the range in which the bacteria grow and produce the modified protein, but is particularly preferably about pH 6.0 to 9.0.

培養物中の改変タンパク質を生産する菌体を含む培養液をそのまま採取し利用することもできるが、一般には常法に従って改変タンパク質が培養液中に存在する場合は、濾過,遠心分離などにより、改変タンパク質含有溶液と微生物菌体とを分離した後に利用される。改変タンパク質が菌体内に存在する場合には、得られた培養物から濾過または遠心分離などの手段により菌体を採取し、次いでこの菌体を機械的方法またはリゾチームなどの酵素的方法で破壊し、また必要に応じてEDTA等のキレート剤及びまたは界面活性剤を添加して改変タンパク質を可溶化し、水溶液として分離採取する。 Although it is possible to collect and use the culture solution containing the bacterial cells producing the modified protein in the culture as it is, in general, when the modified protein is present in the culture solution according to a conventional method, filtration, centrifugation, etc. It is used after separating the modified protein-containing solution and the microbial cells. When the modified protein is present in the microbial cells, the microbial cells are collected from the obtained culture by means of filtration or centrifugation, and then the microbial cells are destroyed by a mechanical method or an enzymatic method such as lysozyme. If necessary, a chelating agent such as EDTA and / or a surfactant is added to solubilize the modified protein, and it is separated and collected as an aqueous solution.

この様にして得られた改変タンパク質含有溶液を、例えば、減圧濃縮、膜濃縮、更に硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなどの塩析処理、或いは親水性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトンなどによる分別沈澱法により沈澱せしめればよい。また、加熱処理や等電点処理も有効な精製手段である。吸着剤或いはゲル濾過剤などによるゲル濾過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーにより、精製された改変タンパク質を得ることができる。 The modified protein-containing solution thus obtained is subjected to, for example, vacuum concentration, membrane concentration, salting-out treatment such as ammonium sulfate or sodium sulfate, or fractional precipitation using a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, acetone or the like. It may be allowed to settle. Heat treatment and isoelectric point treatment are also effective purification means. A purified modified protein can be obtained by gel filtration using an adsorbent or a gel filtration agent, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, or affinity chromatography.

本願発明の別の実施態様は、上記の改変型ザルコシンオキシダーゼを含むクレアチン測定用試薬、および、クレアチニン測定試薬である。本願発明のクレアチン測定用試薬、および、クレアチニン測定試薬は、液状安定性を向上させた改変型ザルコシンオキシダーゼを用いることにより、該試薬の有効期間の延長、或いは測定精度を向上させることができる。 Another embodiment of the present invention is a creatine measurement reagent containing the modified sarcosine oxidase and a creatinine measurement reagent. The reagent for measuring creatine and the reagent for measuring creatinine of the present invention can extend the effective period of the reagent or improve the measurement accuracy by using a modified sarcosine oxidase with improved liquid stability.

本発明のクレアチン測定試薬は、上記の液状での安定性が向上した改変型ザルコシンオキシダーゼ、クレアチンアミジノヒドロラーゼ、ペルオキシダーゼ、および過酸化水素検出試薬を含む。また、クレアチニン測定試薬は、上記の液状での安定性が向上した改変型ザルコシンオキシダーゼ、クレアチニンアミドヒドロラーゼ、クレアチンアミジノヒドロラーゼ、ペルオキシダーゼ、および過酸化水素検出試薬を含む。過酸化水素検出試薬とは、改変型ザルコシンオキシダーゼにより生成する過酸化水素をペルオキシダーゼの存在下で、生成色素として測定する試薬であり、酸化系発色試薬及び必要に応じて4−アミノアンチピリンや3−メチル−2−ベンゾチアゾリノンなどのカップラーである。本発明の過酸化水素測定試薬は、各種の市販のものなどを用いることができるが、特に限定されるものではない。更に上記のクレアチンまたはクレアチニン測定試薬は、金属塩、蛋白質、アミノ酸、糖類、有機酸などを安定化剤として使用することもできる。また通常、試薬性能に悪影響を及ぼさない範囲で防腐剤や界面活性剤を添加し、適当な緩衝液と共に使用される。緩衝液の種類、濃度およびpHは、各試薬成分の保存および酵素反応など目的に応じて一種もしくは複数が選択されるが、いずれの緩衝液を用いるに際しても、酵素反応時のpHとしては5.0〜10.0の範囲で使用されることが好ましい。 The creatine measurement reagent of the present invention includes the modified sarcosine oxidase, creatine amidinohydrolase, peroxidase, and hydrogen peroxide detection reagent having improved liquid stability. The creatinine measurement reagent includes the modified sarcosine oxidase, creatinine amide hydrolase, creatine amidinohydrolase, peroxidase, and hydrogen peroxide detection reagent with improved liquid stability. The hydrogen peroxide detection reagent is a reagent for measuring hydrogen peroxide generated by the modified sarcosine oxidase as a generated dye in the presence of peroxidase, and includes an oxidative coloring reagent and 4-aminoantipyrine or 3 as required. -Couplers such as methyl-2-benzothiazolinone. Various commercially available reagents can be used as the hydrogen peroxide measuring reagent of the present invention, but the reagent is not particularly limited. Furthermore, the above creatine or creatinine measuring reagent can also use a metal salt, protein, amino acid, saccharide, organic acid or the like as a stabilizer. Usually, a preservative and a surfactant are added to the extent that they do not adversely affect the reagent performance, and they are used together with an appropriate buffer. One or a plurality of types, concentrations, and pH of the buffer solution are selected depending on purposes such as storage of each reagent component and enzyme reaction, but the pH at the time of enzyme reaction is 5. It is preferably used in the range of 0 to 10.0.

