JP2011188787A - Firefly luciferase, gene thereof, and method for producing firefly luciferase - Google Patents

Firefly luciferase, gene thereof, and method for producing firefly luciferase Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a firefly luciferase having an excellent amount of luminescence, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The firefly luciferase includes an amino acid sequence thereof. In the amino acid sequence, an amino acid corresponding to the 344th position of Luciola lateralis luciferase is mutated into alanine; the amino acid corresponding to the 287th position thereof is mutated into alanine; the amino acid corresponding to the 326th position thereof is mutated into serine; the amino acid corresponding to the 467th position thereof is mutated into isoleucine; and the amino acid corresponding to the 75th position thereof is mutated into alanine. The firefly luciferase having the improved amount of luminescence can be produced by utilizing the gene. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、変異型ホタルルシフェラーゼ、変異型ホタルルシフェラーゼ遺伝子、新規な組換え体DNAおよび変異型ホタルルシフェラーゼの製造法に関し、具体的には、発光量が向上したホタルルシフェラーゼ、その遺伝子、および発光量が向上したホタルルシフェラーゼの製造法に関する。   The present invention relates to a mutant firefly luciferase, a mutant firefly luciferase gene, a novel recombinant DNA, and a method for producing a mutant firefly luciferase, specifically, a firefly luciferase with improved luminescence, a gene thereof, and a luminescence The present invention relates to a method for producing firefly luciferase.

ホタルルシフェラーゼは、マグネシウムイオンおよび酸素の存在下で、アデノシン三リン酸(ATP)、D−ルシフェリンおよび酸素を、アデノシン一リン酸(AMP)、オキシルシフェリンおよび二酸化炭素に変換し、光を生成する酵素である。ホタルルシフェラーゼの発光原理を応用すれば、微量の酵素反応基質を極めて感度良く測定することができる。そのため、ホタルルシフェラーゼは、例えば、ATPを指標とした飲食料品中の微生物検出や、手指や器具類に付着した食物残渣や汚れの判定、あるいは、各種抗体技術や遺伝子増幅技術を利用した高感度測定法等に広く用いられている。   Firefly luciferase is an enzyme that converts adenosine triphosphate (ATP), D-luciferin and oxygen into adenosine monophosphate (AMP), oxyluciferin and carbon dioxide in the presence of magnesium ions and oxygen to produce light. It is. By applying the luminescence principle of firefly luciferase, a trace amount of enzyme reaction substrate can be measured with extremely high sensitivity. Therefore, for example, firefly luciferase is highly sensitive using, for example, detection of microorganisms in foods and drinks using ATP as an indicator, determination of food residues and dirt attached to fingers and instruments, or various antibody techniques and gene amplification techniques. Widely used in measurement methods.

しかしながら、一般的に、ホタルルシフェラーゼ等の甲虫類ルシフェラーゼは、熱に対して不安定なため、試薬として保存する際に失活しやすいという欠点を有する。また一般的に、甲虫類ルシフェラーゼは、反応直後に発光量がピークに達した後、急激に発光量が減衰するため、長時間反応による高感度測定が困難であるという課題を有している。そのため、かかる欠点を克服し、良好な発光持続性、安定性あるいは高い発光量を有するルシフェラーゼ、より望ましくはそれら複数の優れた点を兼ね備えたルシフェラーゼを得るための試みが継続されている。
その試みのひとつは、測定試薬中に塩等を添加して、ある程度の発光持続性と保存安定性と高い発光量を確保するという配合組成の工夫である。しかし、この方法は、それぞれに試薬組成上の制約を伴う各種の用途・試薬に対し広範に適用できるというものではなく、また、多くの場合、塩類の添加は、ルシフェラーゼ反応に何らかの反応障害を惹起しがちであるという欠点を有する。
However, in general, beetle luciferases such as firefly luciferase are unstable to heat and thus have a drawback of being easily inactivated when stored as a reagent. In general, the beetle luciferase has a problem that it is difficult to perform high-sensitivity measurement by a long-time reaction because the amount of luminescence rapidly decreases after the amount of luminescence reaches a peak immediately after the reaction. For this reason, attempts have been made to overcome such drawbacks and obtain a luciferase having good luminescence persistence, stability or high luminescence, and more desirably a luciferase having a plurality of excellent points.
One of the attempts is to devise a blending composition in which a salt or the like is added to the measurement reagent to ensure a certain degree of luminescence persistence, storage stability, and a high light emission amount. However, this method is not widely applicable to various uses / reagents, each of which has restrictions on the reagent composition, and in many cases, addition of salts causes some kind of reaction hindrance to the luciferase reaction. It has the disadvantage that it tends to be.

試薬組成の工夫の他に試みられている、より好ましいアプローチのひとつは、好ましい性質を有する変異ルシフェラーゼの探索である。そして、その試みの中で、342位のアミノ酸がアラニンに変異された北米産ホタルルシフェラーゼが取得され、このホタルルシフェラーゼの発光持続性が向上していることが報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。また、出願人は、当該342位のアミノ酸の変異体に相当するヘイケボタルルシフェラーゼの変異体、すなわち344位のアミノ酸(ロイシン)がアラニンに変異されたヘイケボタルルシフェラーゼ(以下344Aルシフェラーゼという)を取得し、この変異ホタルルシフェラーゼにおいても同様に発光持続性が向上していることを確認している。しかし、その一方で、この変異ホタルルシフェラーゼの安定性は、変異を導入する前と比較して非常に低くなっている。   One of the more preferable approaches that have been attempted in addition to devising the reagent composition is the search for mutant luciferases having favorable properties. In that attempt, North American firefly luciferase in which the amino acid at position 342 was mutated to alanine was obtained, and it has been reported that the emission persistence of this firefly luciferase is improved (for example, non-patent literature) 1). Further, the applicant obtains a mutant of Heikebotaruluciferase corresponding to the mutant of the amino acid at position 342, that is, Heikebotaruluciferase in which the amino acid at position 344 (leucine) is mutated to alanine (hereinafter referred to as 344A luciferase). It has been confirmed that the luminescence persistence is also improved in the mutant firefly luciferase. However, on the other hand, the stability of this mutant firefly luciferase is much lower than before the mutation was introduced.

別途、出願人は、ヘイケボタルルシフェラーゼの287位のアミノ酸がアラニンに変異された変異や、326位のアミノ酸がセリンに変異された変異を含む安定性向上変異ホタルルシフェラーゼを見出している。そして、この知見をもとに、344Aルシフェラーゼにおいて287位のアミノ酸がアラニンに変異され、326位のアミノ酸がセリンに変異され、かつ467位のアミノ酸がイソロイシンに変異された安定性向上変異ヘイケボタルルシフェラーゼ(BLU‐Y‐A3T)を新たに取得し、この変異ルシフェラーゼが発光持続性と安定性を兼ね備えた優れた性質を有することを確認している。
しかしながら、発光持続性および安定性という産業上有用な性質が向上したBLU‐Y‐A3Tにおいても、その発光量が変異導入前と比較して非常に低くなっているという課題が存在する。すなわち、変異ホタルルシフェラーゼ(BLU‐Y‐A3T)を、高感度測定等へと好適に応用するためには、発光量が低いという課題を解決することが望まれている。
Separately, the applicant has found a firefly luciferase with improved stability, including a mutation in which the amino acid at position 287 of Heike firefly luciferase is mutated to alanine and a mutation in which the amino acid at position 326 is mutated to serine. Based on this finding, in the 344A luciferase, the amino acid at position 287 was mutated to alanine, the amino acid at position 326 was mutated to serine, and the amino acid at position 467 was mutated to isoleucine. BLU-Y-A3T) has been newly obtained, and it has been confirmed that this mutant luciferase has excellent properties having both luminescence persistence and stability.
However, even with BLU-Y-A3T, which has improved industrially useful properties such as luminescence persistence and stability, there is a problem that the amount of luminescence is very low compared to that before mutation introduction. That is, in order to suitably apply the mutant firefly luciferase (BLU-Y-A3T) to high-sensitivity measurement and the like, it is desired to solve the problem of low light emission.

このように、好ましい性質を有する変異ルシフェラーゼの探索においては、ある1つの性質を向上させる変異を見出しても、その変異が別の性質を逆に悪化させてしまうことが多くみられる。すなわち、個々には有用と思われる変異を複数導入しても、単純にそれらの好ましい性質が相加的あるいは相乗的に付与されるとはいいがたく、このような背景が、例えば、発光持続性と安定性、発光量等、実用上で好ましい複数の性質を兼ね備えた変異ルシフェラーゼの取得を一層困難にしている。   Thus, in the search for mutant luciferases having favorable properties, even when a mutation that improves one property is found, the mutation often worsens another property. That is, even if a plurality of mutations that are considered to be useful individually are introduced, it is not simply said that these preferable properties are imparted additively or synergistically. The acquisition of mutant luciferase having a plurality of practically preferable properties such as properties, stability, and luminescence amount is made more difficult.

