JP2011120501A - Mutant gaussia luciferase - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mutant Gaussia luciferase which is good in refolding efficiency and long in emission attenuation time. <P>SOLUTION: The mutant Gaussia luciferase comprises an amino acid sequence obtained by replacing the 59-cysteine of an amino acid sequence comprising a specific sequence and contained in Gaussia luciferase by another amino acid. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ルシフェリンを基質とする触媒活性を有する蛋白質、それをコードするポリヌクレオチド、該ポリヌクレオチドを含む組換えベクター、該組換えベクターを含有する形質転換体、該蛋白質の製造方法などに関する。   The present invention relates to a protein having catalytic activity using luciferin as a substrate, a polynucleotide encoding the same, a recombinant vector containing the polynucleotide, a transformant containing the recombinant vector, a method for producing the protein, and the like.

ガウシアルシフェラーゼは、深海コペポーダ(copepoda)であるガウシア・プリンセス(Gaussia princeps)が産生する分泌酵素であって、酸素と基質(セレンテラジン等のルシフェリン)のみの存在下での発光反応を触媒する単純発光系の酵素である。   Gaussia luciferase is a secretory enzyme produced by Gaussia princeps, a deep-sea copepoda, which simply catalyzes a luminescent reaction in the presence of oxygen and a substrate (luciferin such as coelenterazine). It is an enzyme of the system.

ガウシアルシフェラーゼが触媒する発光反応では、ATP、マグネシウムイオン等が必須であるホタルルシフェラーゼが触媒する発光反応に比べて、発光反応が単純でかつ強い青光を放つため、ガウシアルシフェラーゼは今後様々な用途での利用が期待されている。   In the luminescence reaction catalyzed by Gaussia luciferase, the luminescence reaction is simple and emits strong blue light compared to the luminescence reaction catalyzed by firefly luciferase, which requires ATP, magnesium ions, etc. Use in applications is expected.

ガウシアルシフェラーゼは、アミノ末端に分泌のための17残基のシグナルペプチド配列を有し、触媒部分としてアミノ酸168個から構成されるペプチド配列を有する単純蛋白質である。ガウシアルシフェラーゼは、一分子中に10個のシステインを有している。ガウシアルシフェラーゼをメルカプトエタノールやジチオスレイトール等の還元剤で処理することにより、ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性が完全に失活することから、ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性にとって分子内−S−S−結合が必須であることが報告されている(非特許文献1)。   Gaussia luciferase is a simple protein having a 17-residue signal peptide sequence for secretion at the amino terminus and a peptide sequence composed of 168 amino acids as a catalytic moiety. Gaussia luciferase has 10 cysteines in one molecule. By treating Gaussia luciferase with a reducing agent such as mercaptoethanol or dithiothreitol, the luminescence catalytic activity of Gaussia luciferase is completely deactivated. -It has been reported that binding is essential (Non-Patent Document 1).

しかしながら、ガウシアルシフェラーゼの分子内−S−S−結合の結合位置等は未だ不明である。また、大腸菌および動物培養細胞で発現したガウシアルシフェラーゼが天然のガウシアルシフェラーゼのように正確な分子内−S−S−結合を形成できるのかも不明である。   However, the position of intra-molecular S—S— bond of Gaussia luciferase is still unclear. It is also unclear whether Gaussia luciferase expressed in E. coli and animal cultured cells can form an accurate intramolecular -S-S- bond like natural Gaussia luciferase.

大腸菌を宿主としてガウシアルシフェラーゼを大量に発現・精製して、発光アッセイ用プローブとして使用する場合、活性の高いガウシアルシフェラーゼの調製法が必要であり、そのためにも分子内−S−S−結合形成におけるリフォールディングの効率を上げる必要がある。   When a large amount of Gaussia luciferase is expressed and purified using Escherichia coli as a host and used as a probe for luminescence assay, a method for preparing highly active Gaussia luciferase is required. There is a need to increase the efficiency of refolding in formation.

また、大腸菌内で発現したガウシアルシフェラーゼは90%以上が不溶性蛋白質として発現するため、その効率の良い可溶化も望まれている(非特許文献1)。   Moreover, since more than 90% of Gaussia luciferase expressed in E. coli is expressed as an insoluble protein, efficient solubilization is also desired (Non-patent Document 1).

さらに、生細胞でのイメージング用プローブとして使用する場合、大腸菌および動物培養細胞で発現させたガウシアルシフェラーゼの発光パターンは、基質添加後に最大発光強度を示した後、50秒以内で、25%以下に減衰するものであることが報告されている。さらに発光の減衰後の反応溶液に発光基質を添加しても、更なる発光活性の増強もない(非特許文献2および非特許文献3)。   Furthermore, when used as a probe for imaging in living cells, the luminescence pattern of Gaussia luciferase expressed in E. coli and animal cultured cells shows a maximum luminescence intensity after addition of the substrate, and is less than 25% within 50 seconds. It has been reported that it attenuates. Further, even when a luminescent substrate is added to the reaction solution after the decay of luminescence, there is no further enhancement of luminescence activity (Non-patent Documents 2 and 3).

この発光の減衰時間を長くすること(発光の半減期を長くすること)が可能となれば、ガウシアルシフェラーゼは、ホタルルシフェラーゼやレニラルシフェラーゼと同様に発光アッセイ用プローブとして、さらに有効である。   If the decay time of luminescence can be increased (the half-life of luminescence can be increased), Gaussia luciferase is more effective as a probe for luminescence assay, like firefly luciferase and Renilla luciferase.

近年この目的を達成するために、ガウシアルシフェラーゼ遺伝子にランダムに変異を導入し、得られた数千の変異ガウシアルシフェラーゼからスクリーニングをおこなうことによって、半減期の長いクローンが単離された。そして、ガウシアルシフェラーゼの触媒部分のアミノ酸配列(168残基)中の43番目のメチオニン残基をイソロイシン残基に置換した変異ガウシアルシフェラーゼが、天然ガウシアルシフェラーゼよりも半減期が長いことが示された(非特許文献4)。しかしながら、この変異ガウシアルシフェラーゼはリフォールディング効率の点で改良の余地がある。   In order to achieve this purpose in recent years, clones having a long half-life were isolated by randomly introducing mutations into the Gaussia luciferase gene and screening from the resulting thousands of mutant Gaussia luciferases. And it is shown that the mutant Gaussia luciferase in which the 43rd methionine residue in the amino acid sequence (168 residues) of Gaussia luciferase is replaced with an isoleucine residue has a longer half-life than natural Gaussia luciferase. (Non-Patent Document 4). However, this mutant Gaussia luciferase has room for improvement in terms of refolding efficiency.

これまでのところ、リフォールディング効率が良くかつ発光の減衰時間が長い変異ガウシアルシフェラーゼは、得られていない。   So far, a mutant Gaussia luciferase with good refolding efficiency and long decay time of luminescence has not been obtained.

Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96−101.Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96-101. Verhaegen, M. & Christopoulos, T. K. (2002) Anal. Chem. 74, 4378−4385.Verhaegen, M. & Christopoulos, T. K. (2002) Anal. Chem. 74, 4378-4385. Tannous, B.T. ら(2005)Mol. Ther. 11,435−443.Tannous, B.T. et al. (2005) Mol. Ther. 11,435-443. Maguire, C.A. ら(2009)Anal. Chem. 81, 7102−7106.Maguire, C.A. et al. (2009) Anal. Chem. 81, 7102-7106.

上記状況において、リフォールディング効率が良くかつ発光の減衰時間が長い変異ガウシアルシフェラーゼなどが求められていた。   In the above situation, there has been a demand for mutant Gaussia luciferase having a high refolding efficiency and a long emission decay time.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ガウシアルシフェラーゼの触媒部分のアミノ酸配列(168残基)中の10個のシステイン残基のうち59番目のシステイン残基を他のアミノ酸に置換することで、リフォールディング効率が良くかつ発光の減衰時間が長い変異ガウシアルシフェラーゼが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have determined that the 59th cysteine residue among the 10 cysteine residues in the amino acid sequence (168 residues) of the catalytic portion of Gaussia luciferase By substituting for other amino acids, it was found that mutant Gaussia luciferase with good refolding efficiency and long decay time of luminescence was obtained, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、以下に示す、ルシフェリンを基質とする触媒活性を有する蛋白質、それをコードするポリヌクレオチド、該ポリヌクレオチドを含む組換えベクター、該組換えベクターを含有する形質転換体、該蛋白質の製造方法などを提供する。
[1] 以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[2] 以下の(a)〜(d)のいずれかである上記[1]記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[3] 以下の(a)または(b)である上記[1]記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[4] 配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインと置換する他のアミノ酸がセリンである、上記[1]〜[3]のいずれか1項記載の蛋白質。
[5] 以下の(a)または(b)である上記[4]記載の蛋白質:
(a)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[5a] 以下の(a)または(b)である上記[5]記載の蛋白質:
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[6] 上記[1]〜[5a]のいずれか1項記載の蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
[7] 上記[6]記載のポリヌクレオチドを含有する組換えベクター。
[8] 上記[7]記載の組換えベクターが導入された形質転換体。
[9] 上記[8]記載の形質転換体を培養し、上記[1]〜[5a]のいずれかに記載の蛋白質を生成させる工程を含む、上記[1]〜[5a]のいずれかに記載の蛋白質の製造方法。
[10] 上記[1]〜[5a]のいずれかに記載の蛋白質を含むキット。
[11] 上記[6]記載のポリヌクレオチド、上記[7]記載の組換えベクターまたは上記[8]記載の形質転換体を含むキット。
[12] さらにルシフェリンを含む、上記[10]または[11]記載のキット。
[13] ルシフェリンがセレンテラジン類である、上記[12]記載のキット。
[14] セレンテラジン類がセレンテラジンである、上記[13]記載のキット。
[15] 以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質
と、ルシフェリンとを接触させることを含む、発光反応を行う方法。
[15a] 前記蛋白質が、以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質である、上記[15]記載の方法:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[15b] 前記蛋白質が、以下の(a)または(b)に記載の蛋白質である、上記[15]記載の方法:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[15c] 配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインと置換する他のアミノ酸がセリンである、上記[15]〜[15b]のいずれか1項記載の方法。
[15d] 前記蛋白質が、以下の(a)または(b)に記載の蛋白質である、上記[15c]記載の方法:
(a)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[15e] 前記蛋白質が、以下の(a)または(b)に記載の蛋白質である、上記[15d]記載の方法:
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[15f] ルシフェリンがセレンテラジン類である、上記[15]〜[15e]のいずれか1項記載の方法。
[15g] セレンテラジン類がセレンテラジンである、上記[15f]記載の方法。
[16] 以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質
をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法を行うことを特徴とする、生理機能の解析または酵素活性の測定方法。
[16a] 前記蛋白質が、以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質である、上記[16]記載の方法:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[16b] 前記蛋白質が、以下の(a)または(b)に記載の蛋白質である、上記[16]記載の方法:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[16c] 配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインと置換する他のアミノ酸がセリンである、上記[16]〜[16b]のいずれか1項記載の方法。
[16d] 前記蛋白質が、以下の(a)または(b)に記載の蛋白質である、上記[16c]記載の方法:
(a)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[16e] 前記蛋白質が、以下の(a)または(b)に記載の蛋白質である、上記[16d]記載の方法:
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
[16f] ルシフェリンがセレンテラジン類である、上記[16]〜[16e]のいずれか1項記載の方法。
[16g] セレンテラジン類がセレンテラジンである、上記[16f]記載の方法。
That is, the present invention provides the following protein having catalytic activity using luciferin as a substrate, a polynucleotide encoding the same, a recombinant vector containing the polynucleotide, a transformant containing the recombinant vector, and the protein The manufacturing method etc. are provided.
[1] The protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[2] The protein according to [1] above, which is any of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having a photocatalytic activity comprising an amino acid sequence in which 1 to 25 amino acids other than the position are substituted with other amino acids, and luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to 25 other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[3] The protein according to [1], which is the following (a) or (b):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30; and (b) the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30. A protein having a light-emitting catalytic activity comprising the amino acid sequence and luciferin as a substrate.
[4] The protein according to any one of [1] to [3] above, wherein the other amino acid substituted for the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is serine.
[5] The protein according to [4], which is the following (a) or (b):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[5a] The protein of the above-mentioned [5], which is the following (a) or (b):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[6] A polynucleotide containing a polynucleotide encoding the protein according to any one of [1] to [5a] above.
[7] A recombinant vector containing the polynucleotide according to [6] above.
[8] A transformant into which the recombinant vector according to [7] is introduced.
[9] The method according to any one of [1] to [5a], comprising the step of culturing the transformant according to [8] and generating the protein according to any one of [1] to [5a]. A method for producing the protein according to the description.
[10] A kit comprising the protein according to any one of [1] to [5a] above.
[11] A kit comprising the polynucleotide described in [6] above, the recombinant vector described in [7] above, or the transformant described in [8] above.
[12] The kit according to [10] or [11] above, further comprising luciferin.
[13] The kit according to [12] above, wherein the luciferin is coelenterazines.
[14] The kit according to [13] above, wherein the coelenterazine is coelenterazine.
[15] The protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A method for performing a luminescent reaction, comprising contacting a luciferin with a protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[15a] The method according to [15] above, wherein the protein is a protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having a photocatalytic activity comprising an amino acid sequence in which 1 to 25 amino acids other than the position are substituted with other amino acids, and luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to 25 other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[15b] The method according to [15] above, wherein the protein is the protein described in the following (a) or (b):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30; and (b) the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30. A protein having a light-emitting catalytic activity comprising the amino acid sequence and luciferin as a substrate.
[15c] The method according to any one of [15] to [15b] above, wherein the other amino acid substituted for the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is serine.
[15d] The method according to [15c] above, wherein the protein is the protein described in (a) or (b) below:
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[15e] The method described in [15d] above, wherein the protein is the protein described in (a) or (b) below:
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[15f] The method according to any one of [15] to [15e] above, wherein the luciferin is coelenterazines.
[15g] The method described in [15f] above, wherein the coelenterazine is coelenterazine.
[16] The protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method is performed using a protein having an amino acid sequence substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate as a donor protein. Physiological function analysis or enzyme activity measurement method.
[16a] The method according to [16] above, wherein the protein is a protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having a photocatalytic activity comprising an amino acid sequence in which 1 to 25 amino acids other than the position are substituted with other amino acids, and luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to 25 other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[16b] The method according to [16] above, wherein the protein is the protein described in the following (a) or (b):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30; and (b) the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30. A protein having a light-emitting catalytic activity comprising the amino acid sequence and luciferin as a substrate.
[16c] The method according to any one of [16] to [16b] above, wherein the other amino acid substituted for the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is serine.
[16d] The method according to [16c] above, wherein the protein is the protein described in (a) or (b) below:
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[16e] The method described in [16d] above, wherein the protein is the protein described in (a) or (b) below:
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
[16f] The method according to any one of [16] to [16e] above, wherein the luciferin is coelenterazines.
[16g] The method according to [16f] above, wherein the coelenterazine is coelenterazine.

本発明の蛋白質は、ルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する。本発明の好ましい態様によれば、リフォールディング効率が良くかつ発光の減衰時間が長い変異ガウシアルシフェラーゼが提供される。   The protein of the present invention has a luminescent catalytic activity using luciferin as a substrate. According to a preferred embodiment of the present invention, a mutant Gaussia luciferase having good refolding efficiency and a long light emission decay time is provided.