本発明において、ザルコシンオキシダーゼ活性の測定は以下の条件で行う。
<試薬>
100mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)(200mM ザルコシンおよび
0.1% トリトンX−100を含む)
0.1% 4−アミノアンチピリン
0.1% フェノール
25U/ml ペルオキシダーゼ
<測定条件>
上記トリス塩酸緩衝液、4−アミノアンチピリン溶液、フェノール溶液、ペルオキシダーゼ溶液を5:1:2:2の比率で混合し反応混液を調製する。反応混液1mlを試験管に採り、37℃で約5分間中予備加温した後、酵素溶液0.05mlを添加し、反応を開始させる。37℃で正確に10分間反応させた後、0.25%SDS水溶液2.0mlを加えて反応を停止させ、この液の500nmの吸光度を測定する。盲検は酵素溶液の代わりに蒸留水を試薬混液に加えて、以下同様の操作で吸光度を測定する。上記条件下で1分間に1マイクロモルの過酸化水素を生成する酵素量を1単位とする。また、プロリンに対する反応性は、上記試薬中のザルコシンを同じ濃度のL−プロリンに置き換えた場合の活性の相対比として測定した。
In the present invention, sarcosine oxidase activity is measured under the following conditions.
<Reagent>
100 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) (containing 200 mM sarcosine and 0.1% Triton X-100)
0.1% 4-aminoantipyrine 0.1% phenol 25 U / ml peroxidase <Measurement conditions>
The above-mentioned Tris-HCl buffer, 4-aminoantipyrine solution, phenol solution, and peroxidase solution are mixed at a ratio of 5: 1: 2: 2 to prepare a reaction mixture. Take 1 ml of the reaction mixture in a test tube, preheat at 37 ° C. for about 5 minutes, and then add 0.05 ml of the enzyme solution to start the reaction. After making it react exactly at 37 degreeC for 10 minutes, 2.0 ml of 0.25% SDS aqueous solution is added, reaction is stopped, and the light absorbency of 500 nm of this liquid is measured. In the blind test, distilled water is added to the reagent mixture instead of the enzyme solution, and the absorbance is measured in the same manner. The amount of enzyme that produces 1 micromole hydrogen peroxide per minute under the above conditions is defined as 1 unit. Moreover, the reactivity with respect to proline was measured as a relative ratio of activity when sarcosine in the reagent was replaced with L-proline at the same concentration.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、後述の実施例3で示された13種類の改変型ザルコシンオキシダーゼのうち、SAOM1は、配列表・配列番号1に記載されたアミノ酸配列の89位のリジンがアルギニンに置換された変異体であるが、該変異体の性能に実質的な影響を与えない範囲で、さらに、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されていてもさしつかえない。SAOM1以外の変異体についても同様である。
実施例1 ザルコシンオキシダーゼの発現プラスミドの構築
アースロバクター・エスピーTE1826由来ザルコシンオキシダーゼの発現プラスミドpSAOEP3は、特開平7−163341記載の方法に従って構築した。本発現プラスミドは、PUC18のマルチクローニングサイトに、TE1826のザルコシンオキシダーゼをコードする遺伝子を含む約1.7Kbpの挿入DNA断片を含む。その塩基配列を配列表の配列番号2に、また該塩基配列から推定されるザルコシンオキシダーゼアミノ酸配列を配列表の配列番号1に示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
However, the present invention is not limited to these. For example, among the 13 types of modified sarcosine oxidase shown in Example 3 described later, SAOM1 is a mutant in which the lysine at position 89 in the amino acid sequence described in the sequence listing / SEQ ID NO: 1 is substituted with arginine However, one or several amino acids may be further deleted, substituted or added as long as the performance of the mutant is not substantially affected. The same applies to mutants other than SAOM1.
Example 1 Construction of an expression plasmid for sarcosine oxidase The sarcosine oxidase expression plasmid pSAOEP3 derived from Arthrobacter sp. TE1826 was constructed according to the method described in JP-A-7-163341. This expression plasmid contains an inserted DNA fragment of about 1.7 Kbp containing a gene encoding sarcosine oxidase of TE1826 at the multicloning site of PUC18. The base sequence is shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and the sarcosine oxidase amino acid sequence deduced from the base sequence is shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