Biochemistry 2003年、42巻、p10429−10436Biochemistry 2003, 42, p10429-10436

本発明は、ホタルルシフェラーゼ遺伝子配列中の特定の塩基に変異を導入することにより、発光持続性、安定性および発光量という全ての観点において好ましい性質を有するホタルルシフェラーゼを提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a firefly luciferase having preferable properties in all aspects of luminescence persistence, stability and luminescence amount by introducing a mutation into a specific base in the firefly luciferase gene sequence.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ヘイケボタルルシフェラーゼ(BLU‐Y‐A3T)に対し、75位のアミノ酸をアラニンに置換する変異(以下、75A変異という)を組み合わせた変異ホタルルシフェラーゼ(BLU‐Y‐A3T−1)が、発光持続性、安定性、発光量という全ての観点において好ましい性質を併せ持つことを見出した。さらに、BLU‐Y‐A3T−1に対し、293位のアミノ酸をメチオニンに置換する変異(以下、293Mという)、または351位のアミノ酸をバリンに置換する変異(以下、351Vという)、または172位のアミノ酸をグルタミン酸に置換する変異(以下、172Eという)および259位のアミノ酸をイソロイシンに置換する変異(以下、259Iという)、または359位のアミノ酸をバリンに置換する変異(以下359Vという)および490位のアミノ酸をグルタミンに置換する変異(以下490Qという)、から選択される変異を組み合わせた変異ホタルルシフェラーゼ(順に、BLU‐Y‐A3T−2、BLU‐Y‐A3T−3、BLU‐Y‐A3T−4、BLU‐Y‐A3T−5)では、BLU‐Y‐A3T−1よりさらに発光量の向上がみられることを確認し、本発明を完成した。すなわち本発明は、以下に関する。
(1)ホタルルシフェラーゼにおいて、ヘイケボタルルシフェラーゼの344位に相当するアミノ酸がアラニンに変異され、287位に相当するアミノ酸がアラニンに変異され、326位に相当するアミノ酸がセリンに変異され、467位に相当するアミノ酸がイソロイシンに変異され、かつ75位に相当するアミノ酸がアラニンに変異されているホタルルシフェラーゼ。
(2)ヘイケボタルルシフェラーゼの293位に相当するアミノ酸がメチオニンに変異されている上記(1)記載のホタルルシフェラーゼ。
(3)ヘイケボタルルシフェラーゼの351位に相当するアミノ酸がバリンに変異されている上記(1)記載のホタルルシフェラーゼ。
(4)ヘイケボタルルシフェラーゼの172位に相当するアミノ酸がグルタミン酸に変異され、かつ259位に相当するアミノ酸がイソロイシンに変異されている上記(1)記載のホタルルシフェラーゼ。
(5)ヘイケボタルルシフェラーゼの359位に相当するアミノ酸がバリンに変異され、かつ490位に相当するアミノ酸がグルタミンに変異されている上記(1)記載のホタルルシフェラーゼ。
(6)上記(1)〜(5)記載のホタルルシフェラーゼをコードするホタルルシフェラーゼ遺伝子。
(7)上記(6)記載のホタルルシフェラーゼ遺伝子をベクターDNAに挿入したことを特徴とする組換え体DNA。
(8)上記(6)記載のホタルルシフェラーゼ遺伝子または上記(7)記載の組換え体DNAを含み、ホタルルシフェラーゼ生産能を有する微生物を培養し、該培養物よりホタルルシフェラーゼを採取することを特徴とする、ホタルルシフェラーゼの製造法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor combined a mutation that replaces the amino acid at position 75 with alanine (hereinafter referred to as 75A mutation) to Heikebotaruluciferase (BLU-Y-A3T). It was found that the mutant firefly luciferase (BLU-Y-A3T-1) has desirable properties in all aspects of luminescence persistence, stability, and luminescence amount. Furthermore, for BLU-Y-A3T-1, a mutation that replaces the amino acid at position 293 with methionine (hereinafter referred to as 293M), a mutation that replaces the amino acid at position 351 with valine (hereinafter referred to as 351V), or position 172 Mutation for substituting the amino acid at 359 with glutamic acid (hereinafter referred to as 172E) and amino acid at position 259 with isoleucine (hereinafter referred to as 259I), or mutation for replacing amino acid at position 359 with valine (hereinafter referred to as 359V) and 490 Mutant firefly luciferase (in order BLU-Y-A3T-2, BLU-Y-A3T-3, BLU-Y-A3T), which is a combination of mutations that replace the amino acid at the position with glutamine (hereinafter referred to as 490Q) -4, BLU-Y-A3T-5), BLU-Y-A3T-1 Further confirmed that the improvement of the light emission amount can be seen, the present invention has been completed. That is, the present invention relates to the following.
(1) In firefly luciferase, the amino acid corresponding to position 344 of Heike firefly luciferase is mutated to alanine, the amino acid corresponding to position 287 is mutated to alanine, the amino acid corresponding to position 326 is mutated to serine, and corresponds to position 467 A firefly luciferase in which the amino acid to be mutated to isoleucine and the amino acid corresponding to position 75 is mutated to alanine.
(2) The firefly luciferase according to (1) above, wherein the amino acid corresponding to position 293 of Heike firefly luciferase is mutated to methionine.
(3) The firefly luciferase according to (1) above, wherein an amino acid corresponding to position 351 of Heike firefly luciferase is mutated to valine.
(4) The firefly luciferase according to (1) above, wherein an amino acid corresponding to position 172 of Heike firefly luciferase is mutated to glutamic acid and an amino acid corresponding to position 259 is mutated to isoleucine.
(5) The firefly luciferase according to (1) above, wherein an amino acid corresponding to position 359 of Heike firefly luciferase is mutated to valine and an amino acid corresponding to position 490 is mutated to glutamine.
(6) A firefly luciferase gene encoding the firefly luciferase according to (1) to (5) above.
(7) A recombinant DNA obtained by inserting the firefly luciferase gene described in (6) above into a vector DNA.
(8) A microorganism comprising the firefly luciferase gene described in (6) above or the recombinant DNA described in (7) above, cultivating a microorganism capable of producing firefly luciferase, and collecting firefly luciferase from the culture A method for producing firefly luciferase.

各種ホタルルシフェラーゼにおける、発光量の相対的比較を示すグラフである。It is a graph which shows the relative comparison of the light-emission quantity in various firefly luciferases.

以下、本発明について詳細に説明する。
(ホタルルシフェラーゼ遺伝子およびその組換え体DNA)
本発明のホタルルシフェラーゼ遺伝子およびその組換え体DNAとしては、任意のホタル由来のものを用いることができる。例えば、ヘイケボタル、ゲンジボタル、北米産ホタル等由来のホタルルシフェラーゼを用いることができる。あるいは、各種のホタル由来のルシフェラーゼ遺伝子をもとに作製されたキメラ遺伝子を用いてもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(Firefly luciferase gene and its recombinant DNA)
As the firefly luciferase gene and its recombinant DNA of the present invention, those derived from any firefly can be used. For example, firefly luciferase derived from Heike firefly, Genji firefly, North American firefly, etc. can be used. Alternatively, chimeric genes prepared based on various firefly-derived luciferase genes may be used.

さらに、本発明のホタルルシフェラーゼ遺伝子には、本発明の変異以外の変異を含んでもよい。前記変異は、何らかの特定の効果を意図して人為的に導入されたものでもよく、ランダムに、あるいは非人為的に導入されたものでもよい。特定の効果を意図して導入された変異としては、例えば、ホタルルシフェラーゼ遺伝子の発現量を増強するための配列の付加や改変、ホタルルシフェラーゼタンパクの精製効率を向上させるための改変等の他、ホタルルシフェラーゼに実用上好ましい特性を付与する各種の変異も含まれ得る。そのような公知の変異の例としては、特開2000−197484号公報に記載されるような発光持続性を高める変異、特許第2666561号公報または特表2003−512071号公報に記載されるような発光波長を変化させる変異、特開平11−239493号公報に記載されるような界面活性剤耐性を高める変異、国際公開第99/02697号パンフレット、特表平10−512750号公報または特表2001−518799号公報に記載されるような基質親和性を高める変異、もしくは、特許第3048466号公報、特開2000−197487号公報、特表平9−510610号公報および特表2003−518912号公報に記載されるような、安定性を高める変異等が挙げられる。   Furthermore, the firefly luciferase gene of the present invention may contain a mutation other than the mutation of the present invention. The mutation may be artificially introduced with some specific effect, or may be randomly or non-artificially introduced. Mutations introduced with the intention of specific effects include, for example, addition and modification of sequences to enhance the expression level of the firefly luciferase gene, modification to improve the purification efficiency of firefly luciferase protein, Various mutations conferring practically favorable characteristics on luciferase can also be included. Examples of such known mutations include mutations that enhance luminescence persistence as described in JP 2000-197484 A, patents 2666561 or JP 2003-512071 A, and the like. Mutations that change the emission wavelength, mutations that increase the surfactant resistance as described in JP-A-11-239493, WO99 / 02697 pamphlet, JP10-512750A or JP2001-2001 Mutations that increase the substrate affinity as described in Japanese Patent No. 518799, or described in Japanese Patent No. 3048466, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-197487, Japanese Patent Publication No. 9-510610 and Japanese Patent Publication No. 2003-518912 Such as mutations that increase stability.

これらの遺伝子およびその組換え体DNAは、公知の方法に従って調製することができる。例えば、ヘイケボタルルシフェラーゼ遺伝子およびその組換え体DNAは、特公平7−112434号公報に記載の方法により調製することが可能であり、ゲンジボタルルシフェラーゼ遺伝子およびその組換え体DNAは、特開平1−51086号公報に記載の方法により調製することが可能であり、また更に、北米産ホタルルシフェラーゼ遺伝子およびその組換え体DNAは、プロメガ社より購入することが可能である。   These genes and their recombinant DNA can be prepared according to known methods. For example, the Heike firefly luciferase gene and its recombinant DNA can be prepared by the method described in Japanese Patent Publication No. 7-112434, and the Genji firefly luciferase gene and its recombinant DNA are disclosed in JP-A-1-51086. It can be prepared by the method described in the publication, and further, the North American firefly luciferase gene and its recombinant DNA can be purchased from Promega.