図1は、実施例1で作製した発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the expression vector pCold-ZZGL-C59S prepared in Example 1. 図2は、実施例2で作製した発現ベクターpCold−hGL−C59Sを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the expression vector pCold-hGL-C59S prepared in Example 2. 図3は、59番目のシステイン残基をセリン残基へ置換した変異ガウシアルシフェラーゼ(実線:pCold−ZZGL−C59S)と天然型ガウシアルシフェラーゼ(点線:pCold−ZZGL)の発光再生のタイムコースを示すグラフである。Figure 3 shows the time course of luminescence regeneration of mutant Gaussia luciferase (solid line: pCold-ZZGL-C59S) in which the 59th cysteine residue is replaced with serine residue and natural Gaussia luciferase (dotted line: pCold-ZZGL). It is a graph to show. 図4は、59番目のシステイン残基をセリン残基へ置換した変異ガウシアルシフェラーゼ(実線:pCold−hGL−C59S)と天然型ガウシアルシフェラーゼ(点線:pCold−hGL)の発光再生のタイムコースを示すグラフである。Fig. 4 shows the time course of luminescence regeneration of mutant Gaussia luciferase (solid line: pCold-hGL-C59S) in which the 59th cysteine residue is replaced with serine residue and natural Gaussia luciferase (dotted line: pCold-hGL). It is a graph to show. 図5は、59番目のシステイン残基をセリン残基へ置換した変異ガウシアルシフェラーゼ(実線:pCold−ZZGL−C59S)と天然型ガウシアルシフェラーゼ(点線:pCold−ZZGL)の発光パターンを示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing luminescence patterns of mutant Gaussia luciferase (solid line: pCold-ZZGL-C59S) in which the 59th cysteine residue is substituted with a serine residue and natural Gaussia luciferase (dotted line: pCold-ZZGL). is there. 図6は、59番目のシステイン残基をセリン残基へ置換した変異ガウシアルシフェラーゼ(実線:pCold−hGL−C59S)と天然型ガウシアルシフェラーゼ(点線:pCold−hGL)の発光パターンを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the luminescence patterns of mutant Gaussia luciferase (solid line: pCold-hGL-C59S) in which the 59th cysteine residue is substituted with a serine residue and natural Gaussia luciferase (dotted line: pCold-hGL). is there.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

1.本発明の蛋白質
本発明の蛋白質とは、配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質および当該蛋白質と実質的に同質の活性もしくは機能を有する蛋白質を意味する。
1. Protein of the Present Invention The protein of the present invention is a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is substituted with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, and a protein having substantially the same activity or function as the protein. Means.

実質的に同質の活性もしくは機能とは、例えば、ルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)を基質とする発光触媒活性、すなわち、ルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)が酸素分子で酸化されてオキシルシフェリンが励起状態で生成する反応を触媒する活性、を意味する。なお、励起状態で生成したオキシルシフェリンは可視光を発して基底状態となる。   The substantially homogeneous activity or function is, for example, a luminescent catalytic activity using luciferin (for example, coelenterazines) as a substrate, that is, luciferin (for example, coelenterazines) is oxidized by oxygen molecules and oxyluciferin is in an excited state. It means the activity of catalyzing the reaction to be generated. Note that oxyluciferin generated in an excited state emits visible light and becomes a ground state.

上記の発光触媒活性の測定は、例えば、文献Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96−101などに記載の方法によって測定することができる。具体的には、例えば、本発明の蛋白質をルシフェリンと混合することにより発光反応を開始させ、発光測定装置を用いて発光触媒活性を測定することができる。発光測定装置としては、市販されている装置、例えばLuminescencer−PSN AB2200(アトー社製)、Centro 960 luminometer (ベルトール社製)などを使用することができる。   The above-mentioned luminescent catalytic activity can be measured, for example, by the method described in the literature Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96-101. Specifically, for example, the luminescence reaction can be started by mixing the protein of the present invention with luciferin, and the luminescence catalytic activity can be measured using a luminescence measuring device. As the luminescence measuring device, a commercially available device such as Luminescencer-PSN AB2200 (manufactured by Atto Corporation), Centro 960 luminometer (manufactured by Bertoor Corporation) or the like can be used.

本発明で用いられるルシフェリンとしては、本発明の蛋白質の基質となるルシフェリンであればよい。本発明で用いられるルシフェリンとしては、具体的にはセレンテラジン類が挙げられる。   The luciferin used in the present invention may be luciferin that serves as a substrate for the protein of the present invention. Specific examples of luciferin used in the present invention include coelenterazines.

本明細書において、セレンテラジン類とは、セレンテラジンおよびセレンテラジン誘導体を意味する。セレンテラジン誘導体としては、例えば、h−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、n−セレンテラジン、Bis−セレンテラジン、MeO−セレンテラジン、e−セレンテラジン、cl−セレンテラジンch−セレンテラジンなどがあげられる。これらのセレンテラジン類の中でも、本発明では、セレンテラジンが特に好ましい。これらのセレンテラジン類は、公知の方法で合成してもよく、あるいは、市販のものを入手することもできる。   In the present specification, coelenterazines mean coelenterazine and coelenterazine derivatives. Examples of the coelenterazine derivatives include h-coelenterazine, hcp-coelenterazine, cp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, n-coelenterazine, Bis-coelenterazine, MeO-coelenterazine, e-coelenterazine, cl-coelenterazine, etc. Can be given. Among these coelenterazines, coelenterazine is particularly preferable in the present invention. These coelenterazines may be synthesized by a known method, or commercially available products can be obtained.

セレンテラジン類の合成方法としては、例えば、Shimo mura et al. (1988) Biochem.J. 251, 405-410、Shimomura et al. (1989) Biochem.J. 261, 913-920、Shimomura et al. (1990) Biochem.J. 270, 309-312などに記載の方法またはそれに準ずる方法が挙げられる。 As a method for synthesizing coelenterazines, for example, Shimomura et al. (1988) Biochem. J. 251 , 405-410, Shimomura et al. (1989) Biochem. J. 261 , 913-920, Shimomura et al. 1990) Biochem. J. 270 , 309-312 and the like, or a method analogous thereto.

また、セレンテラジン類の市販品に関しては、例えば、チッソ株式会社製のセレンテラジンおよびh−セレンテラジン;シグマ社製のhcp−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジンおよびn−セレンテラジンなどを挙げることができる。   As for the coelenterazine commercial products, for example, coelenterazine and h-coelenterazine manufactured by Chisso Corporation; hcp-coelenterazine, cp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine and n-coelenterazine manufactured by Sigma Can do.

本発明の蛋白質としては、より具体的には、例えば、
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質
などが挙げられる。
As the protein of the present invention, more specifically, for example,
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 Examples thereof include a protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.

配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインと置換する他のアミノ酸は、例えば、セリン、スレオニン、アラニン、グリシンまたはプロリンであり、好ましくは、セリン、スレオニンまたはアラニンであり、より好ましくは、セリンである。   The other amino acid substituted for the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is, for example, serine, threonine, alanine, glycine or proline, preferably serine, threonine or alanine, more preferably serine. It is.

本発明の好ましい態様の蛋白質としては、例えば、
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインがセリンと置換したアミノ酸配列、すなわち配列番号:32のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:32のアミノ酸配列を含有する蛋白質
などが挙げられる。
As a protein of a preferred embodiment of the present invention, for example,
(A) an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with serine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, that is, a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32;
(B) a protein containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32, and the like.

配列番号:32のアミノ酸配列を含有する蛋白質としては、例えば、
(a)配列番号:2、4または32のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:2、4または32のアミノ酸配列を含有する蛋白質
などが挙げられる。
As a protein containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32, for example,
(A) a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32;
(B) a protein containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32.

上記「1〜複数個のアミノ酸が置換された」とは、同一配列中の任意かつ1もしくは複数のアミノ酸配列中の位置において、1または複数のアミノ酸残基の置換があることを意味する。   The above “one to a plurality of amino acids are substituted” means that there is substitution of one or a plurality of amino acid residues at any position in one or a plurality of amino acid sequences in the same sequence.

以下に、相互に置換可能なアミノ酸残基の例を示す。同一群に含まれるアミノ酸残基は相互に置換可能である。
A群:ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、バリン、ノルバリン、アラニン、2−アミノブタン酸、メチオニン、o−メチルセリン、t−ブチルグリシン、t−ブチルアラニン、シクロヘキシルアラニン;
B群:アスパラギン酸、グルタミン酸、イソアスパラギン酸、イソグルタミン酸、2−アミノアジピン酸、2−アミノスベリン酸;
C群:アスパラギン、グルタミン;
D群:リジン、アルギニン、オルニチン、2,4−ジアミノブタン酸、2,3−ジアミノプロピオン酸;
E群:プロリン、3−ヒドロキシプロリン、4−ヒドロキシプロリン;
F群:セリン、スレオニン、ホモセリン;
G群:フェニルアラニン、チロシン。
Examples of amino acid residues that can be substituted with each other are shown below. Amino acid residues contained in the same group can be substituted for each other.
Group A: leucine, isoleucine, norleucine, valine, norvaline, alanine, 2-aminobutanoic acid, methionine, o-methylserine, t-butylglycine, t-butylalanine, cyclohexylalanine;
Group B: aspartic acid, glutamic acid, isoaspartic acid, isoglutamic acid, 2-aminoadipic acid, 2-aminosuberic acid;
Group C: asparagine, glutamine;
Group D: lysine, arginine, ornithine, 2,4-diaminobutanoic acid, 2,3-diaminopropionic acid;
Group E: proline, 3-hydroxyproline, 4-hydroxyproline;
Group F: serine, threonine, homoserine;
Group G: phenylalanine, tyrosine.

上記「1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列」における「1〜複数個」の範囲は、例えば、1〜50個、1〜30個、1〜25個、1〜22個、1〜20個、1〜15個、1〜10個、1〜9個、1〜8個、1〜7個、1〜6個(1〜数個)、1〜5個、1〜4個、1〜3個、1〜2個、1個である。置換したアミノ酸の数は、一般的に少ないほど好ましい。このような蛋白質は、“Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)”、“Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987−1997)”、“Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982)”、“Gene, 34, 315 (1985)”、“Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)”等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、取得することができる。   The range of “1 to plural” in the above “amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted with other amino acids” is, for example, 1 to 50, 1 to 30, 1 to 25, 1 to 22 1-20 pieces, 1-15 pieces, 1-10 pieces, 1-9 pieces, 1-8 pieces, 1-7 pieces, 1-6 pieces (1 to several pieces), 1-5 pieces, 1-4 One, three, one, two, one. Generally, the smaller the number of substituted amino acids, the better. Such proteins are described in “Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)”, “Ausbel FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1- 38, John Wiley and Sons (1987-1997) ”,“ Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982) ”,“ Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982) ”,“ Gene , 34, 315 (1985) ”,“ Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985) ”,“ Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985) ”, etc. It can be obtained using a mutagenesis method.

配列番号:30のアミノ酸配列におけるアミノ酸の置換位置としては、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目以外の位置であれば、特に限定されないが、例えば、26番目、28番目、35番目、43番目、61番目、66番目、69番目、72番目、73番目、80番目、82番目、86番目、99番目、101番目、108番目、112番目、116番目、134番目、139番目、142番目、145番目、146番目、153番目、155番目、159番目などからなる群から選択される1〜複数個の位置を挙げることができる。特には、35番目、43番目、61番目、66番目、69番目、72番目、73番目、80番目、82番目、86番目、108番目、112番目、116番目、134番目、139番目、142番目、145番目、146番目、153番目、155番目、159番目などからなる群から選択される1〜複数個の位置を挙げることができる。   The amino acid substitution position in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is particularly limited as long as it is a position other than the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123th, 127th, 136th and 148th positions. For example, 26th, 28th, 35th, 43rd, 61st, 66th, 69th, 72nd, 73th, 80th, 82th, 86th, 99th, 101st, 108th, One to a plurality of positions selected from the group consisting of 112th, 116th, 134th, 139th, 142th, 145th, 146th, 153rd, 155th, 159th, etc. can be mentioned. Specifically, 35th, 43rd, 61st, 66th, 69th, 72th, 73rd, 80th, 82nd, 86th, 108th, 112th, 116th, 134th, 139th, 142th , 145th, 146th, 153rd, 155th, 159th, etc., one to a plurality of positions selected from the group.

本発明の特に好ましい態様の蛋白質は、
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋白質、
(b)配列番号:2のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質などである。
The protein of a particularly preferred embodiment of the present invention is:
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.

本発明の蛋白質は、配列番号:2および4のアミノ酸配列のように、さらに他のペプチド配列をN末端および/またはC末端、好ましくはN末端に含んでいてもよい。他のペプチド配列としては、例えば、精製のためのペプチド配列、分泌シグナルペプチド配列、本発明の蛋白質を可溶性蛋白質として発現するためのペプチド配列、抗体認識可能なエピトープ配列などからなる群から選択される少なくとも1つのペプチド配列を挙げることができる。他のペプチド配列は、好ましくは、精製のためのペプチド配列および/または分泌シグナルペプチド配列である。本発明の別の好ましい態様では、他のペプチド配列は、精製のためのペプチド配列、分泌シグナルペプチド配列、および本発明の蛋白質を可溶性蛋白質として発現するための配列からなる群から選択される少なくとも1つの配列である。   The protein of the present invention may further contain other peptide sequences at the N-terminus and / or C-terminus, preferably at the N-terminus, like the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 2 and 4. The other peptide sequence is selected from the group consisting of, for example, a peptide sequence for purification, a secretory signal peptide sequence, a peptide sequence for expressing the protein of the present invention as a soluble protein, and an epitope sequence capable of recognizing an antibody. There may be mentioned at least one peptide sequence. The other peptide sequence is preferably a peptide sequence for purification and / or a secretory signal peptide sequence. In another preferred embodiment of the invention, the other peptide sequence is at least one selected from the group consisting of a peptide sequence for purification, a secretory signal peptide sequence, and a sequence for expressing the protein of the invention as a soluble protein. Is an array.

精製のためのペプチド配列としては、当技術分野において用いられているペプチド配列を使用することができる。精製のためのペプチド配列としては、例えば、ヒスチジン残基が4残基以上、好ましくは6残基以上連続したアミノ酸配列を有するヒスチジンタグ配列、グルタチオン S−トランスフェラーゼのグルタチオンへの結合ドメインのアミノ酸配列またはプロテインAのアミノ酸配列などが挙げられる。   The peptide sequence used in this technical field can be used as the peptide sequence for purification. Examples of the peptide sequence for purification include a histidine tag sequence having an amino acid sequence of 4 or more, preferably 6 or more histidine residues, an amino acid sequence of a binding domain of glutathione S-transferase to glutathione, or Examples include protein A amino acid sequence.

分泌シグナルペプチドとは、当該分泌シグナルペプチドに結合された蛋白質を、細胞膜透過させる役割を担うペプチド領域を意味する。このような分泌シグナルペプチドのアミノ酸配列およびそれをコードする核酸配列は、当技術分野において周知であり、報告されている(例えばvon Heijine G (1988) Biochim. Biohys. Acra 947: 307−333、von Heijine G (1990) J. Membr. Biol. 115: 195−201など参照)。分泌シグナルペプチドとしては、より具体的には、例えば、大腸菌の外膜蛋白質A由来の分泌シグナルペプチド(OmpA)(Ghrayeb, J. et al. (1984) EMBO J. 3:2437−2442)、コレラ菌由来コレラトキシン由来の分泌シグナルペプチドなどが挙げられる。   The secretory signal peptide means a peptide region that plays a role of allowing a protein bound to the secretory signal peptide to permeate the cell membrane. The amino acid sequences of such secretory signal peptides and the nucleic acid sequences encoding them are well known and reported in the art (eg von Heijine G (1988) Biochim. Biohys. Acra 947: 307-333, von Heijine G (1990) J. Membr. Biol. 115: 195-201). More specifically, examples of the secretory signal peptide include a secretory signal peptide (OmpA) derived from outer membrane protein A of E. coli (Ghrayeb, J. et al. (1984) EMBO J. 3: 2437-2442), cholera. Examples include secretory signal peptides derived from fungal cholera toxin.

本発明の蛋白質を可溶性蛋白質として発現するためのペプチドとしては、例えば式(Z)nで表されるポリペプチドを挙げることができる。式(Z)nで表されるポリペプチドのアミノ酸配列およびそれをコードする核酸配列は、例えば、特開2008−99669号公報に記載している。 Examples of the peptide for expressing the protein of the present invention as a soluble protein include a polypeptide represented by the formula (Z) n . The amino acid sequence of the polypeptide represented by the formula (Z) n and the nucleic acid sequence encoding it are described in, for example, JP-A-2008-99669.

より具体的には、式(Z)nで表されるポリペプチドは、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性または機能を有する。 More specifically, when expressed as a fusion protein with the protein of the present invention, the polypeptide represented by the formula (Z) n has an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein.

Zは、以下の(a)〜(d)からなる群から選択されるポリペプチドを表す:
(a)配列番号:34のアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(b)配列番号:34のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を有するポリペプチド;
(c)配列番号:34のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を有するポリペプチド;および
(d)配列番号:33の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を有するポリペプチド。
Z represents a polypeptide selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(A) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34;
(B) When the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34 comprises an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added and is expressed as a fusion protein with the protein of the present invention. A polypeptide having an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein;
(C) When the fusion protein comprises an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34 and is expressed as a fusion protein with the protein of the present invention, the fusion protein is regarded as a soluble protein. A polypeptide having an activity or function that can be expressed; and (d) an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 33 And a polypeptide having an activity or function capable of being expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with the protein of the present invention.