実施例2 改変型ザルコシンオキシダーゼ遺伝子の作製
ザルコシンオキシダーゼ遺伝子を含む発現プラスミドpSAOEP3と、配列表の配列番号3記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、QuickChangeTMSite−Directed Mutagenesis Kit(STRATAGENE製)を用いて、そのプロトコールに従って変異処理操作を行い、更に塩基配列を決定して、配列番号1記載のアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM1)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号4記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、QuickChangeTM Site−Directed MutagenesisKit(STRATAGENE製)を用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の155番目のシステインがイソロイシンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM2)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号5記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の166番目のアスパラギンがリジンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM3)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号6記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の204番目のメチオニンがアラニンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM4)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号7記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の213番目のセリンがプロリンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM5)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号8記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の233番目のシステインがセリンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM6)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号9記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の240番目のアスパラギンがチロシンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM7)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号10記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の250番目のグルタミン酸がグルタミンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM8)を取得した。
pSAOEP3と、配列表の配列番号11記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の364番目のアラニンがバリンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM9)を取得した。
pSAOM1と、配列表の配列番号7記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニン、213番目のセリンがプロリンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM10)を取得した。
pSAOM10と、配列表の配列番号10記載の合成オリゴヌクレオチドおよびこれと相補的な合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作により、配列番号1記載のアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニン、213番目のセリンがプロリン、250番目のグルタミン酸がグルタミンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM11)を取得した。
pSAOM11と、配列表の配列番号4、5、11記載の各合成オリゴヌクレオチドおよびこれらと相補的な各合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作の繰り返して、配列番号1記載のアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニン、155番目のシステインがイソロイシン、166番目のアスパラギンがリジン、213番目のセリンがプロリン、250番目のグルタミン酸がグルタミン、364番目のアラニンがバリンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM12)を取得した。
pSAOM11と、配列表の配列番号6、8、9記載の各合成オリゴヌクレオチドおよびこれらと相補的な各合成オリゴヌクレオチドを用いて、上記と同様の操作の繰り返して、配列番号1記載のアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニン、204番目のメチオニンがアラニン、213番目のセリンがプロリン、233番目のシステインがセリン、240番目のアスパラギンがチロシン、250番目のグルタミン酸がグルタミンに置換された変異型ザルコシンオキシダーゼをコードする組換えプラスミド(pSAOM13)を取得した。
Example 2 Production of Modified Sarcosine Oxidase Gene Using the expression plasmid pSAOEP3 containing the sarcosine oxidase gene, the synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, QuickChangeTM Site-Directed Mutagenesis Using Kit (manufactured by STRATAGENE), a mutation treatment operation was performed according to the protocol, and the nucleotide sequence was further determined. An encoding recombinant plasmid (pSAOM1) was obtained.
By using QuickChangeTM Site-Directed Mutagenesis Kit (manufactured by STRATAGENE) using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 4 of the Sequence Listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, by the same operation as described above, SEQ ID NO: 1 A recombinant plasmid (pSAOM2) encoding a mutant sarcosine oxidase in which the 155th cysteine of the amino acid sequence described was replaced with isoleucine was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the 166th asparagine of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was replaced with lysine by the same operation as above. A recombinant plasmid (pSAOM3) encoding the mutated sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 6 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the methionine at position 204 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was substituted with alanine by the same operation as above. A recombinant plasmid (pSAOM4) encoding the obtained mutant sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the 213rd serine of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is replaced with proline by the same operation as above. A recombinant plasmid (pSAOM5) encoding the obtained mutant sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the cysteine at position 233 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is replaced with serine by the same operation as described above. A recombinant plasmid (pSAOM6) encoding the obtained mutant sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 9 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the 240th asparagine of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was replaced with tyrosine by the same operation as above. A recombinant plasmid (pSAOM7) encoding the obtained mutant sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 10 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the glutamic acid at position 250 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was replaced with glutamine by the same operation as above. A recombinant plasmid (pSAOM8) encoding the mutated sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOEP3, a synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 11 of the Sequence Listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the 364th alanine in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is replaced with valine by the same operation as described above. A recombinant plasmid (pSAOM9) encoding the obtained mutant sarcosine oxidase was obtained.
Using pSAOM1, a synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, the 89th lysine of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is converted into arginine and 213 by the same operation as described above. A recombinant plasmid (pSAOM10) encoding a mutant sarcosine oxidase in which the second serine was replaced with proline was obtained.
By using pSAOM10, a synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NO: 10 of the Sequence Listing and a synthetic oligonucleotide complementary thereto, and the same operation as described above, the 89th lysine of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is arginine, 213 A recombinant plasmid (pSAOM11) encoding a mutant sarcosine oxidase in which the first serine was replaced with proline and the 250th glutamic acid was replaced with glutamine was obtained.
Using pSAOM11, each of the synthetic oligonucleotides described in SEQ ID NOs: 4, 5, and 11 in the sequence listing and each of the synthetic oligonucleotides complementary thereto, the same operation as described above was repeated, and the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 89th lysine is arginine, 155th cysteine is isoleucine, 166th asparagine is lysine, 213th serine is proline, 250th glutamic acid is glutamine, 364th alanine is substituted with valine. A recombinant plasmid (pSAOM12) encoding was obtained.
Using pSAOM11, each synthetic oligonucleotide described in SEQ ID NOs: 6, 8, and 9 in the sequence listing and each synthetic oligonucleotide complementary thereto, the same operation as described above was repeated, and the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 89th lysine is arginine, 204th methionine is alanine, 213th serine is proline, 233rd cysteine is serine, 240th asparagine is tyrosine, 250th glutamic acid is replaced with glutamine A recombinant plasmid (pSAOM13) encoding was obtained.