(本発明における遺伝子変異および相当するアミノ酸配列変異)
本発明のホタルルシフェラーゼ遺伝子は、上述の任意のホタルルシフェラーゼ遺伝子に特定の変異を導入することを特徴とする。本発明の変異遺伝子のひとつは、具体的には、ヘイケボタルまたはゲンジボタルの場合、ルシフェラーゼの344位のアミノ酸(野生型の場合は、ロイシンである)がアラニンに変異された344A変異、287位のアミノ酸(野生型の場合は、バリンである)がアラニンに変異された287A変異、326位のアミノ酸(野生型の場合は、グリシンである)がセリンに変異された326S変異、467位のアミノ酸(野生型の場合は、フェニルアラニンである)がイソロイシンに変異された467I変異、さらに75位のアミノ酸(野生型の場合は、バリンである)がアラニンに変異された75A変異を有する変異ホタルルシフェラーゼをコードする変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子である。
さらに、前記の5重変異に加えて293位のアミノ酸(野生型の場合は、ロイシンである)がメチオニンに変異された293M変異アミノ酸配列をコードする変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子、もしくは、351位のアミノ酸(野生型の場合は、イソロイシンである)がバリンに変異された351V変異アミノ酸配列をコードする変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子、もしくは、172位のアミノ酸(野生型の場合は、リジンである)がグルタミン酸に変異された172E変異および259位のアミノ酸(野生型の場合は、スレオニンである)がイソロイシンに変異された259I変異を含む変異アミノ酸配列をコードする変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子、もしくは、359位のアミノ酸(野生型の場合は、アスパラギン酸である)がバリンに変異された359V変異および490位のアミノ酸(野生型の場合は、グルタミン酸である)がグルタミンに変異された490Q変異を含む変異アミノ酸配列をコードする変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子である。
(Gene variation and corresponding amino acid sequence variation in the present invention)
The firefly luciferase gene of the present invention is characterized by introducing a specific mutation into any of the above firefly luciferase genes. Specifically, one of the mutant genes of the present invention is the 344A mutation in which the amino acid at position 344 of luciferase (in the case of wild type, leucine) is mutated to alanine in the case of Heike firefly or Genji firefly, and the amino acid at position 287 The 287A mutation in which valine was mutated to alanine (in the case of the wild type), the 326S mutation in which amino acid at position 326 (which is glycine in the case of the wild type) was mutated to serine, the amino acid at position 467 (wild In the case of the type, it encodes a mutant firefly luciferase having a 467I mutation mutated to isoleucine and an amino acid at position 75 (valine in the case of the wild type) having a 75A mutation mutated to alanine. It is a mutant firefly luciferase gene.
Furthermore, in addition to the above-mentioned 5-fold mutation, a mutant firefly luciferase gene encoding a 293M mutant amino acid sequence in which the amino acid at position 293 (in the wild type, leucine) is mutated to methionine, or the amino acid at position 351 ( Mutated firefly luciferase gene encoding 351V mutant amino acid sequence mutated to valine in the case of wild type or amino acid at position 172 (lysine in the case of wild type) is mutated to glutamic acid Or a mutant firefly luciferase gene encoding a mutant amino acid sequence comprising a 259I mutation in which the amino acid at position 259 and the amino acid at position 259 (or threonine in the wild type) is mutated to isoleucine, or the amino acid at position 359 (wild type If aspartic acid is valine) Mutated 359V mutation and 490 of amino acids (in the case of wild-type, glutamic acid) is a mutant firefly luciferase gene encoding the variant amino acid sequence comprising a 490Q mutations mutated to glutamine.

ヘイケボタルルシフェラーゼまたはゲンジボタルルシフェラーゼのアミノ酸配列中に75A変異、351V変異、172E変異かつ259I変異、359V変異かつ490Q変異のうち、1箇所以上のアミノ酸変異を有することにより、ホタルルシフェラーゼの発光量が顕著に向上する。また、本発明のホタルルシフェラーゼのアミノ酸配列は、ホタルルシフェラーゼのアミノ酸配列において、発光量を低下させる別の変異、例えば344A変異と組み合わせた場合、低下した発光量を効果的に回復することができる。また、別の変異、例えば287A変異、326S変異および467I変異と組み合わせて導入することによっても、すぐれた発光量向上効果を奏する。   The amount of luminescence of firefly luciferase is significantly improved by having one or more amino acid mutations among 75A mutation, 351V mutation, 172E mutation, 259I mutation, 359V mutation and 490Q mutation in the amino acid sequence of Heike firefly luciferase or Genji firefly luciferase To do. In addition, when the amino acid sequence of the firefly luciferase of the present invention is combined with another mutation that reduces the amount of luminescence, such as the 344A mutation, in the amino acid sequence of firefly luciferase, the reduced amount of luminescence can be effectively recovered. In addition, when it is introduced in combination with another mutation, for example, the 287A mutation, the 326S mutation, and the 467I mutation, an excellent light emission amount improving effect can be obtained.

ヘイケボタルルシフェラーゼまたはゲンジボタルルシフェラーゼのアミノ酸配列中に75A変異、293M変異、351V変異、172E変異および259I変異、あるいは359V変異および490Q変異を有することにより、ホタルルシフェラーゼの発光量が顕著に向上する。本発明のホタルルシフェラーゼのアミノ酸配列は、ホタルルシフェラーゼのアミノ酸配列において、少なくとも上記のうち1箇所の上記の置換を有するものが好ましく、より好ましくは、2箇所以上、さらに好ましくは3箇所以上の置換を有するものが好ましい。これら複数の変異を導入することにより、ホタルルシフェラーゼの発光量を段階的に高めることができる。具体的には、75A変異に加えて、293M変異、351V変異、172E変異および259I変異、あるいは359V変異および490Q変異の1以上を組み合わせることにより、ホタルルシフェラーゼの発光量の向上度合がより高まる。   By having 75A mutation, 293M mutation, 351V mutation, 172E mutation and 259I mutation, or 359V mutation and 490Q mutation in the amino acid sequence of Heike firefly luciferase or Genji firefly luciferase, the amount of luminescence of firefly luciferase is remarkably improved. The amino acid sequence of the firefly luciferase of the present invention preferably has at least one of the above substitutions in the amino acid sequence of firefly luciferase, more preferably two or more, and even more preferably three or more substitutions. What has is preferable. By introducing these multiple mutations, the amount of firefly luciferase emission can be increased stepwise. Specifically, in addition to the 75A mutation, combining one or more of the 293M mutation, the 351V mutation, the 172E mutation, the 259I mutation, or the 359V mutation and the 490Q mutation further increases the degree of improvement in the light emission amount of firefly luciferase.

そして、これらの変異は、導入することによってホタルルシフェラーゼの発光量を低下させる別の変異、例えば、344A変異等と組み合わせた場合、低下した発光量を効果的に回復することができる。特に、344A変異を有するホタルルシフェラーゼに、75A変異を組み合わせて導入することや、さらに293M変異、351V変異、172E変異および259I変異、あるいは359V変異および490Q変異の1以上を組み合わせて導入することは、ホタルルシフェラーゼの低下した発光量を回復させる。すなわち、本発明の変異は、変異導入前と比較してホタルルシフェラーゼの発光量を向上させ、また、別の変異、例えば287A変異、326S変異および467I変異と組み合わせて導入することによってもすぐれた発光量向上効果を奏する。   And when these mutations are combined with another mutation that reduces the light emission amount of firefly luciferase, for example, the 344A mutation when introduced, the reduced light emission amount can be effectively recovered. In particular, introducing a combination of 75A mutations into a firefly luciferase having a 344A mutation, or introducing a combination of one or more of 293M mutation, 351V mutation, 172E mutation and 259I mutation, or 359V mutation and 490Q mutation, Recovers the reduced luminescence of firefly luciferase. That is, the mutation of the present invention improves the amount of light emission of firefly luciferase compared to before the introduction of the mutation, and also exhibits excellent luminescence when introduced in combination with another mutation such as the 287A mutation, the 326S mutation, and the 467I mutation. The amount is improved.

なお、本発明における発光量とは、特に断らない限り、当該ホタルルシフェラーゼを、ATP,2価金属イオンおよび酸素の存在下でホタルルシフェリンと反応させた場合における発光強度を意味する。発光量が大きいほど、当該ホタルルシフェラーゼのホタルルシフェラーゼ活性が強いと判断することができる。当該ホタルルシフェラーゼの発光量は、所望の発光測定装置、例えば、ルミノメーター(ベルトールド社製、LB9507あるいはLB96V)を用いて得られる相対発光強度(RLU)を指標に評価することができる。本発明における発光量向上とは、ホタルルシフェラーゼを所定の条件で作用させた際の発光量が、本発明の変異を導入しないものに対して1.2倍以上の向上を示す場合を言う。本発明における、このような発光量の向上度合は、ホタルルシフェラーゼの発光量を向上させるために変異を導入する試みにおいて顕著なものであり、容易に達成することが困難であって、ホタルルシフェラーゼの実用上、有用な改善である。   The light emission amount in the present invention means the light emission intensity when the firefly luciferase is reacted with firefly luciferin in the presence of ATP, divalent metal ions and oxygen unless otherwise specified. It can be determined that the greater the amount of luminescence, the stronger the firefly luciferase activity of the firefly luciferase. The amount of luminescence of the firefly luciferase can be evaluated using a relative luminescence intensity (RLU) obtained by using a desired luminescence measuring device, for example, a luminometer (LB9507 or LB96V, manufactured by Bertoled). The improvement in the amount of luminescence in the present invention refers to the case where the amount of luminescence when firefly luciferase is allowed to act on a predetermined condition shows an improvement of 1.2 times or more compared to that in which the mutation of the present invention is not introduced. Such a degree of improvement in the amount of luminescence in the present invention is remarkable in an attempt to introduce a mutation in order to improve the amount of luminescence of firefly luciferase, and is difficult to achieve easily. This is a useful improvement in practice.