式(Z)nで表されるポリペプチドにおける「1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加したアミノ酸配列」における「1〜複数個」の範囲は、例えば、1〜20個、1〜15個、1〜10個、1〜9個、1〜8個、1〜7個、1〜6個(1〜数個)、1〜5個、1〜4個、1〜3個、1〜2個、1個である。欠失、置換、挿入もしくは付加したアミノ酸の数は、一般的に少ないほど好ましい。上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入および付加のうち2種以上が同時に生じてもよい。このような領域は、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)、Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987−1997)、“Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982)”、“Gene, 34, 315 (1985)”、“Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)”等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、取得することができる。 The range of “one to plural” in the “amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added” in the polypeptide represented by formula (Z) n is, for example, 1 to 20 Pieces, 1-15 pieces, 1-10 pieces, 1-9 pieces, 1-8 pieces, 1-7 pieces, 1-6 pieces (1 to several pieces), 1-5 pieces, 1-4 pieces, 1- Three, 1-2, and one. In general, the smaller the number of amino acids deleted, substituted, inserted or added, the better. Two or more of the amino acid residue deletions, substitutions, insertions and additions may occur simultaneously. Such regions include Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), Ausbel FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1-38, John. Wiley and Sons (1987-1997), “Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”, “Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982)”, “Gene, 34, 315” (1985) ”,“ Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985) ”,“ Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985) ”and the like. And can be obtained.

また、上記式(Z)nで表されるポリペプチドにおける「90%以上の同一性を有するアミノ酸配列」における「90%以上」の範囲は、例えば、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.1%以上、99.2%以上、99.3%以上、99.4%以上、99.5%以上、99.6%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上である。上記同一性の数値は、一般的に大きいほど好ましい。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、BLAST(例えば、Altzshul S. F. et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)、など参照)等の解析プログラムを用いて決定できる。BLASTを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。 The range of “90% or more” in the “amino acid sequence having 90% or more identity” in the polypeptide represented by the formula (Z) n is, for example, 90% or more, 91% or more, 92% or more 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.1% or more, 99.2% or more, 99.3% or more, 99.4 % Or more, 99.5% or more, 99.6% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, 99.9% or more. In general, the larger the numerical value of identity, the better. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using an analysis program such as BLAST (see, for example, Altzshul SF et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)). When using BLAST, the default parameters of each program are used.

また、上記式(Z)nで表されるポリペプチドにおける「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、配列番号:33の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドまたは配列番号:34のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドの全部または一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法またはサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチド(例えば、DNA)をいう。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のポリヌクレオチドを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0mol/LのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(Saline−sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mmol/L塩化ナトリウム、15mmol/Lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドをあげることができる。 The “polynucleotide hybridizing under stringent conditions” in the polypeptide represented by the above formula (Z) n is a polynucleotide or sequence comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 33 The polynucleotide (for example, DNA) obtained by using colony hybridization method, plaque hybridization method, Southern hybridization method, etc., using all or part of the polynucleotide encoding the amino acid sequence of No. 34 as a probe . Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 mol / L NaCl using a filter on which a polynucleotide derived from colony or plaque was immobilized, and then 0.1 to 2 Wash the filter under 65 ° C conditions using a double-concentration SSC (Saline-sodium citrate) solution (the composition of the single-concentration SSC solution consists of 150 mmol / L sodium chloride and 15 mmol / L sodium citrate). Polynucleotides that can be identified by:

ハイブリダイゼーションは、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)、Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987−1997)、Glover D. M. and Hames B. D., DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。   Hybridization is described in Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), Ausbel FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1-38, John Wiley and Sons (1987-1997), Glover DM and Hames BD, DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995), etc. .

ここで言う「ストリンジェントな条件」は、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件および高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。「低ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、32℃の条件である。また、「中ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、42℃の条件である。「高ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5(w/v)%SDS、50%(v/v)ホルムアミド、50℃の条件である。条件を厳しくするほど、二本鎖形成に必要とする相補性が高くなる。具体的には、例えば、これらの条件において、温度を上げるほど高い相同性を有するポリヌクレオチド(例えば、DNA)が効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。   The “stringent conditions” referred to herein may be any of low stringent conditions, medium stringent conditions, and high stringent conditions. “Low stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 32 ° C. The “medium stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 42 ° C. “High stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5 (w / v)% SDS, 50% (v / v) formamide, 50 ° C. The tighter the conditions, the higher the complementarity required for duplex formation. Specifically, for example, it can be expected that a polynucleotide (eg, DNA) having high homology as the temperature is increased can be efficiently obtained under these conditions. However, multiple factors such as temperature, probe concentration, probe length, ionic strength, time, and salt concentration can be considered as factors that affect hybridization stringency. Those skilled in the art will select these factors as appropriate. It is possible to achieve similar stringency.

なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばAlkphos Direct Labelling Reagents(アマシャムファルマシア社製)を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコールにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを55℃の条件下で0.1% (w/v) SDSを含む1次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたDNAを検出することができる。   In addition, when using a commercially available kit for hybridization, Alkphos Direct Labeling Reagents (made by Amersham Pharmacia) can be used, for example. In this case, follow the protocol attached to the kit, incubate with the labeled probe overnight, and then wash the membrane with a primary wash buffer containing 0.1% (w / v) SDS at 55 ° C. , Hybridized DNA can be detected.

これ以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、BLAST等の解析プログラムにより、デフォルトのパラメータを用いて計算したときに、配列番号:34のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドと約60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、88%以上、90%以上、92%以上、95%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.3%以上、99.5%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上の同一性を有するDNAをあげることができる。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、前述した方法を用いて決定できる。本発明の一つの態様では、塩基配列の同一性の数値は、BLASTを用いて決定する。   As other polynucleotides that can be hybridized, a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 34 is approximately 60% or more and 65% when calculated using the default parameters by an analysis program such as BLAST. 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 88% or more, 90% or more, 92% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.3% or more, Examples include DNA having 99.5% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, and 99.9% or more identity. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using the method described above. In one embodiment of the present invention, the base sequence identity value is determined using BLAST.

nは、1〜5の整数を表し、2または3であるのが好ましく、特に2であるのが好ましい。   n represents an integer of 1 to 5, preferably 2 or 3, and particularly preferably 2.

式(Z)nで表されるポリペプチドにおいて、各Zは同一であっても異なっていてもよい。 In the polypeptide represented by the formula (Z) n , each Z may be the same or different.

式(Z)nで表されるポリペプチドとしては、特に式(Z)2で表されるポリペプチドが好ましい。 As the polypeptide represented by the formula (Z) n , the polypeptide represented by the formula (Z) 2 is particularly preferable.

式(Z)2で表されるポリペプチドとしては、例えば、配列番号:36のアミノ酸配列からなるポリペプチドまたは配列番号:36のアミノ酸配列からなるポリペプチドと実質的に同質の活性もしくは機能を有するポリペプチドが挙げられる。本明細書中、配列番号:36のアミノ酸配列からなるポリペプチドまたは配列番号:36のアミノ酸配列からなるポリペプチドと実質的に同質の活性もしくは機能を有するポリペプチドを「ZZドメイン」と称することがある。 The polypeptide represented by formula (Z) 2 has, for example, substantially the same activity or function as the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36 or the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36. A polypeptide. In the present specification, a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36 or a polypeptide having substantially the same activity or function as the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36 is referred to as a “ZZ domain”. is there.

前記「実質的に同質の活性もしくは機能」とは、例えば、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を意味する。このような活性もしくは機能、例えば、ZZドメインのIgG 結合能は、IgGとの結合アッセイ法により測定することができる。   The “substantially the same quality of activity or function” means, for example, an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with the protein of the present invention. Such activity or function, for example, the IgG binding ability of the ZZ domain can be measured by an IgG binding assay.

式(Z)2で表されるポリペプチドとしては、より具体的には、例えば、
(e)配列番号:36のアミノ酸配列からなるポリペプチド;
(f)配列番号:36のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加したアミノ酸配列からなり、かつ、本発明のポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を有するポリペプチド;
(g)配列番号:36のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を有するポリペプチド;および
(h)配列番号:35の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性もしくは機能を有するポリペプチド
からなる群から選択されるポリペプチドなどが挙げられる。
As a polypeptide represented by the formula (Z) 2 , more specifically, for example,
(E) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36;
(F) When the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36 comprises an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added, and is expressed as a fusion protein with the polypeptide of the present invention And a polypeptide having an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein;
(G) When the fusion protein comprises an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 36 and is expressed as a fusion protein with the protein of the present invention, the fusion protein becomes a soluble protein. A polypeptide having activity or function that can be expressed; and (h) an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 35 And a polypeptide selected from the group consisting of polypeptides having an activity or function that can be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with the protein of the present invention. .

本発明の蛋白質の取得方法については特に制限はない。本発明の蛋白質としては、化学合成により合成した蛋白質でもよいし、遺伝子組換え技術により作製した組換え蛋白質であってもよい。本発明の蛋白質を化学合成する場合には、例えば、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等により合成することができる。また、アドバンスドケムテック社製、パーキンエルマー社製、ファルマシア社製、プロテインテクノロジーインストゥルメント社製、シンセセルーベガ社製、パーセプティブ社製、島津製作所社製等のペプチド合成機を利用して化学合成することもできる。本発明の蛋白質を遺伝子組換え技術により作製する場合には、通常の遺伝子組換え手法により作製することができる。より具体的には、本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド(例えば、DNA)を適当な発現系に導入することにより、本発明の蛋白質を作製することができる。本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド、本発明の蛋白質の発現系での発現などについては、後記する。   There is no restriction | limiting in particular about the acquisition method of the protein of this invention. The protein of the present invention may be a protein synthesized by chemical synthesis or a recombinant protein produced by a gene recombination technique. When the protein of the present invention is chemically synthesized, it can be synthesized, for example, by the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method), the tBoc method (t-butyloxycarbonyl method) or the like. Chemical synthesis using peptide synthesizers such as Advanced Chemtech, PerkinElmer, Pharmacia, Protein Technology Instruments, Syntheselvega, Perceptive, Shimadzu, etc. You can also. When the protein of the present invention is produced by a gene recombination technique, it can be produced by an ordinary gene recombination technique. More specifically, the protein of the present invention can be produced by introducing a polynucleotide (eg, DNA) encoding the protein of the present invention into an appropriate expression system. The polynucleotide encoding the protein of the present invention and the expression of the protein of the present invention in the expression system will be described later.

2.本発明のポリヌクレオチド
本発明は、前述した本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチドも提供する。本発明のポリヌクレオチドとしては、本発明の蛋白質をコードする塩基配列を含有するものであればいかなるものであってもよいが、好ましくはDNAである。DNAとしては、ゲノムDNA、ゲノムDNAライブラリー、細胞・組織由来のcDNA、細胞・組織由来のcDNAライブラリー、合成DNAなどが挙げられる。ライブラリーに使用するベクターは、特に制限はなく、バクテリオファージ、プラスミド、コスミド、ファージミドなどいずれであってもよい。また、前記した細胞・組織からtotalRNAまたはmRNA画分を調製したものを用いて直接Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction(以下、RT−PCR法と略称する)によって増幅することもできる。
2. Polynucleotide of the present invention The present invention also provides a polynucleotide encoding the protein of the present invention described above. The polynucleotide of the present invention may be any polynucleotide as long as it contains the base sequence encoding the protein of the present invention, but is preferably DNA. Examples of DNA include genomic DNA, genomic DNA library, cell / tissue-derived cDNA, cell / tissue-derived cDNA library, and synthetic DNA. The vector used for the library is not particularly limited and may be any of bacteriophage, plasmid, cosmid, phagemid and the like. Moreover, it can also be amplified directly by Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (hereinafter abbreviated as RT-PCR) using a total RNA or mRNA fraction prepared from the cells / tissues described above.

本発明のポリヌクレオチドには、
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレチドを含有するポリヌクレオチド;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド
などが含まれる。
The polynucleotide of the present invention includes
(A) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which the 59th cysteine is substituted with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein having a light-emitting catalytic activity comprising an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids at positions other than luciferin;
(C) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 and having luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; And (d) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th And a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate, wherein the polynucleotide contains an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted with other amino acids other than the second position. .

配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインと置換する他のアミノ酸配列は、前述の通りである。   The other amino acid sequence that substitutes the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is as described above.

上記「1〜複数個のアミノ酸が置換したアミノ酸配列」は、前記の通りである。   The above “amino acid sequence substituted with one or more amino acids” is as described above.

あるアミノ酸配列に対して、1〜複数個のアミノ酸が置換したアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドは、部位特異的変異導入法(例えば、Gotoh, T. et al., Gene 152, 271−275 (1995)、Zoller, M.J., and Smith, M., Methods Enzymol. 100, 468−500 (1983)、Kramer, W. et al., Nucleic Acids Res. 12, 9441−9456 (1984)、Kramer W, and Fritz H.J., Methods. Enzymol. 154, 350−367 (1987)、Kunkel,T.A., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 488−492 (1985)、Kunkel, Methods Enzymol. 85, 2763−2766 (1988)、など参照)、アンバー変異を利用する方法(例えば、Gapped duplex法、Nucleic Acids Res. 12, 9441−9456 (1984)、など参照)などを用いることにより得ることができる。   A polynucleotide encoding a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted with respect to a certain amino acid sequence is obtained by site-directed mutagenesis (for example, Gotoh, T. et al., Gene 152, 271-2 275 (1995), Zoller, MJ, and Smith, M., Methods Enzymol. 100, 468-500 (1983), Kramer, W. et al., Nucleic Acids Res. 12, 9441-9456 (1984), Kramer W , and Fritz HJ, Methods. Enzymol. 154, 350-367 (1987), Kunkel, TA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 488-492 (1985), Kunkel, Methods Enzymol. 85, 2763- 2766 (1988), etc.), a method using amber mutation (see, for example, Gapped duplex method, Nucleic Acids Res. 12, 9441-9456 (1984), etc.) and the like.

また目的の変異(欠失、付加、置換および/または挿入)を導入した配列をそれぞれの5’端に持つ1組のプライマーを用いたPCR(例えば、HoS. N. et al., Gene 77, 51 (1989)、など参照)によっても、ポリヌクレオチドに変異を導入することができる。   PCR (for example, HoS. N. et al., Gene 77, using a pair of primers each having a 5′-end of a sequence into which the target mutation (deletion, addition, substitution and / or insertion) has been introduced) 51 (1989), etc.) can also introduce mutations into a polynucleotide.

また欠失変異体の一種である蛋白質の部分断片をコードするポリヌクレオチドは、その蛋白質をコードするポリヌクレオチド中の作製したい部分断片をコードする領域の5’端の塩基配列と一致する配列を有するオリゴヌクレオチドおよび3’端の塩基配列と相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、その蛋白質をコードするポリヌクレオチドを鋳型にしたPCRを行うことにより取得できる。   In addition, a polynucleotide encoding a partial fragment of a protein that is a kind of deletion mutant has a sequence that matches the base sequence of the 5 'end of the region encoding the partial fragment to be prepared in the polynucleotide encoding the protein. It can be obtained by performing PCR using an oligonucleotide and an oligonucleotide having a sequence complementary to the base sequence at the 3 ′ end as a primer and using a polynucleotide encoding the protein as a template.

本発明の好ましい態様のポリヌクレオチドとしては、例えば、
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインがセリンと置換したアミノ酸配列、すなわち配列番号:32のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(b)配列番号:32のアミノ酸配列を含有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、
などが挙げられる。
As a polynucleotide of a preferred embodiment of the present invention, for example,
(A) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32, ie, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 in which the 59th cysteine is replaced with serine;
(B) a polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32,
Etc.

「配列番号:32のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチド」としては、例えば、配列番号:31の塩基配列からなるポリヌクレオチドを挙げることができる。   Examples of the “polynucleotide encoding the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32” include a polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 31.

配列番号:32のアミノ酸配列を含有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドとしては、例えば、
(a)配列番号:2、4または32のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(b)配列番号:2、4または32のアミノ酸配列を含有する蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、
などが挙げられる。
As a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 32, for example,
(A) a polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32;
(B) a polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32,
Etc.

「配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチド」としては、例えば、配列番号:1の塩基配列からなるポリヌクレオチドを挙げることができる。「配列番号:4のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチド」としては、例えば、配列番号:3の塩基配列からなるポリヌクレオチドを挙げることができる。   Examples of the “polynucleotide encoding the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2” include a polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1. Examples of the “polynucleotide encoding the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4” include a polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 3.

本発明の特に好ましい態様のポリヌクレオチドは、
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなる蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;および
(b)配列番号:1の塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド
である。
A particularly preferred embodiment of the polynucleotide of the present invention is:
(A) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; and (b) a polynucleotide containing a polynucleotide consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1.