実施例3 改変型ザルコシンオキシダーゼの作製
pSAOM1、pSAOM2、pSAOM3、pSAOM4、pSAOM5、pSAOM6、pSAOM7、pSAOM8、pSAOM9、pSAOM10、pSAOM11、pSAOM12、pSAOM13の各組み換えプラスミドでエシェリヒアコリーJM109のコンピテントセルを形質転換し、該形質転換体をそれぞれ取得した。
400mlのTerrific brothを2L容坂口フラスコに分注し、121℃、20分間オートクレーブを行い、放冷後別途無菌濾過したアンピシリンを100μl/mlになるように添加した。この培地に100μl/mlのアンピシリンを含むLB培地で予め30℃、16時間培養したエシェリヒアコリーJM109(pSAOM1)の培養液を5ml接種し、30℃で20時間通気攪拌培養した。培養終了時のザルコシンオキシダーゼ活性は、前記活性測定において、培養液1ml当たり約9.5U/mlであった。
上記菌体を遠心分離により集菌し、20mMリン酸緩衝液(pH7.5)に懸濁した後、超音波処理により破砕し、更に遠心分離を行い、上清液を粗酵素液として得た。得られた粗酵素液をポリエチレンイミンによる除核酸および硫安分画を行い、20mMリン酸緩衝液(pH7.5)で透析した後、DEAEセファロースCL−6B(アマシャムバイオサイエンス製)、更に1時間の熱処理により分離・精製し、精製酵素標品を得た。本方法により得られた標品は、SDS−PAGE的にほぼ単一なバンドを示した。また、この変異体をSAOM1と命名した。
pSAOM2、pSAOM3、pSAOM4、pSAOM5、pSAOM6、pSAOM7、pSAOM8、pSAOM9、pSAOM10、pSAOM11、pSAOM12、pSAOM13の各組み換えプラスミドによるエシェリヒアコリーJM109形質転換体についても上記方法と同様にして精製酵素標品を取得した。得られた酵素標品をそれぞれSAOM2、SAOM3、SAOM4、SAOM5、SAOM6、SAOM7、SAOM8、SAOM9、SAOM10、SAOM11、SAOM12、SAOM13と命名した。
Example 3 Preparation of modified sarcosine oxidase Then, each of the transformants was obtained.
400 ml of terrific broth was dispensed into a 2 liter Sakaguchi flask, autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes, allowed to cool, and then sterile filtered ampicillin was added to 100 μl / ml. This medium was inoculated with 5 ml of a culture solution of Escherichia coli JM109 (pSAOM1) previously cultured at 30 ° C. for 16 hours in an LB medium containing 100 μl / ml ampicillin, and cultured with aeration and stirring at 30 ° C. for 20 hours. The sarcosine oxidase activity at the end of the culture was about 9.5 U / ml per 1 ml of the culture solution in the activity measurement.
The cells were collected by centrifugation, suspended in 20 mM phosphate buffer (pH 7.5), crushed by sonication, and further centrifuged to obtain a supernatant as a crude enzyme solution. . The obtained crude enzyme solution was subjected to denucleic acid removal with polyethyleneimine and ammonium sulfate fractionation, dialyzed with 20 mM phosphate buffer (pH 7.5), DEAE Sepharose CL-6B (Amersham Biosciences), and further for 1 hour. Separation and purification by heat treatment gave a purified enzyme preparation. The sample obtained by this method showed an almost single band by SDS-PAGE. This mutant was named SAOM1.
pSAOM2, pSAOM3, pSAOM4, pSAOM5, pSAOM6, pSAOM7, pSAOM8, pSAOM9, pSAOM10, pSAOM11, pSAOM12, and pSAOM13 were obtained in the same manner as in the above-mentioned method. The obtained enzyme preparations were named SAOM2, SAOM3, SAOM4, SAOM5, SAOM6, SAOM7, SAOM8, SAOM9, SAOM10, SAOM11, SAOM12, and SAOM13, respectively.