(ホタルルシフェラーゼの遺伝子配列およびアミノ酸配列における番号)
本発明における、ホタルルシフェラーゼの遺伝子配列およびアミノ酸配列における変異の位置を示す番号は、野生型ヘイケボタルルシフェラーゼまたはゲンジボタルルシフェラーゼにおける番号を基準とする。すなわち、野生型ヘイケボタルルシフェラーゼ以外のルシフェラーゼに本発明を適用する場合には、その遺伝子配列およびアミノ酸配列における変異位置は、野生型ヘイケボタルルシフェラーゼまたはゲンジボタルルシフェラーゼにおいて相当する位置に置き換えた場合に各種ホタルルシフェラーゼで該当する位置である。具体的な例として、ヘイケボタルルシフェラーゼまたはゲンジボタルルシフェラーゼの75位、293位、351位、172位、259位、359位、および490位に相当する位置のアミノ酸の位置は、北米産ホタルルシフェラーゼにおいては、73位、291位、349位、170位、、257位、357位、および488位である。
(Number in the gene sequence and amino acid sequence of firefly luciferase)
In the present invention, the numbers indicating the positions of mutations in the gene sequence and amino acid sequence of firefly luciferase are based on the numbers in wild-type Heike firefly luciferase or Genji firefly luciferase. That is, when the present invention is applied to a luciferase other than wild-type Heike firefly luciferase, the mutation position in the gene sequence and amino acid sequence is changed with various firefly luciferases when the corresponding positions in wild-type Heike firefly luciferase or Genji firefly luciferase are replaced. The corresponding position. As specific examples, amino acid positions corresponding to positions 75, 293, 351, 172, 259, 359, and 490 of Heike firefly luciferase or Genji firefly luciferase are as follows: They are 73rd, 291st, 349th, 170th, 257th, 357th, and 488th.

これらの対応関係は、例えば、既成のアミノ酸の相同性解析用ソフト、例えば、GENETYX−Mac(Software Development社製)等を用いて、各種ルシフェラーゼのアミノ酸配列とヘイケボタルルシフェラーゼのアミノ酸配列とを比較することにより、容易に知ることができる。実際に、ヘイケボタルルシフェラーゼ、ゲンジボタルルシフェラーゼ、北米産ホタルルシフェラーゼにはアミノ酸配列上の共通性や、それに基づく構造上の共通点が見出されており、相当するそれぞれの位置に同様の変異を導入することが、ホタルルシフェラーゼの性質に対し同様の効果を奏する例も知られている。したがって、ヘイケボタルルシフェラーゼにおいて示された本発明の変異の知見を利用して、ゲンジボタルルシフェラーゼ、あるいは北米産ホタルルシフェラーゼにおいて同様の効果を得るための方策として、相当する位置に同様の変異を導入する試みを容易に行うことができる。   These correspondences can be determined, for example, by comparing the amino acid sequences of various luciferases with the amino acid sequences of Heikebotaru luciferase using, for example, software for analyzing homology of existing amino acids such as GENETYX-Mac (manufactured by Software Development). It can be easily known. In fact, common commonities in amino acid sequences and structural commonities have been found in Heike firefly luciferase, Genji firefly luciferase, and North American firefly luciferase, and similar mutations must be introduced at the corresponding positions. However, there are also known examples that have the same effect on the properties of firefly luciferase. Therefore, using the knowledge of the mutation of the present invention shown in Heike firefly luciferase, as a measure to obtain the same effect in Geni firefly luciferase or North American firefly luciferase, an attempt to introduce a similar mutation at the corresponding position It can be done easily.

(変異の導入)
上記の変異型ホタルルシフェラーゼ遺伝子は、公知の任意の方法でホタルルシフェラーゼ遺伝子を改変することにより、適宜得ることができる。遺伝子改変方法としては、部位特異的に変異を導入する方法、ランダムに変異を導入する方法、変異原となる薬剤を作用させる方法、紫外線照射法、蛋白質工学的手法等を広く用いることができる。
(Introduction of mutation)
The above mutant firefly luciferase gene can be appropriately obtained by modifying the firefly luciferase gene by any known method. As a gene modification method, a method of introducing a mutation in a site-specific manner, a method of introducing a mutation at random, a method of causing a drug to act as a mutagen, an ultraviolet irradiation method, a protein engineering method, and the like can be widely used.

上記変異処理に用いられる変異原となる薬剤としては、例えば、ヒドロキシルアミン、N−メチル−N’−ニトロソグアニジン(NTG)、亜硝酸、亜硫酸、ヒドラジン、蟻酸、5−ブロモウラシル等を挙げることができる。薬剤処理は、用いる薬剤の種類等に応じ好適な条件を採用することが可能であり、所望の変異をホタルルシフェラーゼ遺伝子に惹起することができる限り、特に限定されない。例えば、0.5〜12Mの上記薬剤濃度で、20〜80℃、10分以上、具体的には10〜180分間処理することにより、所望の変異を惹起可能である。   Examples of the mutagen used in the above-described mutagenesis include hydroxylamine, N-methyl-N′-nitrosoguanidine (NTG), nitrous acid, sulfurous acid, hydrazine, formic acid, 5-bromouracil and the like. it can. The drug treatment is not particularly limited as long as it is possible to adopt suitable conditions depending on the type of drug used and the like, and a desired mutation can be induced in the firefly luciferase gene. For example, a desired mutation can be induced by treatment at 20 to 80 ° C. for 10 minutes or more, specifically 10 to 180 minutes at the above drug concentration of 0.5 to 12M.

紫外線照射は、例えば、現代化学、pp24〜30、1989年6月号に記載される方法等、公知の方法を用いて行うことができる。   Ultraviolet irradiation can be performed using a known method such as a method described in Hyundai Kagaku, pp 24-30, June 1989.

蛋白質工学的手法を駆使する方法としては、一般的に、サイト−スペシフィックミュータジェネシス(Site−specific Mutagenesis)として知られる手法を用いることができる。例えば、Kramer法(Kramer,W.et al.,Nucleic Acids Res,vol.12,pp.9441−9456(1984):Kramer,W.et al.,Methods Enzymol,vol.154,pp.350−367(1987):Bauer,C.E.et al.,Gene,vol.37,pp.73−81(1985)),Eckstein法(Taylor,J.W.et al.,Nucleic Acids Res,vol.13,p.8749−8764(1985):Taylor,J.W.et al.,Nucleic Acids Res,vol.13.pp.8765−8785(1985):Nakamaye,K.L.et al.,Nucleic Acids Res,vol.14,pp.9679−9698(1986)),Kunkel法(Kunkel,T.A.,Proc.Natl.Acids Sci.U.S.A.,vol.82,pp.488−492(1985):Kunkel,T.A.et al.,Methods Enzymol,vol.154,pp.367−382(1987)等が挙げられる。   As a method of making full use of a protein engineering technique, a technique generally known as Site-specific Mutagenesis can be used. For example, Kramer method (Kramer, W. et al., Nucleic Acids Res, vol. 12, pp. 9441-9456 (1984): Kramer, W. et al., Methods Enzymol, vol. 154, pp. 350-367. (1987): Bauer, CE et al., Gene, vol. 37, pp. 73-81 (1985)), Eckstein method (Taylor, JW et al., Nucleic Acids Res, vol. 13). 87, 8764 (1985): Taylor, JW et al., Nucleic Acids Res, vol.13, pp. 8765-8785 (1985): Nakamaye, KL et al., Nucleic Aci. ds Res, vol. 14, pp. 9679-9698 (1986)), Kunkel method (Kunkel, TA, Proc. Natl. Acids Sci. USA, vol. 82, pp. 488-492). (1985): Kunkel, TA et al., Methods Enzymol, vol.154, pp.367-382 (1987).

また、一般的にポリメラーゼ チェイン リアクション(Polymerase Chain Reaction)として知られる手法を用いることもできる〔Technique,1,p.11(1989)〕。   In addition, a technique generally known as Polymerase Chain Reaction can be used [Technique, 1, p. 11 (1989)].

上記遺伝子改変法の他に、有機合成法または酵素合成法により、直接所望の改変ホタルルシフェラーゼ遺伝子を合成し得ることも、もちろん可能である。上記方法により得られる所望のホタルルシフェラーゼ遺伝子における塩基配列の決定・確認は、例えば、マキサム−ギルバートの化学修飾法〔Maxam−Gilbert,Meth.Enzym.,vol.65,pp.499−560(1980)〕やM13ファージを用いるジデオキシヌクレオチド鎖終結法〔Messing et al.,Gene,vol.19,pp.269−276(1982)〕等により行い得る。   It is of course possible to directly synthesize a desired modified firefly luciferase gene by an organic synthesis method or an enzyme synthesis method in addition to the above gene modification method. The determination and confirmation of the base sequence in the desired firefly luciferase gene obtained by the above method can be carried out, for example, by the chemical modification method of Maxam-Gilbert [Maxam-Gilbert, Meth. Enzym. , Vol. 65, pp. 499-560 (1980)] or dideoxynucleotide chain termination method using M13 phage [Messing et al. Gene, vol. 19, pp. 269-276 (1982)].