本発明のポリヌクレオチドは、配列番号:1および3の塩基配列のように、さらに他のペプチド配列をコードするポリヌクレオチドを、5’末端および/または3’末端、好ましくは5’末端に含んでいてもよい。他のペプチド配列をコードするポリヌクレオチドとしては、例えば、精製のためのペプチド配列、分泌シグナルペプチド配列、本発明の蛋白質を可溶性蛋白質として発現するためのペプチド配列、抗体認識可能なエピトープ配列などからなる群から選択される少なくとも1つのペプチド配列をコードするポリヌクレオチドを挙げることができる。   The polynucleotide of the present invention further comprises a polynucleotide encoding another peptide sequence, such as the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 and 3, at the 5 ′ end and / or 3 ′ end, preferably at the 5 ′ end. May be. Examples of the polynucleotide encoding another peptide sequence include a peptide sequence for purification, a secretory signal peptide sequence, a peptide sequence for expressing the protein of the present invention as a soluble protein, and an epitope sequence capable of recognizing an antibody. Mention may be made of a polynucleotide encoding at least one peptide sequence selected from the group.

精製のためのペプチド配列をコードするポリヌクレオチドとしては、当技術分野において用いられている精製のためのペプチド配列をコードする塩基配列を含有するポリヌクレオチドを使用することができる。精製のためのペプチド配列としては、前記したものなどが挙げられる。   As a polynucleotide encoding a peptide sequence for purification, a polynucleotide containing a base sequence encoding a peptide sequence for purification used in the art can be used. Examples of the peptide sequence for purification include those described above.

分泌シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドとしては、当記述分野において知られている分泌シグナルペプチドをコードする核酸配列を含有するポリヌクレオチドを使用することができる。分泌シグナルペプチドとしては、前記したものなどが挙げられる。   As a polynucleotide encoding a secretory signal peptide, a polynucleotide containing a nucleic acid sequence encoding a secretory signal peptide known in the art can be used. Examples of the secretory signal peptide include those described above.

本発明の蛋白質を可溶性蛋白質として発現するためのペプチド配列をコードするポリヌクレオチドとしては、例えば式(Z)nで表わされるポリペプチドを挙げることができる。式(Z)nで表わされるポリペプチドのアミノ酸配列およびそれをコードする核酸配列としては、前記したものなどが挙げられる。 Examples of the polynucleotide encoding a peptide sequence for expressing the protein of the present invention as a soluble protein include a polypeptide represented by the formula (Z) n . Examples of the amino acid sequence of the polypeptide represented by the formula (Z) n and the nucleic acid sequence encoding the same include those described above.

3.本発明の組換えベクターおよび形質転換体
さらに、本発明は、上述した本発明のポリヌクレオチドを含有する組換えベクターおよび形質転換体を提供する。
3. Recombinant vector and transformant of the present invention Furthermore, the present invention provides a recombinant vector and a transformant containing the above-described polynucleotide of the present invention.

組換えベクターの作製
本発明の組換えベクターは、適当なベクターに本発明のポリヌクレオチド(DNA)を連結(挿入)することにより得ることができる。より具体的には、精製されたポリヌクレオチド(DNA)を適当な制限酵素で切断し、適当なベクターの制限酵素部位またはマルチクローニングサイトに挿入して、ベクターに連結することにより得ることができる。本発明のポリヌクレオチドを挿入するためのベクターは、宿主中で複製可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミド、バクテリオファージ、動物ウイルス等が挙げられる。プラスミドとしては、例えば、大腸菌由来のプラスミド(例えばpBR322, pBR325, pUC118, pUC119等)、枯草菌由来のプラスミド(例えばpUB110, pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13, YEp24, YCp50等)などがあげられる。バクテリオファージとしては、例えば、λファージなどがあげられる。動物ウイルスとしては、例えば、レトロウイルス、ワクシニアウイルス、昆虫ウイルス(例えば、バキュロウイルスなど)などがあげられる。また、pCold Iベクター、pCold IIベクター、pCold IIIベクター、pCold IVベクター(以上、タカラバイオ社製)なども好適に使用することができる。
Production of Recombinant Vector The recombinant vector of the present invention can be obtained by ligating (inserting) the polynucleotide (DNA) of the present invention into an appropriate vector. More specifically, it can be obtained by cleaving a purified polynucleotide (DNA) with an appropriate restriction enzyme, inserting it into a restriction enzyme site or a multiple cloning site of an appropriate vector, and ligating the vector. The vector for inserting the polynucleotide of the present invention is not particularly limited as long as it can replicate in the host, and examples thereof include plasmids, bacteriophages, animal viruses and the like. Examples of plasmids include plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, etc.), and plasmids derived from yeast (eg, YEp13, YEp24, YCp50, etc.). can give. Examples of the bacteriophage include λ phage. Examples of animal viruses include retroviruses, vaccinia viruses, insect viruses (eg, baculoviruses) and the like. Moreover, a pCold I vector, a pCold II vector, a pCold III vector, a pCold IV vector (manufactured by Takara Bio Inc.) and the like can also be suitably used.

本発明のポリヌクレオチドは、通常、適当なベクター中のプロモーターの下流に、発現可能なように連結される。用いられるプロモーターとしては、形質転換する際の宿主が動物細胞である場合には、SV40由来のプロモーター、レトロウイルスのプロモーター、メタロチオネインプロモーター、ヒートショックプロモーター、サイトメガロウイルスプロモーター、SRαプロモーターなどが好ましい。宿主がエシェリヒア属菌である場合は、Trpプロモーター、T7プロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーターなどが好ましい。宿主がバチルス属菌である場合は、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーターなどが好ましい。宿主が酵母である場合は、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADH1プロモーター、GALプロモーターなどが好ましい。宿主が昆虫細胞である場合は、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーターなどが好ましい。   The polynucleotide of the present invention is usually operably linked downstream of a promoter in an appropriate vector. The promoter used is preferably an SV40-derived promoter, a retrovirus promoter, a metallothionein promoter, a heat shock promoter, a cytomegalovirus promoter, an SRα promoter or the like when the host to be transformed is an animal cell. When the host is an Escherichia bacterium, Trp promoter, T7 promoter, lac promoter, recA promoter, λPL promoter, lpp promoter and the like are preferable. When the host is Bacillus, SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter and the like are preferable. When the host is yeast, the PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH1 promoter, GAL promoter and the like are preferable. When the host is an insect cell, a polyhedrin promoter, a P10 promoter and the like are preferable.

また、低温で発現誘導可能なプロモーターも好適に使用することができる。低温で発現誘導可能なプロモーターとしては、例えば、コールドショック遺伝子のプロモーター配列などが挙げられる。コールドショック遺伝子としては、例えば、大腸菌コールドショック遺伝子(例えば、cspA、cspB、cspG、cspI、csdAなど)、Bacillus caldolyticusコールドショック遺伝子(例えば、Bc−Cspなど)、Salmonella entericaコールドショック遺伝子(例えば、cspEなど)、Erwinia carotovoraコールドショック遺伝子(例えば、cspGなど)などが挙げられる。低温で発現誘導可能なプロモーターとしては、なかでも、例えば、cspAプロモーター、cspBプロモーター、cspGプロモーター、cspIプロモーター、csdAプロモーターなどを好適に使用することができる。   A promoter capable of inducing expression at a low temperature can also be suitably used. Examples of the promoter capable of inducing expression at a low temperature include a promoter sequence of a cold shock gene. Cold shock genes include, for example, E. coli cold shock genes (eg, cspA, cspB, cspG, cspI, csdA, etc.), Bacillus caldolyticus cold shock genes (eg, Bc-Csp, etc.), Salmonella enterica cold shock genes (eg, cspE Erwinia carotovora cold shock gene (for example, cspG). Among them, for example, a cspA promoter, a cspB promoter, a cspG promoter, a cspI promoter, a csdA promoter and the like can be preferably used as a promoter capable of inducing expression at a low temperature.

本発明の組換えベクターには、以上の他に、所望によりエンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、リボソーム結合配列(SD配列)、選択マーカーなどを含有しているものを用いることができる。選択マーカーとしては、例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子などがあげられる。   In addition to the above, the recombinant vector of the present invention may contain those containing an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a ribosome binding sequence (SD sequence), a selection marker, and the like as desired. Examples of the selection marker include a dihydrofolate reductase gene, an ampicillin resistance gene, a neomycin resistance gene, and the like.

形質転換体の作成
このようにして得られた、本発明のポリヌクレオチド(すなわち、本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド)を含有する組換えベクターを、適当な宿主中に導入することによって、形質転換体を作成することができる。宿主としては、本発明のポリヌクレオチド(DNA)を発現できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エシェリヒア属菌、バチルス属菌、シュードモナス属菌、リゾビウム属菌、酵母、動物細胞または昆虫細胞などがあげられる。エシェリヒア属菌としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)などがあげられる。バチルス属菌としては、例えば、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)などがあげられる。シュードモナス属菌としては、例えば、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)などがあげられる。リゾビウム属菌としては、例えば、リゾビウム・メリロティ(Rhizobium meliloti)などがあげられる。酵母としては、例えば、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)などがあげられる。動物細胞としては、例えば、COS細胞、CHO細胞などがあげられる。昆虫細胞としては、例えば、Sf9、Sf21などがあげられる。
Preparation of a transformant A recombinant vector containing the polynucleotide of the present invention (that is, the polynucleotide encoding the protein of the present invention) thus obtained is introduced into a suitable host to transform the transformant. A converter can be created. The host is not particularly limited as long as the polynucleotide (DNA) of the present invention can be expressed. For example, Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium, yeast, animal cells or Insect cells. Examples of the genus Escherichia include Escherichia coli. Examples of the genus Bacillus include Bacillus subtilis. Examples of Pseudomonas spp. Include Pseudomonas putida. Examples of the genus Rhizobium include Rhizobium meliloti. Examples of the yeast include Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe. Examples of animal cells include COS cells and CHO cells. Examples of insect cells include Sf9 and Sf21.

組換えベクターの宿主への導入方法およびこれによる形質転換方法は、一般的な各種方法によって行うことができる。組換えベクターの宿主細胞への導入方法としては、例えば、例えばリン酸カルシウム法(Virology, 52, 456−457 (1973))、リポフェクション法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 (1987))、エレクトロポレーション法(EMBO J., 1, 841−845 (1982))などがあげられる。エシェリヒア属菌の形質転換方法としては、例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)、Gene, 17, 107 (1982)などに記載の方法などがあげられる。バチルス属菌の形質転換方法としては、例えば、Molecular & General Genetics,168, 111 (1979)に記載の方法などがあげられる。酵母の形質転換方法としては、例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978)に記載の方法などがあげられる。動物細胞の形質転換方法としては、例えば、Virology,52, 456 (1973)に記載の方法などがあげられる。昆虫細胞の形質転換方法としては、例えば、Bio/Technology, 6, 47−55 (1988)に記載の方法などがあげられる。このようにして、本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド(本発明のポリヌクレオチド)を含有する組換えベクターで形質転換された形質転換体を得ることができる。   The introduction method of the recombinant vector into the host and the transformation method thereby can be performed by various general methods. Examples of methods for introducing a recombinant vector into a host cell include, for example, the calcium phosphate method (Virology, 52, 456-457 (1973)) and the lipofection method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 (1987). ), Electroporation (EMBO J., 1, 841-845 (1982)). Examples of the transformation method of the genus Escherichia include the methods described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972), Gene, 17, 107 (1982) and the like. Examples of the method for transforming Bacillus include the method described in Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979). Examples of yeast transformation methods include the method described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978). Examples of methods for transforming animal cells include the method described in Virology, 52, 456 (1973). Examples of the method for transforming insect cells include the method described in Bio / Technology, 6, 47-55 (1988). Thus, a transformant transformed with a recombinant vector containing a polynucleotide encoding the protein of the present invention (polynucleotide of the present invention) can be obtained.

低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターおよび形質転換体
発現ベクターとしては、なかでも低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターが好ましい。
低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターとは、具体的には、次のプロモーター配列、およびコード配列を含有する発現ベクターを意味する:
(1)低温で発現誘導可能なプロモーター配列;および
(2)本発明のポリヌクレオチドを含有するコード配列。
As an expression vector and a transformant expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature, an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature is particularly preferable.
The expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature specifically means an expression vector containing the following promoter sequence and coding sequence:
(1) a promoter sequence capable of inducing expression at low temperature; and (2) a coding sequence containing the polynucleotide of the present invention.

なかでも、次のプロモーター配列、およびコード配列を含有する発現ベクターが好ましい:
(1)低温で発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)n
(式中、nおよびZは前記と同じ意味を表す。)
で表され、かつ、本発明の蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性または機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;および
(3)本発明のポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
Of these, expression vectors containing the following promoter sequences and coding sequences are preferred:
(1) Promoter sequence capable of inducing expression at low temperature;
(2) Formula (Z) n
(In the formula, n and Z have the same meaning as described above.)
And a first code comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having an activity or function that can be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with the protein of the present invention. A sequence; and (3) a second coding sequence containing a polynucleotide of the invention.

さらに、次のプロモーター配列、およびコード配列を含有する発現ベクターが最も好ましい:
(1)低温で発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)2
(式中、Zは前記と同じ意味を表す。)
で表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;および
(3)本発明のポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
In addition, expression vectors containing the following promoter sequences and coding sequences are most preferred:
(1) Promoter sequence capable of inducing expression at low temperature;
(2) Formula (Z) 2
(In the formula, Z represents the same meaning as described above.)
A first coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide represented by: and (3) a second coding sequence containing a polynucleotide of the invention.

低温で発現誘導可能なプロモーター配列とは、宿主細胞を増殖させる培養条件から、温度を下げることによって融合蛋白質の発現を誘導可能なプロモーター配列を意味する。低温で発現誘導可能なプロモーターとしては、例えば、コールドショック蛋白質をコードする遺伝子(コールドショック遺伝子)のプロモーターが挙げられる。コールドショック遺伝子のプロモーターとしては、前記したものが挙げられる。   The promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature means a promoter sequence capable of inducing the expression of the fusion protein by lowering the temperature from the culture conditions for growing the host cells. Examples of the promoter capable of inducing expression at a low temperature include a promoter of a gene encoding a cold shock protein (cold shock gene). Examples of the cold shock gene promoter include those described above.

本発明で用いられる低温で発現誘導可能なプロモーターが発現誘導しうる温度としては、通常30℃以下、好ましくは25℃以下、より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下である。ただし、より効率良く発現を誘導させるため、通常は5℃以上、好ましくは10℃以上、特に好ましくは約15℃で発現誘導させる。   The temperature at which the promoter capable of inducing expression at a low temperature used in the present invention is usually 30 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, and particularly preferably 15 ° C. or lower. However, in order to induce the expression more efficiently, the expression is usually induced at 5 ° C or higher, preferably 10 ° C or higher, particularly preferably about 15 ° C.

本発明の低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターを作製する場合、本発明のポリヌクレオチドを挿入するためのベクターとしては、pCold Iベクター、pCold IIベクター、pCold IIIベクター、pCold IVベクター(以上、タカラバイオ社製)などを好適に使用することができる。これらのベクターを使用して、原核細胞を宿主として発現させた場合、融合蛋白質を宿主細胞の細胞質中に可溶性蛋白質として産生させることができる。   When preparing an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at low temperature of the present invention, vectors for inserting the polynucleotide of the present invention include pCold I vector, pCold II vector, pCold III vector, pCold IV vector (Above, manufactured by Takara Bio Inc.) and the like can be suitably used. When these vectors are used to express a prokaryotic cell as a host, the fusion protein can be produced as a soluble protein in the cytoplasm of the host cell.

低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターを導入する宿主としては、原核細胞が好ましく、さらに大腸菌が好ましく、特にBL21株、JM109株が好ましく、なかでもBL21株が好ましい。   As a host into which an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature is introduced, prokaryotic cells are preferable, E. coli is more preferable, particularly BL21 strain and JM109 strain are preferable, and BL21 strain is particularly preferable.

低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターが導入された形質転換体を細胞増殖させる培養温度は、通常25〜40℃、好ましくは30〜37℃である。発現誘導させる温度は、通常4〜25℃、好ましくは10〜20℃、より好ましくは12〜18℃、特に好ましくは15℃である。   The culture temperature for cell growth of a transformant introduced with an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at low temperature is usually 25 to 40 ° C, preferably 30 to 37 ° C. The temperature for inducing expression is usually 4 to 25 ° C, preferably 10 to 20 ° C, more preferably 12 to 18 ° C, and particularly preferably 15 ° C.