比較例1 野生型ザルコシンオキシダーゼの作製
比較例として、pSAOEP3によるエシェリヒアコリーJM109形質転換体について、上記方法と同様にして、改変前の精製酵素標品を取得した。
Comparative Example 1 Preparation of wild type sarcosine oxidase As a comparative example, Escherichia coli JM109 transformant with pSAOEP3 was obtained in the same manner as above to obtain a purified enzyme preparation before modification.

実施例4 改変型ザルコシンオキシダーゼの評価1
実施例3で取得した変異型ザルコシンオキシダーゼ(SAOM1、SAOM2、SAOM3、SAOM4、SAOM5、SAOM7、SAOM8、SAOM10)および比較例1で取得した各種ザルコシンオキシダーゼをそれぞれ、50mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.5)中に5U/mlになるように加え、60℃で30分間保存した後の残存酵素活性率(%)を測定した。その結果を表1に示す。表1から判るように本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは改変前と比べて液状安定性が向上していることが確認された。
Example 4 Evaluation 1 of Modified Sarcosine Oxidase
The mutant sarcosine oxidase (SAOM1, SAOM2, SAOM3, SAOM4, SAOM5, SAOM7, SAOM8, SAOM10) obtained in Example 3 and the various sarcosine oxidases obtained in Comparative Example 1 were each 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7). 5) was added to 5 U / ml, and the residual enzyme activity rate (%) after storage at 60 ° C. for 30 minutes was measured. The results are shown in Table 1. As can be seen from Table 1, it was confirmed that the modified sarcosine oxidase of the present invention has improved liquid stability compared to before modification.