(ベクターの作製および形質転換体の作製)
上記のように得られた変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子を、常法により、バクテリオファージ、コスミド、または原核細胞若しくは真核細胞の形質転換に用いられるプラスミド等のベクターに組み込み、宿主に対して常法によりそのベクターを用いて、形質転換または形質導入を行わせることができる。
宿主には任意のものを用いることができるが、例えば微生物が好ましい。具体的には、エッシェリヒア属等に属する微生物が利用可能である。エッシェリヒア属に属する微生物の例としては、大腸菌K−12、JM109、DH5α、HB101、BL21等が挙げられる。
(Preparation of vector and preparation of transformant)
The mutant firefly luciferase gene obtained as described above is incorporated into a vector such as a bacteriophage, a cosmid, or a plasmid used for transformation of prokaryotic cells or eukaryotic cells according to a conventional method, Vectors can be used for transformation or transduction.
Although any host can be used, for example, a microorganism is preferable. Specifically, microorganisms belonging to the genus Escherichia can be used. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli K-12, JM109, DH5α, HB101, BL21 and the like.

そして、得られた形質転換体もしくは形質導入された宿主から、所望の変異を有するホタルルシフェラーゼの生産能を有する菌株をスクリーニングすることにより、変異型ホタルルシフェラーゼ生産能を有する菌株を得ることができる。このようにして得られた菌株から純化された新規な組換え体DNAを得るには、例えば、Guerryの方法〔J.Bacteriology,116,p.1604(1973)〕、Clewellの方法〔J.Bacteriology,110,p.667(1972)〕等を用いることができる。   A strain having the ability to produce mutant firefly luciferase can be obtained by screening a strain having the ability to produce firefly luciferase having a desired mutation from the obtained transformant or the transduced host. In order to obtain a purified novel recombinant DNA from the strain thus obtained, Guerry's method [J. Bacteriology, 116, p. 1604 (1973)], Clewell's method [J. Bacteriology, 110, p. 667 (1972)] and the like can be used.

得られた組換え体DNAから、変異型ホタルルシフェラーゼ遺伝子を含有するDNAを得るには、公知の方法、例えば、該プラスミドDNAに対し、各種の制限酵素を、反応温度30〜40℃で1〜24時間作用させて、反応終了液をアガロースゲル電気泳動法に供する等の方法を用いればよい(Molecular Cloning,150,Cold Spring Harbor Laboratory(1982)参照)。   In order to obtain DNA containing the mutant firefly luciferase gene from the obtained recombinant DNA, various restriction enzymes can be added to the plasmid DNA at a reaction temperature of 30 to 40 ° C. A method may be used in which the reaction-terminated solution is subjected to agarose gel electrophoresis after acting for 24 hours (see Molecular Cloning, 150, Cold Spring Harbor Laboratory (1982)).

(変異ホタルルシフェラーゼの製造)
上記のようにして得られた、本発明の変異ホタルルシフェラーゼの生産能を有する菌株を用いて変異型ホタルルシフェラーゼを生産するために、変異ホタルルシフェラーゼの生産能を有する菌株を各種公知の方法で培養する。培養は、固体培養法でもよいが、好ましくは液体培養法を採用して培養する。
(Production of mutant firefly luciferase)
In order to produce mutant firefly luciferase using the strain having the ability to produce mutant firefly luciferase of the present invention obtained as described above, the strain having ability to produce mutant firefly luciferase is cultured by various known methods. To do. The culture may be a solid culture method, but is preferably cultured using a liquid culture method.

上記菌株を培養する培地としては、例えば、酵母エキス、トリプトン、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー、あるいは大豆若しくは小麦ふすまの浸出液等の1種以上の窒素源に、塩化ナトリウム、リン酸第1カリウム、リン酸第2カリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化第2鉄、硫酸第2鉄あるいは硫酸マンガン等の無機塩類の1種以上を添加し、さらに必要により糖質原料、ビタミン等を適宜添加したものが用いられる。
培地の初発pHは、pH7〜9に調整するのが適当である。また培養は30〜40℃、好ましくは37℃前後で4〜24時間、好ましくは6〜8時間で、通気攪拌培養、振盪培養、静置培養等により実施するのが好ましい。培養終了後、培養物より、安定性が向上したホタルルシフェラーゼを採取するには、通常の公知の酵素採取手段を用いればよい。
Examples of the medium for culturing the strain include yeast extract, tryptone, peptone, meat extract, corn steep liquor, or one or more nitrogen sources such as soybean or wheat bran leachate, sodium chloride, potassium monophosphate One or more inorganic salts such as dibasic potassium phosphate, magnesium sulfate, magnesium chloride, ferric chloride, ferric sulfate or manganese sulfate were added, and saccharide raw materials, vitamins, etc. were added as necessary Things are used.
The initial pH of the medium is suitably adjusted to pH 7-9. Cultivation is preferably performed at 30 to 40 ° C., preferably around 37 ° C. for 4 to 24 hours, preferably 6 to 8 hours, by aeration and agitation culture, shaking culture, stationary culture, or the like. In order to collect firefly luciferase with improved stability from the culture after completion of the culture, an ordinary known enzyme collecting means may be used.

具体的には、常法により菌体を超音波破砕処理、磨砕処理等に供するか、またはリゾチーム等の溶菌酵素を用いて、発光量が向上したホタルルシフェラーゼを抽出する、またはトルエン等の有機溶媒存在下で振盪もしくは放置して自己消化を行わせ、ホタルルシフェラーゼを菌体外へ排出させることができる。得られた抽出液もしくは自己消化物を濾過、遠心分離等に供して固形成分を除去し、必要によりストレプトマイシン硫酸塩、プロタミン硫酸塩、硫酸マンガン等により核酸を除去したのち、これに硫酸アンモニウム、アルコール、アセトン等を添加して分画し、粗酵素を得る。   Specifically, the cells are subjected to ultrasonic disruption treatment, grinding treatment, etc. by a conventional method, or a firefly luciferase with improved luminescence is extracted using a lytic enzyme such as lysozyme, or organic such as toluene. In the presence of a solvent, it can be shaken or allowed to stand for self-digestion to discharge firefly luciferase out of the cells. The obtained extract or autolysate is subjected to filtration, centrifugation, etc. to remove solid components. If necessary, nucleic acid is removed with streptomycin sulfate, protamine sulfate, manganese sulfate, etc., and then ammonium sulfate, alcohol, Acetone or the like is added for fractionation to obtain a crude enzyme.

上記粗酵素を、例えば、セファデックス、ウルトロゲルもしくはバイオゲル等を用いるゲル濾過法;イオン交換体を用いる吸着溶出法;ポリアクリルアミドゲル等を用いる電気泳動法;ヒドロキシアパタイトを用いる吸着溶出法;蔗糖密度勾配遠心法等の沈降法;アフィニティークロマト法;分子ふるい膜若しくは中空糸膜等を用いる分画法等の公知技術を適宜選択し、任意に組み合わせて実施することにより、さらに精製度を高めた酵素標品とすることができる。   For example, gel filtration using Sephadex, Ultrogel or biogel; adsorption elution using ion exchanger; electrophoresis using polyacrylamide gel; adsorption elution using hydroxyapatite; sucrose density gradient Enzyme standards with a further increased degree of purification by appropriately selecting known techniques such as sedimentation methods such as centrifugation; affinity chromatography; fractionation using molecular sieve membranes or hollow fiber membranes, etc. Product.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

1.プラスミドpET16b−BLU−Yの作製
ビオチン化ルシフェラーゼ構造遺伝子を増幅するための全長用プライマー(配列番号1)を合成した。特許第3466765号記載のプラスミドpHLf248(本プラスミドを包含する大腸菌JM101[pHLf248]は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにFERM BP−5081として寄託されている。)を鋳型とし、上記全長用プライマーおよび市販のM13−M4プライマー(タカラバイオ社製)を用いたPCRにより、DNA断片を増幅した。得られたDNA断片を、NdeIとHindIIIを用いて消化した後、アガロースゲル電気泳動に供し、1.9kbのバンドからDNA断片を精製した。
1. Preparation of plasmid pET16b-BLU-Y A full length primer (SEQ ID NO: 1) for amplifying a biotinylated luciferase structural gene was synthesized. The plasmid pHLf248 described in Japanese Patent No. 3466765 (E. coli JM101 [pHLf248] including this plasmid is deposited as FERM BP-5081 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) Patent Biological Depositary), as a template. The DNA fragment was amplified by PCR using a full length primer and a commercially available M13-M4 primer (manufactured by Takara Bio Inc.). The obtained DNA fragment was digested with NdeI and HindIII and then subjected to agarose gel electrophoresis to purify the DNA fragment from a 1.9 kb band.