4.本発明の蛋白質の製造
また、本発明は、前記形質転換体を培養し、本発明の蛋白質を生成させる工程を含む、本発明の蛋白質の製造方法を提供する。本発明の蛋白質は、例えば、前記形質転換体を本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド(DNA)が発現可能な条件下で培養し、本発明の蛋白質を生成・蓄積させ、分離・精製することによって製造することができる。
Four. Production of the protein of the present invention The present invention also provides a method for producing the protein of the present invention, comprising the steps of culturing the transformant to produce the protein of the present invention. The protein of the present invention can be obtained, for example, by culturing the transformant under conditions capable of expressing the polynucleotide (DNA) encoding the protein of the present invention, producing and accumulating the protein of the present invention, and separating and purifying the protein. Can be manufactured by.

形質転換体の培養
本発明の形質転換体の培養は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。該培養によって、形質転換体によって本発明の蛋白質が生成され、形質転換体内または培養液中などに本発明の蛋白質が蓄積される。
Culturing of the transformant The transformant of the present invention can be cultured according to a usual method used for culturing a host. By the culture, the protein of the present invention is produced by the transformant, and the protein of the present invention is accumulated in the transformant or in the culture solution.

宿主がエシェリヒア属菌、バチルス属菌である形質転換体を培養する培地としては、該形質転換体の生育に必要な炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプンなどの炭水化物、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が用いられる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどの無機酸もしくは有機酸のアンモニウム塩またはその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカーなどが用いられる。無機塩類としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウムなどが用いられる。培養中は必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した形質転換体を培養する場合は、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、Lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した形質転換体を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)などを、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した形質転換体を培養するときにはインドールアクリル酸(IAA)などを培地に添加してもよい。   As a medium for cultivating transformants whose hosts are Escherichia or Bacillus genus, it contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. necessary for the growth of the transformant, so that transformants can be cultured efficiently. Any natural or synthetic medium may be used as long as it can be performed automatically. As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol are used. As the nitrogen source, ammonia, ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor, and the like are used. Examples of inorganic salts include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate. During culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary. When cultivating a transformant transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when cultivating a transformant transformed with an expression vector using Lac promoter, transformation with isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) or the like transformed with an expression vector using trp promoter When culturing the body, indoleacrylic acid (IAA) or the like may be added to the medium.

宿主がエシェリヒア属菌の場合、培養は通常約15〜43℃で約3〜24時間行い、必要により、通気や撹拌を加える。宿主がバチルス属菌の場合、培養は通常約30〜40℃で約6〜24時間行ない、必要により通気や撹拌を加える。   When the host is Escherichia, the culture is usually performed at about 15 to 43 ° C. for about 3 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation is added. When the host is Bacillus, the culture is usually carried out at about 30 to 40 ° C. for about 6 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation is added.

宿主が酵母である形質転換体を培養する培地としては、たとえばバークホールダー(Burkholder)最小培地(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 4505 (1980))や0.5%(w/v)カザミノ酸を含有するSD培地(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 5330 (1984))があげられる。培地のpHは約5〜8に調整するのが好ましい。培養は通常約20℃〜35℃で約24〜72時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。   As a medium for cultivating a transformant whose host is yeast, for example, Burkholder minimum medium (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 4505 (1980)) and 0.5% (w / v) casamino Examples include SD medium containing acid (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 5330 (1984)). The pH of the medium is preferably adjusted to about 5-8. The culture is usually carried out at about 20 ° C. to 35 ° C. for about 24 to 72 hours, and aeration and agitation are added as necessary.

宿主が動物細胞である形質転換体を培養する培地としては、たとえば約5〜20%(v/v)の胎児牛血清を含むMEM培地(Science, 122, 501 (1952)),DMEM培地(Virology, 8, 396 (1959))などが用いられる。pHは約6〜8であるのが好ましい。培養は通常約30℃〜40℃で約15〜60時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。   As a medium for culturing a transformant whose host is an animal cell, for example, a MEM medium (Science, 122, 501 (1952)) containing about 5 to 20% (v / v) fetal bovine serum, a DMEM medium (Virology , 8, 396 (1959)). The pH is preferably about 6-8. Culture is usually performed at about 30 ° C. to 40 ° C. for about 15 to 60 hours, and aeration and agitation are added as necessary.

宿主が昆虫細胞である形質転換体を培養する培地としては、Grace's InsectMedium(Nature,195,788(1962))に非働化した10%(v/v)ウシ血清等の添加物を適宜加えたものなどが用いられる。培地のpHは約6.2〜6.4に調整するのが好ましい。培養は通常約27℃で約3〜5日間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。   As a medium for cultivating a transformant whose host is an insect cell, a medium appropriately added with an additive such as 10% (v / v) bovine serum inactivated in Grace's Insect Medium (Nature, 195, 788 (1962)) Used. The pH of the medium is preferably adjusted to about 6.2 to 6.4. The culture is usually carried out at about 27 ° C. for about 3 to 5 days, and aeration and agitation are added as necessary.

なお、低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターが導入された形質転換体を細胞増殖させる培養温度および発現誘導させる温度は、前記した通りである。   The culture temperature for cell growth and the temperature for inducing expression of a transformant introduced with an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at low temperatures are as described above.

本発明の蛋白質の分離・精製
上記培養物から、本発明の蛋白質を分離・精製することによって、本発明の蛋白質を得ることができる。ここで、培養物とは、培養液、培養菌体もしくは培養細胞、または培養菌体もしくは培養細胞の破砕物のいずれをも意味する。本発明の蛋白質の分離・精製は、通常の方法に従って行うことができる。
Separation and purification of the protein of the present invention The protein of the present invention can be obtained by separating and purifying the protein of the present invention from the above culture. Here, the culture means any of a culture solution, cultured cells or cultured cells, or disrupted cultured cells or cultured cells. Separation and purification of the protein of the present invention can be carried out according to a usual method.

具体的には、本発明の蛋白質が培養菌体内もしくは培養細胞内に蓄積される場合には、培養後、通常の方法(例えば、超音波、リゾチーム、凍結融解など)で菌体もしくは細胞を破砕した後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により本発明の蛋白質の粗抽出液を得ることができる。本発明の蛋白質がペリプラズムスペース中に蓄積される場合には、培養終了後、通常の方法(例えば浸透圧ショック法など)により本発明の蛋白質を含む抽出液を得ることができる。本発明の蛋白質が培養液中に蓄積される場合には、培養終了後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により菌体もしくは細胞と培養上清とを分離することにより、本発明の蛋白質を含む培養上清を得ることができる。   Specifically, when the protein of the present invention is accumulated in cultured cells or cultured cells, the cells or cells are disrupted after culturing by an ordinary method (for example, ultrasound, lysozyme, freeze-thawing, etc.). After that, a crude extract of the protein of the present invention can be obtained by a usual method (for example, centrifugation, filtration, etc.). When the protein of the present invention is accumulated in the periplasmic space, an extract containing the protein of the present invention can be obtained by an ordinary method (for example, osmotic shock method) after completion of the culture. When the protein of the present invention is accumulated in the culture solution, the cells or cells and the culture supernatant are separated from each other by the usual method (for example, centrifugation, filtration, etc.) after completion of the culture. A culture supernatant containing the protein can be obtained.

このようにして得られた抽出液もしくは培養上清中に含まれる本発明の蛋白質の精製は、通常の分離・精製方法に従って行うことができる。分離・精製方法としては、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法、限外ろ過法などを単独で、または適宜組み合わせて用いることができる。本発明の蛋白質が上述した精製のためのペプチド配列を含有する場合、これを用いて精製するのが好ましい。具体的には、本発明の蛋白質がヒスチジンタグ配列を含有する場合にはニッケルキレートアフィニティークロマト法、S−トランスフェラーゼのグルタチオンへの結合ドメインを含有する場合にはグルタチオン結合ゲルによるアフィニティークロマト法、プロテインAのアミノ酸の配列を含有する場合には抗体アフィニティークロマト法を用いることができる。   Purification of the protein of the present invention contained in the extract or culture supernatant thus obtained can be performed according to a conventional separation / purification method. Separation / purification methods include, for example, ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, dialysis, ultrafiltration, etc., alone or in appropriate combination. be able to. When the protein of the present invention contains the above-described peptide sequence for purification, it is preferably purified using this. Specifically, when the protein of the present invention contains a histidine tag sequence, nickel chelate affinity chromatography, and when it contains a binding domain to glutathione of S-transferase, affinity chromatography by glutathione-binding gel, protein A When the amino acid sequence is contained, antibody affinity chromatography can be used.

5.本発明の蛋白質などの利用
レポーター蛋白質としての利用
本発明の蛋白質は、レポーター蛋白質としてプロモーターなどの転写活性の測定に利用することもできる。本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド(すなわち、本発明のポリヌクレオチド)を、目的のプロモーターまたは他の発現制御配列(例えば、エンハンサーなど)に融合したベクターを構築する。前記ベクターを宿主細胞に導入し、ルシフェリン存在下、本発明の蛋白質に由来する発光を検出することにより、目的のプロモーターまたは他の発現制御配列の活性を測定することができる。
本発明のポリヌクレオチドは、上述のようにして、レポーター遺伝子として利用することができる。
Five. Use of the protein of the present invention
Use as Reporter Protein The protein of the present invention can also be used as a reporter protein for measurement of transcriptional activity of a promoter or the like. A vector is constructed in which a polynucleotide encoding the protein of the present invention (ie, the polynucleotide of the present invention) is fused to a target promoter or other expression control sequence (for example, an enhancer). By introducing the vector into a host cell and detecting luminescence derived from the protein of the present invention in the presence of luciferin, the activity of the target promoter or other expression control sequence can be measured.
The polynucleotide of the present invention can be used as a reporter gene as described above.

発光による検出マーカーとしての利用
本発明の蛋白質は、ルシフェリン存在下、発光による検出マーカーとして利用することができる。本発明の検出マーカーは、例えば、イムノアッセイまたはハイブリダイゼーションアッセイなどにおける目的物質の検出に利用することができる。本発明の蛋白質を化学修飾法など通常用いられる方法により目的蛋白質あるいは目的核酸と結合させて使用することができる。このような検出マーカーを用いた検出方法は、通常の方法によって行うことができる。また、本発明の検出マーカーは、例えば、目的蛋白質との融合蛋白質として発現させ、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入することによって、前記目的蛋白質の分布を測定するために利用することもできる。このような目的タンパク質などの分布の測定は、発光イメージング等の検出法などを利用して行うこともできる。なお、本発明の蛋白質は、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入する以外に、細胞内で発現させて用いることもできる。
Use as a detection marker by luminescence The protein of the present invention can be used as a detection marker by luminescence in the presence of luciferin. The detection marker of the present invention can be used for detecting a target substance in, for example, an immunoassay or a hybridization assay. The protein of the present invention can be used by binding to the target protein or target nucleic acid by a commonly used method such as a chemical modification method. The detection method using such a detection marker can be performed by a normal method. In addition, the detection marker of the present invention can be used for measuring the distribution of the target protein by expressing it as a fusion protein with the target protein and introducing it into the cell by a technique such as microinjection. it can. Such measurement of the distribution of the target protein or the like can also be performed using a detection method such as luminescence imaging. The protein of the present invention can be expressed in a cell and used in addition to being introduced into a cell by a technique such as a microinjection method.

アミューズメント用品の材料
本発明の蛋白質は、ルシフェリンが酸素分子で酸化されてオキシルシフェリンが励起状態で生成される反応を触媒する活性を有する。励起状態のオキシルシフェリンは可視光を発して基底状態となる。よって、本発明の蛋白質などは、アミューズメント用品の材料の発光基材として好適に使用することができる。アミューズメント用品としては、たとえば、発光シャボン玉、発光アイス、発光飴、発光絵の具等があげられる。本発明のアミューズメント用品は、通常の方法によって製造することができる。
Materials for Amusement Supplies The protein of the present invention has an activity of catalyzing a reaction in which luciferin is oxidized with oxygen molecules and oxyluciferin is generated in an excited state. Excited oxyluciferin emits visible light to the ground state. Therefore, the protein of the present invention can be suitably used as a luminescent substrate for materials for amusement goods. Examples of the amusement goods include a light emitting soap bubble, a light emitting ice, a light emitting bowl, and a light emitting paint. The amusement product of the present invention can be manufactured by a usual method.

生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法
本発明の蛋白質は、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法による分子間相互作用の原理を利用した生理機能の解析や酵素活性の測定等の分析方法に利用することができる。
例えば、本発明の発光蛋白質をドナー蛋白質として使用し、有機化合物または蛍光蛋白質をアクセプターとして使用して、両者の間で生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)を起こすことにより蛋白質間の相互作用を検出することができる。本発明のある態様では、アクセプターとして使用する有機化合物は、Hoechist3342、Indo−1、DAP1などである。本発明の別の態様では、アクセプターとして使用する蛍光蛋白質は、緑色蛍光蛋白質(GFP)、青色蛍光蛋白質(BFP)、変異GFP蛍光蛋白質、フィコビリンなどである。本発明の好ましい態様において、解析する生理機能は、オーファン受容体(特にG蛋白質共役受容体)、アポトーシス、または遺伝子発現による転写調節などである。また、本発明の好ましい態様において、分析する酵素は、プロテアーゼ、エステラーゼまたはリン酸化酵素などである。
Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET) Method The protein of the present invention is used for analysis methods such as analysis of physiological function and measurement of enzyme activity using the principle of intermolecular interaction by bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method. be able to.
For example, when the photoprotein of the present invention is used as a donor protein and an organic compound or fluorescent protein is used as an acceptor, the interaction between the proteins is detected by causing bioluminescence resonance energy transfer (BRET) between them. be able to. In one embodiment of the present invention, the organic compound used as an acceptor is Hoechist3342, Indo-1, DAP1, or the like. In another embodiment of the present invention, the fluorescent protein used as an acceptor is green fluorescent protein (GFP), blue fluorescent protein (BFP), mutant GFP fluorescent protein, phycobilin, and the like. In a preferred embodiment of the present invention, the physiological function to be analyzed is orphan receptor (especially G protein-coupled receptor), apoptosis, or transcriptional regulation by gene expression. In a preferred embodiment of the present invention, the enzyme to be analyzed is a protease, esterase or phosphorylase.

BRET法による生理機能の解析は、公知の方法で行うことができ、例えば、Biochem. J. 2005, 385, 625−637、またはExpert Opin. Ther Tarets, 2007 11: 541−556などに記載の方法に準じて行うことができる。また、酵素活性の測定も、公知の方法で行うことができ、例えば、Nature Methods 2006, 3:165−174、またはBiotechnol. J. 2008, 3:311−324などに記載の方法に準じて行うことができる。   Analysis of physiological functions by the BRET method can be performed by a known method, for example, the method described in Biochem. J. 2005, 385, 625-637 or Expert Opin. Ther Tarets, 2007 11: 541-556, etc. It can be performed according to. The enzyme activity can also be measured by a known method, for example, according to the method described in Nature Methods 2006, 3: 165-174, Biotechnol. J. 2008, 3: 311-324, or the like. be able to.

6.本発明のキット
本発明は、本発明の蛋白質、本発明のポリヌクレオチド、本発明の組換えベクターおよび本発明の形質転換体から選択されるいずれかを含むキットも提供する。本発明のキットには、さらにルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)を含んでいてもよい。本発明のキットは、通常用いられる材料および方法で製造することができる。本発明のキットは、例えば、サンプルチューブ、プレート、キット使用者に対する指示書、溶液、バッファー、試薬、標準化のために好適なサンプルまたは対照サンプルを含んでもよい。本発明のキットには、さらに、ハロゲン化物イオンを含む塩などを含んでいてもよい。
本発明のキットは、上述したレポーター蛋白質もしくはレポーター遺伝子を用いた測定、発光による検出マーカー、BRET法による生理機能の解析または酵素活性の測定などに利用することができる。
6. Kit of the present invention The present invention also provides a kit comprising any one selected from the protein of the present invention, the polynucleotide of the present invention, the recombinant vector of the present invention and the transformant of the present invention. The kit of the present invention may further contain luciferin (for example, coelenterazines). The kit of the present invention can be produced by commonly used materials and methods. The kits of the invention may include, for example, sample tubes, plates, instructions for kit users, solutions, buffers, reagents, samples suitable for standardization or control samples. The kit of the present invention may further contain a salt containing a halide ion.
The kit of the present invention can be used for measurement using the above-described reporter protein or reporter gene, detection marker by luminescence, analysis of physiological function by BRET method, measurement of enzyme activity, and the like.