Figure 2009082132
Figure 2009082132

実施例4 改変型ザルコシンオキシダーゼの評価2
実施例3で取得した変異型ザルコシンオキシダーゼ(SAOM1、SAOM2、SAOM5、SAOM6、SAOM7、SAOM8、SAOM9)および比較例1で取得した各種ザルコシンオキシダーゼをそれぞれ、2mMエチレンジアミン四酢酸ニ水素ニナトリウム、50mMNaCl、0.1%(W/V)2−メチルイソチアゾロン(ロッシュ・ダイアグノスティックス製)、0.1%(W/V)トリトンX−100を含むPIPES−NaOH緩衝液(pH7.5)中に5U/mlになるように加え、40℃で3日間保存した後の残存酵素活性率(%)を測定した。その結果を表2に示す。表2から判るように本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは改変前と比べて液状安定性が向上していることが確認された。
Example 4 Evaluation 2 of Modified Sarcosine Oxidase
Mutant sarcosine oxidase (SAOM1, SAOM2, SAOM5, SAOM6, SAOM7, SAOM8, SAOM9) obtained in Example 3 and the various sarcosine oxidases obtained in Comparative Example 1 were respectively 2 mM ethylenediaminetetraacetate disodium dihydrogen tetraacetate and 50 mM NaCl. In PIPES-NaOH buffer (pH 7.5) containing 0.1% (W / V) 2-methylisothiazolone (Roche Diagnostics), 0.1% (W / V) Triton X-100 The residual enzyme activity rate (%) after storage at 40 ° C. for 3 days was measured. The results are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, it was confirmed that the modified sarcosine oxidase of the present invention has improved liquid stability compared to before modification.

Figure 2009082132
Figure 2009082132

実施例5 改変型ザルコシンオキシダーゼの評価3
実施例3で取得した変異型ザルコシンオキシダーゼ(SAOM1、SAOM10、SAOM11、SAOM12、SAOM13)および比較例1で取得した各種ザルコシンオキシダーゼの、クレアチニン測定試薬中の安定性を測定した。1mMエチレンジアミン四酢酸ニ水素ニナトリウム、50mM塩化ナトリウム、0.1%(W/V)2−メチルイソチアゾロン(ロッシュ・ダイアグノスティックス製)、0.1%(W/V)トリトンX−100、0.02%(W/V)4−アミノアンチピリン、0.02%(W/V)TOOS(同仁化学研究所製)、100U/mlクレアチニンアミドヒドロラーゼ(東洋紡製;CNH−211)、50U/mlクレアチンアミジノヒドロラーゼ(東洋紡製;CRH−221)、10U/mlペルオキシダーゼ(東洋紡製;PEO−301)を含む50mMPIPES−NaOH緩衝液(pH7.5)に、上記のザルコシンオキシダーゼを10U/mlになるよう加え、35℃で2週間保存した後にザルコシンオキシダーゼ活性の残存率を測定した。その結果を表3に示す。表3から判るように本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは改変前と比べて、クレアチニン測定試薬中での液状安定性が向上していることが確認された。
Example 5 Evaluation 3 of Modified Sarcosine Oxidase
The stability of the mutant sarcosine oxidase (SAOM1, SAOM10, SAOM11, SAOM12, SAOM13) obtained in Example 3 and various sarcosine oxidases obtained in Comparative Example 1 in the creatinine measurement reagent was measured. 1 mM disodium ethylenediaminetetraacetate, 50 mM sodium chloride, 0.1% (W / V) 2-methylisothiazolone (manufactured by Roche Diagnostics), 0.1% (W / V) Triton X-100, 0.02% (W / V) 4-aminoantipyrine, 0.02% (W / V) TOOS (manufactured by Dojindo Laboratories), 100 U / ml creatinine amide hydrolase (manufactured by Toyobo; CNH-211), 50 U / ml The above sarcosine oxidase is adjusted to 10 U / ml in 50 mMPIPES-NaOH buffer (pH 7.5) containing creatine amidinohydrolase (Toyobo; CRH-221), 10 U / ml peroxidase (Toyobo; PEO-301). In addition, the remaining rate of sarcosine oxidase activity after 2 weeks storage at 35 ° C It was boss. The results are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, it was confirmed that the modified sarcosine oxidase of the present invention has improved liquid stability in the creatinine measuring reagent as compared with that before modification.