次いで、上記DNA断片を、NdeI、HindIII消化したプラスミドベクターpET16b(ノバジェン社製)へと定法により挿入して、プラスミドpET16b−BLU−Yを作製した。
さらに、作製したプラスミドpET16b−BLU−Yを、大腸菌JM109株に導入し、形質転換した。得られた形質転換体よりプラスミドを精製した後に、DNA配列を確認した。このDNA配列中含まれるホタルルシフェラーゼ遺伝子から演繹されるホタルルシフェラーゼ(BLU−Y)のアミノ酸配列は、特許第3466765号記載のものと同一であった。
Next, the above DNA fragment was inserted into NdeI and HindIII digested plasmid vector pET16b (manufactured by Novagen) by a conventional method to prepare plasmid pET16b-BLU-Y.
Further, the prepared plasmid pET16b-BLU-Y was introduced into E. coli strain JM109 and transformed. After purifying the plasmid from the obtained transformant, the DNA sequence was confirmed. The amino acid sequence of firefly luciferase (BLU-Y) deduced from the firefly luciferase gene contained in this DNA sequence was identical to that described in Japanese Patent No. 3466765.

2.変異ホタルルシフェラーゼ遺伝子を含むプラスミドの作製)
ヘイケボタルルシフェラーゼのアミノ酸配列において344番目のアミノ酸残基であるロイシンがアラニンに変異し(344A変異)、287番目のアミノ酸残基であるアラニンがバリンに変異し(287V変異)、326番目のアミノ酸残基であるグリシンがセリンに変異し(G326S変異)、467番目のアミノ酸残基であるフェニルアラニンがイソロイシンに変異した(F467I)ルシフェラーゼをコードする遺伝子を含むプラスミド(pHLfA3T)を、以下のように作製した。
2. Preparation of plasmid containing mutant firefly luciferase gene)
In the amino acid sequence of Heike firefly luciferase, leucine, which is the 344th amino acid residue, is mutated to alanine (mutation 344A), alanine, which is the 287th amino acid residue, is mutated to valine (mutation 287V), and the 326th amino acid residue. A plasmid (pHLfA3T) containing a gene encoding luciferase in which glycine was mutated to serine (G326S mutation) and phenylalanine 467th amino acid residue was mutated to isoleucine (F467I) was prepared as follows.

まず、344番目のアミノ酸残基であるロイシンをアラニンに変換するように設計したPCRプライマー(pHLf344A F−344A(配列番号2)、pHLf344A R−344A(配列番号3))を合成した。これらのプライマーを用いて、pET16b−BLU−Yを鋳型とするPCR増幅を行った(反応手順、条件は定法による)。増幅後のPCR反応液をDpnIで消化し、キナーゼ処理によりPCR産物の末端をリン酸化した。次いで、Ligation Convenience Kit(ニッポンジーン社製)を用いて、DpnIおよびキナーゼ処理後のPCR産物反応物をセルフライゲーションさせてpHLf344Aを得た。続いて、287番目のアミノ酸残基であるバリンをアラニンに変換するように設計したPCRプライマー(pHLf287A F−287A(配列番号4)、pHLf287A R−287A(配列番号5))を合成した。これらのプライマーを用いてpHLf344Aを鋳型とするPCR増幅を行い、上記の方法に従ってpHLf344A/287Aを得た。引き続き、326番目のアミノ酸残基であるグリシンをセリンに変換するように設計したプライマー(pHLf326S F−326S(配列番号6)、pHLf326S R−326S(配列番号7))さらに、467番目のアミノ酸であるフェニルアラニンをイソロイシンに変換するように設計したプライマー(pHLf467I F−467I(配列番号8)、pHLf467I R−467I(配列番号9))を用いてそれぞれPCR増幅を行い、上記の方法に従ってpHLf−BLU−Y−A3Tを得た。   First, PCR primers (pHLf344A F-344A (SEQ ID NO: 2), pHLf344A R-344A (SEQ ID NO: 3)) designed to convert leucine, the 344th amino acid residue, into alanine were synthesized. Using these primers, PCR amplification was carried out using pET16b-BLU-Y as a template (reaction procedure and conditions were in accordance with standard methods). The amplified PCR reaction solution was digested with DpnI, and the end of the PCR product was phosphorylated by kinase treatment. Subsequently, the PCR product reaction product after DpnI and kinase treatment was self-ligated using Ligation Convenience Kit (manufactured by Nippon Gene) to obtain pHLf344A. Subsequently, PCR primers (pHLf287A F-287A (SEQ ID NO: 4), pHLf287A R-287A (SEQ ID NO: 5)) designed to convert valine at the 287th amino acid residue into alanine were synthesized. PCR amplification using pHLf344A as a template was performed using these primers, and pHLf344A / 287A was obtained according to the method described above. Subsequently, primers (pHLf326S F-326S (SEQ ID NO: 6), pHLf326S R-326S (SEQ ID NO: 7)) designed to convert glycine, which is the 326th amino acid residue, into serine, and the 467th amino acid. PCR amplification was performed using primers (pHLf467I F-467I (SEQ ID NO: 8), pHLf467I R-467I (SEQ ID NO: 9)) designed to convert phenylalanine to isoleucine, and pHLf-BLU-Y according to the above method. -A3T was obtained.

D.M.Morrisonの方法(Methods in Enzymology,68,p.326−331,1979)に従い、このpHLf−BLU−Y−A3Tを用いて大腸菌JM109株を形質転換し、得られた形質転換体JM109株よりプラスミドを精製して、pHLf−BLU−Y−A3T中の変異ルシフェラーゼをコードするDNA配列を確認した(配列番号10)。このDNA配列より演繹されるアミノ酸配列は、実施例1で得られたpET16b−BLU−Y中に含まれるルシフェラーゼ遺伝子に対応するアミノ酸配列の、344番目のアミノ酸残基であるロイシンがアラニンに変換され、287番目のアミノ酸残基であるバリンがアラニンに置換され、326番目のアミノ酸残基であるグリシンがセリンに置換され、467番目のアミノ酸残基であるフェニルアラニンがイソロイシンに置換されたものであった。
本発明において見出された変異を人為的に組み合わせたルシフェラーゼ、あるいは、本発明において見出された変異を別のアミノ酸に置換したルシフェラーゼをコードする遺伝子を含むプラスミドは、いずれも上記の手順に準じて作製した。
D. M.M. According to Morrison's method (Methods in Enzymology, 68, p. 326-331, 1979), E. coli JM109 strain was transformed with this pHLf-BLU-Y-A3T, and a plasmid was obtained from the resulting transformant JM109 strain. After purification, the DNA sequence encoding the mutant luciferase in pHLf-BLU-Y-A3T was confirmed (SEQ ID NO: 10). In the amino acid sequence deduced from this DNA sequence, leucine, the 344th amino acid residue in the amino acid sequence corresponding to the luciferase gene contained in pET16b-BLU-Y obtained in Example 1, is converted to alanine. The 287th amino acid residue valine was substituted with alanine, the 326th amino acid residue glycine was substituted with serine, and the 467th amino acid residue phenylalanine was substituted with isoleucine. .
All of the plasmids containing a gene encoding a luciferase obtained by artificially combining the mutations found in the present invention, or a luciferase in which the mutation found in the present invention is substituted with another amino acid, follow the above procedure. Made.

3.発光量向上変異ホタルルシフェラーゼの取得)
実施例2記載の組換え体プラスミドpHLf−BLU−Y−A3Tを鋳型とし、変異ルシフェラーゼ遺伝子領域の上流、下流に設計したプライマー(配列番号11および12)を用いてエラープローンPCRを行った。具体的には、これらのプライマーを終濃度0.2μMにて用い、マンガンイオン濃度0.1mM、マグネシウムイオン濃度6.5mM下でEx−Taq(タカラバイオ社製)を使用して、pHLf−BLU−Y−A3T遺伝子領域に対するPCR増幅反応を行うことにより、種々の変異が導入されたホタルルシフェラーゼ遺伝子断片を得た。次いでこれらを、NdeI,HindIIIにて制限酵素処理したのち、アガロースゲル電気泳動により分離し、RECO−CHIP(タカラバイオ社製)を用いて電気泳動後のゲルからDNA断片を回収した。得られたDNA断片を、pHLf−BLU−Y−A3TをNdeIおよびHindIII処理して得られたpHLf−BLU−Y−A3Tベクターに、Ligation Convenience Kit(ニッポンジーン社製)を用いてライゲーションさせた。ライゲーション終了後、上述の方法に準じて、変異が導入された組換え体プラスミドDNAを用いて大腸菌(E.coli)BL21(DE3)(インビトロジェン社製)を形質転換し、変異体ライブラリーを作製した。この形質転換株をLB−amp寒天培地〔1%(w/v) バクトトリプトン、0.5%(w/v) 酵母エキス、10.5%(w/v) NaCl、および50μg/ml アンピシリン、および1.4%(w/v)寒天〕に接種し、37℃で平板培養した。
3. Acquisition of luminescence-enhancing mutant firefly luciferase)
Using the recombinant plasmid pHLf-BLU-Y-A3T described in Example 2 as a template, error-prone PCR was performed using primers (SEQ ID NOs: 11 and 12) designed upstream and downstream of the mutant luciferase gene region. Specifically, using these primers at a final concentration of 0.2 μM and using Ex-Taq (manufactured by Takara Bio Inc.) under a manganese ion concentration of 0.1 mM and a magnesium ion concentration of 6.5 mM, pHLf-BLU A firefly luciferase gene fragment into which various mutations were introduced was obtained by performing a PCR amplification reaction on the -Y-A3T gene region. These were then treated with restriction enzymes with NdeI and HindIII, separated by agarose gel electrophoresis, and DNA fragments were recovered from the gel after electrophoresis using RECO-CHIP (Takara Bio Inc.). The obtained DNA fragment was ligated to pHLf-BLU-Y-A3T vector obtained by treating pHLf-BLU-Y-A3T with NdeI and HindIII using Ligation Convenience Kit (Nippon Gene). After the ligation, according to the method described above, E. coli BL21 (DE3) (manufactured by Invitrogen) is transformed with the recombinant plasmid DNA into which the mutation has been introduced to produce a mutant library. did. This transformed strain was treated with LB-amp agar medium [1% (w / v) bactotryptone, 0.5% (w / v) yeast extract, 10.5% (w / v) NaCl, and 50 μg / ml ampicillin. And 1.4% (w / v) agar] and plated at 37 ° C.