7.発光反応方法
発光触媒活性
本発明の蛋白質は、ルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)を酸素分子で酸化して励起状態のオキシルシフェリンを生成させる反応を触媒する活性を有する。励起状態のオキシルシフェリンは、基底状態となる際に可視光を発する。すなわち、本発明の蛋白質は、ルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)を基質とする発光反応を触媒し、発光を生じさせる活性を有する。この活性を、本明細書において、「発光触媒活性」と称することがある。
7. Luminescent reaction method
Luminescent Catalytic Activity The protein of the present invention has an activity of catalyzing a reaction in which luciferin (for example, coelenterazines) is oxidized with oxygen molecules to produce excited oxyluciferin. Excited oxyluciferin emits visible light when it reaches the ground state. That is, the protein of the present invention catalyzes a luminescence reaction using luciferin (for example, coelenterazines) as a substrate and has an activity of generating luminescence. This activity is sometimes referred to herein as “luminescence catalytic activity”.

発光反応
本発明の蛋白質を用いた、ルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)を基質とする発光反応は、本発明の蛋白質とルシフェリンとを接触させることにより行うことができる。反応条件としては、ガウシアルシフェラーゼを用いた発光反応に通常用いられる条件またはそれに準じた条件で行うことができる(例えば、WO99/49019、J. Biol. Chem. 279, 3212−3217 (2004)、およびそれらの引用文献など参照)。
Luminescence Reaction The luminescence reaction using the protein of the present invention and luciferin (for example, coelenterazines) as a substrate can be performed by contacting the protein of the present invention with luciferin. As the reaction conditions, it can be carried out under conditions usually used for luminescence reaction using Gaussia luciferase or conditions based thereon (for example, WO99 / 49019, J. Biol. Chem. 279, 3212-3217 (2004), And their references).

具体的には、反応溶媒としては、例えば、Tris−HCl緩衝液、リン酸ナトリウム緩衝液などの緩衝液、水、などが用いられる。   Specifically, as the reaction solvent, for example, a buffer such as a Tris-HCl buffer or a sodium phosphate buffer, water, or the like is used.

反応温度は、通常約4℃〜約40℃、好ましくは約4℃〜約25℃である。   The reaction temperature is generally about 4 ° C to about 40 ° C, preferably about 4 ° C to about 25 ° C.

反応溶液のpHは、通常約5〜約10、好ましくは約6〜約9、より好ましくは約7〜約8、特に好ましくは約7.5である。   The pH of the reaction solution is usually about 5 to about 10, preferably about 6 to about 9, more preferably about 7 to about 8, and particularly preferably about 7.5.

ルシフェリンとしては、セレンテラジン類が好ましく、特にセレンテラジンが好ましい。   As luciferin, coelenterazines are preferable, and coelenterazine is particularly preferable.

ルシフェリンは、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホオキシド等の極性溶媒や、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール溶液として反応系に加えてもよい。   Luciferin may be added to the reaction system as a polar solvent such as dimethylformamide or dimethylsulfoxide, or an alcohol solution such as methanol, ethanol or butanol.

発光活性の活性化
本発明の蛋白質の、ルシフェリン(例えば、セレンテラジン類)を基質とする発光活性(発光触媒活性)は、ハロゲン化物イオンにより活性化される。
ハロゲン化物イオンとしては、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどがあげられ、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンが好ましい。
Activation of Luminescent Activity The luminescent activity (luminescent catalytic activity) of the protein of the present invention using luciferin (for example, coelenterazines) as a substrate is activated by halide ions.
Examples of the halide ion include fluorine ion, chlorine ion, bromine ion and iodine ion, and chlorine ion, bromine ion and iodine ion are preferable.

ハロゲン化物イオンの濃度は、通常約10μM〜約100mM、好ましくは約100μM〜約50mM、特に好ましくは約1mM〜約20mMである。   The concentration of halide ions is usually about 10 μM to about 100 mM, preferably about 100 μM to about 50 mM, particularly preferably about 1 mM to about 20 mM.

反応系にハロゲン化物イオンを添加する方法としては、塩として添加する方法などがあげられる。用いられる塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩;カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩などのアルカリ土類金属塩などがあげられる。より具体的には、NaF、NaCl、NaBr、NaI、KF、KCl、KBr、KI、CaF2、CaCl2、CaBr2、CaI2、MgF2、MgCl2、MgBr2、MgI2などがあげられる。 Examples of the method of adding halide ions to the reaction system include a method of adding as a salt. Examples of the salt used include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt; alkaline earth metal salts such as calcium salt, magnesium salt and barium salt. More specifically, NaF, NaCl, NaBr, NaI, KF, KCl, KBr, KI, CaF 2 , CaCl 2 , CaBr 2 , CaI 2 , MgF 2 , MgCl 2 , MgBr 2 , MgI 2 and the like can be mentioned.

実施の形態および実施例に特に説明がない場合には、J. Sambrook, E. F. Fritsch & T. Maniatis (Ed.), Molecular cloning, a laboratory manual (3rd edition), Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York (2001); F. M. Ausubel, R. Brent, R. E. Kingston, D. D. Moore, J.G. Seidman, J. A. Smith, K. Struhl (Ed.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Ltd.などの標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いる場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。   Unless otherwise stated in the embodiments and examples, J. Sambrook, EF Fritsch & T. Maniatis (Ed.), Molecular cloning, a laboratory manual (3rd edition), Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York (2001); FM Ausubel, R. Brent, RE Kingston, DD Moore, JG Seidman, JA Smith, K. Struhl (Ed.), Standard Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Ltd. The method described in the protocol collection, or a modified or modified method thereof is used. In addition, when using commercially available reagent kits and measuring devices, unless otherwise explained, protocols attached to them are used.

なお、本明細書に記載した全ての文献および刊行物は、その目的にかかわらず参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。   It should be noted that all documents and publications described in this specification are incorporated herein by reference in their entirety regardless of their purposes.

また、本発明の目的、特徴、利点、およびそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態および具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示または説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図ならびに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。   The objects, features, advantages, and ideas of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, and those skilled in the art can easily reproduce the present invention from the description of the present specification. it can. The embodiments and specific examples of the invention described below show preferred embodiments of the present invention and are shown for illustration or explanation, and the present invention is not limited thereto. It is not limited. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made based on the description of the present specification within the spirit and scope of the present invention disclosed herein.

概要
ガウシアルシフェラーゼを大腸菌内で発現させた場合、90%以上が不溶性蛋白質として発現し、この不溶性蛋白質は発光活性をしめさないことが知られている。そこで、本発明者らは、先ずガウシアルシフェラーゼを可溶性蛋白質として発現させる為に、ガウシアルシフェラーゼをプロテインAのIgG結合能を有する116アミノ酸残基(ZZ−ドメイン)との融合蛋白質として発現させるための低温発現系を確立させ、可溶化ガウシアルシフェラーゼの発現に成功した(特開2008−99669号公報)。
Outline When Gaussia luciferase is expressed in E. coli, 90% or more is expressed as an insoluble protein, and it is known that this insoluble protein does not exhibit luminescence activity. Therefore, the present inventors first expressed Gaussia luciferase as a fusion protein with 116 amino acid residues (ZZ-domain) having IgG binding ability of protein A in order to express Gaussia luciferase as a soluble protein. Was established and a solubilized Gaussia luciferase was successfully expressed (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-99669).

今回、本発明者らは、天然ガウシアルシフェラーゼの触媒活性部分のアミノ酸配列中にある10カ所のシステイン残基のうちいずれの残基が発光触媒活性に影響を与えずに変異導入可能であるか確認することとした。このために、本発明者らは、10カ所のシステイン残基のすべてのアミノ酸について、システイン残基と構造上良く似ているセリン残基へと部位特異的変異法により順次置換を行ない、各変異ガウシアルシフェラーゼの発光活性とセリンへの置換効果を調べた。   This time, the present inventors have determined which of the 10 cysteine residues in the amino acid sequence of the catalytically active portion of natural Gaussia luciferase can be mutated without affecting the luminescent catalytic activity. I decided to confirm. For this purpose, the present inventors sequentially substituted all the amino acids of 10 cysteine residues into serine residues structurally similar to cysteine residues by site-specific mutagenesis. The luminescence activity of Gaussia luciferase and the effect of substitution with serine were investigated.

その結果、ガウシアルシフェラーゼの触媒部分のアミノ酸配列中の59番目のシステイン残基をセリン残基へと置換したZZ−ドメイン融合変異ガウシアルシフェラーゼは、天然型ガウシアルシフェラーゼの活性以上の発光触媒活性を示し、しかも、発光触媒活性をもつルシフェラーゼへの再生(リホールディング)の早さが、天然型ガウシアルシフェラーゼよりも早いことが明らかとなった。一方、他の9カ所の各システイン残基単独のセリン残基置換変異ルシフェラーゼの発光触媒活性は、天然型ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性を100%としたとき、その3%以下であった。   As a result, the ZZ-domain fusion mutant Gaussia luciferase in which the 59th cysteine residue in the amino acid sequence of the catalytic part of Gaussia luciferase was replaced with a serine residue is a luminescent catalytic activity that exceeds the activity of natural Gaussia luciferase. Moreover, it was revealed that the regeneration (refolding) to luciferase having a luminescent catalytic activity is faster than that of natural Gaussia luciferase. On the other hand, the luminescence catalytic activity of the serine residue substitution mutant luciferase of each of the other nine cysteine residues alone was 3% or less when the luminescence catalytic activity of natural Gaussia luciferase was taken as 100%.

さらに、59番目のシステイン残基をセリン残基へと置換したZZ−ドメイン融合変異ガウシアルシフェラーゼの発光パターンを測定した結果、発光の半減期が3分以上であった。このことから、当該変異ガウシアルシフェラーゼは減衰の遅い変異体であることが明らかとなった。   Furthermore, as a result of measuring the luminescence pattern of the ZZ-domain fusion mutant Gaussia luciferase in which the 59th cysteine residue was substituted with a serine residue, the luminescence half-life was 3 minutes or more. This revealed that the mutant Gaussia luciferase is a slow decay mutant.

次に、ZZ−ドメインの存在の有無による発光触媒活性への影響を確かめるために、ZZ−ドメインを持たず、かつ59番目のシステイン残基をセリン残基へと置換した変異ガウシアルシフェラーゼを調製したところ、当該変異ガウシアルシフェラーゼは、ZZ−ドメイン融合変異ガウシアルシフェラーゼと同様の発光パターンを示した。   Next, in order to confirm the effect of the presence or absence of the ZZ-domain on the luminescence catalytic activity, a mutant Gaussia luciferase having no ZZ-domain and having the 59th cysteine residue substituted with a serine residue was prepared. As a result, the mutant Gaussia luciferase showed a luminescence pattern similar to that of the ZZ-domain fusion mutant Gaussia luciferase.

実施例1 ZZドメイン融合変異ガウシアルシフェラーゼ発現ベクターの構築
深海コペポーダであるガウシアプリンセス由来のガウシアルシフェラーゼを、可溶性蛋白質として大腸菌内で発現させるために、ガウシアルシフェラーゼ遺伝子(hGL遺伝子)の分泌シグナル配列を除いた翻訳領域のシステイン残基をセリン残基に置換し、発現ベクターpCold−ZZ−X (チッソ社製) に挿入することにより10種のZZドメイン融合変異型ガウシアルシフェラーゼ発現ベクターを構築した。
Example 1 Construction of ZZ domain fusion mutant Gaussia luciferase expression vector Gaussia luciferase derived from Gausia princess, a deep-sea co-poda, is expressed in Escherichia coli as a soluble protein in the secretion signal of Gaussia luciferase gene (hGL gene) Construction of 10 ZZ domain fusion mutant Gaussia luciferase expression vectors by replacing the cysteine residues in the translation region excluding the sequence with serine residues and inserting them into the expression vector pCold-ZZ-X (manufactured by Chisso) did.

(1)ガウシアルシフェラーゼのシステイン残基をセリン残基へ置換したベクターの構築
部位特異的変異導入法は、Gene (1989) 77, 51−59記載のHoらの方法に従い、PCR法により行なった。
具体的には、ガウシアルシフェラーゼ遺伝子を有するpcDNA3−hGL(プロルミ社製)を鋳型として以下の2種のPCRプライマー対を用いて、PCRキット(タカラバイオ社製)にてPCR(サイクル条件25サイクル;1分/94℃、1分/50℃、1分/72℃)を実施して、2カ所のDNA領域を増幅した。
(1) Construction of vector in which cysteine residue of Gaussia luciferase is substituted with serine residue The site-directed mutagenesis was performed by PCR according to the method of Ho et al. Described in Gene (1989) 77, 51-59. .
Specifically, using the following two PCR primer pairs using pcDNA3-hGL having a Gaussia luciferase gene (Prolmi) as a template, PCR using a PCR kit (Takara Bio) (cycle conditions: 25 cycles) 1 min / 94 ° C., 1 min / 50 ° C., 1 min / 72 ° C.) to amplify the two DNA regions.

プライマー対:
pCold−F(5’ ACG CCA TAT CGC CGA AAG G 3’)(配列番号:5);および
GL−C59S_R(5’ CTT GAT GTG GGA CAA GCT TAT CAG 3’)(配列番号:14)。
Primer pair:
pCold-F (5 ′ ACG CCA TAT CGC CGA AAG G 3 ′) (SEQ ID NO: 5); and
GL-C59S_R (5 ′ CTT GAT GTG GGA C AA GCT T AT CAG 3 ′) (SEQ ID NO: 14).

プライマー対:
GL−C59S_F(5’ CTG ATA AGC TTG TCC CAC ATC AAG 3’)(配列番号:13);および
pCold−R(5’ GGC AGG GAT CTT AGA TTC TG 3’)(配列番号:6)。
Primer pair:
GL-C59S_F (5 ′ CTG AT A AGC TT G TCC CAC ATC AAG 3 ′) (SEQ ID NO: 13); and
pCold-R (5 ′ GGC AGG GAT CTT AGA TTC TG 3 ′) (SEQ ID NO: 6).

得られた2つの断片を鋳型として、以下の2種のPCRプライマーを用いて、PCRキット(タカラバイオ社製)にてPCR(サイクル条件25サイクル;1分/94 ℃、1分/50 ℃、1分/72 ℃)を実施して、所望のDNA領域を増幅した。   Using the obtained two fragments as templates, the following two kinds of PCR primers were used, and PCR (cycle condition 25 cycles; 1 minute / 94 ° C., 1 minute / 50 ° C., 1 min / 72 ° C.) was performed to amplify the desired DNA region.

プライマー:
GL6−N/EcoRI(5’ gcc GAA TTC AAG CCC ACC GAG AAC AAC GAA 3’)(配列番号:7);および
GL7−C/XbaI(5’ gcc TCT AGA TTA GTC ACC ACC GGC CCC CTT 3’)(配列番号:8)。
Primer:
GL6-N / EcoRI (5 'gcc GAA TTC AAG CCC ACC GAG AAC AAC GAA 3') (SEQ ID NO: 7); and
GL7-C / XbaI (5 ′ gcc TCT AGA TTA GTC ACC ACC GGC CCC CTT 3 ′) (SEQ ID NO: 8).

得られた断片を、PCR精製キット(キアゲン社製)で精製し、常法により制限酵素EcoRI/XbaIにて消化した後、pCold−ZZ−X (チッソ社製)の制限酵素EcoRI/XbaI部位に連結することによって、発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sを構築した(図1)。   The obtained fragment was purified with a PCR purification kit (Qiagen) and digested with the restriction enzyme EcoRI / XbaI by a conventional method, and then placed on the restriction enzyme EcoRI / XbaI site of pCold-ZZ-X (Chizo). By ligating, an expression vector pCold-ZZGL-C59S was constructed (FIG. 1).