Figure 2009082132
Figure 2009082132

実施例6 改変型ザルコシンオキシダーゼの評価4
実施例3で取得した変異型ザルコシンオキシダーゼ(SAOM1、SAOM10、SAOM11、SAOM12、SAOM13)および比較例1で取得した各種ザルコシンオキシダーゼの、クレアチン測定試薬中の安定性を測定した。1mMエチレンジアミン四酢酸ニ水素ニナトリウム、50mM塩化ナトリウム、0.1%(W/V)2−メチルイソチアゾロン(ロッシュ・ダイアグノスティックス製)、0.1%(W/V)トリトンX−100、0.02%(W/V)4−アミノアンチピリン、0.02%(W/V)TOOS(同仁化学研究所製)、50U/mlクレアチンアミジノヒドロラーゼ(東洋紡製;CRH−221)、10U/mlペルオキシダーゼ(東洋紡製;PEO−301)を含む50mMPIPES−NaOH緩衝液(pH7.5)に、上記のザルコシンオキシダーゼを10U/mlになるよう加え、35℃で2週間保存した後にザルコシンオキシダーゼ活性の残存率を測定した。その結果を表3に示す。表3から判るように本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼは改変前と比べて、クレアチン測定試薬中での液状安定性が向上していることが確認された。
Example 6 Evaluation 4 of Modified Sarcosine Oxidase
The stability in the creatine measuring reagent of the mutant sarcosine oxidase (SAOM1, SAOM10, SAOM11, SAOM12, SAOM13) obtained in Example 3 and various sarcosine oxidases obtained in Comparative Example 1 was measured. 1 mM disodium ethylenediaminetetraacetate, 50 mM sodium chloride, 0.1% (W / V) 2-methylisothiazolone (manufactured by Roche Diagnostics), 0.1% (W / V) Triton X-100, 0.02% (W / V) 4-aminoantipyrine, 0.02% (W / V) TOOS (manufactured by Dojindo Laboratories), 50 U / ml creatine amidinohydrolase (manufactured by Toyobo; CRH-221), 10 U / ml The above sarcosine oxidase was added to 50mMPIPES-NaOH buffer (pH 7.5) containing peroxidase (Toyobo; PEO-301) to a concentration of 10 U / ml and stored at 35 ° C for 2 weeks. The residual rate was measured. The results are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, it was confirmed that the modified sarcosine oxidase of the present invention has improved liquid stability in the creatine measuring reagent as compared with that before modification.

Figure 2009082132
Figure 2009082132

本発明によって、ザルコシンオキシダーゼ活性を有する蛋白質を蛋白工学的手法により改変し、液状安定性が改良された改変型ザルコシンオキシダーゼを供給することが可能となった。本発明の改変型ザルコシンオキシダーゼを、臨床的に筋疾患,腎疾患の診断の指標となっている体液中のクレアチン,クレアチニンの測定用酵素として使用することで、該試薬の液状安定性を向上させることができる。 According to the present invention, it has become possible to supply a modified sarcosine oxidase with improved liquid stability by modifying a protein having sarcosine oxidase activity by a protein engineering technique. By using the modified sarcosine oxidase of the present invention as an enzyme for measuring creatine and creatinine in a body fluid that is clinically an indicator for diagnosis of muscle disease and kidney disease, the liquid stability of the reagent is improved. Can be made.

Claims (7)

配列表の配列番号1に記載されるアミノ酸配列の89番目のリジンがアルギニンに、204番目のメチオニンがアラニンに、213番目のセリンがプロリンに、233番目のシステインがセリンに、240番目のアスパラギンがチロシンに、250番目のグルタミン酸がグルタミンに、それぞれ置換されていることを特徴とする改変型ザルコシンオキシダーゼ。 The 89th lysine of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is arginine, the 204th methionine is alanine, the 213th serine is proline, the 233rd cysteine is serine, and the 240th asparagine is A modified sarcosine oxidase, wherein the 250th glutamic acid is substituted with glutamine for tyrosine. 請求項1に記載される改変型ザルコシンオキシダーゼをコードする遺伝子。 A gene encoding the modified sarcosine oxidase according to claim 1. 請求項2に記載の遺伝子を含むベクター。 A vector comprising the gene according to claim 2. 請求項3に記載のベクターで形質転換された形質転換体。 A transformant transformed with the vector according to claim 3. 請求項4に記載の形質転換体を培養し、該培養物からザルコシンオキシダーゼを採取することを特徴とする改変型ザルコシンオキシダーゼの製造法。 A method for producing a modified sarcosine oxidase, comprising culturing the transformant according to claim 4 and collecting sarcosine oxidase from the culture. 請求項1に記載されるザルコシンオキシダーゼを含むクレアチン測定用試薬。 A reagent for measuring creatine comprising the sarcosine oxidase according to claim 1. 請求項1に記載されるザルコシンオキシダーゼを含むクレアチニン測定用試薬。
A reagent for measuring creatinine comprising the sarcosine oxidase according to claim 1.
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