12時間後、出現してきた各々のコロニーをLB−amp液体培地〔1%(w/v) バクトトリプトン、0.5%(w/v) 酵母エキス、10.5%(w/v) NaCl、および50μg/ml アンピシリン〕に接種し、96穴プレートにて37℃で静置培養した。12〜18時間培養した後、溶菌剤(バグバスター、ノバジェン社製)を用いて菌体を溶菌させ、次いで活性測定試薬〔50mM Tricine−NaOH,4mM ATP,2mM Luciferin,10mM MgSO,pH7.8〕に供し、ルミノメーター(ベルトールド社製、LB96V)を用いて各々の菌株に含まれるホタルルシフェラーゼの活性を確認した。上記の測定において、ホタルルシフェラーゼの活性すなわち発光量が変異導入前の親株と比較して1.2倍以上に増大したホタルルシフェラーゼを、発光量向上変異体の候補として選択した。 After 12 hours, each colony that appeared was treated with LB-amp liquid medium [1% (w / v) bactotryptone, 0.5% (w / v) yeast extract, 10.5% (w / v) NaCl. And 50 μg / ml ampicillin] and statically cultured at 37 ° C. in a 96-well plate. After culturing for 12 to 18 hours, the cells are lysed using a lysing agent (Bag Buster, Novagen), and then an activity measurement reagent [50 mM Tricine-NaOH, 4 mM ATP, 2 mM Luciferin, 10 mM MgSO 4 , pH 7.8. The activity of firefly luciferase contained in each strain was confirmed using a luminometer (LB96V, manufactured by Bertoled). In the above measurement, firefly luciferase whose firefly luciferase activity, that is, the amount of luminescence was increased by 1.2 times or more as compared with the parent strain before the introduction of the mutation was selected as a candidate for the luminescence enhancement mutant.

4.変異位置の確認
実施例3で選択した株を、2mlのLB−IPTG−amp培地中で培養した。18〜24時間の培養後、遠心分離にて菌体を回収して50mM リン酸カリウムバッファー,0.2%(w/v) BSA(和光純薬工業社製),pH7.5にて菌体を懸濁し、超音波破砕を行って、粗酵素液を得た。上記粗酵素液を、活性測定試薬〔50mM Tricine−NaOH,4mM ATP,2mM Luciferin,10mM MgSO,pH7.8〕を用いて、ルシフェラーゼ粗酵素の活性を測定した。ルシフェラーゼ活性は、ルミノメーター(ベルトールド社製、LB96V)を用いて1秒間の積算にて得られる発光量にて評価した。活性が親株より大きい候補株を発光量向上変異体とし、CEQ2000 DNA Sequencing System(ベックマンコールター社製)を用いて、安定性向上変異体中のプラスミドがコードするホタルルシフェラーゼ遺伝子の配列を決定した。
4). Confirmation of mutation position The strain selected in Example 3 was cultured in 2 ml of LB-IPTG-amp medium. After culturing for 18 to 24 hours, the cells were collected by centrifugation, and the cells were collected with 50 mM potassium phosphate buffer, 0.2% (w / v) BSA (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), pH 7.5. Was suspended and subjected to ultrasonic crushing to obtain a crude enzyme solution. The activity of the luciferase crude enzyme was measured for the above crude enzyme solution using an activity measurement reagent [50 mM Tricine-NaOH, 4 mM ATP, 2 mM Luciferin, 10 mM MgSO 4 , pH 7.8]. The luciferase activity was evaluated by the amount of luminescence obtained by integration for 1 second using a luminometer (Beltoled, LB96V). A candidate strain having a greater activity than the parent strain was used as a luminescence enhancement mutant, and the sequence of the firefly luciferase gene encoded by the plasmid in the stability enhancement mutant was determined using CEQ2000 DNA Sequencing System (manufactured by Beckman Coulter).

その結果、5種の候補株中の該当する遺伝子配列が、それぞれ、75位のバリンがアラニンに置換されたアミノ酸配列(配列番号13)、または/さらに、293位のロイシンがメチオニンに置換されたアミノ酸配列(配列番号14、15)、351位のイソロイシンがバリンに置換されたアミノ酸配列(配列番号16)、172位のリジンがグルタミン酸に置換され、かつ259位のスレオニンがイソロイシンに置換されたアミノ酸配列(配列番号17)、あるいは359位のアスパラギン酸がバリンに置換され、かつ490位のグルタミン酸がグルタミンに置換されたアミノ酸配列(配列番号18)からなる変異型ホタルルシフェラーゼをコードしていることが確認された。344位のロイシンがアラニンに、287位のバリンがアラニンに、326位のグリシンがセリンに、467位のフェニルアラニンがイソロイシンに、さらに75位のバリンがアラニンに置換されたホタルルシフェラーゼのアミノ酸配列をコードする遺伝子配列を配列番号19に示す。
さらに、得られた変異株における変異点の情報を利用し、先の実施例に記載の方法に準じて、上記変異を複数組み合わせた変異を有する新たな変異株や、変異を別のアミノ酸に置換した変異株を作製し、各種の変異ホタルルシフェラーゼを取得した。
As a result, the corresponding gene sequences in the five candidate strains were each replaced with amino acid sequence (SEQ ID NO: 13) in which valine at position 75 was replaced with alanine, or / and leucine at position 293 was replaced with methionine. Amino acid sequence (SEQ ID NOs: 14 and 15), amino acid sequence (SEQ ID NO: 16) in which isoleucine at position 351 is replaced with valine, amino acid in which lysine at position 172 is replaced with glutamic acid, and threonine at position 259 is replaced with isoleucine It encodes a mutant firefly luciferase consisting of the sequence (SEQ ID NO: 17) or an amino acid sequence (SEQ ID NO: 18) in which the aspartic acid at position 359 is replaced with valine and the glutamic acid at position 490 is replaced with glutamine. confirmed. Codes the amino acid sequence of firefly luciferase in which leucine at position 344 is alanine, valine at position 287 is alanine, glycine at position 326 is serine, phenylalanine at position 467 is replaced with isoleucine, and valine at position 75 is replaced with alanine The gene sequence is shown in SEQ ID NO: 19.
Furthermore, using the information on the mutation point in the obtained mutant strain, in accordance with the method described in the previous example, a new mutant strain having a mutation combining a plurality of the above mutations, or replacing the mutation with another amino acid Mutant strains were prepared and various mutant firefly luciferases were obtained.

5.変異ホタルルシフェラーゼの発光量評価
実施例4記載の方法に準じ、得られた各種のアミノ酸配列を有する変異ホタルルシフェラーゼのルシフェラーゼ活性測定を行って、発光量を評価した。その結果を図1に示す。
5. Evaluation of luminescence amount of mutant firefly luciferase According to the method described in Example 4, the luciferase activity of mutant firefly luciferases having various amino acid sequences obtained was measured to evaluate the luminescence amount. The result is shown in FIG.

本発明の変異を含まないもの(BLU−Y A3T)では粗酵素の発光量が85,0670RLUであったのに対し、75A変異を有するもの(BLU−Y−A3T−1、図中B−A3T−1と記載)では1,101,574RLUと、顕著に(1.3倍)向上していた。これにより、75A変異がホタルルシフェラーゼの発光量向上にとって効果が大きいことがわかった。また、75A変異および293M変異を有するもの(BLU−Y−A3T−2、図中B−A3T−2と記載)では1,334,766RLU、75A変異および351V変異を有するもの(BLU−Y−A3T−3、図中B−A3T−3と記載)では1,581,320RLU、75A変異、172E変異および259I変異を有するもの(BLU−Y−A3T−4、図中B−A3T−4と記載)では2,135,263RLU、さらに75A変異、359V変異および490N変異を有するもの(BLU−Y−A3T−5、図中B−A3T−5と記載)では1,327,261RLUと、本発明の変異を含まないものと比較して顕著に(1.5〜2.5倍)発光量が向上していた。これにより、本発明の変異はホタルルシフェラーゼの発光量向上にとって効果が大きいことがわかった。   In the product not containing the mutation of the present invention (BLU-Y A3T), the amount of luminescence of the crude enzyme was 85,0670 RLU, while that having the 75A mutation (BLU-Y-A3T-1, B-A3T in the figure) -1), which is a significant improvement (1.3 times) to 1,101,574 RLU. Thus, it was found that the 75A mutation is highly effective for improving the amount of light emission of firefly luciferase. Those having 75A mutation and 293M mutation (BLU-Y-A3T-2, described as B-A3T-2 in the figure) have 1,334,766RLU, 75A mutation and 351V mutation (BLU-Y-A3T). -3, described as B-A3T-3 in the figure) having 1,581,320 RLU, 75A mutation, 172E mutation and 259I mutation (BLU-Y-A3T-4, described as B-A3T-4 in the figure) 2,135,263 RLU, and those having 75A mutation, 359V mutation, and 490N mutation (BLU-Y-A3T-5, indicated as B-A3T-5 in the figure), 1,327,261 RLU, and mutations of the present invention The amount of luminescence was remarkably improved (1.5 to 2.5 times) as compared with the case of not containing. Thus, it was found that the mutation of the present invention is highly effective for improving the amount of firefly luciferase.