同様な方法により、PCR法に従って、変異ガウシアルシフェラーゼ発現ベクターpCold−ZZGL−C52S, pCold−ZZGL−C56S, pCold−ZZGL−C65S, pCold−ZZGL−C77S, pCold−ZZGL−C120S, pCold−ZZGL−C123S, pCold−ZZGL−C127S, pCold−ZZGL−C136S, pCold−ZZGL−C148S を、それぞれ構築した。このとき、各発現ベクターの構築には、上記プライマーGL−C59S_F(配列番号:13)およびGL−C59S_R(配列番号:14)の代わりに以下のプライマーを用いた。   According to the same method, the mutant Gaussia luciferase expression vector pCold-ZZGL-C52S, pCold-ZZGL-C56S, pCold-ZZGL-C65S, pCold-ZZGL-C77S, pCold-ZZGL-C120S, pCold-ZZGL-C123S , pCold-ZZGL-C127S, pCold-ZZGL-C136S, and pCold-ZZGL-C148S were constructed respectively. At this time, for the construction of each expression vector, the following primers were used in place of the primers GL-C59S_F (SEQ ID NO: 13) and GL-C59S_R (SEQ ID NO: 14).

pCold−ZZGL−C52S:配列番号:9および配列番号:10のプライマー
pCold−ZZGL−C56S:配列番号:11および配列番号:12のプライマー
pCold−ZZGL−C65S:配列番号:15および配列番号:16のプライマー
pCold−ZZGL−C77S:配列番号:17および配列番号:18のプライマー
pCold−ZZGL−C120S:配列番号:19および配列番号:20のプライマー
pCold−ZZGL−C123S:配列番号:21および配列番号:22のプライマー
pCold−ZZGL−C127S:配列番号:23および配列番号:24のプライマー
pCold−ZZGL−C136S:配列番号:25および配列番号:26のプライマー
pCold−ZZGL−C148S:配列番号:27および配列番号:28のプライマー
pCold-ZZGL-C52S: primers of SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10
pCold-ZZGL-C56S: primer of SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12
pCold-ZZGL-C65S: primer of SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16
pCold-ZZGL-C77S: SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18 primers
pCold-ZZGL-C120S: primers of SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20
pCold-ZZGL-C123S: SEQ ID NO: 21 and SEQ ID NO: 22 primers
pCold-ZZGL-C127S: primers of SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24
pCold-ZZGL-C136S: SEQ ID NO: 25 and SEQ ID NO: 26 primers
pCold-ZZGL-C148S: SEQ ID NO: 27 and SEQ ID NO: 28 primers

なお、DNA シークエンサー(ABI社製)により塩基配列を決定することにより、インサートDNAの確認を行った。   The insert DNA was confirmed by determining the base sequence with a DNA sequencer (manufactured by ABI).

ここで、発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sに挿入された、ZZGL−C59SをコードするDNA配列を配列番号:1に示す。また、当該ZZGL−C59Sのアミノ酸配列を配列番号:2に示す。   Here, the DNA sequence encoding ZZGL-C59S inserted into the expression vector pCold-ZZGL-C59S is shown in SEQ ID NO: 1. The amino acid sequence of the ZZGL-C59S is shown in SEQ ID NO: 2.

(2)2カ所のシステインをセリンへ置換したベクターの構築
実施例1(1)で構築した発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sを鋳型として以下の2種のPCRプライマー対を用いて、PCRキット(タカラバイオ社製)にてPCR(サイクル条件25サイクル;1分/94℃、1分/50℃、1分/72℃)を実施して、2カ所のDNA領域を増幅した。
(2) Construction of a vector in which two cysteines are substituted with serine Using the expression vector pCold-ZZGL-C59S constructed in Example 1 (1) as a template and using the following two PCR primer pairs, a PCR kit (Takara) PCR (cycle conditions: 25 cycles; 1 minute / 94 ° C., 1 minute / 50 ° C., 1 minute / 72 ° C.) was carried out by Biotechnology, and two DNA regions were amplified.

プライマー対:
pCold−F(5’ ACG CCA TAT CGC CGA AAG G 3’)(配列番号:5);および
GL−C120S R(5’ AGT TGT GCA GTC GAC GGA CAG ATC 3’)(配列番号:20)。
Primer pair:
pCold-F (5 ′ ACG CCA TAT CGC CGA AAG G 3 ′) (SEQ ID NO: 5); and
GL-C120S R (5 ′ AGT TGT GCA GTC GAC GGA CAG ATC 3 ′) (SEQ ID NO: 20).

プライマー対:
GL−C120S F(5’ GAT CTG TCC GTC GAC TGC ACA ACT 3’)(配列番号:19);および
pCold−R(5’ GGC AGG GAT CTT AGA TTC TG 3’)(配列番号:6)。
Primer pair:
GL-C120S F (5 ′ GAT CTG TCC GTC GAC TGC ACA ACT 3 ′) (SEQ ID NO: 19); and
pCold-R (5 ′ GGC AGG GAT CTT AGA TTC TG 3 ′) (SEQ ID NO: 6).

得られた2つの断片を鋳型として、以下の2種のPCRプライマーを用いて、PCRキット(タカラバイオ社製)にてPCR(サイクル条件25サイクル;1分/94 ℃、1分/50 ℃、1分/72 ℃)を実施して、所望のDNA領域を増幅した。   Using the obtained two fragments as templates, PCR (cycle conditions 25 cycles; 1 minute / 94 ° C., 1 minute / 50 ° C.) using a PCR kit (manufactured by Takara Bio Inc.) using the following two kinds of PCR primers: 1 min / 72 ° C.) was performed to amplify the desired DNA region.

プライマー:
GL6−N/EcoRI(5’ gcc GAA TTC AAG CCC ACC GAG AAC AAC GAA 3’)(配列番号:7);および
GL7−C/XbaI(5’ gcc TCT AGA TTA GTC ACC ACC GGC CCC CTT 3’)(配列番号:8)。
Primer:
GL6-N / EcoRI (5 'gcc GAA TTC AAG CCC ACC GAG AAC AAC GAA 3') (SEQ ID NO: 7); and
GL7-C / XbaI (5 ′ gcc TCT AGA TTA GTC ACC ACC GGC CCC CTT 3 ′) (SEQ ID NO: 8).

得られた断片を、PCR精製キット(キアゲン社製)で精製し、常法により制限酵素EcoRI/XbaIにて消化した後、pCold−ZZ−X (Protein Express. Purif. 2009 66:52−57)の制限酵素EcoRI/XbaI部位に連結することによって、発現ベクターpCold−ZZGL−C59, 120Sを構築した。   The obtained fragment was purified with a PCR purification kit (Qiagen), digested with restriction enzymes EcoRI / XbaI by a conventional method, and then pCold-ZZ-X (Protein Express. Purif. 2009 66: 52-57) The expression vector pCold-ZZGL-C59, 120S was constructed by ligation to the restriction enzyme EcoRI / XbaI site.

同様に発現ベクターpCold−ZZGL−C59, 127Sを構築した。このとき、発現ベクターpCold−ZZGL−C59, 127Sの構築には、上記プライマーGL−C120S_F(配列番号:19)およびGL−C120S_R(配列番号:20)の代わりに、配列番号:23および配列番号:24のプライマーを用いた。
なお、DNA シークエンサー(ABI社製)により塩基配列を決定することにより、インサートDNAの確認を行った。
Similarly, expression vectors pCold-ZZGL-C59, 127S were constructed. At this time, for the construction of the expression vector pCold-ZZGL-C59, 127S, instead of the primers GL-C120S_F (SEQ ID NO: 19) and GL-C120S_R (SEQ ID NO: 20), SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 primers were used.
The insert DNA was confirmed by determining the base sequence with a DNA sequencer (manufactured by ABI).

実施例2 ガウシアルシフェラーゼ−C59S発現ベクターの構築
実施例1で作製した発現ベクターpCold−ZZGL−C59SのZZドメインを除いた、ガウシアルシフェラーゼ−C59Sを発現するベクターpCold−hGL−C59Sを構築した。
実施例1で作製した発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sを常法により制限酵素EcoRI/XbaIにて消化した後、pCold II (タカラ社製)の制限酵素EcoRI/XbaI部位に連結することによって、発現ベクターpCold−hGL−C59Sを構築した(図2)。
ここで、発現ベクターpCold−hGL−C59Sに挿入された、hGL−C59SをコードするDNA配列を配列番号:3に示す。また、当該hGL−C59Sのアミノ酸配列を配列番号:4に示す。
Example 2 Construction of Gaussia luciferase-C59S expression vector A vector pCold-hGL-C59S that expresses Gaussia luciferase-C59S except the ZZ domain of the expression vector pCold-ZZGL-C59S prepared in Example 1 was constructed.
The expression vector pCold-ZZGL-C59S prepared in Example 1 is digested with the restriction enzyme EcoRI / XbaI by a conventional method and then ligated to the restriction enzyme EcoRI / XbaI site of pCold II (manufactured by Takara). pCold-hGL-C59S was constructed (FIG. 2).
Here, the DNA sequence encoding hGL-C59S inserted into the expression vector pCold-hGL-C59S is shown in SEQ ID NO: 3. The amino acid sequence of hGL-C59S is shown in SEQ ID NO: 4.

実施例3 発光活性の測定法
実施例1で作製した12種の発現ベクター(pCold−ZZGL−C52S, pCold−ZZGL−C56S, pCold−ZZGL−C59S, pCold−ZZGL−C65S, pCold−ZZGL−C77S, pCold−ZZGL−C120S, pCold−ZZGL−C123S, pCold−ZZGL−C127S, pCold−ZZGL−C136S, pCold−ZZGL−C148S, pCold−ZZGL−C59, 120SおよびpCold−ZZGL−C59, 127S)およびpCold−ZZ−hGL (特開2008−99669号公報の実施例2に記載の方法で作製)を、それぞれ、常法により大腸菌BL21株に導入した。得られた形質転換株をアンピシリン(50 μg/ml)を含有する10 mlのLB液体培地(水1リットルあたり、バクトトリプトン10 g、イーストイクストラクト5 g、塩化ナトリウム5 g、pH 7.2)に植菌し、37 ℃で3時間培養した。その後、培養液を氷水上で冷却して、イソプロピル-β-D(−)-チオガラクトピラノシド(IPTG、和光純薬工業社製)を最終濃度0.2 mMになるように培養液に添加し、さらに、15 ℃で18時間培養を行った。
Example 3 Method for Measuring Luminescent Activity The 12 expression vectors prepared in Example 1 (pCold-ZZGL-C52S, pCold-ZZGL-C56S, pCold-ZZGL-C59S, pCold-ZZGL-C65S, pCold-ZZGL-C77S, pCold−ZZGL−C120S, pCold−ZZGL−C123S, pCold−ZZGL−C127S, pCold−ZZGL−C136S, pCold−ZZGL−C148S, pCold−ZZGL−C59, 120S and pCold−ZZGL−C59, 127S) and pCold−ZZ -HGL (prepared by the method described in Example 2 of JP-A-2008-99669) was introduced into Escherichia coli BL21 by a conventional method. The resulting transformant was added to 10 ml of LB liquid medium containing ampicillin (50 μg / ml) (10 g of bactotryptone, 5 g of yeast extract, 5 g of sodium chloride, pH 7.2 per liter of water). Inoculated and cultured at 37 ° C. for 3 hours. Thereafter, the culture solution is cooled on ice water, and isopropyl-β-D (−)-thiogalactopyranoside (IPTG, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added to the culture solution to a final concentration of 0.2 mM. Furthermore, the cells were cultured at 15 ° C. for 18 hours.

培養液1 mlの菌体を遠心回収(10,000 rpm、5分)し、回収した菌体を500μlの10 mM EDTAを含有する50 mM Tris−HCl (pH 7.6)に懸濁して、氷冷下で超音波破砕処理(ブランソン社製、Sonifier model cycle 250)を5秒間行った。その後、その菌体破砕液を10,000 rpm(12,000×g)で1分間遠心した。得られた可溶性画分をガウシアルシフェラーゼ酵素液として用いた。   Collect 1 ml of the culture broth by centrifugation (10,000 rpm, 5 minutes), suspend the collected bacteria in 50 mM Tris-HCl (pH 7.6) containing 500 μl of 10 mM EDTA, and cool under ice cooling. Ultrasonic crushing (Branson, Sonifier model cycle 250) was performed for 5 seconds. Thereafter, the cell disruption solution was centrifuged at 10,000 rpm (12,000 × g) for 1 minute. The obtained soluble fraction was used as a Gaussia luciferase enzyme solution.

上記で得られた可溶性画分を4℃で25時間放置後、ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性の測定を次のように行った。エタノールに溶解した基質セレンテラジン(チッソ株式会社製)(0.5μg/μl)を0.1mlの0.01% Tween20、10 mM EDTAを含むPBS(シグマ社製)に溶解し、ガウシアルシフェラーゼ1μlを混合して25℃で発光反応を開始させ、発光測定装置Luminescencer−PSN AB2200(アトー社製)で30秒間発光触媒活性を測定した。各変異ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性はpCold−ZZ−hGLからのガウシアルシフェラーゼ(天然型ガウシアルシフェラーゼ)の最大発光強度(Imax)を100とした時の相対活性(%)で示した。その結果を表1に示す。   The soluble fraction obtained above was allowed to stand at 4 ° C. for 25 hours, and then the luminescent catalytic activity of Gaussia luciferase was measured as follows. The substrate coelenterazine (manufactured by Chisso) (0.5 μg / μl) dissolved in ethanol was dissolved in 0.1 ml of PBS containing 0.01% Tween20 and 10 mM EDTA (manufactured by Sigma), and 1 μl of Gaussia luciferase was mixed and mixed. The luminescence reaction was started at ° C., and the luminescence catalytic activity was measured for 30 seconds with a luminescence measuring device Luminescencer-PSN AB2200 (manufactured by Atto). The luminescence catalytic activity of each mutant Gaussia luciferase was expressed as relative activity (%) when the maximum luminescence intensity (Imax) of Gaussia luciferase (natural Gaussia luciferase) from pCold-ZZ-hGL was 100. The results are shown in Table 1.

表1は、各システイン残基をセリン残基に置換した変異ガウシアルシフェラーゼおよび天然型ガウシアルシフェラーゼの発光活性測定の結果を示すものである。   Table 1 shows the results of measuring the luminescence activity of mutant Gaussia luciferase and natural Gaussia luciferase in which each cysteine residue is substituted with a serine residue.

表1に示したように、システイン59をセリン59に置換した(システイン59→セリン59置換)変異ガウシアルシフェラーゼは、天然型ガウシアルシフェラーゼに比べて297%の活性を有していた。また、システイン59→セリン59,システイン120→セリン120置換変異ガウシアルシフェラーゼは、天然型ガウシアルシフェラーゼに比べて25.1%の活性を示した。一方、他のシステイン残基置換変異ガウシアルシフェラーゼは、発光触媒活性をほとんど示さなかった。   As shown in Table 1, the mutant Gaussia luciferase in which cysteine 59 was substituted with serine 59 (cysteine 59 → serine 59 substitution) had 297% activity compared to natural Gaussia luciferase. In addition, cysteine 59 → serine 59, cysteine 120 → serine 120 substitution mutant Gaussia luciferase showed 25.1% activity compared to natural Gaussia luciferase. On the other hand, other cysteine residue-substituted mutant Gaussia luciferases showed almost no luminescent catalytic activity.

以上のことから、ガウシアルシフェラーゼの触媒部分の蛋白質のアミノ酸配列(168残基)のうち59番目のシステイン残基については−S−S−結合を形成しなくても、発光触媒活性を保持することが明らかとなった。すなわち、59番目のシステイン残基を他のアミノ酸と置換することが可能であることが分かった。   Based on the above, the 59th cysteine residue in the amino acid sequence (168 residues) of the protein of the catalytic portion of Gaussia luciferase retains the luminescent catalytic activity even without forming an -S-S- bond. It became clear. That is, it was found that the 59th cysteine residue can be substituted with another amino acid.

一方、システイン59→セリン59置換変異ガウシアルシフェラーゼは、その発光強度が、天然型ガウシアルシフェラーゼの3倍近く高いことより、当該置換ガウシアルシフェラーゼは、−S−S−結合形成のスピードが早いものである可能性がある。そこで、システイン59→セリン59置換変異ガウシアルシフェラーゼのリフォールディングの効率およびスピードを確かめる為に、上記で得られた可溶性画分を0、1、3、7、25または54時間4℃で置後、前記と同様にして発光活性を測定した。   On the other hand, the cysteine 59 → serine 59 substitution mutant Gaussia luciferase has a luminous intensity nearly three times higher than that of the natural Gaussia luciferase, and thus the substitution Gaussia luciferase has a faster -S-S-bond formation speed. It may be a thing. Therefore, in order to confirm the efficiency and speed of refolding of cysteine 59 → serine 59 substitution mutant Gaussia luciferase, the soluble fraction obtained above was placed at 4 ° C. for 0, 1, 3, 7, 25 or 54 hours. The luminescence activity was measured in the same manner as described above.

その結果を図3に示した。天然型ガウシアルシフェラーゼは、3時間以降からゆっくりと活性が上昇して行くのに対して、システイン59→セリン59置換変異ガウシアルシフェラーゼは、25時間の時点での活性の最大値(100%)と比較して7時間以内に80%以上の再生活性を示した。   The results are shown in FIG. Natural Gaussia luciferase gradually increases in activity after 3 hours, whereas cysteine 59 → serine 59 substitution mutant Gaussia luciferase has a maximum activity (100%) at 25 hours. Compared to the above, it showed a regenerative activity of 80% or more within 7 hours.

以上のことから、発光触媒活性を持ったガウシアルシフェラーゼを作製するためには、59番目以外のシステイン残基が関与する正確な分子内−S−S−結合の形成が必要である可能性があること、また、59番目のシステイン残基をセリン残基などの他のアミノ酸に置換することにより、より正確かつ効率よく分子内−S−S−結合が形成され、高活性な変異ガウシアルシフェラーゼを調製できることが分かった。   From the above, in order to produce Gaussia luciferase with luminescent catalytic activity, it is necessary to form an accurate intramolecular —S—S— bond involving cysteine residues other than 59th. In addition, by replacing the 59th cysteine residue with another amino acid such as a serine residue, an intramolecular —S—S— bond is formed more accurately and efficiently, and a highly active mutant Gaussia luciferase It was found that can be prepared.

同様に、ZZドメインを持たないシステイン59→セリン59置換変異ガウシアルシフェラーゼ(pCold-hGL-C59S)についても、リフォールディングの効率およびスピードを確かめる為に、天然型ルシフェラーゼ(pCold-hGL)と比較を行なった。実施例2で作製した発現ベクターpCold−hGL−C59SおよびpCold−hGL(Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96−101に記載の方法で作製)を、それぞれ、常法により大腸菌BL21株に導入した。そして、前記と同様にして、ガウシアルシフェラーゼ酵素液を可溶性画分として得た。得られた可溶性画分を4℃で22.5時間放置後、ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性を前記と同様に測定した。その結果を表2に示した。   Similarly, cysteine 59 → serine 59 substitution mutant Gaussia luciferase (pCold-hGL-C59S) without ZZ domain was compared with natural luciferase (pCold-hGL) to confirm the efficiency and speed of refolding. I did it. Expression vectors pCold-hGL-C59S and pCold-hGL prepared in Example 2 (prepared by the method described in Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96-101) Were introduced into Escherichia coli BL21 by a conventional method. Then, a Gaussia luciferase enzyme solution was obtained as a soluble fraction in the same manner as described above. The obtained soluble fraction was allowed to stand at 4 ° C. for 22.5 hours, and then the luminescent catalytic activity of Gaussia luciferase was measured in the same manner as described above. The results are shown in Table 2.

表2は、ZZドメインを持たないシステイン59→セリン59置換変異ガウシアルシフェラーゼおよびZZドメインを持たない天然型ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性の測定結果を示すものである。可溶性画分の変異ガウシアルシフェラーゼでは、天然型ガウシアルシフェラーゼにくらべ約19倍の高い発光触媒活性であった。さらに、得られた可溶性画分を0、0.5、1、2、3、5、7または22.5時間4℃で放置後、前記と同様にして発光活性を測定した。その結果を図4に示した。天然型ガウシアルシフェラーゼは、システイン59→セリン59変異置換ガウシアルシフェラーゼに比べ活性が低く、時間経過における再生する活性もゆっくりとしている。一方、システイン59→セリン59変異置換ガウシアルシフェラーゼは、可溶性蛋白質として発現し、効率良く再生することが明らかとなった。   Table 2 shows the measurement results of the luminescent catalytic activity of cysteine 59 → serine 59 substitution mutant Gaussia luciferase without ZZ domain and natural Gaussia luciferase without ZZ domain. The mutant Gaussia luciferase in the soluble fraction had a luminous catalytic activity that was about 19 times higher than that of the natural Gaussia luciferase. Further, the obtained soluble fraction was allowed to stand at 4 ° C. for 0, 0.5, 1, 2, 3, 5, 7, or 22.5 hours, and then the luminescence activity was measured in the same manner as described above. The results are shown in FIG. Natural Gaussia luciferase has lower activity than Cysteine 59 → Serine 59 mutation-substituted Gaussia luciferase, and its regenerative activity over time is slow. On the other hand, it was revealed that cysteine 59 → serine 59 mutation-substituted Gaussia luciferase is expressed as a soluble protein and efficiently regenerated.

実施例4 発光パターンの測定
発現ベクターpCold-ZZGL(特開2008−99669号公報の実施例2に記載の方法で作製)、実施例1のpCold-ZZGL-C59S、実施例2のpCold−hGL−C59SおよびpCold−hGL(Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96−101に記載の方法で作製)を、それぞれ、常法により大腸菌BL21株に導入した。そして、実施例3と同様にして、ガウシアルシフェラーゼ酵素液を可溶性画分として得た。
上記で得られた可溶性画分を4℃で24時間放置後、ガウシアルシフェラーゼの発光触媒活性の測定を次のように行った。エタノールに溶解した基質セレンテラジン(0.5μg/μl)を0.1mlの10 mM EDTAを含む50 mM Tris−HCl (pH 7.6)に溶解し、ガウシアルシフェラーゼ1μlを混合して発光反応を開始させ、発光測定装置Luminescencer−PSN AB2200(アトー社製)で30秒間発光活性を測定した。そして、測定開始時点での最大発光強度(Imax)を100(%)とした時の最大発光強度(Imax)の相対活性(%)をプロットすることにより発光パターンを描いた。その結果を、ZZドメインを持つガウシアルシフェラーゼの場合を図5に、ZZドメインを持たないガウシアルシフェラーゼの場合を図6に示す。
Example 4 Measurement of Luminescence Pattern Expression vector pCold-ZZGL (prepared by the method described in Example 2 of JP-A-2008-99669), pCold-ZZGL-C59S of Example 1, pCold-hGL- of Example 2 C59S and pCold-hGL (prepared by the method described in Inouye, S. & Sahara, Y. (2008) Biochem. Biophys. Res. Commun. 365, 96-101) were introduced into Escherichia coli BL21 by conventional methods. did. In the same manner as in Example 3, a Gaussia luciferase enzyme solution was obtained as a soluble fraction.
The soluble fraction obtained above was allowed to stand at 4 ° C. for 24 hours, and then the luminescent catalytic activity of Gaussia luciferase was measured as follows. The substrate coelenterazine (0.5 μg / μl) dissolved in ethanol was dissolved in 50 ml Tris-HCl (pH 7.6) containing 0.1 ml 10 mM EDTA, and 1 μl of Gaussia luciferase was mixed to start the luminescence reaction, and the luminescence measurement Luminescence activity was measured for 30 seconds with an apparatus Luminescencer-PSN AB2200 (manufactured by Ato). A light emission pattern was drawn by plotting the relative activity (%) of the maximum light emission intensity (Imax) when the maximum light emission intensity (Imax) at the start of measurement was 100 (%). The results are shown in FIG. 5 for Gaussia luciferase having a ZZ domain and in FIG. 6 for Gaussia luciferase not having a ZZ domain.

天然型ガウシアルシフェラーゼは、基質添加直後から、発光強度が急激に減衰し、30秒後には相対活性で20%以下になる。一方、システイン59→セリン59置換変異ガウシアルシフェラーゼは、30秒後においても相対活性で70%以上の発光強度をしめし、天然型ガウシアルシフェラーゼに比べ減衰時間が著しく長いことが明らかとなった。また、ZZドメインの有無にかかわらず、システイン59→セリン59置換した変異ガウシアルシフェラーゼは、減衰時間が著しく長く、図5および6には示していないが、発光の半減期が3分以上であることが明らかとなった。   Natural Gaussia luciferase rapidly attenuates the luminescence intensity immediately after the addition of the substrate, and becomes less than 20% in relative activity after 30 seconds. On the other hand, cysteine 59 → serine 59 substitution mutant Gaussia luciferase showed luminescence intensity of 70% or more in relative activity even after 30 seconds, and it was revealed that the decay time was significantly longer than that of natural Gaussia luciferase. Moreover, regardless of the presence or absence of the ZZ domain, the mutant Gaussia luciferase substituted with cysteine 59 → serine 59 has a significantly long decay time, and although not shown in FIGS. 5 and 6, the half-life of luminescence is 3 minutes or more. It became clear.

[配列番号:1]実施例1で作製した発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sに挿入された、ZZ−ガウシアルシフェラーゼ−C59S蛋白質をコードするDNA配列を示す。
[配列番号:2]実施例1で作製した発現ベクターpCold−ZZGL−C59Sに挿入された、ZZ−ガウシアルシフェラーゼ−C59Sのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:3]実施例2で作製した発現ベクターpCold−hGL−C59Sに挿入された、ガウシアルシフェラーゼ−C59S蛋白質をコードするDNA配列を示す。
[配列番号:4]実施例2で作製した発現ベクターpCold−hGL−C59Sに挿入された、ガウシアルシフェラーゼ−C59Sのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:5]pColdベクターのプロモーター領域のプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:6]pColdベクターのターミネーター領域のプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:7]ガウシアルシフェラーゼのアミノ末端のプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:8]ガウシアルシフェラーゼのカルボキシル末端のプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:9]ガウシアルシフェラーゼのC52Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:10]ガウシアルシフェラーゼのC52Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:11]ガウシアルシフェラーゼのC56Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:12]ガウシアルシフェラーゼのC56Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:13]ガウシアルシフェラーゼのC59Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:14]ガウシアルシフェラーゼのC59Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:15]ガウシアルシフェラーゼのC65Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:16]ガウシアルシフェラーゼのC65Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:17]ガウシアルシフェラーゼのC77Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:18]ガウシアルシフェラーゼのC77Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:19]ガウシアルシフェラーゼのC120Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:20]ガウシアルシフェラーゼのC120Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:21]ガウシアルシフェラーゼのC123Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:22]ガウシアルシフェラーゼのC123Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:23]ガウシアルシフェラーゼのC127Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:24]ガウシアルシフェラーゼのC127Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:25]ガウシアルシフェラーゼのC136Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:26]ガウシアルシフェラーゼのC136Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:27]ガウシアルシフェラーゼのC148Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:28]ガウシアルシフェラーゼのC148Sの変異導入に用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:29]ガウシアルシフェラーゼの触媒部分をコードするポリヌクレオチドの塩基配列を表わす。
[配列番号:30]ガウシアルシフェラーゼの触媒部分のアミノ酸配列を表わす。
[配列番号:31]ガウシアルシフェラーゼの触媒部分のアミノ酸配列中の59番目のシステイン残基をセリンに置換した蛋白質をコードするポリヌクレオチドの塩基配列を表わす。
[配列番号:32]ガウシアルシフェラーゼの触媒部分のアミノ酸配列中の59番目のシステイン残基をセリンに置換した蛋白質を表わす。
[配列番号:33]式Zで表されるポリペプチドのアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:34]式Zで表されるポリペプチドのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:35]式(Z)2で表されるポリペプチドのアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:36]式(Z)2で表されるポリペプチドのアミノ酸配列を示す。
[SEQ ID NO: 1] This shows a DNA sequence encoding ZZ-gaussia luciferase-C59S protein inserted into expression vector pCold-ZZGL-C59S prepared in Example 1.
[SEQ ID NO: 2] This shows the amino acid sequence of ZZ-Gaussia luciferase-C59S inserted into expression vector pCold-ZZGL-C59S prepared in Example 1.
[SEQ ID NO: 3] This shows the DNA sequence encoding Gaussia luciferase-C59S protein inserted into expression vector pCold-hGL-C59S prepared in Example 2.
[SEQ ID NO: 4] This shows the amino acid sequence of Gaussia luciferase-C59S inserted in expression vector pCold-hGL-C59S prepared in Example 2.
[SEQ ID NO: 5] This shows the base sequence of the primer of the promoter region of pCold vector.
[SEQ ID NO: 6] This shows the base sequence of the primer in the terminator region of pCold vector.
[SEQ ID NO: 7] This shows the base sequence of the amino terminal primer of Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 8] This shows the base sequence of the carboxyl terminal primer of Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 9] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C52S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 10] This shows the base sequence of the primer used for the C52S mutation introduction of Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 11] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C56S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 12] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C56S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 13] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C59S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 14] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C59S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 15] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C65S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 16] This shows the base sequence of the primer used for introducing C65S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 17] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C77S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 18] This shows the base sequence of the primer used for the mutation introduction of Gaussia luciferase C77S.
[SEQ ID NO: 19] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C120S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 20] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C120S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 21] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C123S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 22] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C123S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 23] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C127S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 24] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C127S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 25] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C136S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 26] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C136S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 27] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C148S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 28] This shows the base sequence of the primer used for the introduction of C148S mutation in Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 29] This represents the nucleotide sequence of a polynucleotide encoding the catalytic portion of Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 30] This represents the amino acid sequence of the catalytic portion of Gaussia luciferase.
[SEQ ID NO: 31] This shows the base sequence of the polynucleotide encoding the protein in which the 59th cysteine residue in the amino acid sequence of the catalytic portion of Gaussia luciferase is substituted with serine.
[SEQ ID NO: 32] This represents a protein in which the 59th cysteine residue in the amino acid sequence of the catalytic portion of Gaussia luciferase is substituted with serine.
[SEQ ID NO: 33] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula Z.
[SEQ ID NO: 34] This shows the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula Z.
[SEQ ID NO: 35] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula (Z) 2 .
[SEQ ID NO: 36] This shows the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula (Z) 2 .

Claims (16)

以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
The protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
以下の(a)〜(d)のいずれかである請求項1記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜25個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
2. The protein according to claim 1, which is any of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having a photocatalytic activity comprising an amino acid sequence in which 1 to 25 amino acids other than the position are substituted with other amino acids, and luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to 25 other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
以下の(a)または(b)である請求項1記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
The protein according to claim 1, which is the following (a) or (b):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30; and (b) the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30. A protein having a light-emitting catalytic activity comprising the amino acid sequence and luciferin as a substrate.
配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインと置換する他のアミノ酸がセリンである、請求項1〜3のいずれか1項記載の蛋白質。   The protein according to any one of claims 1 to 3, wherein the other amino acid substituted for the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is serine. 以下の(a)または(b)である請求項4記載の蛋白質:
(a)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列からなる蛋白質;および
(b)配列番号:2、4もしくは32のアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質。
The protein according to claim 4, which is the following (a) or (b):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32; and (b) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 4 or 32 and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
請求項1〜5のいずれか1項記載の蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。   A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding the protein according to any one of claims 1 to 5. 請求項6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 6. 請求項7記載の組換えベクターが導入された形質転換体。   A transformant into which the recombinant vector according to claim 7 has been introduced. 請求項8記載の形質転換体を培養し、請求項1〜5のいずれかに記載の蛋白質を生成させる工程を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の蛋白質の製造方法。   The method for producing a protein according to any one of claims 1 to 5, comprising a step of culturing the transformant according to claim 8 to produce the protein according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれかに記載の蛋白質を含むキット。   A kit comprising the protein according to any one of claims 1 to 5. 請求項6記載のポリヌクレオチド、請求項7記載の組換えベクターまたは請求項8記載の形質転換体を含むキット。   A kit comprising the polynucleotide according to claim 6, the recombinant vector according to claim 7, or the transformant according to claim 8. さらにルシフェリンを含む、請求項10または11記載のキット。   The kit according to claim 10 or 11, further comprising luciferin. ルシフェリンがセレンテラジン類である、請求項12記載のキット。   13. The kit according to claim 12, wherein the luciferin is coelenterazines. セレンテラジン類がセレンテラジンである、請求項13記載のキット。   14. The kit according to claim 13, wherein the coelenterazine is coelenterazine. 以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質
と、ルシフェリンとを接触させることを含む、発光反応を行う方法。
The protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A method for performing a luminescent reaction, comprising contacting a luciferin with a protein having an amino acid sequence in which an amino acid is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate.
以下の(a)〜(d)のいずれかに記載の蛋白質:
(a)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなる蛋白質;
(b)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列からなり、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;
(c)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質;および
(d)配列番号:30のアミノ酸配列において59番目のシステインが他のアミノ酸と置換し、52番目、56番目、65番目、77番目、120番目、123番目、127番目、136番目および148番目の位置以外で1〜複数個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換したアミノ酸配列を含有し、かつルシフェリンを基質とする発光触媒活性を有する蛋白質
をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法を行うことを特徴とする、生理機能の解析または酵素活性の測定方法。
The protein according to any one of the following (a) to (d):
(A) a protein comprising an amino acid sequence in which the 59th cysteine is replaced with another amino acid in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30;
(B) In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30, the 59th cysteine is replaced with another amino acid, and the 52nd, 56th, 65th, 77th, 120th, 123rd, 127th, 136th and 148th positions A protein having an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted with other amino acids other than the position, and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate;
(C) a protein having an amino acid sequence in which the 59th cysteine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 30 is substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate; and (d) of SEQ ID NO: 30 In the amino acid sequence, the 59th cysteine is substituted with another amino acid, and 1 to a plurality of amino acids other than positions 52, 56, 65, 77, 120, 123, 127, 136 and 148 A bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method is performed using a protein having an amino acid sequence substituted with another amino acid and having a luminescence catalytic activity using luciferin as a substrate as a donor protein. Physiological function analysis or enzyme activity measurement method.
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