6.変異ホタルルシフェラーゼの発光持続性
ルミノメーター(ベルトールド社製、LB96V)を用いて実施例5で試験した各変異体の発光持続性を確認した〔反応試薬:50mM Tricine−NaOH,0.8mM ATP,0.5mM Luciferin,10mM MgSO,0.2% BSA,2% Sucrose,1mM EDTA〕。発光持続性は、測定開始後1.2秒後から60秒後の測定値をとり、1.2秒後の測定値に対する60秒後の測定値の割合(発光率持続率)で比較した。すなわち、1.2秒後の測定値に対する60秒後の測定値の割合が低いほど、発光減衰の度合が大きく、発光持続性は悪いということになる。
6). Luminescence persistence of mutant firefly luciferase The luminescence persistence of each mutant tested in Example 5 was confirmed using a luminometer (LB96V, manufactured by Bertoled Co., Ltd. [Reaction reagent: 50 mM Tricine-NaOH, 0.8 mM ATP, 0 5 mM Luciferin, 10 mM MgSO 4 , 0.2% BSA, 2% Sucrose, 1 mM EDTA]. Luminescence persistence was measured from 1.2 seconds to 60 seconds after the start of measurement, and compared by the ratio of the measured value after 60 seconds to the measured value after 1.2 seconds (luminance rate persistence). That is, the lower the ratio of the measured value after 60 seconds to the measured value after 1.2 seconds, the greater the degree of light emission attenuation and the worse the light emission persistence.

その結果、L344A変異を含まないホタルルシフェラーゼ(BLU−Y)では、発光持続率が27.8%であり、60秒後で発光量が3分の1未満に減衰したのに対し、発光持続変異であるL344A変異を含む全ての変異ホタルルシフェラーゼでは、発光持続率が100〜150%であった。すなわち、本発明の安定性変異を含み、かつL344A変異を含む変異体の全てにおいて、発光量向上効果を発揮しつつも、L344A変異の効果である発光持続性が良好に保持されていることが判明した。   As a result, in the firefly luciferase (BLU-Y) not containing the L344A mutation, the luminescence persistence was 27.8%, and after 60 seconds, the luminescence decreased to less than one third, whereas the luminescence persistence mutation In all mutant firefly luciferases containing the L344A mutation, the luminescence persistence was 100-150%. That is, all of the mutants containing the stability mutation of the present invention and containing the L344A mutation exhibit the effect of improving the amount of luminescence while maintaining the luminescence persistence that is the effect of the L344A mutation. found.

7.変異ホタルルシフェラーゼの熱安定性)
実施例5で試験した各変異体の粗酵素液を、0.3M Tricine−NaOH,0.2% BSA,5% Glycerol,pH7.8に1〜10μl添加したものを、47℃反応温度下にて90分の熱処理に供した。そして、活性測定試薬〔50mM Tricine−NaOH,4mM ATP,2mM Luciferin,10mM MgSO,pH7.8〕を用いて、熱処理前後のルシフェラーゼ粗酵素の活性を測定した。ルシフェラーゼ活性は、ルミノメーター(ベルトールド社製、LB96V)を用いて1秒間の積算にて得られる発光量にて評価し、熱処理前の発光量に対する熱処理後の発光量値の比を、「活性残存率」として算出した。
その結果、BLU−Y A3Tでは、活性残存率が34.4%であったのに対し、BLU−A3T−1では37.3%、B−A3T−2では38.3%、B−A3T−3では50.7%、さらにBLU−A3T−4では50.6%、BLU−A3T−5では52.7%であった。すなわち、75A変異という発光量向上変異、または75A変異に加えて293M変異、351V変異、172E変異および259I変異、あるいは359V変異および490Q変異の1以上を組み合わせた発光量向上変異を導入しても、344A変異、287A変異、326S変異、さらに467I変異の効果である高い熱安定性は良好に保持され、むしろ、さらに向上する傾向をも示すことが判明した。
7). Thermal stability of mutant firefly luciferase)
A crude enzyme solution of each mutant tested in Example 5 was added with 1 to 10 μl of 0.3 M Tricine-NaOH, 0.2% BSA, 5% Glycerol, pH 7.8, at a reaction temperature of 47 ° C. For 90 minutes. Then, the activity of the luciferase crude enzyme before and after the heat treatment was measured using an activity measurement reagent [50 mM Tricine-NaOH, 4 mM ATP, 2 mM Luciferin, 10 mM MgSO 4 , pH 7.8]. The luciferase activity was evaluated by the amount of luminescence obtained by integrating for 1 second using a luminometer (Berthold, LB96V), and the ratio of the amount of luminescence after heat treatment to the amount of luminescence before heat treatment was expressed as “activity remaining. Calculated as "rate".
As a result, BLU-Y A3T had a residual activity rate of 34.4%, whereas BLU-A3T-1 was 37.3%, B-A3T-2 was 38.3%, B-A3T- 3 was 50.7%, BLU-A3T-4 was 50.6%, and BLU-A3T-5 was 52.7%. That is, even if a luminescence improvement mutation of 75A mutation, or a luminescence improvement mutation combining one or more of 293M mutation, 351V mutation, 172E mutation and 259I mutation, or 359V mutation and 490Q mutation in addition to the 75A mutation, It has been found that the high thermal stability, which is the effect of the 344A mutation, the 287A mutation, the 326S mutation, and the 467I mutation, is well maintained, but rather tends to be further improved.

これらの結果からわかるように、本発明の方法により、発光量にすぐれたホタルルシフェラーゼを提供することができる。また、発光持続性等の性質と安定性、高い発光量を兼ね備えたホタルルシフェラーゼを提供することができる。本発明により、発光量の優れたホタルルシフェラーゼが提供され、高感度発光測定系や微量ATP測定系等のキット中に有利に利用することができ、また、発光持続性変異、安定性向上変異等他の有用な変異と組み合わせることによっても、さらに広範な利用が期待される。   As can be seen from these results, the method of the present invention can provide firefly luciferase with excellent light emission. In addition, firefly luciferase having properties such as luminescence persistence and stability, and a high light emission amount can be provided. According to the present invention, firefly luciferase having an excellent light emission amount is provided and can be advantageously used in a kit such as a high-sensitivity luminescence measurement system or a trace ATP measurement system, and also a luminescence persistence mutation, a stability improvement mutation, etc. By combining with other useful mutations, further widespread use is expected.

Claims (8)

ホタルルシフェラーゼにおいて、ヘイケボタルルシフェラーゼの344位に相当するアミノ酸がアラニンに変異され、287位に相当するアミノ酸がアラニンに変異され、326位に相当するアミノ酸がセリンに変異され、467位に相当するアミノ酸がイソロイシンに変異され、かつ75位に相当するアミノ酸がアラニンに変異されているホタルルシフェラーゼ。 In firefly luciferase, the amino acid corresponding to position 344 of Heike firefly luciferase is mutated to alanine, the amino acid corresponding to position 287 is mutated to alanine, the amino acid corresponding to position 326 is mutated to serine, and the amino acid corresponding to position 467 is Firefly luciferase mutated to isoleucine and an amino acid corresponding to position 75 is mutated to alanine. ヘイケボタルルシフェラーゼの293位に相当するアミノ酸がメチオニンに変異されている、請求項1記載のホタルルシフェラーゼ。 The firefly luciferase according to claim 1, wherein an amino acid corresponding to position 293 of Heike firefly luciferase is mutated to methionine. ヘイケボタルルシフェラーゼの351位に相当するアミノ酸がバリンに変異されている、請求項1記載のホタルルシフェラーゼ。 The firefly luciferase according to claim 1, wherein an amino acid corresponding to position 351 of Heike firefly luciferase is mutated to valine. ヘイケボタルルシフェラーゼの172位に相当するアミノ酸がグルタミン酸に変異され、かつ259位に相当するアミノ酸がイソロイシンに変異されている、請求項1記載のホタルルシフェラーゼ。 The firefly luciferase according to claim 1, wherein the amino acid corresponding to position 172 of Heike firefly luciferase is mutated to glutamic acid and the amino acid corresponding to position 259 is mutated to isoleucine. ヘイケボタルルシフェラーゼの359位に相当するアミノ酸がバリンに変異され、かつ490位に相当するアミノ酸がグルタミンに変異されている、請求項1記載のホタルルシフェラーゼ。 The firefly luciferase according to claim 1, wherein the amino acid corresponding to position 359 of Heike firefly luciferase is mutated to valine and the amino acid corresponding to position 490 is mutated to glutamine. 請求項1〜5記載のホタルルシフェラーゼをコードするホタルルシフェラーゼ遺伝子。 The firefly luciferase gene which codes the firefly luciferase of Claims 1-5. 請求項6記載のホタルルシフェラーゼ遺伝子をベクターDNAに挿入したことを特徴とする組換え体DNA。 Recombinant DNA, wherein the firefly luciferase gene according to claim 6 is inserted into vector DNA. 請求項6記載のホタルルシフェラーゼ遺伝子または請求項7記載の組換え体DNAを含み、ホタルルシフェラーゼ生産能を有する微生物を培養し、該培養物よりホタルルシフェラーゼを採取することを特徴とする、ホタルルシフェラーゼの製造法。 A firefly luciferase comprising the firefly luciferase gene according to claim 6 or the recombinant DNA according to claim 7, cultivating a microorganism having firefly luciferase-producing ability, and collecting firefly luciferase from the culture. Manufacturing method.
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